專利名稱：動力輸出設(shè)備及控制該設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動力輸出設(shè)備及一種控制該設(shè)備的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種從一臺發(fā)動機向一個驅(qū)動軸高效率地輸出動力的動力輸出設(shè)備，以及一種控制這樣動力輸出設(shè)備的方法。
在安裝在機動車上的已知動力輸出設(shè)備中，發(fā)動機的輸出軸通過電磁聯(lián)軸節(jié)與一個和電動機的轉(zhuǎn)子相連接的驅(qū)動軸電磁連接，以便把發(fā)動機的動力輸出到驅(qū)動軸(例如，如JAPANESE PATENT LAID-OPENGAZETTE No.53-133814所公開)。在這種動力輸出設(shè)備中，機動車在電動機的作用下開始驅(qū)動。當電動機的旋轉(zhuǎn)速度達到預定水平時，動力輸出設(shè)備向電磁聯(lián)軸節(jié)供給激勵電流，以轉(zhuǎn)動發(fā)動機的曲柄，并且實行向發(fā)動機供入燃料及用火花點火，從而起動發(fā)動機。在發(fā)動機起動以后，發(fā)動機的動力通過電磁聯(lián)軸節(jié)輸出到驅(qū)動軸，以便連續(xù)驅(qū)動機動車。當通過電磁聯(lián)軸節(jié)輸出到驅(qū)動軸的動力不足以用于驅(qū)動軸上所要求的動力時，驅(qū)動電動機以補充不足。在向驅(qū)動軸輸出動力時，電磁聯(lián)軸節(jié)按照其電磁連接的滑差來再生電力。再生電力以作為用于起動機動車的電力存儲在電池中，或作為電動機的動力用來補充驅(qū)動軸上動力的不足。
然而，常規(guī)動力輸出設(shè)備具有隨驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度增加而使效率降低的問題。在以上討論的動力輸出設(shè)備中，當驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度增加時，為了通過電磁聯(lián)軸節(jié)向驅(qū)動軸輸出動力，要求使發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)速度等于或高于驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度。發(fā)動機的有效驅(qū)動范圍一般由其旋轉(zhuǎn)速度和負載來限定。當驅(qū)動軸以超過該有效驅(qū)動范圍的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)時，發(fā)動機迫使在這個有效驅(qū)動范圍以外驅(qū)動。這樣不希望有地降低了整個動力輸出設(shè)備的效率。
本發(fā)明的申請人在先前提交的JAPANESE PATENT LAID-OPENGAZETTE No.7-266475中提出了一項技術(shù)，以作為解決這個問題的辦法。所提出的技術(shù)使用一種雙轉(zhuǎn)子電動機，它有兩個分別與發(fā)動機的輸出軸和驅(qū)動軸相連接的轉(zhuǎn)子，以代替電磁聯(lián)軸節(jié)，并且它能產(chǎn)生電力。當驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度增加時，該雙轉(zhuǎn)子電動機控制為一臺電動機，以便使與驅(qū)動軸連接的轉(zhuǎn)子能夠相對于與發(fā)動機的輸出軸連接的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。這樣允許發(fā)動機以比驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度低的旋轉(zhuǎn)速度驅(qū)動。
當驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度變?yōu)楦哂诎l(fā)動機的旋轉(zhuǎn)速度時，要求在高轉(zhuǎn)矩下以高旋轉(zhuǎn)速度驅(qū)動雙轉(zhuǎn)子電動機，并且作為發(fā)電機起動另一臺附于驅(qū)動軸的電動機，以便再生由該雙轉(zhuǎn)子電動機所消耗的電力。這樣導致雙轉(zhuǎn)子電動機和該電動機在高負載下操作。與其中驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度低于發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)速度的情況比較，所提出的技術(shù)在驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度高于發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)速時，在某種程度上仍使整個動力輸出設(shè)備的效率降低。
因此本發(fā)明的一個目的是提供一種從一臺發(fā)動機向一個驅(qū)動軸高效率地輸出動力的動力輸出設(shè)備，以及一種控制這樣動力輸出設(shè)備的方法。本發(fā)明的另一個目的是提供一種即使當驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度高于發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)速度時，仍向驅(qū)動軸高效率地輸出動力的動力輸出設(shè)備，以及一種控制這樣動力輸出設(shè)備的方法。
以上和其它有關(guān)目的的至少部分由一種向一個驅(qū)動軸輸出動力的動力輸出設(shè)備來實現(xiàn)，該動力輸出設(shè)備包括一臺發(fā)動機，具有一個輸出軸；第一電動機，包括與發(fā)動機的輸出軸連接的第一轉(zhuǎn)子和與驅(qū)動軸連接的第二轉(zhuǎn)子，第二轉(zhuǎn)子相對于第一轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)，第一和第二轉(zhuǎn)子相互電磁連接，由此使動力通過第一轉(zhuǎn)子與第二轉(zhuǎn)子的電磁聯(lián)軸節(jié)在發(fā)動機的輸出軸與驅(qū)動軸之間傳送；第二電動機，具有一個與輸出軸和驅(qū)動軸不同的旋轉(zhuǎn)軸，該第二電動機通過該旋轉(zhuǎn)軸接收和傳送動力；第一連接裝置，以把旋轉(zhuǎn)軸機械連接在輸出軸上，并且釋放該連接；以及第二連接裝置，以把旋轉(zhuǎn)軸機械連接在驅(qū)動軸上，并且釋放該連接。
本發(fā)明的動力輸出設(shè)備使第二電動機的旋轉(zhuǎn)軸能夠與發(fā)動機的輸出軸連接和脫開，并且與驅(qū)動軸連接和脫開。這樣導致第一電動機和第二電動機在低負載下操作，從而提高整個動力輸出設(shè)備的效率。
按照一個優(yōu)選應用，第一連接裝置和第二連接裝置都構(gòu)造為離合器。因此連接裝置能由簡單結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。
在本發(fā)明的動力輸出設(shè)備中，驅(qū)動軸和輸出軸可以同軸安排。還可能進一步使旋轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動軸和輸出軸同軸安排。當動力輸出設(shè)備安置在直線形成的空間時，這樣布置是有利的。
在其驅(qū)動軸，輸出軸和旋轉(zhuǎn)軸同軸安排的動力輸出設(shè)備中，第二電動機可以包括一個沿徑向安排在第一電動機外部的圓柱形轉(zhuǎn)子。這樣使動力輸出設(shè)備的軸向長度減小，并且使整個動力輸出設(shè)備相對緊湊。
在其驅(qū)動軸，輸出軸和旋轉(zhuǎn)軸同軸安排的動力輸出設(shè)備中，優(yōu)選地按發(fā)動機，第二電動機和第一電動機這樣順序安排。在這種情況下，第一連接裝置和第二連接裝置可以安排在第二電動機與第一電動機之間。當發(fā)動機為停止，第一連接裝置取消旋轉(zhuǎn)軸與發(fā)動機的輸出軸的連接，以及第二連接裝置把旋轉(zhuǎn)軸連接在驅(qū)動軸上時，考慮到第二電動機的操作，要求第二電動機輸出比第一電動機大的轉(zhuǎn)矩。電動機的轉(zhuǎn)矩輸出與轉(zhuǎn)子的軸向長度和其直徑的二次方成正比，因此第二電動機尺寸比第一電動機大。在內(nèi)燃機用作發(fā)動機情況下，輸出特定能量的發(fā)動機的要求尺寸一般大于電動機的尺寸。即按發(fā)動機，第二電動機和第一電動機這樣順序減小尺寸。按該尺寸順序的布置提高了動力輸出設(shè)備結(jié)構(gòu)的緊密性，并且當動力輸出設(shè)備安裝在受限制空間，例如機動車或船舶上時是有利的。如前所討論，第一連接裝置和第二連接裝置能構(gòu)造為離合器，其尺寸比第一電動機和第二電動機小。因此第一連接裝置和第二連接裝置能安排在這些較大裝置之間所形成的死空間中。這樣進一步減小了整個動力輸出設(shè)備的尺寸。
在按發(fā)動機，第二電動機和第一電動機這樣順序安排的動力輸出設(shè)備中，第一連接裝置和第二連接裝置有幾種可能布置。當?shù)谝贿B接裝置和第二連接裝置安置在一起時，它們可以安排在發(fā)動機與第二電動機之間，以代替以上討論的安排在第二電動機與第一電動機之間。當?shù)谝贿B接裝置和第二連接裝置分開安置時，第一連接裝置安排在發(fā)動機與第二電動機之間，而第二連接裝置安排在第二電動機與第一電動機之間。在驅(qū)動軸，輸出軸和旋轉(zhuǎn)軸同軸安排的動力輸出設(shè)備中，可以按發(fā)動機，第一電動機和第二電動機這樣順序安排。在這個條件下，第一連接裝置和第二連接裝置如上所述也有幾種可能布置。發(fā)動機，第一電動機和第二電動機的布置及第一連接裝置和第二連接裝置的布置可以按照動力輸出設(shè)備的尺寸和供安裝的空間適當?shù)卮_定。
在本發(fā)明的動力輸出設(shè)備中，旋轉(zhuǎn)軸可以安排在一個與驅(qū)動軸和輸出軸不同的軸上。與按同軸布置的設(shè)備比較，這種布置使整個動力輸出設(shè)備的軸向長度減小。
在本發(fā)明的動力輸出設(shè)備中，輸出軸和驅(qū)動軸可以安排在不同軸上。在這種情況下，旋轉(zhuǎn)軸可以與輸出軸同軸安排，或與驅(qū)動軸同軸安排。與按同軸布置的設(shè)備比較，這種布置也使整個動力輸出設(shè)備的軸向長度減小。
按照一個優(yōu)選應用，第一連接裝置包括一個連接軸，以與輸出軸機械連接；以及變速齒輪裝置，以在連接軸與旋轉(zhuǎn)軸之間改變旋轉(zhuǎn)速度。按同樣方式，第二連接裝置包括一個連接軸，以與驅(qū)動軸機械連接；以及變速齒輪裝置，以在連接軸與旋轉(zhuǎn)軸之間改變旋轉(zhuǎn)速度。這種結(jié)構(gòu)允許調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度，從而使第二電動機能夠在較高效率的驅(qū)動點下驅(qū)動，并且提高整個動力輸出設(shè)備的效率。
優(yōu)選地本發(fā)明的動力輸出設(shè)備進一步包括連接控制裝置，以在預定條件下控制第一連接裝置和第二連接裝置。這樣允許第一電動機和第二電動機控制在預定條件下。
在本發(fā)明具有連接控制裝置的動力輸出設(shè)備中，連接控制裝置包括當預定條件為輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度高于驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度時，控制第一連接裝置以使旋轉(zhuǎn)軸與輸出軸的連接釋放，并且控制第二連接裝置以把旋轉(zhuǎn)軸連接在驅(qū)動軸上的裝置；以及當預定條件為輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度低于驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度時，控制第一連接裝置以把旋轉(zhuǎn)軸連接在輸出軸上，并且控制第二連接裝置以使旋轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動軸的連接釋放的裝置。這種結(jié)構(gòu)使第一電動機和第二電動機都能夠在低負載下驅(qū)動，而與驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度是比發(fā)動機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度高或低無關(guān)。這樣使第一電動機所消耗或再生的能量和第二電動機所消耗或再生的能量都得到減小。這種結(jié)構(gòu)因此使這些電動機的能量損耗減小，并且進一步提高整個動力輸出設(shè)備的效率。
這種優(yōu)選結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備可以進一步包括蓄電池裝置，由第一電動機通過動力傳送所再生的電力充電，放電供給由第一電動機通過動力傳送所消耗的電力，由第二電動機通過動力傳送所再生的電力充電，以及放電供給由第二電動機通過動力傳送所消耗的電力；目標動力設(shè)定裝置，以設(shè)定輸出到驅(qū)動軸的目標動力；以及驅(qū)動/控制裝置，以驅(qū)動和控制發(fā)動機，第一電動機和第二電動機，以便使發(fā)動機輸出的動力和存儲在蓄電池裝置中并從蓄電池裝置放電的電力的總能量能夠作為目標動力設(shè)定裝置所設(shè)定的目標動力輸出到驅(qū)動軸。這種結(jié)構(gòu)允許發(fā)動機輸出的動力和存儲在蓄電池裝置中并從蓄電池裝置放電的電力的總能量能夠轉(zhuǎn)換成希望的動力，并且輸出到驅(qū)動軸。即使當目標動力設(shè)定得比發(fā)動機的最大輸出動力大時，這種結(jié)構(gòu)也因此能夠使目標動力輸出到驅(qū)動軸。發(fā)動機因此可以僅有比最大可能目標動力輸出較小動力的容量。這樣希望地減小了整個動力輸出設(shè)備的尺寸。進一步優(yōu)選地，這種結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備包括充電狀態(tài)探測裝置，以探測蓄電池裝置的充電狀態(tài)，并且驅(qū)動/控制裝置包括用于驅(qū)動和控制發(fā)動機，第一電動機和第二電動機，以便使充電狀態(tài)探測裝置所探測的蓄電池的充電狀態(tài)在預定范圍以內(nèi)的裝置。這種結(jié)構(gòu)允許蓄電池裝置的充電狀態(tài)保持在預定范圍以內(nèi)。
在本發(fā)明具有連接控制裝置的動力輸出設(shè)備中，連接控制裝置可以包括裝置，以當預定條件為發(fā)動機，第一電動機，第二電動機和驅(qū)動軸在預定操作狀態(tài)下時，控制第一連接裝置和第二連接裝置，以便使旋轉(zhuǎn)軸能夠與驅(qū)動軸和輸出軸連接。這種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了發(fā)動機的輸出軸與驅(qū)動軸的機械連接，從而使發(fā)動機輸出的動力能夠直接輸出到驅(qū)動軸。
在這種優(yōu)選結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備中，預定操作狀態(tài)在驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度與發(fā)動機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度相同時，可以為發(fā)動機的預定有效驅(qū)動范圍以內(nèi)的狀態(tài)。這樣使高效率下驅(qū)動的發(fā)動機所輸出的動力能夠直接輸出到驅(qū)動軸。這種優(yōu)選結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備可以進一步包括蓄電池裝置，由第一電動機通過動力傳送所再生的電力充電，放電供給由第一電動機通過動力傳送所消耗的電力，由第二電動機通過動力傳送所再生的電力充電，以及放電供給由第二電動機通過動力傳送所消耗的電力；目標動力設(shè)定裝置，以設(shè)定輸出到驅(qū)動軸的目標動力；以及驅(qū)動/控制裝置，以驅(qū)動和控制發(fā)動機，第一電動機和第二電動機，以便使發(fā)動機輸出的動力和存儲在蓄電池裝置中并從蓄電池裝置放電的電力的總能量能夠以目標動力設(shè)定裝置所設(shè)定的目標動力輸出到驅(qū)動軸。這種結(jié)構(gòu)允許發(fā)動機輸出的動力和存儲在蓄電池裝置中并從蓄電池裝置放電的電力的總能量能夠轉(zhuǎn)換成希望的動力，并且輸出到驅(qū)動軸。即使當目標動力設(shè)定得比發(fā)動機的最大輸出動力大時，這種結(jié)構(gòu)也因此能夠使目標動力輸出到驅(qū)動軸。發(fā)動機因此可以僅有比最大可能目標動力輸出小的動力的容量。這樣希望地減小了整個動力輸出設(shè)備的尺寸。進一步優(yōu)選地，這種結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備包括充電狀態(tài)探測裝置，以探測蓄電池裝置的充電狀態(tài)，并且驅(qū)動/控制裝置包括裝置，以驅(qū)動和控制發(fā)動機，第一電動機和第二電動機，以便使充電狀態(tài)探測裝置所探測的蓄電池的充電狀態(tài)在預定范圍以內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)允許蓄電池裝置的充電狀態(tài)保持在預定范圍以內(nèi)。
按照一個應用，預定操作狀態(tài)可以為其中輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度和驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度之間的差在預定范圍以內(nèi)的狀態(tài)。當?shù)谝浑妱訖C的旋轉(zhuǎn)速度減小時，這種結(jié)構(gòu)有效地防止了在輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度與驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度之間的旋轉(zhuǎn)速度差下驅(qū)動的第一電動機的效率降低。按照另一個應用，預定操作狀態(tài)可以為其中探測到第一電動機異常的狀態(tài)。這種結(jié)構(gòu)在探測到第一電動機的任何異常時能停止第一電動機的旋轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明具有連接控制裝置的動力輸出設(shè)備中，連接控制裝置可以包括裝置，以當預定條件為發(fā)動機，第一電動機，第二電動機和驅(qū)動軸在預定操作狀態(tài)下時，控制第一連接裝置和第二連接裝置，以便使旋轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動軸的連接及旋轉(zhuǎn)軸與輸出軸的連接釋放。這種結(jié)構(gòu)允許第二電動機安置在向驅(qū)動軸輸出動力的系統(tǒng)的外部。在這種結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備中，預定操作狀態(tài)在輸出到驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)矩與發(fā)動機輸出的轉(zhuǎn)矩相同時，可以為發(fā)動機的預定有效驅(qū)動范圍以內(nèi)的狀態(tài)。這種結(jié)構(gòu)使在高效率下驅(qū)動的發(fā)動機所輸出的動力能夠直接輸出到驅(qū)動軸。按照另一個應用，預定操作狀態(tài)可以為其中探測到第二電動機異常的狀態(tài)。這種結(jié)構(gòu)在探測到第二電動機的任何異常時能停止第二電動機的旋轉(zhuǎn)。
按照一個優(yōu)選應用，本發(fā)明具有連接控制裝置的動力輸出設(shè)備進一步包括驅(qū)動/控制裝置，以當旋轉(zhuǎn)軸通過連接控制裝置與輸出軸和驅(qū)動軸中任何一個連接時，驅(qū)動和控制第一電動機和第二電動機，以便使發(fā)動機輸出的動力能夠經(jīng)受轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換，并且輸出到驅(qū)動軸。這種結(jié)構(gòu)使發(fā)動機輸出的動力能夠轉(zhuǎn)換成希望動力，并且輸出到驅(qū)動軸。發(fā)動機因此能在輸出特定能量的各個驅(qū)動點之中最高可能效率的驅(qū)動點下驅(qū)動。這樣進一步提高了整個動力輸出設(shè)備的效率。
按照另一個優(yōu)選應用，本發(fā)明具有連接控制裝置的動力輸出設(shè)備進一步包括蓄電池裝置，由第一電動機通過動力傳送所再生的電力充電，放電供給由第一電動機通過動力傳送所消耗的電力，由第二電動機通過動力傳送所再生的電力充電，以及放電供給由第二電動機通過動力傳送所消耗的電力；目標動力設(shè)定裝置，以設(shè)定輸出到驅(qū)動軸的目標動力；以及驅(qū)動/控制裝置，以驅(qū)動和控制發(fā)動機，第一電動機和第二電動機，以便使發(fā)動機輸出的動力和存儲在蓄電池裝置中并從蓄電池裝置放電的電力的總能量能夠以目標動力設(shè)定裝置所設(shè)定的目標動力輸出到驅(qū)動軸。這種結(jié)構(gòu)允許發(fā)動機輸出的動力和存儲在蓄電池裝置中并從蓄電池裝置放電的電力的總能量能夠轉(zhuǎn)換成希望動力，并且輸出到驅(qū)動軸。即使當目標動力設(shè)定得比發(fā)動機的最大輸出動力大時，這種結(jié)構(gòu)也因此能夠使目標動力輸出到驅(qū)動軸。發(fā)動機因此可以僅有比最大可能目標動力輸出小的動力的容量。這樣希望地減小了整個動力輸出設(shè)備的尺寸。
本發(fā)明具有蓄電池裝置和驅(qū)動/控制裝置的動力輸出設(shè)備可以進一步包括充電狀態(tài)探測裝置，以探測蓄電池裝置的充電狀態(tài)，其中驅(qū)動/控制裝置包括裝置，以驅(qū)動和控制發(fā)動機，第一電動機和第二電動機，以便使目標動力能夠輸出到驅(qū)動軸，并且使充電狀態(tài)探測裝置所探測的蓄電池的充電狀態(tài)在預定范圍以內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)允許蓄電池裝置的充電狀態(tài)保持在預定范圍以內(nèi)。
按照一個優(yōu)選應用，在本發(fā)明具有蓄電池裝置和驅(qū)動/控制裝置的動力輸出設(shè)備中，連接控制裝置包括裝置，以當預定指令給定的第一條件和目標動力設(shè)定裝置所設(shè)定的目標動力在預定范圍以內(nèi)的第二條件之中至少任何一個作為預定條件滿足時，控制第一連接裝置以使旋轉(zhuǎn)軸與輸出軸的連接釋放，并且控制第二連接裝置以把旋轉(zhuǎn)軸連接在驅(qū)動軸上。驅(qū)動/控制裝置包括裝置，以用蓄電池裝置所放電的電力驅(qū)動和控制第二電動機，以便使目標動力能夠輸出到驅(qū)動軸。這種結(jié)構(gòu)使驅(qū)動軸能夠僅由第二電動機輸出的動力旋轉(zhuǎn)。
按照另一個優(yōu)選應用，在本發(fā)明具有蓄電池裝置和驅(qū)動/控制裝置的動力輸出設(shè)備中，連接控制裝置包括裝置，以當預定指令給定的第一條件和目標動力設(shè)定裝置所設(shè)定的目標動力在預定范圍以內(nèi)的第二條件之中至少任何一個作為預定條件滿足時，控制第一連接裝置以把旋轉(zhuǎn)軸連接在輸出軸上，并且控制第二連接裝置以使旋轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動軸的連接釋放。驅(qū)動/控制裝置包括裝置，以控制第一電動機，以便使第一電動機能夠利用蓄電池裝置所放電的電力，并向驅(qū)動軸輸出動力，以及控制第二電動機，以便取消由輸出動力所產(chǎn)生并施加在發(fā)動機的輸出軸上的轉(zhuǎn)矩，從而使目標動力能夠輸出到驅(qū)動軸。這種結(jié)構(gòu)使驅(qū)動軸能夠由第一電動機輸出的動力驅(qū)動。
按照又一個優(yōu)選應用，在本發(fā)明具有蓄電池裝置和驅(qū)動/控制裝置的動力輸出設(shè)備中，連接控制裝置包括裝置，以當預定指令給定的第一條件和目標動力設(shè)定裝置所設(shè)定的目標動力在預定范圍以內(nèi)的第二條件之中至少任何一個作為預定條件滿足時，控制第一連接裝置以把旋轉(zhuǎn)軸連接在輸出軸上，并且控制第二連接裝置以把旋轉(zhuǎn)軸連接在驅(qū)動軸上。驅(qū)動/控制裝置包括裝置，以停止發(fā)動機的燃料供入及點火控制，并且控制第二電動機，以便使第二電動機能夠利用蓄電池裝置所放電的電力，并在電動機驅(qū)動發(fā)動機時向驅(qū)動軸輸出動力。這種結(jié)構(gòu)使第二電動機能夠在使發(fā)動機保持在隨動狀態(tài)時，把動力輸出到驅(qū)動軸。
這種優(yōu)選結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備可以進一步包括發(fā)動機起動控制裝置，以當給定指令起動發(fā)動機時，在電動機驅(qū)動發(fā)動機時控制發(fā)動機的燃料供入及點火。這種結(jié)構(gòu)能起動發(fā)動機，并且容易使驅(qū)動條件轉(zhuǎn)移到從發(fā)動機和第二電動機向驅(qū)動軸輸出動力的狀態(tài)。在這種結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備中，驅(qū)動/控制裝置可以進一步包括裝置，以控制第二電動機，以便當發(fā)動機起動控制裝置起動發(fā)動機時，取消從發(fā)動機輸出的動力。這樣在起動發(fā)動機時有效地降低了甚至消除了輸出到驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)矩變化。
在本發(fā)明具有蓄電池裝置和驅(qū)動/控制裝置的動力輸出設(shè)備中，優(yōu)選地目標動力設(shè)定裝置設(shè)定動力，以作為目標動力按發(fā)動機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)反向來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸。這種結(jié)構(gòu)使驅(qū)動軸能夠按發(fā)動機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)反向旋轉(zhuǎn)。
按照一個優(yōu)選應用，本發(fā)明具有連接控制裝置的動力輸出設(shè)備進一步包括反向旋轉(zhuǎn)控制裝置，以當給定指令按反向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸時，控制第一連接裝置和第二連接裝置，以通過連接控制裝置使旋轉(zhuǎn)軸與輸出軸的連接釋放，并把旋轉(zhuǎn)軸連接在驅(qū)動軸上，以及控制第二電動機，以便使第二電動機能夠向驅(qū)動軸輸出按發(fā)動機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)反向旋轉(zhuǎn)的動力。這種結(jié)構(gòu)使驅(qū)動軸能夠借助于第二電動機按發(fā)動機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)反向來旋轉(zhuǎn)。
按照另一個優(yōu)選應用，本發(fā)明具有連接控制裝置的動力輸出設(shè)備進一步包括反向旋轉(zhuǎn)控制裝置，以當給定指令按反向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸時，控制第一連接裝置和第二連接裝置，以通過連接控制裝置把旋轉(zhuǎn)軸連接在輸出軸上，并使旋轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動軸的連接釋放，控制第一電動機，以便使第一電動機能夠向驅(qū)動軸輸出按發(fā)動機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)反向旋轉(zhuǎn)的動力，以及控制第二電動機，以取消作為輸出到驅(qū)動軸的動力的反作用力而施加在輸出軸上的轉(zhuǎn)矩。這種結(jié)構(gòu)使驅(qū)動軸能夠借助于第一電動機按發(fā)動機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)反向來旋轉(zhuǎn)。
按照又一個優(yōu)選應用，本發(fā)明具有連接控制裝置的動力輸出設(shè)備進一步包括發(fā)動機起動控制裝置，以當給定指令起動發(fā)動機時，控制第一連接裝置和第二連接裝置，以通過連接控制裝置把旋轉(zhuǎn)軸連接在輸出軸上，并使旋轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動軸的連接釋放，控制第二電動機，以電動機驅(qū)動發(fā)動機，以及在電動機驅(qū)動發(fā)動機時控制發(fā)動機的燃料供入和點火。這種結(jié)構(gòu)不要求任何附加電動機來起動發(fā)動機，而允許第二電動機驅(qū)動發(fā)動機。
按照另一個優(yōu)選應用，本發(fā)明具有連接控制裝置的動力輸出設(shè)備進一步包括發(fā)動機起動控制裝置，以當給定指令起動發(fā)動機時，控制第一連接裝置和第二連接裝置，以通過連接控制裝置使旋轉(zhuǎn)軸與輸出軸的連接釋放，并把旋轉(zhuǎn)軸連接在驅(qū)動軸上，控制第二電動機，以防止旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，控制第一電動機，以電動機驅(qū)動發(fā)動機，以及在電動機驅(qū)動發(fā)動機時控制發(fā)動機的燃料供入和點火。這種結(jié)構(gòu)不要求任何附加電動機來起動發(fā)動機，而允許第一電動機和第二電動機驅(qū)動發(fā)動機。
按照又一個優(yōu)選應用，本發(fā)明具有連接控制裝置的動力輸出設(shè)備進一步包括發(fā)動機起動控制裝置，以在旋轉(zhuǎn)軸與輸出軸脫開而與驅(qū)動軸連接條件下，當從第二電動機向驅(qū)動軸輸出動力時，在給定指令起動發(fā)動機時，控制第一電動機，以電動機驅(qū)動發(fā)動機，并且在電動機驅(qū)動發(fā)動機時控制發(fā)動機的燃料供入和點火。這種結(jié)構(gòu)在驅(qū)動軸借助于第二電動機驅(qū)動時能起動發(fā)動機。這種結(jié)構(gòu)也不要求任何附加電動機來起動發(fā)動機。在這種優(yōu)選結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備中，發(fā)動機起動控制裝置可以包括裝置，以控制第二電動機，以取消作為電動機驅(qū)動發(fā)動機所要求的轉(zhuǎn)矩的反作用力而從第一電動機向驅(qū)動軸輸出的轉(zhuǎn)矩。這樣進一步減小了驅(qū)動軸上轉(zhuǎn)矩的變化。
按照另一個優(yōu)選應用，本發(fā)明具有連接控制裝置的動力輸出設(shè)備進一步包括發(fā)動機起動控制裝置，以在旋轉(zhuǎn)軸與輸出軸連接而與驅(qū)動軸脫開條件下，當?shù)诙妱訖C固定輸出軸，并且第一電動機向驅(qū)動軸輸出動力時，在給定指令起動發(fā)動機時，控制第二電動機，以電動機驅(qū)動發(fā)動機，并且在電動機驅(qū)動發(fā)動機時控制發(fā)動機的燃料供入和點火。這種結(jié)構(gòu)在驅(qū)動軸借助于第一電動機驅(qū)動時能起動發(fā)動機。這種結(jié)構(gòu)也不要求任何附加電動機來起動發(fā)動機。在這種優(yōu)選結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備中，發(fā)動機起動控制裝置可以包括裝置，以控制第一電動機，以取消作為電動機驅(qū)動發(fā)動機所要求的轉(zhuǎn)矩的反作用力而向驅(qū)動軸輸出的轉(zhuǎn)矩。這樣進一步減小了驅(qū)動軸上轉(zhuǎn)矩的變化。
以上所討論目的的至少部分由一種控制向一個驅(qū)動軸輸出動力的動力輸出設(shè)備的第一方法來實現(xiàn)。本發(fā)明的第一方法包括步驟(a)提供(1)一臺發(fā)動機，具有一個輸出軸；(2)第一電動機，包括與發(fā)動機的輸出軸連接的第一轉(zhuǎn)子和與驅(qū)動軸連接的第二轉(zhuǎn)子，第二轉(zhuǎn)子相對于第一轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)，第一和第二轉(zhuǎn)子相互電磁連接，由此使動力通過第一轉(zhuǎn)子與第二轉(zhuǎn)子的電磁聯(lián)軸節(jié)以在發(fā)動機的輸出軸與驅(qū)動軸之間傳送；(3)第二電動機，具有一個與輸出軸和驅(qū)動軸不同的旋轉(zhuǎn)軸，該第二電動機通過該旋轉(zhuǎn)軸接收和傳送動力；(4)第一連接裝置，以把旋轉(zhuǎn)軸機械連接在輸出軸上，并且釋放該連接；以及(5)第二連接裝置，以把旋轉(zhuǎn)軸機械連接在驅(qū)動軸上，并且釋放該連接；(b)當輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度比驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度高時，控制第一連接裝置，以釋放旋轉(zhuǎn)軸與輸出軸的連接，并且控制第二連接裝置，以把旋轉(zhuǎn)軸連接在驅(qū)動軸上；以及(c)當輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度比驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度低時，控制第一連接裝置，以把旋轉(zhuǎn)軸連接在輸出軸上，并且控制第二連接裝置，以釋放旋轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動軸的連接。
本發(fā)明的第一方法使第一電動機和第二電動機都能夠在低負載下被驅(qū)動，而與驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度是比發(fā)動機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度高或低無關(guān)。這樣使第一電動機所消耗或再生的能量和第二電動機所消耗或再生的能量都得到減小。這種結(jié)構(gòu)因此減小了這些電動機的能量損耗，并且進一步提高了能量效率。
在本發(fā)明的第一方法中，步驟(a)包括步驟提供蓄電池裝置，其由第一電動機通過動力傳送所再生的電力充電，放電供給由第一電動機通過動力傳送所消耗的電力，由第二電動機通過動力傳送所再生的電力充電，以及放電供給由第二電動機通過動力傳送所消耗的電力。
該第一方法進一步包括步驟(d)設(shè)定輸出到驅(qū)動軸的目標動力；以及(e)驅(qū)動和控制發(fā)動機，第一電動機和第二電動機，以便使發(fā)動機輸出的動力和存儲在蓄電池裝置中并從蓄電池裝置放電的電力的總能量能夠以步驟(d)所設(shè)定的目標動力輸出到驅(qū)動軸。
這種結(jié)構(gòu)允許發(fā)動機輸出的動力和存儲在蓄電池裝置中并從蓄電池裝置放電的電力的總能量能夠轉(zhuǎn)換成希望動力，并且輸出到驅(qū)動軸。即使當目標動力設(shè)定得比發(fā)動機的最大輸出動力大時，這種結(jié)構(gòu)也因此能夠使目標動力輸出到驅(qū)動軸。發(fā)動機因此可以僅有輸出比最大可能目標動力小的動力的容量。
在本發(fā)明的第一方法中，步驟(e)包括步驟探測蓄電池裝置的充電狀態(tài)，并且驅(qū)動和控制發(fā)動機，第一電動機和第二電動機，以便使蓄電池的充電狀態(tài)在預定范圍以內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)使蓄電池裝置的充電狀態(tài)能夠保持在預定范圍以內(nèi)。
本發(fā)明進一步涉及一種控制向一個驅(qū)動軸輸出動力的動力輸出設(shè)備的第二方法。本發(fā)明的第二方法包括步驟(a)提供(1)一臺發(fā)動機，具有一個輸出軸；(2)第一電動機，包括與發(fā)動機的輸出軸連接的第一轉(zhuǎn)子和與驅(qū)動軸連接的第二轉(zhuǎn)子，第二轉(zhuǎn)子相對于第一轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)，第一和第二轉(zhuǎn)子相互電磁連接，由此使動力通過第一轉(zhuǎn)子與第二轉(zhuǎn)子的電磁聯(lián)軸節(jié)以在發(fā)動機的輸出軸與驅(qū)動軸之間傳送；(3)第二電動機，具有一個與輸出軸和驅(qū)動軸不同的旋轉(zhuǎn)軸，該第二電動機通過該旋轉(zhuǎn)軸接收和傳送動力；(4)第一連接裝置，以把旋轉(zhuǎn)軸機械連接在輸出軸上，并且釋放該連接；以及(5)第二連接裝置，以把旋轉(zhuǎn)軸機械連接在驅(qū)動軸上，并且釋放該連接；(b)當驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度與發(fā)動機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度相同時，只要發(fā)動機的狀態(tài)在預定有效驅(qū)動范圍以內(nèi)，則控制第一連接裝置和第二連接裝置，以便使旋轉(zhuǎn)軸能夠與驅(qū)動軸和輸出軸連接。
本發(fā)明的第二方法實現(xiàn)了發(fā)動機的輸出軸與驅(qū)動軸的機械連接，從而使發(fā)動機輸出的動力能夠直接輸出到驅(qū)動軸。當發(fā)動機的驅(qū)動狀態(tài)在有效驅(qū)動范圍以內(nèi)時，實現(xiàn)通過第一連接裝置和第二連接裝置的連接。這樣提高了動力輸出設(shè)備的效率。
在本發(fā)明的第二方法中，步驟(a)包括步驟提供蓄電池裝置，其由第一電動機通過動力傳送所再生的電力充電，放電供給由第一電動機通過動力傳送所消耗的電力，由第二電動機通過動力傳送所再生的電力充電，以及放電供給由第二電動機通過動力傳送所消耗的電力。該第二方法進一步包括步驟(c)設(shè)定輸出到驅(qū)動軸的目標動力；以及(d)驅(qū)動和控制發(fā)動機，第一電動機和第二電動機，以便使發(fā)動機輸出的動力和存儲在蓄電池裝置中并從蓄電池裝置放電的電力的總能量能夠以步驟(c)所設(shè)定的目標動力輸出到驅(qū)動軸。
這種結(jié)構(gòu)允許發(fā)動機輸出的動力和存儲在蓄電池裝置中并從蓄電池裝置放電的電力的總能量能夠轉(zhuǎn)換成希望動力，并且輸出到驅(qū)動軸。即使當目標動力設(shè)定得比發(fā)動機的最大輸出動力大時，這種結(jié)構(gòu)也因此能夠使目標動力輸出到驅(qū)動軸。發(fā)動機因此可以僅有輸出比最大可能目標動力小的動力的容量。
在本發(fā)明的第二方法中，步驟(d)包括步驟探測蓄電池裝置的充電狀態(tài)，并且驅(qū)動和控制發(fā)動機，第一電動機和第二電動機，以便使蓄電池的充電狀態(tài)在預定范圍以內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)使蓄電池裝置的充電狀態(tài)能夠保持在預定范圍以內(nèi)。
本發(fā)明進一步涉及一種控制向一個驅(qū)動軸輸出動力的動力輸出設(shè)備的第三方法。本發(fā)明的第三方法包括步驟(a)提供(1)一臺發(fā)動機，具有一個輸出軸；(2)第一電動機，包括與發(fā)動機的輸出軸連接的第一轉(zhuǎn)子和與驅(qū)動軸連接的第二轉(zhuǎn)子，第二轉(zhuǎn)子相對于第一轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)，第一和第二轉(zhuǎn)子相互電磁連接，由此使動力通過第一轉(zhuǎn)子與第二轉(zhuǎn)子的電磁聯(lián)軸節(jié)以在發(fā)動機的輸出軸與驅(qū)動軸之間傳送；(3)第二電動機，具有一個與輸出軸和驅(qū)動軸不同的旋轉(zhuǎn)軸，該第二電動機通過該旋轉(zhuǎn)軸接收和傳送動力；(4)第一連接裝置，以把旋轉(zhuǎn)軸機械連接在輸出軸上，并且釋放該連接；以及(5)第二連接裝置，以把旋轉(zhuǎn)軸機械連接在驅(qū)動軸上，并且釋放該連接；(b)控制第一連接裝置和第二連接裝置，以實行通過第一連接裝置的連接和通過第二連接裝置的連接中的任何一個連接；以及(c)驅(qū)動和控制第一電動機和第二電動機，以便使發(fā)動機輸出的動力能夠經(jīng)受轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換，并且輸出到驅(qū)動軸。
本發(fā)明的第三方法使發(fā)動機輸出的動力能夠轉(zhuǎn)換成希望轉(zhuǎn)矩，并且輸出到驅(qū)動軸。發(fā)動機因此能在輸出特定能量的各個驅(qū)動點之中的最高可能效率的驅(qū)動點下驅(qū)動。這樣進一步提高了能量效率。


圖1示意說明作為按照本發(fā)明的一個實施例的動力輸出設(shè)備20的結(jié)構(gòu)；圖2示意說明其中結(jié)合了圖1動力輸出設(shè)備20的機動車的一般結(jié)構(gòu)；圖3示意表示該實施例的動力輸出設(shè)備20的結(jié)構(gòu)，其中第一離合器45在分離位置且第二離合器46在合上位置；圖4示意表示該實施例的動力輸出設(shè)備20的結(jié)構(gòu)，其中第一離合器45在合上位置且第二離合器46在分離位置；圖5表示在圖3結(jié)構(gòu)中當Ne＞Nd時轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換的狀態(tài)；圖6表示在圖3結(jié)構(gòu)中當Ne＜Nd時轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換的狀態(tài)；圖7表示在圖4結(jié)構(gòu)中當Ne＞Nd時轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換的狀態(tài)；圖8表示在圖4結(jié)構(gòu)中當Ne＜Nd時轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換的狀態(tài)；圖9示意表示本發(fā)明的動力輸出設(shè)備20的結(jié)構(gòu)，其中第一離合器45和第二離合器46都在合上位置；圖10示意表示本發(fā)明的動力輸出設(shè)備20的結(jié)構(gòu)，其中第一離合器45和第二離合器46都在分離位置；圖11是表示由控制器80的控制CPU 90所執(zhí)行的操作控制程序的流程圖；圖12說明一個圖，表示轉(zhuǎn)矩命令值Td*，旋轉(zhuǎn)速度Nd和加速器踏板位置AP之間的關(guān)系；圖13是表示由控制器80的控制CPU 90所執(zhí)行的操作方式確定程序的流程圖；圖14表示發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍的一例；圖15和圖16是表示由控制器80的控制CPU 90所執(zhí)行的正常驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序；
圖17是表示發(fā)動機50的驅(qū)動點和效率之間關(guān)系的曲線圖；圖18是表示發(fā)動機50沿恒定能量Pe的各曲線在各個驅(qū)動點的效率和旋轉(zhuǎn)速度Ne之間關(guān)系的曲線圖；圖19是表示由控制器80的控制CPU 90所執(zhí)行的離合器電動機控制程序的流程圖；圖20是表示由控制器80的控制CPU 90所執(zhí)行的輔助電動機控制程序的流程圖；圖21和圖22是表示由控制器80的控制CPU 90所執(zhí)行的充電一放電方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序的流程圖；圖23是表示電池94的剩余電荷BRM和可充電力之間關(guān)系的曲線圖；圖24表示在圖3結(jié)構(gòu)中電池94充電的狀態(tài)；圖25表示在圖4結(jié)構(gòu)中電池94充電的狀態(tài)；圖26表示在圖3結(jié)構(gòu)中電池94放電的狀態(tài)；圖27表示在圖4結(jié)構(gòu)中電池94放電的狀態(tài)；圖28和圖29是表示由控制器80的控制CPU 90所執(zhí)行的動力輔助方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序的流程圖；圖30表示當動力輸出設(shè)備20具有圖3結(jié)構(gòu)時，在動力輔助方式下在轉(zhuǎn)矩控制過程中轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換的狀態(tài)；圖31表示當動力輸出設(shè)備20具有圖4結(jié)構(gòu)時，在動力輔助方式下在轉(zhuǎn)矩控制過程中轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換的狀態(tài)；圖32是表示由控制器80的控制CPU 90所執(zhí)行的直接輸出方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序的流程圖；圖33是表示直接輸出方式下的一個變更轉(zhuǎn)矩控制程序的流程圖；圖34表示由直接輸出方式下的變更轉(zhuǎn)矩控制程序向驅(qū)動軸22輸出動力的狀態(tài)；圖35是表示由控制器80的控制CPU 90所執(zhí)行的電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序的流程圖；圖36是表示電動機驅(qū)動方式下的一個變更轉(zhuǎn)矩控制程序的流程圖；圖37是表示電動機驅(qū)動方式下的一個變更轉(zhuǎn)矩控制程序的流程圖；圖38是表示由控制器80的控制CPU 90所執(zhí)行的發(fā)動機起動過程程序的流程圖；圖39是表示一個變更發(fā)動機起動過程程序的流程圖；圖40是表示由控制器80的控制CPU 90所執(zhí)行的電動機驅(qū)動狀態(tài)下的發(fā)動機起動過程程序的流程圖；圖41是表示電動機驅(qū)動狀態(tài)下的一個變更發(fā)動機起動過程程序的流程圖；圖42是表示電動機驅(qū)動狀態(tài)下的一個變更發(fā)動機起動過程程序的流程圖；圖43是表示由控制器80的控制CPU 90所執(zhí)行的反向驅(qū)動狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩控制程序的流程圖；圖44表示當發(fā)動機50輸出的動力經(jīng)受轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換，并施加為按反向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸22時，施加到曲軸56和驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)；圖45表示當發(fā)動機50輸出的動力經(jīng)受轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換，并施加為按反向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸22時，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換的狀態(tài)；圖46是表示反向驅(qū)動狀態(tài)下的一個變更轉(zhuǎn)矩控制程序的流程圖；圖47表示在反向驅(qū)動狀態(tài)下的變更轉(zhuǎn)矩控制程序中，當發(fā)動機50輸出的動力經(jīng)受轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換，并施加為按反向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸22時，施加到曲軸56和驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)；圖48表示在反向驅(qū)動狀態(tài)下的變更轉(zhuǎn)矩控制程序中，當發(fā)動機50輸出的動力經(jīng)受轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換，并施加為按反向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸22時，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換的狀態(tài)；圖49是表示在圖10結(jié)構(gòu)中由控制器80的控制CPU 90所執(zhí)行的轉(zhuǎn)矩控制程序的流程圖；圖50是表示由圖49的轉(zhuǎn)矩控制程序向驅(qū)動軸22輸出動力的狀態(tài)；圖51示意說明作為一個變更例子的另一個動力輸出設(shè)備20A的結(jié)構(gòu)；圖52示意說明作為一個變更例子的又一個動力輸出設(shè)備20B的結(jié)構(gòu)；圖53示意說明作為一個變更例子的另一個動力輸出設(shè)備20C的結(jié)構(gòu)；圖54示意說明作為一個變更例子的又一個動力輸出設(shè)備20D的結(jié)構(gòu)；圖55示意說明作為一個變更例子的另一個動力輸出設(shè)備20E的結(jié)構(gòu)；圖56示意說明作為一個變更例子的又一個動力輸出設(shè)備20F的結(jié)構(gòu)；
圖57示意說明作為一個變更例子的另一個動力輸出設(shè)備20G的結(jié)構(gòu)；圖58示意說明作為一個變更例子的又一個動力輸出設(shè)備20H的結(jié)構(gòu)；以及圖59示意說明作為一個變更例子的又一個動力輸出設(shè)備20J的結(jié)構(gòu)；A．結(jié)構(gòu)以下作為一個優(yōu)選實施例敘述實行本發(fā)明的一種方式。圖1示意說明作為按照本發(fā)明的一個實施例的動力輸出設(shè)備20的結(jié)構(gòu)；以及圖2示意說明其中結(jié)合了圖1動力輸出設(shè)備20的機動車的一般結(jié)構(gòu)。為了說明方便，首先敘述機動車的一般結(jié)構(gòu)。
參考圖2，機動車裝有一臺發(fā)動機50，由作為動力源的汽油來驅(qū)動。通過節(jié)氣閥66從一個空氣供給系統(tǒng)吸入的空氣與從燃料噴射閥51噴射的燃料，在本實施例中即為汽油相混合?？諝?燃料混合物供入燃燒室52以爆炸性點火和燃燒。由空氣/燃料混合物的爆炸所壓下的活塞54的直線運動被轉(zhuǎn)換成曲軸56的旋轉(zhuǎn)運動。節(jié)氣閥66由致動器68驅(qū)動打開和關(guān)閉。點火塞62把點火器58通過分配器60所施加的高電壓轉(zhuǎn)換成火花，其爆炸性點火和燃燒空氣/燃料混合物。
發(fā)動機50的操作由電子控制裝置(在下文稱為EFIECU)70來控制。EFIECU 70從各種探測發(fā)動機50的操作條件的傳感器接收信息。這些傳感器包括探測節(jié)氣閥66的閥沖程或位置的節(jié)氣閥位置傳感器67，測量施加在發(fā)動機50上的負載的多管真空傳感器72，測量發(fā)動機50中冷卻水的溫度的水溫傳感器74，以及安裝在分配器60上以測量曲軸56的旋轉(zhuǎn)速度(每預定時限的轉(zhuǎn)數(shù))和旋轉(zhuǎn)角度的速度傳感器76和角度傳感器78。探測一個點火鍵(未示出)的起動條件ST的起動器開關(guān)79也連接在EFIECU 70上。其它與EFIECU 70連接的傳感器和開關(guān)省略說明。
發(fā)動機50的曲軸56通過離合器電動機30和輔助電動機40(后文詳細敘述)與驅(qū)動軸22連接。驅(qū)動軸22進一步與差動齒輪24連接，差動齒輪24最終把動力輸出設(shè)備20的驅(qū)動軸22所輸出的轉(zhuǎn)矩傳送到左驅(qū)動輪26和右驅(qū)動輪28。離合器電動機30和輔助電動機40由控制器80驅(qū)動和控制?？刂破?0包括一個內(nèi)部控制CPU，并且從附于變速器82的變速器位置傳感器84，附于加速器踏板64的加速器踏板位置傳感器64a，以及附于制動器踏板65的制動器踏板位置傳感器65a接收各種輸入。控制器80的詳細結(jié)構(gòu)將在后文敘述。控制器80通過通信對EFIECU 70發(fā)送和接收各種數(shù)據(jù)和信息。包括通信協(xié)議在內(nèi)的控制過程的詳細情況將在后文敘述。
參考圖1，動力輸出設(shè)備20主要包括發(fā)動機50；離合器電動機30，具有與發(fā)動機50的曲軸56連接的內(nèi)轉(zhuǎn)子31和與驅(qū)動軸22連接的外轉(zhuǎn)子33；輔助電動機40，具有借助于第一離合器45和第二離合器46與曲軸56或驅(qū)動軸22機械連接的轉(zhuǎn)子41；以及控制器80，以驅(qū)動和控制離合器電動機30和輔助電動機40。
如圖1所示，離合器電動機30構(gòu)造為一臺同步電動機，其具有附于內(nèi)轉(zhuǎn)子31的外表面上的永久磁鐵32和纏繞在外轉(zhuǎn)子33中所形成的槽中的三相線圈34。通過一個滑環(huán)35對三相線圈34供給電力。在外轉(zhuǎn)子33中用無方向性電磁鋼的層壓板為三相線圈34形成齒和槽。在本實施例中，在內(nèi)轉(zhuǎn)子31的外表面上附著總共八個永久磁鐵32(四個N極，四個S極)。永久磁鐵32沿指向離合器電動機30的軸心的方向磁化，并且它具有交替變換方向的磁極。在外轉(zhuǎn)子33中形成的總共12個槽上(未示出)纏繞外轉(zhuǎn)子33的三相線圈34，它們跨過小間隙面對永久磁鐵32。對各個線圈供電則形成穿過齒(未示出)的磁通，這些齒把槽相互分開。對各個線圈供給三相交變電流使這個磁場旋轉(zhuǎn)。三相線圈34連接為接收通過滑環(huán)35供給的電力?；h(huán)35包括固定在驅(qū)動軸22上的旋轉(zhuǎn)環(huán)35a和電刷35b。在滑環(huán)35中有三組旋轉(zhuǎn)環(huán)35a和電刷35b，以便接收和供給三相(U相，V相和W相)電流。
由一鄰接對永久磁鐵32所形成的磁場與外轉(zhuǎn)子33的三相線圈34所形成的旋轉(zhuǎn)磁場之間的相互作用導致內(nèi)轉(zhuǎn)子31和外轉(zhuǎn)子33的各種工作情況。供給三相線圈34的三相交變電流的頻率一般等于直接連接在曲軸56上的內(nèi)轉(zhuǎn)子31的旋轉(zhuǎn)速度與外轉(zhuǎn)子33的旋轉(zhuǎn)速度之間的差。
輔助電動機40也構(gòu)造為一臺同步電動機，其具有三相線圈44，它們纏繞在固定在殼49上的定子43上，以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。定子43也由無方向性電磁鋼的層壓板制成。轉(zhuǎn)子41與一個空心并與曲軸56同軸的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38連接，而且在轉(zhuǎn)子41的外表面上附著多個永久磁鐵42。在輔助電動機40中，由永久磁鐵42所形成的磁場與三相線圈44所形成的旋轉(zhuǎn)磁場之間的相互作用結(jié)果使轉(zhuǎn)子41旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38借助于安排在輔助電動機40與離合器電動機30之間的第一離合器45與曲軸56機械連接和脫開。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38還通過離合器電動機30的外轉(zhuǎn)子33借助于第二離合器46與驅(qū)動軸22機械連接和脫開。第一離合器45和第二離合器46都由液壓回路(未示出)來操作。
在驅(qū)動軸22，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38和曲軸56上分別安裝旋轉(zhuǎn)變壓器37,47和57，以測量旋轉(zhuǎn)角度θd,θr和θe。測量曲軸56的旋轉(zhuǎn)角度θe的旋轉(zhuǎn)變壓器57還可以作為附于分配器60的角度傳感器78。
雖然如后文所述，離合器電動機30可以安排在發(fā)動機50與輔助電動機40之間，但是在本實施例的動力輸出設(shè)備20中，輔助電動機40安排在發(fā)動機50與離合器電動機30之間。如下所述，由于存在僅用輔助電動機40來驅(qū)動機動車的要求，所以輔助電動機40尺寸比離合器電動機30大。鄰接較大發(fā)動機50來布置相對大的輔助電動機40提高了動力輸出設(shè)備20的緊密性。在該實施例的動力輸出設(shè)備20中，第一離合器45和第二離合器46安排在輔助電動機40與離合器電動機30之間，然而如后文所述，有各種其它可能布置。離合器45和46尺寸都相對小，并且能安排在輔助電動機40與離合器電動機30之間所形成的間隙中。這種布置優(yōu)選地減小了整個動力輸出設(shè)備20的尺寸。
如上所述，離合器電動機30和輔助電動機40由控制器80驅(qū)動和控制。返回參考圖1，控制器80包括驅(qū)動離合器電動機30的第一驅(qū)動電路91，驅(qū)動輔助電動機40的第二驅(qū)動電路92，控制第一和第二驅(qū)動電路91和92兩者，并且起動和控制第一離合器45和第二離合器46的控制CPU 90，以及包括若干二次電池的電池94?？刂艭PU 90是一個單片微型計算機，它包括一個用作工作存儲器的RAM 90a，一個其中存儲各種處理程序的ROM 90b，一個輸入/輸出口(未示出)，以及一個通過它對EFIECU 70發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的串行通信口(未示出)?？刂艭PU 90通過輸入口接收各種數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)包括用旋轉(zhuǎn)變壓器37測量的驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)角度θd，用旋轉(zhuǎn)變壓器47測量的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38的旋轉(zhuǎn)角度θr，用旋轉(zhuǎn)變壓器57測量的發(fā)動機50的曲軸56的旋轉(zhuǎn)角度θe，由加速器踏板位置傳感器64a輸出的加速器踏板位置AP(加速器踏板64的踩下量)，由制動器踏板位置傳感器65a輸出的制動器踏板位置BP(制動器踏板65的踩下量)，由變速器位置傳感器84輸出的變速器位置SP，由第一離合器45和第二離合器46輸出的離合器合上和分離信號，由安排在第一驅(qū)動電路91中的兩個安培計95和96輸出的離合器電動機電流Iuc和Ivc，由安排在第二驅(qū)動電路92中的兩個安培計97和98輸出的輔助電動機電流Iua和Iva，以及用剩余電荷計測量的電池94的剩余電荷BRM。剩余電荷計99可以用任何已知方法，例如通過測量電池94中電解溶液的比重或電池94的整個重量，通過計算充電和放電的電流和時間，或通過使電池94的電極之間瞬時短路，并且測量對電流的內(nèi)電阻，來確定電池94的剩余電荷BRM。
控制CPU 90輸出控制信號SW1，以驅(qū)動作為第一驅(qū)動電路91的開關(guān)元件的六個晶體管Tr1到Tr6，輸出控制信號SW2，以驅(qū)動作為第二驅(qū)動電路92的開關(guān)元件的六個晶體管Tr11到Tr16，以及輸出驅(qū)動信號，以驅(qū)動第一離合器45和第二離合器46。第一驅(qū)動電路91中的六個晶體管Tr1到Tr6構(gòu)成一個晶體管變換器，并且它們成對安排，以相對于一對電力線L1和L2工作為一個源極和一個漏極。離合器電動機30的三相線圈(U,V,W)34通過滑環(huán)35連接在成對晶體管的各個接觸點上。電力線L1和L2分別連接在電池94的正極和負極上。控制CPU 90輸出的控制信號SW1因此接連控制成對晶體管Tr1到Tr6的接通電源時間。流過各線圈34的電流經(jīng)受PWM(脈沖寬度調(diào)制)，以提供準正弦波，其使三相線圈34能夠形成旋轉(zhuǎn)磁場。
第二驅(qū)動電路92中的六個晶體管Tr11到Tr16也構(gòu)成一個晶體管變換器，并且它們按第一驅(qū)動電路91中晶體管Tr1到Tr6相同的方式安排。輔助電動機40的三相線圈(U,V,W)44連接在成對晶體管的各個接觸點上?？刂艭PU 90輸出的第二控制信號SW2因此接連控制成對晶體管Tr11到Tr16的接通電源時間。流過各線圈44的電流經(jīng)受PWM，以提供準正弦波，其使三相線圈44能夠形成旋轉(zhuǎn)磁場。
B．操作原理這樣構(gòu)造的本實施例的動力輸出設(shè)備20按以下方式工作。以下敘述第一狀態(tài)，其中第一離合器45為分離且第二離合器46為合上，以及第二狀態(tài)，其中第一離合器45為合上且第二離合器46為分離。在第一狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38與曲軸56脫開而與驅(qū)動軸22連接，并且因此輔助電動機40與驅(qū)動軸22連接，如圖3示意圖所示。另一方面，在第二狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38與曲軸56連接而與驅(qū)動軸22脫開，并且因此輔助電動機40與曲軸56連接，如圖4示意圖所示。以下按這樣順序討論第一狀態(tài)下(其中第一離合器45為分離且第二離合器46為合上)的操作和第二狀態(tài)下(其中第一離合器45為合上且第二離合器46為分離)的操作。
在第一離合器45為分離且第二離合器46為合上情況下，該實施例的動力輸出設(shè)備20遵循以下討論的操作原理，或更具體地說轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換原理。作為例子，假定由EFIECU 70驅(qū)動的發(fā)動機50在旋轉(zhuǎn)速度Ne下旋轉(zhuǎn)，并且驅(qū)動軸22在比旋轉(zhuǎn)速度Ne低的旋轉(zhuǎn)速度Nd1下旋轉(zhuǎn)。當?shù)谝或?qū)動電路91中的晶體管Tr1到Tr6在斷開位置時，控制器80不通過滑環(huán)35向離合器電動機30的三相線圈34供給任何電流。無電流供給使離合器30的內(nèi)轉(zhuǎn)子31和外轉(zhuǎn)子33相互電磁脫開。這樣結(jié)果使發(fā)動機50的曲軸56空轉(zhuǎn)。在晶體管Tr1到Tr6全部在斷開位置的條件下，無再生能量從三相線圈34輸出，因此發(fā)動機50保持為空轉(zhuǎn)。
當控制器80的控制CPU 90輸出第一控制信號SW1，以控制接通和斷開第一驅(qū)動電路91中的晶體管Tr1到Tr6時，根據(jù)發(fā)動機50的曲軸56的旋轉(zhuǎn)速度Ne與驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd1之間的差(換句話說，離合器電動機30中內(nèi)轉(zhuǎn)子31的旋轉(zhuǎn)速度與外轉(zhuǎn)子33的旋轉(zhuǎn)速度之間的旋轉(zhuǎn)速度差Nc(=Ne-Nd1))，恒定電流流過離合器電動機30的三相線圈34。在這個狀態(tài)下，離合器電動機30起一臺發(fā)電機作用，并且執(zhí)行再生操作，以通過第一驅(qū)動電路91再生電流，而且使電池94以該再生電流充電。此刻，在離合器電動機30中相互連接的內(nèi)轉(zhuǎn)子31與外轉(zhuǎn)子33之間存在確定滑差，并且通過內(nèi)轉(zhuǎn)子31與外轉(zhuǎn)子33的耦合，從曲軸56向驅(qū)動軸22輸出轉(zhuǎn)矩。為了允許輔助電動機40消耗與離合器電動機30所再生的電能相同的能量，控制CPU 90控制接通和斷開第二驅(qū)動電路92中的晶體管Tr11到Tr16。晶體管Tr11到Tr16的接通一斷開控制使電流能夠流過輔助電動機40的三相線圈44，并且因此使輔助電動機40執(zhí)行動力操作，以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。
參考圖5，當發(fā)動機50在由旋轉(zhuǎn)速度Ne和轉(zhuǎn)矩Te所限定的驅(qū)動點P0下驅(qū)動時，離合器電動機30向驅(qū)動軸22輸出轉(zhuǎn)矩Tc(=發(fā)動機50輸出的轉(zhuǎn)矩Te)，并且再生由陰影面積Pc1所表示的能量。再生能量以面積Pa1所表示的能量供給輔助電動機40，以便使驅(qū)動軸22在由旋轉(zhuǎn)速度Nd1和轉(zhuǎn)矩Td1所限定的驅(qū)動點P1下旋轉(zhuǎn)。
作為另一個例子，假定發(fā)動機50在旋轉(zhuǎn)速度Ne下驅(qū)動，并且驅(qū)動軸22在比旋轉(zhuǎn)速度Ne高的旋轉(zhuǎn)速度Nd2下驅(qū)動。在這個狀態(tài)下，離合器電動機30的外轉(zhuǎn)子33在旋轉(zhuǎn)速度差Nc(=Ne-Nd2)的絕對值所限定的旋轉(zhuǎn)速度下，沿驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)方向相對于內(nèi)轉(zhuǎn)子31旋轉(zhuǎn)。離合器電動機30因此起一臺正常電動機作用，并且以電池94放電的電力向驅(qū)動軸22供給旋轉(zhuǎn)運動的能量。當控制CPU 90控制第二驅(qū)動電路92，以使輔助電動機40能夠再生電力時，輔助電動機40的轉(zhuǎn)子41與定子43之間的滑差使再生電流流過三相線圈44。為了允許離合器電動機30消耗由輔助電動機40再生的電力，控制CPU 90控制第一驅(qū)動電路91和第二驅(qū)動電路92兩者。這樣使離合器電動機30能夠不用電池94中所存儲的電力而驅(qū)動。
參考圖6，當發(fā)動機50在由旋轉(zhuǎn)速度Ne和轉(zhuǎn)矩Te所限定的驅(qū)動點P0下驅(qū)動時，離合器電動機30接收由陰影面積Pc2所表示的能量，并且向驅(qū)動軸22輸出轉(zhuǎn)矩Tc(=發(fā)動機50輸出的轉(zhuǎn)矩Te)。供給離合器電動機30的能量以面積Pa2所表示的能量由輔助電動機40再生，以便使驅(qū)動軸22在由旋轉(zhuǎn)速度Nd2和轉(zhuǎn)矩Td2所限定的驅(qū)動點P2下旋轉(zhuǎn)。
在其中第一離合器45為分離且第二離合器46為合上的第一狀態(tài)下，動力輸出設(shè)備20能執(zhí)行各種操作，以便例如用剩余電能對電池94充電，或使電池94放電補充不足電能，而不是操作為把發(fā)動機50輸出的全部動力轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)矩，并把該轉(zhuǎn)矩輸出到驅(qū)動軸22。這樣的充電和放電操作是通過調(diào)節(jié)發(fā)動機50輸出的動力(即轉(zhuǎn)矩Te和旋轉(zhuǎn)速度Ne的乘積)，離合器電動機30再生或消耗的電能，以及輔助電動機40消耗或再生的電能而實現(xiàn)的。
另一方面，在第一離合器45為合上且第二離合器46為分離情況下(在圖4示意圖所示狀態(tài)下)，該實施例的動力輸出設(shè)備20遵循以下討論的操作原理(轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換原理)。作為例子，假定發(fā)動機50在由旋轉(zhuǎn)速度Ne和轉(zhuǎn)矩Te所限定的驅(qū)動點P0下驅(qū)動，并且驅(qū)動軸22在比旋轉(zhuǎn)速度Ne低的旋轉(zhuǎn)速度Nd1下驅(qū)動。在與曲軸56連接的輔助電動機40向曲軸56輸出轉(zhuǎn)矩Ta(Ta=Td1-Te)情況下，曲軸56因此接收轉(zhuǎn)矩Td1(=Te+Ta)。當離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩Tc調(diào)節(jié)為值Td1(=Te+Ta)時，在根據(jù)發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne與驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd1之間的旋轉(zhuǎn)速度差Nc來再生電力時，向驅(qū)動軸22輸出轉(zhuǎn)矩Tc(=Te+Ta)。這里要求設(shè)定輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩Ta，以剛好由離合器電動機30所再生的電力供給。再生電力通過電力線L1和L2供給第二驅(qū)動電路92，并且輔助電動機40因此由再生電力驅(qū)動。
參考圖7，當發(fā)動機50在由旋轉(zhuǎn)速度Ne和轉(zhuǎn)矩Te所限定的驅(qū)動點P0下驅(qū)動時，向輔助電動機40供給由陰影面積Pa3所表示的能量，以使曲軸56的轉(zhuǎn)矩等于值Td1。離合器電動機30向驅(qū)動軸22輸出轉(zhuǎn)矩Td1(=轉(zhuǎn)矩Tc)，并且以面積Pc3所表示的能量再生供給輔助電動機40的能量。驅(qū)動軸22因此在由旋轉(zhuǎn)速度Nd1和轉(zhuǎn)矩Td1所限定的驅(qū)動點P1下旋轉(zhuǎn)。
作為另一個例子，假定發(fā)動機50在由旋轉(zhuǎn)速度Ne和轉(zhuǎn)矩Te所限定的驅(qū)動點P0下驅(qū)動，并且驅(qū)動軸在比旋轉(zhuǎn)速度Ne高的旋轉(zhuǎn)速度Nd2下旋轉(zhuǎn)。在輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩Ta調(diào)節(jié)為值(Td2-Te)情況下，輔助電動機40執(zhí)行再生操作，并且從曲軸56再生能量(電力)。離合器電動機30的外轉(zhuǎn)子33在旋轉(zhuǎn)速度差Nc(=Ne-Nd2)下沿驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)方向相對于內(nèi)轉(zhuǎn)子31旋轉(zhuǎn)。離合器電動機30因此起一臺正常電動機作用，并且向驅(qū)動軸22供給與旋轉(zhuǎn)速度差Nc相對應的能量，作為旋轉(zhuǎn)運動的能量。在設(shè)定輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩Ta，以便使離合器電動機30所消耗的電力能剛好由輔助電動機40所再生的電力供給情況下，離合器電動機30能由輔助電動機40所再生的電力驅(qū)動。
參考圖8，當發(fā)動機50在由旋轉(zhuǎn)速度Ne和轉(zhuǎn)矩Te所限定的驅(qū)動點P0下驅(qū)動時，輔助電動機40再生由陰影面積Pa4表示的能量，并且以面積Pc4所表示的能量把再生能量供給離合器電動機30。離合器電動機30因此向驅(qū)動軸22輸出轉(zhuǎn)矩Tc(=轉(zhuǎn)矩Td2)，以便使驅(qū)動軸22在由旋轉(zhuǎn)速度Nd2和轉(zhuǎn)矩Td2所限定的驅(qū)動點P2下旋轉(zhuǎn)。
在其中第一離合器45為合上且第二離合器46為分離的第二狀態(tài)下，動力輸出設(shè)備20能執(zhí)行各種操作，以便例如用剩余電能對電池94充電，或使電池94放電補充不足電能，而不是操作為把發(fā)動機50輸出的全部動力轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)矩，并把該轉(zhuǎn)矩輸出到驅(qū)動軸22。這樣的充電和放電操作是通過調(diào)節(jié)發(fā)動機50輸出的動力(即轉(zhuǎn)矩Te和旋轉(zhuǎn)速度Ne的乘積)，離合器電動機30再生或消耗的電能，以及輔助電動機40消耗或再生的電能而實現(xiàn)的。
在該實施例的動力輸出設(shè)備20中，第一離合器45和第二離合器46可以都在合上位置或者分離位置。在離合器45和46都為合上情況下，與輔助電動機40的轉(zhuǎn)子41連接的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38與曲軸56和驅(qū)動軸22兩者機械連接，以便使離合器電動機30根本不工作。如圖9示意圖所示，這個狀態(tài)與其中僅有輔助電動機40的轉(zhuǎn)子41與曲軸56和驅(qū)動軸22兩者連接的結(jié)構(gòu)等效。在這個狀態(tài)下，發(fā)動機50輸出的動力直接傳送到驅(qū)動軸22，并且對驅(qū)動軸22上所傳送的動力加上或減去輔助電動機40輸出的動力。
另一方面，在離合器45和46都為分離情況下，與輔助電動機40的轉(zhuǎn)子41連接的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38與曲軸56和驅(qū)動軸22兩者脫開。如圖10示意圖所示，這個狀態(tài)與其中離合器30的內(nèi)轉(zhuǎn)子31與曲軸56連接，而離合器電動機30的外轉(zhuǎn)子33與驅(qū)動軸22連接的結(jié)構(gòu)等效。在這個狀態(tài)下，發(fā)動機50輸出的動力通過離合器電動機30中內(nèi)轉(zhuǎn)子31與外轉(zhuǎn)子33的電磁聯(lián)軸節(jié)傳送到驅(qū)動軸22。同時，由離合器電動機30再生或消耗與內(nèi)轉(zhuǎn)子30和外轉(zhuǎn)子33之間旋轉(zhuǎn)速度差Nc所對應的電力。
C．操作控制(1)操作方式的確定圖11是表示操作控制程序的流程圖，其執(zhí)行為控制按如上討論那樣構(gòu)造的該實施例的動力輸出設(shè)備20的操作。在指令起動機動車以后，按預定時間間隔(例如每8 msec)重復執(zhí)行該操作控制程序。當程序進入圖11的操作控制程序時，控制器80的控制CPU 90首先在步驟S100讀出驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd。驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd可以從旋轉(zhuǎn)變壓器37中所讀出的驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)角度θd來計算?？刂艭PU 90然后在步驟S102讀出由加速器踏板位置傳感器64a所探測的加速器踏板位置AP。駕駛員在感覺到輸出轉(zhuǎn)矩不足時踩下加速器踏板64。加速器踏板位置AP的值因此表示駕駛員所要求的希望輸出轉(zhuǎn)矩(即輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩)。
在隨后步驟S104，控制CPU 90根據(jù)輸入的加速器踏板位置AP和驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd，確定輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩命令值Td*或目標轉(zhuǎn)矩。在本實施例中，預先準備一個表示轉(zhuǎn)矩命令值Td*，驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd和加速器踏板位置AP之間關(guān)系的圖，并且存儲在ROM 90b中。從該圖讀出與輸入的加速器踏板位置AP和驅(qū)動軸22的輸入旋轉(zhuǎn)速度Nd相對應的轉(zhuǎn)矩命令值Td*。可用圖的一例示于圖12。
在隨后步驟S106，控制CPU 90從這樣得到的轉(zhuǎn)矩命令值Td*和驅(qū)動軸22的輸入旋轉(zhuǎn)速度Nd計算輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd(Pd=Td*×Nd)。程序然后轉(zhuǎn)到步驟S108，以讀出用剩余電荷計99測量的電池94的剩余電荷BRM，然后轉(zhuǎn)到步驟S110，以確定操作方式。操作方式的確定按照圖13流程圖所示的操作方式確定程序來執(zhí)行。操作方式確定程序根據(jù)圖11操作控制程序中步驟S100到步驟S108所讀出或計算的數(shù)據(jù)，選擇在各個條件下動力輸出設(shè)備20的最佳操作方式。以下根據(jù)圖13的操作方式確定程序，敘述確定操作方式的一個具體過程。
當程序進入操作方式確定程序時，控制器80的控制CPU 90首先在步驟S130確定電池94的剩余電荷BRM是否在由第一閾值BL和第二閾值BH所限定的特定范圍以內(nèi)。當剩余電荷BRM在這個特定范圍以外時，程序確定有必要對電池94充電或放電，并且轉(zhuǎn)到步驟S132，在步驟S132選擇充電一放電方式作為動力輸出設(shè)備20的最佳操作方式。第一閾值BL和第二閾值BH分別表示電池94的剩余電荷BRM的下限和上限。在本實施例中，第一閾值設(shè)定得不比在電動機驅(qū)動方式下(后文敘述)僅用輔助電動機40來繼續(xù)操作所要求的電力量小，或不比在動力輔助方式下(后文敘述)在預定時限期間由電池94所放電的附加電力小。另一方面，第二閾值BH設(shè)定得不比從電池94完全充電條件下的剩余電荷BMR，減去當機動車從正常運行狀態(tài)停止時由離合器電動機30或輔助電動機40所再生的電力量而得到的值大。
相反，當電池94的剩余電荷BRM在步驟S130確定在由第一閾值BL和第二閾值BH所限定的特定范圍以內(nèi)時，程序轉(zhuǎn)到步驟S134，在步驟S134把輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd與發(fā)動機50所能輸出的最大能量Pemax相比較。當能量Pd超過最大能量Pemax時，程序確定有必要用電池94中存儲的能量來補充發(fā)動機50所輸出的最大能量Pemax的不足，并且轉(zhuǎn)到步驟S136。在步驟S136選擇動力輔助方式為動力輸出設(shè)備20的最佳操作方式。
另一方面，在步驟S134，當輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd等于或小于發(fā)動機50所能輸出的最大能量Pemax時，程序轉(zhuǎn)到步驟S138，在步驟S138確定轉(zhuǎn)矩命令值Td*和旋轉(zhuǎn)速度Nd是否在預定范圍以內(nèi)。當轉(zhuǎn)矩命令值Td*和旋轉(zhuǎn)速度Nd在預定范圍以內(nèi)時，在S140選擇其中第一離合器45和第二離合器46都在合上位置的直接輸出方式為動力輸出設(shè)備20的最佳操作方式。這里預定范圍表示允許發(fā)動機50以高效率驅(qū)動的特定范圍。按照一個具體過程，預先準備一個圖，表示在直接輸出方式下在發(fā)動機50的各驅(qū)動點之中所要控制的適當范圍，并且存儲在ROM 90b中。因此在步驟S138確定由轉(zhuǎn)矩命令值Td*和旋轉(zhuǎn)速度所限定的驅(qū)動點是否在該圖的這個適當范圍以內(nèi)。圖14說明在發(fā)動機50的直接輸出方式下所控制的適當范圍。在圖14中，范圍PE表示發(fā)動機50的可能操作范圍，范圍PA表示在直接輸出方式下所控制的適當范圍。適當范圍PA取決于各種條件，例如發(fā)動機50的驅(qū)動效率和輻射，并且能預先實驗設(shè)定。
當在步驟S138確定轉(zhuǎn)矩命令值Td*和驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd在預定范圍以外時，程序進一步轉(zhuǎn)到步驟S142，在步驟S142確定輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd是否比預定能量PML小，以及驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd是否比預定旋轉(zhuǎn)速度NML低。當兩個答案在步142都為是時，程序轉(zhuǎn)到步驟S144，以設(shè)定其中僅有輔助電動機40驅(qū)動的電動機驅(qū)動方式為動力輸出設(shè)備20的最佳操作方式。發(fā)動機50在低旋轉(zhuǎn)速度和小轉(zhuǎn)矩條件下使其效率降低。預定能量PML和預定旋轉(zhuǎn)速度NML因此設(shè)定為能量Pd和旋轉(zhuǎn)速度Nd，以使發(fā)動機50在一定范圍內(nèi)驅(qū)動，其中發(fā)動機50的驅(qū)動效率比預定水平小。PML和NML的具體值通過考慮發(fā)動機50的特性來確定。在步驟S142，當能量Pd不小于預定能量PML時，或當旋轉(zhuǎn)速度不低于預定旋轉(zhuǎn)速度NML時，程序轉(zhuǎn)到步驟S146，在步驟S146選擇正常驅(qū)動方式為動力輸出設(shè)備20的最佳操作方式，以實現(xiàn)正常驅(qū)動。
返回參考圖11的操作控制程序，根據(jù)圖13的操作方式確定程序的結(jié)果，執(zhí)行所要求的處理。當在步驟S110選擇正常驅(qū)動方式為最佳操作方式時，在步驟S112執(zhí)行正常驅(qū)動方式下控制轉(zhuǎn)矩的過程。當選擇充電-放電方式時，在步驟S114執(zhí)行充電-放電方式下控制轉(zhuǎn)矩的過程。當選擇動力輔助方式時，在步驟S116執(zhí)行動力輔助方式下控制轉(zhuǎn)矩的過程。當選擇直接輸出方式時，在步驟S118執(zhí)行直接輸出方式下控制轉(zhuǎn)矩的過程。當選擇電動機驅(qū)動方式時，在步驟S120執(zhí)行電動機驅(qū)動方式下控制轉(zhuǎn)矩的過程。為了說明方便，在本實施例中這些轉(zhuǎn)矩控制過程表示為操作控制程序的步驟。然而，按照一個具體過程，當按照操作方式確定程序設(shè)定最佳操作方式時，則按預定時間間隔(例如每4msec)與操作控制程序無關(guān)地，并且在與操作控制程序不同的定時下重復地執(zhí)行所選擇操作方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序。以下敘述這些轉(zhuǎn)矩控制過程的具體過程。
(2)正常驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程按照圖15和圖16流程圖所示正常驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序，執(zhí)行圖11流程圖中步驟S112的正常驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制。當程序進入圖15的程序時，控制器80的控制CPU 90首先在步驟S150和步驟S152讀出驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd和發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne。發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne可以從附于曲軸56的旋轉(zhuǎn)變壓器57所讀出的曲軸56的旋轉(zhuǎn)角度θe來計算，或直接用安裝在分配器60上的速度傳感器76測量。在用速度傳感器76的情況下，控制CPU 90通過通信從與速度傳感器76連接的EFIECU 70接收旋轉(zhuǎn)速度Ne的數(shù)據(jù)?？刂艭PU 90然后在步驟S154計算驅(qū)動軸22的輸入旋轉(zhuǎn)速度Nd與發(fā)動機50的輸入旋轉(zhuǎn)速度Ne之間的旋轉(zhuǎn)速度差Nc(Nc=Ne-Nd)。
在隨后步驟S156，控制CPU 90把在圖11操作控制程序中步驟S106計算的能量Pd的當前值與在這個程序前次循環(huán)中所使用的能量Pd的以前值相比較。這里“前次循環(huán)”表示在圖11操作控制程序中連續(xù)地執(zhí)行步驟S112的處理時，上次起動圖15所示正常驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序。當能量Pd的當前值與能量Pd的以前值不同時，程序執(zhí)行圖16流程圖中步驟S170到步驟S188的處理，以設(shè)定發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*，以及離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*。另一方面，當能量Pd的當前值與能量Pd的以前值相同時，程序執(zhí)行圖15流程圖中步驟S158到步驟S160的處理，以設(shè)定離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*。以下首先敘述當能量Pd的當前值與能量Pd的以前值不同時所執(zhí)行的處理，然后敘述當能量Pd的當前值與能量Pd的以前值相同時所執(zhí)行的處理。
在能量Pd的當前值與能量Pd的以前值不同情況下，控制CPU 90在步驟S170根據(jù)待輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd的量，設(shè)定發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*。當假定所有要求輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd由發(fā)動機50供給時，則發(fā)動機50輸出的能量等于發(fā)動機50的轉(zhuǎn)矩Te和旋轉(zhuǎn)速度Ne的乘積，以便輸出能量Pd，目標發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te*和目標發(fā)動機速度Ne*之間的關(guān)系能限定為Pd=Te*×Ne*。然而，滿足以上關(guān)系的發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*有無數(shù)組合。在本實施例中，發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*的有利組合預先對能量Pd的各個量用實驗或其它方法來確定。在這樣的有利組合中，發(fā)動機50在最高可能效率下驅(qū)動，并且發(fā)動機50的驅(qū)動狀態(tài)隨能量Pd的量的變化而平滑地變化。所確定的有利組合以圖形式存儲在ROM 90b中。實際上，在步驟S170從圖中讀出與能量Pd的量相對應的發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*的組合。以下對該圖作進一步敘述。
圖17是表示發(fā)動機50的驅(qū)動點與發(fā)動機50的效率之間關(guān)系的曲線圖。圖17中曲線B表示發(fā)動機可操作范圍的邊界，在該可操作范圍內(nèi)能驅(qū)動發(fā)動機50。在發(fā)動機可操作范圍內(nèi)，在發(fā)動機50的一定特性條件下通過依次連接具有相同效率的驅(qū)動點，能畫出效率曲線，例如曲線α1到α6。在發(fā)動機可操作范圍內(nèi)，還能畫出表示為轉(zhuǎn)矩Te和旋轉(zhuǎn)速度Ne的乘積的恒定能量曲線，例如曲線C1-C1到C3-C3。圖18曲線圖表示對發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne所畫的沿恒定能量Pe的曲線C1-C1到C3-C3的各個驅(qū)動點的效率。
參考圖18，即使當發(fā)動機50輸出的能量Pe恒定時，發(fā)動機50的效率也隨發(fā)動機50的驅(qū)動點作相當大變化。例如，在恒定能量曲線C1-C1上，當發(fā)動機50在驅(qū)動點A1(轉(zhuǎn)矩為Te1，旋轉(zhuǎn)速度為Ne1)驅(qū)動時，發(fā)動機50的效率達到其最大值。在各恒定能量Pe曲線上存在這樣達到最高可能效率的驅(qū)動點，在恒定能量曲線C2-C2上為驅(qū)動點A2，在恒定能量曲線C3-C3上為驅(qū)動點A3。圖17中曲線A是通過對發(fā)動機50輸出的能量Pe的各個量，用一條連續(xù)曲線連接這樣達到發(fā)動機50的最高可能效率的驅(qū)動點而得到的。在本實施例中，在圖16流程圖中步驟S170使用表示曲線A上各驅(qū)動點(轉(zhuǎn)矩為Te，轉(zhuǎn)速為Ne)與能量Pe的量之間關(guān)系的圖，以便設(shè)定發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*。
因為以下理由，曲線A應該連續(xù)。在用不連續(xù)曲線來對能量Pe的量的變化設(shè)定發(fā)動機50的驅(qū)動點時，發(fā)動機50的驅(qū)動狀態(tài)隨能量Pe的量跨過不連續(xù)驅(qū)動點的變化而突然變化。突然變化可能防止驅(qū)動狀態(tài)向目標水平平滑移動，從而使機動車震動甚至停止。連續(xù)曲線A上各驅(qū)動點因此可能不與恒定能量Pe曲線上達到最高可能效率的驅(qū)動點相對應。
在設(shè)定發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*以后，控制CPU90在步驟S172把目標發(fā)動機速度Ne*與驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd比較。在目標發(fā)動機速度Ne*高于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd時，程序執(zhí)行步驟S174到步驟S177的處理，并且操作第一離合器45和第二離合器46，以便使第一離合器45能夠設(shè)定在分離位置，且第二離合器46設(shè)定在合上位置(即實現(xiàn)圖3示意圖所示結(jié)構(gòu))。程序然后轉(zhuǎn)到步驟S178，以把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定為發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*。以下敘述操作第一離合器45和第二離合器46的一個具體過程。在步驟S174，控制CPU90探測離合器45和46的當前狀態(tài)，并且確定離合器45和46的當前狀態(tài)是否與目標狀態(tài)相同。當離合器45和46的當前狀態(tài)與目標狀態(tài)不同時，在步驟S177使離合器45和46都分離，并且在隨后步驟S177僅使第二離合器46合上。使離合器45和46都分離，以便防止不希望有的狀態(tài)，其中曲軸56通過都在合上位置的離合器45和46與驅(qū)動軸22機械連接，并且發(fā)動機50不能自由地驅(qū)動。因為以下理由，把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定為目標發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te*。在圖3示意圖所示結(jié)構(gòu)中，離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩Tc與發(fā)動機50的負載轉(zhuǎn)矩Te相同。離合器電動機30因此要求輸出與目標發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te*相同的負載轉(zhuǎn)矩，以便使發(fā)動機50能夠在由目標發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te*和目標發(fā)動機速度Ne*所限定的驅(qū)動點下穩(wěn)定地驅(qū)動。
在步驟S172目標發(fā)動機速度Ne*不高于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd情況下，程序執(zhí)行步驟S184到步驟S187的處理，并且操作第一離合器45和第二離合器46，以便使第一離合器45能夠設(shè)定在合上位置，且第二離合器46設(shè)定在分離位置(即實現(xiàn)圖4示意圖所示結(jié)構(gòu))。程序然后轉(zhuǎn)到步驟S188，以把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定為輸出到驅(qū)動軸22的輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*。操作第一離合器45和第二離合器46的具體過程與當目標發(fā)動機速度Ne*高于旋轉(zhuǎn)速度Nd時所執(zhí)行的過程類似。在步驟S184，控制CPU 90探測離合器45和46的當前狀態(tài)，并且確定離合器45和46的當前狀態(tài)是否與目標狀態(tài)相同。當離合器45和46的當前狀態(tài)與目標狀態(tài)不同時，在步驟S186使離合器45和46都分離，并且在隨后步驟S187僅使第一離合器45合上。因為在圖4示意圖所示結(jié)構(gòu)中離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩Tc以驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩Td直接施加，所以把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定為輸出到驅(qū)動軸22的輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*。
以下敘述理由，為什么操作第一離合器45和第二離合器46，以便當發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*高于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd時，使該實施例的動力輸出設(shè)備20能夠具有圖3所示結(jié)構(gòu)，以及當目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*不高于旋轉(zhuǎn)速度Nd時，使動力輸出設(shè)備20能夠具有圖4所示結(jié)構(gòu)。一旦設(shè)定發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*，發(fā)動機50的控制過程(后文討論)就能夠使發(fā)動機50在目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*下驅(qū)動。即其中發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*比驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd高或低的狀態(tài)與其中發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne比驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd高或低的狀態(tài)等效。
在發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne高于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd情況下，在圖3結(jié)構(gòu)中執(zhí)行圖5所示轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換，并且在圖4結(jié)構(gòu)中執(zhí)行圖7所示轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換。在這些轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換過程中，圖5所示轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換(在圖3結(jié)構(gòu)中)結(jié)果使離合器電動機30所再生及輔助電動機40所消耗的電力量較小。即在圖5轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換中由離合器電動機30所再生的電力Pc1及由輔助電動機40所消耗的電力Pa1比圖7轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換中由面積(Ta×Nc)所對應的電力Pc3及Pa3小，其中電力Pc3和Pa3相互重疊。一般地，電動機的能量損耗隨電動機再生或消耗的電力增加而增加。與圖7所示轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換比較，圖5所示轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換能降低離合器電動機30和輔助電動機40的能量損耗，從而提高整個動力輸出設(shè)備20的能量效率。因為這個理由，當發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*高于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd時，該實施例的結(jié)構(gòu)使第一離合器45分離，并且使第二離合器46合上，以便實現(xiàn)圖3示意圖所示結(jié)構(gòu)。
相反，在發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne不高于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd情況下，在圖3結(jié)構(gòu)中執(zhí)行圖6所示轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換，并且在圖4結(jié)構(gòu)中執(zhí)行圖8所示轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換。在與發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne高于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度時相同的考慮下，與圖6所示轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換比較，圖8所示轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換(在圖4結(jié)構(gòu)中)結(jié)果使離合器電動機30所再生及輔助電動機40所消耗的電力量較小，并且能降低離合器電動機30和輔助電動機40的能量損耗，從而提高整個動力輸出設(shè)備20的能量效率。因為這個理由，當發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*不高于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd時，該實施例的結(jié)構(gòu)使第一離合器45合上，并且使第二離合器46分離，以便實現(xiàn)圖4示意圖所示結(jié)構(gòu)。
返回參考圖15流程圖，在步驟S156能量Pd的當前值與能量Pd的以前值相同情況下，控制CPU 90在步驟S158從目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*中減去發(fā)動機50的實際旋轉(zhuǎn)速度Ne，以計算旋轉(zhuǎn)速度差或偏差ΔNe?？刂艭PU 90然后在步驟S160按照以下給定的公式(1)，從這樣得到的旋轉(zhuǎn)速度差ΔNe計算值Tc*，并且把計算值Tc*設(shè)定為離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*。公式(1)中右邊第二項是取消實際旋轉(zhuǎn)速度Ne與目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*的偏差的比例項，第三項是取消穩(wěn)態(tài)偏差的積分項。在穩(wěn)定狀態(tài)下(即當實際旋轉(zhuǎn)速度Ne與目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*的偏差ΔNe等于零時)，把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定為以前轉(zhuǎn)矩命令值Tc*。公式(1)中Kc1和Kc2表示比例常數(shù)。按這樣方式設(shè)定離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*的過程使發(fā)動機50能夠在由目標發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te*和目標發(fā)動機速度Ne*所限定的驅(qū)動點下穩(wěn)定地驅(qū)動。
Tc*←以前Tc*+Kc1ΔNe+Kc2∫ΔNedt(1)在操作離合器電動機45和46并設(shè)定離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*以后，控制CPU 90在步驟S162按照以下給定的公式(2)計算由離合器電動機30再生或消耗的電力Pc。控制CPU 90然后在步驟S164按照以下給定的公式(3)從這樣得到的電力Pc計算值Ta*，并且把計算值Ta*設(shè)定為輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*。公式(2)中Ksc表示離合器電動機30的效率，公式(3)中Ksa表示輔助電動機40的效率。按照公式(2)計算的電力Pc表示在圖16流程圖中當在步驟S172確定發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*高于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd，并且第一離合器電動機45和第二離合器電動機46操作為實現(xiàn)圖3所示結(jié)構(gòu)時，由離合器電動機30所再生的電力量。另一方面，當在步驟S172確定目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*不高于旋轉(zhuǎn)速度Nd，并且第一離合器電動機45和第二離合器電動機46操作為實現(xiàn)圖4所示結(jié)構(gòu)時，電力Pc表示由離合器電動機30所消耗的電力量。
Pc=Ksc×Nc×Tc(2)Ta*=Ksa×Pc/Nd(3)在設(shè)定發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*，及離合器電動機30和輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*和Ta*以后，程序進到步驟S166，步驟S168和步驟S169，以根據(jù)這些值分別控制離合器電動機30，輔助電動機40和發(fā)動機50。為了說明方便，在本實施例的轉(zhuǎn)矩控制程序中以各個步表示離合器電動機30，輔助電動機40和發(fā)動機50的控制操作，然而，在實際過程中，這些控制操作與本程序無關(guān)地并且內(nèi)容廣泛地執(zhí)行。作為例子，控制CPU 90在通過通信向EFIECU 70傳送指令，以允許EFIECU70并行控制發(fā)動機50時，利用中斷過程在與本程序不同的定時下并行控制離合器電動機30和輔助電動機40。
在圖15流程圖中在步驟S165所執(zhí)行的離合器電動機30的控制過程遵循圖19流程圖所示的離合器電動機控制程序。當程序進入該離合器電動機控制程序時，控制器80的控制CPU 90首先在步驟S190從旋轉(zhuǎn)變壓器37讀出驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)角度θd，并且在步驟S192從旋轉(zhuǎn)變壓器57讀出發(fā)動機50的曲軸56的旋轉(zhuǎn)角度θe。控制CPU 90然后在步驟S194從輸入的旋轉(zhuǎn)角度θe和θd計算離合器電動機30的電角度θc。在本實施例中使用具有四對磁極的同步電動機作離合器電動機30，并且因此由公式θc=4(θe-θd)得到電角度θc。
程序轉(zhuǎn)到步驟S196，在步驟S196控制CPU 90讀出離合器電動機電流Iuc和Ivc，這些電流分別流過離合器電動機30中三相線圈34的U相和V相，并且由安培計95和96測量。雖然電流自然流過所有三相U,V和W，但是由于電流和等于零，所以僅要求測量流過兩相的電流。在隨后步驟S198，控制CPU 90用在步驟S196得到的流過三相的電流執(zhí)行坐標變換(三相到兩相變換)。坐標變換把流過三相的電流值映射成流過永磁式同步電動機的d軸和q軸的電流值，并且由以下給定公式(4)的運算來實現(xiàn)。執(zhí)行坐標變換是因為流過d軸和q軸的電流是永磁式同步電動機中進行轉(zhuǎn)矩控制的主要量?？蛇x擇地，轉(zhuǎn)矩控制可以直接用流過三相的電流來執(zhí)行。IdcIqc=2-sin(θc-120)sinθc-cos(θc-120)cosθcIucIvc---(4)]]>在變換成兩軸電流以后，控制CPU 90計算實際流過d軸和q軸的電流Idc和Iqc與從離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*計算的各個軸的電流命令值Idc*和Iqc*之間的偏差，并且隨后在步驟S200確定相對于d軸和q軸的電壓命令值Vdc和Vqc。按照一個具體過程，控制CPU 90執(zhí)行以下給定公式(5)和公式(6)的算術(shù)運算。在公式(5)和公式(6)中，Kp1,Kp2,Ki1和Ki2表示系數(shù)，它們調(diào)節(jié)為適合所應用電動機的特性。各電壓命令值Vdc(Vqc)包括與電流命令值I*的偏差ΔI成比例的部分(公式(6)右邊第一項)，以及偏差ΔI的歷史數(shù)據(jù)對‘ⅰ’次的求和(右邊第二項)。
ΔIdc=Idc*-IdcΔIqc=Iqc*-Iqc(5)Vdc=Kp1·ΔIdc+∑Ki1·ΔIdcVqc=Kp2·ΔIqc+∑Ki2·ΔIqc(6)控制CPU 90然后在步驟S202再變換這樣得到的電壓命令值的坐標(兩相到三相變換)。這個變換對應于在步驟S198執(zhí)行的反變換。反變換確定實際施加在三相線圈34上的電壓Vuc,Vvc和Vwc，如以下給定公式(7)所表示。VucVvc=23cosθc-sinθccos(θc-120)-sin(θc-120)VdcVqc---(7)]]>Vwc=-Vuc-Vvc實際電壓控制由第一驅(qū)動電路91中晶體管Tr1到Tr6的接通-斷開操作來完成。在步驟S204，第一驅(qū)動電路91中晶體管Tr1到Tr6的接通和斷開時間受PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制，以便獲得由以上公式(7)所確定的電壓命令值Vuc,Vvc和Vwc。
當沿曲軸56的旋轉(zhuǎn)方向?qū)︱?qū)動軸22施加正轉(zhuǎn)矩時，離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*為正。作為例子，假定對轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定正值。在這個假定下，當發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne高于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd時，即當旋轉(zhuǎn)速度差Nc(=Ne-Nd)為正時，離合器電動機30控制為執(zhí)行再生操作，并且按照旋轉(zhuǎn)速度差Nc產(chǎn)生再生電流。相反，當發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne低于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd時，即當旋轉(zhuǎn)速度差Nc(=Ne-Nd)為負時，離合器電動機30控制為執(zhí)行動力操作，并且在由旋轉(zhuǎn)速度差Nc的絕對值所限定的旋轉(zhuǎn)速度下，沿驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)方向相對于曲軸56旋轉(zhuǎn)。對于正轉(zhuǎn)矩命令值Tc*，離合器電動機30的再生操作和動力操作兩者實現(xiàn)相同的開關(guān)控制。按照一個具體過程，通過把安置在內(nèi)轉(zhuǎn)子31上的永久磁鐵32所產(chǎn)生的磁場與安裝在離合器電動機30的外轉(zhuǎn)子33上的三相線圈34中流過的電流所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場相結(jié)合，第一驅(qū)動電路91中晶體管Tr1到Tr6控制為能夠使正轉(zhuǎn)矩施加在驅(qū)動軸22上。只要轉(zhuǎn)矩命令值Tc*的正負號不變，就對離合器電動機30的再生操作和動力操作兩者執(zhí)行相同的開關(guān)操作。圖19的離合器電動機控制程序因此適用于再生操作和動力操作兩者。在制動驅(qū)動軸22或反向移動機動車條件下，轉(zhuǎn)矩命令值Tc*具有負號。當在步驟S194得到的電角度θc按反向變化時，圖19的離合器電動機控制程序也適用于在這樣條件下的控制過程。
在圖15流程圖中在步驟S168執(zhí)行的輔助電動機40的控制過程遵循圖20流程圖所示的輔助電動機控制程序。當程序進入該輔助電動機控制程序時，控制器80的控制CPU 90首先在步驟S210從旋轉(zhuǎn)變壓器47讀出轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38的旋轉(zhuǎn)角度θr，并且在步驟S211從測量的旋轉(zhuǎn)角度θr計算輔助電動機40的電角度θa。在本實施例中，使用具有四對磁極的同步電動機作輔助電動機40，并且因此由公式θa=4θr得到電角度θa?？刂艭PU 90然后在步驟S212接收輔助電動機電流Iua和Iva的數(shù)據(jù)，這些電流分別流過輔助電動機40中三相線圈44的U相和V相，并且用安培計97和98測量?？刂艭PU 90隨后在步驟S214對三相電流執(zhí)行坐標變換，在步驟S216計算電壓命令值Vda和Vqa，并且在步驟S218對電壓命令值執(zhí)行反坐標變換。在隨后步驟S219，控制CPU 90為PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制確定第二驅(qū)動電路92中晶體管Tr11到Tr16的接通和斷開時間。在步驟S214到S219所執(zhí)行的處理與在圖19流程圖所示離合器電動機控制程序的步驟S198到步驟S204所執(zhí)行的處理類似。
輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*由算術(shù)運算得到，其包括旋轉(zhuǎn)速度差Nc和離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*，并且在圖15流程圖中步驟S162和步驟S164執(zhí)行。在驅(qū)動軸22沿曲軸56的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)情況下，當發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne高于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd時，即當旋轉(zhuǎn)速度差Nc為正時，對轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定正值，從而使輔助電動機40執(zhí)行動力操作。相反，當發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne比驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd低時，即當旋轉(zhuǎn)速度差Nc為負時，對轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定負值，從而使輔助電動機40執(zhí)行再生操作。像離合器電動機30的控制那樣，圖20流程圖所示的輔助電動機控制程序適用于輔助電動機40的動力操作和再生操作兩者。當驅(qū)動軸22沿曲軸56的旋轉(zhuǎn)反向旋轉(zhuǎn)時，這個輔助電動機控制程序也為真。這里假定當沿曲軸56的旋轉(zhuǎn)方向?qū)D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38施加正轉(zhuǎn)矩時，輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*為正。
發(fā)動機50的控制(圖15流程圖中步驟S169)按以下方式執(zhí)行。為了使發(fā)動機50能夠在由圖16流程圖中步驟S170設(shè)定的目標發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te*和目標發(fā)動機速度Ne*所限定的驅(qū)動點下穩(wěn)定地驅(qū)動，控制CPU 90調(diào)節(jié)發(fā)動機50的轉(zhuǎn)矩Te和旋轉(zhuǎn)速度Ne。按照一個具體過程，控制器80的控制CPU90在通過通信把目標發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te*和目標發(fā)動機速度Ne*傳送到EFIECU 70，并且根據(jù)目標發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te*和目標發(fā)動機速度Ne*以使EFIECU 70能夠調(diào)節(jié)節(jié)氣閥66的位置，燃料噴射閥51的燃料噴射，以及用點火塞62的點火時，把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩Tc控制為發(fā)動機50的負載轉(zhuǎn)矩。這個過程允許發(fā)動機50在由目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*所限定的驅(qū)動點下驅(qū)動。由于發(fā)動機50的輸出轉(zhuǎn)矩Te和旋轉(zhuǎn)速度Ne隨其負載轉(zhuǎn)矩變化而變化，所以僅用EFIECU 70的控制不能夠使發(fā)動機50在目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*的驅(qū)動點下驅(qū)動。因此要求控制提供負載轉(zhuǎn)矩的離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩Tc。前文根據(jù)離合器電動機控制程序敘述了控制離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩Tc的具體過程。
如上所討論，當發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne高于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd時，正常驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程使第一離合器45分離，使第二離合器46合上，以實現(xiàn)圖3所示結(jié)構(gòu)，并且使離合器電動機30所再生及輔助電動機40所消耗的電力量比圖4結(jié)構(gòu)中的電力量小。這樣有效地減小了離合器電動機30和輔助電動機40的能量損耗，從而提高了整個動力輸出設(shè)備20的能量效率。另一方面，當發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne低于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd時，正常驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程使第一離合器45合上，使第二離合器46分離，以實現(xiàn)圖4所示結(jié)構(gòu)，并且使離合器電動機30所消耗及輔助電動機40所再生的電力量比圖3結(jié)構(gòu)中的電力量小。這樣有效地減小了離合器電動機30和輔助電動機40的能量損耗，從而提高了整個動力輸出設(shè)備20的能量效率。該實施例的這種結(jié)構(gòu)能比圖3或圖4的固定結(jié)構(gòu)實現(xiàn)較高的能量效率。
正常驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程規(guī)定發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*，以便在發(fā)動機50輸出的能量Pe為恒定時，使發(fā)動機50能夠以最高可能效率驅(qū)動。這樣提高了整個動力輸出設(shè)備20的能量效率。當離合器電動機30和輔助電動機40的效率Ksc和Ksa假定為值‘1’時，離合器電動機30和輔助電動機40起作用，以把由目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*所表示的發(fā)動機50的輸出動力轉(zhuǎn)換成由轉(zhuǎn)矩命令值Td*和旋轉(zhuǎn)速度Nd所表示的動力，并且把所轉(zhuǎn)換的動力輸出到驅(qū)動軸22。輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩(輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*)取決于駕駛員的加速器踏板64的踩下量，并且按照這個輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*確定發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*，以便能向驅(qū)動軸22輸出駕駛員要求的希望動力。
(3)充電-放電方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程在圖11流程圖中步驟S114的充電-放電方式下的轉(zhuǎn)矩控制按照圖21和圖22流程圖所示的充電-放電方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序執(zhí)行。如前所討論，當在步驟S130確定電池94的剩余電荷BRM在第一閾值BL和第二閾值BH所限定的特定范圍以外，并且電池94因此要求充電或放電時，則在圖13流程圖中步驟S132選擇充電-放電方式為動力輸出設(shè)備20的最佳操作方式。
當程序進入圖21的程序時，控制器80的控制CPU 90首先在步驟S220把電池94的剩余電荷BRM與第一閾值BL和第二閾值BH比較。第一閾值BL和第二閾值BH的限定在以上圖13流程圖中敘述步驟S130時給定。在電池94的剩余電荷BRM小于第一閾值BL情況下，程序確定電池94要求充電，并且在步驟S222到步驟S228通過考慮電池94充電所要求的能量(充電能量Pbi)，執(zhí)行設(shè)定能量Pb的過程。另一方面，在電池94的剩余電荷BRM大于第二閾值BH情況下，程序確定電池94要求放電，并且在步驟S232到步驟S238通過考慮電池94放電的能量(放電能量Pbo)，執(zhí)行設(shè)定能量Pd的過程。
以下敘述在步驟S222到步驟S228通過考慮電池94充電所要求的能量(充電能量Pbi)，設(shè)定能量Pd的具體過程?？刂破?0的控制CPU 90首先在步驟S222根據(jù)電池94的剩余電荷BRM，設(shè)定充電能量Pbi。由于電池94的可充電力(能量)及適當充電電壓和充電電流隨剩余電荷BRM變化而變化，所以根據(jù)電池94的剩余電荷BRM來設(shè)定充電能量Pbi。圖23是表示對電池94的剩余電荷BRM畫出的可充電力的曲線圖。在本實施例中，對電池94的剩余電荷BRM的各個值用實驗或其它方法確定充電能量Pbi的最佳值，并且預先以圖(未示出)存儲在ROM 90b中。按照一個具體過程，在步驟S222，從存儲在ROM 90b中的圖中讀出與電池94的剩余電荷BRM相對應的充電能量Pbi?？刂艭PU 90在步驟S224把充電能量Pbi加到能量Pd上，以重新設(shè)定輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd。然后在步驟S226確定重新設(shè)定的能量Pd是否超過發(fā)動機50所能輸出的最大能量Pemax。當重新設(shè)定的能量Pd超過最大能量Pemax時，在步驟S228把能量Pd設(shè)定為最大能量Pemax。這樣把能量Pd限為最大能量Pemax。
以下敘述在步驟S232到步驟S238通過考慮電池94放電的能量(放電能量Pbo)，設(shè)定能量Pd的具體過程。控制器80的控制CPU 90首先在步驟S232根據(jù)電池94的剩余電荷BRM，設(shè)定放電能量Pbo。由于電池94的可放電力(能量)隨剩余電荷BRM變化而變化，所以根據(jù)電池94的剩余電荷BRM來設(shè)定放電能量Pbo。在本實施例中，對電池94的剩余電荷BRM的各個值用實驗或其它方法確定放電能量Pbo的最佳值，并且預先以圖(未示出)存儲在ROM 90b中。按照一個具體過程，在步驟S232，從存儲在ROM 90b中的圖中讀出與電池94的剩余電荷BRM相對應的放電能量Pbo?？刂艭PU 90在步驟S234從能量Pd中減去放電能量Pbo，以重新設(shè)定輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd。然后在步驟S236確定重新設(shè)定的能量Pd是否小于發(fā)動機50所能輸出的最小能量Pemin。當重新設(shè)定的能量Pd小于最小能量Pemin時，在步驟S238把能量Pd設(shè)定為最小能量Pemin。這樣把能量Pd限為最小能量Pemin。
在通過考慮充電能量Pbi或放電能量Pbo以重新設(shè)定輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd以后，控制CPU 90在步驟S240根據(jù)重新設(shè)定的能量Pd來設(shè)定發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*。設(shè)定目標發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te*和目標發(fā)動機速度Ne*的具體過程與圖16流程圖中步驟S170的處理相同。
控制CPU 90隨后在步驟S242讀出驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd，并且在圖22流程圖中步驟S244把這樣規(guī)定的發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*與驅(qū)動軸22的輸入旋轉(zhuǎn)速度Nd比較。在發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*高于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd情況下，程序執(zhí)行步驟S250到步驟S254的處理，并且操作第一離合器45和第二離合器46，以便使第一離合器45能夠設(shè)定在分離位置，且第二離合器46設(shè)定在合上位置(即實現(xiàn)圖3示意圖所示結(jié)構(gòu))。控制CPU 90隨后在步驟S256把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定為發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*，并且在步驟S258把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為從輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩命令值Td*中減去離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*而得到的值。在圖3結(jié)構(gòu)中，輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩是離合器電動機30輸出的轉(zhuǎn)矩Tc和輔助電動機40輸出的轉(zhuǎn)矩Ta的和。當按這樣方式規(guī)定離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*和輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*時，能把總轉(zhuǎn)矩(對應于轉(zhuǎn)矩命令值Td*)輸出到驅(qū)動軸22。為了使該實施例的動力輸出設(shè)備20能夠具有圖3所示結(jié)構(gòu)，操作第一離合器45和第二離合器46的具體過程(即步驟S250到步驟S254的處理)與圖15和圖16流程圖所示正常驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序中步驟S174到S177的處理相同。這里包括理由，為什么當離合器45和46的當前狀態(tài)與目標狀態(tài)不同時，立刻使離合器45和46都分離。
另一方面，在發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*不高于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd情況下，程序執(zhí)行步驟S260到步驟S264的處理，并且操作第一離合器45和第二離合器46，以便使第一離合器能夠設(shè)定在合上位置，且第二離合器46設(shè)定在分離位置(即實現(xiàn)圖4示意圖所示結(jié)構(gòu))。控制CPU 90隨后在步驟S266把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定為輸出到驅(qū)動軸22的輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*，并且在步驟S268把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為從輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩命令值Td*中減去發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*而得到的值。在圖4結(jié)構(gòu)中，輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩等于離合器電動機30輸出的轉(zhuǎn)矩Tc。當把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定為輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*時，能把與輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*相對應的轉(zhuǎn)矩輸出到驅(qū)動軸22。為了使輔助電動機40能夠補充與發(fā)動機50輸出的目標轉(zhuǎn)矩Te*相對應的轉(zhuǎn)矩的不足，把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為從輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*中減去發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*所得到的值。為了使該實施例的動力輸出設(shè)備20能夠具有圖4所示結(jié)構(gòu)，操作第一離合器45和第二離合器46的具體過程(即步驟S260到步驟S264的處理)與圖15和圖16流程圖所示正常驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序中步驟S184到S187的處理相同。這里包括理由，為什么當離合器45和46的當前狀態(tài)與目標狀態(tài)不同時，立刻使離合器45和46都分離。
在按照發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*和驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd操作第一離合器45和第二離合器46，并且規(guī)定離合器電動機30和輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*和Ta*以后，程序執(zhí)行步驟S270到步驟S274的處理，以根據(jù)這些值控制離合器電動機30，輔助電動機40和發(fā)動機50。具體過程與圖15和圖16流程圖所示正常驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序中步驟S166到步驟S169所執(zhí)行的過程相同，并且這里不具體敘述。除非另作規(guī)定，在以下討論的各個轉(zhuǎn)矩控制程序中所執(zhí)行的離合器電動機30，輔助電動機40和發(fā)動機50的控制操作也遵循圖15和圖16流程圖所示正常驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序中步驟S166到步驟S169的過程。
以下根據(jù)充電—放電方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程敘述電池94充電的狀態(tài)和電池94放電的狀態(tài)。在圖21流程圖中步驟S220，當電池94的剩余電荷BRM小于第一閾值BL時，通過把充電能量Pbi加到能量Pd上來重新設(shè)定能量Pd的量，然后根據(jù)重新設(shè)定的能量Pd來規(guī)定發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*。另一方面，規(guī)定離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*和輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*，以使輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*能夠輸出到驅(qū)動軸22，而與發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*和驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd無關(guān)。這樣使發(fā)動機50輸出的能量Pe大于輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd。在圖3示意圖所示結(jié)構(gòu)中，其中發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*低于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd，則由離合器電動機30再生的電力變?yōu)楸容o助電動機40所消耗的電力大。相反，在圖4示意圖所示結(jié)構(gòu)中，其中發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*高于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd，則由輔助電動機40再生的電力變?yōu)楸入x合器電動機30所消耗的電力大。在任何一種結(jié)構(gòu)中，都有過剩電力。在本實施例中，電池94用這個過剩電力充電。圖24表示當該實施例的動力輸出設(shè)備20具有圖3結(jié)構(gòu)時電池94充電的狀態(tài)，圖25表示當該實施例的動力輸出設(shè)備20具有圖4結(jié)構(gòu)時電池94充電的狀態(tài)。在圖24和圖25中，陰影面積表示過剩電力，即充電能量Pbi。
在圖21流程圖中步驟S220，當電池94的剩余電荷BRM大于第二閾值BH時，通過從能量Pd中減去放電能量Pbo來重新設(shè)定能量Pd的量，然后根據(jù)重新設(shè)定的能量Pd來規(guī)定發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*。另一方面，規(guī)定離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*和輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*，以使輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*能夠輸出到驅(qū)動軸22，而與發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*和驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd無關(guān)。這樣使發(fā)動機50輸出的能量Pe小于輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd。在圖3示意圖所示結(jié)構(gòu)中，其中發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*低于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd，則由離合器電動機30再生的電力變?yōu)楸容o助電動機40所消耗的電力小。相反，在圖4示意圖所示結(jié)構(gòu)中，其中發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*高于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd，則由輔助電動機40再生的電力變?yōu)楸入x合器電動機30所消耗的電力小。在任何一種結(jié)構(gòu)中，都有電力不足。在本實施例中，電池94放電補充電力不足。圖26表示當該實施例的動力輸出設(shè)備20具有圖3結(jié)構(gòu)時電池94放電的狀態(tài)，圖27表示當該實施例的動力輸出設(shè)備20具有圖4結(jié)構(gòu)時電池94放電的狀態(tài)。在圖26和圖27中，陰影面積表示由電池94供給的電力，即放電能量Pbi。
以上討論的充電—放電方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程能使電池94的剩余電荷BRM保持在希望范圍以內(nèi)，從而有效地防止電池94過度充電或放電。發(fā)動機50輸出的能量Pc與電池94放電的電力的和，或能量Pe與用來對電池94充電的電力之間的差經(jīng)受能量轉(zhuǎn)換，并且以希望動力輸出到驅(qū)動軸22。這個轉(zhuǎn)矩控制過程還根據(jù)發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne和驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd來操作第一離合器45和第二離合器46，以實現(xiàn)圖3結(jié)構(gòu)或圖4結(jié)構(gòu)。這樣減小了離合器電動機30和輔助電動機40的能量損耗，從而提高了整個動力輸出設(shè)備20的能量效率。發(fā)動機50可以在任何能輸出預定能量Pd的驅(qū)動點下驅(qū)動。這樣允許發(fā)動機50在最高可能效率的希望驅(qū)動點下驅(qū)動，從而進一步提高整個動力輸出設(shè)備20的效率。
雖然該實施例的動力輸出設(shè)備20根據(jù)電池94的剩余電荷BRM來設(shè)定充電能量Pbi和放電能量Pbo，但是充電能量Pbi和放電能量Pbo可以為任何預定值。
(4)動力輔助方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程在圖11流程圖中步驟S116的動力輔助方式下的轉(zhuǎn)矩控制按照圖28和圖29流程圖所示的動力輔助方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序執(zhí)行。如前所討論，當在步驟S134確定輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd超過發(fā)動機50所能輸出的最大能量Pemax時，在圖13流程圖中步驟S136選擇動力輔助方式為動力輸出設(shè)備20的最佳操作方式。在這樣條件下執(zhí)行本程序。
當程序進入圖28的程序時，控制器90的控制CPU 90首先在步驟S280根據(jù)發(fā)動機50所能輸出的最大能量Pemax，設(shè)定發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*。在圖13操作方式確定程序中步驟S134，確定輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd大于最大能量Pemax。因此把發(fā)動機50輸出的能量Pe設(shè)定為最大能量Pemax，以便使驅(qū)動軸22所要求的輸出能量Pd的最大可能部分能夠由發(fā)動機50所輸出的動力來供給。
控制CPU 90然后在步驟S282從輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd中減去發(fā)動機50的最大輸出能量Pemax，以便計算發(fā)動機50輸出能量Pe的不足，作為輔助動力Pas?？刂艭PU 90在步驟S284根據(jù)電池94的剩余電荷BRM，得到為電池94的可放電能量的最大值的最大放電能量Pbmax，并且在步驟S286把所計算的輔助動力Pas與這樣得到的最大放電能量Pbmax比較。由于電池94的可放電電力(能量)可能隨剩余電荷BRM變化而變化，所以根據(jù)電池94的剩余電荷BRM來設(shè)定最大放電能量Pbmax。在本實施例中，對電池94的剩余電荷BRM的各個值用實驗或其它方法確定最大放電能量Pbmax的值，并且預先以圖(未示出)存儲在ROM 90b中。按照一個具體過程，在步驟S284，從存儲在ROM 90b中的圖中讀出與電池94的剩余電荷BRM相對應的最大放電能量Pbmax。在輔助動力Pas大于最大放電能量Pbmax情況下，在步驟S288把輔助動力Pas設(shè)定為最大放電能量Pbmax。這樣防止了輔助動力Pas超過最大放電能量Pbmax。
控制CPU 90然后在步驟S290讀出驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd，并且在圖29流程圖中步驟S292把驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd與發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*比較。在發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*高于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd情況下，程序執(zhí)行步驟S294到步驟S298的處理，并且操作第一離合器45和第二離合器46，以便使第一離合器45能夠設(shè)定在分離位置，且第二離合器設(shè)定在合上位置(即實現(xiàn)圖3示意圖所示結(jié)構(gòu))?？刂艭PU 90隨后在步驟S300把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定為發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*，并且按照以下給定的公式(8)計算輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*。在圖3結(jié)構(gòu)中，按這樣方式設(shè)定離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*和輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*的過程使發(fā)動機50的最大輸出能量Pemax和限于最大放電能量Pbmax的輔助動力Pas的和所限定的能量能夠經(jīng)受轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換，并且輸出到驅(qū)動軸22。Ta*←Pemax+PasNd-Te*-----(8)]]>另一方面，在發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*不高于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd情況下，程序執(zhí)行步驟S304到步驟S308的處理，并且操作第一離合器45和第二離合器46，以便使第一離合器45能夠設(shè)定在合上位置，且第二離合器設(shè)定在分離位置(即實現(xiàn)圖4示意圖所示結(jié)構(gòu))?？刂艭PU 90隨后在步驟S310按照以下給定的公式(9)計算離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*，并且在步驟S312通過從離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*中減去發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*，確定輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*。在圖4結(jié)構(gòu)中，按這樣方式設(shè)定離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*和輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*的過程也使發(fā)動機50的最大輸出能量Pemax和限于最大放電能量Pbmax的輔助動力Pas的和所限定的能量能夠經(jīng)受轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換，并且輸出到驅(qū)動軸22。Tc*←Pemax+PasNd---(9)]]>為了使該實施例的動力輸出設(shè)備20能夠具有圖3所示結(jié)構(gòu)或圖4所示結(jié)構(gòu)，操作第一離合器45和第二離合器46的具體過程(即步驟S294到步驟S298的處理或步驟S304到步驟S308的處理)與圖15和圖16流程圖所示正常驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序中步驟S174到步驟S177或步驟S184到步驟S187的處理相同。這樣包括理由，為什么當離合器45和46的當前狀態(tài)與目標狀態(tài)不同時，立刻使離合器45和46都分離。
在按照發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*和驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd操作第一離合器45和第二離合器46，并且規(guī)定離合器電動機30和輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*和Ta*以后，程序執(zhí)行步驟S314到步驟S318的處理，以根據(jù)這些值控制離合器電動機30，輔助電動機40和發(fā)動機50。
以下敘述動力輔助方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程中轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換的狀態(tài)。圖30和圖31分別表示在圖3結(jié)構(gòu)中和圖4結(jié)構(gòu)中根據(jù)動力輔助方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換的狀態(tài)。當該實施例的動力輸出設(shè)備20具有圖3示意圖所示結(jié)構(gòu)時，在驅(qū)動點P0下驅(qū)動的發(fā)動機50的最大輸出能量Pemax轉(zhuǎn)換成以旋轉(zhuǎn)速度Nd旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動軸22的可能輸出轉(zhuǎn)矩Td’。由驅(qū)動點P1表示的可能輸出轉(zhuǎn)矩Td’比駕駛員所要求并由圖30所示驅(qū)動點P3所表示的希望轉(zhuǎn)矩Td小。與施加希望動力所要求的能量比較，圖中由陰影面積所限定的能量Pas的量相應地短。在本實施例中，從電池94供給能量Pas，以作為輔助動力Pas，并且通過輔助電動機40輸出到驅(qū)動軸22。當動力輸出設(shè)備20具有圖4示意圖所示結(jié)構(gòu)時，執(zhí)行類似過程。在這種情況下，如圖31所示，從電池94供給與發(fā)動機50的最大輸出能量Pemax的不足相對應的能量Pas的量，以作為輔助動力Pas。
以上討論的動力輔助方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程能夠使等于或大于發(fā)動機50的最大輸出能量Pemax的能量輸出到驅(qū)動軸22。用于動力輸出設(shè)備20的發(fā)動機50因此可以具有低額定容量，其最大能量比驅(qū)動軸22所要求的輸出能量小。這樣有效地減小了整個動力輸出設(shè)備20的尺寸，并且節(jié)省了能量。這個轉(zhuǎn)矩控制過程還根據(jù)發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne和驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd來操作第一離合器45和第二離合器46，以實現(xiàn)圖3結(jié)構(gòu)或圖4結(jié)構(gòu)。這樣減小了離合器電動機30和輔助電動機40的能量損耗，從而提高整個動力輸出設(shè)備20的能量效率。發(fā)動機50可以在任何能輸出最大能量Pemax的驅(qū)動點下驅(qū)動。這樣允許發(fā)動機50在最高可能效率的希望驅(qū)動點下驅(qū)動，從而進一步提高整個動力輸出設(shè)備20的效率。
(5)直接輸出方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程在圖11流程圖中步驟S118直接輸出方式下的轉(zhuǎn)矩控制按照圖32流程圖所示直接輸出方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序執(zhí)行。如前所討論，當在步驟S138確定驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩命令值Td*和旋轉(zhuǎn)速度Nd在發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍以內(nèi)時(即圖14所示面積PA)，則在圖13流程圖中步驟S140選擇直接輸出方式為動力輸出設(shè)備20的最佳操作方式。在這樣條件下執(zhí)行本程序。當程序進入圖32的程序時，控制器80的控制CPU 90首先在步驟S320讀出驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd，并且在步驟S322把發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*分別設(shè)定為驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩命令值Td*和旋轉(zhuǎn)速度Nd。
在隨后步驟S324，控制CPU 90確定第一離合器45和第二離合器46是否都在合上位置。在離合器45和46不都在合上位置情況下，在步驟S326使離合器45和46轉(zhuǎn)為合上位置。第一離合器45和第二離合器46的這樣操作使動力輸出設(shè)備20能夠具有圖9示意圖所示結(jié)構(gòu)，其中曲軸56直接連接在驅(qū)動軸22上。控制CPU 90然后在步驟S328和步驟S330把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*和輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*都設(shè)定等于零，并且在步驟S332，步驟S334和步驟S336執(zhí)行離合器電動機30，輔助電動機40和發(fā)動機50的控制操作。在轉(zhuǎn)矩命令值Ta*=0條件下輔助電動機40的控制操作可以遵循圖20流程圖所示的輔助電動機控制程序。然而，在本實施例中，輔助電動機40的控制操作使第二驅(qū)動電路92中的晶體管Tr11,Tr13和Tr15斷開，同時使晶體管Tr12,Tr14和Tr16接通，以便使流過輔助電動機40的三相線圈44各個相的電流全部等于零。像輔助電動機40的控制操作那樣，離合器電動機30的控制操作也使第一驅(qū)動電路91中的晶體管Tr1,Tr3和Tr5接通，同時使晶體管Tr2,Tr4和Tr6斷開。當?shù)谝浑x合器45和第二離合器46都在合上位置時，曲軸56與驅(qū)動軸22之間的旋轉(zhuǎn)速度差等于零。交替操作因此可以使第一驅(qū)動電路91中的所有晶體管Tr1到Tr6斷開。
以上討論的直接輸出方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程使第一離合器45和第二離合器46都保持在合上位置，從而使發(fā)動機50產(chǎn)生的動力能夠不通過離合器電動機30和輔助電動機40而直接輸出到驅(qū)動軸22。這樣使離合器電動機30的輔助電動機40的能量損耗等于零。當輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩命令值Td*)和驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd在發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍以內(nèi)時，執(zhí)行直接輸出方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程。這樣實現(xiàn)向驅(qū)動軸22有效地輸出動力。
在該實施例的動力輸出設(shè)備20中，離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*和輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*都設(shè)定等于零。在這樣條件下的操作與沒有離合器電動機30和輔助電動機40的結(jié)構(gòu)中的操作相同。按照另一種可能結(jié)構(gòu)，輔助電動機40可以用電池94放電的電能向驅(qū)動軸22輸出動力，或從驅(qū)動軸22再生電力以對電池94充電。這種可選擇結(jié)構(gòu)不把直接輸出方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程局限于輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩命令值Td*)和驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd都在發(fā)動機的有效驅(qū)動范圍以內(nèi)的情況(圖14所示面積PA)，而是只要驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd在發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍以內(nèi)，就能夠執(zhí)行直接輸出方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程。直接輸出方式下的這樣轉(zhuǎn)矩控制遵循圖33流程圖所示的直接輸出方式下的變更轉(zhuǎn)矩控制程序。
當程序進入圖33的程序時，控制器80的控制CPU首先在步驟S340讀出驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd，并且在步驟S342把發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*設(shè)定為驅(qū)動軸22的輸入旋轉(zhuǎn)速度Nd。在隨后步驟S344，控制CPU90確定第一離合器45和第二離合器46是否都在合上位置。在離合器45和46不都在合上位置情況下，在步驟S346把離合器45和46設(shè)定在合上位置?？刂艭PU 90然后在步驟S348相對于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd，讀出發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍內(nèi)(圖14所示面積PA)的最小轉(zhuǎn)矩T1和最大轉(zhuǎn)矩T2。然后在步驟S350把轉(zhuǎn)矩命令值Td*與輸入的最小轉(zhuǎn)矩T1和最大轉(zhuǎn)矩T2比較。在本實施例中，對驅(qū)動22的旋轉(zhuǎn)速度Nd的各個值用實驗或其它方法確定發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍內(nèi)的最小轉(zhuǎn)矩T1和最大轉(zhuǎn)矩T2的值，并且預先以圖(未示出)存儲在ROM 90b中。按照一個具體過程，在步驟S348，從存儲在ROM 90b中的圖中讀出與驅(qū)動軸22的輸入旋轉(zhuǎn)速度Nd相對應的最小轉(zhuǎn)矩T1和最大轉(zhuǎn)矩T2。
在步驟S350，當轉(zhuǎn)矩命令值Td*不小于最小轉(zhuǎn)矩T1且不大于最大轉(zhuǎn)矩T2時，在步驟S354把發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*設(shè)定為轉(zhuǎn)矩命令值Td*。當轉(zhuǎn)矩命令值Td*小于最小轉(zhuǎn)矩T1時，在步驟S352把目標發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te*設(shè)定為最小轉(zhuǎn)矩T1。相反，當轉(zhuǎn)矩命令值Td*大于最大轉(zhuǎn)矩T2時，在步驟S356把目標發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te*設(shè)定為最大轉(zhuǎn)矩T2。這個過程能夠使目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*所限定的發(fā)動機50的驅(qū)動點在發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍以內(nèi)(即圖14所示面積PA)。
控制CPU 90然后在步驟S358把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定等于零，并且在步驟S360把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定等于從轉(zhuǎn)矩命令值Td*中減去發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*所得到的值。在設(shè)定發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*，以及離合器電動機30和輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*和Ta*以后，程序執(zhí)行步驟S362到步驟S366的處理，以根據(jù)這些值控制離合器電動機30，輔助電動機40和發(fā)動機50。
圖34表示當執(zhí)行圖33流程圖所示直接輸出方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序時，向驅(qū)動軸22輸出動力的狀態(tài)。作為例子，假定驅(qū)動軸22以旋轉(zhuǎn)速度Nd1旋轉(zhuǎn)，并且取決于加速器踏板64的踩下量的輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*等于值Td1，即希望驅(qū)動軸22在圖34中驅(qū)動點Pd1下旋轉(zhuǎn)。當旋轉(zhuǎn)速度Nd1在發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍PA以內(nèi)時，轉(zhuǎn)矩命令值Td*比這個有效驅(qū)動范圍PA的上限大得多。在這樣條件下，把旋轉(zhuǎn)速度Nd1下范圍PA的上限轉(zhuǎn)矩Te1作為最大轉(zhuǎn)矩T2設(shè)定給對發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*(在圖33中步驟S356)，而把旋轉(zhuǎn)速度Nd1設(shè)定給發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*(在步驟S342)。發(fā)動機50因此在由轉(zhuǎn)矩Te1和旋轉(zhuǎn)速度Nd1所限定的驅(qū)動點Pe1下驅(qū)動。輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定等于從轉(zhuǎn)矩命令值Td*(=Td1)中減去發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*(=Te1)所得到的轉(zhuǎn)矩Ta1(在步驟S360)。當?shù)谝浑x合器45和第二離合器46都在合上位置時，供給驅(qū)動軸22的能量等于從發(fā)動機50向驅(qū)動軸22直接輸出的能量(Te1×Nd1)與從輔助電動機40向驅(qū)動軸22直接輸出的能量(Ta1×Nd1)的和(Td1×Nd1)。從輔助電動機40向驅(qū)動軸22輸出的能量由電池94放電的電力供給。
作為另一個例子，假定驅(qū)動軸22在旋轉(zhuǎn)速度Nd2下旋轉(zhuǎn)，并且輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*等于值Td2，即希望驅(qū)動軸22在圖34中驅(qū)動點Pd2下旋轉(zhuǎn)。當旋轉(zhuǎn)速度Nd2在發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍PA以內(nèi)時，轉(zhuǎn)矩命令值Td*比這個有效驅(qū)動范圍PA的下限小得多。在這樣條件下，把旋轉(zhuǎn)速度Nd2下范圍PA的下限轉(zhuǎn)矩Te2作為最小轉(zhuǎn)矩T1設(shè)定給發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*(在圖33中步驟S352)，而把旋轉(zhuǎn)速度Nd2設(shè)定給發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*(在步驟S342)。發(fā)動機50因此在由轉(zhuǎn)矩Te2和旋轉(zhuǎn)速度Nd2所限定的驅(qū)動點Pe2下驅(qū)動。輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定等于從轉(zhuǎn)矩命令值Td*(=Te2)中減去發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*(=Te2)所得到的轉(zhuǎn)矩Ta2(負值)(在步驟S360)。當?shù)谝浑x合器45和第二離合器46都在合上位置時，供給驅(qū)動軸22的能量等于從發(fā)動機50向驅(qū)動軸22直接輸出的能量(Te2×Nd2)中減去與輔助電動機40所再生的電力相對應的能量(Ta2×Nd2)而得到的差(Td2×Nd2)。輔助電動機40再生的能量用來對電池94充電。
如上所討論，只要驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd在發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍以內(nèi)(即圖14所示面積PA)，即使輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩命令值Td*)不在這個有效驅(qū)動范圍PA以內(nèi)，該實施例的動力輸出設(shè)備20也能按照圖33流程圖所示直接輸出方式下的變更轉(zhuǎn)矩控制程序來實現(xiàn)直接輸出方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程。通過電池94的充電和放電，輔助電動機40以發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*與轉(zhuǎn)矩命令值Td*之間的轉(zhuǎn)矩差來驅(qū)動，以便能對驅(qū)動軸22施加希望轉(zhuǎn)矩。
(6)電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程在圖11流程圖中步驟S120電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制按照圖35流程圖所示電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序執(zhí)行。如前所討論，當在步驟S142確定輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd小于預定能量PML，并且驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd低于預定旋轉(zhuǎn)速度NML時，則在圖13流程圖中步驟S144選擇電動機驅(qū)動方式為動力輸出設(shè)備20的最佳操作方式。在這樣條件下執(zhí)行本程序。
當程序進入圖35程序時，控制器80的控制CPU 90首先在步驟S370確定是否已輸出發(fā)動機50的操作停止指令。當已輸出發(fā)動機50的操作停止指令時，控制CPU 90在步驟S372向EFIECU 70傳送一個信號以停止發(fā)動機50的操作。相反，當還沒輸出發(fā)動機50的操作停止指令時，控制CPU 90在步驟S374向EFIECU 70傳送一個信號以使發(fā)動機50保持在空轉(zhuǎn)。發(fā)動機50的操作停止指令可以按照發(fā)動機50的操作條件和安排在發(fā)動機50的排氣管中的催化轉(zhuǎn)換器(未示出)的條件從EFIECU 70輸出，或可選擇地當駕駛員接通開關(guān)(未示出)以指令停止發(fā)動機50時輸出。雖然為了說明方便，發(fā)動機50的控制過程如圖35流程圖中步驟S390所示，但是發(fā)動機50的實際控制過程與前面討論的本轉(zhuǎn)矩控制程序無關(guān)地執(zhí)行。按照實際過程，當控制器80的控制CPU 90向EFIECU 70傳送信號，以停止發(fā)動機50的操作或使發(fā)動機50保持在空轉(zhuǎn)時，EFIECU 70立刻起動發(fā)動機50的控制，以便停止發(fā)動機50的操作或使發(fā)動機50保持在空轉(zhuǎn)。當已輸出發(fā)動機50的操作停止指令時，發(fā)動機50的實際控制過程停止從燃料噴射閥51的燃料噴射及對點火塞62施加電壓。另一方面，當傳送信號以使發(fā)動機50保持在空轉(zhuǎn)時，發(fā)動機50的實際控制過程完全關(guān)閉節(jié)氣閥66，隨后調(diào)節(jié)燃料噴射量及空轉(zhuǎn)速度控制閥(未示出)的位置，以便使發(fā)動機50能夠在空轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)速度下驅(qū)動，這里空轉(zhuǎn)速度控制閥安排在一個用于空轉(zhuǎn)控制的連接管(未示出)中，連接管則旁通節(jié)氣閥66。
控制CPU 90在步驟S376確定第一離合器45是否在分離位置，且第二離合器46是否在合上位置(即圖3示意圖所示結(jié)構(gòu))。當離合器45和46的當前狀態(tài)與目標狀態(tài)不同時，在步驟S378使離合器45和46都分離，并且在隨后步驟S380僅使第二離合器46合上。控制CPU 90隨后在步驟S382把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定等于零，并且在步驟S384把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為輸出到驅(qū)動軸22的輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*。程序然后執(zhí)行步驟S386到步驟S390的處理，以控制離合器電動機30，輔助電動機40和發(fā)動機50。在轉(zhuǎn)矩命令值Tc*=0的條件下離合器電動機30的控制操作可以遵循圖19流程圖所示的離合器電動機控制程序。然而，在本實施例中，離合器電動機30的控制操作使第一驅(qū)動電路91中的晶體管Tr1,Tr3和Tr5斷開，同時使晶體管Tr2,Tr4和Tr6接通，以便使流過離合器電動機30的三相線圈34的各個相的電流全部等于零。
以上討論的電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程把第一離合器45設(shè)定在分離位置，且把第二離合器46設(shè)定在合上位置，以便使動力輸出設(shè)備20能夠具有圖3示意圖所示結(jié)構(gòu)，同時把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定等于零。這樣使機動車能夠僅用輔助電動機40輸出的動力來驅(qū)動。當輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd表示發(fā)動機50具有低效率的驅(qū)動點時，執(zhí)行這個轉(zhuǎn)矩控制過程，以停止發(fā)動機50的操作，或否則使發(fā)動機50保持在空轉(zhuǎn)。這樣因此防止了由于發(fā)動機50在低效率驅(qū)動點下操作而使能量效率降低。
在本實施例中，電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程把第一離合器45設(shè)定在分離位置，且把第二離合器46設(shè)定在合上位置，以便使動力輸出設(shè)備20能夠具有圖3示意圖所示結(jié)構(gòu)，從而允許輔助電動機40向驅(qū)動軸22輸出動力。按照另一種可能結(jié)構(gòu)，電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制可以把第一離合器45設(shè)定在合上位置，并且把第二離合器46設(shè)定在分離位置，以便使動力輸出設(shè)備20能夠具有圖4示意圖所示結(jié)構(gòu)，從而允許離合器電動機30和輔助電動機40都向驅(qū)動軸22輸出動力。電動機驅(qū)動方式下的這樣轉(zhuǎn)矩控制例如可以遵循圖36流程圖所示的電動機驅(qū)動方式下的一個變更轉(zhuǎn)矩控制程序。對該電動機驅(qū)動方式下的變更轉(zhuǎn)矩控制過程作簡短敘述。
在這個變更程序中，在向EFIECU 70傳送信號，以停止發(fā)動機50的操作，或否則使發(fā)動機50保持在空轉(zhuǎn)以后(步驟S400到步驟S404)，控制CPU 90在步驟S406確定第一離合器45是否在合上位置，且第二離合器46是否在分離位置(即圖4示意圖所示結(jié)構(gòu))。當離合器45和46的當前狀態(tài)與目標狀態(tài)不同時，在步驟S408使離合器45和46都分離，并且在隨后步驟S410僅使第一離合器45合上?？刂艭PU 90隨后在步驟S412和步驟S414把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Td*和輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*都設(shè)定為輸出到驅(qū)動軸22的輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*。程序然后執(zhí)行步驟S416到步驟S419的處理，以控制離合器電動機30，輔助電動機40和發(fā)動機50。把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定為輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*使離合器電動機30能夠向驅(qū)動軸22輸出與輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*相對應的轉(zhuǎn)矩。因為以下理由，還把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*。當離合器電動機30向驅(qū)動軸22輸出與輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*相對應的轉(zhuǎn)矩時，則把具有相同大小但是相反方向的轉(zhuǎn)矩作為反作用力輸出到曲軸56。輔助電動機40因此要求輸出一個轉(zhuǎn)矩，其取消作為反作用力的轉(zhuǎn)矩。雖然在圖36流程圖中步驟S414把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*，但是當發(fā)動機50在停止時輔助電動機40可能被閉鎖。當發(fā)動機50保持在空轉(zhuǎn)時，可以反饋控制輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*，以使曲軸56的旋轉(zhuǎn)速度Ne等于空轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)速度。
在該實施例中，電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程把第一離合器45設(shè)定在分離位置，且把第二離合器46設(shè)定在合上位置，以便使動力輸出設(shè)備20能夠具有圖3示意圖所示結(jié)構(gòu)，從而允許輔助電動機40向驅(qū)動軸22輸出動力。按照又一種可能結(jié)構(gòu)，電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制可以把離合器45和46都設(shè)定在合上位置，以便使動力輸出設(shè)備20能夠具有圖9示意圖所示結(jié)構(gòu)，從而允許輔助電動機40驅(qū)動驅(qū)動軸22。電動機驅(qū)動方式下的這樣轉(zhuǎn)矩控制例如遵循圖37流程圖所示的電動機驅(qū)動方式下的一個變更控制程序。對該電動機驅(qū)動方式下的變更轉(zhuǎn)矩控制過程作簡短敘述。
當程序進入圖37變更程序時，控制器80的控制CPU 90首先在步驟S420向EFIECU 70傳送一個信號以停止發(fā)動機50的操作。EFIECU 70接收該信號以停止發(fā)動機50的操作，并且停止點火及對發(fā)動機50的燃料噴射，以便停止發(fā)動機50的操作。控制CUP 90隨后在步驟S421確定第一離合器45和第二離合器46是否都在合上位置(即圖9示意圖所示結(jié)構(gòu))。在步驟S421在離合器45和46確定不都在合上位置情況下，在步驟S422把離合器45和46都設(shè)定在合上位置。在隨后步驟S423，把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定等于零?？刂艭PU 90然后在步驟S424讀出發(fā)動機50的曲軸56的旋轉(zhuǎn)速度Ne，并且在步驟S425根據(jù)輸入的旋轉(zhuǎn)速度Ne得到發(fā)動機50的摩擦轉(zhuǎn)矩Tef。摩擦轉(zhuǎn)矩Tef表示使停止下的發(fā)動機50能夠在旋轉(zhuǎn)速度Ne下旋轉(zhuǎn)所要求的轉(zhuǎn)矩。在本實施例中，發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne與摩擦轉(zhuǎn)矩Tef之間的關(guān)系用實驗或其它方法確定，并且預先以圖(未示出)存儲在ROM 90b中。按照一個具體過程，在步驟S425，從存儲在ROM 90b中的圖中讀出與輸入旋轉(zhuǎn)速度Ne相對應的摩擦轉(zhuǎn)矩Tef。然后在步驟S426把這樣得到的摩擦轉(zhuǎn)矩Tef與輸出到驅(qū)動軸22的輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*的和設(shè)定為輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*。程序隨后在步驟S427和步驟S428根據(jù)預定值執(zhí)行離合器電動機30和輔助電動機40的控制。
該電動機驅(qū)動方式下的變更轉(zhuǎn)矩控制過程把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為摩擦轉(zhuǎn)矩Tef與輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*的和，從而在離合器45和46都在合上位置下使發(fā)動機50保持在隨動狀態(tài)時，使加速器踏板64的踩下量所對應的轉(zhuǎn)矩(值Td*)能夠輸出到驅(qū)動軸22。這個變更程序根據(jù)發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne來確定發(fā)動機50的摩擦轉(zhuǎn)矩Tef。然而，由于離合器45和46都在合上位置，且曲軸56和驅(qū)動軸22相互機械連接，所以可以按照驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd來確定摩擦轉(zhuǎn)矩Tef。
以上討論的操作控制過程使駕駛員所要求的希望動力能夠輸出到驅(qū)動軸22。按照駕駛員所要求的動力(能量Pd)，電池94的剩余電荷BRM，以及驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd，選擇最高可能效率的操作方式。這樣提高了整個動力輸出設(shè)備20的能量效率。在各個操作方式下按照發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*和驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd來操作第一離合器45和第二離合器46。這種結(jié)構(gòu)有效地減小了在發(fā)動機50輸出動力的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換過程中離合器電動機30和輔助電動機40的能量損耗。這樣進一步提高了整個動力輸出設(shè)備20的能量效率。
在該實施例的操作控制過程中，根據(jù)駕駛員所要求的動力(能量Pd)，電池94的剩余電荷BRM，以及驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd，在正常驅(qū)動方式下，充電-放電方式下，動力輔助方式下，直接輸出方式下，以及電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程之中，選擇適當?shù)霓D(zhuǎn)矩控制過程。然而，按照要求可以省略這些轉(zhuǎn)矩控制過程中的部分。
在該實施例的操作控制過程中，當輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩命令值Td*和驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd都在發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍以內(nèi)時(即圖14所示面積PA)，執(zhí)行直接輸出方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程。按照另一種可能結(jié)構(gòu)，當發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*和驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd都在預定范圍以內(nèi)時，或當發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne與驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd之間的旋轉(zhuǎn)速度差Nc在預定范圍以內(nèi)時，可以執(zhí)行直接輸出方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程。電動機一般在接近額定值的驅(qū)動狀態(tài)下具有最高效率，并且在遠離額定值的驅(qū)動狀態(tài)下其效率降低。離合器電動機30的旋轉(zhuǎn)速度表示發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne與驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd之間的旋轉(zhuǎn)速度差Nc，并且在穩(wěn)態(tài)下等于發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*與驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度Nd之間的差。當差較小時，離合器電動機30在較小旋轉(zhuǎn)速度下驅(qū)動，并且具有較低效率。如前所討論，直接輸出方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程把第一離合器45和第二離合器46都設(shè)定在合上位置，并且使曲軸56與驅(qū)動軸22機械連接，以便使動力輸出設(shè)備20能夠具有圖9沒有離合器電動機30的結(jié)構(gòu)。當離合器電動機30在小旋轉(zhuǎn)速度下驅(qū)動時，執(zhí)行直接輸出方式下的轉(zhuǎn)矩控制，因此防止了整個動力輸出設(shè)備20的能量效率隨離合器電動機30的效率減小而降低。當發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*與驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd之間的差小時，發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*與輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩命令值Td*之間的差也變小。這個條件一般對應于發(fā)電機50的有效驅(qū)動范圍(圖14所示面積PA)。
在該實施例的操作控制過程中，當輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩命令值Td*和驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd都在發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍以內(nèi)時(即圖14所示面積PA)，或當驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd在發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍以內(nèi)，而轉(zhuǎn)矩命令值Td*不在這個范圍以內(nèi)時(參見圖32和圖33)，執(zhí)行直接輸出方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程。在圖9結(jié)構(gòu)中，其中第一離合器45和第二離合器46都在合上位置，則曲軸56和驅(qū)動軸22通過轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38相互連接，以便在發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne與驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd相同條件下，能由輔助電動機40增大或減小轉(zhuǎn)矩。圖9結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)矩控制因此不局限于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd在發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍以內(nèi)時的過程。例如，當離合器電動機30中出現(xiàn)某種異常時，使第一離合器45和第二離合器46都設(shè)定在合上位置，以實現(xiàn)圖9沒有離合器電動機30的結(jié)構(gòu)，從而使動力能夠從發(fā)動機50和輔助電動機40輸出到驅(qū)動軸22。當機動車開始驅(qū)動時，或當機動車速度足夠低，以使驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd不高于發(fā)動機50的最小可操作速度時，控制過程可以使發(fā)動機50保持在隨動狀態(tài)，并且使動力能夠從輔助電動機40輸出到驅(qū)動軸22，從而驅(qū)動機動車。在驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度變?yōu)榈扔诨蚋哂诎l(fā)動機50的最小可操作速度情況下，控制過程起動發(fā)動機50，并且使發(fā)動機50輸出的動力與輔助電動機40輸出的動力的和能夠輸出到驅(qū)動軸22，從而驅(qū)動機動車。即使當離合器電動機30中出現(xiàn)某種異常時，這種結(jié)構(gòu)也能向驅(qū)動軸22輸出動力，以便驅(qū)動機動車。
在該實施例的操作控制過程中，當確定輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd小于預定能量PML，并且驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd低于預定旋轉(zhuǎn)速度NML時，執(zhí)行電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程。然而，按照另一種可能結(jié)構(gòu)，可以與輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd或驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd無關(guān)地執(zhí)行電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程。例如，當駕駛員接通一個電動機驅(qū)動方式設(shè)定開關(guān)時(未示出)，可以執(zhí)行電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程。
D．發(fā)動機的起動控制以下敘述由該實施例的動力輸出設(shè)備20所執(zhí)行的發(fā)動機的起動控制過程。該實施例的動力輸出設(shè)備20不僅當機動車在停止時，而且當機動車在驅(qū)動狀態(tài)時能起動發(fā)動機50。在后種情況下，當發(fā)動機50在停止時，機動車由電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程來起動驅(qū)動，然后要求起動發(fā)動機50，以便執(zhí)行另一種操作方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程。以下首先根據(jù)圖38流程圖所示的發(fā)動機起動過程程序，敘述當機動車在停止時發(fā)動機50的起動控制，然后敘述當機動車在驅(qū)動狀態(tài)時發(fā)動機50的起動控制。
例如，當駕駛員接通起動器開關(guān)79時，執(zhí)行圖38流程圖所示的發(fā)動機起動過程程序。當程序進入圖38程序時，控制器80的控制CPU 90首先在步驟S430把第一離合器45設(shè)定在合上位置，并且在步驟S432把第二離合器46設(shè)定在分離位置，以便使動力輸出設(shè)備20能夠具有圖4示意圖所示結(jié)構(gòu)。控制CPU 90然后在步驟S434把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為起動轉(zhuǎn)矩TST，并且在步驟S436控制輔助電動機40。按這樣方式的離合器45和46的操作及輔助電動機40的控制允許發(fā)動機50的曲軸56電動機驅(qū)動。設(shè)定起動轉(zhuǎn)矩TST，以克服發(fā)動機50的摩擦轉(zhuǎn)矩，并且使發(fā)動機50在不低于預定NST的旋轉(zhuǎn)速度下旋轉(zhuǎn)。當起動器開關(guān)79為接通時，離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定等于零，并且第一驅(qū)動電路91中的晶體管Tr1,Tr3和Tr5為斷開，而晶體管Tr2,Tr4和Tr6為接通。即使當離合器電動機30的內(nèi)轉(zhuǎn)子31隨曲軸56的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)時，這種結(jié)構(gòu)也使流過離合器電動機30的三相線圈34的各個相的電流等于零。因此使離合器電動機30的內(nèi)轉(zhuǎn)子31急轉(zhuǎn)。
控制CPU 90隨后在步驟S437讀出發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne，并且在步驟S438把輸入的旋轉(zhuǎn)速度Ne與預定旋轉(zhuǎn)速度NST比較。預定旋轉(zhuǎn)速度NST設(shè)定得不低于發(fā)動機50能穩(wěn)定并連續(xù)驅(qū)動的最小旋轉(zhuǎn)速度。在發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne低于預定旋轉(zhuǎn)速度NST情況下，程序轉(zhuǎn)到步驟S436，并且重復步驟S436到步驟S438的處理，直到發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne變?yōu)榈扔诨蚋哂陬A定旋轉(zhuǎn)速度NST。當發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne不低于預定旋轉(zhuǎn)速度NST時，控制CPU 90向EFIECU 70傳送一個信號，以在步驟S439起動燃料噴射控制和點火控制。然后程序從這個程序退出。接收信號以起動燃料噴射控制和點火控制的EFIECU 70在控制空轉(zhuǎn)速度控制閥(未示出)的位置的同時，起動從燃料噴射閥51的燃料噴射及用點火塞62的點火，從而使發(fā)動機50能夠在空轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)速度下驅(qū)動。
以上討論的發(fā)動機起動過程能在機動車停止時起動發(fā)動機50。該發(fā)動機起動過程把第一離合器45設(shè)定在合上位置，并且把第二離合器46設(shè)定在分離位置，以便把曲軸56連接在輔助電動機40的轉(zhuǎn)子41上，并且使發(fā)動機50能夠由輔助電動機40驅(qū)動。這種結(jié)構(gòu)不要求任何附加電動機來起動發(fā)動機50，從而減小了整個動力輸出設(shè)備20的尺寸。
該實施例的發(fā)動機起動過程把第一離合器45設(shè)定在合上位置，且把第二離合器46設(shè)定在分離位置，以便使輔助電動機40能夠電動機驅(qū)動發(fā)動機50。按照另一種可能結(jié)構(gòu)，發(fā)動機起動過程可以把第一離合器45設(shè)定在分離位置，且把第二離合器46設(shè)定在合上位置，以便使離合器電動機30能夠電動機驅(qū)動發(fā)動機50。這樣的發(fā)動機起動過程遵循圖39流程圖所示的發(fā)動機起動過程程序，對其作簡短敘述。
當程序進入圖39程序時，控制器80的控制CPU 90首先在步驟S440把第一離合器45設(shè)定在分離位置，且在步驟S441把第二離合器46設(shè)定在合上位置，以便使動力輸出設(shè)備20能夠具有圖3示意圖所示結(jié)構(gòu)?？刂艭PU 90然后在步驟S442把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定為起動轉(zhuǎn)矩TST，并且在步驟S443把預定電流IST(IuSt,IvST和IwST)規(guī)定為流過輔助電動機40的三相線圈44的各個相的電流Ia(Iua,Iva和Iwa)。程序然后執(zhí)行步驟S445和步驟S446的處理，以控制離合器電動機30和輔助電動機40。預定電流IST設(shè)定得即使當對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38施加起動轉(zhuǎn)矩TST時，也不比產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩以防止輔助電動機40中轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38旋轉(zhuǎn)的電流的值小。按這樣方式的離合器電動機30和輔助電動機40的控制使得借助于第二離合器46與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38連接的驅(qū)動軸22能夠得到固定，并且由輔助電動機40限制其旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機50的曲軸56因此由離合器電動機30電動機驅(qū)動，離合器電動機30向曲軸56輸出起動轉(zhuǎn)矩TST，作為輔助電動機40所支持的轉(zhuǎn)矩的反作用力。按圖38發(fā)動機起動過程程序相同的方式，控制CPU 90然后等待，直到在步驟S447和步驟S448發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne變?yōu)榈扔诨蚋哂陬A定旋轉(zhuǎn)速度NST為止，并且在步驟S449向EFIECU 70傳送一個信號以起動燃料噴射控制和點火控制。
在圖3結(jié)構(gòu)中，其中第一離合器45在分離位置，且第二離合器46在合上位置，則當機動車在停止時，發(fā)動機起動過程能借助于離合器電動機30和輔助電動機40來起動發(fā)動機50。這種結(jié)構(gòu)也不要求任何附加電動機來起動發(fā)動機50，從而減小整個動力輸出設(shè)備20的尺寸。
以下敘述機動車在驅(qū)動狀態(tài)時發(fā)動機50的起動過程，其遵循圖40流程圖所示電動機驅(qū)動狀態(tài)下的發(fā)動機起動過程程序。當在圖13操作方式確定程序中選擇除電動機驅(qū)動方式以外的操作方式時，例如，當發(fā)動機50在停止時，當駕駛員接通開關(guān)(未示出)以起動發(fā)動機50時，或當電池94的剩余電荷變?yōu)樾∮诘谝婚撝礏L時，執(zhí)行這個程序，并且執(zhí)行電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程。在本實施例中，當動力輸出設(shè)備20具有圖3結(jié)構(gòu)時，其中第一離合器45在分離位置，且第二離合器46在合上位置，則按照圖35流程圖所示電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序，即從輔助電動機40向驅(qū)動軸22輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*的過程，執(zhí)行電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制過程。
當程序進入圖40程序時，控制器80的控制CPU 90首先在步驟S450把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定為起動轉(zhuǎn)矩TST，并且在步驟S452把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為起動轉(zhuǎn)矩TST。程序然后執(zhí)行步驟S454和步驟S456的處理，以控制離合器電動機30和輔助電動機40。如前所討論，當動力輸出設(shè)備20具有圖3所示結(jié)構(gòu)時執(zhí)行這個程序。在這種結(jié)構(gòu)中當離合器電動機30向曲軸56輸出起動轉(zhuǎn)矩TST時，用這個轉(zhuǎn)矩電動機驅(qū)動發(fā)動機50。此刻，從離合器電動機30向驅(qū)動軸22輸出與起動轉(zhuǎn)矩TST具有相同大小但是相反方向的轉(zhuǎn)矩，作為起動轉(zhuǎn)矩TST的反作用力。如果按圖35所示電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序中步驟S384的處理相同的方式，把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*，則輸出到驅(qū)動軸22的合成轉(zhuǎn)矩比駕駛員所要求的轉(zhuǎn)矩(即輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*)小了從離合器電動機30向驅(qū)動軸22輸出的轉(zhuǎn)矩。這樣當發(fā)動機50起動操作時引起轉(zhuǎn)矩沖擊。然而，本實施例的結(jié)構(gòu)在步驟S452把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*與起動轉(zhuǎn)矩TST的和，從而取消了這樣的轉(zhuǎn)矩沖擊。
像圖38發(fā)動機起動過程程序中步驟S437和步驟S438的處理那樣，在借助于離合器電動機30電動機驅(qū)動發(fā)動機50以后，控制CPU 90等待，直到在步驟S456和步驟S460發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne變?yōu)榈扔诨蚋哂陬A定旋轉(zhuǎn)速度NST為止，并且在步驟S462向EFIECU 70傳送一個信號以起動燃料噴射控制和點火控制。
當機動車僅用輔助電動機40輸出的動力驅(qū)動時候，以上討論的該實施例的電動機驅(qū)動狀態(tài)下的發(fā)動機起動過程程序能起動發(fā)動機50。由于離合器電動機30工作為起動發(fā)動機50，所以無需附加電動機來起動發(fā)動機50。調(diào)節(jié)從輔助電動機40向驅(qū)動軸22輸出的轉(zhuǎn)矩，以在電動機驅(qū)動發(fā)動機50過程中取消從離合器電動機30向驅(qū)動軸22輸出的轉(zhuǎn)矩。這樣有效地減小了甚至消除了起動發(fā)動機50時所可能發(fā)生的轉(zhuǎn)矩沖擊。
當動力輸出設(shè)備20具有圖3所示結(jié)構(gòu)時，其中第一離合器45在分離位置，且第二離合器46在合上位置，則當執(zhí)行圖35流程圖所示電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序，以從輔助電動機40向驅(qū)動軸22輸出希望轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩命令值Td*)時，該實施例的電動機驅(qū)動狀態(tài)下的發(fā)動機起動過程程序起動發(fā)動機50。當動力輸出設(shè)備20具有圖4所示結(jié)構(gòu)時，其中第一離合器45在合上位置，且第二離合器46在分離位置，則當執(zhí)行圖36流程圖所示電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序，以借助于輔助電動機40固定曲軸56，并從離合器電動機30向驅(qū)動軸22輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*時，可選擇地執(zhí)行圖41流程圖所示電動機驅(qū)動方式下的另一個發(fā)動機起動過程程序。
當程序進入圖41程序時，控制器80的控制CPU 90首先在步驟S470把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定為輸出到驅(qū)動軸22的輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*，并且在步驟S472把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*與起動轉(zhuǎn)矩TST的和。程序然后執(zhí)行步驟S472和步驟S476的處理，以控制離合器電動機30和輔助電動機40。如前所討論，當動力輸出設(shè)備20具有圖4所示結(jié)構(gòu)時，執(zhí)行本程序。在這個結(jié)構(gòu)中，輔助電動機40輸出轉(zhuǎn)矩，作為從離合器電動機30向驅(qū)動軸22輸出的轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩命令值Td*)的反作用力，以便固定曲軸56。當在步驟S472對輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定大于轉(zhuǎn)矩命令值Td*的轉(zhuǎn)矩時，輔助電動機40能電動機驅(qū)動發(fā)動機50。由于從離合器電動機30向驅(qū)動軸22輸出與轉(zhuǎn)矩命令值Td*相對應的轉(zhuǎn)矩，而與輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*無關(guān)，所以在起動發(fā)動機50時無轉(zhuǎn)矩沖擊發(fā)生。
像圖38發(fā)動機起動過程程序中步驟S437和步驟S438的處理那樣，在借助于輔助電動機40電動機驅(qū)動發(fā)動機50以后，控制CPU 90等待，直到在步驟S478和步驟S480發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne變?yōu)榈扔诨蚋哂陬A定旋轉(zhuǎn)速度NST為止，并且在步驟S482向EFIECU 70傳送一個信號，以起動燃料噴射控制和點火控制。
以上討論的電動機驅(qū)動狀態(tài)下的變更發(fā)動機起動過程在機動車由離合器電動機30輸出的動力驅(qū)動，并且輔助電動機40產(chǎn)生反作用力以固定曲軸56時，能起動發(fā)動機50。由于輔助電動機40工作以起動發(fā)動機50，所以無需附加電動機來起動發(fā)動機50。在電動機驅(qū)動發(fā)動機50過程中，從離合器電動機30向驅(qū)動軸22輸出的轉(zhuǎn)矩無變化。因此當發(fā)動機50起動操作時無轉(zhuǎn)矩沖擊發(fā)生。
當動力輸出設(shè)備20具有圖3所示結(jié)構(gòu)時，其中第一離合器45在分離位置，且第二離合器46在合上位置，則當執(zhí)行圖35流程圖所示電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序，以從輔助電動機40向驅(qū)動軸22輸出希望轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩命令值Td*)時，該實施例的電動機驅(qū)動狀態(tài)下的發(fā)動機起動過程程序起動發(fā)動機50。當動力輸出設(shè)備20具有圖9所示結(jié)構(gòu)時，其中第一離合器45和第二離合器46都在合上位置，則當執(zhí)行圖37流程圖所示電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序，以使輔助電動機40能夠把發(fā)動機50保持隨動狀態(tài)，并且向驅(qū)動軸22輸出希望轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩命令值Td*)時，執(zhí)行圖42流程圖所示電動機驅(qū)動方式下的又一個發(fā)動機起動過程程序，以起動發(fā)動機50。
當程序進入圖42流程圖時，控制器80的控制CPU 90首先執(zhí)行與圖37流程圖所示電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序中步驟S424到步驟S426和步驟S428的處理相同的處理。即控制CPU 90在步驟S490讀出發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne，在步驟S491根據(jù)輸入的旋轉(zhuǎn)速度Ne得到發(fā)動機50的摩擦轉(zhuǎn)矩Tef，并且在步驟S492把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為這樣得到的摩擦轉(zhuǎn)矩Tef與轉(zhuǎn)矩命令值Td*的和。控制CPU 90然后在步驟S493根據(jù)這個值控制輔助電動機40。
在步驟S494把輸入旋轉(zhuǎn)速度Ne與預定旋轉(zhuǎn)速度NST比較。當輸入旋轉(zhuǎn)速度Ne低于預定旋轉(zhuǎn)速度NST時，程序確定發(fā)動機50不能在該輸入旋轉(zhuǎn)速度下穩(wěn)定地驅(qū)動，并且返回到步驟S490以重復步驟S490到步驟S494的處理，直到旋轉(zhuǎn)速度Ne變?yōu)榈扔诨蚋哂陬A定旋轉(zhuǎn)速度NST為止。由于在輔助電動機40使發(fā)動機50保持在隨動狀態(tài)下時執(zhí)行本起動過程程序，所以重復與圖37流程圖所示電動機驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序中步驟S424到步驟S426和步驟S428的處理相同的處理。在這個狀態(tài)下，通過第一離合器45和第二離合器46把曲軸56連接在驅(qū)動軸22上，以便不能優(yōu)先于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd來調(diào)節(jié)發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne。
在步驟S494在發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne不低于預定旋轉(zhuǎn)速度NST情況下，控制CPU 90在步驟S495計算在無負載條件下在發(fā)動機50在旋轉(zhuǎn)速度Ne下驅(qū)動時的燃料噴射量，并且在步驟S496向EFIECU 70傳送一個信號，以執(zhí)行點火控制和燃料噴射控制，以從燃料噴射閥51噴射計算的燃料量。在本實施例中，在無負載條件下對發(fā)動機50的各個旋轉(zhuǎn)速度Ne用實驗或其它方法確定燃料噴射量，并且預先以圖存儲在ROM 90b中。按照一個具體過程，在步驟S495，從存儲在ROM 90b中的圖中讀出與輸入旋轉(zhuǎn)速度Ne相對應的燃料噴射量。控制CPU 90隨后在步驟S497把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*，并且在步驟S498控制輔助電動機40。程序然后從這個程序退出。因為發(fā)動機50在無負載條件下在旋轉(zhuǎn)速度Ne下驅(qū)動，所以從輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*的設(shè)定值中略去發(fā)動機50的摩擦轉(zhuǎn)矩Tef。
以上討論的電動機驅(qū)動狀態(tài)下的變更發(fā)動機起動過程程序在輔助電動機40使發(fā)動機50保持在隨動狀態(tài)，并且向驅(qū)動軸22輸出動力時，能起動發(fā)動機50。這個發(fā)動機起動過程程序調(diào)節(jié)燃料噴射量，以便使發(fā)動機50能夠在無負載條件下在旋轉(zhuǎn)速度Ne下驅(qū)動，并且把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*，從而有效地減小了起動發(fā)動機50時出現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩沖擊。雖然該電動機驅(qū)動狀態(tài)下的變更發(fā)動機起動過程程序使發(fā)動機50控制在無負載條件下旋轉(zhuǎn)速度Ne下驅(qū)動，但是發(fā)動機50可以在負載轉(zhuǎn)矩Te下旋轉(zhuǎn)速度Ne下驅(qū)動。在后種情況下，把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為從輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*中減去負載轉(zhuǎn)矩Te所得到的值，以便減小起動發(fā)動機50時出現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩沖擊。在該電動機驅(qū)動狀態(tài)下的變更發(fā)動機起動過程程序中，由于不能優(yōu)先于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd調(diào)節(jié)發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度，所以在步驟S494當發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne低于預定旋轉(zhuǎn)速度NST時，重復步驟S490到步驟S494的處理。在動力輸出設(shè)備20安裝在能相對自由地改變驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd的結(jié)構(gòu)上，例如船舶或飛機上，該過程程序可以優(yōu)先于驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd控制發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度。
E．反向驅(qū)動下的控制以下敘述當該實施例的動力輸出設(shè)備20向后移動機動車時的控制過程。反向驅(qū)動狀態(tài)下的控制過程遵循圖43流程圖所示反向驅(qū)動狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩控制程序。當變速器位置傳感器84探測到變速器82由駕駛員設(shè)定在反向位置時，則按預定時間間隔(例如每8msec)重復執(zhí)行本程序。
當程序進入圖43程序時，控制器80的控制CPU 90首先在步驟S500確定第一離合器45是否在分離位置，且第二離合器46是否在合上位置(即圖3示意圖所示結(jié)構(gòu))。在離合器45和46的實際狀態(tài)與目標狀態(tài)不同時，控制CPU 90在步驟S502使離合器45和46都分離，并且在步驟S504僅使第二離合器46合上。前文已討論了為什么在離合器45和46的實際狀態(tài)與目標狀態(tài)不同時立刻使離合器45和46都分離的理由。控制CPU 90隨后在步驟S506讀出驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd，并且在步驟S508讀出用加速器踏板位置傳感器64a測量的加速器踏板位置AP?？刂艭PU 90在步驟S510根據(jù)驅(qū)動軸22的輸入旋轉(zhuǎn)速度Nd和輸入的加速器踏板位置AP，得到輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩(輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*)。得到轉(zhuǎn)矩命令值Td*的過程與圖11操作控制程序中步驟S104的處理所說明的技術(shù)相同。由于在本程序中變速器82設(shè)定在反向位置，所以轉(zhuǎn)矩命令值Td*以負值給定。
在得到轉(zhuǎn)矩命令值Td*以后，控制CPU 90在步驟S512讀出電池94的剩余電荷BRM，并且在步驟S514把電池94的輸入剩余電荷BRM與第一閾值BL比較。在電池94的剩余電荷BRM不小于第一閾值BL情況下，程序確定電池94的剩余電荷BRM足夠驅(qū)動輔助電動機40，并且轉(zhuǎn)到步驟S516，以確定發(fā)動機50是否在驅(qū)動狀態(tài)。當發(fā)動機50在驅(qū)動狀態(tài)時，控制CPU 90在步驟S518向EFIECU 70傳送一個信號，以使發(fā)動機50保持在空轉(zhuǎn)?？刂艭PU 90隨后在步驟S520把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定等于零，在步驟S522把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*，并且在步驟S530到步驟S534控制離合器電動機30，輔助電動機40和發(fā)動機50。前文已敘述了EFIECU 70接收信號以使發(fā)動機50保持在空轉(zhuǎn)的控制過程，以及當轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定等于零時離合器電動機30的控制過程。輔助電動機40消耗的電力由電池94放電的電力供給。
相反，在步驟S514在電池94的剩余電荷BRM小于第一閾值BL情況下，程序轉(zhuǎn)到步驟S523，以用驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd乘輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩命令值Td*)來計算輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd?？刂艭PU90然后在步驟S524根據(jù)所計算的能量Pd設(shè)定發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*。設(shè)定發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*的過程與圖15和圖16流程圖所示正常驅(qū)動方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序中步驟S170的處理所說明的技術(shù)相同。雖然如上所述轉(zhuǎn)矩命令值Td*為負，但是驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd在反向驅(qū)動狀態(tài)下也取負值，以便能量Pd像前向驅(qū)動狀態(tài)下那樣具有正值?？刂艭PU 90隨后在步驟S526把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定為目標發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te*，在步驟S528把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為從輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*中減去轉(zhuǎn)矩命令值Tc*所得到的值，并且在步驟S530到步驟S534控制離合器電動機30，輔助電動機40和發(fā)動機50。由于轉(zhuǎn)矩命令值Td*為負，并且離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*為正，所以對輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定大小比轉(zhuǎn)矩命令值Td*大的負值。
圖44表示當在步驟S514確定電池94的剩余電荷BRM小于第一閾值BL時，發(fā)動機50，離合器電動機30和輔助電動機40的操作狀態(tài)，以及施加到曲軸56和驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)。圖45表示在這樣條件下轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換的狀態(tài)。參考圖44，發(fā)動機50沿曲軸56的旋轉(zhuǎn)方向輸出轉(zhuǎn)矩Te。從離合器電動機30輸出的轉(zhuǎn)矩Tc起發(fā)動機50的負載轉(zhuǎn)矩作用，并且因此在沿曲軸56的旋轉(zhuǎn)方向施加在驅(qū)動軸22上時，沿曲軸56的旋轉(zhuǎn)反向施加在曲軸56上。驅(qū)動軸22沿曲軸56的旋轉(zhuǎn)反向旋轉(zhuǎn)，以便離合器電動機30輸出的轉(zhuǎn)矩Tc沿驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)反向施加在驅(qū)動軸22上。在這個狀態(tài)下，發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne與驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd之間的旋轉(zhuǎn)速度差Nc具有正值。離合器電動機30因此執(zhí)行再生操作，以再生與旋轉(zhuǎn)速度差Nc相對應的電力。由于轉(zhuǎn)矩命令值Ta*為負，所以從輔助電動機40輸出的轉(zhuǎn)矩Ta沿驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)方向施加在驅(qū)動軸22上。把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為從轉(zhuǎn)矩命令值Td*中減去轉(zhuǎn)矩命令值Tc*所得到的值。這樣不僅取消了從離合器電動機30向驅(qū)動軸22輸出的轉(zhuǎn)矩Tc，而且對驅(qū)動軸22施加與轉(zhuǎn)矩命令值Td*相對應的轉(zhuǎn)矩Td。輔助電動機40消耗的電力由離合器電動機30再生的電力供給。參考圖45，離合器電動機30向驅(qū)動軸22傳送轉(zhuǎn)矩Te，并且以面積Ge所表示的能量再生從發(fā)動機50輸出的動力，發(fā)動機50在轉(zhuǎn)矩Te和旋轉(zhuǎn)速度Ne所限定的驅(qū)動點下驅(qū)動。能量Ge以面積Gd所表示的能量供給輔助電動機40，從而以旋轉(zhuǎn)速度Nd和沿發(fā)動機50旋轉(zhuǎn)反向作用的轉(zhuǎn)矩Td所限定的動力輸出到驅(qū)動軸22。這個轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換不伴隨電池94的充電或放電過程。
以上討論的反向驅(qū)動狀態(tài)下的控制過程能向后移動機動車。在電池94的剩余電荷BRM足夠情況下，輔助電動機40利用電池94放電的電力來輸出動力，并向后移動機動車。另一個過程借助于離合器電動機30和輔助電動機40把發(fā)動機50輸出的動力轉(zhuǎn)換成沿發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)反向作用的動力，從而向后移動機動車。這個過程由轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換實現(xiàn)，而與電池94的剩余電荷BRM無關(guān)。這樣即使當電池94的剩余電荷不足以釋放電力時，也允許向后移動機動車。
在該實施例的反向驅(qū)動狀態(tài)下的控制過程中，當電池94的剩余電荷BRM小于第一閾值BL時，從發(fā)動機50輸出的全部能量Pe借助于離合器電動機30和輔助電動機40經(jīng)受轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換，并且輸出到驅(qū)動軸22。按照另一種可能結(jié)構(gòu)，電池94可以用發(fā)動機50輸出的能量Pe的部分來充電，或輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd的部分可以從電池94放電。在這種變更結(jié)構(gòu)中，按照比輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd大的能量Pe或比能量Pd小的能量Pe來設(shè)定發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*。
當動力輸出設(shè)備20具有圖3結(jié)構(gòu)時，其中第一離合器45在分離位置，且第二離合器46在合上位置，則該實施例的反向驅(qū)動狀態(tài)下的控制過程向后移動機動車。當動力輸出設(shè)備20具有圖4結(jié)構(gòu)時，其中第一離合器45在合上位置，且第二離合器46在分離位置，則反向驅(qū)動狀態(tài)下的另一種控制過程向后移動機動車。在這種情況下，執(zhí)行圖48流程圖所示反向驅(qū)動狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩控制程序。除操作第一離合器45和第二離合器46，以便使第一離合器45設(shè)定在合上位置且第二離合器46設(shè)定在分離位置，并且使動力輸出設(shè)備29能夠具有圖4結(jié)構(gòu)(即步驟S540到步驟S544的處理)，以及根據(jù)離合器45和46的這些不同合上-分離狀態(tài)來設(shè)定離合器電動機30和輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*和Ta*(即步驟S560，步驟S562，步驟S566和步驟S568的處理)以外，圖46所示的反向驅(qū)動狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩控制程序與圖43所示的相同。對第一離合器45和第二離合器46的合上-分離狀態(tài)無須作進一步說明。以下敘述設(shè)定離合器電動機30和輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*和Ta*的過程，以及動力輸出設(shè)備20根據(jù)這些值的操作。
在圖46所示反向驅(qū)動狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩控制程序中，在步驟S554當電池94的剩余電荷BRM不小于第一閾值BL時，控制器80的控制CPU 90在步驟S560和步驟S562把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*和輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*都設(shè)定為輸出到驅(qū)動軸22的輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*。在這個程序中，動力輸出設(shè)備20具有圖4示意圖所示結(jié)構(gòu)。把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定為輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*使離合器電動機30能夠向驅(qū)動軸22輸出與輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*相對應的轉(zhuǎn)矩。因為以下理由，還把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*。當離合器電動機30向驅(qū)動軸22輸出與輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*相對應的轉(zhuǎn)矩時，則作為反作用力對曲軸56輸出一個具有相同大小但是相反方向的轉(zhuǎn)矩。輔助電動機40因此要求輸出一個轉(zhuǎn)矩，其取消作為反作用力的轉(zhuǎn)矩。雖然在圖46流程圖中在步驟S562把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*，但是當發(fā)動機50在停止時可以閉鎖輔助電動機40。當發(fā)動機50保持在空轉(zhuǎn)時，可以反饋控制輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*，以使曲軸56的旋轉(zhuǎn)速度Ne等于空轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)速度。
相反，在步驟S554在電池94的剩余電荷BRM小于第一閾值BL情況下，控制CPU 90在步驟S566把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定為輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩命令值Td*，并且在步驟S568把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為從轉(zhuǎn)矩命令值Td*中減去發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*所得到的值。如前文所討論，在本程序中動力輸出設(shè)備20具有圖4結(jié)構(gòu)。在這個條件下，把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定為輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*也使離合器電動機30能夠向驅(qū)動軸22輸出與輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*相對應的轉(zhuǎn)矩。把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定為從轉(zhuǎn)矩命令值Td*中減去發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*所得到的值。這樣當離合器電動機30向驅(qū)動軸22輸出與轉(zhuǎn)矩命令值Td*相對應的轉(zhuǎn)矩時，取消了輸出到曲軸56的反作用力，并且提供負載轉(zhuǎn)矩，以便使發(fā)動機50能夠穩(wěn)定地輸出與目標轉(zhuǎn)矩Te*相對應的轉(zhuǎn)矩。
圖47表示當在步驟S554確定電池94的剩余電荷BRM小于第一閾值BL時，發(fā)動機50，離合器電動機30和輔助電動機40的操作狀態(tài)，以及施加到曲軸56和驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)。圖48表示在這樣條件下轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換的狀態(tài)。參考圖47，離合器電動機30沿驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)方向向驅(qū)動軸22輸出轉(zhuǎn)矩Tc(=Td*)，以及沿曲軸56的旋轉(zhuǎn)方向(即驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)反向)向曲軸56輸出轉(zhuǎn)矩Tc。發(fā)動機50沿曲軸56的旋轉(zhuǎn)方向輸出與目標轉(zhuǎn)矩Te*相對應的轉(zhuǎn)矩Te。輔助電動機40因此要求輸出取消轉(zhuǎn)矩Te和Tc的和的轉(zhuǎn)矩Ta，以便使曲軸56上的轉(zhuǎn)矩平衡。此刻，從輔助電動機40輸出的轉(zhuǎn)矩Ta沿曲軸56的旋轉(zhuǎn)反向作用，以便輔助電動機40執(zhí)行再生操作。離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩Tc沿驅(qū)動軸22和曲軸56的旋轉(zhuǎn)方向作用，以便離合器電動機30執(zhí)行動力操作。離合器電動機30消耗的電力由輔助電動機40再生的電力供給。參考圖48，輔助電動機40以面積Ge所表示的能量再生從發(fā)動機50輸出的動力，發(fā)動機50則在由轉(zhuǎn)矩Te和旋轉(zhuǎn)速度Ne所限定的驅(qū)動點下驅(qū)動。能量Ge以面積Gd所表示的能量供給離合器電動機30，從而以旋轉(zhuǎn)速度Nd和沿發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)反向作用的轉(zhuǎn)矩Td所限定的動力輸出到驅(qū)動軸22。這個轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換不伴隨電池94的充電和放電過程。
以上討論的反向驅(qū)動狀態(tài)下的變更控制過程也能向后移動機動車。在電池94的剩余電荷BRM足夠情況下，離合器電動機30在輔助電動機40接收反作用力時，利用電池94所放電的電力來輸出動力，從而使機動車能夠向后移動。另一個過程借助于離合器電動機30和輔助電動機40把發(fā)動機50輸出的動力轉(zhuǎn)換成沿發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)反向作用的動力，從而向后移動機動車。這個過程通過轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)，而與電池94的剩余電荷BRM無關(guān)。這樣即使當電池94的剩余電荷BRM不足夠釋放電力時，也允許機動車向后移動。
在反向驅(qū)動狀態(tài)下的變更控制過程中，當電池94的剩余電荷BRM小于第一閾值BL時，從發(fā)動機50輸出的全部能量Pe借助于離合器電動機30和輔助電動機40經(jīng)受轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換，并且輸出到驅(qū)動軸22。按照另一種可能結(jié)構(gòu)，電池94可以用發(fā)動機50輸出的能量Pe的部分來充電，或輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd的部分可以從電池94放電。在這種變更結(jié)構(gòu)中，按照比輸出到驅(qū)動軸22的能量Pd大的能量Pe或比能量Pd小的能量Pe來設(shè)定發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*。
F．其它操作控制以上討論涉及當該實施例的動力輸出設(shè)備20具有圖3結(jié)構(gòu)，圖4結(jié)構(gòu)或圖9結(jié)構(gòu)時的操作。以下敘述當動力輸出設(shè)備20具有圖10示意圖所示結(jié)構(gòu)時的操作。這種結(jié)構(gòu)僅使離合器電動機30與驅(qū)動軸22和曲軸56兩者連接。在這種結(jié)構(gòu)中，離合器電動機30在再生或消耗與發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne和驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd之間的旋轉(zhuǎn)速度差Nc相對應的電力時，向驅(qū)動軸22傳送發(fā)動機50的輸出轉(zhuǎn)矩。在圖9結(jié)構(gòu)中，其中第一離合器45和第二離合器46都在合上位置，則曲軸56和驅(qū)動軸22通過轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38相互連接，以便在發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne與驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd相同條件下，能由輔助電動機40來增加或減小轉(zhuǎn)矩。另一方面，在圖10結(jié)構(gòu)中，其中第一離合器45和第二離合器46都在分離位置，則因為離合器電動機30的特性，所以從發(fā)動機50輸出的轉(zhuǎn)矩直接傳送到驅(qū)動軸22，以便在發(fā)動機50輸出的轉(zhuǎn)矩Te與輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩Td相同條件下，能由離合器電動機30來增加或減小旋轉(zhuǎn)速度。因此簡單地用轉(zhuǎn)矩限制來替換旋轉(zhuǎn)速度限制，則在圖9結(jié)構(gòu)下所執(zhí)行的圖33直接輸出方式下的轉(zhuǎn)矩控制程序適用于圖10結(jié)構(gòu)。圖49是表示應用于圖10結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩控制程序的流程圖。例如，當輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩命令值Td*)在發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍以內(nèi)時(即圖14所示面積PA)，執(zhí)行圖49轉(zhuǎn)矩控制程序。以下敘述當動力輸出設(shè)備20具有圖10示意圖所示結(jié)構(gòu)時所執(zhí)行的轉(zhuǎn)矩控制過程。
當程序進入圖49轉(zhuǎn)矩控制程序時，控制器80的控制CPU 90首先在步驟S600把發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*設(shè)定為輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩命令值Td*，并且在步驟S602確定第一離合器45和第二離合器46是否都在分離位置。在第一離合器45和第二離合器46不都在分離位置情況下，控制CPU 90在步驟S604把離合器45和46設(shè)定在分離位置，以便使動力輸出設(shè)備20能夠具有圖10所示結(jié)構(gòu)?？刂艭PU90然后在步驟S606讀出驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd，并且在步驟S608相對于輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩命令值Td*，讀出發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍內(nèi)(圖14所示面積PA)的最小旋轉(zhuǎn)速度N1和最大旋轉(zhuǎn)速度N2。然后在步驟S610把輸入旋轉(zhuǎn)速度Nd與最小旋轉(zhuǎn)速度N1和最大旋轉(zhuǎn)速度N2比較。在本實施例中，對各個轉(zhuǎn)矩命令值Td*用實驗或其它方法確定發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍內(nèi)的最小旋轉(zhuǎn)速度N1和最大旋轉(zhuǎn)速度N2，并且預先以圖(未示出)存儲在ROM 90b中。按照一個具體過程，在步驟S608，從存儲在ROM 90b中的圖中讀出與轉(zhuǎn)矩命令值Td*相對應的最小旋轉(zhuǎn)速度N1和最大旋轉(zhuǎn)速度N2。
在步驟S610，當驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd不低于最小旋轉(zhuǎn)速度N1且不高于最大旋轉(zhuǎn)速度N2時，在步驟S614把發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*設(shè)定為驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd。當驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd低于最小旋轉(zhuǎn)速度N1時，在步驟S612把發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*設(shè)定為最小旋轉(zhuǎn)速度N1。相反，當驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd高于最大旋轉(zhuǎn)速度N2時，在步驟S616把發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*設(shè)定為最大旋轉(zhuǎn)速度N2。這個過程能夠使目標轉(zhuǎn)矩Te*和目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*所限定的發(fā)動機50的驅(qū)動點在發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍以內(nèi)(即圖14所示面積PA)。
控制CPU 90然后在步驟S618把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定為發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*，在步驟S620把輔助電動機40的轉(zhuǎn)矩命令值Ta*設(shè)定等于零，并且在步驟S622到步驟S626控制離合器電動機30，輔助電動機40和發(fā)動機50。
圖50表示當執(zhí)行圖49流程圖所示的轉(zhuǎn)矩控制程序時輸出到驅(qū)動軸22的動力的狀態(tài)。作為例子，假定驅(qū)動軸22在旋轉(zhuǎn)速度Nd1下旋轉(zhuǎn)，并且取決于加速器踏板64的踩下量的輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*等于值Td1，即希望驅(qū)動軸22在圖50中驅(qū)動點Pd1下旋轉(zhuǎn)。當輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩Td1(=轉(zhuǎn)矩命令值Td*)在發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍PA以內(nèi)時，驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd1比這個有效驅(qū)動范圍PA的下限低得多。在這樣條件下，把發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*設(shè)定為轉(zhuǎn)矩命令值Td*(=值Td1)(在圖49中步驟S600)，而把轉(zhuǎn)矩Td1下范圍PA的下限旋轉(zhuǎn)速度Ne1作為最小旋轉(zhuǎn)速度N1設(shè)定給發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*(在步驟S612)。發(fā)動機50因此在由轉(zhuǎn)矩Td1和旋轉(zhuǎn)速度Ne1所限定的驅(qū)動點Pe1下驅(qū)動。此刻，離合器電動機30在發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne1與驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd1之間的旋轉(zhuǎn)速度差Nc1(正值)下驅(qū)動，從而再生與旋轉(zhuǎn)速度差Nc1相對應的電力(Td1×Nc1)。電池94用這個再生電力充電。
作為另一個例子，假定驅(qū)動軸22在旋轉(zhuǎn)速度Nd2下旋轉(zhuǎn)，并且輸出轉(zhuǎn)矩命令值Td*等于值Td2，即希望驅(qū)動軸22在圖50中驅(qū)動點Pd2下旋轉(zhuǎn)。當輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩Td2(=轉(zhuǎn)矩命令值Td*)在發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍PA以內(nèi)時，驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd2比這個有效驅(qū)動范圍PA的上限高得多。在這樣條件下，把發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*設(shè)定為轉(zhuǎn)矩命令值Td*(=值Td2)(在步驟S600)，而把轉(zhuǎn)矩Td2下范圍PA的上限旋轉(zhuǎn)速度Ne2作為最大旋轉(zhuǎn)速度N2設(shè)定給發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*(在步驟S616)。發(fā)動機50因此在由轉(zhuǎn)矩Td2和旋轉(zhuǎn)速度Ne2所限定的驅(qū)動點Pe2下驅(qū)動。此刻，離合器電動機30在發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne2與驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd2之間的旋轉(zhuǎn)速度差Nc2(負值)下驅(qū)動，從而消耗與旋轉(zhuǎn)速度差Nc2相對應的電力(Td2×Nc2)。離合器電動機30消耗的電力由電池94放電。
當輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩命令值Td*)和驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd都在圖50所示發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍PA以內(nèi)時，把發(fā)動機50的目標轉(zhuǎn)矩Te*設(shè)定為轉(zhuǎn)矩命令值Td*(在步驟S600)，而把發(fā)動機50的目標旋轉(zhuǎn)速度Ne*設(shè)定為驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd(在步驟S614)。發(fā)動機50的旋轉(zhuǎn)速度Ne因此變?yōu)榈扔隍?qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd。在圖49所示實施例中，通過把離合器電動機30的轉(zhuǎn)矩命令值Tc*設(shè)定為目標轉(zhuǎn)矩Te*來控制離合器電動機30。然而，按照另一個應用，可以閉鎖離合器電動機30。在后種情況下，離合器電動機30的控制能夠使恒定電流流過三相線圈34的各個相，該恒定電流能在離合器電動機30中轉(zhuǎn)子的電角度等于π/2時產(chǎn)生不比目標轉(zhuǎn)矩Te*小的轉(zhuǎn)矩。
只要輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩命令值Td*)在發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍以內(nèi)，即使驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd不在這個有效驅(qū)動范圍以內(nèi)，則當動力輸出設(shè)備20具有圖10結(jié)構(gòu)時，以上討論的轉(zhuǎn)矩控制程序也能夠在允許發(fā)動機50在該有效驅(qū)動范圍內(nèi)驅(qū)動(即圖14所示面積PA)時，使轉(zhuǎn)矩命令值Td*所對應的轉(zhuǎn)矩輸出到驅(qū)動軸22。
當輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩命令值Td*)和驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd都在發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍以內(nèi)時(圖14所示面積PA)，或即使驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)速度Nd不在這個有效驅(qū)動范圍以內(nèi)，而轉(zhuǎn)矩命令值Td*在發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍以內(nèi)時，執(zhí)行該轉(zhuǎn)矩控制程序。如前文所討論，在圖10結(jié)構(gòu)中，其中第一離合器45和第二離合器46都在分離位置，則因為離合器電動機30的特性，從發(fā)動機50輸出的轉(zhuǎn)矩直接傳送到驅(qū)動軸22，以便在發(fā)動機50輸出的轉(zhuǎn)矩Te與輸出到驅(qū)動軸22的轉(zhuǎn)矩Td相同條件下，能由離合器電動機30來增加或減小旋轉(zhuǎn)速度。轉(zhuǎn)矩控制因此不限于其中轉(zhuǎn)矩命令值Td*在發(fā)動機50的有效驅(qū)動范圍以內(nèi)的情況。例如，當輔助電動機40中出現(xiàn)某種異常時，使第一離合器45和第二離合器46都設(shè)定在分離位置，以便使動力輸出設(shè)備20能夠具有圖10沒有輔助電動機40的結(jié)構(gòu)。在這種狀態(tài)下，離合器電動機30按發(fā)動機50輸出的動力來改變旋轉(zhuǎn)速度，并且把校正的動力輸出到驅(qū)動軸22。
G．變更在以上討論的該實施例的動力輸出設(shè)備20中，第一離合器45和第二離合器46安排在輔助電動機40與離合器電動機30之間。在圖51所示另一個變更結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備20A中，第一離合器45A和第二離合器46A都安排在發(fā)動機50與輔助電動機40之間。在圖52所示又一個變更結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備20B中，第一離合器45B安排在發(fā)動機50與輔助電動機40之間，而第二離合器46B安排在輔助電動機40與離合器電動機30之間。雖然在該實施例的動力輸出設(shè)備20中輔助電動機40安排在發(fā)動機50與離合器電動機30之間，但是像圖53所示另一個變更結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備20C那樣，離合器電動機30C可以安排在發(fā)動機50與輔助電動機40之間。在這個動力輸出設(shè)備20C中，在其內(nèi)表面安裝有永久磁鐵32C的離合器電動機30C的外轉(zhuǎn)子31C與曲軸56連接，而具有三相線圈34C的內(nèi)轉(zhuǎn)子33C與驅(qū)動軸22連接。這樣的不同歸因于安排在離合器電動機30C與輔助電動機40之間的第一離合器45C和第二離合器46C。各種變更結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備，例如一個具有不同的離合器電動機30和輔助電動機40布置的動力輸出設(shè)備，能與該實施例的動力輸出設(shè)備20類似的方式操作。對于動力輸出設(shè)備20中所包括的離合器電動機30，輔助電動機40，第一離合器45，第二離合器45和滑環(huán)35，總共有18種(2×3×3)不同布置(即相對于離合器電動機30和輔助電動機40的2種不同布置，相對于第一離合器45和第二離合器46的3種不同布置，以及相對于滑環(huán)35的3種不同布置)。
雖然在該實施例的動力輸出設(shè)備20中離合器電動機30和輔助電動機40沿軸向安排，但是像圖54所示又一個變更結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備20D那樣，輔助電動機40D可以沿徑向安排在離合器電動機30D的外部。在這種結(jié)構(gòu)中，沿徑向朝外部方向按順序安排與曲軸56連接且在其外表面裝有永久磁鐵32D的內(nèi)轉(zhuǎn)子31D，具有三相線圈34D的離合器電動機30D的外轉(zhuǎn)子33D，與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38D連接且在其外表面裝有永久磁鐵42D的輔助電動機40D的轉(zhuǎn)子41D，以及固定在殼49上且具有三相線圈44D的輔助電動機40D的定子43D。沿徑向在離合器電動機30D外部安排輔助電動機40D的結(jié)構(gòu)大大縮短了動力輸出設(shè)備20D的軸向長度，從而優(yōu)選地使整個動力輸出設(shè)備20D緊湊。在沿徑向在離合器電動機30D外部安排輔助電動機40D的結(jié)構(gòu)中，對于第一離合器45D，第二離合器46D和滑環(huán)35的安排有自由度。
雖然在該實施例的動力輸出設(shè)備20中離合器電動機30和輔助電動機40同軸安排，但是像圖55所示一個變更結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備20E那樣，或像圖56所示另一個變更結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備20F那樣，離合器電動機和輔助電動機可以安排在不同的軸上。在變更結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備20E中，發(fā)動機50和離合器電動機30E安排在同一軸上，而輔助電動機40E安排在一個不同軸上。離合器電動機30E的外轉(zhuǎn)子33E借助于一條皮帶22E與驅(qū)動軸22連接，而曲軸56借助于一條皮帶56E通過第一離合器45E與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38E連接。在另一種變更結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備20F中，發(fā)動機50和輔助電動機40F安排在同一軸上，而離合器電動機30F安排在一個不同軸上。離合器電動機30F的外轉(zhuǎn)子33F借助于一條皮帶56F與曲軸56連接，而驅(qū)動軸22借助于一條皮帶22F通過第二離合器46F與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38F連接。像這些變更例子那樣在不同軸上安排離合器電動機30和輔助電動機40的結(jié)構(gòu)大大縮短了動力輸出設(shè)備20的軸向長度。這樣使動力輸出設(shè)備20能夠有利地安裝在前輪驅(qū)動的機動車上。在不同軸上安排離合器電動機30和輔助電動機40的結(jié)構(gòu)中，對于第一離合器45，第二離合器46和滑環(huán)35的安排也有自由度。
在不同軸上安排離合器電動機30和輔助電動機40的動力輸出設(shè)備20E和20F中，發(fā)動機50的曲軸56和驅(qū)動軸22可以安置在同一軸上，而不是不同軸上。在變更結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備20E或20F中，不同軸借助于皮帶22E和56E或22F和56F相互連接。像圖57所示又一個變更結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備20G那樣，曲軸56和驅(qū)動軸22可以借助于附于驅(qū)動軸56和驅(qū)動軸22的齒輪102和104，以及通過第一離合器45G和第二離合器46G而附于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38G的齒輪106和108，與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38G連接。
在該實施例的動力輸出設(shè)備20中，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38與曲軸56或驅(qū)動軸22的連接和脫開借助于離合器45和46來實現(xiàn)。像圖58所示另一個變更結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備20H那樣，連接和脫開可以通過齒輪連接的切換來實現(xiàn)。以下簡短敘述動力輸出設(shè)備20H的結(jié)構(gòu)。在動力輸出設(shè)備20H中，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38H具有一個能與附于曲軸56的齒輪102連接的齒輪106，以及一個能與附于驅(qū)動軸22的齒輪104連接的齒輪108。安排這些齒輪以實現(xiàn)選擇性的齒輪連接。在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38H具有齒輪108的一端安排一個沿軸向移動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38H的致動器100。致動器100的操作使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38H沿軸向滑動，從而有選擇地實現(xiàn)齒輪102與齒輪106的齒輪連接或齒輪104與齒輪108的齒輪連接。輔助電動機40H的轉(zhuǎn)子41H通過花軸112與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38H連接，花軸112可相對于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38沿軸向移動，但是不可繞軸旋轉(zhuǎn)。即使當致動器100使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38H沿軸向滑動時，輔助電動機40H也不沿軸向移動。動力輸出設(shè)備40H選擇齒輪連接，以實現(xiàn)圖3結(jié)構(gòu)或圖4結(jié)構(gòu)，并且施加與該實施例的動力輸出設(shè)備20那樣相同的作用。
在該實施例的動力輸出設(shè)備20中，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38借助于第一離合器45和第二離合器46與曲軸56或驅(qū)動軸22連接。這樣的連接可以用變速齒輪和離合器的組合來實現(xiàn)。例如，像圖59所示的另一個動力輸出設(shè)備20J那樣，曲軸56借助于變速齒輪120和第一離合器45J與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38J連接，而驅(qū)動軸22借助于變速齒輪130和第二離合器46J與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38J連接。變速齒輪120包括一對附于曲軸56的皮帶支持部件122(122a,122b)，一對附于通過第一離合器45J與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38J連接的連接軸129的皮帶支持部件124(124a,124b)，一條由該兩對皮帶支持部件122和124支持的皮帶125，以及一個附于皮帶支持部件124a一端，以使皮帶支持部件124a沿軸向滑動的致動器126。各個皮帶支持部件122a,122b,124a和124b在它們與皮帶125接觸的接觸表面上具有錐形。通過改變各對皮帶支持部件之間的間隔能改變皮帶125的圓周半徑。在變速齒輪120中，致動器126使皮帶支持部件124a沿軸向滑動，以便改變該對皮帶支持部件124之間的間隔，從而改變皮帶125的圓周半徑。這樣改變曲軸56的旋轉(zhuǎn)速度，并且通過連接軸129把速度變化傳送給轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38J。與第二離合器46J連接的變速齒輪130和變速齒輪120具有相同結(jié)構(gòu)。致動器136改變一對皮帶支持部件134之間的間隔，并且改變皮帶135的圓周半徑，從而改變轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38J的旋轉(zhuǎn)速度，并且把速度變化傳送給驅(qū)動軸22。
在該變更結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備20J中，變速齒輪120和130起調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38J的旋轉(zhuǎn)速度的作用。這樣使輔助電動機40J能夠在高效率驅(qū)動點下驅(qū)動。即使當曲軸56的旋轉(zhuǎn)速度Ne與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38J的旋轉(zhuǎn)速度大不相同時，變速齒輪120也調(diào)節(jié)變速齒輪速比，以便使曲軸56能夠通過第一離合器45J與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38J平滑地連接。這樣有效地減小了在通過第一離合器45J連接的過程中可能出現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩沖擊。
在該變更結(jié)構(gòu)的動力輸出設(shè)備20J中，變速齒輪120和130安排在曲軸56與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38J的連接和驅(qū)動軸22與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38J的連接兩者上。然而，變速齒輪可以安排在其中任何一個連接上。在動力輸出設(shè)備20J中，通過改變皮帶125(或135)的圓周半徑來改變旋轉(zhuǎn)速度。然而，可以應用任何技術(shù)來改變轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸38J的旋轉(zhuǎn)速度，并把速度變化傳送給驅(qū)動軸22。例如，可以通過行星齒輪中的齒輪連接來改變旋轉(zhuǎn)速度。
本發(fā)明不局限于以上實施例或應用，而是在不違反本發(fā)明的主要特征的范圍或精神下，可以有許多變更，改變和交替。
在以上討論的實施例的動力輸出設(shè)備20中，用汽油驅(qū)動的汽油發(fā)動機來作為發(fā)動機50。然而，本發(fā)明的原理適用于其它內(nèi)燃機和外燃機，例如柴油發(fā)動機，渦輪發(fā)動機和噴氣發(fā)動機。
在該實施例的動力輸出設(shè)備20中，對離合器電動機30和輔助電動機40使用永磁(PM)式同步電動機。然而，按照要求可以使用任何其它能實現(xiàn)再生操作和動力操作兩者的電動機，例如可變磁阻(VR)式同步電動機，微調(diào)電動機，直流電動機，感應電動機，超導電動機，以及步進電動機。
在該實施例的動力輸出設(shè)備20中，包括旋轉(zhuǎn)環(huán)35a和電刷35b的滑環(huán)35用作離合器電動機30的電力傳送裝置。然而，可以用旋轉(zhuǎn)環(huán)式汞接觸，磁能的半導體耦合，旋轉(zhuǎn)變壓器，或其它類似裝置來代替滑環(huán)35。
在該實施例的動力輸出設(shè)備20中，對第一和第二驅(qū)動電路91和92使用晶體管變換器。其它可用例子包括IGBT(絕緣柵雙極式晶體管)變換器，可控硅變換器，電壓PWM(脈沖寬度調(diào)制)變換器，方波變換器(電壓變換器和電流變換器)，以及諧振變換器。
電池94可以包括Pb電池，NiMH電池，Li電池，或其它類似電池。可以用電容器來代替電池94。
雖然該實施例的動力輸出設(shè)備20安裝在機動車上，但是它可以安裝在其它運輸工具，例如船舶和飛機上，以及各種各樣的工業(yè)機器上。
應該清楚地理解，以上實施例僅是說明性的，并且在任何一點上都不是限制性的。本發(fā)明的范圍和精神僅由附加權(quán)利要求的各項來限定。
權(quán)利要求
1．一種向一個驅(qū)動軸輸出動力的動力輸出設(shè)備，所述動力輸出設(shè)備包括一臺發(fā)動機，具有一個輸出軸；第一電動機，包括與所述發(fā)動機的所述輸出軸連接的第一轉(zhuǎn)子和與所述驅(qū)動軸連接的第二轉(zhuǎn)子，所述第二轉(zhuǎn)子相對于所述第一轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)，所述第一和第二轉(zhuǎn)子相互電磁連接，由此使動力通過所述第一轉(zhuǎn)子與所述第二轉(zhuǎn)子的電磁聯(lián)軸節(jié)，在所述發(fā)動機的所述輸出軸與所述驅(qū)動軸之間傳送；第二電動機，具有一個與所述輸出軸和所述驅(qū)動軸不同的旋轉(zhuǎn)軸，所述第二電動機通過所述旋轉(zhuǎn)軸接收和傳送動力；第一連接裝置，以把所述旋轉(zhuǎn)軸機械連接在所述輸出軸上，并且釋放該連接；以及第二連接裝置，以把所述旋轉(zhuǎn)軸機械連接在所述驅(qū)動軸上，并且釋放該連接。
2．按照權(quán)利要求1的動力輸出設(shè)備，其中所述第一連接裝置和所述第二連接裝置都包括離合器。
3．按照權(quán)利要求1的動力輸出設(shè)備，其中所述驅(qū)動軸和所述輸出軸同軸安排。
4．按照權(quán)利要求3的動力輸出設(shè)備，其中所述旋轉(zhuǎn)軸與所述驅(qū)動軸和所述輸出軸同軸安排。
5．按照權(quán)利要求4的動力輸出設(shè)備，其中所述第二電動機包括一個沿徑向安排在所述第一電動機外部的圓柱形轉(zhuǎn)子。
6．按照權(quán)利要求4的動力輸出設(shè)備，其中按順序安排所述發(fā)動機，所述第二電動機和所述第一電動機。
7．按照權(quán)利要求6的動力輸出設(shè)備，其中所述第一連接裝置和所述第二連接裝置安排在所述第二電動機與所述第一電動機之間。
8．按照權(quán)利要求3的動力輸出設(shè)備，其中所述旋轉(zhuǎn)軸安排在一個與所述驅(qū)動軸和所述輸出軸不同的軸上。
9．按照權(quán)利要求1的動力輸出設(shè)備，其中所述輸出軸和所述驅(qū)動軸安排在不同軸上。
10．按照權(quán)利要求9的動力輸出設(shè)備，其中所述旋轉(zhuǎn)軸與所述輸出軸同軸安排。
11．按照權(quán)利要求9的動力輸出設(shè)備，其中所述旋轉(zhuǎn)軸與所述驅(qū)動軸同軸安排。
12．按照權(quán)利要求1的動力輸出設(shè)備，其中所述第一連接裝置包括一個連接軸，以與所述輸出軸機械連接；以及變速齒輪裝置，以在所述連接軸與所述旋轉(zhuǎn)軸之間改變旋轉(zhuǎn)速度。
13．按照權(quán)利要求1的動力輸出設(shè)備，其中所述第二連接裝置包括一個連接軸，以與所述驅(qū)動軸機械連接；以及變速齒輪裝置，以在所述連接軸與所述旋轉(zhuǎn)軸之間改變旋轉(zhuǎn)速度。
14．按照權(quán)利要求1的動力輸出設(shè)備，所述動力輸出設(shè)備進一步包括連接控制裝置，以在預定條件下控制所述第一連接裝置和所述第二連接裝置。
15．按照權(quán)利要求14的動力輸出設(shè)備，其中所述連接控制裝置包括當所述預定條件為所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度高于所述驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度時，控制所述第一連接裝置以釋放所述旋轉(zhuǎn)軸與所述輸出軸的連接，并且控制所述第二連接裝置以使所述旋轉(zhuǎn)軸與所述驅(qū)動軸連接的裝置，以及當所述預定條件為所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度低于所述驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度時，控制所述第一連接裝置以使所述旋轉(zhuǎn)軸與所述輸出軸連接，并且控制所述第二連接裝置以釋放所述旋轉(zhuǎn)軸與所述驅(qū)動軸的連接的裝置。
16．按照權(quán)利要求15的動力輸出設(shè)備，所述動力輸出設(shè)備進一步包括蓄電池裝置，由所述第一電動機通過動力傳送所再生的電力充電，放電供給由所述第一電動機通過動力傳送所消耗的電力，由所述第二電動機通過動力傳送所再生的電力充電，以及放電供給由所述第二電動機通過動力傳送所消耗的電力；目標動力設(shè)定裝置，以設(shè)定輸出到所述驅(qū)動軸的目標動力；以及驅(qū)動/控制裝置，以驅(qū)動和控制所述發(fā)動機，所述第一電動機和所述第二電動機，以便使所述發(fā)動機輸出的動力和存儲在所述蓄電池裝置中并從所述蓄電池裝置放電的電力的總能量能夠作為所述目標動力設(shè)定裝置所設(shè)定的目標動力輸出到所述驅(qū)動軸。
17．按照權(quán)利要求16的動力輸出設(shè)備，所述動力輸出設(shè)備進一步包括充電狀態(tài)探測裝置，以探測所述蓄電池裝置的充電狀態(tài)，其中所述驅(qū)動/控制裝置包括用于驅(qū)動和控制所述發(fā)動機，所述第一電動機和所述第二電動機的裝置，以便使所述充電狀態(tài)探測裝置所探測的所述蓄電池裝置的充電狀態(tài)在預定范圍以內(nèi)。
18．按照權(quán)利要求14的動力輸出設(shè)備，其中所述連接控制裝置包括用于當所述預定條件為所述發(fā)動機，所述第一電動機，所述第二電動機和所述驅(qū)動軸在預定操作狀態(tài)時，控制所述第一連接裝置和所述第二連接裝置的裝置，以便使所述旋轉(zhuǎn)軸能夠與所述驅(qū)動軸和所述輸出軸連接。
19．按照權(quán)利要求18的動力輸出設(shè)備，其中所述預定操作狀態(tài)在所述驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度與所述發(fā)動機的所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度相同時，包括所述發(fā)動機的預定有效驅(qū)動范圍以內(nèi)的狀態(tài)。
20．按照權(quán)利要求19的動力輸出設(shè)備，所述動力輸出設(shè)備進一步包括蓄電池裝置，由所述第一電動機通過動力傳送所再生的電力充電，放電供給由所述第一電動機通過動力傳送所消耗的電力，由所述第二電動機通過動力傳送所再生的電力充電，以及放電供給由所述第二電動機通過動力傳送所消耗的電力；目標動力設(shè)定裝置，以設(shè)定輸出到所述驅(qū)動軸的目標動力；以及驅(qū)動/控制裝置，以驅(qū)動和控制所述發(fā)動機，所述第一電動機和所述第二電動機，以便使所述發(fā)動機輸出的動力和存儲在所述蓄電池裝置中并從所述蓄電池裝置放電的電力的總能量能夠作為所述目標動力設(shè)定裝置所設(shè)定的目標動力輸出到所述驅(qū)動軸。
21．按照權(quán)利要求20的動力輸出設(shè)備，所述動力輸出設(shè)備進一步包括充電狀態(tài)探測裝置，以探測所述蓄電池裝置的充電狀態(tài)，其中所述驅(qū)動/控制裝置包括用于驅(qū)動和控制所述發(fā)動機，所述第一電動機和所述第二電動機的裝置，以便使所述充電狀態(tài)探測裝置所探測的所述蓄電池裝置的充電狀態(tài)在預定范圍以內(nèi)。
22．按照權(quán)利要求18的動力輸出設(shè)備，其中所述預定操作狀態(tài)包括一個狀態(tài)，其中所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度與所述驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度之間的差在預定范圍以內(nèi)。
23．按照權(quán)利要求18的動力輸出設(shè)備，其中所述預定操作狀態(tài)包括一個狀態(tài)，其中探測到所述第一電動機的異常。
24．按照權(quán)利要求14的動力輸出設(shè)備，其中所述連接控制裝置包括用于當所述預定條件為所述發(fā)動機，所述第一電動機，所述第二電動機和所述驅(qū)動軸在預定操作狀態(tài)時，控制所述第一連接裝置和所述第二連接裝置的裝置，以便釋放所述旋轉(zhuǎn)軸與所述驅(qū)動軸的連接和所述旋轉(zhuǎn)軸與所述輸出軸的連接。
25．按照權(quán)利要求24的動力輸出設(shè)備，其中所述預定操作狀態(tài)在輸出到所述驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)矩與所述發(fā)動機輸出的轉(zhuǎn)矩相同時，包括所述發(fā)動機的預定有效驅(qū)動范圍以內(nèi)的狀態(tài)。
26．按照權(quán)利要求24的動力輸出設(shè)備，其中所述預定操作狀態(tài)包括一個狀態(tài)，其中探測到所述第二電動機的異常。
27．按照權(quán)利要求14的動力輸出設(shè)備，所述動力輸出設(shè)備進一步包括驅(qū)動/控制裝置，以驅(qū)動和控制所述第一電動機和所述第二電動機，以便當所述連接控制裝置使所述旋轉(zhuǎn)軸與所述輸出軸和所述驅(qū)動軸中任何一個連接時，使所述發(fā)動機輸出的動力能夠經(jīng)受轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換，并且輸出到所述驅(qū)動軸。
28．按照權(quán)利要求14的動力輸出設(shè)備，所述動力輸出設(shè)備進一步包括蓄電池裝置，由所述第一電動機通過動力傳送所再生的電力充電，放電供給由所述第一電動機通過動力傳送所消耗的電力，由所述第二電動機通過動力傳送所再生的電力充電，以及放電供給由所述第二電動機通過動力傳送所消耗的電力；目標動力設(shè)定裝置，以設(shè)定輸出到所述驅(qū)動軸的目標動力；以及驅(qū)動/控制裝置，以驅(qū)動和控制所述發(fā)動機，所述第一電動機和所述第二電動機，以便使所述發(fā)動機輸出的動力和存儲在所述蓄電池裝置中并從所述蓄電池裝置放電的電力的總能量能夠作為所述目標動力設(shè)定裝置所設(shè)定的目標動力輸出到所述驅(qū)動軸。
29．按照權(quán)利要求28的動力輸出設(shè)備，所述動力輸出設(shè)備進一步包括充電狀態(tài)探測裝置，以探測所述蓄電池裝置的充電狀態(tài)，其中所述驅(qū)動/控制裝置包括用以驅(qū)動和控制所述發(fā)動機，所述第一電動機和所述第二電動機的裝置，以便使目標動力能夠輸出到所述驅(qū)動軸，并且使所述充電狀態(tài)探測裝置所探測的所述蓄電池裝置的充電狀態(tài)在預定范圍以內(nèi)。
30．按照權(quán)利要求28的動力輸出設(shè)備，其中所述連接控制裝置包括用以當預定指令給定的第一條件和所述目標動力設(shè)定裝置所設(shè)定的目標動力在預定范圍以內(nèi)的第二條件中至少任何一個作為所述預定條件滿足時，控制所述第一連接裝置以釋放所述旋轉(zhuǎn)軸與所述輸出軸的連接，并且控制所述第二連接裝置以使所述旋轉(zhuǎn)軸連接在所述驅(qū)動軸上的裝置，所述驅(qū)動/控制裝置包括用以用所述蓄電池裝置放電的電力驅(qū)動和控制所述第二電動機的裝置，以便使目標動力能夠輸出到所述驅(qū)動軸。
31．按照權(quán)利要求28的動力輸出設(shè)備，其中所述連接控制裝置包括用以當預定指令給定的第一條件和所述目標動力設(shè)定裝置所設(shè)定的目標動力在預定范圍以內(nèi)的第二條件中至少任何一個作為所述預定條件滿足時，控制所述第一連接裝置以使所述旋轉(zhuǎn)軸連接在所述輸出軸上，并且控制所述第二連接裝置以釋放所述旋轉(zhuǎn)軸與所述驅(qū)動軸的連接的裝置，所述驅(qū)動/控制裝置包括用以控制所述第一電動機的裝置，以便使所述第一電動機能夠利用所述蓄電池裝置放電的電力，并向所述驅(qū)動軸輸出動力，以及控制所述第二電動機，以消除由所述動力輸出所產(chǎn)生，并施加在所述發(fā)動機的所述輸出軸上的轉(zhuǎn)矩，從而使目標動力能夠輸出到所述驅(qū)動軸。
32．按照權(quán)利要求28的動力輸出設(shè)備，其中所述連接控制裝置包括用以當預定指令給定的第一條件和所述目標動力設(shè)定裝置所設(shè)定的目標動力在預定范圍以內(nèi)的第二條件中至少任何一個作為所述預定條件滿足時，控制所述第一連接裝置以使所述旋轉(zhuǎn)軸連接在所述輸出軸上，并且控制所述第二連接裝置以使所述旋轉(zhuǎn)軸連接在所述驅(qū)動軸上的裝置，所述驅(qū)動/控制裝置包括用以停止所述發(fā)動機的燃料供入和點火控制，并且控制所述第二電動機的裝置，以便使所述第二電動機在電動機驅(qū)動所述發(fā)動機時，能夠利用所述蓄電池裝置放電的電力，并且向所述驅(qū)動軸輸出動力。
33．按照權(quán)利要求32的動力輸出設(shè)備，所述動力輸出設(shè)備進一步包括發(fā)動機起動控制裝置，以當給定指令以起動所述發(fā)動機時，在電動機驅(qū)動所述發(fā)動機的同時，控制所述發(fā)動機的燃料供入和點火。
34．按照權(quán)利要求33的動力輸出設(shè)備，其中所述驅(qū)動/控制裝置進一步包括用以控制所述第二電動機的裝置，以便當所述發(fā)動機起動控制裝置起動所述發(fā)動機時取消從所述發(fā)動機輸出的動力。
35．按照權(quán)利要求28,29,30和31中任何一項的動力輸出設(shè)備，其中所述目標動力設(shè)定裝置作為目標動力來設(shè)定動力，以使所述驅(qū)動軸沿所述發(fā)動機的所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)反向旋轉(zhuǎn)。
36．按照權(quán)利要求14的動力輸出設(shè)備，所述動力輸出設(shè)備進一步包括反向旋轉(zhuǎn)控制裝置，以當給定指令沿反向旋轉(zhuǎn)所述驅(qū)動軸時，控制所述第一連接裝置和所述第二連接裝置，以通過所述連接控制裝置釋放所述旋轉(zhuǎn)軸與所述輸出軸的連接，并把所述旋轉(zhuǎn)軸連接在所述驅(qū)動軸上，以及控制所述第二電動機，以便使所述第二電動機能夠向所述驅(qū)動軸輸出沿所述發(fā)動機的所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)反向旋轉(zhuǎn)的動力。
37．按照權(quán)利要求14的動力輸出設(shè)備，所述動力輸出設(shè)備進一步包括反向旋轉(zhuǎn)控制裝置，以當給定指令沿反向旋轉(zhuǎn)所述驅(qū)動軸時，控制所述第一連接裝置和所述第二連接裝置，以通過所述連接控制裝置把所述旋轉(zhuǎn)軸連接在所述輸出軸上，并釋放所述旋轉(zhuǎn)軸與所述驅(qū)動軸的連接，控制所述第一電動機，以便使所述第一電動機能夠向所述驅(qū)動軸輸出沿所述發(fā)動機的所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)反向旋轉(zhuǎn)的動力，以及控制所述第二電動機，以便取消作為輸出到所述驅(qū)動軸的動力的反作用力而施加在所述輸出軸上的轉(zhuǎn)矩。
38．按照權(quán)利要求14的動力輸出設(shè)備，所述動力輸出設(shè)備進一步包括發(fā)動機起動控制裝置，以當給定指令起動所述發(fā)動機時，控制所述第一連接裝置和所述第二連接裝置，以通過所述連接控制裝置把所述旋轉(zhuǎn)軸連接在所述輸出軸上，并釋放所述旋轉(zhuǎn)軸與所述驅(qū)動軸的連接，控制所述第二電動機，以電動機驅(qū)動所述發(fā)動機，以及在電動機驅(qū)動所述發(fā)動機時控制所述發(fā)動機的燃料供入和點火。
39．按照權(quán)利要求14的動力輸出設(shè)備，所述動力輸出設(shè)備進一步包括發(fā)動機起動控制裝置，以當給定指令起動所述發(fā)動機時，控制所述第一連接裝置和所述第二連接裝置，以通過所述連接控制裝置釋放所述旋轉(zhuǎn)軸與所述輸出軸的連接，并把所述旋轉(zhuǎn)軸連接在所述驅(qū)動軸上，控制所述第二電動機，以防止所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，控制所述第一電動機，以電動機驅(qū)動所述發(fā)動機，以及在電動機驅(qū)動所述發(fā)動機時控制所述發(fā)動機的燃料供入和點火。
40．按照權(quán)利要求14的動力輸出設(shè)備，所述動力輸出設(shè)備進一步包括發(fā)動機起動控制裝置，以在所述旋轉(zhuǎn)軸與所述輸出軸脫開而與所述驅(qū)動軸連接條件下，在從所述第二電動機向所述驅(qū)動軸輸出動力時，當給定指令起動所述發(fā)動機時，控制所述第一電動機以電動機驅(qū)動所述發(fā)動機，并且在電動機驅(qū)動所述發(fā)動機時控制所述發(fā)動機的燃料供入和點火。
41．按照權(quán)利要求40的動力輸出設(shè)備，其中所述發(fā)動機起動控制裝置包括用以控制所述第二電動機的裝置，以取消作為電動機驅(qū)動所述發(fā)動機所要求的轉(zhuǎn)矩的反作用力，從所述第一電動機向所述驅(qū)動軸輸出的轉(zhuǎn)矩。
42．按照權(quán)利要求14的動力輸出設(shè)備，所述動力輸出設(shè)備進一步包括發(fā)動機起動控制裝置，以在所述旋轉(zhuǎn)軸與所述輸出軸連接而與所述驅(qū)動軸脫開條件下，在所述第二電動機固定所述輸出軸及所述第一電動機向所述驅(qū)動軸輸出動力時，當給定指令起動所述發(fā)動機時，控制所述第二電動機以電動機驅(qū)動所述發(fā)動機，并且在電動機驅(qū)動所述發(fā)動機時控制所述發(fā)動機的燃料供入和點火。
43．按照權(quán)利要求42的動力輸出設(shè)備，其中所述發(fā)動機起動控制裝置包括用以控制所述第一電動機的裝置，以取消作為電動機驅(qū)動所述發(fā)動機所要求的轉(zhuǎn)矩的反作用力，向所述驅(qū)動軸輸出的轉(zhuǎn)矩。
44．一種控制向一個驅(qū)動軸輸出動力的動力輸出設(shè)備的方法，所述方法包括步驟(a)提供(1)一臺發(fā)動機，具有一個輸出軸；(2)第一電動機，包括與所述發(fā)動機的所述輸出軸連接的第一轉(zhuǎn)子和與所述驅(qū)動軸連接的第二轉(zhuǎn)子，所述第二轉(zhuǎn)子相對于所述第一轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)，所述第一和第二轉(zhuǎn)子相互電磁連接，由此使動力通過所述第一轉(zhuǎn)子與所述第二轉(zhuǎn)子的電磁聯(lián)軸節(jié)，在所述發(fā)動機的所述輸出軸與所述驅(qū)動軸之間傳送；(3)第二電動機，具有一個與所述輸出軸和所述驅(qū)動軸不同的旋轉(zhuǎn)軸，所述第二電動機通過所述旋轉(zhuǎn)軸接收和傳送動力；(4)第一連接裝置，以把所述旋轉(zhuǎn)軸機械連接在所述輸出軸上，并且釋放該連接；以及(5)第二連接裝置，以把所述旋轉(zhuǎn)軸機械連接在所述驅(qū)動軸上，并且釋放該連接；(b)當所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度高于所述驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度時，控制所述第一連接裝置以釋放所述旋轉(zhuǎn)軸與所述輸出軸的連接，并且控制所述第二連接裝置以把所述旋轉(zhuǎn)軸連接在所述驅(qū)動軸上；以及(c)當所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度低于所述驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度時，控制所述第一連接裝置以把所述旋轉(zhuǎn)軸連接在所述輸出軸上，并且控制所述第二連接裝置以釋放所述旋轉(zhuǎn)軸與所述驅(qū)動軸的連接。
45．按照權(quán)利要求44的一種方法，其中所述步驟(a)包括步驟提供蓄電池裝置，使其由所述第一電動機通過動力傳送所再生的電力充電，放電供給由所述第一電動機通過動力傳送所消耗的電力，由所述第二電動機通過動力傳送所再生的電力充電，以及放電供給由所述第二電動機通過動力傳送所消耗的電力，所述方法進一步包括步驟(d)設(shè)定輸出到所述驅(qū)動軸的目標動力；以及(e)驅(qū)動和控制所述發(fā)動機，所述第一電動機和所述第二電動機，以便使所述發(fā)動機輸出的動力和存儲在所述蓄電池裝置中并從所述蓄電池裝置放電的電力的總能量能夠作為所述步驟(d)所設(shè)定的目標動力輸出到所述驅(qū)動軸。
46．按照權(quán)利要求45的方法，其中所述步驟(e)包括步驟探測所述蓄電池裝置的充電狀態(tài)，并且驅(qū)動和控制所述發(fā)動機，所述第一電動機和所述第二電動機，以便使所述蓄電池裝置的充電狀態(tài)在預定范圍以內(nèi)。
47．一種控制向一個驅(qū)動軸輸出動力的動力輸出設(shè)備的方法，所述方法包括步驟(f)提供(1)一臺發(fā)動機，具有一個輸出軸；(2)第一電動機，包括與所述發(fā)動機的所述輸出軸連接的第一轉(zhuǎn)子和與所述驅(qū)動軸連接的第二轉(zhuǎn)子，所述第二轉(zhuǎn)子相對于所述第一轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)，所述第一和第二轉(zhuǎn)子相互電磁連接，由此使動力通過所述第一轉(zhuǎn)子與所述第二轉(zhuǎn)子的電磁聯(lián)軸節(jié)，在所述發(fā)動機的所述輸出軸與所述驅(qū)動軸之間傳送；(3)第二電動機，具有一個與所述輸出軸和所述驅(qū)動軸不同的旋轉(zhuǎn)軸，所述第二電動機通過所述旋轉(zhuǎn)軸接收和傳送動力；(4)第一連接裝置，以把所述旋轉(zhuǎn)軸機械連接在所述輸出軸上，并且釋放該連接；以及(5)第二連接裝置，以把所述旋轉(zhuǎn)軸機械連接在所述驅(qū)動軸上，并且釋放該連接；以及(g)當所述驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度與所述發(fā)動機的所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度相同時，只要所述發(fā)動機的狀態(tài)在預定有效驅(qū)動范圍以內(nèi)，控制所述第一連接裝置和所述第二連接裝置，以便使所述旋轉(zhuǎn)軸能夠與所述驅(qū)動軸和所述輸出軸連接。
48．按照權(quán)利要求47的方法，其中所述步驟(a)包括步驟提供蓄電池裝置，使其由所述第一電動機通過動力傳送所再生的電力充電，放電供給由所述第一電動機通過動力傳送所消耗的電力，由所述第二電動機通過動力傳送所再生的電力充電，以及放電供給由所述第二電動機通過動力傳送所消耗的電力，所述方法進一步包括步驟(c)設(shè)定輸出到所述驅(qū)動軸的目標動力；以及(d)驅(qū)動和控制所述發(fā)動機，所述第一電動機和所述第二電動機，以便使所述發(fā)動機輸出的動力和存儲在所述蓄電池裝置中并從所述蓄電池裝置放電的電力的總能量能夠作為所述步驟(c)所設(shè)定的目標動力輸出到所述驅(qū)動軸。
49．按照權(quán)利要求48的方法，其中所述步驟(d)包括步驟探測所述蓄電池裝置的充電狀態(tài)，并且驅(qū)動和控制所述發(fā)動機，所述第一電動機和所述第二電動機，以便使所述蓄電池裝置的充電狀態(tài)在預定范圍以內(nèi)。
50．一種控制向一個驅(qū)動軸輸出動力的動力輸出設(shè)備的方法，所述方法包括步驟(a)提供(1)一臺發(fā)動機，具有一個輸出軸；(2)第一電動機，包括與所述發(fā)動機的所述輸出軸連接的第一轉(zhuǎn)子和與所述驅(qū)動軸連接的第二轉(zhuǎn)子，所述第二轉(zhuǎn)子相對于所述第一轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)，所述第一和第二轉(zhuǎn)子相互電磁連接，由此使動力通過所述第一轉(zhuǎn)子與所述第二轉(zhuǎn)子的電磁聯(lián)軸節(jié)，在所述發(fā)動機的所述輸出軸與所述驅(qū)動軸之間傳送；(3)第二電動機，具有一個與所述輸出軸和所述驅(qū)動軸不同的旋轉(zhuǎn)軸，所述第二電動機通過所述旋轉(zhuǎn)軸接收和傳送動力；(4)第一連接裝置，以把所述旋轉(zhuǎn)軸機械連接在所述輸出軸上，并且釋放該連接；以及(5)第二連接裝置，以把所述旋轉(zhuǎn)軸機械連接在所述驅(qū)動軸上，并且釋放該連接；(b)控制所述第一連接裝置和所述第二連接裝置，以執(zhí)行通過所述第一連接裝置的連接和通過所述第二連接裝置的連接中的任何一個連接；以及(c)驅(qū)動和控制所述第一電動機和所述第二電動機，以便使所述發(fā)動機輸出的動力能夠經(jīng)受轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換，并且輸出到所述驅(qū)動軸。
全文摘要
一種動力輸出設(shè)備(20)包括一臺發(fā)動機(50);一臺離合器電動機(30),其具有轉(zhuǎn)子(31和33),分別與一個曲軸(56)和一個驅(qū)動軸(22)連接;一臺輔助電動機(40),附于一個轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸(38);第一離合器(45),以使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸(38)與曲軸(56)連接和脫開;第二離合器(46),以使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸(38)與驅(qū)動軸(22)連接和脫開;以及一個控制器(80),以控制電動機(30和40)。控制器(80)按照發(fā)動機(50)和驅(qū)動軸(22)的狀態(tài)來操作離合器(45和46),并且改變轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸(38)的連接,以便使發(fā)動機(50)輸出的動力能夠由電動機(30和40)有效地轉(zhuǎn)換,并且輸出到驅(qū)動軸(22)。
文檔編號B60K6/543GK1219152SQ9719420
公開日1999年6月9日 申請日期1997年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月2日
發(fā)明者宮谷孝夫, 多賀善明, 川端康己, 永松茂隆, 山田英治, 三浦徹也, 金森彰彥, 松橋繁, 多賀豐, 藤隆地, 小出訓, 浦野広曉, 赤尾憲彥, 小暮喜二 申請人:豐田自動車株式會社