ГИБРИДНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
HYBRID VEHICLE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к гибридному транспортному средству, снабженному электрическим мотором и двигателем внутреннего сгорания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно гибридное транспортное средство с двигателем внутреннего сгорания (двигателем) и электрическим мотором, соединенным с устройством накопления электричества. Например, в гибридном транспортном средстве, оснащенном ступенчатой коробкой передач, низкая температура окружающей среды вызывает понижение температуры масла в коробке передач и температуры устройства накопления электричества, оказывая влияние на чувствительность при переключении передач ступенчатой коробки передач, а в некоторых случаях и на использование электрического мотора. Во время переключения передачи, при синхронизации вращения электрического мотора и вращающихся элементов, таких как валы и шестерни, которые составляют коробку передач, с частотами вращения, соответствующими передаточному отношению ступени коробки передач, завершение переключения передачи требует определенного времени, обусловленного моментами инерции вращающихся элементов.
Поэтому, например, в Патентном Документе 1 в качестве методики улучшения чувствительности при переключении передач при крайне низкой температуре, такой как 30 градусов ниже нуля, было раскрыто устройство управления приводного агрегата транспортного средства, которое ограничивает ступени коробки передач, когда обнаруживается состояние крайне низкой температуры. В этом устройстве запрещены передаточные отношения на высоких скоростях ступенчатой коробки передачи, тогда как выбирается передаточное отношение на низких скоростях, чтобы увеличивать число оборотов (частоту вращения) вращающихся элементов, составляющих коробку передач, для ускорения повышения температуры масла в коробке передач, улучшая тем самым чувствительность при переключении передач.
Кроме этого, в качестве методики повышения температуры устройства накопления электричества в Патентном Документе 2 раскрывается устройство управления батареей транспортного средства. Когда прогнозируется высокая вероятность состояния крайне низкой температуры, устройством управления осуществляется увеличение величины заряда устройства накопления электричества (батареи), а затем, когда температура батареи равна заданной температуре или ниже, батарея разряжается для ускорения вырабатывания внутренней теплоты, повышая таким образом температуру батареи.
ДОКУМЕНТЫ ИЗВЕСТНОГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
Патентный Документ 1: выложенная заявка на патент Японии № 2007-118721.
Патентный Документ 2: выложенная заявка на патент Японии № 2008-16229.
ЗАДАЧА, НА РЕШЕНИЕ КОТОРОЙ НАПРАВЛЕНО ИЗОБРЕТЕНИЕ
И все же, при низкой или высокой температуре выходная мощность устройства накопления электричества снижается по сравнению с тем, когда температура является нормальной. Поэтому при включении понижающей передачи, когда ступень коробки передач переключается на более низкую ступень, или включении повышающей передачи, когда ступень коробки передач переключается на более высокую ступень, выходная мощность электрического мотора снижается, приводя к более длительному времени завершения переключения передач. Другими словами, проблема заключалась в том, что ухудшалась чувствительность при переключении передач, приводя к ухудшенной управляемости.
Устройство в Патентном Документе 1, описанном выше, выполнено с возможностью улучшения чувствительности при переключении передач с помощью ускорения повышения температуры масла в коробке передач, когда эта температура является крайне низкой. Тем не менее, затруднительно сокращать задержку при переключении передач, вызываемую снижением выходной мощности устройства накопления электричества при низкой или высокой температуре.
Кроме этого, устройство, описанное в Патентном Документе 2, требует сложной работы, при которой, когда прогнозируется состояние крайне низкой температуры, осуществляется увеличение величины заряда устройства накопления электричества, а затем, когда температура батареи равна заданной температуре или ниже, батарея разряжается. Помимо этого, поскольку вырабатывание внутренней теплоты ускоряется только путем разряда батареи, бывают случаи, когда повышение температуры в батарее сравнительно мало, и чувствительность электрического мотора нельзя улучшить быстро, что приводит к ухудшенной управляемости.
Настоящее изобретение было создано с учетом описанных выше предпосылок, и задача изобретения состоит в обеспечении гибридного транспортного средства, которое имеет двигатель внутреннего сгорания и электрический мотор, с которым соединено устройство накопления электричества, и которое обеспечивает предотвращение ухудшения управляемости, даже в случае нахождения устройства накопления электричества при низкой или высокой температуре.
СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Первым аспектом настоящего изобретения является гибридное транспортное средство, имеющее двигатель внутреннего сгорания и электрический мотор, соединенный с устройством накопления электричества, и содержащее контроллер, который выполнен с возможностью включения/отключения передачи движущей силы посредством коробки передач от электрического мотора и/или двигателя внутреннего сгорания к ведомой части и передачи движущей силы между электрическим мотором и двигателем внутреннего сгорания, дополнительно содержащее:
датчик температуры, при помощи которого определяется или оценивается температура устройства накопления электричества, причем коробка передач имеет первую трансмиссионную группу, которая обеспечивает передачу движущей силы от электрического мотора и/или двигателя внутреннего сгорания к ведомой части и которая включает в себя множество ступеней коробки передач, которые имеют разные передаточные отношения, и вторую трансмиссионную группу, обеспечивающую передачу движущей силы от двигателя внутреннего сгорания к ведомой части, а
контроллер управляет выходными мощностями электрического мотора и двигателя внутреннего сгорания таким образом, что в низкотемпературном состоянии, в котором температура ниже первой заданной температуры, или в высокотемпературном состоянии, в котором температура равна или выше второй заданной температуры, которая выше первой заданной температуры, ступень коробки передач изменяется либо на промежуточную ступень первой трансмиссионной группы, либо ступень коробки передач второй трансмиссионной группы, которая находится рядом с промежуточной ступенью.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения контроллер обеспечивает в низкотемпературном состоянии или высокотемпературном состоянии движение путем переключения передачи либо на промежуточную ступень первой трансмиссионной группы, либо на ступень коробки передач второй трансмиссионной группы, которая находится рядом с промежуточной ступенью. Благодаря такой схеме устраняется необходимость в операции по синхронизации электрическим мотором частот вращения с частотами вращения на целевой ступени коробки передач во время переключения передачи, и позволяет ограничивать задержку при переключении передачи путем контроля времени, требуемого для переключения передачи при включении понижающей передачи или повышающей передачи, даже если выходная мощность устройства накопления электричества падает.
Таким образом, по настоящему изобретению обеспечивается гибридное транспортное средство, которое избавлено от ухудшенной чувствительности при переключении передач, т.е. ухудшенной управляемости, будь то при низкой или высокой температуре.
В гибридном транспортном средстве согласно первому аспекту настоящего изобретения, предпочтительно, контроллер имеет карту управления, которая определяет первую, вторую и третью модели управления для управления выходной мощностью электрического мотора и двигателя внутреннего сгорания в низкотемпературном состоянии, высокотемпературном состоянии и обычном состоянии, которое не является ни низкотемпературным состоянием, ни высокотемпературным состоянием, и в низкотемпературном состоянии или высокотемпературном состоянии управление осуществляется на основе карты управления первой или второй модели управления, на которую было осуществлено переключение с третьей модели управления, соответствующей обычному состоянию.
Эта схема делает возможным ограничение задержки при переключении передач в низкотемпературном состоянии или высокотемпературном состоянии путем осуществления управления в низкотемпературном состоянии или высокотемпературном состоянии в соответствии с первой или второй моделью управления карты управления. Таким образом, можно получить транспортное средство, которое не подвержено ухудшению чувствительности при переключении передач или управляемости, будь то при низкой или высокой температуре.
В гибридном транспортном средстве согласно первому аспекту, имеющему вышеупомянутую конструкцию, предпочтительно, контроллер осуществляет управление для запуска электрического мотора путем обеспечения передачи движущей силы от двигателя внутреннего сгорания к ведомой части посредством второй трансмиссионной группы, а также обеспечения передачи движущей силы между электрическим мотором и ведомой частью посредством первой трансмиссионной группы.
Вследствие такой схемы устройство накопления электричества можно заряжать путем эксплуатации электрического мотора. Другими словами, устройство накопления электричества нагревается пропусканием тока через внутреннее сопротивление устройства накопления электричества. Это позволяет повышать температуру устройства накопления электричества с низкой температуры (ниже первой заданной температуры) до нормальной температуры (первой заданной температуры или выше, но ниже второй заданной температуры) за сравнительно короткое время. Поэтому режим движения в состоянии с низкой температурой устройства накопления электричества может быть изменен на режим движения с нормальной температурой устройства накопления электричества за относительно короткое время.
Кроме того, в этом случае контроллер предпочтительно обеспечивает передачу движущей силы между электрическим мотором и двигателем внутреннего сгорания в низкотемпературном состоянии, а также передачу движущей силы от двигателя внутреннего сгорания и электрического мотора к ведомой части посредством первой трансмиссионной группы.
С такой схемой контроллер обеспечивает передачу движущей силы между электрическим мотором и двигателем внутреннего сгорания, а также вызывает передачу движущей силы от двигателя внутреннего сгорания и электрического мотора к ведомой части посредством первой трансмиссионной группы в низкотемпературном состоянии. Другими словами, устройство накопления электричества нагревается пропусканием тока через внутреннее сопротивление устройства накопления электричества.
Таким образом, можно повышать температуру устройства накопления электричества с низкой температуры (ниже первой заданной температуры) до нормальной температуры (первой заданной температуры или выше, но ниже второй заданной температуры) за сравнительно короткое время. Поэтому режим движения в состоянии с низкой температурой устройства накопления электричества может быть изменен на режим движения, в котором у него нормальная температура, за относительно короткое время.
Кроме этого, гибридное транспортное средство согласно первому аспекту настоящего изобретения предпочтительно включает в себя вспомогательное устройство, которое приводится выходной мощностью электрического мотора или двигателя внутреннего сгорания на промежуточной ступени первой трансмиссионной группы в высокотемпературном состоянии. Эта схема позволяет температуре устройства накопления электричества снижаться вследствие приведения в действие вспомогательного устройства, когда температура является высокой, позволяя таким образом предотвращать падение выходной мощности устройства накопления электричества.
Вспомогательным устройством является, например, компрессор установленного в транспортном средстве кондиционера, и основная часть батареи устройства накопления электричества может охлаждаться при помощи воздуха внутри транспортного средства посредством приведения в действие компрессора.
Вторым аспектом настоящего изобретения является гибридное транспортное средство, имеющее двигатель внутреннего сгорания и электрический мотор, соединенный с устройством накопления электричества, и содержащее контроллер, который выполнен с возможностью включения/отключения передачи движущей силы от электрического мотора и/или двигателя внутреннего сгорания к ведомой части посредством коробки передач и передачи движущей силы между электрическим мотором и двигателем внутреннего сгорания, дополнительно содержащее: датчик температуры, при помощи которого определяется или оценивается температура устройства накопления электричества, где коробка передач имеет первую трансмиссионную группу, которая обеспечивает передачу движущей силы от электрического мотора и/или двигателя внутреннего сгорания к ведомой части и которая включает в себя множество ступеней коробки передач, которые имеют разные передаточные отношения, и вторую трансмиссионную группу, обеспечивающую передачу движущей силы от двигателя внутреннего сгорания к ведомой части, при этом контроллер обеспечивает передачу движущей силы от двигателя внутреннего сгорания к ведомой части посредством второй трансмиссионной группы и управляет зарядкой/разрядкой устройства накопления электричества в низкотемпературном состоянии, в котором температура, определенная или оцененная датчиком температуры, ниже первой заданной температуры.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения контроллер обеспечивает передачу движущей силы от двигателя внутреннего сгорания к ведомой части посредством второй трансмиссионной группы, а также управляет зарядкой/разрядкой устройства накопления электричества в низкотемпературном состоянии, позволяя таким образом нагревать устройство накопления электричества. Другими словами, когда устройство накопления электричества находится в низкотемпературном состоянии, устройство накопления электричества можно легко нагреть, и повысить его температуру до нормальной температуры за относительно короткое время путем установки состояния, в котором движение с изменением скоростей осуществляется за счет двигателя внутреннего сгорания, а не электрического мотора, посредством второй трансмиссионной группы, а также путем управления зарядкой/разрядкой устройства накопления электричества. Таким образом, можно сократить время, требуемое для изменения режима движения в низкотемпературном состоянии на обычный режим движения, до относительно короткого промежутка времени, обеспечивая тем самым улучшенную управляемость.
В гибридном транспортном средстве согласно второму аспекту настоящего изобретения контроллер устанавливает в низкотемпературном состоянии, в котором температура, обнаруженная или оцененная датчиком температуры, ниже первой заданной температуры, первую трансмиссионную группу коробки передач в нейтральное состояние и управляет зарядкой/разрядкой устройства накопления электричества.
Эта схема позволяет контроллеру устанавливать первую трансмиссионную группу коробки передач в нейтральное состояние и заряжать или разряжать устройства накопления электричества в низкотемпературном состоянии, нагревая тем самым устройство накопления электричества. Другими словами, можно увеличить температуру, чтобы увеличить выходную мощность устройства накопления электричества, с помощью управления зарядкой/разрядкой устройства накопления электричества таким образом, что передача движущей силы от электрического мотора к ведомой части останется неизменной. Это позволяет за сравнительно короткий срок сократить время, требуемое для переключения режима движения в низкотемпературном состоянии на обычный режим движения, обеспечивая тем самым улучшенную управляемость.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения обеспечено гибридное транспортное средство, имеющее двигатель внутреннего сгорания и электрический мотор, соединенный с устройством накопления электричества, и содержащее контроллер, который выполнен с возможностью включения/отключения передачи движущей силы от электрического мотора и/или двигателя внутреннего сгорания к ведомой части посредством коробки передач и передачи движущей силы между электрическим мотором и двигателем внутреннего сгорания, и дополнительно содержащее датчик температуры, при помощи которого определяется или оценивается температура устройства накопления электричества, где контроллер устанавливает коробку передач в нейтральное состояние и управляет зарядкой/разрядкой устройства накопления электричества в низкотемпературном состоянии, в котором температура, обнаруженная или оцененная датчиком температуры, ниже первой заданной температуры.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения контроллер выполнен с возможностью установки коробки передач в нейтральное состояние и зарядки или разрядки устройства накопления электричества в низкотемпературном состоянии, нагревая тем самым устройство накопления электричества. Другими словами, можно увеличить температуру, чтобы увеличить выходную мощность устройства накопления электричества, с помощью управления зарядкой/разрядкой устройства накопления электричества таким образом, что передача движущей силы от электрического мотора к ведомой части останется неизменной. Это позволяет за сравнительно короткий срок сократить время, требуемое для переключения режима движения в низкотемпературном состоянии на обычный режим движения, обеспечивая тем самым улучшенную управляемость.
По второму аспекту или третьему аспекту настоящего изобретения контроллер предпочтительно управляет зарядкой/разрядкой устройства накопления электричества при помощи синусоидального сигнала, у которого частота выше заданной частоты. Это делает возможным сравнительно легкую зарядку/разрядку устройства накопления электричества. Кроме этого, пропускание переменного тока через внутреннее сопротивление устройства накопления электричества позволяет сокращать нагрузку на устройство накопления электричества во время зарядки или разрядки. Более того, устройство накопления электричества может быть сравнительно легко нагрето с низкой нагрузкой. Это позволяет за сравнительно короткий срок сократить время, требуемое для переключения режима движения в низкотемпературном состоянии на обычный режим движения, обеспечивая тем самым улучшенную управляемость.
Кроме этого, по второму аспекту, предпочтительно, обеспечен кондиционер, приводимый посредством первой трансмиссионной группы, и в низкотемпературном состоянии кондиционер приводится в действие контроллером с помощью электрического мотора. Эта схема позволяет нагревать устройство накопления электричества приведением в действие кондиционера.
Кроме того, в этом случае предпочтительно обеспечено впускное отверстие, через которое нагревательный воздух, направляемый из кондиционера, посылается к устройству накопления электричества. Это позволяет эффективно нагревать устройство накопления электричества путем введения во впускное отверстие нагревательного воздуха.
По четвертому аспекту настоящего изобретения обеспечено гибридное транспортное средство, имеющее двигатель внутреннего сгорания и электрический мотор, соединенный с устройством накопления электричества, и содержащее контроллер, который выполнен с возможностью включения/отключения передачи движущей силы посредством коробки передач от электрического мотора и/или двигателя внутреннего сгорания к ведомой части и передачи движущей силы между электрическим мотором и двигателем внутреннего сгорания, и датчик температуры, при помощи которого определяется или оценивается температура устройства накопления электричества, где коробка передач содержит первую трансмиссионную группу, которая обеспечивает передачу движущей силы от электрического мотора и/или двигателя внутреннего сгорания к ведомой части и которая включает в себя множество ступеней коробки передач, имеющих разные передаточные отношения, и вторую трансмиссионную группу, обеспечивающую передачу движущей силы от двигателя внутреннего сгорания к ведомой части, и контроллер регулирует значение состояния заряда устройства накопления электричества до значения из среднего диапазона путем переключения передачи при помощи второй трансмиссионной группы в случае низкотемпературного состояния, в котором температура, обнаруженная или оцененная датчиком температуры ниже первой заданной температуры, или высокотемпературного состояния, в котором температура равна или выше второй заданной температуры, которая выше первой заданной температуры, и нахождения значения состояния заряда устройства накопления электричества в диапазоне, который выше или ниже среднего диапазона.
В гибридном транспортном средстве согласно четвертому аспекту настоящего изобретения, если температура, определенная или оцененная датчиком температуры, ниже первой заданной температуры (низкотемпературное состояние) или равна или выше второй заданной температуры (высокотемпературное состояние), и значение состояния заряда устройства накопления электричества выше или ниже значений из среднего диапазона (большое отклонение от среднего значения), контроллер переключает передачу при помощи второй трансмиссионной группы и осуществляет управление таким образом, что значение состояния заряда устройства накопления электричества попадает в средний диапазон (например, 50%).
В общем, устройство накопления электричества, установленное в гибридном транспортном средстве, отличается тем, что вспомогательная выходная мощность (величина разрядки) снижается, а рекуперативная выходная мощность (величина разрядки) увеличивается, когда состояние заряда уменьшается, тогда как, когда состояние заряда увеличивается, вспомогательная выходная мощность возрастает, а рекуперативная выходная мощность снижается.
Поэтому регулирование контроллером состояния заряда устройства накопления электричества до значения, находящегося в среднем диапазоне, в соответствии с настоящим изобретением, как описано выше, приводит выходную мощность устройства накопления электричества к такой, которая была бы в случае, когда значение состояния заряда лежало бы в среднем диапазоне, независимо от того, находится ли устройство накопления электричества в низкотемпературном состоянии или в высокотемпературном состоянии. Это сокращает время, требуемое во время переключения передач для включения понижающей передачи или повышающей передачи с заданной ступени коробки передач до относительно короткого времени, позволяя таким образом ограничить задержку при переключении передач.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает гибридное транспортное средство, которое ограничивает ухудшение чувствительности при переключении передач, т.е. ухудшение управляемости, независимо от того, низкая температура или высокая.
Кроме этого, переключение передачи совершается при помощи второй трансмиссионной группы, которая обеспечивает передачудвижущей силы от двигателя внутреннего сгорания к ведомой части, позволяя таким образом ограничивать задержку при переключении передач независимо от выходной мощности устройства накопления электричества.
В этом случае контроллер предпочтительно указывает ступень коробки передач первой трансмиссионной группы в соответствии со значением состояния заряда устройства накопления электричества. Эта схема позволяет устанавливать ступень коробки передач первой трансмиссионной группы на основе значения состояния заряда устройства накопления электричества даже во время движения на ступени коробки передач второй трансмиссионной группы.
В гибридном транспортном средстве согласно четвертому аспекту настоящего изобретения, описанному выше, в низкотемпературном состоянии, чем ниже температура, тем быстрее контроллер, предпочтительно, изменяет значение состояния заряда устройства накопления электричества до значения, находящегося в среднем диапазоне. С такой схемой, учитывая, что выходная мощность устройства накопления электричества снижается по мере того, как уменьшается температура, значение состояния заряда быстрее смещается в средний диапазон, когда температура является крайне низкой, позволяя тем самым ограничивать задержку при переключении передач.
Кроме этого, в гибридном транспортном средстве согласно четвертому аспекту настоящего изобретения контроллер предпочтительно управляет зарядкой/разрядкой устройства накопления электричества таким образом, что в устройстве накопления электричества ускоряется теплообразование. Эта схема позволяет ограничивать падение выходной мощности путем повышения температуры устройства накопления электричества, позволяя тем самым ограничивать задержку при переключении скорости.
Кроме того, в гибридном транспортном средстве согласно четвертому аспекту настоящего изобретения, когда ступень коробки передач является максимальной ступенью, контроллер предпочтительно допускает изменение значения состояния заряда устройства накопления электричества до значения из диапазона, который выше среднего диапазона. С такой схемой в случае, когда ступень коробки передач может быть установлена на максимальную ступень, переключение передач можно осуществлять в соответствии с обычным правилом управления путем смещения значения состояния заряда устройства накопления электричества в высокий диапазон.
В гибридном транспортном средстве согласно четвертому аспекту настоящего изобретения, когда ступень коробки передач является минимальной ступенью, контроллер предпочтительно допускает изменение значения состояния заряда устройства накопления электричества до значения из диапазона, который ниже среднего диапазона. С такой схемой в случае, когда ступень коробки передач может быть установлена на минимальную ступень, переключение передач можно осуществлять в соответствии с обычным правилом управления путем смещения значения состояния зарядки устройства накопления электричества в низкий диапазон.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - схема конфигурации гибридного транспортного средства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 - функциональная блок-схема электронного блока управления гибридного транспортного средства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.3 - схема общей конфигурации гибридного транспортного средства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.4 - схема, иллюстрирующая расположение батареи в гибридном транспортном средстве согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения; фиг.4(a) - вид насквозь в перспективе гибридного транспортного средства; фиг.4(b) - вид в перспективе батареи и воздушный канал; а фиг.4(c) - вид в перспективе батареи и блока управления питанием.
Фиг.5 - схема, иллюстрирующая нормальную температуру, низкую температуру и высокую температуру батареи гибридного транспортного средства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.6 показаны графики выходных мощностей батареи, значение состояния заряда которой равно 50%; фиг.6(a) иллюстрирует вспомогательную выходную мощность (величину разрядки), фиг.6(b) иллюстрирует рекуперативную выходную мощность (величину зарядки).
Фиг.7 - график, иллюстрирующий вспомогательную выходную мощность (величину разрядки) и рекуперативную выходную мощность (величину зарядки) батареи при температуре 25°C.
Фиг.8 - график, иллюстрирующий работу при изменении скорости гибридного транспортного средства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.9 - график, иллюстрирующий зависимость времени, требуемого для согласования частоты вращения мотором при изменении скорости гибридного транспортного средства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, от температуры.
Фиг.10 - таблица, иллюстрирующая время, требуемое для переключения передач при низкой температуре (высокой температуре) и нормальной температуре гибридного транспортного средства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.11 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая работу гибридного транспортного средства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.12 - схема строения гибридного транспортного средства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.13 - график, иллюстрирующий работу во время зарядки/разрядки батареи гибридного транспортного средства согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.14 - график, иллюстрирующий зависимость между температурой и величиной зарядки/разрядки батареи гибридного транспортного средства согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.15 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая работу гибридного транспортного средства согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.16 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая работу гибридного транспортного средства согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.17 - график, иллюстрирующий работу по регулированию значения состояния заряда батареи гибридного транспортного средства согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения до 50%.
Фиг.18 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая работу гибридного транспортного средства согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.19 показаны графики, иллюстрирующие работу во время перегазовки, пока двигатель гибридного транспортного средства согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения работает на холостом ходу; фиг.19(a) иллюстрирует частоту вращения двигателя; фиг.19(b) иллюстрирует величины зарядки/разрядки батареи; а фиг.19(c) иллюстрирует величины зарядки/разрядки батареи гибридного транспортного средства из сравнительного примера.
Фиг.20 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая работу гибридного транспортного средства согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.21 - чертеж, иллюстрирующий управление батареей на основе температуры гибридного транспортного средства согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.
НАИЛУЧШИЙ СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Первый вариант осуществления изобретения
Далее будет описано гибридное транспортное средство согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Сначала будет описана конфигурация гибридного транспортного средства согласно первому варианту осуществления.
Как проиллюстрировано на фиг.1, гибридное транспортное средство согласно первому варианту осуществления снабжено системой 1 передачи движущей силы, а также имеет двигатель 2 в качестве источника создания движущей силы и электрический мотор (мотор-генератор) 3, обеспечивающий запуск двигателя 2. В настоящем изобретении двигатель 2 соответствует двигателю внутреннего сгорания.
Система 1 передачи движущей силы передает движущую силу двигателя 2 и/или электрического мотора 3 к ведущим колесам 4, которые являются ведомыми частями, и выполнена с возможностью приведения ведущих колес 4 в движение. Кроме этого система 1 передачи движущей силы передает движущую силу от двигателя 2 и/или движущую силу от ведущих колес 4 к электрическому мотору 3 и выполнена с возможностью обеспечения рекуперации при помощи электрического мотора 3. Система 1 передачи движущей силы также выполнена с возможностью приведения в действие при помощи движущей силы двигателя 2 и/или электрического мотора 3 вспомогательного устройства 5, установленного в транспортном средстве. Вспомогательным устройством 5 является, например, компрессор кондиционера, водяной насос или масляный насос.
Двигателем 2 является, например, двигатель внутреннего сгорания, который создает движущую силу (крутящий момент) вследствие сжигания топлива, такого как бензин, дизельное топливо или спирт. Двигатель 2 имеет вал 2a подвода тягового усилия, который служит для ввода создаваемой движущей силы в систему 1 передачи движущей силы. Как и в стандартном автомобильном двигателе, управление двигателем 2 осуществляется управлением степенью раскрытия дроссельной заслонки, обеспеченной в подводящем канале, который не показан, (контролируя объем всасываемого воздуха двигателя 2) для регулирования движущей силы, создаваемой двигателем.
В первом варианте осуществления электрическим мотором 3 является трехфазный бесщеточный электродвигатель. Электрический мотор 3 имеет полый ротор (вращающееся тело) 3a, закрепленный с возможностью вращения в корпусе, и статор 3b. Ротор 3a в первом варианте осуществления снабжен множеством постоянных магнитов. Статор 3b обернут катушками для трех фаз (обмотками якоря) 3ba. Статор 3b прикреплен к корпусу, обеспеченному на неподвижной части, то есть стационарной относительно кузова транспортного средства, такой как внешний кожух системы 1 передачи движущей силы.
Катушка 3ba связана с помощью электрического соединения с батареей (устройством накопления электричества, или вторичным элементом) 7, которая служит источником питания постоянного тока посредством блока 6 управления питанием (далее - «PDU»), который представляет собой цепь возбуждения, включающую в себя цепь инвертора. Кроме этого, PDU 6 связан с помощью электрического соединения с электронным блоком 8 управления (далее - «ECU»).
Помимо PDU 6 ECU 8 связан при помощи электрического соединения с составляющими элементами транспортного средства, такими как система 1 передачи движущей силы, двигатель 2 и электрический мотор 3. В настоящем изобретении ECU 8 соответствует контроллеру. В первом варианте осуществления ECU 8 является блок электронных схем, который включает в себя ЦП (центральный процессор), ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), интерфейсную схему и т.п., и осуществляет процедуру управления, задаваемую программой, чтобы управлять тем самым системой 1 передачи движущей силы, двигателем 2, электрическим мотором 3 и т.п.
Как проиллюстрировано на фиг.2, в качестве средств осуществления функций ECU 8 в настоящем изобретении имеется датчик 8a температуры батареи, датчик 8b состояния заряда, процессор 8c нормальной температуры и процессор 8d низкой/высокой температуры. Функции ECU 8 будут описаны позже.
Осуществление ECU 8 процедуры управления служит для контроля главным образом функции управления работой двигателя 2 посредством исполнительного устройства для управления двигателем, таким как исполнительное устройство для дроссельной заслонки, которая не показана, функции управления работой различных сцеплений и муфт разных синхронизаторов, которые будут описаны позже, посредством исполнительных устройств или цепей возбуждения, тоже не показанных, и функции, с помощью которой принимаются сигналы от задающего устройства 9 тягового усилия, которое на основе скорости транспортного средства, частоты вращения двигателя 2 и тому подобного устанавливает тяговое усилие, требуемое от ведущих колес 4, и на основе требуемого тягового усилия или состояния движения управляет составляющими элементами.
Кроме этого, ECU 8 имеет карту управления, которая устанавливает первую, вторую и третью модели управления для управления выходными мощностями электрического мотора 3 и двигателя 2, соответствующими низкотемпературному состоянию, в котором температура, обнаруженная (или оцененная) датчиком 8a температуры, ниже первой заданной температуры, высокотемпературном состоянии, в котором обнаруженная температура равна или выше второй заданной температуры, которая выше первой заданной температуры, и нормальном состоянии, в котором обнаруженная температура не является ни одной из вышеупомянутых температур. Рабочая программа для осуществления управления на основе карты управления, в которой третья модель управления, соответствующая нормальному состоянию, была переключена на первую или вторую модель управления в вышеупомянутом низкотемпературном состоянии или высокотемпературном состоянии, хранится в хранилище (запоминающем устройстве).
Помимо этого ECU 8 управляет посредством PDU 6 током, проходящим через катушку 3ba, чтобы регулировать тем самым вывод движущей силы (крутящего момента) электрическим мотором 3 от ротора 3a. В этом случае управление PDU 6 осуществляется для выполнения электрическим мотором 3 механизированной работы, в которой электрической энергией, подводимой от батареи 7, в роторе 3a генерируется создающий силу крутящий момент, функционируя таким образом как мотор. Другими словами, электрическая энергия, подводимая к статору 3b, преобразуется ротором 3a в движущую силу и выводится. Кроме того, управление PDU 6 осуществляется, чтобы обеспечивать генерацию электрическим мотором 3 электричества с помощью энергии вращения, подводимой к ротору 3a, и наряду с зарядкой батареи 7 PDU 6 выполняет рекуперативную работу для производства в роторе 3a рекуперативного крутящего момента. Это означает, что электрический мотор 3 функционирует также как генератор. Другими словами, движущая сила, подводимая к ротору 3a, преобразуется статором 3b в электрическую энергию.
Задающее устройство 9 тягового усилия выполнено с возможностью установки тягового усилия, требуемого от ведущих колес 4, в соответствии с, например, действием водителя или режимом движения. Задающее устройство 9 тягового усилия может использовать, например, датчик ускорения, который предусмотрен в педали акселератора и который обнаруживает величину нажатия педали акселератора, или датчик степени раскрытия дросселя, который обнаруживает степень раскрытия дросселя.
Различные датчики 10 включают в себя, например, устройство 10a обнаружения частоты вращения двигателя, которое обнаруживает частоту вращения двигателя 2, устройство 10b обнаружения частоты вращения электрического мотора, которое обнаруживает частоту вращения электрического мотора 3, устройство 10c обнаружения скорости транспортного средства, которое обнаруживает скорость транспортного средства, устройство 10d обнаружения ступени коробки передач, которое обнаруживает ступень в коробке передач системы 1 передачи движущей силы, и устройство 10e обнаружения частоты вращения вала, которое обнаруживает частоту вращения вала передачи движущей силы, и посылают сигналы с результатами обнаружения устройств обнаружения (датчиков) ECU 8.
Датчик 11 температуры батареи обнаруживает температуру батареи 7 (температуру батареи) и посылает ECU 8 сигнал с результатом обнаружения.
Датчик 12 состояния заряда обнаруживает состояние заряда батареи 7 и посылает ECU 8 сигнал с результатом обнаружения. Состояние заряда принимает значение в диапазоне от 0 до 100%.
Теперь будут описаны составляющие элементы системы 1 передачи движущей силы в первом варианте осуществления. Система 1 передачи движущей силы имеет механизм 13 объединения движущей силы, который объединяет движущую силу двигателя 2 и движущую силу электрического мотора 3. В качестве механизма 13 объединения движущей силы в первом варианте осуществления приспособлен планетарный редуктор. Далее будет рассмотрен механизм 13 объединения движущей силы.
Первый главный входной вал 14 соединен с валом 2a подвода тягового усилия двигателя 2. Первый главный входной вал 14 расположен параллельно валу 2a подвода тягового усилия и принимает движущую силу от двигателя 2 посредством первого сцепления C1. Первый главный входной вал 14 простирается от двигателя 2 до электрического мотора 3. Первый главный входной вал 14 выполнен с возможностью соединения с или отсоединения от вала 2a подвода тягового усилия двигателя 2 при помощи первого сцепления C1. Кроме этого, первый главный входной вал 14 соединен в первом варианте осуществления с ротором 3a электрического мотора 3.
ECU 8 осуществляет управление первым сцеплением C1 для соединения или разъединения вала 2a подвода тягового усилия и первого главного входного вала 14. Когда вал 2a подвода тягового усилия и первый главный входной вал 14 соединены при помощи первого сцепления C1, между валом 2a подвода тягового усилия и первым главным входным валом 14 может передаваться движущая сила. Когда вал 2a подвода тягового усилия и первый главный входной вал 14 разъединены первым сцеплением C1, движущая сила, передаваемая между валом 2a подвода тягового усилия и первым главным входным валом 14, прерывается.
Концентрически относительно первого главного входного вала 14 расположен первый вспомогательный входной вал 15. Первый вспомогательный входной вал 15 принимает движущую силу от двигателя 2 посредством второго сцепления C2. ECU 8 осуществляет управление вторым сцеплением C2 для соединения или разъединения вала 2a подвода тягового усилия и первого вспомогательного входного вала 15. Когда вал 2a подвода тягового усилия и первый вспомогательный входной вал 15 соединены при помощи второго сцепления C2, между валом 2a подвода движущей силы и первым вспомогательным входным валом 15 может передаваться движущая сила. Когда вал 2a подвода тягового усилия и первый вспомогательный входной вал 15 разъединены вторым сцеплением C2, движущая сила, передаваемая между валом 2a подвода тягового усилия и первым вспомогательным входным валом 15, прерывается. Первое сцепление C1 и второе сцепление C2 расположены рядом в направлении центра оси первого главного входного вала 14. Первое сцепление C1 и второе сцепление C2 в первом варианте осуществления состоят из многодисковых мокрых сцеплений.
Как описывается выше, система 1 передачи движущей силы выполнена таким образом, что первое сцепление C1 в нерасцепленном состоянии передает вращение вала 2a подвода тягового усилия к первому главному входному валу 14 (первый ведущий вал-шестерня), тогда как второе сцепление С2 передает в нерасцепленном состоянии вращение вала 2a подвода тягового усилия ко второму главному входному валу 22 (второму ведущему валу-шестерне).
Параллельно первому главному входному валу 14 расположен вал 16 заднего хода. На валу 16 заднего хода закреплен с возможностью вращения вал-шестерня 17 заднего хода. Первый главный входной вал 14 и вал-шестерня 17 заднего хода постоянно соединены посредством зубчатой передачи 18. Зубчатая передача 18 образована шестерней 14a, закрепленной на первом главном входному валу 14, и шестерней 17a, обеспеченной на вале-шестерне 17 заднего хода, при этом шестерни зацеплены друг с другом.
Вал 16 заднего хода снабжен синхронизатором SR заднего хода, обеспечивающим переключение между соединением и разъединением шестерни 17c заднего хода, закрепленной на вале-шестерне 17 заднего хода, и вала 16 заднего хода.
Параллельно валу 16 заднего хода и первому главному входному валу 14 расположен промежуточный вал 19. Промежуточный вал 19 и вал 16 заднего хода постоянно соединены посредством зубчатой передачи 20. Зубчатая передача 20 образована шестерней 19a, закрепленной на промежуточном валу 19, и шестерней 16a, закрепленной на валу 16 заднего хода, при этом шестерни зацеплены друг с другом. Промежуточный вал 19 и первый вспомогательный входной вал 15 постоянно соединены посредством зубчатой передачи 21. Зубчатая передача 21 образована шестерней 19a, закрепленной на промежуточном валу 19, и шестерней 15a, закрепленной на первом вспомогательном входном валу 15, при этом шестерни зацеплены друг с другом.
Второй главный входной вал 22 расположен параллельно промежуточному валу 19 и первому главному входному валу 14. Второй главный входной вал 22 и промежуточный вал 19 постоянно соединены посредством зубчатой передачи 23. Зубчатая передача 23 состоит из шестерни 19a, закрепленной на промежуточном валу 19, и шестерни 22a, закрепленной на втором главном входном валу 22, при этом шестерни зацеплены друг с другом.
Первый главный входной вал 14 соединен с электрическим мотором, и на нем с возможностью вращения закреплена ведущая шестерня каждой зубчатой передачи нечетной или четной ступени коробки передач с точки зрения порядка передаточного отношения среди множества ступеней коробки передач, имеющих разные передаточные отношения (нечетные ступени коробки передач, а именно: ступень 3-й скорости и ступень 5-й скорости в первом варианте осуществления). В настоящем изобретении первый главный входной вал 14 соответствует первому ведущему валу-шестерне.
Конкретно, второй вспомогательный входной вал 24 расположен концентрически с первым главным входным валом 14. Второй вспомогательный входной вал 24 расположен ближе к электрическому мотору 3, чем первый вспомогательный входной вал 15. Первый главный входной вал 14 и второй вспомогательный входной вал 24 соединяются посредством первого синхронного зацепляющего механизма S1 (механизм синхрозацепления в первом варианте осуществления). Первый синхронный зацепляющий механизм S1 обеспечен на первом главном входном валу 14 и выборочно соединяет шестерню 24a 3-й скорости и шестерню 24b 5-й скорости с первым главным входным валом 14. Конкретно, первый синхронный зацепляющий механизм S1 - это синхромуфта или подобное, которая широко известна; муфта S1a перемещается в осевом направлении второго вспомогательного входного вала 24 исполнительным устройством и вилкой переключения, не показаны, соединяя тем самым выборочно шестерню 24a 3-й скорости и шестерню 24b 5-й скорости с первым главным входным валом 14. Конкретнее, если муфта S1a перемещается из нейтрального положения на чертеже по направлению к шестерне 24a 3-й скорости, тогда соединяются шестерня 24a 3-й скорости и первый главный входной вал 14. Тогда как, если муфта S1a перемещается из нейтрального положения на чертеже по направлению к шестерне 24b 5-й скорости, тогда соединяются шестерня 24b 5-й скорости и первый главный входной вал 14.
На втором главном входном валу 22 закреплена с возможностью вращения ведущая шестерня каждой зубчатой передачи четной или нечетной ступени коробки передач с точки зрения порядка передаточного отношения среди множества ступеней коробки передач, имеющих разные передаточные отношения (четные ступени коробки передач, а именно: ступень 2-й скорости и ступень 4-й скорости в первом варианте осуществления). В настоящем изобретении второй главный входной вал 22 соответствует второму ведущему валу-шестерне. Конкретно, третий вспомогательный входной вал 25 расположен концентрически со вторым главным входным валом 22. Второй главный входной вал 22 и третий вспомогательный входной вал 25 соединяются посредством второго синхронного зацепляющего механизма S2 (механизм синхрозацепления в первом варианте осуществления). Второй синхронный зацепляющий механизм S2 обеспечен на втором главном входном валу 22 и выборочно соединяет шестерню 25a 2-й скорости и шестерню 25b 4-й скорости со вторым главным входным валом 22. Второй синхронный зацепляющий механизм S2 представляет собой синхромуфту или подобное, которая широко известна; муфта S2a перемещается в осевом направлении третьего вспомогательного входного вала 25 исполнительным устройством и вилкой переключения, не показаны, соединяя тем самым выборочно шестерню 25a 2-й скорости и шестерню 25b 4-й скорости со вторым главным входным валом 22. Если муфта S2a перемещается из нейтрального положения на чертеже по направлению к шестерне 25a 2-й скорости, тогда соединяются шестерня 25a 2-й скорости и второй главный входной вал 22. Тогда как, если муфта S2a перемещается из нейтрального положения на чертеже по направлению к шестерне 25b 4-й скорости, тогда соединяются шестерня 25b 4-й скорости и второй главный входной вал 22.
Третий вспомогательный входной вал 25 и выходной вал 26 соединяются посредством зубчатой передачи 27 2-й скорости. Зубчатая передача 27 2-й скорости образована шестерней 25a, закрепленной на третьем вспомогательном входном валу 25, и шестерней 26a, закрепленной на выходном валу 26, при этом шестерни зацеплены друг с другом. Кроме этого, третий вспомогательный входной вал 25 и выходной вал 26 соединяются посредством зубчатой передачи 28 4-й скорости. Зубчатая передача 28 4-й скорости образована шестерней 25b, закрепленной на третьем вспомогательном входном валу 25, и шестерней 26b, закрепленной на выходном валу 26.
Выходной вал 26 и второй вспомогательный входной вал 24 соединяются посредством зубчатой передачи 29 3-й скорости. Зубчатая передача 29 3-й скорости образована шестерней 26a, закрепленной на выходном валу 26, и шестерней 24a, закрепленной на втором вспомогательном входном валу 24. Кроме этого, выходной вал 26 и второй вспомогательный входной вал 24 соединяются посредством зубчатой передачи 30 5-й скорости. Зубчатая передача 30 5-й скорости образована шестерней 26b, закрепленной на выходном валу 26, и шестерней 24b, закрепленной на втором вспомогательном входном валу 24. Шестерни 26a и 26b зубчатых передач, зафиксированные на выходном валу 26, именуются ведомыми шестернями.
Кроме этого, на выходном валу 26 зафиксирована главная передача 26c. Вращение выходного вала 26 передается к ведущим колесам 4 посредством главной передачи 26c, дифференциала 31 и оси 32.
Шестерня 24a и шестерня 24b, упомянутые выше, соответствуют первой группе переключения передач. Кроме этого, шестерня 25a и шестерня 25b соответствуют второй группе переключения передач. Первая группа переключения передач и вторая группа переключения передач соответствуют коробке передач.
Механизм 13 объединения движущей силы обеспечен в первом варианте осуществления внутри электрического мотора 3. Все или некоторые из: ротора 3a, статора 3b и катушки 3ba, составляющих электрический мотор 3, расположены таким образом, что они перекрываются с механизмом 13 объединения движущей силы в направлении, которое перпендикулярно осевому направлению первого главного входного вала 14.
Механизм объединения 13 движущей силы образован дифференциальным устройством, выполненным с возможностью вращения с разными скоростями первого вращающегося элемента, второго вращающегося элемента и третьего вращающегося элемента. Дифференциальным устройством, составляющим механизм 13 объединения движущей силы в первом варианте осуществления, является планетарный редуктор с одним сателлитом, снабженный по окружности тремя вращающимися элементами, а именно солнечной шестерней 13s (первым вращающимся элементом), коронной шестерней 13r (вторым вращающимся элементом) и водилом 13c (третьим вращающимся элементом), поддерживающим с возможностью вращения множество планетарных шестерен 13p, которые помещены между солнечной шестерней 13s и коронной шестерней 13r и введены в зацепление с солнечной шестерней 13s и коронной шестерней 13r. Эти три вращающиеся элемента 13s, 13r и 13c сообща обеспечивают передачу движущей силы и вращаются, сохраняя в то же время определенное коллинеарное соотношение между их количеством оборотов (частотами вращения).
Солнечная шестерня 13s прикреплена к первому главному входному валу 14 таким образом, что она вращается вместе с первым главным входным валом 14. Солнечная шестерня 13s прикреплена также к ротору 3a таким образом, что она вращается вместе с ротором 3a электрического мотора 3. Таким образом, солнечная шестерня 13s, первый главный входной вал 14 и ротор 3a вращаются вместе друг с другом.
Коронная шестерня 13r выполнена с возможностью переключения третьим синхронным зацепляющим механизмом SL между состоянием, в котором она закреплена к неподвижному корпусу 33, и состоянием, в котором она не зафиксирована. Конкретнее, коронная шестерня 13r выполнена с возможностью переключения между состоянием, в котором она зафиксирована к корпусу 33, и состоянием, в котором она не зафиксирована, путем смещения муфты SLa третьего синхронного зацепляющего механизма SL в направлении оси вращения коронной шестерни 13r.
Водило 13c соединено с одним концом, который находится рядом с электрическим мотором 3, второго вспомогательного входного вала 24, так что водило 13c вращается вместе со вторым вспомогательным входным валом 24.
Входной вал 5a вспомогательного устройства 5 расположен параллельно валу 16 заднего хода. Вал 16 заднего хода и входной вал 5a вспомогательного устройства 5 соединяются посредством, например, ременного механизма 34. Ременной механизм 34 образован шестерней 17b, зафиксированной на валу-шестерне 17 заднего хода, и шестерней 5b, зафиксированной на входном валу 5a, при этом шестерни соединены посредством ремня. Входной вал 5a вспомогательного устройства 5 снабжен сцеплением 35 вспомогательного устройства. Шестерня 5b и входной вал 5a вспомогательного устройства 5 концентрически соединяются посредством сцепления 35 вспомогательного устройства.
Работа сцепления 35 вспомогательного устройства заключается в соединении или разъединении шестерни 5b и входного вала 5a вспомогательного устройства 5 под управлением ECU 8. В этом случае, если сцепление 35 вспомогательного устройства устанавливается в режим соединения, тогда шестерня 5b и входной вал 5a вспомогательного устройства 5 соединяются посредством сцепления 35 вспомогательного устройства, так что шестерня 5b и входной вал 5a вращаются вместе как одна деталь. Если сцепление 35 вспомогательного устройства помещается в режим разъединения, тогда соединение шестерни 5b и входного вала 5a вспомогательного устройства 5, осуществляемое сцеплением 35 вспомогательного устройства, убирается. В этом состоянии движущая сила, передаваемая к первому главному входному валу 14 и входному валу 5a вспомогательного устройства 5, прекращается.
Теперь будет объяснена каждая из ступеней коробки передач. Как описывается выше, система 1 передачи движущей силы в первом варианте осуществления выполнена с возможностью преобразования частоты вращения входного вала во множество ступеней посредством зубчатых передач множества ступеней коробки передач, имеющих разные передаточные отношения, и вывода измененной на множестве ступеней скорости к выходному валу 26. Другими словами, система 1 передачи движущей силы в первом варианте осуществления имеет коробку передач с переключаемыми ступенями. Когда в системе 1 передачи движущей силы ступень вала-шестерни увеличивается, передаточные отношения уменьшаются.
Во время запуска двигателя первое сцепление C1 соединяется, и приводится электрический мотор 3 для запуска двигателя 2. Другими словами, электрический мотор 3 функционирует также как стартер.
Ступень 1-й скорости устанавливается приведением коронной шестерни 13r и корпуса 33 в соединенное состояние (зафиксированное состояние) при помощи третьего синхронного зацепляющего механизма SL. При движении за счет двигателя 2 второе сцепление C2 устанавливается в отсоединенное состояние (именуемое в дальнейшем как выключенное состояние), а первое сцепление C1 приводится в соединенное состояние (именуемое в дальнейшем как включенное состояние). Тяговое усилие, выдаваемое двигателем 2, передается к ведущим колесам 4 посредством солнечной шестерни 13s, водила 13c, зубчатой передачи 29, выходного вала 26 и т.п.
Приведение двигателя 2 и электрического мотора 3 делает возможным помощь от электрического мотора 3 при движении на ступени 1-й скорости (режим движения, в котором тяговому усилию двигателя 2 оказывается содействие со стороны электрического мотора 3). Кроме этого, установка первого сцепления C1 в выключенное состояние позволяет включить режим движения EV, в котором транспортное средство движется только за счет электрического мотора 3.
Также во время езды с рекуперацией энергии замедления электрический мотор 3 может генерировать электричество, устанавливая транспортное средство в режим замедления с помощью торможения электрического мотора 3, заряжая таким образом батарею 7 посредством PDU 6.
Ступень 2-й скорости устанавливается приведением коронной шестерни 13r и корпуса 33 в незафиксированное состояние при помощи третьего синхронного зацепляющего механизма SL, приводя в то же время второй синхронный зацепляющий механизм S2 в состояние, в котором соединены второй главный входной вал 22 и шестерня 25a 2-й скорости. Для движения за счет двигателя 2 второе сцепление C2 устанавливается во включенное состояние. На ступени 2-й скорости тяговое усилие, выдаваемое двигателем 2, передается к ведущим колесам 4 посредством, в основном, первого вспомогательного входного вала 15, зубчатой передачи 21, промежуточного вала 19, зубчатой передачи 23, второго главного входного вала 22, зубчатой передачи 27 2-й скорости и выходного вала 26.
Когда первое сцепление C1 установлено во включенное состояние, помощь при движении со стороны электрического мотора на ступени 2-й скорости может обеспечиваться приведением двигателя 2, а также приведением электрического мотора 3. Кроме этого, прекращение езды на двигателе 2 позволяет включить в этом состоянии режим EV. В этом случае, когда езда на двигателе 2 прекращена, двигатель 2 может быть установлен, например, в состояние с прекращенной подачей топлива или состояние с отключенным цилиндром. Также на ступени 2-й скорости можно выполнять езду с рекуперацией энергии замедления.
Если ECU 8 определяет, что согласно режиму движения транспортного средства, когда транспортное средство движется на ступени 2-й скорости за счет приведения двигателя 2, ожидается повышающее переключение передачи на ступень 3-й скорости, первое сцепление C1 устанавливается в выключенное состояние, а второе сцепление C2 устанавливается во включенное состояние, затем устанавливается состояние, в котором первый главный входной вал 14 и шестерня 24a 3-й скорости соединены первым синхронным зацепляющим механизмом S1, или устанавливается состояние предварительного переключения, близкое к нему. Это обеспечивает плавное повышение передачи со ступени 2-й скорости на ступень 3-й скорости.
Ступень 3-й скорости устанавливается приведением первого синхронного зацепляющего механизма S1 в состояние, в котором соединены первый главный входной вал 14 и шестерня 24a 3-й скорости. Когда транспортное средство движется за счет двигателя 2, первое сцепление C1 устанавливается во включенное состояние. На ступени 3-й скорости тяговое усилие, выдаваемое двигателем 2, передается к ведущим колесам 4 посредством, в основном, первого главного входного вала 14, зубчатой передачи 29 3-й скорости и выходного вала 26.
Когда первое сцепление C1 установлено во включенное состояние, помощь при движении со стороны электрического мотора на ступени 3-й скорости может обеспечиваться приведением двигателя 2, а также приведением электрического мотора 3. Кроме того, когда первое сцепление C1 установлено в выключенное состояние, может быть задействован режим EV. Пока транспортное средство находится в режиме движения EV, установка первого сцепления C1 во включенное состояние и прекращение езды за счет двигателя 2 делают возможным режим EV. Также на ступени 3-й скорости можно выполнять езду с рекуперацией энергии замедления.
В то время как транспортное средство движется на ступени 3-й скорости, ECU 8 в соответствии с условием движения транспортного средства прогнозирует, будет ли следующей включенной ступенью коробки передач при переключении передач ступень 2-й скорости или ступень 4-й скорости. Если ECU 8 прогнозирует понижающее переключение на ступень 2-й скорости, тогда второй синхронный зацепляющий механизм S2 устанавливается в состояние, в котором соединены шестерня 25a 2-й скорости и второй главный входной вал 22, или устанавливается состояние предварительного переключения близкое к нему. Если ECU 8 прогнозирует повышающее переключение на ступень 4-й скорости, тогда второй синхронный зацепляющий механизм S2 устанавливается в состояние, в котором соединены шестерня 25b 4-й скорости и второй главный входной вал 22, или состояние предварительного переключения близкое к нему. Это обеспечивает плавное повышение и понижение передачи со ступени 3-й скорости.
Ступень 4-й скорости устанавливается приведением второго синхронного зацепляющего механизма S2 в состояние, в котором соединены второй главный входной вал 22 и шестерня 25b 4-й скорости. Когда транспортное средство движется за счет двигателя 2, второе сцепление C2 устанавливается во включенное состояние. На ступени 4-й скорости тяговое усилие, выдаваемое двигателем 2, передается к ведущим колесам 4 посредством, в основном, первого вспомогательного входного вала 15, зубчатой передачи 21, промежуточного вала 19, зубчатой передачи 23, второго главного входного вала 22, зубчатой передачи 28 4-й скорости и выходного вала 26.
На ступени 4-й скорости при втором сцеплении C2, установленном во включенное состояние, и первом сцеплении C1, установленном во включенное состояние, приведение двигателя 2 и электрического мотора 3 делает возможным движение с помощью со стороны электрического мотора 3. Кроме того, езда на двигателе 2 в этом состоянии может быть прервана для включения режима EV.
Также, в то время как транспортное средство движется на ступени 4-й скорости за счет приведения двигателя 2 с первым сцеплением C1, установленным в выключенное состояние, и вторым сцеплением C2, установленным во включенное состояние, ECU 8 прогнозирует, будет ли следующей включенной ступенью коробки передач при переключении передач ступень 3-й скорости или ступень 5-й скорости. Если ECU 8 прогнозирует понижающее переключение на ступень 3-й скорости, тогда первым синхронным зацепляющим механизмом S1 устанавливается состояние, в котором соединены первый главный входной вал 14 и шестерня 24a 3-й скорости, или предварительное переключение близкое к нему. Если ECU 8 прогнозирует повышающее переключение на ступень 5-й скорости, тогда первым синхронным зацепляющим механизмом S1 устанавливается состояние, в котором соединены первый главный входной вал 14 и шестерня 24b 5-й скорости, или предварительное переключение близкое к нему. Это обеспечивает плавное повышение и понижение передачи со ступени 4-й скорости.
Ступень 5-й скорости устанавливается приведением первого синхронного зацепляющего механизма S1 в состояние, в котором соединены первый главный входной вал 14 и шестерня 24b 5-й скорости. Для движения за счет двигателя 2 первое сцепление C1 устанавливается во включенное состояние. На ступени 5-й скорости тяговое усилие, выдаваемое двигателем 2, передается к ведущим колесам 4 посредством, в основном, первого главного входного вала 14, зубчатой передачи 30 5-й скорости и выходного вала 26.
Когда первое сцепление C1 установлено во включенное состояние, помощь при движении со стороны электрического мотора на ступени 5-й скорости может обеспечиваться приведением двигателя 2, а также приведением электрического мотора 3. Кроме того, когда первое сцепление C1 установлено в выключенное состояние, может быть задействован режим EV. Также режим EV может быть задействован, когда первое сцепление C1 установлено во включенное состояние, при этом езда за счет двигателя 2 прекращается. Помимо этого на ступени 5-й скорости можно выполнять езду с рекуперацией энергии замедления.
Если в то время как транспортное средство движется на ступени 5-й скорости, ECU 8 в соответствии с состоянием движения транспортного средства определяет, что следующей включенной ступенью коробки передач при переключении передач будет ступень четвертой скорости, тогда ECU 8 устанавливает второй синхронный зацепляющий механизм S2 в состояние, в котором соединены шестерня 25b 4-й скорости и второй главный входной вал 22, или состояние предварительного переключения близкое к нему. Это обеспечивает плавное понижение передачи со ступени 5-й скорости на ступень 4-й скорости.
Ступень заднего хода устанавливается приведением синхронного зацепляющего механизма SR заднего хода в состояние, в котором соединены вал 16 заднего хода и шестерня 17c заднего хода, и приведением второго синхронного зацепляющего механизма S2 в состояние, в котором, например, соединены второй главный входной вал 22 и шестерня 25a 2-й скорости. При движении за счет двигателя 2 первое сцепление C1 устанавливается во включенное состояние. На ступени заднего хода тяговое усилие, выдаваемое двигателем 2, передается к ведущим колесам 4 посредством, в основном, первого главного входного вала 14, зубчатой передачи 18, шестерни 17c заднего хода, вала 16 заднего хода, зубчатой передачи 20, промежуточного вала 19, зубчатой передачи 23, второго главного входного вала 22, третьего вспомогательного входного вала 25, зубчатой передачи 27 и выходного вала 26. Приведение двигателя 2, а также электрического мотора 3 на ступени заднего хода делает возможным помощь при движении от электрического мотора 3. Кроме того, установкой первого сцепления C1 в выключенное состояние может быть задействован режим EV. Помимо этого на ступени 5-й скорости можно выполнять езду с рекуперацией энергии замедления.
Теперь, обращаясь к фиг.3 и фиг.4, будет объяснено управление температурой гибридного транспортного средства согласно первому варианту осуществления. Гибридное транспортное средство 100 согласно первому варианту осуществления имеет кондиционер 40. В качестве кондиционера 40 может быть приспособлен, например, тепловой насос. Кондиционер 40 имеет компрессор 41, внешний теплообменник 42, внутренний теплообменник 43 и воздуходувное устройство (вентилятор) 44. Компрессор 41, внешний теплообменник 42 и внутренний теплообменник 43 соединены посредством канала для холодильного агента. Кондиционер 40 выполнен таким образом, что когда компрессор 41 приводится в действие под управлением ECU 8, холодильный агент циркулирует через внешний теплообменник 42 и внутренний теплообменник 43 по каналу для холодильного агента для обеспечения возможности регулирования температуры воздуха в салоне транспортного средства, то есть для обеспечения возможности переключения между обогревом и охлаждением. При обогреве сердцевина 45 нагревателя, в которой используется теплота от охлаждающей воды двигателя 2, может использоваться для нагревания воздуха в салоне 100a транспортного средства.
В компрессоре 41 в качестве вспомогательного устройства 5 шестерни 17b, зафиксированной на валу-шестерне 17 заднего хода, и шестерней 5b, зафиксированной на входном валу 5a, образован ременной механизм 34, при этом шестерни соединены посредством ремня, как описано выше. Компрессор 41 выполнен с возможностью вращения при помощи электрического мотора 3 или двигателя 2 посредством первого главного входного вала 14.
Батарея 7 снабжена воздуходувным устройством 7a для выдувания воздуха в салоне 100a транспортного средства к основной части батареи. Точнее, согласно первому варианту осуществления батарея 7 и PDU 6 установлены в багажнике 100b, обеспеченном в задней части транспортного средства. Батарея 7 и PDU 6 содержатся в контейнере 7b, служащим теплоотводом. Контейнер 7b снабжен первым вентиляционным каналом 7c, сообщающимся с салоном 100a транспортного средства, и вторым вентиляционным каналом 7d, сообщающимся с багажником 100b. Второй вентиляционный канал снабжен воздуходувным устройством 7a.
Если, например, условие для регулирования температурой батареи удовлетворено, тогда ECU 8 приводит в действие компрессор 41, выполняющий функцию вспомогательного устройства 5, для нагревания или охлаждения салона 100a транспортного средства при помощи кондиционера 40, а также приводит в действие воздуходувное устройство 7a. Давление в первом вентиляционном канале 7c и контейнере 7b становится ниже, чем в салоне 100a транспортного средства, приводя к выдуванию воздуха в салоне 100a транспортного средства к основной части батареи 7 через первый вентиляционный канал 7c из отверстия 7e для впуска воздуха. Таким образом, батарея 7 нагревается или охлаждается. Воздух в контейнере 7b посылается воздуходувным устройством 7a в багажник 100b из выпускного окна 7f через второй вентиляционный канал 7d.
Теперь будут объяснены функции ECU 8, проиллюстрированные на фиг.2.
Датчик 8a температуры батареи обнаруживает температуру батареи 7 на основе сигнала, указывающего на температуру батареи 7, принимаемого от датчика 11 температуры. Датчик 8a температуры батареи может обнаруживать температуру батареи 7, оценивая температуру батареи 7 с помощью расчета на основе, например, величин заряда/разряда, изначального значения или величины полного заряда (полной зарядной емкости) батареи 7.
Датчик 8b состояния заряда обнаруживает состояние заряда батареи 7 на основе сигнала, который указывает состояние заряда батареи 7, принимаемого от датчика 12 состояния заряда. Датчик 8b состояния заряда может обнаруживать состояние заряда, оценивая состояние заряда батареи 7 с помощью расчета, основанного, например, на величинах заряда/разряда или первоначальном значении батареи 7.
Процессор 8c нормальной температуры управляет каждым из составляющих элементов транспортного средства в режиме движения при нормальной температуре, в случае, когда температура батареи 7 находится в диапазоне нормальных температур. Как проиллюстрировано на фиг.5, диапазон нормальных температур согласно первому варианту осуществления - это диапазон от первой заданной температуры TL или выше до температуры ниже второй заданной температуры TH. Диапазон высоких температур батареи 7 - это вторая заданная температура или выше. Диапазон низких температур батареи 7 находится ниже первой заданной температуры TL. Согласно первому варианту осуществления ECU 8 осуществляет управление для ограничения или запрещения выходной мощности (зарядки/разрядки) батареи 7, если температура батареи 7 чрезвычайно низка, а именно ниже третьей заданной температуры TLa, которая ниже первой заданной температуры TL, или если ее температура высока.
Если температура батареи 7, обнаруженная датчиком 8a температуры, ниже первой заданной температуры TL или равна второй заданной температуре TH, которая выше первой заданной температуры TL, или больше, тогда процессор 8d низкой/высокой температуры осуществляет обработку в соответствии с температурой батареи 7, а именно низкой температурой или высокой температурой. Далее будет описана работа процессора 8d низкой/высокой температуры.
Теперь, обращаясь к фиг.6, будут описаны температурно-зависимые изменения выходных мощностей, а именно: вспомогательной выходной мощности (W) и рекуперативной выходной мощности (W) батареи 7 гибридного транспортного средства согласно первому варианту осуществления. Значение состояния заряда батареи 7 установлено равным 50%. У величин заряда/разряда батареи 7 величина тока разряда соответствует вспомогательной выходной мощности, а величина тока заряда соответствует рекуперативной выходной мощности.
Согласно первому варианту осуществления вспомогательная выходная мощность батареи 7 означает максимальную величину, когда температура батареи 7 находится в температурном диапазоне вблизи диапазона высоких температур, тогда как вспомогательная выходная мощность уменьшается по мере того, как температура снижается до температурного диапазона, который ниже его. Рекуперативная выходная мощность батареи означает минимальную величину, когда температура батареи 7 находится в температурном диапазоне вблизи диапазона высоких температур, тогда как рекуперативная выходная мощность возрастает по мере того, как температура снижается до температурного диапазона, который ниже его.
ECU 8 осуществляет управление для ограничения или запрещения заряда/разряда батареи 7, когда температура батареи 7 равна второй заданной температуре TH или выше. Кроме этого, ECU 8 осуществляет управление для ограничения или запрещения заряда/разряда тока батареи 7, когда температура батареи 7 равна чрезвычайно низкой температуре третьей заданной температуры TLa или ниже. Заряд/разряд батареи 7 ограничивается или запрещается, когда температура является высокой или низкой, сокращая тем самым нагрузку на батарею 7.
Теперь, обращаясь к фиг.7, будет дано описание вспомогательной выходной мощности и рекуперативной выходной мощности батареи 7, когда состояние заряда батареи 7 в первом варианте осуществления меняется. Температура батареи 7 установлена из диапазона нормальных температур. В батарее 7 согласно первому варианту осуществления по мере того, как состояние заряда увеличивается, возрастает вспомогательная выходная мощность батареи 7, тогда как рекуперативная выходная мощность батареи 7 уменьшается (абсолютная величина рекуперативной выходной мощности снижается). Кроме того, в батарее 7, когда состояние заряда уменьшается, снижается вспомогательная выходная мощность батареи 7, в то время как рекуперативная выходная мощность батареи 7 возрастает (абсолютная величина рекуперативной выходной мощности увеличивается). В случае, когда состояние заряда составляет 50%, вспомогательная выходная мощность и рекуперативная выходная мощность батареи 7 принимают, по существу, средние значения: между состоянием заряда, равным 25%, и состоянием заряда, равным 75%. Высокая температура батареи 7 или низкая, характеристики вспомогательной выходной мощности и рекуперативной выходной мощности батареи 7 остаются, по существу, такими же.
Теперь, обращаясь к фиг.8, будет описано время, требуемое для изменения скорости гибридного транспортного средства согласно первому варианту осуществления. Конкретнее, будет дано описание времени, требуемого для того, чтобы в коробке передач завершилось переключение передачи (предварительное переключение) с четной ступени на нечетную ступень. Следующая работа будет выполняться под управлением ECU 8.
Временем, требуемым для вышеупомянутого переключения передач, является время, получаемое добавлением (1) времени, требуемого для отсоединения муфты синхронного зацепляющего механизма от выбранной в настоящее время четной ступени зубчатой передачи, (2) времени, требуемого для достижения частотами вращения электрического мотора 3, деталей коробки передач и вращающихся деталей, таких как вал передачи движущей силы, частоты вращения, соответствующей целевой ступени зубчатой передачи (именуемого в дальнейшем временем согласования частоты вращения), и (3) времени, требуемого для зацепления муфты синхронного зацепляющего механизма с целевой ступенью нечетной зубчатой передачи.
Как проиллюстрировано на фиг.8, в момент времени t0 второе сцепление C2 находится в соединенном состоянии, и транспортное средство движется на ступени 4-й скорости (четной ступени) за счет приведения двигателя. В это время во втором сцеплении C2 порождается крутящий момент заданной величины Clutch Trq (C2). Первое сцепление C1 находится в отсоединенном состоянии, и поэтому крутящий момент первого сцепления C1, обозначенный Clutch Trq, равен 0 (Н·м). На стороне нечетных ступеней была выбрана ступень 3-й скорости, и электрический мотор 3 вращается с частотой вращения NMot (об/мин), соответствующей ступени 3-й скорости.
Согласно первому варианту осуществления, если на основе состояния движения, необходимости в тяговом усилии или подобного, когда транспортное средство движется на ступени 4-й скорости с приводом от двигателя, определяется, что произойдет повышающее переключение на ступень 5-й скорости, тогда шестерня 24b ступени 5-й скорости и первый главный входной вал 14 соединяются первым синхронным зацепляющим механизмом S1.
В момент времени t1 нечетная ступень (ступень 3-й скорости) переключается на нейтральную передачу. Конкретнее, рычаг переключения передач устанавливается первым синхронным зацепляющим механизмом S1 в положение нейтральной передачи. Осуществляется управление для приведения вращающего момента электрического мотора 3 к 0 (Н·м).
С момента времени t2 до момента времени t4 ECU 8 осуществляет управление выходной мощностью вращающего момента так, что частота вращения электрического мотора 3 на ступени 3-й скорости достигает целевой частоты вращения электрического мотора 3 на ступени 5-й скорости, при этом первое сцепление C1 отсоединено, а нечетная ступень находится в нейтральном положении. Целевая частота вращения электрического мотора 3 на ступени 5-й скорости меньше частоты вращения электрического мотора 3 на ступени 3-й скорости. Поэтому ECU 8 выполняет рекуперативное управление для сокращения частоты вращения электрического мотора 3.
Согласно первому варианту осуществления, когда крутящий момент выводится вышеупомянутым электрическим мотором 3 (в момент времени t3), установка на первом главном входном валу 14 меняется с нейтральной на ступень 5-й скорости (предварительное повышающее переключение). Конкретнее, ECU 8 осуществляет управление таким образом, что первый главный входной вал 14 и шестерня ступени 5-й скорости фиксируются первым синхронным зацепляющим механизмом S1.
В момент времени t5 осуществляется управление электрическим мотором 3 для достижения частоты вращения, соответствующей ступени 5-й скорости. Время, требуемое для подгонки частоты вращения электрического мотора 3 (время согласования частоты вращения) для предварительного переключения при переключении со ступени 3-й скорости на ступень 5-й скорости, когда транспортное средство движется на четной ступени (ступени 4-й скорости) соответствует периоду с момента времени t2 до момента времени t5.
С момента времени t6 до момента времени t7 управление осуществляется таким образом, что первое сцепление C1 зацепляется, в то время как второе сцепление C2 расцепляется. В это время управление первым сцеплением C1 осуществляется так, чтобы крутящий момент сцепления составлял приблизительно 70% (полувключенное сцепление) от крутящего момента сцепления, получаемого, когда первое сцепление C1 полностью включено.
С момента времени t7 до момента времени t8 ECU 8 регулирует частоту Ne вращения двигателя до частоты вращения, соответствующей ступени 5-й скорости. В это время, с момента времени t7a до момента времени t7b, количество подаваемого топлива сокращается в течение короткого промежутка времени до незначительного количества, чтобы на короткий срок понизить крутящий момент двигателя.
В момент времени t8 первое сцепление C1 полностью включается для соединения первого главного входного вала 14 и двигателя 2.
С момента времени t9 до момента времени t10 электрический мотор 3 выдает заданный вращающий момент для помощи двигателю 2 в обеспечении движения.
Как описывается выше, электрический мотор 3, элементы коробки передач и вращающиеся детали, такие как вал передачи движущей силы, имеют моменты инерции. По этой причине, если выходная мощность батареи относительно мала, когда температура батареи 7 является низкой или высокой, вышеупомянутое время согласования частоты вращения будет сравнительно долгим.
Теперь, ссылаясь на фиг.9, будет дано описание времени, требуемого для согласования частоты вращения в зависимости от температуры батареи, когда меняется скорость гибридного транспортного средства. Конкретнее, время, требуемое для согласования частоты вращения, когда скорость меняется с четной ступени на нечетную ступень при каждой температуре батареи, было рассчитано с помощью вычислительной машины на основе, главным образом, характеристик батареи, скорости транспортного средства, частоты вращения электрического мотора 3 и приводной эффективности и рекуперативной эффективности электрического мотора 3.
В качестве условия расчета была сделана установка, что частота вращения электрического мотора 3, соответствующая ступени 3-й скорости, становится частотой вращения, соответствующей ступени 5-й скорости, когда значение состояния заряда батареи 7 является высоким, скорость транспортного средства находится в диапазоне высоких скоростей и переключение выполняется со ступени 4-й скорости (на предварительной ступени 3-й скорости) на ступень 5-й скорости. В это время вращающиеся детали, такие как ротор 3a электрического мотора 3 и первый главный входной вал 14, имеют моменты инерции заданной величины. Кроме того, вышеупомянутое время согласования частоты вращения было рассчитано для каждой из батарей с А по C, представляющих различные типы батареи 7, имеющих разные параметры характеристик заряда/разряда.
Как описывается выше, когда температура батареи 7 уменьшается, выходные мощности (величины заряда/разряда) снижаются, и снижается крутящий момент (или обратный крутящий момент) электрического мотора 3, приводя к большему времени, требуемому для уменьшения частоты вращения электрического мотора 3. Для обеспечения управляемости время, требуемое для вышеупомянутого согласования частоты вращения, предпочтительно равно заданному времени (например, 0,5 с) или менее.
В случае батарей B и C, когда их температура находится в диапазоне низких температур, время, требуемое для вышеупомянутого согласования частоты вращения составляет 0,5 с или более. В случае батареи A, когда температура равна первой заданной температуре TL или менее, требуемое время составит 0,5 с. Согласно первому варианту осуществления, чтобы установить время, требуемое для вышеупомянутого согласования частоты вращения, равным заданному времени (0,5 с) или менее, регулировка температуры батареи в соответствии с настоящим изобретением осуществляется даже тогда, когда выходная мощность батареи 7 мала, чтобы предотвращать ухудшение управляемости в случае, когда ее температура равна первой заданной температуре TL или менее. Кроме этого, для предотвращения ухудшения управляемости регулировка в соответствии с настоящим изобретением осуществляется, когда температура батареи 7 является высокой, даже если выходная мощность батареи 7 мала.
Теперь, обращаясь к фиг.10, будет описано время, требуемое для переключения передач в гибридном транспортном средстве первого варианта осуществления, когда температура батареи 7 является нормальной, низкой или высокой.
При нормальной температуре выходные мощности (величины заряда/разряда) батареи 7 сравнительно велики, и крутящий момент или обратный крутящий момент электрического мотора 3 сравнительно велик. Состояние заряда равно соответственно 25%, 50% и 75%, и время, требуемое для предварительного понижающего переключения, составляет 0,1 с, время, требуемое для предварительного повышающего переключения, тоже составляет 0,1 с. Следовательно, время, требуемое для предварительного повышающего переключения и предварительного понижающего переключения, является сравнительно коротким, обеспечивая хорошую управляемость.
Когда состояние заряда равно 75%, при низкой (или высокой) температуре батареи 7, время, требуемое для предварительного понижающего переключения, составляет 0,3 с, а время, требуемое для предварительного повышающего переключения, составляет 1,0 с. Когда состояние заряда равно 50%, время, требуемое для предварительного понижающего переключения, составляет 0,5 с, а время, требуемое для предварительного повышающего переключения, составляет 0,5 с. Когда состояние заряда равно 25%, время, требуемое для предварительного понижающего переключения, составляет 1,0 с, а время, требуемое для предварительного повышающего переключения, составляет 0,3 с.
Другими словами, при низкой или высокой температуре батареи 7, если значение состояния заряда ниже 50% (например, 25%), тогда вспомогательная выходная мощность относительно мала, так что время, требуемое для согласования частоты вращения электрического мотора 3 во время понижающего переключения (частота вращения электрического мотора 3 увеличивается во время понижающего переключения), является сравнительно большим.
Кроме того, при низкой или высокой температуре батареи 7, если состояние заряда выше 50% (например, 75%), тогда рекуперативная выходная мощность относительно мала, так что время, требуемое для согласования частоты вращения электрического мотора 3 во время повышающего переключения (частота вращения электрического мотора 3 увеличивается во время повышающего переключения), является сравнительно большим.
Другими словами, когда состояние заряда равно 75%, время, требуемое для повышающего переключения, является сравнительно большим. Когда состояние заряда равно 25%, время, требуемое для понижающего переключения, является сравнительно большим. Поэтому, согласно первому варианту осуществления, когда температура батареи 7 является низкой или высокой, и выходные мощности (величины заряда/разряда) батареи 7 относительно невелики, значение состояния заряда устанавливается равным 50% или около 50%, чтобы регулировать время, требуемое для понижающего переключения или повышающего переключения, до заданного времени (приблизительно 0,5 с) или менее, предотвращая тем самым ухудшение управляемости.
Теперь будет описана работа процессора 8d низкой/высокой температуры в первом варианте осуществления.
Когда температура, обнаруженная датчиком 8a температуры, ниже первой заданной температуры TL или равна или выше второй заданной температуры TH, которая выше первой заданной температуры, процессор 8d низкой/высокой температуры устанавливает промежуточную ступень (ступень 3-й скорости в первом варианте осуществления) из ступеней коробки передач первой трансмиссионной группы (нечетных ступеней). Другими словами, согласно первому варианту осуществления ступень коробки передач ограничена одной ступенью коробки передач (ступенью 3-й скорости) из нечетных ступеней. Это позволяет предотвращать ухудшение управляемости без необходимости выполнения во время переключения передачи, например, операции по корректированию электрическим мотором частоты вращения до частоты вращения, соответствующей целевой ступени коробки передач.
Кроме этого, в случае, где, например, повышающее переключение или понижающее переключение должно быть выполнено из состояния, в котором была выбрана промежуточная ступень (ступень 3-й скорости) вышеупомянутой первой трансмиссионной группы (нечетных ступеней), выставление ступени коробки передач на четную ступень (ступень 2-й скорости или ступень 4-й скорости), обеспеченную рядом с валом передачи движущей силы (вторым главным входным валом 22), с которым не соединен электрический мотор 3, позволяет устранять необходимость в согласовании частоты вращения электрическим мотором 3, предотвращать ухудшение чувствительности при переключении передач, вызываемое падением выходной мощности батареи, и предотвращать ухудшение управляемости.
Кроме того, процессор 8d низкой/высокой температуры осуществляет управление для обеспечения вращения электрического мотора 3, обеспечивая передачу движущей силы от двигателя 2 к ведущим колесам 4 посредством второй трансмиссионной группы (четных ступеней), а также обеспечивая передачу движущей силы между электрическим мотором 3 и ведущими колесами 4 посредством первой трансмиссионной группы (нечетных ступеней).
Более того, если температура батареи 7 ниже первой заданной температуры TL, тогда процессор 8d низкой/высокой температуры обеспечивает передачу движущей силы между электрическим мотором 3 и двигателем 2 и осуществляет управление для передачи движущей силы от двигателя 2 и электрического мотора 3 к ведущим колесам 4 посредством первой трансмиссионной группы (нечетных ступеней).
Теперь, обращаясь к фиг.11, будет объяснена работа гибридного транспортного средства согласно первому варианту осуществления.
На этапе ST11 определяют, ниже ли температура батареи 7 первой заданной температуры TL или равна второй заданной температуре TH или выше. Если результат определения показывает, что температура батареи 7 ниже первой заданной температуры TL или равна второй заданной температуре TH или выше, тогда процедура переходит к обработке этапа ST13, иначе процедура переходит к обработке этапа ST12.
На этапе ST12, если температура батареи 7 находится в диапазоне нормальных температур (от минус 10 до 49°C), транспортное средство движется в обычном режиме движения. В это время выходная мощность батареи 7 больше, чем при низкой или высокой температуре батареи. Поэтому гибридное транспортное средство согласно первому варианту осуществления позволяет совершать переключение передач сравнительно быстро независимо от значения состояния заряда.
На этапе ST13 ECU 8 устанавливает ступень коробки передач равной промежуточной ступени (например, ступени 3-й скорости) первой трансмиссионной группы (нечетных ступеней), обеспеченной на валу передачи движущей силы (первом главном входном валу 14) на стороне, где подсоединен электрический мотор 3. Касательно множества ступеней коробки передач (нечетных ступеней), обеспеченных на валу передачи движущей силы (первом главном входном валу 14), с которым соединен электрический мотор 3, когда температура батареи является чрезвычайно низкой или высокой, ступень коробки передач ограничена промежуточной ступенью (например, ступенью 3-й скорости) из множества ступеней коробки передач (множества нечетных ступеней).
Если на этапе ST14 определено, что температура батареи 7, обнаруженная датчиком температуры батареи, является высокой, тогда ECU 8 переходит к обработке этапа ST15, или, если определено, что температура батареи 7 является низкой (ниже первой заданной температуры TL), тогда ECU 8 переходит к обработке этапа ST16.
На этапе ST15 ECU 8 приводит в действие вентилятор (воздуходувное устройство) 7a, обеспеченное вблизи батареи 7. Это приводит к тому, что воздух в транспортном средстве направляется к батарее 7, таким образом охлаждая ее.
На этапе ST16, когда транспортное средство движется на нечетной ступени, ECU 8 активно использует помощь со стороны мотора. Например, когда температура батареи 7 является низкой, использование помощи со стороны мотора заряжает/разряжает батарею 7 и батарея 7 сама вырабатывает теплоту вследствие внутреннего сопротивления батареи 7, позволяя таким образом повышать температуру батареи 7.
В это время смазочное/рабочее масло (масло для автоматических коробок передач) электрического мотора 3 и системы 1 передачи движущей силы нагревается вследствие управления приводом и рекуперацией с использованием электрического мотора 3. Повышение температуры смазки позволяет сокращать нагрузку, когда электрический мотор 3 вращается, по сравнению со случаем, когда температура является низкой.
На этапе ST17 ECU 8 определяет, осуществить ли переход на четную ступень в соответствии с состоянием движения, требуемым тяговым усилием и т.п., пока транспортное средство движется на нечетной ступени. Если решено переключиться на четную ступень, ECU 8 переходит к обработке этапа ST18.
Когда скорость была изменена с нечетной ступени на четную ступень, ECU 8 осуществляет управление на этапе ST18 таким образом, что и четная ступень, и нечетная ступень входят в зацепление с выходным валом 26. Другими словами, когда транспортное средство движется на четной ступени с приводом от двигателя, и четная ступень и нечетная ступень входят в зацепление с выходным валом 26. Первое сцепление C1 находится в разъединенном состоянии.
Конкретнее, в упомянутом выше состоянии с двойным зацеплением шестерня 24a 3-й скорости и первый главный входной вал 14 соединены первым синхронным зацепляющим механизмом S1, и шестерня 25a 2-й скорости или шестерня 25b 4-й скорости соединены со вторым главным входным валом 22 вторым синхронным зацепляющим механизмом S2. Другими словами, в то время как транспортное средство приводится в движение двигателем 2, электрический мотор 3 может эксплуатироваться, используя шестерню четной ступени, позволяя нагревать таким образом батарею 7.
После операций, выполненных на этапах ST17 и ST18, процедура возвращается к обработке этапа ST11.
Точнее, пока температура батареи 7 не достигает нормальной температуры, выполняются операции, указанные на этапах ST13-ST18, а когда температура батареи 7 достигнет нормальной температуры, процедура переходит к обычному режиму движения (обычное управление зарядом/разрядом) (этап ST12).
Как описано выше, согласно первому варианту осуществления коробка передач системы 1 передачи движущей силы имеет первую трансмиссионную группу (нечетные ступени), оснащенные множеством ступеней коробки передач с разными передаточными отношениями, которые выполнены с возможностью передачи движущей силы от электрического мотора 3 и/или двигателя 2 к ведущим колесам 4, и вторую трансмиссионную группу (четные ступени), оборудованные множеством ступеней коробки передач с различными передаточными отношениями, которые выполнены с возможностью передачи движущей силы от двигателя 2 к ведущим колесам 4. Когда температура, обнаруженная датчиком 8a температуры, ниже первой заданной температуры TL или равна второй заданной температуре TH или выше, ECU 8 выставляет при помощи процессора 8d низкой/высокой температуры ступень коробки передач в промежуточную ступень (например, ступень 3-й скорости) из ступеней коробки передач первой трансмиссионной группы (нечетных ступеней) на стороне, где подсоединен электрический мотор 3. Это позволяет предотвращать ухудшение чувствительности при переключении передач и ухудшение управляемости благодаря тому, что при движении транспортного средства ступень коробки передач ограничена ступенью 3-й скорости, которая является нечетной ступенью на стороне, где подсоединен электрический мотор 3, без необходимости выполнения электрическим мотором 3 операции по согласованию частоты вращения до частоты вращения, соответствующей целевой ступени коробки передач, во время переключения передач, когда температура батареи 7 является низкой или высокой, и выходная мощность батареи 7 мала.
Кроме того, даже когда повышающее переключение или понижающее переключение (переключение передачи) осуществляется с промежуточной ступени первой трансмиссионной группы (нечетных ступеней) на стороне, где подсоединен электрический мотор 3, на вторую трансмиссионную группу (четные ступени), операция по согласованию электрическим мотором 3 частоты вращения до частоты вращения, соответствующей целевой ступени коробки передач во время переключения передачи не будет осуществляться, позволяя предотвращать таким образом ухудшение управляемости.
Кроме того, согласно первому варианту осуществления ECU 8 управляет процессором 8d низкой/высокой температуры для обеспечения возможности передачи движущей силы от двигателя 2 к ведущим колесам 4 посредством второй трансмиссионной группы (четных ступеней), а также чтобы обеспечивать возможность передачи движущей силы между электрическим мотором 3 и ведущими колесами 4 посредством первой трансмиссионной группы (нечетных ступеней), делая таким образом возможным работу электрического мотора 3. В это время батарея 7 может заряжаться. Другими словами, пропускание тока через внутреннее сопротивление батареи 7 нагревает ее. Поэтому температуру батареи 7 можно за сравнительно короткое время увеличивать с низкой температуры (ниже первой заданной температуры) до нормальной температуры (первой заданной температуры или выше, но ниже второй заданной температуры). Другими словами, режим движения в состоянии с низкой температурой батареи 7 может быть изменен на режим движения, в котором у нее нормальная температура, за относительно короткое время.
Кроме того, согласно первому варианту осуществления, если температура батареи 7 ниже первой заданной температуры, ECU 8 управляет процессором 8d низкой/высокой температуры для обеспечения передачи движущей силы между электрическим мотором и двигателем 2, а также для передачи движущей силы от двигателя 2 и электрического мотора 3 к ведущим колесам 4 посредством первой трансмиссионной группы (нечетных ступеней). Пропускание тока через первую трансмиссионную группу, то есть внутреннее сопротивление батареи 7, нагревает ее. Таким образом, температуру батареи 7 можно увеличивать с низкой температуры (ниже первой заданной температуры) до нормальной температуры (первой заданной температуры или выше, но ниже второй заданной температуры) за сравнительно короткое время. Другими словами, режим движения в состоянии с низкой температурой батареи 7 может быть изменен на режим движения, в котором у нее нормальная температура, за относительно короткое время.
Второй вариант осуществления изобретения
Теперь, обращаясь к фиг.12, будет описано гибридное транспортное средство согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Система 1 передачи движущей силы второго варианта осуществления образована семью ступенями переднего хода и одной ступенью заднего хода. Это означает, что в систему 1 передачи движущей силы первого варианта осуществления в качестве ступеней переднего хода добавлены две ступени коробки передач, а именно ступень 6-й скорости и ступень 7-й скорости.
Зубчатая передача 37 7-й скорости добавлена в систему 1 передачи движущей силы по фиг.1 в качестве нечетной зубчатой передачи, которая устанавливает в ряде передаточных отношений нечетную ступень коробки передач. Шестерня 24c седьмой скорости, которая является ведущей шестерней зубчатой передачи 37 7-й скорости, установлена с возможностью вращения на первом главном входном валу 14, между шестерней 24a 3-й скорости и шестерней 24b 5-й скорости.
Первый главный входной вал 14 и второй вспомогательный входной вал 24 соединяются посредством первого синхронного зацепляющего механизма S1 и третьего синхронного зацепляющего механизма S3, которые образованы механизмами синхрозацепления. Первый синхронный зацепляющий механизм S1 и третий синхронный зацепляющий механизм S3 обеспечены на первом главном входном валу 14. Первый синхронный зацепляющий механизм S1 выборочно соединяет шестерню 24a 3-й скорости и шестерню 24c 7-й скорости с первым главным входным валом 14, тогда как третий синхронный зацепляющий механизм S3 выборочно соединяет с первым главным входным валом 14 шестерню 24b 5-й скорости.
Как и в случае с системой 1 передачи движущей силы по фиг.1, первый синхронный зацепляющий механизм S1 перемещает муфту S1a в осевом направлении второго вспомогательного входного вала 24 при помощи исполнительного устройства и вилки переключения, не показаны, соединяя тем самым выборочно шестерню 24a 3-й скорости и шестерню 24c 7-й скорости с первым главным входным валом 14. Конкретнее, если муфта S1a перемещается из нейтрального положения на чертеже по направлению к шестерне 24a 3-й скорости, тогда соединяются шестерня 24a 3-й скорости и первый главный входной вал 14. Тогда как если муфта S1a перемещается из нейтрального положения на чертеже по направлению к шестерне 24c 7-й скорости, тогда соединяются шестерня 24c 7-й скорости и первый главный входной вал 14.
Как и в случае с первым синхронным зацепляющим механизмом S1, третий синхронный зацепляющий механизм S3 перемещает муфту S3a в осевом направлении второго вспомогательного входного вала 24 при помощи исполнительного устройства и вилки переключения, не показаны, соединяя тем самым выборочно шестерню 24b 5-й скорости с первым главным входным валом 14. Конкретнее, если муфта S3a перемещается из нейтрального положения на чертеже по направлению к шестерне 24b 5-й скорости, тогда соединяются шестерня 24b 5-й скорости и первый главный входной вал 14.
Кроме этого, зубчатая передача 36 6-й скорости добавлена в систему 1 передачи движущей силы по фиг.1 в качестве четной зубчатой передачи, которая устанавливает в ряде передаточных отношений четную ступень коробки передач. Шестерня 25c шестой скорости, которая является ведущей шестерней зубчатой передачи 36 6-й скорости, установлена с возможностью вращения на втором главном входном валу 22, между шестерней 25a 2-й скорости и шестерней 25b 4-й скорости.
Второй главный входной вал 22 и третий вспомогательный входной вал 25 соединяются посредством второго синхронного зацепляющего механизма S2 и четвертого синхронного зацепляющего механизма S4, которые образованы механизмами синхрозацепления. Второй синхронный зацепляющий механизм S2 и четвертый синхронный зацепляющий механизм S4 обеспечены на втором главном входном валу 22. Второй синхронный зацепляющий механизм S2 выборочно соединяет шестерню 25a 2-й скорости и шестерню 25c 6-й скорости со вторым главным входным валом 22, тогда как четвертый синхронный зацепляющий механизм S4 выборочно соединяет со вторым главным входным валом 22 шестерню 25b 4-й скорости.
Как и в случае с системой 1 передачи движущей силы по фиг.1, второй синхронный зацепляющий механизм S2 перемещает муфту S2a в осевом направлении третьего вспомогательного входного вала 25 при помощи исполнительного устройства и вилки переключения, не показаны, соединяя тем самым выборочно шестерню 25a 2-й скорости и шестерню 25c 6-й скорости со вторым главным входным валом 22. Говоря точнее, если муфта S2a перемещается из нейтрального положения на чертеже по направлению к шестерне 25a 2-й скорости, тогда соединяются шестерня 25a 2-й скорости и второй главный входной вал 22. Тогда как если муфта S2a перемещается из нейтрального положения на чертеже по направлению к шестерне 25c 6-й скорости, тогда соединяются шестерня 25c 6-й скорости и второй главный входной вал 22.
Как и в случае с первым-третьим синхронными зацепляющими механизмами S1-S3, четвертый синхронный зацепляющий механизм S4 перемещает муфту S4a в осевом направлении третьего вспомогательного входного вала 25 при помощи исполнительного устройства и вилки переключения, не показаны, соединяя тем самым выборочно шестерню 25b 4-й скорости со вторым главным входным валом 22. А именно, если муфта S4a перемещается из нейтрального положения на чертеже по направлению к шестерне 25b 4-й скорости, тогда соединяются шестерня 25b 4-й скорости и второй главный входной вал 22.
Третий вспомогательный входной вал 25 и выходной вал 26 соединяются посредством зубчатой передачи 27 2-й скорости, зубчатой передачи 28 4-й скорости и зубчатой передачи 36 6-й скорости. Зубчатая передача 27 2-й скорости образована шестерней 25a, закрепленной на третьем вспомогательном входном валу 25, и шестерней 26a, закрепленной на выходном валу 26, при этом шестерня 25a и шестерня 26a зацеплены друг с другом. Зубчатая передача 28 4-й скорости образована шестерней 25b, закрепленной на третьем вспомогательном входном валу 25, и шестерней 26b, закрепленной на выходном валу 26. Зубчатая передача 36 6-й скорости образована шестерней 25c, закрепленной на третьем вспомогательном входном валу 25, и шестерней 26d, закрепленной на выходном валу 26, при этом шестерня 25c и шестерня 26d зацеплены друг с другом.
Кроме этого второй вспомогательный входной вал 24 и выходной вал 26 соединяются посредством зубчатой передачи 29 3-й скорости, зубчатой передачи 30 5-й скорости и зубчатой передачи 37 7-й скорости. Зубчатая передача 29 3-й скорости образована шестерней 24a, закрепленной на втором вспомогательном входном валу 24, и шестерней 26a, закрепленной на выходном валу 26, при этом шестерня 24a и шестерня 26a зацеплены друг с другом. Зубчатая передача 30 5-й скорости образована шестерней 24b, закрепленной на втором вспомогательном входном валу 24, и шестерней 26b, закрепленной на выходном валу 26, при этом шестерня 24b и шестерня 26b зацеплены друг с другом. Зубчатая передача 37 7-й скорости образована шестерней 24c, закрепленной на втором вспомогательном входном валу 24, и шестерней 26d, закрепленной на выходном валу 26, при этом шестерня 24c и шестерня 26d зацеплены друг с другом.
Шестерня 26d, которая является ведомой шестерней, находящейся в зацеплении с шестерней 25c 6-й скорости и шестерней 24c 7-й скорости, закреплена на выходном валу 26 вместе с шестернями 26a и 26b, являющимися ведомыми шестернями, и главной передачей 26c.
Остальная конструкция такая же, как конструкция системы 1 передачи движущей силы по фиг.1, так что ее описание будет опущено.
Шестерня 24a и шестерни 24b и 24c соответствуют первой трансмиссионной группе. Шестерня 25a и шестерни 25b и 25c соответствуют второй трансмиссионной группе. Первая трансмиссионная группа и вторая трансмиссионная группа соответствуют коробке передач.
Теперь будет дано описание работы системы 1 передачи движущей силы по второму варианту осуществления, выполненному, как описано выше. Ступени скоростей с 1-й по 3-ю и ступень заднего хода являются такими же, как в системе 1 передачи движущей силы по первому варианту осуществления, так что их описание будет опущено.
Ступень 4-й скорости устанавливается приведением четвертого синхронного зацепляющего механизма S4 в состояние, в котором соединены второй главный входной вал 22 и шестерня 25b 4-й скорости. В случае движения за счет двигателя 2 второе сцепление C2 устанавливается во включенное состояние. На ступени 4-й скорости тяговое усилие, выдаваемое двигателем 2, передается к ведущим колесам 4 посредством, в основном, первого вспомогательного входного вала 15, зубчатой передачи 21, промежуточного вала 19, зубчатой передачи 23, второго входного вала 22, зубчатой передачи 28 4-й скорости и выходного вала 26.
Другими словами, система 1 передачи движущей силы по второму варианту осуществления отличается от системы 1 передачи движущей силы по первому варианту осуществления тем, что для установления ступени 4-й скорости шестерня 25b 4-й скорости и второй главный входной вал 22 соединяются четвертым синхронным зацепляющим механизмом S4, а не вторым синхронным зацепляющим механизмом S2.
Как и в системе 1 передачи движущей силы по первому варианту осуществления на ступени 4-й скорости тоже может быть осуществлена помощь при движении, режим EV и езда с рекуперацией энергии замедления. Кроме того, пока транспортное средство движется на ступени 4-й скорости, для осуществления понижающего переключения или предварительного переключения на ступень 3-й скорости или повышающего переключения или предварительного переключения на ступень 5-й скорости выполняется та же работа, что в системе 1 передачи движущей силы по первому варианту осуществления. Тем не менее, для осуществления повышающего переключения или предварительного переключения на ступень 5-й скорости первый главный входной вал 14 и шестерня 24b 5-й скорости устанавливаются третьим синхронным зацепляющим механизмом S3 в соединенное состояние или в состояние, близкое к нему.
Ступень 5-й скорости устанавливается приведением третьего синхронного зацепляющего механизма S3 в состояние, в котором соединены первый главный входной вал 14 и шестерня 24b 5-й скорости. Когда транспортное средство движется за счет двигателя 2, первое сцепление C1 устанавливается во включенное состояние. На ступени 5-й скорости тяговое усилие, выдаваемое двигателем 2, передается к ведущим колесам 4 посредством, в основном, первого главного входного вала 14, зубчатой передачи 30 5-й скорости и выходного вала 26.
Другими словами, система 1 передачи движущей силы по второму варианту осуществления отличается от системы 1 передачи движущей силы по первому варианту осуществления тем, что для установления ступени 5-й скорости шестерня 24b 5-й скорости и первый главный входной вал 14 соединяются третьим синхронным зацепляющим механизмом S3, а не первым синхронным зацепляющим механизмом S1.
Как и в системе 1 передачи движущей силы по первому варианту осуществления на ступени 5-й скорости тоже может быть осуществлена помощь при движении, режим EV и езда с рекуперацией энергии замедления.
Во время движения на ступени 5-й скорости ECU 8 на основе состояния движения транспортного средства прогнозирует, будет ли следующей ступенью коробки передач ступень 4-й скорости или ступень 6-й скорости. Если ECU 8 прогнозирует понижающее переключение на ступень 4-й скорости, тогда четвертый синхронный зацепляющий механизм S4 устанавливается в состояние, в котором соединены шестерня 25b 4-й скорости и второй главный входной вал 22, или в состояние предварительного переключения, близкое к вышеупомянутому состоянию. Если ECU 8 прогнозирует повышающее переключение на ступень 6-й скорости, тогда второй синхронный зацепляющий механизм S2 устанавливается в состояние, в котором соединены шестерня 25c 6-й скорости и второй главный входной вал 22, или в состояние предварительного переключения, близкое к вышеупомянутому состоянию. Соответственно, со ступени 5-й скорости можно плавно осуществлять повышающее переключение или понижающее переключение.
Ступень 6-й скорости устанавливается приведением второго синхронного зацепляющего механизма S2 в состояние, в котором соединены второй главный входной вал 22 и шестерня 25c 6-й скорости. Для движения за счет двигателя 2 второе сцепление C2 устанавливается во включенное состояние. На ступени 6-й скорости тяговое усилие, выдаваемое двигателем 2, передается к ведущим колесам 4 посредством, в основном, первого вспомогательного входного вала 15, зубчатой передачи 21, промежуточного вала 19, зубчатой передачи 23, второго главного входного вала 22, зубчатой передачи 36 6-й скорости и выходного вала 26.
Когда второе сцепление C2 установлено во включенное состояние, и первое сцепление C1 установлено во включенное состояние, помощь при движении со стороны электрического мотора на ступени 6-й скорости может обеспечиваться приведением двигателя 2, а также приведением электрического мотора 3. Кроме этого прекращение езды на двигателе 2 позволяет включить в этом состоянии режим EV.
Во время движения на ступени 6-й скорости ECU 8 на основе состояния движения транспортного средства прогнозирует, будет ли следующей ступенью коробки передач ступень 5-й скорости или ступень 7-й скорости. Если ECU 8 прогнозирует понижающее переключение на ступень 5-й скорости, тогда третий синхронный зацепляющий механизм S3 устанавливается в состояние, в котором соединены шестерня 24b 5-й скорости и первый главный входной вал 14, или в состояние предварительного переключения, близкое к вышеупомянутому состоянию. Если ECU 8 прогнозирует повышающее переключение на ступень 7-й скорости, тогда первый синхронный зацепляющий механизм S1 устанавливается в состояние, в котором соединены шестерня 24c 7-й скорости и первый главный входной вал 14, или в состояние предварительного переключения, близкое к вышеупомянутому состоянию. Соответственно, со ступени 6-й скорости можно плавно осуществлять повышающее переключение или понижающее переключение.
Ступень 7-й скорости устанавливается приведением первого синхронного зацепляющего механизма S1 в состояние, в котором соединены первый главный входной вал 14 и шестерня 24c 7-й скорости. Для движения за счет двигателя 2 первое сцепление C1 устанавливается во включенное состояние. На ступени 7-й скорости тяговое усилие, выдаваемое двигателем 2, передается к ведущим колесам 4 посредством, в основном, первого главного входного вала 14, зубчатой передачи 37 7-й скорости и выходного вала 26.
Когда первое сцепление C1 установлено во включенное состояние помощь при движении со стороны электрического мотора на ступени 7-й скорости может обеспечиваться приведением двигателя 2, а также приведением электрического мотора 3. Кроме того, установка первого сцепления C1 в выключенное состояние позволяет задействовать режим EV. Во время режима EV первое сцепление C1 может быть установлено во включенное состояние, езда на двигателе 2 может быть прекращена и использование режима EV может быть продолжено. Помимо этого на ступени 7-й скорости можно выполнять езду с рекуперацией энергии замедления.
Если в то время как транспортное средство движется на ступени 7-й скорости, ECU 8 на основе состояния движения транспортного средства определяет, что следующей включенной ступенью коробки передач будет ступень 6-й скорости, тогда ECU 8 устанавливает второй синхронный зацепляющий механизм S2 в состояние, в котором соединены шестерня 25c 6-й скорости и второй главный входной вал 22, или в состояние предварительного переключения, близкое к вышеупомянутому состоянию. Это обеспечивает плавное понижение передачи со ступени 7-й скорости на ступень 6-й скорости.
В гибридном транспортном средстве по второму варианту осуществления ECU 8 осуществляет управление в соответствии с температурой батареи 7 аналогичное тому, что и в первом варианте осуществления.
Конкретнее, когда температура, обнаруженная датчиком 8a температуры, ниже первой заданной температуры TL или равна второй заданной температуре TH или выше, процессор 8d низкой/высокой температуры по второму варианту осуществления устанавливает промежуточную ступень (например, ступень 3-й скорости или ступень 5-й скорости во втором варианте осуществления) из ступеней коробки передач первой трансмиссионной группы (нечетных ступеней). Другими словами, согласно второму варианту осуществления ступень коробки передач ограничена одной ступенью коробки передач (ступенью 3-й скорости или ступенью 5-й скорости) из вышеупомянутых нечетных ступеней. Это позволяет предотвращать ухудшение управляемости без необходимости выполнения во время переключения передачи, например, операции по корректированию электрическим мотором частоты вращения до частоты вращения, соответствующей целевой ступени коробки передач.
Кроме этого в случае, где, например, повышающее переключение или понижающее переключение должно быть выполнено из состояния, в котором была выбрана промежуточная ступень (ступень 3-й скорости или ступень 5-й скорости) вышеупомянутой первой трансмиссионной группы (нечетных ступеней), выставление ступени коробки передач на четную ступень (ступень 2-й скорости, или ступень 4-й скорости, или ступень 6-й скорости), обеспеченную рядом с валом передачи движущей силы (вторым главным входным валом 22), с которым не соединен электрический мотор 3, позволяет устранять необходимость в согласовании частоты вращения электрическим мотором 3, предотвращать ухудшение чувствительности при переключении передач, вызываемое падением выходной мощности батареи, и предотвращать ухудшение управляемости.
Кроме того, процессор 8d низкой/высокой температуры согласно второму варианту осуществления выполняет управление для обеспечения вращения электрического мотора 3, обеспечивая передачу движущей силы от двигателя 2 к ведущим колесам 4 посредством второй трансмиссионной группы (четных ступеней), а также обеспечивая передачу движущей силы между электрическим мотором 3 и ведущими колесами 4 посредством первой трансмиссионной группы (нечетных ступеней). Точнее говоря, процессор 8d низкой/высокой температуры осуществляет управление таким образом, что, например, ступень 2-й скорости и ступень 3-й скорости, ступень 3-й скорости и ступень 4-й скорости, ступень 4-й скорости и ступень 5-й скорости, ступень 5-й скорости и ступень 6-й скорости или ступень 6-й скорости и ступень 7-й скорости вместе входят в зацепление с выходным валом 22. В этом состоянии может запускаться электрический мотор 3, позволяя заряжать/разряжать батарею 7. Другими словами, пропускание тока через внутреннее сопротивление батареи 7 нагревает ее.
Третий вариант осуществления изобретения
Теперь будет описано гибридное транспортное средство согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Гибридное транспортное средство согласно третьему варианту осуществления имеет коробку передач, оснащенную ступенями скоростей с 1-й по 5-ю такой же конструкции, как у первого варианта осуществления. Описания конструкций и функций, одинаковых с первым вариантом осуществления, будут опущены. Далее будут описаны функции процессора 8d низкой/высокой температуры гибридного транспортного средства согласно третьему варианту осуществления.
Если температура, обнаруженная датчиком 8a температуры, ниже первой заданной температуры TL, тогда процессор 8d низкой/высокой температуры обеспечивает передачу движущей силы от двигателя 2 к ведущим колесам 4 посредством второй трансмиссионной группы (четных ступеней), а также управляет приводом или рекуперацией с использованием электрического мотора 3, чтобы тем самым нагревать батарею 7.
Процессор 8d низкой/высокой температуры по третьему варианту осуществления управляет приводом или рекуперацией с использованием электрического мотора 3 для зарядки/разрядки батареи 7, чтобы тем самым нагревать ее. Конкретнее, как проиллюстрировано на фиг.13, батарея 7 заряжается/разряжается вследствие переключения между приводом и рекуперацией с частотой, превышающей заданную частоту.
А именно, с момента времени t10 до момента времени t11, если условие управления зарядкой/разрядкой для низкой температуры или высокой температуры не удовлетворяется, тогда ECU 8 осуществляет управление батареей, основываясь на обычном режиме движения.
С момента времени t11 до момента времени t12, если удовлетворяется условие для осуществления управления зарядкой/разрядкой для низкой температуры или высокой температуры, тогда процессор 8d низкой/высокой температуры управляет приводом и рекуперацией с использованием электрического мотора 3 для зарядки/разрядки батареи 7 со сравнительно высокой частотой (200 Гц).
После момента времени t12, если условие управления зарядкой/разрядкой для низкой температуры или высокой температуры не удовлетворяется, ECU 8 осуществляет управление батареей, основываясь на обычном режиме движения.
В описанных выше вариантах осуществления, например, пиковое значение тока при зарядке/разрядке батареи 7 установлено равным 10 А, а частота тока во время зарядки/разрядки установлена равной 200 Гц. Частота тока во время зарядки/разрядки устанавливается предпочтительно равной, например, от 200 Гц до 2000 Гц включительно. Пиковое значение тока во время зарядки/разрядки и частота тока во время зарядки/разрядки устанавливаются надлежащим образом в соответствии со сроком службы, величиной сопротивления переменному току, величиной сопротивления постоянному току и другими свойствами батареи 7.
Кроме того, если температура, обнаруженная датчиком 8a температуры, ниже первой заданной температуры TL, тогда процессор 8d низкой/высокой температуры по третьему варианту осуществления управляет приводом или восстановлением батареи 7 в соответствии с температурой батареи 7, чтобы увеличивать количество зарядки/разрядки батареи 7, когда температура уменьшается.
Говоря точнее, как проиллюстрировано на фиг.14, если температура, обнаруженная датчиком 8a температуры, ниже первой заданной температуры TL, тогда процессор 8d низкой/высокой температуры управляет приводом или восстановлением батареи 7 в соответствии с температурой T батареи 7 таким образом, чтобы количество зарядки/разрядки батареи 7 увеличивалось, когда температура T уменьшается. Чем ниже температура, тем быстрее это позволяет приводить батарею 7 к нормальной температуре.
Кроме этого, если температура батареи 7 равна первой заданной температуре TL или меньше, процессор 8d низкой/высокой температуры по третьему варианту осуществления выполняет управление для приведения в действие при помощи электрического мотора 3 компрессора 41, служащего в качестве вспомогательного устройства 5, чтобы нагревать тем самым батарею 7.
Также процессор 8d низкой/высокой температуры третьего варианта осуществления выполняет управление для приведения в действие компрессор 41, чтобы обогревать салон 100a транспортного средства при помощи кондиционера 40, а также приводит в действие воздуходувное устройство 7a для направления воздуха в салоне 100a транспортного средства к основной части батареи 7, нагревая тем самым батарею 7.
Теперь, обращаясь к фиг.15, будет объяснена работа гибридного транспортного средства согласно третьему варианту осуществления.
На этапе ST111 ECU 8 определяет, ниже ли температура батареи 7 первой заданной температуры TL или равна второй заданной температуре TH или выше. Если результат определения показывает, что температура батареи 7 ниже первой заданной температуры TL или равна второй заданной температуре TH или выше, тогда ECU 8 переходит к обработке этапа ST113, иначе переходит к обработке этапа ST112.
На этапе ST112, если температура батареи 7 находится в диапазоне нормальных температур, тогда ECU 8 обеспечивает движение в обычном режиме движения. В это время выходная мощность батареи 7 больше, чем при низкой температуре или высокой температуре. По этой причине в гибридном транспортном средстве согласно третьему варианту осуществления переключение передачи может быть совершено за относительно короткое время (например, приблизительно 0,3 с) независимо от значения состояния заряда.
На этапе ST113 ECU 8 изменяет скорость на скорость ступени коробки передач (четной ступени), обеспеченной рядом с валом передачи движущей силы, с которым не соединен электрический мотор 3. Во время движения транспортное средство перемещается за счет привода от двигателя на четной ступени передач (вал передачи движущей силы, с которым не соединен мотор), а устройство переключения передач нечетной ступени устанавливается в нейтральное положение (первый синхронный зацепляющий механизм S1 приводится в нейтральное положение).
На этапе ST114, если обнаруженная температура T батареи 7 является низкой (T<TL), тогда ECU 8 переходит к обработке этапа ST115, или, если температура T является высокой, тогда ECU 8 переходит к обработке этапа ST119.
На этапе ST115 ECU 8 управляет нагреванием батареи. Согласно третьему варианту осуществления при управлении нагреванием батареи 7 для выполнения зарядки/разрядки батареи 7, оптимальных для увеличения температуры батареи 7, осуществляются привод и рекуперация с использованием электрического мотора 3.
Если быть точнее, на этапе ST116 ECU 8 заряжает/разряжает батарею 7, управляя приводом и рекуперацией с использованием мотора так, что пиковое значение тока во время зарядки/разрядки батареи 7 становится равным 10 А, а частота тока во время зарядки/разрядки становится равна 200 Гц. Пиковое значение тока и частота тока во время зарядки/разрядки устанавливаются надлежащим образом в соответствии со сроком службы, величиной сопротивления переменному току, величиной сопротивления постоянному току и другими свойствами батареи 7. В это время управление предпочтительно осуществляется таким образом, что температура батареи 7 увеличивается, используя сопротивление переменному току батареи 7, при сравнительно малом токе, чтобы защищать батарею 7 от порчи.
На этапе ST117 ECU 8 обеспечивает передачу посредством электрического мотора 3 движущей силы от вала передачи движущей силы (первого главного входного вала 14) на конце, где подсоединен электрический мотор 3, к компрессору 41 (кондиционеру 40), служащему в качестве нагрузки, подсоединенному с помощью ремня, приводят тем самым компрессор 41 в действие.
Температура батареи может быть увеличена путем разрядки батареи 7, приводя в действие компрессор 41, который выполняет функцию нагрузки, посредством электрического мотора 3 с помощью ремня, вырабатывая таким образом в батарее 7 теплоту. Кроме этого ECU 8 приводит в действие компрессор 41 для нагревания воздуха в салоне 100a транспортного средства с помощью кондиционера 40.
На этапе ST118 ECU 8 осуществляет управление для приведения в действие воздуходувного устройства 7a, чтобы посылать воздух в салоне 100a транспортного средства к батарее 7 для нагревания ее теплотой воздуха. После операций на этапах ST115-ST118, описанных выше, процедура возвращается к обработке этапа ST111.
На этапе ST119 ECU 8 осуществляет управление для приведения в действие воздуходувного устройства (вентилятора) 7a, обеспеченного вблизи батареи 7 для охлаждения батареи 7, когда температура батареи 7 является высокой.
На этапе ST120 ECU 8 также приводит в действие компрессор 41 с помощью электрического мотора 3 для охлаждения салона 100a транспортного средства посредством кондиционера 40. Это приводит к тому, что температура воздуха в салоне транспортного средства становится ниже, чем температура батареи.
На этапе ST121 ECU 8 приводит в действие воздуходувное устройство 7a, чтобы посылать воздух в салоне 100a транспортного средства (температура воздуха ниже температуры батареи) к батарее 7 для удаления теплоты из батареи 7, позволяя понижать таким образом высокую температуру до нормальной температуры. После работы на вышеупомянутых этапах ST119-ST121 процедура возвращается к этапу ST111.
Кроме этого, если температура батареи равна первой заданной температуре TL или больше и второй заданной температуре TH или меньше, тогда режим движения устанавливается в режим движения при нормальной температуре (управление зарядкой/разрядкой на основе обычного режима движения).
Как описывается выше, согласно третьему варианту осуществления, если температура, обнаруженная датчиком 8a температуры, ниже первой заданной температуры TL, тогда ECU 8 обеспечивает передачу движущей силы от двигателя 2 к ведущим колесам 4 посредством второй трансмиссионной группы (четных ступеней), а также управляет приводом или рекуперацией с использованием электрического мотора 3, чтобы нагревать тем самым батарею 7. Другими словами, в случае низкой температуры батареи 7 батарея 7 может быть приведена к нормальной температуре за сравнительно короткое время, относительно без труда нагревая батарею 7. Это позволяет следить за тем, чтобы время, требуемое для изменения низкотемпературного режима движения на обычный режим движения, было относительно коротким, обеспечивая таким образом улучшенную управляемость.
Кроме того, согласно третьему варианту осуществления при зарядке/разрядке батареи 7 ECU 8 выполняет управление для переключения между приводом и рекуперацией с использованием электрического мотора 3 с частотой, которая выше заданной частоты. Точнее говоря, переключение между приводом и рекуперацией с использованием электрического мотора 3 на более высокой частоте позволяет относительно легко заряжать/разряжать батарею 7. Кроме этого пропускание переменного тока через внутреннее сопротивление батареи 7 обеспечивает снижение нагрузки на батарею 7 во время зарядки/разрядки. Более того, батарею 7 можно относительно легко нагревать и при низкой нагрузке. Другими словами, время, требуемое для переключения режима движения при низкой температуре на обычный режим движения, может быть относительно короче, позволяя тем самым достигать улучшенной управляемости.
Также согласно третьему варианту осуществления, когда электрический мотор 3 приводит в действие компрессор 41 для кондиционера, через внутреннее сопротивление батареи 7 при разрядке батареи 7 пропускается ток, позволяя таким образом относительно без труда нагревать батарею 7. Другими словами, время, требуемое для изменения режима движения при низкой температуре на обычный режим движения, может быть снижено до сравнительного короткого промежутка времени, обеспечивая таким образом улучшенную управляемость.
Помимо этого согласно третьему варианту осуществления, для обогрева салона 100a транспортного средства с помощью кондиционера 40 ECU 8 посредством электрического мотора 3 приводит в действие компрессор 41. Воздух, являющийся относительно теплым, в салоне 100a транспортного средства посылается воздуходувным устройством (вентилятором) к основной части батареи 7, чтобы нагревать ее. Другими словами, батарею 7 можно относительно легко переключать из низкотемпературного состояния в состояние с нормальной температурой за сравнительно короткое время, позволяя достигать таким образом улучшенной управляемости.
Кроме этого гибридное транспортное средство согласно третьему варианту осуществления позволяет управлять температурой батареи 7 во время движения.
Сверх этого коробка передач системы 1 передачи движущей силы гибридного транспортного средства согласно третьему варианту осуществления может быть образована коробкой передач с семью ступенями коробки передач, а именно: ступенями скоростей с 1-й по 7-ю, как проиллюстрировано на фиг.12. И в этом случае ECU 8 тоже может осуществлять такое же управление.
Четвертый вариант осуществления изобретения
Гибридное транспортное средство согласно четвертому варианту осуществления - это гибридное транспортное средство, имеющее такую же конструкцию, как в третьем варианте осуществления, и имеет коробку передач, оснащенную ступенями скоростей с 1-й по 5-ю. Описания конструкций и функций, одинаковых с третьим вариантом осуществления, будут опущены. Далее со ссылкой на фиг.16 описывается работа гибридного транспортного средства согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.
На этапе ST131 ECU 8 определяет, ниже ли температура батареи 7 первой заданной температуры TL либо равна ли температура батареи 7 второй заданной температуре TH или выше. Если результат определения показывает, что температура батареи 7 ниже первой заданной температуры TL или равна второй заданной температуре TH или выше, тогда ECU 8 переходит к обработке этапа ST133, иначе ECU 8 переходит к обработке этапа ST132.
На этапе ST132, если температура T батареи находится в диапазоне нормальных температур, тогда ECU 8 обеспечивает движение в обычном режиме движения.
На этапе ST133 ECU 8 устанавливает ступень коробки передач в нейтральное состояние.
На этапе ST134 ECU 8 управляет нагреванием батареи 7. Конкретнее, когда ступень коробки передач установлена в нейтральное состояние, осуществляются привод и рекуперация с использованием электрического мотора 3 для зарядки/разрядки батареи 7, чтобы увеличивать температуру батареи 7 при помощи относительно малого тока, используя только сопротивление батареи 7 переменному току.
На этапе ST135 ECU 8 специально управляет приводом и рекупераций с использованием электрического мотора 3, чтобы заряжать/разряжать батарею 7 таким образом, что пиковое значение тока зарядки/разрядки батареи 7 становится равным 10 А, а частота тока во время зарядки/разрядки становится равна 200 Гц.
Способ управления для гибридного транспортного средства, описанный выше, может применяться, например, в гибридном транспортном средстве, у которого есть двигатель 2 и электрический мотор 3, соединенный с батареей 7, и которое снабжено ECU 8, который позволяет включать/отключать передачу движущей силы от электрического мотора 3 и/или двигателя 2 к ведущим колесам 4 посредством коробки передач и передачу движущей силы между электрическим мотором 3 и двигателем 2. В этом случае при коробке передач, установленной в нейтральное состояние, осуществляется управление приводом или рекуперацией с использованием электрического мотора 3.
Гибридное транспортное средство согласно четвертому варианту осуществления было оснащено первым сцеплением C1, выполненным с возможностью включения/отключения передачи движущей силы от электрического мотора 3 или двигателя 2 к ведущим колесам 4, вторым сцеплением C2, выполненным с возможностью включения/отключения передачи движущей силы между электрическим мотором 3 и двигателем 2, и ECU 8, который управляет первым сцеплением C1 и вторым сцеплением C2; однако гибридное транспортное средство не ограничено этим типом.
Например, настоящее изобретение может применяться в гибридном транспортном средстве со сравнительно простой конструкцией. Конкретнее, операции в соответствии с настоящим изобретением, описанные выше, могут выполняться в гибридном транспортном средстве, которое имеет двигатель 2, электрический мотор 3, соединенный с выходным валом и приводимый в действие электроэнергией, подводимой от батареи 7, и ступенчатую коробку передач, и которое при помощи электрического мотора 3 корректирует частоту вращения в ступенчатой коробке передач для изменения скорости.
Коробка передач системы 1 передачи движущей силы гибридного транспортного средства согласно четвертому варианту осуществления может быть образована коробкой передач с семью ступенями коробки передач, а именно: ступенями скоростей с 1-й по 7-ю, как проиллюстрировано на фиг.12. И в этом случае ECU 8 тоже может осуществлять такое же управление.
Пятый вариант осуществления изобретения
Теперь будет описано гибридное транспортное средство согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения. Гибридное транспортное средство согласно пятому варианту осуществления имеет такую же конструкцию, как в первом варианте осуществления, то есть имеет коробку передач, оснащенную ступенями скоростей с 1-й по 5-ю. Описания конструкций и функций, одинаковых с первым вариантом осуществления, будут опущены. Далее будет описана работа процессора 8d низкой/высокой температуры в пятом варианте осуществления.
Как проиллюстрировано на фиг.17, если температура батареи 7, обнаруженная датчиком 8a температуры, ниже первой заданной температуры TL или равна или выше второй заданной температуры TH, которая выше первой заданной температуры TL, тогда процессор 8d низкой/высокой температуры, основываясь на результате обнаружения, обеспечиваемого датчиком 8b состояния заряда, осуществляет управление для приведения состояния заряда батареи 7 к значению из среднего диапазона (например, 50%).
Кроме этого, если значение состояния заряда отличается от 50%, тогда процессор 8d низкой/высокой температуры осуществляет управление для обеспечения передачи движущей силы от двигателя 2 к ведущим колесам 4 посредством коробки передач, а также на основе значения состояния заряда батареи 7 осуществляет управление приводом или рекуперацией с использованием электрического мотора 3 таким образом, чтобы состояние заряда становилось равным 50%.
Конкретнее, когда температура батареи 7 является низкой или высокой, если значение состояния заряда батареи 7 выше 50% (например, если значение состояния заряда равно 75%), тогда ECU 8 выполняет обработку для приведения значения состояния заряда к 50%. Говоря точнее, чтобы значение состояния заряда стало равным 50%, для разрядки батареи 7 ECU 8 задействует, например, режим помощи движению путем приведения двигателя 2 и электрического мотора 3 или приводит в действие вспомогательное устройство 5 (компрессор или подобное) в состоянии, в котором электрический мотор 3 и двигатель 2 были разъединены посредством первого сцепления С1.
Когда температура батареи 7 является низкой или высокой, если значение состояния заряда батареи 7 ниже 50% (например, если значение состояния заряда равно 25%), тогда ECU 8, например, управляет рекуперацией с использованием электрического мотора 3, чтобы тем самым заряжать батарею 7, для регулирования значения состояния заряда до 50%.
При регулировании состояния заряда батареи 7 состоянию заряда равному 50% может быть присвоен заранее определенный диапазон. Конкретнее, ECU 8 может управлять приводом или рекуперацией таким образом, что значение состояния заряда будет равно первому пороговому значению SOCL или больше и ниже второго порогового значения SOCH. Например, согласно пятому варианту осуществления первое пороговое значение SOCL установлено равным 45%, а второе пороговое значение SOCH установлено равным 55%. Первое пороговое значение SOCL и второе пороговое значение SOCH устанавливаются в соответствии с состоянием движения. Это позволяет сокращать рабочую нагрузку на ECU 8.
Кроме этого процессор 8d низкой/высокой температуры в пятом варианте осуществления обеспечивает на основе значения состояния заряда батареи 7, обнаруженного датчиком 8b состояния заряда, передачу движущей силы от двигателя 2 к ведущим колесам 4 посредством четной ступени (второй трансмиссионной группы), а также указанной ступени коробки передач первой трансмиссионной группы (нечетной ступени).
Теперь, обращаясь к фиг.18, будет описана работа гибридного транспортного средства согласно пятому варианту осуществления, точнее, работа по регулированию значения состояния заряда до 50%, когда температура батареи 7 является низкой или высокой. Работа осуществляется ECU 8.
На этапе ST211 ECU 8 определяет, ниже ли температура батареи 7 первой заданной температуры TL или равна второй заданной температуре TH или выше. Если результат определения показывает, что температура батареи 7 ниже первой заданной температуры TL или равна второй заданной температуре TH или выше, тогда ECU 8 переходит к обработке этапа ST213, иначе переходит к обработке этапа ST212.
На этапе ST212, если температура батареи 7 находится в диапазоне нормальных температур (область нормальных температур), тогда ECU 8 осуществляет управление для движения в обычном режиме движения. В это время выходная мощность батареи 7 больше, чем при низкой температуре или высокой температуре. Поэтому гибридное транспортное средство согласно пятому варианту осуществления позволяет сравнительно быстро совершать переключение передач независимо от значения состояния заряда.
На этапе ST213 ECU 8 управляет зарядкой/разрядкой для приведения значения состояния зарядка батареи 7 к среднему значению (50%). Говоря точнее, ECU 8 осуществляет обработку для разрядки батареи 7, если значение состояния заряда равно 50% или больше, или осуществляет обработку для зарядки батареи 7, если значение состояния заряда ниже 50%.
На этапе ST214 ECU 8 определяет, соответствует ли ступень коробки передач максимальной ступени (минимальное передаточное отношение). Если результат определения показывает, что ступень коробки передач соответствует максимальной ступени (минимальное передаточное отношение), тогда ECU 8 переходит к обработке этапа ST215, иначе переходит к обработке этапа ST216.
На этапе ST215, если ступень коробки передач соответствует максимальной ступени (минимальное передаточное отношение), ECU 8 допускает изменение на более высокое значение состояния заряда. Конкретнее, если температура T батареи 7 удовлетворяет неравенству T<TL или T≥TH и ступень коробки передач была установлена равной максимальной ступени (минимальное передаточное отношение), тогда ECU 8 управляет зарядкой/разрядкой батареи 7, чтобы привести значение состояния заряда к более высокому значению состояния заряда, а именно от 50% до 100% включительно, предпочтительно от 60% до 75% включительно (верхнее предельное значение состояния заряда во время движения). Другими словами, в случае вышеупомянутого состояния ECU 8 осуществляет управление зарядкой/разрядкой, чтобы не давать значению состоянию заряда опускаться до 50% или ниже.
Время, требуемое для предварительного переключения при высоком значении состояния заряда, когда температура является низкой или высокой, короче, чем когда значение состояния заряда равно 50% при низкой или высокой температуре, что позволяет соответственно предотвращать ухудшение управляемости. После вышеупомянутой обработки на этапе ST215 процедура переходит к обработке этапа ST212.
На этапе ST216 ECU 8 определяет, соответствует ли ступень коробки передач минимальной ступени (максимальное передаточное отношение). Если результат определения показывает, что ступень коробки передач соответствует минимальной ступени, тогда ECU 8 переходит к обработке этапа ST217, иначе переходит к обработке этапа ST218.
Если температура T батареи 7 удовлетворяет неравенству T<TL или T≥TH, и ступень коробки передач была установлена на минимальную ступень (максимальное передаточное отношение), тогда на этапе ST217 ECU 8 управляет зарядкой/разрядкой батареи 7, чтобы привести значение состояния заряда к более низкому значению состояния заряда, а именно от 0% до 50%, исключая 50%, предпочтительно от 25% до 40% (верхнее предельное значение состояния заряда во время движения), исключая 40%. Другими словами, в случае вышеупомянутого состояния ECU 8 осуществляет управление зарядкой/разрядкой, чтобы не давать значению состоянию заряда батареи 7 увеличиваться до 50% или более.
Время, требуемое для предварительного переключения при низком значении состояния заряда, когда температура является низкой или высокой, короче, чем когда значение состояния заряда равно 50% при низкой или высокой температуре, что позволяет таким образом предотвращать ухудшение управляемости. После вышеупомянутой обработки на этапе ST217 процедура переходит к обработке этапа ST212.
На этапе ST218 ECU 8 определяет, находится ли значение состояния заряда батареи 7 в окрестности 50%. Точнее, определяют, больше ли значение состояния заряда батареи 7 заданного нижнего предельного значения SOCL и меньше ли заданного верхнего предельного значения SOCH. Если определяют, что значение состояния заряда батареи 7 находится в окрестности 50%, тогда ECU 8 переходит к обработке этапа ST222, иначе переходит к обработке этапа ST219.
На этапе ST219 ECU 8 осуществляет управление для переключения передачи на четную ступень на валу, с которым не соединен электрический мотор 3. Конкретнее, ECU 8 обеспечивает переключение передачи на четную ступень на валу, с которым электрический мотор 3 не соединен, выключает первое сцепление C1 для отсоединения электрического мотора 3 от опорной оси и осуществляет управление приводом или рекуперацией с использованием электрического мотора 3, чтобы приводить значение состояния заряда к 50%.
Говоря точнее, если значение состояния заряда батареи 7 выше 50%, тогда осуществляется управление приводом. Например, выполняется такое действие, как работа электрического мотора 3 на холостом ходу с приложенной нагрузкой, приведение в действие компрессора или подобного, выполняющего функцию вспомогательного устройства 5, или помощь двигателю. Если значение состояния заряда батареи 7 ниже 50%, тогда осуществляется управление рекуперацией. А именно, управление рекуперацией с использованием электрического мотора 3 осуществляется на базе тягового усилия двигателя 2.
На этапе ST220 ECU 8 определяет, осуществлять ли во время движения на приводе от двигателя предварительное переключение на нечетную ступень в состоянии, в котором была выбрана четная ступень. Если ECU 8 решает осуществить предварительное переключение на нечетную ступень, тогда он переходит к обработке этапа ST221.
На этапе ST221 ECU 8 контролирует нечетную ступень в соответствии с состоянием заряда батареи 7. Конкретнее, в случае, где осуществляется предварительное переключение с четной ступени на нечетную ступень, для зарядки/разрядки батареи 7 выполняется управление приводом или рекуперацией с использованием электрического мотора 3, так что управление батареей 7 основывается на состоянии заряда. А именно, ступень коробки передач, выбираемая первым синхронным зацепляющим механизмом S1, меняется на основе состояния заряда. Например, когда состояние заряда батареи 7 увеличивается, устанавливается более высокое передаточное отношение. Таким образом, даже когда температура батареи 7 является низкой или высокой, для переключения со второй трансмиссионной группы (четные ступени) на первую трансмиссионную группу (нечетные ступени) требуется относительно короткое время переключения передачи, что позволяет предотвращать ухудшение управляемости.
Кроме того, во время вышеупомянутого переключения передач, если значение состояния заряда ниже 50%, тогда ECU 8 может осуществлять управление для допущения предварительного повышающего переключения и запрещения предварительного понижающего переключения. Если значение состояния заряда равно 50% или более, тогда ECU 8 может осуществлять управление для допущения предварительного понижающего переключения и запрещения предварительного повышающего переключения. Это позволяет сокращать время, требуемое для вышеупомянутого переключения передач, до сравнительно короткого промежутка времени, позволяя таким образом предотвращать ухудшение управляемости.
На этапе ST222 ECU 8 определяет, ниже ли температура батареи 7 первой заданной температуры TL. Если результат определения показывает, что температура батареи 7 ниже первой заданной температуры TL, тогда ECU 8 переходит к обработке этапа ST223, иначе переходит к обработке этапа ST225.
На этапе ST223 ECU 8 осуществляет управление зарядкой/разрядкой для нагревания батареи 7. В это время после разрядки батареи 7 вследствие проведения управления приводом электрического мотора 3, ECU 8 осуществляет управление рекуперацией с использованием вращающихся деталей, таких как электрический мотор 3 и вал передачи движущей силы, которые вращаются по инерции, для зарядки батареи 7. В это время, как проиллюстрировано на фиг.13, переключение между приводом и рекуперацией со сравнительно высокой частотой вынуждает батарею 7 заряжаться/разряжаться, и переменный ток, проходящий через внутреннее сопротивление (сопротивление переменному току) батареи 7, приводит к тому, что батарея 7 сама вырабатывает теплоту. Также в это время ECU 8 может осуществлять управление для обогрева салона 100a транспортного средства при помощи кондиционера 40 и приводить в действие воздуходувное устройство 7a, обеспеченное вблизи батареи 7, для нагревания батареи 7 в низкотемпературном состоянии воздухом из салона 100a транспортного средства.
На этапе ST224, как проиллюстрировано на фиг.14, когда температура T батареи 7 уменьшается, ECU 8 осуществляет управление зарядкой/разрядкой для увеличения величины (например, эффективного значения) тока во время зарядки/разрядки.
На этапе ST225 ECU 8 определяет, выше ли температура T батареи 7 второй заданной температуры TH. Если ECU 8 определяет, что температура T выше второй заданной температуры TH, тогда он осуществляет управление для охлаждения батареи 7. В частности, ECU 8 приводит в действие воздуходувное устройство 7a, обеспеченное вблизи батареи 7, для рассеивания теплоты батареи 7, находящейся в высокотемпературном состоянии. В это время ECU 8 приводит в действие компрессор кондиционера 40 для охлаждения салона 100a транспортного средства, а также приводит в действие воздуходувное устройство 7a, чтобы посылать воздух относительно низкой температуры к батарее 7, чтобы удалять тем самым теплоту батареи 7, находящейся в высокотемпературном состоянии.
Затем после вышеупомянутой обработки процедура возвращается к обработке этапа ST211.
Как описано выше, если в гибридном транспортном средстве согласно пятому варианту осуществления температура, обнаруженная датчиком 8a температуры, ниже первой заданной температуры TL или равна или выше второй заданной температуры TH, которая выше первой заданной температуры TL, тогда ECU 8 регулирует значение состояния заряда батареи 7 до среднего значения (50%), основываясь на результате обнаружения, обеспечиваемого датчиком 8b состояния заряда.
Конкретнее, когда температура батареи 7 является низкой или высокой, приведение значения состояния заряда батареи 7 к среднему значению (50%) позволяет сокращать время, требуемое для понижающего переключения с заданной ступени коробки передач, и время, требуемое для повышающего переключения коробки передач с заданной ступени коробки передач, соответственно до относительно короткого промежутка времени. Говоря еще точнее, время, требуемое для понижающего переключения с заданной ступени коробки передач (четной ступени) на нечетную ступень, и время, требуемое для повышающего переключения на нечетную ступень, соответственно, может быть снижено до относительно короткого промежутка времени. Это позволяет обеспечивать гибридное транспортное средство, выполненное с возможностью предотвращения ухудшения его управляемости во время переключения передач, даже когда температура батареи 7 является низкой или высокой.
Кроме этого в случае, когда значение состояния заряда батареи 7 отличается от 50%, ECU 8 осуществляет управление для обеспечения передачи движущей силы от двигателя 2 к ведущим колесам 4 посредством коробки передач, а также на основе состояния заряда батареи 7 осуществляет управление приводом или рекуперацией с использованием электрического мотора 3 таким образом, чтобы значение состояния заряда батареи 7 становилось равным 50%. Другими словами, когда температура батареи 7 является низкой или высокой, значение состояния заряда батареи 7 может быть приведено к 50% сравнительно легко и быстро.
Кроме этого, как описано выше, коробка передач гибридного транспортного средства согласно пятому варианту осуществления имеет первую трансмиссионную группу (нечетные ступени), оснащенные множеством ступеней коробки передач с разными передаточными отношениями, которые выполнены с возможностью передачи движущей силы от электрического мотора 3 и/или двигателя 2 к ведущим колесам 4, и вторую трансмиссионную группу (четные ступени), выполненную с возможностью передачи движущей силы от двигателя 2 к ведущим колесам 4. Во время предварительного переключения ECU 8 обеспечивает передачу движущей силы от двигателя 2 к ведущим колесам 4 посредством второй трансмиссионной группы (четных ступеней) и задает передаточное отношение первой трансмиссионной группы (нечетных ступеней), на основе значения состояния заряда батареи 7, обнаруживаемого датчиком 8b состояния заряда. Затем, например, когда состояние заряда батареи 7 увеличивается, ECU 8 устанавливает нечетную ступень коробки передач с более высоким передаточным отношением. Это означает, что независимо от того, является ли температура батареи 7 низкой или высокой, время, требуемое для переключения передачи с четной ступени (вторая трансмиссионная группа) на нечетную ступень (первая трансмиссионная группа) может быть сделано относительно коротким, позволяя предотвращать ухудшение управляемости.
Кроме того, в описанных выше вариантах осуществления, если температура, обнаруженная датчиком 8a температуры, ниже первой заданной температуры TL, тогда ECU 8 осуществляет управление приводом или рекуперацией с использованием электрического мотора, чтобы увеличивать зарядку/разрядку батареи 7 на основе температуры батареи 7, когда температура уменьшается. Конкретнее, управление приводом или рекуперацией с использованием электрического мотора 3 осуществляется для того, чтобы увеличивать величину зарядки/разрядки батареи 7, когда температура батареи 7 уменьшается. Еще конкретнее, значение состояния заряда батареи 7 может быть приведено к 50% за сравнительно короткий промежуток времени.
Кроме того, в описанных выше вариантах осуществления управление приводом или рекуперацией с использованием электрического мотора 3 осуществляется ECU 8 для зарядки/разрядки батареи 7, чтобы тем самым нагревать ее. Другими словами, чтобы нагревать батарею 7, через ее внутреннее сопротивление пропускается ток. Это позволяет за сравнительно короткий промежуток времени изменять температуру батареи 7 с низкой температуры на нормальную температуру. Говоря иначе, режим движения, в котором температура батареи 7 является низкой, может быть за относительно короткое время изменен на режим движения, в котором ее температура будет нормальной.
Также в описанных выше вариантах осуществления, если ступень коробки передач соответствует максимальной ступени (например, ступени 5-й скорости), тогда ECU 8 осуществляет управление для приведения значения состояния заряда батареи 7 к значению, превышающему 50%. Когда температура батареи 7 является низкой или высокой, если состояние заряда батареи 7 больше 50%, тогда батарея 7 имеет сравнительно большую вспомогательную выходную мощность (величину разрядки). Поэтому время, требуемое для переключения ступени коробки передач с максимальной ступени на другую ступень коробки передач (ступень коробки передач с большим передаточным отношением, чем у максимальной ступени), будет относительно коротким, что позволяет достигать таким образом сравнительно высокой управляемости.
Кроме того, если ступень коробки передач соответствует минимальной ступени (ступени 1-й скорости), тогда ECU 8 осуществляет управление для приведения значения состояния заряда батареи 7 к значению менее 50%. Конкретнее, когда температура батареи 7 является низкой или высокой, если состояние заряда батареи 7 меньше 50%, тогда батарея 7 имеет сравнительно большую восстановительную выходную мощность. Поэтому время, требуемое для переключения с минимальной ступени (ступени 1-й скорости) на другую ступень коробки передач (ступень коробки передач с меньшим передаточным отношением, чем у минимальной ступени), будет относительно коротким, что позволяет достигать таким образом сравнительно высокой управляемости.
Более того, коробка передач системы 1 передачи движущей силы гибридного транспортного средства согласно пятому варианту осуществления может быть образована коробкой передач с семью ступенями коробки передач, а именно ступенями скоростей с 1-й по 7-ю, как проиллюстрировано на фиг.12. И в этом случае ECU 8 тоже может осуществлять такое же управление в соответствии с температурой батареи 7.
Шестой вариант осуществления изобретения
Теперь будет описано гибридное транспортное средство согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения. Гибридное транспортное средство согласно шестому варианту осуществления имеет такую же конструкцию, как в пятом варианте осуществления, и содержит коробку передач, оснащенную ступенями скоростей с 1-й по 5-ю. Описания конструкций и функций, одинаковых с пятым вариантом осуществления, будут опущены.
В гибридном транспортном средстве согласно шестому варианту осуществления, если в то время как двигатель 2 работает на холостом ходу и температура батареи 7 является чрезвычайно низкой, а именно равна третьей заданной температуре TLa или ниже, выполняется операция перегазовки, тогда процессор 8d низкой/высокой температуры осуществляет управление для расцепления двигателя 2 и электрического мотора 3 первым сцеплением C1. Операция перегазовки - это операция, в которой степень раскрытия педали акселератора увеличивается или уменьшается на сравнительно коротком цикле, когда двигатель 2 работает на холостом ходу (вращается с заданной частотой вращения, например 700 об/мин). Например, частота Ne вращения двигателя увеличивается или уменьшается на сравнительно коротком цикле, как проиллюстрировано на фиг.19(a). Конкретнее, в гибридном транспортном средстве согласно шестому варианту осуществления, когда выполняется операция перегазовки, в то время как двигатель 2 работает на холостом ходу, зарядка/разрядка батареи 7 не осуществляется, как проиллюстрировано, например, на фиг.19(b), так что нагрузка на батарею 7 может быть снижена.
Тогда как в гибридном транспортном средстве сравнительного примера, если операция перегазовки выполняется на двигателе 2, пока он работает на холостом ходу, существуют случаи, когда электрическая энергия подводится к или выводится из батареи 7, как проиллюстрировано, например, на фиг.19(c), даже когда подвод/вывод электрической энергии к/из батареи 7 запрещен. В это время эффективность зарядки/разрядки батареи 7 может ухудшаться. Говоря точнее, в случае, где операция перегазовки осуществляется, пока двигатель 2 работает на холостом ходу, причем двигатель 2 и электрический мотор 3 соединены при помощи первого сцепления C1, если частота вращения электрического мотора 3 внезапно увеличивается, тогда избыток сгенерированной электрической энергии подводится к батарее 7. Кроме того, если частота вращения электрического мотора 3 внезапно снижается, тогда снижается и частота вращения двигателя. Поэтому, чтобы предотвращать остановку двигателя 2, снижается рекуперативный крутящий момент мотора. Это делает невозможным подачу полезной электрической энергии для приведения от электрического мотора 3 вспомогательного устройства 5, так что будет использоваться электрическая энергия батареи 7. Другими словами, в случае гибридного транспортного средства сравнительного примера электрическая энергия может подводиться/выводиться, даже когда подвод/вывод электрической энергии батареи 7 запрещен (когда температура батареи является высокой или низкой).
Теперь, ссылаясь на фиг.20, будет дано описание работы, выполняемой, когда во время работы двигателя гибридного транспортного средства по шестому варианту осуществления на холостом ходу осуществляется операция перегазовки.
На этапе ST231 ECU 8 определяет, ниже ли температура батареи 7 третьей заданной температуры TLa (например, минус 30°C), равна ли температура батареи 7 второй заданной температуре TH (например, 49°C) или выше. Если результат определения показывает, что температура батареи 7 ниже третьей заданной температуры TLa или равна второй заданной температуре TH или выше, тогда ECU 8 переходит к обработке этапа ST233, иначе переходит к обработке этапа ST232.
На этапе ST232, если температура батареи 7 находится в диапазоне нормальных температур, ECU 8 обеспечивает движение в обычном режиме движения.
На этапе ST233 ECU 8 запрещает подвод/вывод электрической энергии к/из батареи 7.
На этапе ST234 ECU 8 на основе обнаружения устройством 9 затребования тягового усилия определяет, выполнялась ли операция перегазовки в то время, как двигатель 2 работал на холостом ходу. Если ECU 8 определяет, что операция перегазовки была осуществлена, тогда ECU 8 переходит к обработке этапа ST236, иначе переходит к обработке этапа ST235.
На этапе ST235 ECU 8 сохраняет состояние, в котором электрический мотор 3 и двигатель 2 соединены при помощи первого сцепления C1, и запускает в этом состоянии двигатель 2. При чрезвычайно низкой температуре (когда она равна минус 30°C или ниже) от двигателя 2 к электрическому мотору 3 подводится теплота, и электрический мотор 3 нагревается вследствие кругового вращения электрического мотора 3, обеспечиваемого в этом состоянии двигателем 2.
Кроме того, когда температура является высокой (49°C или выше), в этом состоянии осуществляется управление для приведения в действие воздуходувного устройства 7, чтобы охлаждать батарею 7.
На этапе ST236 ECU 8 осуществляет управление для прекращения соединения электрического мотора 3 и двигателя 2 при помощи первого сцепления C1. Управление осуществляется для того, чтобы не подводить/выводить электрическую энергию к/из батареи 7 путем прекращения соединения посредством первого сцепления C1.
После обработки на этапах ST235 и ST236 ECU 8 возвращается к обработке этапа ST231. Затем, когда температура батареи достигает температуры, равной первой заданной температуре TL или больше и меньше второй заданной температуры TH, тогда режим движения переключается в режим движения при нормальной температуре (управление зарядкой/разрядкой на основе обычного режима движения).
Седьмой вариант осуществления изобретения
Теперь будет описано гибридное транспортное средство согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения. Гибридное транспортное средство согласно седьмому варианту осуществления - это гибридное транспортное средство, имеющее такую же конструкцию, как в пятом варианте осуществления, и имеет коробку передач, оснащенную ступенями скоростей с 1-й по 5-ю. Описания конструкций и функций, одинаковых с пятым вариантом осуществления, будут опущены.
Как проиллюстрировано на фиг.21, в гибридном транспортном средстве согласно седьмому варианту осуществления, когда температура батареи 7 является нормальной (температура T<TH и TL<T), устанавливается обычный режим движения. Если температура батареи 7 является высокой (температура T батареи ≥TH), тогда ECU 8 осуществляет управление таким образом, что значение состояния заряда батареи 7 становится равным 50%, как в первом варианте осуществления. Если температура батареи 7 является низкой (температура T<TL), тогда ECU 8 осуществляет управление таким образом, что значение состояния заряда батареи 7 становится равным 50%.
Например, если температура батареи 7 является чрезвычайно низкой (температура T<TLa (третья заданная температура TLa равна минус 30°C)), тогда ECU 8 осуществляет управление для установления промежуточной ступени (например, ступени 3-й скорости) первой трансмиссионной группы (нечетных ступеней). Конкретнее, ECU 8 ограничивает ступень коробки передач промежуточной ступенью из ступеней коробки передач первой трансмиссионной группы, что позволяет предотвращать ухудшение чувствительности при переключении передач и ухудшение управляемости благодаря тому, что движение транспортного средства ограничено промежуточной ступенью из ступеней коробки передач первой трансмиссионной группы (нечетных ступеней), без необходимости выполнения во время переключения передачи электрическим мотором 3 операции по корректированию частоты вращения до частоты вращения на целевой ступени коробки передач. Кроме того, в это время, даже при изменении скорости с промежуточной ступени первой трансмиссионной группы на вторую трансмиссионную группу (четные ступени), во время переключения передачи нет необходимости в выполнении электрическим мотором 3 подстройки к частоте вращения на целевой ступени коробки передач, что позволяет таким образом предотвращать ухудшение управляемости.
Выше были описаны семь вариантов осуществления, а именно варианты осуществления с первого по седьмой согласно настоящему изобретению; однако настоящее изобретение не ограничено вышеупомянутыми семью вариантами осуществления. Например, коробка передач системы передачи движущей силы гибридного транспортного средства может иметь ступени скоростей с 1-й по 7-ю, как проиллюстрировано на фиг.12, или может иметь еще больше ступеней коробки передач.
Кроме этого, например, система передачи движущей силы гибридного транспортного средства может быть выполнена таким образом, что ротор электрического мотора и коронная шестерня планетарного зубчатого механизма будут прикреплены друг к другу, тогда как ротор электрического мотора и солнечная шестерня будут иметь возможностью вращаться относительно друг друга, т.е. не прикреплены.
Также конфигурация ECU 8 не ограничена описанным выше типом.
Промышленная применимость
Как описано выше, поскольку гибридное транспортное средство согласно настоящему изобретению позволяет предотвращать ухудшение управляемости, даже когда температура устройства накопления электричества является низкой или высокой, оно полезно для предотвращения ухудшения управляемости гибридного транспортного средства.