DE69609561T2 - Control method and device for reducing drive shocks in a hybrid vehicle. - Google Patents
Control method and device for reducing drive shocks in a hybrid vehicle.Info
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Antriebsvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern derselben. Ganz besonders betrifft die Erfindung eine Antriebsvorrichtung zur wirksamen Übertragung oder Ausgabe einer Kraft bzw. einer Leistung aus einem Motor auf bzw. an eine Abtriebswelle und ein Verfahren zum Steuern einer solchen Antriebsvorrichtung.The present invention relates generally to a drive device and a method for controlling the same. More particularly, the invention relates to a drive device for effectively transmitting or outputting a force or power from a motor to an output shaft and a method for controlling such a drive device.
Bei vorgeschlagenen Antriebsvorrichtungen, die in einem Kraftfahrzeug angeordnet sind, ist eine Ausgangswelle eines Motors elektromagnetisch mit einer Abtriebswelle verbunden, die mit einem Rotor eines Motors über eine elektromagnetische Kupplung verbunden ist, so dass eine Kraft des Motors auf bzw. an die Abtriebswelle übertragen wird (wie zum Beispiel in der JAPANESE PATENT LAYING-OPEN GAZETTE Nr. 53-133814 offenbart ist). Wenn die Drehzahl des Motors, welcher mit einem Antrieb des Fahrzeugs beginnt, ein bestimmtes Niveau erreicht, führt die vorgeschlagene Antriebsvorrichtung der elektromagnetischen Kupplung einen Erregerstom zu, um den Motor anzukurbeln, und führt folglich eine Kraftstoffeinspritzung bzw. Kraftstoffinjizierung in den Motor ebenso wie eine Funkenzündung durch, wobei der Motor gestartet wird und der Motor in die Lage versetzt wird, eine Kraft bzw. Leistung zu erzeugen. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit vermindert wird und die Drehzahl des Motors auf oder unter das vorbestimmte Nieveau abnimmt, unterbricht die Antriebsvorrichtung demgegenüber die Zufuhr von Er regerstrom zu der elektromagnetischen Kopplung bzw. Verbindung ebenso wie eine Kraftstoffeinspritzung in den Motor und eine Funkenzündung, wobei der Betrieb des Motors beendet wird.In proposed drive devices mounted in a motor vehicle, an output shaft of an engine is electromagnetically connected to an output shaft connected to a rotor of an engine via an electromagnetic clutch so that a power of the engine is transmitted to the output shaft (as disclosed, for example, in JAPANESE PATENT LAYING-OPEN GAZETTE No. 53-133814). When the rotational speed of the engine which starts driving the vehicle reaches a certain level, the proposed drive device supplies an exciting current to the electromagnetic clutch to crank the engine and thus performs fuel injection into the engine as well as spark ignition, starting the engine and enabling the engine to generate power. On the other hand, when the vehicle speed is reduced and the rotational speed of the engine decreases to or below the predetermined level, the drive device stops supplying the excitation current. Excitation current to the electromagnetic coupling or connection as well as fuel injection into the engine and spark ignition, thereby terminating the operation of the engine.
Bei den oben beschriebenen bekannten Antriebsvorrichtungen wird der Drehmomentenausgang zu der Abtriebswelle beim Starten und Anhalten des Motors bedeutsam variiert. Dies führt zu einem ungleichmäßigen Fahren. Beim Starten des Motors wird der Drehmomentenausgang aus dem Motor verwendet, um die Maschine anzukurbeln, und wird der Drehmomentenausgang zu der Abtriebswelle um den Betrag, der zum Ankurbeln erforderlich ist, vermindert. Beim Anhalten des Motors wird die Zufuhr von Erregerstrom unterbrochen, während der Strom aus dem Motor auf bzw. an die Abtriebswelle über die elektromagnetische Kupplung übertragen wird, und wird der Drehmomentenausgang zu der Abtriebswelle um den Betrag des von dem Motor übertragenen Stroms bzw. Kraft vermindert. Ein solcher Abfall im Drehmomentenausgang tritt unerwartet auf, da der Fahrer den Zeitpunkt zum Starten oder Anhalten der Maschine nicht bestimmt. Verglichen mit einer erwarteten Veränderung übt eine unerwartete Veränderung im Drehmomentenausgang zu der Abtriebswelle einen größeren Schock auf den Fahrer aus, was zu einem ungleichmäßigen Fahren führt.In the known drive devices described above, the torque output to the output shaft is significantly varied when the engine is started and stopped. This results in uneven driving. When the engine is started, the torque output from the engine is used to crank the machine, and the torque output to the output shaft is reduced by the amount required for cranking. When the engine is stopped, the supply of excitation current is stopped while the current from the engine is transmitted to the output shaft via the electromagnetic clutch, and the torque output to the output shaft is reduced by the amount of the current transmitted from the engine. Such a drop in the torque output occurs unexpectedly because the driver does not determine the time to start or stop the machine. Compared to an expected change, an unexpected change in the torque output to the output shaft exerts a greater shock on the driver, resulting in unsmooth driving.
Das Dokument AU 58401/73 (vgl. die Oberbegriffe der Ansprüche 1, 4, 8 und 10) offenbart eine Ausführungsform, die einen Kupplungsmotor mit zwei zueinander relativ drehbaren Rotoren und einen Hilfsmotor aufweist. Mit einer solchen Anordnung ist eine effiziente Weise zum Antrieb eines Fahrzeugs in einem elektrischen Modus und in einem nicht-elektrischen Modus vorgesehen. Ein Teil der Energie kann mechanisch und ein Teil elektrisch übertragen werden. Allerdings wird ein solcher Drehmomentenwandler mit Zwillingsrotoren unwirksam, wenn ein großer Schlupf zwischen den Rotoren besteht. Der Wandler ist daher auf der Basis ausgestaltet, dass Perioden eines großen Schlupfes kurzlebig sein würden und dass normalerweise eine kleine Energie in elektrische Energie umgewandelt werden wür de. Folglich ist die Durchführung einer feinen bzw. genauen Steuerung nicht möglich.Document AU 58401/73 (cf. the preambles of claims 1, 4, 8 and 10) discloses an embodiment comprising a clutch motor with two relatively rotatable rotors and an auxiliary motor. With such an arrangement, an efficient way of driving a vehicle in an electric mode and in a non-electric mode is provided. Part of the energy can be transferred mechanically and part electrically. However, such a torque converter with twin rotors becomes ineffective if there is a large slip between the rotors. The converter is therefore designed on the basis that periods of large slip would be short-lived and that normally a small amount of energy would be converted into electrical energy. de. Consequently, it is not possible to carry out fine or precise control.
Das Dokument EP 0 645 278 betrifft eine Anordnung eines Motors und eines Generators, welche nur elektrisch verbunden sind. Der Generator ist mit einem Motor verbunden, während der Motor eine Abtriebswelle antreibt. Ein Modus der fünften Ausführungsform wird wesentlich ausgeführt, wenn die Spannung VB der Batterie eine vorbestimmte Zeit größer oder gleich dem vorbestimmten Wert Vmax (Überladungszustand der Batterie) ist, und löst die Aufgabe zur Verhinderung der Emissionsabstufung und des Kraftstoffverbrauchsabfalls durch schrittweises Vermindern des Generatorausgangs PG. Die Leerlaufanweisung wird nur dem Motor und dem Generator zugeführt. Mit einer solchen Steuerung werden eine Blasenbildung und Wärmeerzeugung, die durch eine Spannungszunahme in der Batterie verursacht sind, verhindert. Der Motor wird in Abhängigkeit von der Betätigung des Gaspedals, der Bremse oder dergleichen ebenso wie in Abhängigkeit der Drehzahl gesteuert.Document EP 0 645 278 relates to an arrangement of an engine and a generator which are only electrically connected. The generator is connected to an engine while the engine drives an output shaft. A mode of the fifth embodiment is essentially carried out when the voltage VB of the battery is greater than or equal to the predetermined value Vmax (overcharge state of the battery) for a predetermined time, and solves the problem of preventing the emission gradation and the fuel consumption drop by gradually decreasing the generator output PG. The idle command is only supplied to the engine and the generator. With such control, blistering and heat generation caused by a voltage increase in the battery are prevented. The engine is controlled in response to the operation of the accelerator pedal, the brake or the like as well as in response to the speed.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Antriebsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche eine Kraft von einem Motor auf bzw. an eine Abtriebswelle mit hohem Wirkungsgrad übertragen oder ausgeben kann.The object of the invention is therefore to provide a drive device which can transmit or output a force from a motor to an output shaft with high efficiency.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Motor ohne Veränderung des Drehmomentenausgangs zu der Abtriebswelle anzuhalten, und in einem Verfahren zum Steuern einer solchen Antriebsvorrichtung.Another object of the invention is to stop the engine without changing the torque output to the output shaft and in a method for controlling such a drive device.
Die obigen und weitere dazugehörige Aufgaben werden durch Vorrichtungen gemäß den Ansprüchen 1 und 4 und Verfahren gemäß den Ansprüchen 8 und 10 verwirklicht. Diese umfassen: Die erste Antriebsvorrichtung umfasst: Einen Motor, der eine Ausgangswelle aufweist; eine Motorantriebseinrichtung zum Antrieb des Motors; einen ersten Motor, der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, und einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden ist, umfasst, wobei der zweite Rotor koaxial und relativ drehbar zu dem ersten Rotor ist, wobei eine Kraft zwischen der Ausgangswelle des Motors und der Abtriebswelle über eine elektromagnetische Verbindung zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor übertragen wird; eine erste Motorantriebsschaltung zum Steuern des Grades der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors und des zweiten Rotors in dem ersten Motor und zum Steuern bzw. Regeln einer Drehung des zweiten Rotors relativ zu dem ersten Rotor; einen zweiten Motor, der mit der Abtriebswelle verbunden ist; eine zweite Motorantriebsschaltung zum Antrieb und zum Steuern des zweiten Motors; eine Speicherbatterie, die mit einem durch den ersten Motor über die erste Motorantriebsschaltung regenerierten Strom geladen wird, die mit einem durch den zweiten Motor über die zweite Motorantriebsschaltung regenerierten Strom geladen wird, die einen zum Antrieb des ersten Motors über die erste Motorantriebsschaltung benötigten Strom entlädt und die einen zum Antrieb des zweiten Motors über die zweite Motorantriebsschaltung benötigten Strom entlädt; eine Stromabnahmesignalerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Stromabnahmesignals, um einen Stromausgang aus dem Motor zu vermindern; eine Antriebsschaltungssteuereinrichtung zum, wenn die Stromabnahmesignalerfassungeinrichtung das Stromabnahmesignal erfasst, Steuern der ersten Motorantriebsschaltung in Antwort auf das Signal, um den Grad der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor in dem ersten Motor schrittweise zu vermindern, und zum Steuern der zweiten Motorantriebsschaltung, um dem zweiten Motor zu gestatten, den in der Speicherbatterie gespeicherten Strom zu verwenden und eine Abnahme des durch den ersten Motor übertragenen Stroms, welche durch die Abnahme des Grades der elektromagnetischen Verbindung begleitet ist, auszugleichen; und eine Motorstromverminderungseinrichtung zum Steuern der Motorantriebseinrichtung, um den Stromausgang aus dem Motor mit der Abnahme des Grades der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor, welche von der Antriebsschaltungsteuereinrichtung begleitet ist, zu vermindern.The above and other related objects are achieved by devices according to claims 1 and 4 and methods according to claims 8 and 10. These comprise: The first drive device comprises: a motor having an output shaft; a motor drive device for driving of the motor; a first motor comprising a first rotor connected to the output shaft of the motor and a second rotor connected to the output shaft, the second rotor being coaxial and relatively rotatable to the first rotor, wherein power is transmitted between the output shaft of the motor and the output shaft via an electromagnetic connection between the first rotor and the second rotor; a first motor drive circuit for controlling the degree of electromagnetic connection of the first rotor and the second rotor in the first motor and for controlling rotation of the second rotor relative to the first rotor; a second motor connected to the output shaft; a second motor drive circuit for driving and controlling the second motor; a storage battery that is charged with a current regenerated by the first motor via the first motor drive circuit, that is charged with a current regenerated by the second motor via the second motor drive circuit, that discharges a current required to drive the first motor via the first motor drive circuit, and that discharges a current required to drive the second motor via the second motor drive circuit; a current decrease signal detecting means for detecting a current decrease signal to reduce a current output from the motor; a drive circuit control means for, when the current decrease signal detecting means detects the current decrease signal, controlling the first motor drive circuit in response to the signal to gradually reduce the degree of electromagnetic connection of the first rotor with the second rotor in the first motor, and for controlling the second motor drive circuit to allow the second motor to use the current stored in the storage battery and to compensate for a decrease in the current transmitted by the first motor accompanied by the decrease in the degree of electromagnetic connection; and a motor current reducing device for controlling the motor driving device to reduce the current output from the motor with the decrease of the degree of electromagnetic Connection of the first rotor with the second rotor, which is accompanied by the drive circuit control device.
Die erste Antriebsvorrichtung der Erfindung kann die Kraft bzw. die Leistung bzw. den Strom aus dem Motor auf bzw. an die Abtriebswelle durch die Funktionen des ersten und des zweiten Motors wirksam übertragen oder ausgeben. In Antwort auf das Stromabnahmesignal wird der Grad einer elektromagnetischen Kopplung bzw. Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor in dem ersten Motor schrittweise vermindert. Der zweite Motor wird dann gesteuert, um die Abnahme des übertragenen Stroms, welche von der Abnahme des Grades der elektromagnetischen Kopplung begleitet ist, mit dem in der zweiten Zelle gespeicherten Strom ausgleichen. Diese Anordnung vermindert wirksam den Stromausgang aus dem Motor ohne Veränderung des Kraftausgangs bzw. Leistungsausgangs bzw. Stromausgangs zu der Abtriebswelle.The first drive device of the invention can effectively transmit or output the power from the motor to the output shaft through the functions of the first and second motors. In response to the current decrease signal, the degree of electromagnetic coupling of the first rotor with the second rotor in the first motor is gradually reduced. The second motor is then controlled to compensate for the decrease in the transmitted current, which is accompanied by the decrease in the degree of electromagnetic coupling, with the current stored in the second cell. This arrangement effectively reduces the current output from the motor without changing the power output to the output shaft.
Gemäß einem Aspekt der ersten Antriebsvorrichtung umfasst die Stromabnahmesignalerfassungseinrichtung eine Einrichtung zum Erfassen eines Motoranhaltesignals, um den Betrieb des Motors anzuhalten, und umfasst die Motorstromverminderungseinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der Motorantriebseinrichtung, um die Zufuhr von Kraftstoff in den Motor zu unterbrechen und den Betrieb des Motors zu beenden, wenn die Antriebsschaltungssteuereinrichtung die elektromagnetische Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor in dem ersten Motor freigibt.According to an aspect of the first drive device, the current reduction signal detecting means comprises means for detecting an engine stop signal to stop the operation of the engine, and the engine current reduction means comprises means for controlling the engine drive means to interrupt the supply of fuel to the engine and stop the operation of the engine when the drive circuit control means releases the electromagnetic connection of the first rotor with the second rotor in the first engine.
Gemäß einem Aspekt ist die vorliegende Erfindung auf eine zweite Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf bzw. an eine Abtriebswelle gerichtet. Die zweite Antriebsvorrichtung umfasst: Einen Motor, der eine Ausgangswelle aufweist; eine Motorantriebseinrichtung zum Antrieb des Motors; einen komplexen Motor, der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden, koaxial und relativ drehbar zu dem ersten Rotor ist, und einen Stator zum Drehen des zweiten Rotors umfasst, wobei der erste Rotor und der zweite Rotor einen ersten Motor bilden, der zweite Rotor und der Stator einen zweiten Motor bilden; eine erste Motorantriebsschaltung zum Antrieb und zum Steuern des ersten Motors in dem komplexen Motor; eine zweite Motorantriebsschaltung zum Antrieb und zum Steuern des zweiten Motors in dem komplexen Motor; eine Speicherbatterie, die mit einem durch den ersten Motor über die erste Motorantriebsschaltung regenerierten Strom geladen wird, die mit einem durch den zweiten Motor über die zweite Motorantriebsschaltung regenerierten Strom geladen wird, die einen zum Antrieb des ersten Motors über die erste Motorantriebsschaltung benötigten Strom entlädt und die einen zum Antrieb des zweiten Motors über die zweite Motorantriebsschaltung benötigten Strom entlädt; eine Stromabnahmesignalerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Stromabnahmesignals, um einen Stromausgang aus dem Motor zu vermindern; eine Antriebsschaltungssteuereinrichtung zum, wenn die Stromabnahmesignalerfassungeinrichtung das Stromabnahmesignal erfasst, Steuern der ersten Motorantriebsschaltung in Antwort auf das Signal, um den Grad der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor in dem ersten Motor schrittweise zu vermindern, und zum Steuern der zweiten Motorantriebsschaltung, um dem zweiten Motor zu gestatten, den in der Speicherbatterie gespeicherten Strom zu verwenden und eine Abnahme des durch den ersten Motor übertragenen Stroms, welche durch die Abnahme des Grades der elektromagnetischen Verbindung begleitet ist, auszugleichen; und eine Motorstromverminderungseinrichtung zum Steuern der Motorantriebseinrichtung, um den Stromausgang aus dem Motor mit der Abnahme des Grades der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor, welche von der Antriebsschaltungsteuereinrichtung begleitet ist, zu vermindern.According to one aspect, the present invention is directed to a second drive device for transmitting a force to an output shaft. The second drive device comprises: a motor having an output shaft; a motor drive device for driving the motor; a complex motor having a first rotor connected to the output shaft of the motor, a second rotor connected to the output shaft, coaxially and relatively rotatable to the first rotor, and comprising a stator for rotating the second rotor, the first rotor and the second rotor forming a first motor, the second rotor and the stator forming a second motor; a first motor drive circuit for driving and controlling the first motor in the complex motor; a second motor drive circuit for driving and controlling the second motor in the complex motor; a storage battery which is charged with a current regenerated by the first motor via the first motor drive circuit, which is charged with a current regenerated by the second motor via the second motor drive circuit, which discharges a current required to drive the first motor via the first motor drive circuit, and which discharges a current required to drive the second motor via the second motor drive circuit; a current take-off signal detecting means for detecting a current take-off signal to reduce a current output from the motor; drive circuit control means for, when the current decrease signal detecting means detects the current decrease signal, controlling the first motor drive circuit in response to the signal to gradually decrease the degree of electromagnetic connection of the first rotor with the second rotor in the first motor, and for controlling the second motor drive circuit to allow the second motor to use the power stored in the storage battery and to compensate for a decrease in the current transmitted by the first motor accompanied by the decrease in the degree of electromagnetic connection; and motor current reducing means for controlling the motor drive means to reduce the current output from the motor with the decrease in the degree of electromagnetic connection of the first rotor with the second rotor accompanied by the drive circuit control means.
Die zweite Antriebsvorrichtung der Erfindung kann die Kraft bzw. die Leistung bzw. den Strom aus dem Motor auf bzw. an die Abtriebswelle durch die Funktionen des ersten Motors, welcher aus dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor des komplexen Motors besteht, und des zweiten Motors, welcher aus dem zweiten Rotor und dem Stator besteht, wirksam übertragen oder ausgeben. In Antwort auf das Stromabnahmesignal wird der Grad einer elektromagnetischen Kopplung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor in dem ersten Motor schrittweise vermindert. Der zweite Motor wird dann gesteuert, um die Abnahme des übertragenen Stroms, welche von der Abnahme des Grades der elektromagnetischen Kopplung begleitet ist, mit dem in der zweiten Zelle gespeicherten Strom ausgleichen. Diese Anordnung vermindert wirksam den Stromausgang aus dem Motor ohne Veränderung des Kraftausgangs bzw. Leistungsausgangs bzw. Stromausgangs zu der Abtriebswelle. Die Anordnung, welche den ersten Motor und den zweiten Motor umfasst, die miteinander integral verbunden sind, verwirklicht eine kompakte Antriebsvorrichtung.The second drive device of the invention can transfer the power from the motor to the output shaft through the functions of the first motor, which consisting of the first rotor and the second rotor of the complex motor, and the second motor consisting of the second rotor and the stator. In response to the current decrease signal, the degree of electromagnetic coupling of the first rotor with the second rotor in the first motor is gradually reduced. The second motor is then controlled to compensate for the decrease in the transmitted current, which is accompanied by the decrease in the degree of electromagnetic coupling, with the current stored in the second cell. This arrangement effectively reduces the current output from the motor without changing the power output to the output shaft. The arrangement comprising the first motor and the second motor integrally connected to each other realizes a compact drive device.
Gemäß einem Aspekt der zweiten Antriebsvorrichtung umfasst die Stromabnahmesignalerfassungseinrichtung eine Einrichtung zum Erfassen eines Motoranhaltesignals, um den Betrieb des Motors anzuhalten, und umfasst die Motorstromverminderungseinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der Motorantriebseinrichtung, um die Zufuhr von Kraftstoff in den Motor zu unterbrechen und den Betrieb des Motors zu beenden, wenn die Antriebsschaltungssteuereinrichtung die elektromagnetische Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor in dem ersten Motor freigibt.According to an aspect of the second drive device, the current reduction signal detecting means comprises means for detecting an engine stop signal to stop the operation of the engine, and the engine current reduction means comprises means for controlling the engine drive means to interrupt the supply of fuel to the engine and stop the operation of the engine when the drive circuit control means releases the electromagnetic connection of the first rotor with the second rotor in the first engine.
Gemäß einem anderen Aspekt ist die Erfindung auch auf eine dritte Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf bzw. an eine Abtriebswelle gerichtet. Die dritte Antriebsvorrichtung umfasst: Einen Motor, der eine Ausgangswelle aufweist; eine Motorantriebseinrichtung zum Antrieb des Motors; einen ersten Motor, der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, und einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden ist, umfasst, wobei der erste Motor koaxial und relativ drehbar zu dem ersten Rotor ist, wobei eine Kraft zwischen der Ausgangswelle des Motors und der Abtriebswelle über eine elektromagnetische Ver bindung zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor übertragen wird; eine erste Motorantriebsschaltung zum Steuern des Grades der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors und des zweiten Rotors in dem ersten Motor und zum Steuern bzw. Regeln einer Drehung des zweiten Rotors relativ zu dem ersten Rotor; einen zweiten Motor, der mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist; eine zweite Motorantriebsschaltung zum Antrieb und zum Steuern des zweiten Motors; eine Speicherbatterie, die mit einem durch den ersten Motor über die erste Motorantriebsschaltung regenerierten Strom geladen wird, die mit einem durch den zweiten Motor über die zweite Motorantriebsschaltung regenerierten Strom geladen wird, die einen zum Antrieb des ersten Motors über die erste Motorantriebsschaltung benötigten Strom entlädt und die einen zum Antrieb des zweiten Motors über die zweite Motorantriebsschaltung benötigten Strom entlädt; eine Stromabnahmesignalerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Stromabnahmesignals, um einen Stromausgang aus dem Motor zu vermindern; eine Motorstromverminderungseinrichtung zum, wenn die Stromabnahmesignalerfassungeinrichtung das Stromabnahmesignal erfasst, Steuern der Motorantriebsschaltung in Antwort auf das Signal, um den Stromausgang bzw. die Kraftübertragung aus dem Motor schrittweise zu vermindern; und eine Antriebsschaltungssteuereinrichtung zum Steuern der ersten Motorantriebsschaltung und der zweiten Motorantriebsschaltung, um dem ersten Motor und dem zweiten Motor zu gestatten, den in der Speicherbatterie gespeicherten Strom zu verwenden und eine Abnahme des Stromausgangs aus dem Motor, welche durch die Motorstromverminderungseinrichtung begleitet ist, auszugleichen.According to another aspect, the invention is also directed to a third drive device for transmitting a force to an output shaft. The third drive device comprises: a motor having an output shaft; a motor drive device for driving the motor; a first motor comprising a first rotor connected to the output shaft of the motor and a second rotor connected to the output shaft, the first motor being coaxial and relatively rotatable to the first rotor, a force being transmitted between the output shaft of the motor and the output shaft via an electromagnetic connection. connection between the first rotor and the second rotor; a first motor drive circuit for controlling the degree of electromagnetic connection of the first rotor and the second rotor in the first motor and for controlling rotation of the second rotor relative to the first rotor; a second motor connected to the output shaft of the motor; a second motor drive circuit for driving and controlling the second motor; a storage battery charged with a current regenerated by the first motor via the first motor drive circuit, charged with a current regenerated by the second motor via the second motor drive circuit, discharging a current required to drive the first motor via the first motor drive circuit, and discharging a current required to drive the second motor via the second motor drive circuit; current take-off signal detecting means for detecting a current take-off signal to reduce a current output from the motor; a motor current reducing means for, when the current decrease signal detecting means detects the current decrease signal, controlling the motor drive circuit in response to the signal to gradually reduce the current output from the motor; and a drive circuit control means for controlling the first motor drive circuit and the second motor drive circuit to allow the first motor and the second motor to use the current stored in the storage battery and to compensate for a decrease in the current output from the motor accompanied by the motor current reducing means.
Die dritte Antriebsvorrichtung der Erfindung kann die Kraft bzw. die Leistung bzw. den Strom aus dem Motor auf bzw. an die Abtriebswelle durch die Funktionen des ersten und des zweiten Motors wirksam übertragen oder ausgeben. In Antwort auf das Stromabnahmesignal wird der Stromausgang bzw. die Kraftübertragung aus dem Motor schrittweise vermindert. Der erste Motor und der zweite Motor werden dann gesteuert, um die Abnahme des Stromausgangs aus dem Motors mit dem in der zweiten Zelle gespeicherten Strom ausgleichen. Diese Anordnung vermindert wirksam den Stromausgang aus dem Motor ohne Veränderung des Kraftausgangs bzw. Leistungsausgangs bzw. Stromausgangs zu der Abtriebswelle.The third drive device of the invention can efficiently transmit or output the power from the motor to the output shaft through the functions of the first and second motors. In response to the current decrease signal, the current output from the motor is gradually decreased. The first motor and the second motor are then controlled to decrease the current output from the motor with the current stored in the second cell. This arrangement effectively reduces the current output from the motor without changing the power output or current output to the output shaft.
Gemäß einem Aspekt der dritten Antriebsvorrichtung umfasst die Antriebsschaltungssteuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der ersten Motorantriebsschaltung, um dem ersten Motor zu gestatten, eine Abnahme der Drehzahl der Ausgangswelle des Motors unter der Abnahme des Stromausgangs aus dem Motor auszugleichen, und zum Steuern der zweiten Motorantriebsschaltung, um dem zweiten Motor zu gestatten, eine Abnahme des Drehmomentes unter der Abnahme des Stromausgangs aus dem Motor auszugleichen. Bei dieser Anordnung umfasst die Stromabnahmesignalerfassungseinrichtung eine Einrichtung zum Erfassen eines Motoranhaltesignals, um den Betrieb des Motors anzuhalten, und umfasst die Motorstromverminderungseinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der Motorantriebseinrichtung, um die Zufuhr von Kraftstoff in den Motor zu unterbrechen und den Betrieb des Motors zu beenden, wenn der Stromausgang aus dem Motor gleich Null wird.According to an aspect of the third drive device, the drive circuit control means comprises means for controlling the first motor drive circuit to allow the first motor to compensate for a decrease in the rotational speed of the output shaft of the motor under the decrease in the current output from the motor, and for controlling the second motor drive circuit to allow the second motor to compensate for a decrease in the torque under the decrease in the current output from the motor. In this arrangement, the current decrease signal detecting means comprises means for detecting an engine stop signal to stop the operation of the motor, and the motor current reducing means comprises means for controlling the motor drive means to stop the supply of fuel to the engine and to stop the operation of the motor when the current output from the motor becomes zero.
Gemäß einem noch anderen Aspekt sieht die Erfindung auch eine vierte Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf bzw. an eine Abtriebswelle vor. Die vierte Antriebsvorrichtung umfasst: Einen Motor, der eine Ausgangswelle aufweist; eine Motorantriebseinrichtung zum Antrieb des Motors; einen komplexen Motor, der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden, koaxial und relativ drehbar zu dem ersten Rotor ist, und einen Stator zum Drehen des ersten Rotors umfasst, wobei der erste Rotor und der zweite Rotor einen ersten Motor bilden, wobei der erste Rotor und der Stator einen zweiten Motor bilden; eine erste Motorantriebsschaltung zum Antrieb und zum Steuern bzw. Regeln des ersten Motors in dem komplexen Motor; eine zweite Motorantriebsschal tung zum Antrieb und zum Steuern bzw. Regeln des zweiten Motors in dem komplexen Motor; eine Speicherbatterie, die mit einem durch den ersten Motor über die erste Motorantriebsschaltung regenerierten Strom geladen wird, die mit einem durch den zweiten Motor über die zweite Motorantriebsschaltung regenerierten Strom geladen wird, die einen zum Antrieb des ersten Motors über die erste Motorantriebsschaltung benötigten Strom entlädt und die einen zum Antrieb des zweiten Motors über die zweite Motorantriebsschaltung benötigten Strom entlädt; eine Stromabnahmesignalerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Stromabnahmesignals, um einen Stromausgang aus dem Motor zu vermindern; eine Motorstromverminderungseinrichtung zum, wenn die Stromabnahmesignalerfassungeinrichtung das Stromabnahmesignal erfasst, Steuern der Motorantriebsschaltung in Antwort auf das Signal, um den Stromausgang bzw. die Kraftübertragung aus dem Motor schrittweise zu vermindern; und eine Antriebsschaltungssteuereinrichtung zum Steuern der ersten Motorantriebsschaltung und der zweiten Motorantriebsschaltung, um dem ersten Motor und dem zweiten Motor zu gestatten, den in der Speicherbatterie gespeicherten Strom zu verwenden und eine Abnahme des Stromausgangs aus dem Motor, welche durch die Motorstromverminderungseinrichtung begleitet ist, auszugleichen.According to yet another aspect, the invention also provides a fourth drive device for transmitting a power to an output shaft. The fourth drive device comprises: a motor having an output shaft; a motor drive device for driving the motor; a complex motor comprising a first rotor connected to the output shaft of the motor, a second rotor connected to the output shaft, coaxial and relatively rotatable to the first rotor, and a stator for rotating the first rotor, the first rotor and the second rotor forming a first motor, the first rotor and the stator forming a second motor; a first motor drive circuit for driving and controlling the first motor in the complex motor; a second motor drive circuit device for driving and controlling the second motor in the complex motor; a storage battery which is charged with a power regenerated by the first motor via the first motor drive circuit, which is charged with a power regenerated by the second motor via the second motor drive circuit, which discharges a current required to drive the first motor via the first motor drive circuit, and which discharges a current required to drive the second motor via the second motor drive circuit; a current take-off signal detecting means for detecting a current take-off signal to reduce a current output from the motor; a motor current reducing means for, when the current take-off signal detecting means detects the current take-off signal, controlling the motor drive circuit in response to the signal to gradually reduce the current output from the motor; and drive circuit control means for controlling the first motor drive circuit and the second motor drive circuit to allow the first motor and the second motor to use the power stored in the storage battery and to compensate for a decrease in the current output from the motor accompanied by the motor current reducing means.
Die vierte Antriebsvorrichtung der Erfindung kann die Kraft bzw. die Leistung bzw. den Strom aus dem Motor auf bzw. an die Abtriebswelle durch die Funktionen des ersten Motors, welcher aus dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor des komplexen Motors besteht, und des zweiten Motors, welcher aus dem ersten Rotor und dem Stator besteht, wirksam übertragen oder ausgeben. In Antwort auf das Stromabnahmesignal wird der Stromausgang bzw. die Kraftübertragung aus dem Motor schrittweise vermindert. Der erste Motor und der zweite Motor werden dann gesteuert, um die Abnahme des Stromausgangs aus dem Motor mit dem in der zweiten Zelle gespeicherten Strom ausgleichen. Diese Anordnung vermindert wirksam den Stromausgang aus dem Motor ohne Veränderung des Kraftausgangs bzw. Leistungsausgangs bzw. Stromausgangs zu der Abtriebswelle. Die Anordnung, welche den ersten Motor und den zweiten Motor umfasst, die miteinander integral verbunden sind, verwirklicht eine kompakte Antriebsvorrichtung.The fourth drive device of the invention can effectively transmit or output the power from the motor to the output shaft through the functions of the first motor consisting of the first rotor and the second rotor of the complex motor and the second motor consisting of the first rotor and the stator. In response to the current decrease signal, the current output from the motor is gradually decreased. The first motor and the second motor are then controlled to compensate for the decrease in the current output from the motor with the current stored in the second cell. This arrangement effectively decreases the current output from the motor without changing the power output. current output to the output shaft. The arrangement comprising the first motor and the second motor integrally connected to each other realizes a compact drive device.
Gemäß einem Aspekt der vierten Antriebsvorrichtung umfasst die Antriebsvorrichtung eine Einrichtung zum Steuern der ersten Motorantriebsschaltung, um dem ersten Motor zu gestatten, eine Abnahme der Drehzahl der Ausgangswelle des Motors unter der Abnahme des Stromausgangs aus dem Motor auszugleichen, und zum Steuern der zweiten Motorantriebsschaltung, um dem zweiten Motor zu gestatten, eine Abnahme des Drehmomentes unter der Abnahme des Stromausgangs aus dem Motor auszugleichen. Bei dieser Anordnung umfasst die Stromabnahmesignalerfassungseinrichtung eine Einrichtung zum Erfassen eines Motoranhaltesignals, um den Betrieb des Motors anzuhalten, und umfasst die Motorstromverminderungseinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der Motorantriebseinrichtung, um die Zufuhr von Kraftstoff in den Motor zu unterbrechen und den Betrieb des Motors zu beenden, wenn der Stromausgang aus dem Motor gleich Null wird.According to an aspect of the fourth drive device, the drive device comprises means for controlling the first motor drive circuit to allow the first motor to compensate for a decrease in the rotational speed of the output shaft of the motor under the decrease in the current output from the motor, and for controlling the second motor drive circuit to allow the second motor to compensate for a decrease in the torque under the decrease in the current output from the motor. In this arrangement, the current decrease signal detecting means comprises means for detecting an engine stop signal to stop the operation of the motor, and the motor current reducing means comprises means for controlling the motor drive means to stop the supply of fuel to the engine and to stop the operation of the engine when the current output from the motor becomes zero.
Die obigen Aufgaben werden auch wenigstens teilweise durch ein erstes Verfahren zum Steuern einer Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf bzw. an eine Abtriebswelle verwirklicht. Das erste Verfahren umfasst die Schritte: (a) Bereitstellen eines Motors, der eine Ausgangswelle aufweist, einer Motorantriebseinrichtung zum Antrieb des Motors, eines ersten Motors, der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, und einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden ist, umfasst, wobei der erste Motor koaxial und relativ drehbar zu dem ersten Rotor ist, wobei eine Kraft zwischen der Ausgangswelle des Motors und der Abtriebswelle über eine elektromagnetische Verbindung des ersten Rotors und des zweiten Rotors übertragen wird, eines zweiten Motors, welcher mit der Abtriebswelle verbunden ist, und einer Speicherbatterie, die mit einem durch den ersten Motor regenerierten Strom geladen wird, die mit einem durch den zweiten Motor regenerierten Strom geladen wird, die einen zum Antrieb des ersten Motors benötigten Strom entlädt und die einen zum Antrieb des zweiten Motors benötigten Strom entlädt; (b) Erfassen eines Stromabnahmesignals, um den Stromausgang aus dem Motor zu vermindern, (c) Steuern des ersten Motors in der Antwort auf das Stromabnahmesignal, um den Grad der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor in dem ersten Motor schrittweise zu vermindern, (d) Steuern des zweiten Motors, um dem zweiten Motor zu ermöglichen, in der Speicherbatterie gespeicherten Strom zu verwenden und eine Abnahme des Stroms, der durch den ersten Motor übertragen wird, welche von der Abnahme des Grades der elektromagnetischen Verbindung begleitet ist, auszugleichen, und (e) Steuern der Motorantriebseinrichtung, um den Stromausgang aus dem Motor mit der Abnahme des Grades der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor, die in Schritt (c) begleitet ist, zu vermindern.The above objects are also at least partially achieved by a first method of controlling a drive device for transmitting a power to an output shaft. The first method comprises the steps of: (a) providing a motor having an output shaft, a motor drive device for driving the motor, a first motor comprising a first rotor connected to the output shaft of the motor and a second rotor connected to the output shaft, the first motor being coaxial and relatively rotatable to the first rotor, a power being transmitted between the output shaft of the motor and the output shaft via an electromagnetic connection of the first rotor and the second rotor, a second motor connected to the output shaft, and a storage battery charged with power regenerated by the first motor, the storage battery being connected to a charged with current regenerated by the second motor, discharging a current required to drive the first motor, and discharging a current required to drive the second motor; (b) detecting a current decrease signal to decrease the current output from the motor, (c) controlling the first motor in response to the current decrease signal to gradually decrease the degree of electromagnetic connection of the first rotor with the second rotor in the first motor, (d) controlling the second motor to enable the second motor to use power stored in the storage battery and compensate for a decrease in the current transmitted by the first motor accompanied by the decrease in the degree of electromagnetic connection, and (e) controlling the motor drive device to decrease the current output from the motor with the decrease in the degree of electromagnetic connection of the first rotor with the second rotor accompanied in step (c).
Gemäß einem Aspekt des ersten Verfahrens stellt das erfasste Stromabnahmesignal ein Motoranhaltesignal dar, um den Betrieb des Motors anzuhalten, und umfasst der Schritt (e) weiterhin den Schritt zum Steuern der Motorantriebseinrichtung, um eine Zufuhr von Kraftstoff in den Motor zu unterbrechen und den Betrieb des Motors zu beenden, wenn die elektromagnetische Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor in dem ersten Motor auf eine Freigabestellung in Antwort auf das Motoranhaltesignal vermindert worden ist.According to an aspect of the first method, the detected current take-off signal represents an engine stop signal to stop operation of the engine, and step (e) further comprises the step of controlling the engine drive means to interrupt a supply of fuel to the engine and to stop operation of the engine when the electromagnetic connection of the first rotor with the second rotor in the first engine has been reduced to a release position in response to the engine stop signal.
Gemäß einem Aspekt ist die Erfindung auch auf ein zweites Verfahren zum Steuern einer Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf bzw. an eine Abtriebswelle gerichtet. Das Verfahren umfasst die Schritte: (a) Bereitstellen eines Motors, der eine Ausgangswelle aufweist, einer Motorantriebseinrichtung zum Antrieb des Motors, eines ersten Motors, der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, und einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden ist, umfasst, wobei der zweite Rotor koaxial und relativ drehbar zu dem ersten Rotor ist, wobei eine Kraft zwischen der Ausgangswelle des Motors und der Abtriebswelle über eine elektromagnetische Verbindung des ersten Rotors und des zweiten Rotors übertragen wird, eines zweiten Motors, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, und einer Speicherbatterie, die mit einem durch den ersten Motor regenerierten Strom geladen wird, die mit einem durch den zweiten Motor regenerierten Strom geladen wird, die einen zum Antrieb des ersten Motors benötigten Strom entlädt und die einen zum Antrieb des zweiten Motors benötigten Strom entlädt; (b) Erfassen eines Stromabnahmesignals, um den Stromausgang aus dem Motor zu vermindern, (c) Steuern der Motorantriebseinrichtung in Antwort auf das Stromabnahmesignal, um den Stromausgang aus dem Motor schrittweise zu vermindern, und (d) Steuern des ersten Motors und des zweiten Motors, um dem ersten Motor und dem zweiten Motor zu ermöglichen, in der Speicherbatterie gespeicherten Strom zu verwenden und die Abnahme des Stromausgangs aus dem Motor, die in Schritt (c) begleitet ist, auszugleichen.According to one aspect, the invention is also directed to a second method for controlling a drive device for transmitting a force to an output shaft. The method comprises the steps of: (a) providing a motor having an output shaft, a motor drive device for driving the motor, a first motor comprising a first rotor connected to the output shaft of the motor, and a second rotor connected to the output shaft, the second rotor being coaxial and is rotatable relative to the first rotor, wherein power is transmitted between the output shaft of the motor and the output shaft via an electromagnetic connection of the first rotor and the second rotor, a second motor connected to the output shaft of the motor, and a storage battery charged with current regenerated by the first motor, charged with current regenerated by the second motor, discharging current required to drive the first motor, and discharging current required to drive the second motor; (b) detecting a current decrease signal to decrease the current output from the motor, (c) controlling the motor drive device in response to the current decrease signal to gradually decrease the current output from the motor, and (d) controlling the first motor and the second motor to allow the first motor and the second motor to use current stored in the storage battery and to compensate for the decrease in current output from the motor accompanied by step (c).
Gemäß einem Aspekt des zweiten Verfahrens umfasst der Schritt (d) weiterhin die Schritte: (e) Steuern des ersten Motors, um dem ersten Motor zu gestatten, eine Abnahme der Drehzahl der Ausgangswelle des Motors unter der Abnahme des Stromausgangs aus dem Motor auszugleichen, und (f) zum Steuern des zweiten Motors, um dem zweiten Motor zu gestatten, eine Abnahme des Drehmomentes unter der Abnahme des Stromausgangs aus dem Motor auszugleichen.According to an aspect of the second method, step (d) further comprises the steps of: (e) controlling the first motor to allow the first motor to compensate for a decrease in the speed of the output shaft of the motor under the decrease in the current output from the motor, and (f) controlling the second motor to allow the second motor to compensate for a decrease in the torque under the decrease in the current output from the motor.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen mit den anliegenden Zeichnungen näher erläutert.These and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the preferred embodiments with the accompanying drawings.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Anordnung ei ner Antriebsvorrichtung 20 als eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,Fig. 1 is a schematic view showing an arrangement of a ner drive device 20 as a first embodiment according to the present invention,
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die detaillierte Anordnungen eines Kupplungsmotors 30 und eines Hilfsmotors 40, welche in der Antriebsvorrichtung 20 der Fig. 1 enthalten sind, darstellt,Fig. 2 is a cross-sectional view showing detailed arrangements of a clutch motor 30 and an auxiliary motor 40 included in the drive device 20 of Fig. 1,
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, die eine allgemeine Struktur eines Fahrzeugs mit der darin eingebrachten Antriebsvorrichtung 20 der Fig. 1 darstellt,Fig. 3 is a schematic view showing a general structure of a vehicle with the drive device 20 of Fig. 1 incorporated therein,
Fig. 4 ist eine grafische Darstellung, welche den prinzipiellen Betrieb der Antriebsvorrichtung 20 zeigt,Fig. 4 is a graphical representation showing the basic operation of the drive device 20,
Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Drehmomentensteuerroutine, welche durch die Steuereinrichtung 80 ausgeführt wird, zeigt,Fig. 5 is a flowchart showing a torque control routine executed by the controller 80,
Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das wesentliche Schritte zum Steuern des Kupplungsmotors 30, welche durch die Steuereinrichtung 80 ausgeführt werden, zeigt,Fig. 6 is a flow chart showing essential steps for controlling the clutch motor 30, which are carried out by the control device 80,
Fig. 7 und 8 sind Ablaufdiagramme, welche wesentliche Schritte zum Steuern des Hilfsmotors 40, welche durch die Steuereinrichtung 80 ausgeführt werden, zeigt,Fig. 7 and 8 are flow charts showing essential steps for controlling the auxiliary motor 40, which are carried out by the control device 80,
Fig. 9 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Motoranhaltezeitdrehmomentensteuerroutine, welche durch die Steuereinrichtung 80 ausgeführt wird, zeigt,Fig. 9 is a flowchart showing an engine stop time torque control routine executed by the controller 80,
Fig. 10 ist ein Ablaufdiagramm, das wesentliche Schritte zum Steuern des Hilfsmotors 40, welche durch die Steuereinrichtung 80 ausgeführt werden, wenn der Motor 50 den Betrieb einstellt, zeigt,Fig. 10 is a flow chart showing essential steps for controlling the auxiliary motor 40 which are carried out by the controller 80 when the motor 50 stops operating,
Fig. 11 stellt schematisch eine Antriebsvorrichtung 20A als eine Modifikation einer ersten Ausführungsform dar,Fig. 11 schematically shows a drive device 20A as a modification of a first embodiment,
Fig. 12 stellt schematisch die Anordnung einer anderen Antriebsvorrichtung 20B als eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung dar,Fig. 12 schematically illustrates the arrangement of another drive device 20B as a second embodiment according to the present invention,
Fig. 13 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Drehmomentensteuerroutine, welche durch die Steuereinrichtung 80 in der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird, zeigt,Fig. 13 is a flowchart showing a torque control routine executed by the controller 80 in the second embodiment,
Fig. 14 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Motoranhaltezeit- Drehmomentensteuerroutine, welche durch die Steuereinrichtung 80 in der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird, zeigt,Fig. 14 is a flowchart showing an engine stop time torque control routine executed by the controller 80 in the second embodiment,
Fig. 15 zeigt schematisch eine Antriebsvorrichtung 20C als eine Modifikation der zweiten Ausführungsform, undFig. 15 schematically shows a drive device 20C as a modification of the second embodiment, and
Fig. 16 zeigt schematisch eine Antriebsvorrichtung 20D als eine andere Modifikation der zweiten Ausführungsform.Fig. 16 schematically shows a drive device 20D as another modification of the second embodiment.
Die Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, welche die Anordnung einer Antriebsvorrichtung 20 als eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; die Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, welche die detaillierten Anordnungen eines Kupplungsmotors 30 und eines Hilfsmotors 40, welche in der Antriebsvorrichtung 20 der Fig. 1 enthalten sind, zeigt; und die Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, welche eine allgemeine Struktur eines Fahrzeugs mit der darin enthaltenen Antriebsvorrichtung 20 der Fig. 1 darstellt. Die allgemeine Anordnung des Fahrzeugs wird zum besseren Verständnis zunächst beschrieben.Fig. 1 is a schematic view showing the arrangement of a drive device 20 as a first embodiment according to the present invention; Fig. 2 is a cross-sectional view showing the detailed arrangements of a clutch motor 30 and an auxiliary motor 40 included in the drive device 20 of Fig. 1; and Fig. 3 is a schematic view showing a general structure of a vehicle having the drive device 20 of Fig. 1 included therein. The general arrangement of the vehicle will be described first for better understanding.
Bezugnehmend auf die Fig. 3 ist das Fahrzeug mit einem Motor bzw. einer Maschine 50, der mit Benzin als Leistungsquelle an getrieben wird, vorgesehen. Die Luft, die aus einem Luftzufuhrsystem über ein Drosselventil 66 aufgenommen wird, wird mit Kraftstoff, d. h. bei dieser Ausführungsform Benzin, der aus einem Kraftstoffeinspritzventil bzw. Kraftstoffinjektionsventil 51 eingespritzt bzw. injiziert wird, gemischt. Das Luft-/Kraftstoff-Gemisch wird einer Verbrennungskammer 52 zugeführt, um explosiv gezündet und verbrannt zu werden. Eine Linearbewegung des Kolbens 54, welcher durch die Explosion des Luft-/Kraftstoff-Gemisches nach unten gedrückt bzw. bewegt wird, wird in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle 56 umgewandelt. Das Drosselventil 66 wird angetrieben, um ein Bewegungselement 68 zu öffnen und zu schließen. Eine Zündkerze 62 wandelt eine hohe Spannung, welche von einer Zündvorrichtung 58 über einen Verteiler 60 an eine Zündkerze angelegt wird, die das Luft-/Kraftstoff-Gemisch explosiv zündet und verbrennt, um.Referring to Fig. 3, the vehicle is provided with an engine or machine 50 which uses gasoline as a power source to is driven. The air taken in from an air supply system via a throttle valve 66 is mixed with fuel, ie in this embodiment gasoline, injected from a fuel injection valve 51. The air/fuel mixture is supplied to a combustion chamber 52 to be explosively ignited and burned. A linear movement of the piston 54, which is pushed down by the explosion of the air/fuel mixture, is converted into a rotary movement of a crankshaft 56. The throttle valve 66 is driven to open and close a moving element 68. A spark plug 62 converts a high voltage applied from an ignition device 58 via a distributor 60 to a spark plug, which explosively ignites and burns the air/fuel mixture.
Der Betrieb bzw. die Betätigung des Motors 50 wird durch eine elektronische Steuereinheit (nachfolgend als EFIECU bezeichnet) 70 gesteuert. Die EFIECU 70 empfängt Informationen von verschiedenen Sensoren, welche die Betriebsbedingungen des Motors 50 erfassen. Diese Sensoren umfassen einen Drosselventilpositionssensor 67 zum Erfassen der Position des Drosselventils 66, einen Gesamtvakuumsensor 72 zum Messen einer auf den Motor 50 ausgeübten Last, einen Wassertemperatursensor 74 zum Messen der Temperatur von Kühlwasser in dem Motor 50 und einen Geschwindigkeitssensor 76 sowie einen Winkelsensor 78, der an dem Verteiler 60 montiert ist, zum Messen der Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit und des Drehwinkels der Kurbelwelle 56. Ein Startschalter 79 zum Erfassen eines Startzustandes ST eines Zündschlüssels (nicht gezeigt) ist ebenso mit der EFIECU 70 verbunden. Weitere Sensoren und Schalter, die mit der EFIECU 70 verbunden sind, sind in den Zeichnungen weggelassen.The operation of the engine 50 is controlled by an electronic control unit (hereinafter referred to as EFIECU) 70. The EFIECU 70 receives information from various sensors that detect the operating conditions of the engine 50. These sensors include a throttle valve position sensor 67 for detecting the position of the throttle valve 66, a total vacuum sensor 72 for measuring a load applied to the engine 50, a water temperature sensor 74 for measuring the temperature of cooling water in the engine 50, and a speed sensor 76 and an angle sensor 78 mounted on the distributor 60 for measuring the rotational speed and the rotational angle of the crankshaft 56. A start switch 79 for detecting a start state ST of an ignition key (not shown) is also connected to the EFIECU 70. Other sensors and switches connected to the EFIECU 70 are omitted from the drawings.
Die Kurbelwelle 56 des Motors 50 ist mit einer Abtriebswelle 22 über einen Kupplungsmotor 30 und einen Hilfsmotor 40 (später im einzelnen beschrieben) verbunden. Die Abtriebswelle 22 verbindet weiterhin ein Differentialgetriebe 24, das gegebenenfalls den Drehmomentenausgang von der Abtriebswelle 22 der Antriebsvorrichtung 20 auf das linke und rechte Antriebsrad 26 und 28 überträgt. Der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 sind durch eine Steuereinrichtung 80 angetrieben und gesteuert bzw. geregelt bzw. überwacht bzw. kontrolliert. Die Steuereinrichtung 80 umfasst eine interne Steuer-CPU und empfängt Eingänge von einem Schalthebelpositionssensor 84, der an einem Schalthebel 82 befestigt ist, und einen Beschleunigungspositionssensor 65, der an einem Gaspedal 64 befestigt ist, wie später im einzelnen beschrieben ist. Die Steuereinrichtung 80 sendet und empfängt eine Vielzahl von Daten und Informationen an die und von der EFIECU 70 mittels Kommunikation. Einzelheiten des Steuervorgangs einschließlich eines Kommunikationsprotokolls werden später beschrieben.The crankshaft 56 of the engine 50 is connected to an output shaft 22 via a clutch motor 30 and an auxiliary motor 40 (described in detail later). The output shaft 22 further connects a differential gear 24 which optionally transmits the torque output from the output shaft 22 of the drive device 20 to the left and right drive wheels 26 and 28. The clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 are driven and controlled by a controller 80. The controller 80 includes an internal control CPU and receives inputs from a shift lever position sensor 84 attached to a shift lever 82 and an accelerator position sensor 65 attached to an accelerator pedal 64, as described in detail later. The controller 80 sends and receives a variety of data and information to and from the EFIECU 70 by means of communication. Details of the control process including a communication protocol will be described later.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 umfasst die Antriebsvorrichtung 20 im Wesentlichen den Motor 50, den Kupplungsmotor 30 mit einem Außenrotor 32 und einem Innenrotor 34, den Hilfsmotor 40 mit einem Rotor 42 und die Steuereinrichtung 80 zum Antrieb und zum Steuern des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40. Der Außenrotor 32 des Kupplungsmotors 30 ist mechanisch mit der Kurbelwelle 56 des Motors 50 verbunden, während dessen Innenrotor 34 mechanisch mit dem Rotor 42 des Hilfsmotors 40 verbunden ist.With reference to Fig. 1, the drive device 20 essentially comprises the engine 50, the clutch motor 30 with an outer rotor 32 and an inner rotor 34, the auxiliary motor 40 with a rotor 42 and the control device 80 for driving and controlling the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40. The outer rotor 32 of the clutch motor 30 is mechanically connected to the crankshaft 56 of the engine 50, while its inner rotor 34 is mechanically connected to the rotor 42 of the auxiliary motor 40.
Wie in der Fig. 1 gezeigt ist, ist der Kupplungsmotor als ein Synchronmotor ausgebildet, der Permanentmagnete 35, welche an einer Innenfläche des Außenrotors 32 befestigt sind, und dreiphasige Spulen 36, welche an in dem Innenrotor 34 angeformte Schlitze (auf-)gewickelt sind, aufweist. Strom wird den dreiphasigen Spulen 36 über einen drehenden Umformer bzw. Transformator bzw. Dynamotor 38 zugeführt. Ein dünn laminiertes Blech aus ungerichtetem, elektromagnetischem Stahl wird verwendet, um Vorsprünge und Schlitze für die dreiphasigen Spulen 36 in dem Innenrotor 34 zu bilden. Ein Funktionsgeber bzw. Resolver 39 zum Messen eines Drehwinkels θe der Kurbelwelle 56 ist an der Kurbelwelle 56 befestigt. Der Funktionsgeber 39 kann ebenso als der Winkelsensor 78, welcher an dem Verteiler 60 montiert ist, dienen.As shown in Fig. 1, the clutch motor is constructed as a synchronous motor having permanent magnets 35 fixed to an inner surface of the outer rotor 32 and three-phase coils 36 wound on slots formed in the inner rotor 34. Power is supplied to the three-phase coils 36 via a rotary transformer 38. A thin laminated sheet of non-directional electromagnetic steel is used to form projections and slots for the three-phase coils 36 in the inner rotor 34. A resolver 39 for measuring a rotation angle θe of the crankshaft 56 is attached to the crankshaft 56. The function sensor 39 can also serve as the angle sensor 78 which is mounted on the distributor 60.
Der Hilfsmotor 40 ist ebenso als ein Synchronmotor ausgebildet, der dreiphasige Spulen 44 aufweist, welche an einem Stator 43, der an einem Gehäuse 45 befestigt ist, (auf-)gewickelt sind, um ein drehendes Magnetfeld zu erzeugen. Der Stator 43 ist ebenso aus einem dünn laminierten Blech aus ungerichtetem, elektromagnetischen Stahl hergestellt. Eine Vielzahl von Permanentmagneten 46 sind an einer Außenfläche des Rotors 42 angebracht. In dem Hilfsmotor 40 führt ein Zusammenwirken zwischen einem Magnetfeld, das durch die Permanentmagnete 46 gebildet ist, und einem drehenden Magnetfeld, das durch die dreiphasigen Spulen 44 gebildet ist, zu einer Drehung des Rotors 42. Der Rotor 42 ist mechanisch mit der Abtriebswelle 22, die als Drehmomentenausgangswelle der Antriebsvorrichtung 20 arbeitet, verbunden. Ein Funktionsgeber bzw. Resolver 48 zum Messen eines Drehwinkels θd der Abtriebswelle 22 ist an der Abtriebswelle 22 angebracht, die weiterhin durch ein Lager 49, das in dem Gehäuse 45 gehalten ist, abgestützt ist.The auxiliary motor 40 is also designed as a synchronous motor having three-phase coils 44 wound on a stator 43 fixed to a housing 45 to generate a rotating magnetic field. The stator 43 is also made of a thin laminated sheet of non-directional electromagnetic steel. A plurality of permanent magnets 46 are attached to an outer surface of the rotor 42. In the auxiliary motor 40, an interaction between a magnetic field formed by the permanent magnets 46 and a rotating magnetic field formed by the three-phase coils 44 results in rotation of the rotor 42. The rotor 42 is mechanically connected to the output shaft 22, which functions as a torque output shaft of the drive device 20. A resolver 48 for measuring a rotation angle θd of the output shaft 22 is attached to the output shaft 22, which is further supported by a bearing 49 held in the housing 45.
Der Innenrotor 34 des Kupplungsmotors 30 ist mechanisch mit dem Rotor 42 des Hilfsmotors 40 und weiterhin mit der Abtriebswelle 22 verbunden. Wenn die Drehung und das Axialdrehmoment der Kurbelwelle 56 des Motors 50 über den Außenrotor 32 auf den Innenrotor 34 des Kupplungsmotors 30 übertragen werden, werden die Drehung und das Drehmoment durch den Hilfsmotor 40 zu der übertragenen Drehung und dem übertragenen Drehmoment hinzuaddiert oder von diesen subtrahiert.The inner rotor 34 of the clutch motor 30 is mechanically connected to the rotor 42 of the auxiliary motor 40 and further to the output shaft 22. When the rotation and axial torque of the crankshaft 56 of the engine 50 are transmitted to the inner rotor 34 of the clutch motor 30 via the outer rotor 32, the rotation and torque are added to or subtracted from the transmitted rotation and torque by the auxiliary motor 40.
Während der Hilfsmotor 40 als ein herkömmlicher dreiphasiger Synchronmotor vom Permanentmagnet-Typ ausgebildet ist, umfasst der Kupplungsmotor 30 zwei drehende Elemente bzw. Drehelemente oder Rotoren, d. h. den Außenrotor 32 mit den Permanentmagneten 35 und den Innenrotor 34 mit den dreiphasigen Spulen 36. Der detaillierte Aufbau des Kupplungsmotors 30 wird anhand der Querschnittsansicht der Fig. 2 beschrieben. Der Außenrotor 32 des Kupplungsmotors 30 ist an einem Umfangsende eines Rades 57, das um die Kurbelwelle 56 umläuft, mittels eines Druckbolzens 59a und einer Schraube 59b befestigt. Ein mittlerer Abschnitt des Rades 57 steht vor, um ein wellenförmiges Element zu bilden, an welchem der Innenrotor 34 mittels Lager 37A und 37B drehbar befestigt ist. Ein Ende der Abtriebswelle 22 ist an dem Innenrotor 34 fixiert.While the auxiliary motor 40 is designed as a conventional three-phase synchronous motor of the permanent magnet type, the clutch motor 30 comprises two rotating elements or rotating elements or rotors, ie the outer rotor 32 with the permanent magnets 35 and the inner rotor 34 with the three-phase coils 36. The detailed structure of the clutch motor 30 is shown in FIG. 2. The outer rotor 32 of the clutch motor 30 is fixed to a peripheral end of a gear 57 rotating around the crankshaft 56 by means of a thrust bolt 59a and a screw 59b. A central portion of the gear 57 projects to form a shaft-shaped member to which the inner rotor 34 is rotatably fixed by means of bearings 37A and 37B. One end of the output shaft 22 is fixed to the inner rotor 34.
Eine Vielzahl von Permanentmagneten 35, vier bei dieser Ausführungsform, sind an der Innenfläche des Außenrotors 32 befestigt, wie zuvor erwähnt ist. Die Permanentmagneten 35 werden in Richtung hin zu der axialen Mitte des Kupplungsmotors 30 magnetisiert und weisen magnetische Pole von abwechselnd entgegengesetzten Richtungen auf. Die dreiphasigen Spulen 36 des Innenrotors 34, welche den Permanentmagneten 35 mit einem kleinen Spalt gegenüberliegen, sind auf insgesamt 24 Schlitze (nicht gezeigt), welche in den Innenrotor 34 eingebracht sind, (auf-)gewickelt. Eine Zufuhr von Elektrizität zu den entsprechenden Spulen erzeugt magnetische Flüsse, die durch die Vorsprünge bzw. Zähne (nicht gezeigt), welche die Schlitze voneinander trennen, verlaufen. Eine Zufuhr eines dreiphasigen Wechselstroms zu den entsprechenden Spulen dreht dieses magnetische Feld. Die dreiphasigen Spulen 36 sind verbunden, um elektrischen Strom, der von dem drehenden Umformer bzw. Transformator 38 geliefert wird, zu empfangen. Der drehende Umformer bzw. Transformator 38 umfasst Primärwindungen 38a, die an dem Gehäuse 45 befestigt sind, und Sekundärwindungen 38b, die an der Abtriebswelle 22, welche mit dem Innenrotor 34 gekoppelt ist, befestigt sind. Eine elektromagnetische Induktion gestattet elektrischem Strom, von den Primärwindungen 38a zu den Sekundärwindungen 38b oder umgekehrt übertragen zu werden. Der drehende Umformer bzw. Transformator 38 weist Windungen für drei Phasen, d. h. die U-, V- und W-Phasen, auf, um die Übertragung von dreiphasigen elektrischen Strömen zu ermöglichen.A plurality of permanent magnets 35, four in this embodiment, are fixed to the inner surface of the outer rotor 32, as mentioned above. The permanent magnets 35 are magnetized toward the axial center of the clutch motor 30 and have magnetic poles of alternately opposite directions. The three-phase coils 36 of the inner rotor 34, which face the permanent magnets 35 with a small gap, are wound on a total of 24 slots (not shown) formed in the inner rotor 34. Supply of electricity to the respective coils generates magnetic fluxes passing through the projections (not shown) separating the slots from each other. Supply of three-phase alternating current to the respective coils rotates this magnetic field. The three-phase coils 36 are connected to receive electrical current supplied from the rotary transformer 38. The rotary transformer 38 includes primary windings 38a attached to the housing 45 and secondary windings 38b attached to the output shaft 22 coupled to the inner rotor 34. Electromagnetic induction allows electrical current to be transferred from the primary windings 38a to the secondary windings 38b or vice versa. The rotary transformer 38 has windings for three phases, i.e., the U, V and W phases, to enable the transfer of three-phase electrical currents.
Eine gegenseitige Beeinflussung eines Magnetfeldes, das durch ein benachbartes Paar von Permanentmagneten 35 gebildet ist, und einem drehenden Magnetfeld, das durch die dreiphasigen Spulen 36 des Innenrotors 34 gebildet ist, führt zu einer Vielfalt von Verhalten des Außenrotors 32 und des Innenrotors 34. Die Frequenz des dreiphasigen Wechselstroms, welcher den dreiphasigen Spulen 36 zugeführt wird, ist im Allgemeinen gleich einer Differenz zwischen der Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit (Umdrehungen pro Sekunde) des mit der Kurbelwelle 56 direkt verbundenen Außenrotors 32 und der Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit des Innenrotors 34. Dies führt zu einem Schlupf zwischen den Drehungen des Außenrotors 32 und des Innenrotors 34. Einzelheiten der Steuervorgänge des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 werden später anhand der Ablaufdiagramme beschrieben.Mutual influence of a magnetic field formed by an adjacent pair of permanent magnets 35 and a rotating magnetic field formed by the three-phase coils 36 of the inner rotor 34 results in a variety of behaviors of the outer rotor 32 and the inner rotor 34. The frequency of the three-phase alternating current supplied to the three-phase coils 36 is generally equal to a difference between the rotational speed (revolutions per second) of the outer rotor 32 directly connected to the crankshaft 56 and the rotational speed of the inner rotor 34. This results in a slip between the rotations of the outer rotor 32 and the inner rotor 34. Details of the control operations of the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 will be described later using the flow charts.
Wie oben erwähnt ist, werden der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 durch die Steuereinrichtung 80 angetrieben und gesteuert. Nun zurückkommend auf die Fig. 1 umfasst die Steuereinrichtung 80 eine erste Antriebsschaltung 91 zum Antrieb des Kupplungsmotors 30, eine zweite Antriebsschaltung 92 zum Antrieb des Hilfsmotors 40, eine Steuer-CPU 90 zum Steuern der ersten und zweiten Antriebsschaltungen 91 und 92 sowie eine Batterie 94, welche eine Anzahl von Sekundärzellen bzw. Sekundärelementen umfasst. Die Steuer-CPU 90 ist ein Ein-Chip- Mikroprozessor, der einen RAM 90a, welcher als ein Arbeitsspeicher verwendet ist, einen ROM 90b, in welchem verschiedene Steuerprogramme gespeichert sind, eine Eingangs-/Ausgangsschnittstelle bzw. einen Eingangs-/Ausgangsport (nicht gezeigt) und eine serielle Kommunikationsschnittstelle bzw. einen seriellen Kommunikationsport (nicht gezeigt), durch welche bzw. welchen Daten zu der EFIECU 70 gesendet und von dieser empfangen werden, umfasst. Die Steuer-CPU 90 empfängt eine Vielzahl von Daten durch die Eingangs-/Ausgangsschnittstelle. Die Eingangsdaten umfassen einen Drehwinkel θe der Kurbelwelle 56 des Motors 50 von dem Funktionsgeber 39, einen Drehwinkel 6d der Abtriebswelle 22 von dem Funktionsgeber 48, eine Gaspedal stellung AP (Druckbetrag des Gaspedals 64) von dem Gaspedalpositionssensor 65, eine Schalthebelstellung SP von dem Schalthebelpositionssensor 84, Ströme Iuc und Ivc des Kupplungsmotors von zwei Amperemetern bzw. Amperestundenzählern 95 und 96 in der ersten Antriebsschaltung 91, Ströme Iua und Iva des Hilfsmotors von zwei Amperemetern bzw. Amperestundenzählern 97 und 98 in der zweiten Antriebsschaltung 92 und eine Restkapazität BRM der Batterie 94 von einem Restkapazitätsmesser 99. Der Restkapazitätsmesser 99 kann die Restkapazität BRM der Batterie 94 durch jedes bekannte Verfahren, zum Beispiel durch Messen des spezifischen Gewichts einer elektrolytischen Lösung in der Batterie 94 oder des Gesamtgewichts der Batterie 94, durch Berechnen der Ströme und Lade- sowie Entladezeit oder durch Hervorrufen eines augenblicklichen Kurzschlusses zwischen Anschlüssen der Batterie und Messen des inneren Widerstandes gegen den elektrischen Strom, bestimmt werden.As mentioned above, the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 are driven and controlled by the controller 80. Now returning to Fig. 1, the controller 80 includes a first drive circuit 91 for driving the clutch motor 30, a second drive circuit 92 for driving the auxiliary motor 40, a control CPU 90 for controlling the first and second drive circuits 91 and 92, and a battery 94 including a number of secondary cells. The control CPU 90 is a one-chip microprocessor including a RAM 90a used as a working memory, a ROM 90b in which various control programs are stored, an input/output port (not shown), and a serial communication port (not shown) through which data is sent to and received from the EFIECU 70. The control CPU 90 receives a variety of data through the input/output interface. The input data includes a rotation angle θe of the crankshaft 56 of the engine 50 from the function encoder 39, a rotation angle θd of the output shaft 22 from the function encoder 48, an accelerator pedal position AP (pressure amount of the accelerator pedal 64) from the accelerator pedal position sensor 65, a shift lever position SP from the shift lever position sensor 84, currents Iuc and Ivc of the clutch motor from two ammeters or ampere-hour meters 95 and 96 in the first drive circuit 91, currents Iua and Iva of the auxiliary motor from two ammeters or ampere-hour meters 97 and 98 in the second drive circuit 92, and a remaining capacity BRM of the battery 94 from a remaining capacity meter 99. The remaining capacity meter 99 can measure the remaining capacity BRM of the battery 94 by any known method, for example, by measuring the specific gravity of an electrolytic solution in the battery 94 or the total weight of the battery 94, by calculating the currents and charging and discharging time, or by causing an instantaneous short circuit between terminals of the battery and measuring the internal resistance to the electric current.
Die Steuer-CPU 90 gibt ein erstes Steuersignal SW1 zum Antrieb von sechs Transistoren Tr1 bis Tr6, welche als Schaltungselemente der ersten Antriebsschaltung 91 arbeiten, und ein zweites Steuersignal SW2 zum Antrieb von sechs Transistoren Tr11 bis Tr16, die als Schaltungselemente für die zweite Antriebsschaltung 92 arbeiten, aus. Die sechs Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 bilden einen Transistorinverter und sind in Paaren angeordnet, um als eine Quelle und eine Senke in Bezug auf ein Paar von Stromleitungen P1 und P2 zu arbeiten. Die dreiphasigen Spulen (U, V, W) 36 des Kupplungsmotors 30 sind über den drehenden Umformer bzw. Transformator 38 mit den entsprechenden Kontakten der gepaarten Transistoren verbunden. Die Stromleitungen P1 und P2 sind jeweils mit Plus- und Minusanschlüssen der Batterie 94 verbunden. Das erste Steuersignal SW1, das von der Steuer-CPU 90 ausgegeben wird, steuert nacheinander die Einschaltzeit der gepaarten Transistoren Tr1 bis Tr6. Der elektrische Strom, der durch jede Spule 36 fließt, macht eine PWM (Pulsbreiten-Modulation) durch, um eine quasi-sinusförmige Schwingung zu erzeugen, welche den dreiphasigen Spulen 36 gestattet, ein rotierendes Ma gnetfeld zu bilden.The control CPU 90 outputs a first control signal SW1 for driving six transistors Tr1 to Tr6 which function as circuit elements of the first drive circuit 91, and a second control signal SW2 for driving six transistors Tr11 to Tr16 which function as circuit elements for the second drive circuit 92. The six transistors Tr1 to Tr6 in the first drive circuit 91 constitute a transistor inverter and are arranged in pairs to function as a source and a sink with respect to a pair of power lines P1 and P2. The three-phase coils (U, V, W) 36 of the clutch motor 30 are connected to the corresponding contacts of the paired transistors via the rotary transformer 38. The power lines P1 and P2 are connected to plus and minus terminals of the battery 94, respectively. The first control signal SW1 output from the control CPU 90 sequentially controls the turn-on time of the paired transistors Tr1 to Tr6. The electric current flowing through each coil 36 undergoes PWM (Pulse Width Modulation) to generate a quasi-sinusoidal oscillation, which allows the three-phase coils 36 to produce a rotating mass. to form a magnetic field.
Die sechs Transistoren Tr11 bis Tr16 in der zweiten Antriebsschaltung 92 bilden ebenso einen Transistorinverter und sind in der gleichen Weise wie die Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 angeordnet. Die dreiphasigen Spulen (U, V, W) 44 des Hilfsmotors 40 sind mit den entsprechenden Kontakten der gepaarten Transistoren verbunden. Das zweite Steuersignal SW2, das von der Steuer-CPU 90 ausgegeben wird, steuert aufeinanderfolgend die Einschaltzeit der gepaarten Transistoren Tr11 bis Tr16. Der elektrische Strom, der durch jede Spule 44 fließt, macht eine PWM durch, um eine quasisinusförmige Schwingung zu erzeugen, welche den dreiphasigen Spulen 44 ermöglicht, ein rotierendes Magnetfeld zu bilden.The six transistors Tr11 to Tr16 in the second drive circuit 92 also form a transistor inverter and are arranged in the same manner as the transistors Tr1 to Tr6 in the first drive circuit 91. The three-phase coils (U, V, W) 44 of the auxiliary motor 40 are connected to the corresponding contacts of the paired transistors. The second control signal SW2 output from the control CPU 90 sequentially controls the on-time of the paired transistors Tr11 to Tr16. The electric current flowing through each coil 44 undergoes PWM to generate a quasi-sinusoidal oscillation, which allows the three-phase coils 44 to form a rotating magnetic field.
Die so ausgestaltete Antriebsvorrichtung 20 arbeitet gemäß den unten beschriebenen Betriebsgrundsätzen, insbesondere dem Grundsatz einer Drehmomentenwandlung. Beispielsweise wird angenommen, dass der durch die EFIECU 70 angetriebene Motor 50 mit einer Drehzahl Ne gleich einem vorbestimmten Wert N1 dreht. Während sich die Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 in einer AUS-Stellung befinden, führt die Steuereinrichtung 80 den dreiphasigen Spulen 36 des Kupplungsmotors 30 über den drehenden Umformer bzw. Transformator 38 keinen Strom zu. Keine Zufuhr von elektrischem Strom veranlasst den Außenrotor 32 des Kupplungsmotors 30, elektromagnetisch von dem Innenrotor 34 getrennt zu werden. Dies führt zu einem Durchdrehen der Kurbelwelle 56 des Motors 50. Unter der Bedingung, dass sich sämtliche Transistoren Tr1 bis Tr6 in der AUS-Stellung befinden, erfolgt keine Regenerierung von Energie aus den dreiphasigen Spulen 36 und wird der Motor 50 in einem Leerlauf gehalten.The drive device 20 thus configured operates according to the operating principles described below, in particular the principle of torque conversion. For example, it is assumed that the motor 50 driven by the EFIECU 70 rotates at a speed Ne equal to a predetermined value N1. While the transistors Tr1 to Tr6 in the first drive circuit 91 are in an OFF position, the controller 80 does not supply current to the three-phase coils 36 of the clutch motor 30 via the rotary transformer 38. No supply of electric current causes the outer rotor 32 of the clutch motor 30 to be electromagnetically separated from the inner rotor 34. This causes the crankshaft 56 of the engine 50 to spin. Under the condition that all transistors Tr1 to Tr6 are in the OFF position, no regeneration of energy occurs from the three-phase coils 36 and the engine 50 is kept in an idle state.
Wenn die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 das erste Steuersignal SW1 ausgibt, um die Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 ein- und auszuschalten bzw. ein- und auszusteuern, wird ein konstanter elektrischer Strom durch die dreiphasigen Spulen 36 des Kupplungsmotors 30, der auf der Differenz zwischen der Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56 des Motors 50 und einer Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 (d. h. einer Differenz Nc (=Ne-Nd) zwischen der Drehzahl des Außenrotors 32 und derjenigen des Innenrotors 34 in dem Kupplungsmotor 30) basiert, geschickt. Ein bestimmter Schlupf existiert dementsprechend zwischen dem Außenrotor 32 und dem Innenrotor 34, die miteinander in dem Kupplungsmotor 30 verbunden sind. Zu diesem Zeitpunkt dreht der Innenrotor 34 mit der Drehzahl Nd, die kleiner ist als die Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56 des Motors 50. In diesem Zustand arbeitet der Kupplungsmotor 30 als ein Generator und führt die regenerative Operation durch, um einen elektrischen Strom über die erste Antriebsschaltung 91 zu regenerieren. Um dem Hilfsmotor 40 zu gestatten, eine Energie, die identisch zu der elektrischen Energie ist, welche durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert wird, zu verbrauchen, schaltet bzw. steuert die Steuer-CPU 90 die Transistoren Tr11 bis Tr16 in der zweiten Antriebsschaltung 92 ein und aus. Die Ein-/Aus-Schaltung bzw. Ein-/Aus-Steuerung der Transistoren Tr11 bis Tr16 gestattet einem elektrischen Strom, durch die dreiphasigen Spulen 44 des Hilfsmotors 40 zu fließen, und führt folglich der Hilfsmotor 40 die Stromoperation durch, um ein Drehmoment zu erzeugen.When the control CPU 90 of the control device 80 outputs the first control signal SW1 to turn on and off the transistors Tr1 to Tr6 in the first drive circuit 91, a constant electric current through the three-phase coils 36 of the clutch motor 30 based on the difference between the rotational speed Ne of the crankshaft 56 of the engine 50 and a rotational speed Nd of the output shaft 22 (i.e., a difference Nc (=Ne-Nd) between the rotational speed of the outer rotor 32 and that of the inner rotor 34 in the clutch motor 30). A certain slip accordingly exists between the outer rotor 32 and the inner rotor 34 which are connected to each other in the clutch motor 30. At this time, the inner rotor 34 rotates at the rotational speed Nd which is smaller than the rotational speed Ne of the crankshaft 56 of the engine 50. In this state, the clutch motor 30 operates as a generator and performs the regenerative operation to regenerate an electric current via the first drive circuit 91. In order to allow the assist motor 40 to consume energy identical to the electric energy regenerated by the clutch motor 30, the control CPU 90 controls on and off the transistors Tr11 to Tr16 in the second drive circuit 92. The on/off control of the transistors Tr11 to Tr16 allows an electric current to flow through the three-phase coils 44 of the assist motor 40, and thus the assist motor 40 performs the current operation to generate a torque.
Bezugnehmend auf die Fig. 4 wird, während die Kurbelwelle 56 des Motors 50 mit einer Drehzahl N1 und einem Drehmoment T1 angetrieben wird, eine Energie in einem Bereich G1 als elektrischer Strom durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert. Der regenerierte Strom wird dem Hilfsmotor 40 zugeführt und in eine Energie in einem Bereich G2, welche der Abtriebswelle 22 ermöglicht, sich mit einer Drehzahl N2 und einem Drehmoment T2 zu drehen, umgewandelt. Die Drehmomentenumwandlung wird auf die oben erörterte Weise durchgeführt und die Energie wird folglich entsprechend dem Schlupf in dem Kupplungsmotor 30 oder der Drehzahldifferenz Nc(=Ne-Nd) als ein Drehmoment zu der Abtriebswelle 22 erzeugt.Referring to Fig. 4, while the crankshaft 56 of the engine 50 is driven at a speed N1 and a torque T1, an energy in a range G1 is regenerated as an electric current by the clutch motor 30. The regenerated current is supplied to the auxiliary motor 40 and converted into an energy in a range G2 which enables the output shaft 22 to rotate at a speed N2 and a torque T2. The torque conversion is performed in the manner discussed above, and the energy is thus generated as a torque to the output shaft 22 in accordance with the slip in the clutch motor 30 or the speed difference Nc(=Ne-Nd).
Bei einem anderen Beispiel wird angenommen, dass der Motor 50 mit einer Drehzahl Ne=N2 und einem Drehmoment Te=T2 angetrieben wird, wobei die Abtriebswelle 22 mit der Drehzahl N1 gedreht wird, welche größer ist als die Drehzahl N2. In diesem Zustand dreht sich der Innenrotor 34 des Kupplungsmotors 30 relativ zu dem Außenrotor 32 in der Drehrichtung der Abtriebswelle 22 mit einer Drehzahl, welche durch den absoluten Wert der Drehzahldifferenz Nc(=Ne-Nd) definiert ist. Beim Arbeiten als normaler Motor verbraucht der Kupplungsmotor 30 elektrischen Strom, um die Energie einer Drehbewegung an die Abtriebswelle 22 anzulegen. Wenn die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 die zweite Antriebsschaltung 92 steuert, um dem Hilfsmotor 40 zu ermöglichen, elektrische Energie zu regenerieren, lässt ein Schlupf zwischen dem Rotor 42 und dem Stator 43 des Hilfsmotors 40 den regenerativen Strom durch die dreiphasigen Spulen 44 fließen. Um dem Kupplungsmotor 30 zu gestatten, die durch den Hilfsmotor 40 regenerierte Energie zu konsumieren, steuert die Steuer-CPU 90 die erste Antriebsschaltung 91 und die zweite Antriebsschaltung 92. Dies ermöglicht dem Kupplungsmotor 30, ohne Verwendung eines elektrischen Stroms, der in der Batterie 94 gespeichert ist, angetrieben zu werden.In another example, assume that the motor 50 is driven at a speed Ne=N2 and a torque Te=T2, with the output shaft 22 being rotated at the speed N1 which is greater than the speed N2. In this state, the inner rotor 34 of the clutch motor 30 rotates relative to the outer rotor 32 in the rotational direction of the output shaft 22 at a speed defined by the absolute value of the speed difference Nc(=Ne-Nd). When operating as a normal motor, the clutch motor 30 consumes electric power to apply the energy of rotation to the output shaft 22. When the control CPU 90 of the controller 80 controls the second drive circuit 92 to allow the auxiliary motor 40 to regenerate electric power, slip between the rotor 42 and the stator 43 of the auxiliary motor 40 causes the regenerative current to flow through the three-phase coils 44. To allow the clutch motor 30 to consume the energy regenerated by the auxiliary motor 40, the control CPU 90 controls the first drive circuit 91 and the second drive circuit 92. This allows the clutch motor 30 to be driven without using electric power stored in the battery 94.
Auf die Fig. 4 zurückkommend wird, wenn die Kurbelwelle 56 des Motors 50 mit der Drehzahl N2 und dem Drehmoment T2 angetrieben wird, die Energie in der Summe der Bereiche G2 und G3 durch den Hilfsmotor 40 als ein elektrischer Strom regeneriert und an den Kupplungsmotor 30 geliefert. Eine Zufuhr von regeneriertem Strom ermöglicht der Abtriebswelle 22, sich mit der Drehzahl N1 und dem Drehmoment T1 zu drehen.Returning to Fig. 4, when the crankshaft 56 of the engine 50 is driven at the speed N2 and the torque T2, the energy in the sum of the areas G2 and G3 is regenerated as an electric current by the auxiliary motor 40 and supplied to the clutch motor 30. Supply of regenerated current enables the output shaft 22 to rotate at the speed N1 and the torque T1.
Anders als die oben erörterte Drehmomentenumwandlung und Drehzahlumwandlung kann die Antriebsvorrichtung 20 der Ausführungsform die Batterie 94 mit einem Überschuss an elektrischer Energie laden oder die Batterie 94 entladen, um die elektrische Energie zu ergänzen. Dies ist durch Steuern des mechanischen Energieausgangs aus dem Motor 50 (d. h. das Produkt des Drehmomentes Te und der Drehzahl Ne), der durch den Kupplungsmotor 30 regenerierten oder verbrauchten elektrischen Energie und der durch den Hilfsmotor 40 regenerierten oder verbrauchten elektrischen Energie implementiert. Die Ausgangsenergie aus dem Motor 50 kann daher als Kraft auf bzw. an die Abtriebswelle 22 mit einem höheren Wirkungsgrad übertragen werden.Other than the torque conversion and speed conversion discussed above, the drive device 20 of the embodiment can charge the battery 94 with a surplus of electric energy or discharge the battery 94 to supplement the electric energy. This is possible by controlling the mechanical energy output from the motor 50 (ie, the product of the torque Te and rotational speed Ne), the electrical energy regenerated or consumed by the clutch motor 30 and the electrical energy regenerated or consumed by the auxiliary motor 40. The output energy from the motor 50 can therefore be transmitted as power to the output shaft 22 with a higher efficiency.
Die oben erörterte Drehmomentenumwandlung wird durch ein Drehmomentensteuerverfahren, das in dem Ablaufdiagramm der Fig. 5 dargestellt ist, implementiert. Die Drehmomentensteuerroutine der Fig. 5 wird ausgeführt, um das Drehmoment zu steuern bzw. zu regeln bzw. zu überwachen bzw. zu kontrollieren, während die Batterie 94 weder geladen noch entladen wird.The torque conversion discussed above is implemented by a torque control method illustrated in the flow chart of Figure 5. The torque control routine of Figure 5 is executed to control the torque while the battery 94 is neither charging nor discharging.
Wenn das Programm mit der Drehmomentensteuerroutine beginnt, empfängt die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 zunächst Daten der Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit Nd der Abtriebswelle 22 in Schritt S100. Die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 kann aus dem von dem Funktionsgeber 48 gelesenen Drehwinkel θd der Abtriebswelle 22 berechnet bzw. errechnet werden. Die Steuer-CPU 90 liest dann die Gaspedalstellung AP von dem Gaspedalpositionssensor 65 in Schritt 101. Der Fahrer tritt auf das Gaspedal 64, wenn eine Unwirksamkeit des Drehmomentenausgangs wahrgenommen wird. Der Wert der Gaspedalstellung AP entspricht demgemäß dem gewünschten Ausgangsdrehmoment (d. h. dem Drehmoment der Abtriebswelle 22), welches der Fahrer wünscht. In nachfolgendem Schritt S102 berechnet bzw. errechnet die Steuer-CPU 90 ein Soll-Ausgangsdrehmoment (Drehmoment der Abtriebswelle 22) Td*, welches dem Gaspedalstellungseingang AP entspricht. Das Soll-Ausgangsdrehmoment Td* wird also als der Drehmomentenausgangssteuerwert bezeichnet. Drehmomentenausgangssteuerwerte Td* sind zuvor für die entsprechenden Gaspedalstellungen AP festgelegt worden. In Antwort auf einen Eingang der Gaspedalstellung AP wird der Drehmomentenausgangssteuerwert Td* entsprechend dem Gaspedalstellungsseingang AP aus den voreingestellten Drehmomentenausgangssteuerwerten Td* entnommen.When the program starts the torque control routine, the control CPU 90 of the controller 80 first receives data of the rotational speed Nd of the output shaft 22 in step S100. The rotational speed Nd of the output shaft 22 can be calculated from the rotational angle θd of the output shaft 22 read by the function generator 48. The control CPU 90 then reads the accelerator position AP from the accelerator position sensor 65 in step S101. The driver depresses the accelerator pedal 64 when ineffectiveness of the torque output is sensed. The value of the accelerator position AP accordingly corresponds to the desired output torque (i.e., the torque of the output shaft 22) that the driver desires. In subsequent step S102, the control CPU 90 calculates a target output torque (torque of the output shaft 22) Td* corresponding to the accelerator position input AP. The target output torque Td* is thus referred to as the torque output control value. Torque output control values Td* have been previously set for the corresponding accelerator positions AP. In response to an accelerator position AP input, the torque output control value Td* corresponding to the accelerator position input AP is taken from the preset torque output control values Td*.
In Schritt S103 wird eine auf die Abtriebswelle 22 aufzubringende Energie Pd entsprechend dem Ausdruck Pd = Td*xNd berechnet bzw. errechnet, d. h. wird der entnommene Drehmomentenausgangssteuerwert Td* (der Abtriebswelle 22) mit dem Drehzahleingang Nd der Abtriebswelle 22 multipliziert. Das Programm fährt dann mit Schritt S104 fort, in welchem die Steuer-CPU 90 ein Soll- Motordrehmoment Te* und eine Soll-Motordrehzahl Ne* des Motors 50, die auf dem so erhaltenen Energieausgang Pd basieren, eingestellt. Es wird hier angenommen, dass die gesamte Energie Pd, die an die Abtriebswelle 22 weiterzugeben ist, von dem Motor 50 geliefert wird. Da die von dem Motor 50 gelieferte Energie gleich dem Produkt des Drehmomentes Te und der Drehzahl Ne des Motors 50 ist, kann die Beziehung zwischen dem Energieausgang Pd und dem Soll-Motordrehmoment Te* sowie der Soll-Motordrehzahl Ne* als Pd = Te*xNe* ausgedrückt werden. Dabei sind allerdings zahlreiche Kombinationen des Soll- Motordrehmomentes Te* und der Soll-Motordrehzahl Ne*, welche obige Beziehung erfüllen, vorhanden. Bei dieser Ausführungsform wird eine optimale Kombination des Soll-Motordrehmomentes Te* und der Soll-Motordrehzahl Ne* (aus-)gewählt, um einen Betrieb des Motors 50 mit höchstmöglichem Wirkungsgrad zu realisieren.In step S103, a power Pd to be applied to the output shaft 22 is calculated according to the expression Pd = Td*xNd, that is, the extracted torque output control value Td* (of the output shaft 22) is multiplied by the speed input Nd of the output shaft 22. The program then proceeds to step S104, in which the control CPU 90 sets a target motor torque Te* and a target motor speed Ne* of the motor 50 based on the power output Pd thus obtained. It is assumed here that all of the power Pd to be applied to the output shaft 22 is supplied from the motor 50. Since the energy supplied by the motor 50 is equal to the product of the torque Te and the speed Ne of the motor 50, the relationship between the energy output Pd and the target motor torque Te* and the target motor speed Ne* can be expressed as Pd = Te*xNe*. However, there are numerous combinations of the target motor torque Te* and the target motor speed Ne* that satisfy the above relationship. In this embodiment, an optimal combination of the target motor torque Te* and the target motor speed Ne* is selected to realize operation of the motor 50 with the highest possible efficiency.
In nachfolgendem Schritt S106 stellt die Steuer-CPU 90 einen Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30, der auf dem in Schritt S104 eingestellten Soll-Motordrehmoment Te* basiert, ein. Um die Drehzahl Ne des Motors 50 auf einem im Wesentlichen konstanten Niveau zu halten, ist es erwünscht, das Drehmoment des Kupplungsmotors 30 mit dem Drehmoment des Motors 50 gleichzusetzen. Das Verfahren in Schritt S106 setzt den Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 demgemäß gleich dem Soll-Motordrehmoment Te* des Motors 50.In subsequent step S106, the control CPU 90 sets a torque control value Tc* of the clutch motor 30 based on the target motor torque Te* set in step S104. In order to keep the rotation speed Ne of the motor 50 at a substantially constant level, it is desirable to set the torque of the clutch motor 30 equal to the torque of the motor 50. The process in step S106 accordingly sets the torque control value Tc* of the clutch motor 30 equal to the target motor torque Te* of the motor 50.
Nach Einstellen des Drehmomentensteuerwertes Tc* des Kupplungsmotors in Schritt S106 fährt das Programm mit den Schrit ten S108, S110 und S111 fort, um den Kupplungsmotor 30, den Hilfsmotor 40 bzw. den Motor 50 zu steuern. Vorteilhafterweise sind die Steuervorgänge des Kupplungsmotors 30, des Hilfsmotors 40 und des Motors 50 als getrennte Schritte gezeigt. Bei dem aktuellen Verfahren allerdings werden diese Steuervorgänge umfassend ausgeführt. Zum Beispiel steuert die Steuer-CPU 90 gleichzeitig den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 durch ein Unterbrechungsverfahren, während eine Anweisung an die EFIECU 70 durch Kommunikation weitergeleitet wird, um gleichzeitig den Motor 50 zu steuern.After setting the torque control value Tc* of the clutch motor in step S106, the program continues with steps en S108, S110 and S111 to control the clutch motor 30, the auxiliary motor 40 and the motor 50, respectively. Advantageously, the control operations of the clutch motor 30, the auxiliary motor 40 and the motor 50 are shown as separate steps. In the current method, however, these control operations are comprehensively carried out. For example, the control CPU 90 simultaneously controls the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 by an interrupt process while passing an instruction to the EFIECU 70 by communication to simultaneously control the motor 50.
Die Steuerung des Kupplungsmotors 30 (Schritt S108 der Fig. 5) wird gemäß einer Kupplungsmotorsteuerroutine, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 6 dargestellt ist, implementiert. Wenn das Programm mit der Kupplungsmotorsteuerroutine beginnt, liest die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 zunächst einen Drehwinkel θd der Abtriebswelle 22 von dem Funktionsgeber 48 in Schritt 112 und einen Drehwinkel θe der Kurbelwelle 56 des Motors 50 von dem Funktionsgeber 39 in Schritt 114 aus. Die Steuer-CPU 90 berechnet bzw. errechnet dann einen Relativwinkel θc der Abtriebswelle 22 und der Kurbelwelle 56 durch die Gleichung θc = θe-θd in Schritt S116.The control of the clutch motor 30 (step S108 of Fig. 5) is implemented according to a clutch motor control routine shown in the flow chart of Fig. 6. When the program starts with the clutch motor control routine, the control CPU 90 of the controller 80 first reads a rotation angle θd of the output shaft 22 from the function generator 48 in step 112 and a rotation angle θe of the crankshaft 56 of the engine 50 from the function generator 39 in step 114. The control CPU 90 then calculates a relative angle θc of the output shaft 22 and the crankshaft 56 by the equation θc = θe-θd in step S116.
Das Programm fährt mit Schritt S118 fort, in welchem die Steuer-CPU 90 Eingänge der Kupplungsmotorströme Iuc und Ivc, welche entsprechend durch die U-Phase und V-Phase der dreiphasigen Spulen 36 in dem Kupplungsmotor 30 fließen, von den Amperemetern 95 und 96 empfängt. Obschon die Ströme natürlich durch sämtliche drei Phasen U, V und W fließen, ist eine Messung nur für die Ströme, welche durch die zwei Phasen hindurchgehen, erforderlich, da die Summe der Ströme gleich Null ist. In nachfolgendem Schritt S120 führt die Steuer-CPU 90 eine Transformation von Koordinaten (eine Drei-Phasen- in eine Zwei-Phasentransformation) aus, wobei die Werte der Ströme, die durch die drei Phasen fließen, welche in Schritt 118 erhalten werden, verwendet werden. Die Transformation von Koordinaten bildet die Werte der Ströme, welche durch die drei Phasen fließen, auf die Werte von Strömen, welche durch d- und q-Achsen des Synchronmotors vom Permanentmagnet-Typ hindurchgehen, ab und wird gemäß der unten vorgegebenen Gleichung (1) ausgeführt: The program proceeds to step S118, in which the control CPU 90 receives inputs of the clutch motor currents Iuc and Ivc flowing through the U-phase and V-phase of the three-phase coils 36 in the clutch motor 30, respectively, from the ammeters 95 and 96. Although the currents naturally flow through all three phases U, V and W, measurement is only required for the currents passing through the two phases since the sum of the currents is zero. In the following step S120, the control CPU 90 carries out a transformation of coordinates (a three-phase to a two-phase transformation) using the values of the currents flowing through the three phases obtained in step S118. The transformation of coordinates forms the values of the currents passing through the three phases, on the values of currents passing through d- and q-axes of the permanent magnet type synchronous motor, and is carried out according to equation (1) given below:
Die Transformation von Koordinaten wird durchgeführt, da die Ströme, welche durch die d- und q-Achsen fließen, für die Drehmomentensteuerung in dem Synchronmotor vom Permanentmagnet-Typ wesentlich sind. Alternativ kann die Drehmomentensteuerung direkt mit den Strömen, welche durch die drei Phasen fließen, ausgeführt werden. Nach der Transformation in die Ströme der zwei Achsen berechnet bzw. errechnet die Steuer-CPU 90 Abweichungen der Ströme Idc und Iqc, die tatsächlich durch die d- und q-Achsen fließen, aus den Stromsteuerwerten Idc* und Iqc* der jeweiligen Achse, welche aus dem Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 berechnet bzw. errechnet werden, und bestimmt Spannungssteuerwerte Vdc und Vqc für die d- und q-Achsen in Schritt S122. Gemäß einem konkreten Verfahren führt die Steuer-CPU 90 Operationen, welche den unten angeführten Gleichungen (2) und Gleichungen (3) folgen, aus:The transformation of coordinates is performed because the currents flowing through the d and q axes are essential for the torque control in the permanent magnet type synchronous motor. Alternatively, the torque control may be directly performed with the currents flowing through the three phases. After transformation into the currents of the two axes, the control CPU 90 calculates deviations of the currents Idc and Iqc actually flowing through the d and q axes from the current control values Idc* and Iqc* of the respective axes calculated from the torque control value Tc* of the clutch motor 30, and determines voltage control values Vdc and Vqc for the d and q axes in step S122. According to a concrete procedure, the control CPU 90 performs operations following the equations (2) and (3) below:
ΔIdc = Idc* - IdcΔIdc = Idc* - Idc
ΔIqc = Iqc* - Iqc.......... (2)ΔIqc = Iqc* - Iqc.......... (2)
Vdc = Kp1 · ΔIdc + ΣKi1 · ΔIdcVdc = Kp1 · ΔIdc + ΣKi1 · ΔIdc
Vqc = Kp2 · ΔIqc + ΣKi2 · ΔIqc.......... (3)Vqc = Kp2 · ΔIqc + Sigma;Ki2 · ΔIqc......... (3)
wobei Kp1, Kp2, Ki1 und Ki2 Koeffizienten darstellen, welche eingestellt werden, um auf die Eigenschaften des verwendeten Motors angepasst zu werden.where Kp1, Kp2, Ki1 and Ki2 represent coefficients which are adjusted to suit the characteristics of the motor used.
Der Spannungssteuerwert Vdc (Vqc) umfasst einen Teil im Verhältnis zu der Abweichung ΔI von dem Stromsteuerwert I* (erster Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (3)) und eine Summierung von historischen Daten der Abweichungen ΔI für "i"-male (zweiter Ausdruck auf der rechten Seite). Die Steuer- CPU 90 transformiert dann die Koordinaten der so erhaltenen Spannungssteuerwerte (eine Zwei-Phasen- in eine Drei-Phasen- Transformation) in Schritt 124 zurück. Dies entspricht einer Umkehr der in Schritt S120 durchgeführten Transformation. Die Umkehrtransformation bestimmt Spannungen Vuc, Vvc und Vwc, die tatsächlich an die dreiphasigen Spulen 36 angelegt sind, wie unten vorgegeben: The voltage control value Vdc (Vqc) includes a part in proportion to the deviation ΔI from the current control value I* (first term on the right side of equation (3)) and a summation of historical data of the deviations ΔI for "i" times (second term on the right side). The control CPU 90 then reverse transforms the coordinates of the voltage control values thus obtained (a two-phase to a three-phase transformation) in step S124. This corresponds to a reversal of the transformation performed in step S120. The reverse transformation determines voltages Vuc, Vvc and Vwc actually applied to the three-phase coils 36 as given below:
Die tatsächliche Spannungssteuerung wird durch eine Ein-Aus- Operation der Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 durchgeführt. In Schritt S126 ist die Ein- und Ausschaltzeit der Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 eine PWM (Pulsbreitenmodulation), die gesteuert wird, um die Spannungssteuerwerte, welche durch die obige Gleichung (4) bestimmt sind, zu gewinnen.The actual voltage control is performed by an on-off operation of the transistors Tr1 to Tr6 in the first drive circuit 91. In step S126, the on-and-off time of the transistors Tr1 to Tr6 in the first drive circuit 91 is PWM (Pulse Width Modulation) controlled to obtain the voltage control values determined by the above equation (4).
Der Drehmomentensteuerwert Tc* ist positiv, wenn ein positives Drehmoment auf die Abtriebswelle 22 in der Drehrichtung der Kurbelwelle 56 aufgebracht wird. Beispielsweise wird angenommen, dass ein positiver Wert zu dem Drehmomentensteuerwert Tc* eingestellt ist. Wenn die Drehzahl Ne des Motors 50 bei dieser Annahme größer ist als die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22, d. h. wenn die Drehzahldifferenz Nc(=Ne-Nd) positiv ist, wird der Kupplungsmotor 30 gesteuert, um die regenerative Operation durchzuführen und einen regenerativen Strom entsprechend der Drehzahldifferenz Nc zu erzeugen. Wenn die Drehzahl Ne des Motors 50 kleiner ist als die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22, d. h. wenn die Drehzahldifferenz Nc(=Ne-Nd) negativ ist, wird der Kupplungsmotor 30 hingegen gesteuert, um die Stromoperation durchzuführen und sich relativ zu der Kurbelwelle 56 in der Drehrichtung der Abtriebswelle 22 mit einer Drehzahl, welche durch den absoluten Wert der Drehzahldifferenz Nc definiert ist, zu drehen. Für den positiven Drehmomentensteuerwert Tc* führen die regenerative Operation und die Stromoperation des Kupplungsmotors 30 die identische Schaltungssteuerung durch. Gemäß einem konkreten Verfahren werden die Transistoren Tr1 bis Tr6 der ersten Antriebsschaltung 91 gesteuert, um einem positiven Drehmoment zu ermöglichen, an die Abtriebswelle 22 durch die Kombination des Magnetfeldes, das durch die Permanentmagneten 35, welche auf den Außenrotor 32 (auf-)gebracht sind, erzeugt wird, mit dem drehenden Magnetfeld, das durch die Ströme, welche durch die dreiphasigen Spulen 36 an dem Innenrotor 34 in dem Kupplungsmotor 30 fließen, erzeugt wird, angelegt zu werden. Die identische Schaltungssteuerung wird für die regenerative Operation und die Stromoperation des Kupplungsmotors 30 so lange ausgeführt, solange das Vorzeichen des Drehmomentensteuerwertes Tc* nicht geändert wird. Die Kupplungsmotorsteuerroutine der Fig. 6 ist daher auf die regenerative Operation und die Stromoperation anwendbar. Unter der Bedingung einer (Ab-)Bremsung der Abtriebswelle 22 oder einer Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs weist der Drehmomentensteuerwert Tc* ein negatives Vorzeichen auf. Die Kupplungsmotorsteuerroutine der Fig. 6 ist also auf den Steuervorgang unter solchen Bedingungen anwendbar, wenn der Relativwinkel 6c in Umkehrrichtung in Schritt S126 variiert wird.The torque control value Tc* is positive when a positive torque is applied to the output shaft 22 in the rotation direction of the crankshaft 56. For example, it is assumed that a positive value is set to the torque control value Tc*. In this assumption, when the rotation speed Ne of the motor 50 is larger than the rotation speed Nd of the output shaft 22, that is, when the rotation speed difference Nc(=Ne-Nd) is positive, the clutch motor 30 is controlled to perform the regenerative operation and generate a regenerative current corresponding to the rotation speed difference Nc. When the rotation speed Ne of the motor 50 is smaller than the rotation speed Nd of the output shaft 22, that is, On the other hand, when the speed difference Nc(=Ne-Nd) is negative, the clutch motor 30 is controlled to perform the current operation and rotate relative to the crankshaft 56 in the rotational direction of the output shaft 22 at a speed defined by the absolute value of the speed difference Nc. For the positive torque control value Tc*, the regenerative operation and the current operation of the clutch motor 30 perform the identical circuit control. According to a concrete method, the transistors Tr1 to Tr6 of the first drive circuit 91 are controlled to allow a positive torque to be applied to the output shaft 22 by the combination of the magnetic field generated by the permanent magnets 35 applied to the outer rotor 32 with the rotating magnetic field generated by the currents flowing through the three-phase coils 36 on the inner rotor 34 in the clutch motor 30. The identical switching control is carried out for the regenerative operation and the current operation of the clutch motor 30 as long as the sign of the torque control value Tc* is not changed. The clutch motor control routine of Fig. 6 is therefore applicable to the regenerative operation and the current operation. Under the condition of braking of the output shaft 22 or reverse movement of the vehicle, the torque control value Tc* has a negative sign. The clutch motor control routine of Fig. 6 is therefore applicable to the control operation under such conditions when the relative angle θc is varied in the reverse direction in step S126.
Die Fig. 7 und 8 sind Ablaufdiagramme, welche Einzelheiten des Steuerverfahrens des Hilfsmotors 40 zeigen, welche in Schritt 5110 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 5 ausgeführt werden. Bezugnehmend auf das Ablaufdiagramm der Fig. 7 empfängt, wenn das Programm in die Hilfsmotorsteuerroutine eintritt, die Steuer-CPU 90 zunächst Daten der Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 in Schritt S131. Die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 wird aus dem Drehwinkel 6d der Abtriebswelle 22, die von dem Funkti onsgeber 48 (aus-)gelesen wird, berechnet bzw. errechnet. Die Steuer-CPU 90 empfängt dann Daten der Drehzahl Ne des Motors 50 in Schritt S132. Die Drehzahl Ne des Motors 50 kann aus dem Drehwinkel 6e der Kurbelwelle 56, der von dem Funktionsgeber 39 (aus-)gelesen oder unmittelbar durch den Geschwindigkeitssensor 76, welcher an dem Verteiler 60 montiert ist, gemessen wird, berechnet bzw. errechnet werden. In letzterem Fall empfängt die Steuer-CPU 90 Daten der Drehzahl Ne des Motors 50 durch Kommunikation mit der EFIECU 70, welche mit dem Geschwindigkeitssensor 76 verbunden ist.7 and 8 are flowcharts showing details of the control process of the auxiliary motor 40 executed in step S110 in the flowchart of Fig. 5. Referring to the flowchart of Fig. 7, when the program enters the auxiliary motor control routine, the control CPU 90 first receives data of the rotation speed Nd of the output shaft 22 in step S131. The rotation speed Nd of the output shaft 22 is calculated from the rotation angle θd of the output shaft 22 obtained by the function ossgeber 48. The control CPU 90 then receives data of the rotational speed Ne of the engine 50 in step S132. The rotational speed Ne of the engine 50 may be calculated from the rotational angle θe of the crankshaft 56 read by the function sensor 39 or directly measured by the speed sensor 76 mounted on the distributor 60. In the latter case, the control CPU 90 receives data of the rotational speed Ne of the engine 50 by communicating with the EFIECU 70 connected to the speed sensor 76.
Eine Drehzahldifferenz Nc zwischen dem Drehzahleingang Nd der Abtriebswelle 22 und dem Drehzahleingang Ne des Motors 50 wird entsprechend der Gleichung Nc = Ne-Nd in Schritt S133 berechnet bzw. errechnet. In nachfolgendem Schritt S134 wird der elektrische Strom (die Energie) Pc, der durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert oder verbraucht wird, entsprechend der vorgegebenen Gleichung (5) berechnet:A speed difference Nc between the speed input Nd of the output shaft 22 and the speed input Ne of the motor 50 is calculated according to the equation Nc = Ne-Nd in step S133. In the following step S134, the electric current (energy) Pc regenerated or consumed by the clutch motor 30 is calculated according to the given equation (5):
Pc = Ksc · Nc · Tc.......... (5)Pc = Ksc Nc Tc.......... (5)
wobei Ksc den Wirkungsgrad einer regenerativen Operation oder einer Stromoperation in dem Kupplungsmotor 30 darstellt. Das Produkt NcxTc definiert den Strom entsprechend dem Bereich G1 in der grafischen Darstellung der Fig. 4, wobei Nc bzw. Tc die Drehzahldifferenz bzw. das aktuelle Drehmoment, welche durch den Kupplungsmotor 30 erzeugt werden, bezeichnen.where Ksc represents the efficiency of a regenerative operation or a current operation in the clutch motor 30. The product NcxTc defines the current corresponding to the area G1 in the graph of Fig. 4, where Nc and Tc denote the speed difference and the actual torque generated by the clutch motor 30, respectively.
In Schritt S135 wird ein Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 durch die vorgegebene Gleichung (6) bestimmt:In step S135, a torque control value Ta* of the assist motor 40 is determined by the given equation (6):
Ta* = ksa · Pc/Nd.......... (6)Ta* = ksa Pc/Nd.......... (6)
wobei ksa den Wirkungsgrad der regenerativen Operation oder der Stromoperation in dem Hilfsmotor 40 darstellt. Der so erhaltene Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 wird mit einem maximalen Drehmoment Tamax, welches den Hilfsmotor 40 potentiell belastet, in Schritt S136 verglichen. Wenn der Drehmomentensteuerwert Ta* das maximale Drehmoment Tamax überschreitet, springt das Programm auf Schritt S138, in welchem der Drehmomentensteuerwert Ta* auf das maximale Drehmoment Tamax beschränkt wird.where ksa represents the efficiency of the regenerative operation or the current operation in the auxiliary motor 40. The torque control value Ta* of the auxiliary motor 40 thus obtained is multiplied by a maximum torque Tamax which drives the auxiliary motor 40. potentially loaded, in step S136. If the torque control value Ta* exceeds the maximum torque Tamax, the program jumps to step S138 in which the torque control value Ta* is limited to the maximum torque Tamax.
Nachdem der Drehmomentensteuerwert Ta* mit dem maximalen Drehmoment Tamax in Schritt S138 gleichgesetzt ist oder nachdem der Drehmomentensteuerwert Ta* in Schritt S138 bestimmt ist, das maximale Drehmoment Tamax in Schritt S136 nicht zu überschreiten, fährt das Programm mit Schritt S140 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 8 fort. Die Steuer-CPU 90 liest den Drehwinkel θd der Abtriebswelle 22 von dem Funktionsgeber 48 in Schritt S140 (aus) und empfängt Daten der Ströme Iua und Iva des Hilfsmotors, welche entsprechend durch die U-Phase und die V-Phase der dreiphasigen Spulen 44 in dem Hilfsmotor 40 fließen, von den Amperemetern 97 und 98 in Schritt S142. Die Steuer-CPU 90 führt dann eine Transformation von Koordinaten für die Ströme der drei Phasen in Schritt S144 aus, berechnet bzw. errechnet Spannungssteuerwerte Vda und Vqa in Schritt S146 und führt eine Umkehrtransformation von Koordinaten für die Spannungssteuerwerte in Schritt S148 durch. In nachfolgendem Schritt S150 bestimmt die Steuer-CPU 90 die Ein- und Ausschaltzeit der Transistoren Tr11 bis Tr16 in der zweiten Antriebsschaltung 92 für eine PWM (Pulsbreitenmodulations)- Steuerung. Das in den Schritten S144 bis S150 durchgeführte Verfahren gleicht demjenigen, welches in den Schritten S120 bis S126 der Kupplungsmotorsteuerroutine, welche in dem Ablaufdiagramm der Fig. 6 gezeigt ist, durchgeführt wird.After the torque control value Ta* is set equal to the maximum torque Tamax in step S138 or after the torque control value Ta* in step S138 is determined not to exceed the maximum torque Tamax in step S136, the program proceeds to step S140 in the flowchart of Fig. 8. The control CPU 90 reads the rotation angle θd of the output shaft 22 from the function generator 48 in step S140 and receives data of the currents Iua and Iva of the auxiliary motor, which flow through the U-phase and the V-phase of the three-phase coils 44 in the auxiliary motor 40, respectively, from the ammeters 97 and 98 in step S142. The control CPU 90 then performs transformation of coordinates for the currents of the three phases in step S144, calculates voltage control values Vda and Vqa in step S146, and performs inverse transformation of coordinates for the voltage control values in step S148. In subsequent step S150, the control CPU 90 determines the on and off timing of the transistors Tr11 to Tr16 in the second drive circuit 92 for PWM (Pulse Width Modulation) control. The process performed in steps S144 to S150 is similar to that performed in steps S120 to S126 of the clutch motor control routine shown in the flowchart of Fig. 6.
Der Hilfsmotor 40 ist abhängig von der Stromoperation für den positiven Drehmomentensteuerwert Ta* und von der regenerativen Operation für den negativen Drehmomentensteuerwert Ta*. Wie die Stromoperation und die regenerative Operation des Kupplungsmotors 30 ist die Hilfsmotorsteuerroutine der Fig. 7 und 8 auf die Stromoperation und die regenerative Operation des Hilfsmotors 40 anwendbar. Dies ist ebenso zutreffend, wenn sich die Abtriebswelle 22 in entgegengesetzter Richtung der Kurbelwelle 56 dreht, d. h. wenn sich das Fahrzeug rückwärts bewegt. Der Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 ist positiv, wenn ein positives Drehmoment auf die Abtriebswelle 22 in der Drehrichtung der Kurbelwelle 56 übertragen wird.The auxiliary motor 40 is subject to the current operation for the positive torque control value Ta* and to the regenerative operation for the negative torque control value Ta*. Like the current operation and the regenerative operation of the clutch motor 30, the auxiliary motor control routine of Figs. 7 and 8 is applicable to the current operation and the regenerative operation of the auxiliary motor 40. This is also true when the output shaft 22 rotates in the opposite direction of the crankshaft 56, ie, when the vehicle is moving backwards. The torque control value Ta* of the auxiliary motor 40 is positive when a positive torque is transmitted to the output shaft 22 in the direction of rotation of the crankshaft 56.
Die Steuerung des Motors 50 (Schritt S111 in der Fig. 5) wird auf folgende Weise durchgeführt. Um einen ortsfesten Antrieb mit dem Soll-Motordrehmoment Te* und der Soll-Motordrehzahl Ne* (in Schritt S104 in der Fig. 5 eingestellt) zu erhalten, steuert bzw. regelt die Steuer-CPU 90 das Drehmoment Te und die Drehzahl Ne des Motors 50, um sie dem Soll-Motordrehmoment Te* bzw. der Soll-Motordrehzahl Ne* anzunähern. Gemäß einem konkreten Verfahren sendet die Steuer-CPU 90 eine Anweisung an die EFIECU 70 durch Kommunikation, um den Betrag einer Kraftstoffeinspritzung bzw. Kraftstoffinjektion oder die Drosselventilstellung zu steuern bzw. zu regeln. Eine solche Steuerung bzw. Regelung lässt das Drehmoment Te und die Drehzahl Ne des Motors 50 eventuell an das Soll-Motordrehmoment Te* und die Soll-Motordrehzahl Ne annähern.The control of the engine 50 (step S111 in Fig. 5) is performed in the following manner. In order to obtain a stationary drive with the target engine torque Te* and the target engine speed Ne* (set in step S104 in Fig. 5), the control CPU 90 controls the torque Te and the speed Ne of the engine 50 to approximate the target engine torque Te* and the target engine speed Ne*, respectively. According to a concrete method, the control CPU 90 sends an instruction to the EFIECU 70 through communication to control the amount of fuel injection or the throttle valve position. Such control eventually makes the torque Te and the speed Ne of the engine 50 approximate the target engine torque Te* and the target engine speed Ne.
Dieses Verfahren gestattet dem Ausgang (TexNe) des Motors 50, eine freie Drehmomentenumwandlung durchzuführen und gegebenenfalls auf die Abtriebswelle 22 übertragen zu werden.This process allows the output (TexNe) of the motor 50 to perform a free torque conversion and to be transmitted to the output shaft 22 if necessary.
Eine Ladesteuerung der Batterie 94 beginnt, wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 gleich oder geringer wird als ein Ladebeginnwert BL, der vorher als ein Wert, der für das Ladeverfahren erforderlich ist, eingestellt worden ist. Eine Ladeenergie Pbi, welche für ein Laden der Batterie 94 erforderlich ist, wird zu der Ausgangsenergie Pd, welche in der Drehmomentensteuerroutine der Fig. 5 in Schritt S103 berechnet bzw. errechnet ist, hinzuaddiert. Das Verfahren in Schritt S104 und in nachfolgenden Schritten wird mit der neuerlich eingestellten Ausgangsenergie Pd ausgeführt. Andererseits wird die Ladeenergie Pbi von dem Strom Pc des Kupplungsmotors 30, welcher in der Hilfsmotorsteuerroutine der Fig. 7 in Schritt S134 be rechnet bzw. errechnet ist, subtrahiert. Das Verfahren in Schritt S135 und in nachfolgenden Schritten wird mit dem neuerlich eingestellten Strom Pc des Kupplungsmotors ausgeführt. Dieses Verfahren gestattet der Batterie 94, mit der Ladeenergie Pbi geladen zu werden.A charge control of the battery 94 starts when the remaining capacity BRM of the battery 94 becomes equal to or less than a charge start value BL previously set as a value required for the charge process. A charge energy Pbi required for charging the battery 94 is added to the output energy Pd calculated in the torque control routine of Fig. 5 in step S103. The process in step S104 and subsequent steps is carried out with the newly set output energy Pd. On the other hand, the charge energy Pbi is supplied from the current Pc of the clutch motor 30 calculated in the assist motor control routine of Fig. 7 in step S134. is calculated. The process in step S135 and subsequent steps is carried out with the newly set clutch motor current Pc. This process allows the battery 94 to be charged with the charging energy Pbi.
Andererseits beginnt eine Entladesteuerung der Batterie 94, wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 gleich oder größer wird als ein Entladebeginnwert BH, der als ein Wert, welcher das Entladeverfahren erfordert, gesetzt worden ist. Eine Entladeenergie Pbo, die für eine Entladung der Batterie 94 erforderlich ist, wird von der Ausgangsenergie Pd, die in der Drehmomentensteuerroutine der Fig. 5 in Schritt S103 berechnet bzw. errechnet ist, subtrahiert. Das Verfahren in Schritt S104 und in nachfolgenden Schritten wird mit der neuerlich eingestellten Ausgangsenergie Pd ausgeführt. Andererseits wird die Entladeenergie Pbo dem Strom Pc des Kupplungsmotors 30, welcher in der Hilfsmotorsteuerroutine der Fig. 7 in Schritt S134 berechnet bzw. errechnet ist, hinzuaddiert. Das Verfahren in Schritt S135 und in nachfolgenden Schritten wird mit dem neuerlich eingestellten Strom Pc des Kupplungsmotors ausgeführt. Dieses Verfahren gestattet der Batterie 94, mit der Entladeenergie Pbo entladen zu werden.On the other hand, a discharge control of the battery 94 starts when the remaining capacity BRM of the battery 94 becomes equal to or larger than a discharge start value BH set as a value requiring the discharge process. A discharge energy Pbo required for discharge of the battery 94 is subtracted from the output energy Pd calculated in the torque control routine of Fig. 5 in step S103. The process in step S104 and subsequent steps is carried out with the newly set output energy Pd. On the other hand, the discharge energy Pbo is added to the current Pc of the clutch motor 30 calculated in the assist motor control routine of Fig. 7 in step S134. The process in step S135 and subsequent steps is carried out with the renewed set current Pc of the clutch motor. This process allows the battery 94 to be discharged with the discharge energy Pbo.
Eine Entladesteuerung der Batterie 94 wird zum Beispiel durchgeführt, indem der Betrieb des Motors 50 beendet wird und dem Fahrzeug gestattet wird, nur durch den Strom aus der Batterie 94 angetrieben zu werden. Ein Antrieb des Fahrzeugs mit dem Strom, welcher aus der Batterie 94 unter der Nicht- Antriebsbedingung des Motors 50 entladen wird, beginnt, wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 gleich oder größer wird als der Entladebeginnwert BH, der als ein Wert, welcher das Entladeverfahren erfordert, eingestellt worden ist, oder wenn der Fahrer eine eindeutige Anweisung gibt, das Entladeverfahren zu beginnen. Eine Motoranhaltezeitdrehmomentensteuerroutine, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 9 dargestellt ist, wird ausgeführt, um einen Betrieb des Motors 50 zu beenden und das Fahrzeug mit dem in der Batterie 94 gespeicherten Strom anzutreiben. Anstelle der Drehmomentensteurroutine der Fig. 5 wird die Maschinenanhaltezeitdrehmomentensteuerroutine der Fig. 9 in vorbestimmten Zeitintervallen wiederholt ausgeführt, wenn die Steuereinrichtung 80 ein Batterieentladesignal, das anzeigt, dass die Restkapazität BRM der Batterie 94 gleich oder größer wird als der Entladebeginnwert BH, oder eine eindeutige Anweisung von dem Fahrer als ein Anhaltesignal, um den Betrieb des Motors 50 anzuhalten bzw. zu unterbrechen, empfängt.Discharge control of the battery 94 is performed, for example, by stopping the operation of the motor 50 and allowing the vehicle to be driven only by the power from the battery 94. Driving of the vehicle with the power discharged from the battery 94 under the non-driving condition of the motor 50 starts when the remaining capacity BRM of the battery 94 becomes equal to or larger than the discharge start value BH set as a value requiring the discharge process, or when the driver gives a clear instruction to start the discharge process. An engine stop time torque control routine shown in the flowchart of Fig. 9 is executed to stop operation of the motor 50 and the vehicle with the power stored in the battery 94. Instead of the torque control routine of Fig. 5, the engine stop time torque control routine of Fig. 9 is repeatedly executed at predetermined time intervals when the controller 80 receives a battery discharge signal indicating that the remaining capacity BRM of the battery 94 becomes equal to or greater than the discharge start value BH or a clear instruction from the driver as a stop signal to stop or interrupt the operation of the engine 50.
Wenn das Programm die Motoranhaltezeitdrehmomentensteuerroutine beginnt, empfängt die Steuer-CPU 90 zunächst Daten der Gaspedalstellung AP von dem Gaspedalpositionssensor 65 in Schritt S160 und berechnet bzw. errechnet einen Drehmomentenausgangssteuerwert Td*, welcher dem Gaspedalstellungseingang AP in Schritt S162 entspricht. Der Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 wird mit einem Subtraktionsbetrag ΔTc in Schritt S164 verglichen. Um den Energieausgang Pd des Motors 50 schrittweise auf den Nichtlast-Zustand zu vermindern, wird der Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30, der als das Drehmoment Te des Motors 50 wirkt, durch Subtraktionsbeträge ΔTc schrittweise vermindert. Der Subtraktionsbetrag ΔTc wird abhängig von dem Ausführungsintervall dieser Routine und der Leistungsfähigkeit des Kupplungsmotors 30 und des Motors 50 bestimmt. Wenn diese Routine zum ersten Mal in Antwort auf das Anhaltesignal zum Anhalten des Betriebs des Motors 50 aktiviert wird, ist der Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 im Allgemeinen größer als der Subtraktionsbetrag ΔTc, da der Kupplungsmotor 30 das Drehmoment Te des Motors 50 auf die Abtriebswelle 22 überträgt.When the program starts the engine stop time torque control routine, the control CPU 90 first receives accelerator pedal position AP data from the accelerator pedal position sensor 65 in step S160 and calculates a torque output control value Td* corresponding to the accelerator pedal position input AP in step S162. The torque control value Tc* of the clutch motor 30 is compared with a subtraction amount ΔTc in step S164. In order to gradually reduce the power output Pd of the motor 50 to the no-load state, the torque control value Tc* of the clutch motor 30 acting as the torque Te of the motor 50 is gradually reduced by subtraction amounts ΔTc. The subtraction amount ΔTc is determined depending on the execution interval of this routine and the performance of the clutch motor 30 and the motor 50. When this routine is activated for the first time in response to the stop signal for stopping the operation of the motor 50, the torque control value Tc* of the clutch motor 30 is generally larger than the subtraction amount ΔTc because the clutch motor 30 transmits the torque Te of the motor 50 to the output shaft 22.
Wenn der Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 größer ist als der Subtraktionsbetrag ΔTc, fährt das Programm mit Schritt S166 fort, in welchem die Steuer-CPU 90 den Subtraktionsbetrag ΔTc von dem in dem vorhergehenden Zyklus dieser Routine festgelegten Drehmomentensteuerwert Tc* ab, um einen neuen Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30, wie durch die unten vorgegebene Gleichung (7) ausgedrückt ist, zu bestimmen:If the torque control value Tc* of the clutch motor 30 is larger than the subtraction amount ΔTc, the program proceeds to step S166, in which the control CPU 90 subtracts the subtraction amount ΔTc from the torque control value Tc* set in the previous cycle of this routine to obtain a new torque control value Tc* of the clutch motor 30. as expressed by equation (7) given below:
Neuer Tc* - Vorhergehender Tc* - ΔTc.......... (7)New Tc* - Previous Tc* - ΔTc.......... (7)
In nachfolgendem Schritt S168 berechnet die Steuer-CPU 90 weiterhin den Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 durch Subtrahieren des neuen Drehmomentensteuerwertes Tc* von dem Drehmomentenausgangssteuerwert Td*, wie durch die unten vorgegebene Gleichung (8) ausgedrückt ist:In subsequent step S168, the control CPU 90 further calculates the torque control value Ta* of the assist motor 40 by subtracting the new torque control value Tc* from the torque output control value Td*, as expressed by the equation (8) given below:
Ta* = Td* - Tc*.......... (8)Ta* = Td* - Tc*.......... (8)
Die Steuer-CPU 90 berechnet bzw. errechnet einen neuen Energieausgang Pd des Motors 50, indem in Schritt S170 ein Subtraktionsbetrag ΔPd von dem in dem vorhergehenden Zyklus dieser Routine eingestellten Energieausgang Pd subtrahiert wird. Der Energieausgang Pd des Motors 50 wird durch den Subtraktionsbetrag ΔPd zu jeder Zeit, zu welcher diese Routine ausgeführt wird, vermindert. Der Energieausgang Pd vermindert sich daher schrittweise auf den Nichtlast-Zustand. Um dem Soll- Motordrehmoment Te* und der Soll-Drehzahl Ne* des Motors 50 zu gestatten, sich schrittweise dem Leerlaufzustand anzunähern, wird der Subtraktionsbetrag ΔPd eingestellt, um ein wenig größer zu sein als der Wert, der entsprechend der unten vorgegebenen Gleichung (9) berechnet wird:The control CPU 90 calculates a new power output Pd of the engine 50 by subtracting a subtraction amount ΔPd from the power output Pd set in the previous cycle of this routine in step S170. The power output Pd of the engine 50 is decreased by the subtraction amount ΔPd every time this routine is executed. The power output Pd therefore decreases gradually to the no-load state. In order to allow the target engine torque Te* and the target rotation speed Ne* of the engine 50 to gradually approach the idle state, the subtraction amount ΔPd is set to be slightly larger than the value calculated according to the equation (9) given below:
ΔPd = ΔTc · Ne.......... (9)ΔPd = ΔTc · Ne.......... (9)
In Schritt S172 stellt die Steuer-CPU 90 das Soll-Motordrehmoment Te* und die Soll-Motordrehzahl Ne* des Motors 50 ein, die auf dem Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 und dem Energieausgang Pd des Motors 50, welche jeweils in den Schritten S166 und S170 eingestellt werden, basieren. Das Soll-Motordrehmoment Te* wird mit dem Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 gleichgesetzt, um eine beständige bzw. stabile Drehung des Motors 50 zu bewirken. Die Soll- Motordrehzahl Ne* wird entsprechend der unten vorgegebenen Gleichung (10) berechnet:In step S172, the control CPU 90 sets the target motor torque Te* and the target motor speed Ne* of the motor 50 based on the torque control value Tc* of the clutch motor 30 and the power output Pd of the motor 50, which are set in steps S166 and S170, respectively. The target motor torque Te* is set equal to the torque control value Tc* of the clutch motor 30 to cause stable rotation of the motor 50. The target Engine speed Ne* is calculated according to equation (10) given below:
Pd = Te* · Ne*.......... (10)Pd = Te* Ne*.......... (10)
Wie zuvor beschrieben ist, wird der Subtraktionsbetrag ΔPd eingestellt, um etwa größer zu sein als das Produkt des Subtraktionsbetrages ΔTc und der Drehzahl Ne des Motors 50 bei dieser Ausführungsform. Das heißt, dass die Soll-Motordrehzahl Ne* eingestellt wird, um ein wenig kleiner zu sein als die Ist-Drehzahl Ne des Motors 50. Unter der Bedingung, dass der Subtraktionsbetrag ΔTc mit dem durch die Gleichung (9) berechneten bzw. errechneten Betrag gleichgesetzt wird, ist die Soll-Drehzahl Ne* gleich der Ist-Drehzahl Ne des Motors 50. In diesem Fall ist die Drehzahl Ne des Motors 50 unverändert, während das Soll-Motordrehmoment Te* vermindert wird.As described above, the subtraction amount ΔPd is set to be approximately larger than the product of the subtraction amount ΔTc and the rotation speed Ne of the motor 50 in this embodiment. That is, the target motor rotation speed Ne* is set to be slightly smaller than the actual rotation speed Ne of the motor 50. Under the condition that the subtraction amount ΔTc is set equal to the amount calculated by the equation (9), the target rotation speed Ne* is equal to the actual rotation speed Ne of the motor 50. In this case, the rotation speed Ne of the motor 50 is unchanged while the target motor torque Te* is reduced.
Nach Einstellen der Drehmomentensteuerwerte Tc* und Ta* sowie des Soll-Motordrehmomentes Te* und der Soll-Motordrehzahl Ne* steuert die Steuer-CPU 90 den Kupplungsmotor 30 (Schritt S174), den Hilfsmotor 40 (Schritt S176) und den Motor 50 (Schritt S178), um diese Werte zu gewinnen. Die Steuerung des Kupplungsmotors 30, die in Schritt S174 ausgeführt wird, folgt der Kupplungsmotorsteuerroutine, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 6 gezeigt ist. Die wiederholte Ausführung der Motoranhaltezeitdrehmomentensteuerroutine macht die Soll-Motordrehzahl Ne* des Motors 50 gleich oder kleiner als die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22. Unter solchen Bedingungen wird der Kupplungsmotor 30 mit dem in der Batterie 94 gespeicherten Strom gesteuert, um die Drehzahl (Nd-Ne) mit dem Drehmomentensteuerwert Tc* zu gewinnen.After setting the torque control values Tc* and Ta* as well as the target motor torque Te* and the target motor speed Ne*, the control CPU 90 controls the clutch motor 30 (step S174), the auxiliary motor 40 (step S176), and the motor 50 (step S178) to obtain these values. The control of the clutch motor 30 executed in step S174 follows the clutch motor control routine shown in the flowchart of Fig. 6. Repeated execution of the motor stop time torque control routine makes the target motor speed Ne* of the motor 50 equal to or smaller than the rotation speed Nd of the output shaft 22. Under such conditions, the clutch motor 30 is controlled with the power stored in the battery 94 to obtain the rotation speed (Nd-Ne) with the torque control value Tc*.
Die Steuerung des Hilfsmotors 40, die in Schritt S176 ausgeführt wird, folgt einer Hilfsmotorsteuerroutine, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 10 gezeigt ist, anstelle der Hilfsmotorsteuerroutine der Fig. 7 und 8. Das Verfahren, das in der Hilfsmotorsteuerroutine der Fig. 10 in den Schritten 5190 bis S197 durchgeführt wird, ist identisch mit dem Verfahren, das in der Hilfsmotorsteuerroutine der Fig. 7 und 8 in den Schritten S136 bis S150 durchgeführt wird. Da der Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 in der Motoranhaltezeitdrehmomentensteuerroutine der Fig. 9 eingestellt worden ist, ist das Verfahren zum Bestimmen des Drehmomentensteuerwertes Ta* in der Hilfsmotorsteuerroutine der Fig. 7 und 8 nicht erforderlich. Durch den Kupplungsmotor 30 regenerierter Strom ist für eine PWM (Pulsbreitenmodulations)-Steuerung des Hilfsmotors 40 nicht ausreichend, um Spannungen entsprechend dem voreingestellten Drehmomentensteuerwert Ta* zu erzeugen. Der Mangel bzw. Minderbetrag wird durch den in der Batterie 94 gespeicherten Strom geliefert.The control of the auxiliary motor 40 executed in step S176 follows an auxiliary motor control routine shown in the flowchart of Fig. 10 instead of the auxiliary motor control routine of Figs. 7 and 8. The process executed in the auxiliary motor control routine of Fig. 10 in steps S190 to S197 is identical to the process performed in steps S136 to S150 in the auxiliary motor control routine of Figs. 7 and 8. Since the torque control value Ta* of the auxiliary motor 40 has been set in the motor stop time torque control routine of Fig. 9, the process for determining the torque control value Ta* in the auxiliary motor control routine of Figs. 7 and 8 is not required. Current regenerated by the clutch motor 30 is insufficient for PWM (Pulse Width Modulation) control of the auxiliary motor 40 to generate voltages corresponding to the preset torque control value Ta*. The shortage is supplied by the current stored in the battery 94.
Unabhängig von dem Energieausgang Pd des Motors 50 wird der Drehmomentenausgang zu der Abtriebswelle 22 als ein Ergebnis der Drehmomentensteuerung gleich dem Drehmomentenausgangssteuerwert Td*, welcher die Summe des Drehmomentensteuerwertes Tc* des Kupplungsmotors 30 und des Drehmomentensteuerwertes Ta* des Hilfsmotors 40 ist. Der Drehmomentenausgang hängt von der Gaspedalstellung AP ab. Solange die Gaspedalstellung AP unverändert bleibt, verändert die wiederholte Ausführung dieser Routine den Drehmomentenausgang zu der Abtriebswelle 22 nicht.Regardless of the power output Pd of the motor 50, the torque output to the output shaft 22 as a result of the torque control becomes equal to the torque output control value Td*, which is the sum of the torque control value Tc* of the clutch motor 30 and the torque control value Ta* of the auxiliary motor 40. The torque output depends on the accelerator pedal position AP. As long as the accelerator pedal position AP remains unchanged, repeated execution of this routine does not change the torque output to the output shaft 22.
Da die Motoranhaltezeitdrehmomentensteuerroutine wiederholt ausgeführt wird, wird der Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 gleich oder kleiner als der Subtraktionsbetrag ΔTc in Schritt 164. Unter solchen Bedingungen wird der Motor 50 im Wesentlichen im Leerlauf gehalten und wird das Fahrzeug im Wesentlichen nur durch ein Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 angetrieben. Wenn das Programm diesen Zustand erkennt, setzt die Steuer-CPU 90 den Drehmomentensteuerwert Tc* den Kupplungsmotors 30 in Schritt S180 gleich Null. Die Steuer-CPU 90 setzt den Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 in Schritt S182 gleich mit dem Drehmomentenausgangensteuerwert Td* und ordnet dem Soll-Motordrehmoment Te* und der Soll- Motordrehzahl Ne* des Motors 50 in Schritt S184 den Wert "0" zu. Nach der Bearbeitung bzw. Verarbeitung in den Schritten S180 bis S184 geht das Programm zu den Schritten S174 bis S178 über, um den Kupplungsmotor 30, den Hilfsmotor 40 und den Motor 50, wie zuvor beschrieben ist, zu steuern. Das Verfahren der Motoranhaltezeitdrehmomentensteuerung gibt die elektromagnetische Kopplung der Abtriebswelle 22 mit der Kurbelwelle 56 über den Kupplungsmotor 30 vollständig frei, hält den Betrieb des Motors 50 an und gestattet dem Fahrzeug, nur durch das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40, welches durch den in der Batterie 94 gespeicherten Strom erzeugt wird, angetrieben zu werden.Since the engine stop time torque control routine is repeatedly executed, the torque control value Tc* of the clutch motor 30 becomes equal to or smaller than the subtraction amount ΔTc in step S164. Under such conditions, the engine 50 is kept substantially idle and the vehicle is substantially driven only by a torque Ta of the auxiliary motor 40. When the program recognizes this condition, the control CPU 90 sets the torque control value Tc* of the clutch motor 30 equal to zero in step S180. The control CPU 90 sets the torque control value Ta* of the auxiliary motor 40 equal to the torque output control value Td* in step S182 and assigns the value "0" to the target engine torque Te* and the target engine speed Ne* of the engine 50 in step S184. After the processing in steps S180 to S184, the program proceeds to steps S174 to S178 to control the clutch motor 30, the auxiliary motor 40, and the engine 50 as described above. The engine stop time torque control process completely releases the electromagnetic coupling of the output shaft 22 to the crankshaft 56 via the clutch motor 30, stops the operation of the engine 50, and allows the vehicle to be driven only by the torque Ta of the auxiliary motor 40 generated by the power stored in the battery 94.
Wie oben erläutert ist, kann die Antriebsvorrichtung 20 der ersten Ausführungsform den Betrieb des Motors 50 ohne Veränderung des Drehmomentenausgangs zu der Abtriebswelle 22 anhalten bzw. unterbrechen. Die Anordnung der Ausführungsform verhindert nämlich die unerwartete Veränderung des Drehmomentenausgangs zu der Abtriebswelle 22 und stellt eine gleichmäßige Fahrt sicher. Der festgelegte Drehmomentenausgang zu der Abtriebswelle 22 verhindert wirksam unerwünschte Schwingungen des Fahrzeugs. Der Energieausgang aus dem Motor 50 wird als der Strom in dem Verfahren zum Anhalten des Betriebs des Motors 50 verwendet. Dies fördert weiterhin eine Energieeffizienz.As explained above, the drive device 20 of the first embodiment can stop the operation of the motor 50 without changing the torque output to the output shaft 22. Namely, the arrangement of the embodiment prevents the unexpected change of the torque output to the output shaft 22 and ensures smooth running. The fixed torque output to the output shaft 22 effectively prevents undesirable vibration of the vehicle. The power output from the motor 50 is used as the current in the process of stopping the operation of the motor 50. This further promotes energy efficiency.
Bei der Antriebsvorrichtung 20 der ersten Ausführungsform wird die Motoranhaltezeitdrehmomentensteuerroutine der Fig. 9 wiederholt ausgeführt, wenn die Steuereinrichtung 80 ein Batterieentladesignal, welches anzeigt, dass die Restkapazität BRM der Batterie 90 gleich oder größer ist als der Entladebeginnwert BH, oder eine eindeutige Anweisung von dem Fahrer als ein Anhaltesignal, um den Betrieb des Motors 50 anzuhalten bzw. zu unterbrechen, empfängt. Alternativ kann dieselbe Routine wiederholt ausgeführt werden, wenn das Batterieentladesignal oder die eindeutige Anweisung von dem Fahrer ein Eingang als ein Energieverminderungssignal, welches anzeigt, dass die Ausgangsenergie Pd des Motors 50 abgenommen hat, ist. In letzte rem Fall wird der Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 in Schritt S164 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 9 mit dem verminderten Soll-Motordrehmoment Te* des Motors 50, der aus der verminderten Ausgangsenergie Pd des Motors 50 berechnet wird, anstelle mit dem Subtraktionsbetrag ΔTc verglichen. Wenn der Drehmomentensteuerwert Tc* größer ist als das verminderte Soll-Motordrehmoment Te*, führt das Programm das Verfahren in den Schritten S166 bis S178 aus. Wenn der Drehmomentensteuerwert Tc* gleich dem verminderten Soll-Drehmoment Te* ist, führt das Programm hingegen nur Schritt S168 vor der Bearbeitung bzw. Verarbeitung in den Schritten S174 bis S178 aus. Diese Anordnung vermindert die Ausgangsenergie Pd des Motors 50 ohne Veränderung des Ausgangsmomentes zu der Abtriebswelle 22.In the drive device 20 of the first embodiment, the motor stop time torque control routine of Fig. 9 is repeatedly executed when the controller 80 receives a battery discharge signal indicating that the remaining capacity BRM of the battery 90 is equal to or greater than the discharge start value BH or a clear instruction from the driver as a stop signal to stop the operation of the motor 50. Alternatively, the same routine may be repeatedly executed when the battery discharge signal or the clear instruction from the driver is an input as a power decrease signal indicating that the output power Pd of the motor 50 has decreased. In the last In this case, the torque control value Tc* of the clutch motor 30 is compared with the reduced target motor torque Te* of the motor 50 calculated from the reduced output power Pd of the motor 50 in step S164 in the flowchart of Fig. 9, instead of the subtraction amount ΔTc. When the torque control value Tc* is larger than the reduced target motor torque Te*, the program executes the processing in steps S166 to S178. On the other hand, when the torque control value Tc* is equal to the reduced target torque Te*, the program executes only step S168 before the processing in steps S174 to S178. This arrangement reduces the output power Pd of the motor 50 without changing the output torque to the output shaft 22.
Bei der Anordnung der Antriebsvorrrichtung 20, die in der Fig. 1 gezeigt ist, sind der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 getrennt an den verschiedenen Positionen der Abtriebswelle 22 befestigt. Ähnlich einer modifizierten Antriebsvorrichtung 20A, die in der Fig. 11 dargestellt ist, können der Kupplungsmotor und der Hilfsmotor jedoch integral miteinander verbunden sein. Ein Kupplungsmotor 30A der Antriebsvorrichtung 20A umfasst einen Innenrotor 34A, der mit der Kurbelwelle 56 verbunden ist, und einen Außenrotor 32A, der mit der Abtriebswelle 22 verbunden ist. Dreiphasige Spulen 36A sind an dem Innenrotor 34A befestigt und Permanentmagnete 35A sind an dem Außenrotor 32A angebracht, derart, dass die Aussenfläche und die Innenfläche davon unterschiedliche Magnetpole aufweisen. Ein Hilfsmotor 40A umfasst den Außenrotor 32A des Kupplungsmotors 30A und einen Stator 43 mit daran motierten dreiphasigen Spulen 44. Bei dieser Anordnung arbeitet auch der Außenrotor 32A des Kupplungsmotors 30A als ein Rotor des Hilfsmotors 40A. Da die dreiphasigen Spulen 36A an dem Innenrotor 34A, welcher die Kurbelwelle 56 verbindet, montiert sind, ist ein drehender Umformer bzw. Transformator 38A zur Zufuhr von elektrischem Strom zu den dreiphasigen Spulen 36A des Kupplungsmotors 30A an der Kurbelwelle 56 befestigt.In the arrangement of the drive device 20 shown in Fig. 1, the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 are separately attached to the different positions of the output shaft 22. However, similar to a modified drive device 20A shown in Fig. 11, the clutch motor and the auxiliary motor may be integrally connected. A clutch motor 30A of the drive device 20A includes an inner rotor 34A connected to the crankshaft 56 and an outer rotor 32A connected to the output shaft 22. Three-phase coils 36A are attached to the inner rotor 34A and permanent magnets 35A are attached to the outer rotor 32A such that the outer surface and the inner surface thereof have different magnetic poles. An auxiliary motor 40A includes the outer rotor 32A of the clutch motor 30A and a stator 43 with three-phase coils 44 mounted thereon. In this arrangement, the outer rotor 32A of the clutch motor 30A also functions as a rotor of the auxiliary motor 40A. Since the three-phase coils 36A are mounted on the inner rotor 34A connecting the crankshaft 56, a rotary transformer 38A for supplying electric current to the three-phase coils 36A of the clutch motor 30A is attached to the crankshaft 56.
Bei der Antriebsvorrichtung 20A wird die Spannung, welche an die dreiphasigen Spulen 36A an dem Innenrotor 34A angelegt wird, gegenüber dem Innenflächenmagnetpol der Permanentmagnete 35A, die an dem Außenrotor 32A angeordnet sind, gesteuert. Dies gestattet dem Kupplungsmotor 30A, auf die gleiche Weise wie der Kupplungsmotor 30 der Antriebsvorrichtung 20, die in der Fig. 1 gezeigt ist, zu arbeiten. Die an die dreiphasigen Spulen 44 an dem Stator 43 angelegte Spannung wird gegenüber dem Außenflächenmagnetpol der Permanentmagnete 35, die an dem Außenrotor 32A angeordnet sind, gesteuert. Dies gestattet dem Hilfsmotor 40A, in der gleichen Weise wie der Hilfsmotor 40 der Antriebsvorrichtung 20 zu arbeiten. Die Drehmomentensteuerroutine der Fig. 5 und die Motoranhaltezeitdrehmomentensteuerroutine der Fig. 9 sind ebenso auf die Antriebsvorrichtung 20A, die in der Fig. 11 gezeigt ist, anwendbar, welche demgemäß dieselben Operationen durchführt und dieselben Wirkungen wie diejenigen der Antriebsvorrichtung 20, die in der Fig. 1 gezeigt ist, ausübt.In the drive device 20A, the voltage applied to the three-phase coils 36A on the inner rotor 34A is controlled with respect to the inner surface magnetic pole of the permanent magnets 35A arranged on the outer rotor 32A. This allows the clutch motor 30A to operate in the same manner as the clutch motor 30 of the drive device 20 shown in Fig. 1. The voltage applied to the three-phase coils 44 on the stator 43 is controlled with respect to the outer surface magnetic pole of the permanent magnets 35 arranged on the outer rotor 32A. This allows the auxiliary motor 40A to operate in the same manner as the auxiliary motor 40 of the drive device 20. The torque control routine of Fig. 5 and the engine stop time torque control routine of Fig. 9 are also applicable to the drive device 20A shown in Fig. 11, which accordingly performs the same operations and exerts the same effects as those of the drive device 20 shown in Fig. 1.
Wie oben erläutert ist, funktioniert der Außenrotor 32A gleichzeitig als einer der Rotoren in dem Kupplungsmotor 30A und als der Rotor des Hilfsmotors 40A, wobei in wirksamer Weise die Größe und das Gewicht der gesamten Antriebsvorrichtung 20A reduziert werden.As explained above, the outer rotor 32A functions simultaneously as one of the rotors in the clutch motor 30A and as the rotor of the auxiliary motor 40A, effectively reducing the size and weight of the entire drive device 20A.
Die Fig. 12 zeigt schematisch einen wesentlichen Teil einer anderen Antriebsvorrichtung 20B als eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Antriebsvorrichtung 20B der Fig. 11 weist einen ähnlichen Aufbau zu demjenigen der Antriebsvorrichtung 20 der Fig. 1 auf, mit der Ausnahme, dass der Hilfsmotor 40 an der Kurbelwelle 56, die zwischen dem Motor 50 und dem Kupplungsmotor 30 angeordnet ist, angebracht ist. Bei der Antriebsvorrichtung 20B der zweiten Ausführungsform bezeichnen gleiche Bezugsziffern und Symbole gleiche Elemente wie diejenigen der Antriebsvorrichtung 20 der Fig. 1. Die in der Beschreibung verwendeten Symbole weisen die glei chen Bedeutungen, soweit nicht anderweitig ausgeführt, auf.Fig. 12 schematically shows an essential part of another drive device 20B as a second embodiment of the present invention. The drive device 20B of Fig. 11 has a similar structure to that of the drive device 20 of Fig. 1, except that the auxiliary motor 40 is attached to the crankshaft 56 arranged between the engine 50 and the clutch motor 30. In the drive device 20B of the second embodiment, the same reference numerals and symbols denote the same elements as those of the drive device 20 of Fig. 1. The symbols used in the description have the same meanings, unless otherwise stated.
Das Nachfolgende beschreibt die wesentliche Operation der Antriebsvorrichtung 20B, die in der Fig. 12 gezeigt ist. Beispielsweise wird angenommen, dass der Motor 50 mit einem Drehmoment Te und einer Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit Ne angetrieben wird. Wenn ein Drehmoment Ta zu der Kurbelwelle 56 durch den mit der Kurbelwelle 56 verbundenen Hilfsmotor 40 hinzugefügt wird, wirkt die Summe der Drehmomente (Te + Ta) folglich auf die Kurbelwelle 56 ein. Wenn der Kupplungsmotor 30 gesteuert wird, um das Drehmoment Tc gleich der Summe der Drehmomente (Te + Ta) zu erzeugen, wird das Drehmoment Tc (= Te + Ta) auf die Abtriebswelle 22 übertragen.The following describes the essential operation of the drive device 20B shown in Fig. 12. For example, assume that the engine 50 is driven with a torque Te and a rotational speed Ne. When a torque Ta is added to the crankshaft 56 by the auxiliary motor 40 connected to the crankshaft 56, the sum of the torques (Te + Ta) is consequently applied to the crankshaft 56. When the clutch motor 30 is controlled to generate the torque Tc equal to the sum of the torques (Te + Ta), the torque Tc (= Te + Ta) is transmitted to the output shaft 22.
Wenn die Drehzahl Ne des Motors 50 größer ist als die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22, regeneriert der Kupplungsmotor 30 einen elektrischen Strom, der auf der Drehzahldifferenz Nc zwischen der Drehzahl Ne des Motors 50 und der Drehzahl Nd und der Abtriebswelle 22 basiert. Der regenerierte Strom wird dem Hilfsmotor 40 über die Stromleitungen P1 und P2 und die zweite Antriebsschaltung 92 zugeführt, um den Hilfsmotor 40 zu aktivieren. Unter der Voraussetzung, dass das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 im Wesentlichen gleich zu dem durch den Kupplungsmotor 30 regenerierten elektrischen Strom ist, wird eine freie Drehmomentenumwandlung für den Energieausgang von dem Motor 50 in einem Bereich, welcher der Beziehung der unten vorgegebenen Gleichung (11) entspricht, gestattet. Da die Beziehung der Gleichung (11) den Idealzustand mit einem Wirkungsgrad von 100% darstellt, ist (TcxNd) ein wenig kleiner als (TexNe) in dem Ist-Zustand:When the rotation speed Ne of the motor 50 is greater than the rotation speed Nd of the output shaft 22, the clutch motor 30 regenerates an electric current based on the rotation speed difference Nc between the rotation speed Ne of the motor 50 and the rotation speed Nd of the output shaft 22. The regenerated current is supplied to the auxiliary motor 40 via the power lines P1 and P2 and the second drive circuit 92 to activate the auxiliary motor 40. Provided that the torque Ta of the auxiliary motor 40 is substantially equal to the electric current regenerated by the clutch motor 30, free torque conversion is permitted for the power output from the motor 50 in a range that satisfies the relationship of equation (11) given below. Since the relationship of equation (11) represents the ideal state with an efficiency of 100%, (TcxNd) is a little smaller than (TexNe) in the actual state:
Te · Ne = Tc · Nd.......... (11)Te · Ne = Tc · Nd.......... (11)
Bezugnehmend auf die Fig. 4 wird, unter der Bedingung, dass sich die Kurbelwelle 56 mit dem Drehmoment T1 und mit der Drehzahl N1 dreht, die Energie entsprechend der Summe der Bereiche G1 + G3 durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert und dem Hilfsmotor 40 zugeführt. Der Hilfsmotor 40 wandelt die erhaltene Energie in der Summe der Bereiche G1 + G3 in die Energie entsprechend der Summe der Bereiche G2 + G3 um und überträgt die umgewandelte Energie auf die Kurbelwelle 56.Referring to Fig. 4, under the condition that the crankshaft 56 rotates at the torque T1 and at the speed N1, the energy corresponding to the sum of the areas G1 + G3 is regenerated by the clutch motor 30 and supplied to the Auxiliary motor 40 converts the energy received in the sum of the areas G1 + G3 into the energy corresponding to the sum of the areas G2 + G3 and transfers the converted energy to the crankshaft 56.
Wenn die Drehzahl Ne des Motors 50 kleiner ist als die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22, arbeitet der Kupplungsmotor 30 als ein normaler Motor. In dem Kupplungsmotor 30 dreht sich der Innenrotor 34 relativ zu dem Außenrotor 32 in der Drehrichtung der Abtriebswelle 22 mit einer Drehzahl, welche durch den absoluten Wert der Drehzahldifferenz Nc(=Ne-Nd) definiert ist. Unter der Voraussetzung, dass das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 auf einen negativen Wert eingestellt ist, der dem Hilfsmotor 40 gestattet, elektrischen Strom im Wesentlichen gleich zu der elektrischen Energie, welche durch den Kupplungsmotor 30 verbraucht wird, zu regenerieren, wird ebenso eine freie Drehmomentenumwandlung für den Energieausgang aus dem Motor 50 innerhalb des Bereichs, welcher der Beziehung der oben vorgegebenen Gleichung (11) entspricht, gestattet.When the rotational speed Ne of the motor 50 is smaller than the rotational speed Nd of the output shaft 22, the clutch motor 30 operates as a normal motor. In the clutch motor 30, the inner rotor 34 rotates relative to the outer rotor 32 in the rotational direction of the output shaft 22 at a rotational speed defined by the absolute value of the rotational speed difference Nc(=Ne-Nd). Provided that the torque Ta of the auxiliary motor 40 is set to a negative value that allows the auxiliary motor 40 to regenerate electric power substantially equal to the electric power consumed by the clutch motor 30, free torque conversion is also permitted for the power output from the motor 50 within the range that satisfies the relationship of the equation (11) given above.
Bezugnehmend auf die Fig. 4 wird, unter der Bedingung, dass sich die Kurbelwelle 56 mit dem Drehmoment T2 und mit der Drehzahl N2 dreht, die Energie entsprechend dem Bereich G2 durch den Hilfsmotor 40 regeneriert und durch den Kupplungsmotor 30 wie die Energie entsprechend dem Bereich G1 verbraucht.Referring to Fig. 4, under the condition that the crankshaft 56 rotates at the torque T2 and at the speed N2, the energy corresponding to the area G2 is regenerated by the assist motor 40 and consumed by the clutch motor 30 like the energy corresponding to the area G1.
Das Steuerungsverfahren der oben erörterten zweiten Ausführungsform folgt der Drehmomentensteuerroutine, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 13 gezeigt ist. Wenn das Programm die Drehmomentensteuerroutine beginnt, führt die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 zunächst die Bearbeitung bzw. Verarbeitung der Schritte S200 bis S208, welche zu derjenigen der Schritte S100 bis S104 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 5 identisch sind, durch. Die Steuer-CPU 90 liest in Schritt S200 die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 und in Schritt S202 die Gaspedalstellung AP (ab) und berechnet bzw. errechnet in Schritt S204 den Drehmomentenausgangensteuerwert Td* aus der Eingangs gaspedalstellung AP. Die Steuer-CPU 90 berechnet bzw. errechnet dann in Schritt S206 die von der Abtriebswelle 22 zu übertragende Energie Pd, die auf dem berechneten bzw. errechneten Drehmomentenausgangensteuerwert Td* und der Eingangsdrehzahl Nd der Abtriebswelle 22 basiert, und stellt in Schritt S208 das Soll-Motordrehmoment Te* und die Soll-Drehzahl Ne* des Motors 50 ein.The control method of the second embodiment discussed above follows the torque control routine shown in the flowchart of Fig. 13. When the program starts the torque control routine, the control CPU 90 of the controller 80 first performs the processing of steps S200 to S208, which are identical to those of steps S100 to S104 in the flowchart of Fig. 5. The control CPU 90 reads the rotation speed Nd of the output shaft 22 in step S200 and the accelerator pedal position AP (down) in step S202, and calculates the torque output control value Td* from the input accelerator pedal position AP. The control CPU 90 then calculates the power Pd to be transmitted from the output shaft 22 based on the calculated torque output control value Td* and the input rotation speed Nd of the output shaft 22 in step S206, and sets the target engine torque Te* and the target rotation speed Ne* of the engine 50 in step S208.
In nachfolgendem Schritt S210 berechnet bzw. errechnet die Steuer-CPU 90 den Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 entsprechend der vorgegebenen Gleichung (12):In the following step S210, the control CPU 90 calculates the torque control value Ta* of the auxiliary motor 40 according to the given equation (12):
Ta* = Ksc · (Td* - Te*).......... (12)Ta* = Ksc · (Td* - Te*)........ (12)
In Schritt S212 wird der Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 aus dem so erhaltenen Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 entsprechend der ausgedrückten Gleichung (13) berechnet:In step S212, the torque control value Tc* of the clutch motor 30 is calculated from the torque control value Ta* of the assist motor 40 thus obtained according to the expression Equation (13):
Tc* = Te* + Ta*.......... (13)Tc* = Te* + Ta*.......... (13)
Die Steuer-CPU 90 steuert den Kupplungsmotor 30 in Schritt S214, den Hilfsmotor 40 in Schritt S216 und den Motor 50 in Schritt S217 basierend auf den so erhaltenen Drehmomentensteuerwerten Ta* und Tc*, dem Soll-Motordrehmoment Te* und der Soll-Drehzahl Ne*. Der konkrete Vorgang der Kupplungsmotorsteuerung (Schritt S214) ist identisch zu demjenigen, der oben entsprechend dem Ablaufdiagramm der Fig. 6 beschrieben ist, wobei der konkrete Vorgang der Motorsteuerung (Schritt S217) identisch ist zu demjenigen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Die in Schritt S216 ausgeführte Hilfsmotorsteuerung folgt im Wesentlichen dem Verfahren der Schritte S192 bis S196 in der Hilfsmotorsteuerroutine der Fig. 10, mit der Ausnahme, dass der Drehwinkel θe der Kurbelwelle 56 des Motors 50, der mit dem Funktionsgeber 39 gemessen wird, anstelle des Drehwinkels θd der Abtriebswelle 22 bearbeitet bzw. verarbeitet wird. Diese Modifikation ist der Position des Hilfsmotors 40 zuzuschreiben, welcher an der Kurbelwelle 56 befestigt ist.The control CPU 90 controls the clutch motor 30 in step S214, the assist motor 40 in step S216, and the motor 50 in step S217 based on the torque control values Ta* and Tc*, the target motor torque Te*, and the target rotation speed Ne* thus obtained. The concrete operation of the clutch motor control (step S214) is identical to that described above according to the flowchart of Fig. 6, and the concrete operation of the motor control (step S217) is identical to that of the first embodiment described above. The auxiliary motor control executed in step S216 basically follows the procedure of steps S192 to S196 in the auxiliary motor control routine of Fig. 10, except that the rotation angle θe of the crankshaft 56 of the engine 50 measured by the function encoder 39 is processed instead of the rotation angle θd of the output shaft 22. This modification is due to the position of the auxiliary motor 40 which is attached to the crankshaft 56.
Die Antriebsvorrichtung 20B der zweiten Ausführungsform kann die Ladung und Entladung der Batterie 94 wirksam steuern. Das Fahrzeug kann nur durch den in der Batterie 94 gespeicherten Strom angetrieben werden, während der Betrieb des Motors 50 angehalten bzw. unterbrochen ist. Das Nachfolgende beschreibt den Vorgang einer Beendigungsoperation des Motors 50 und eines Antriebs des Fahrzeugs mit dem aus der Batterie 94 entladenen bzw. eingespeisten Strom, der auf einer Motoranhaltezeitdrehmomentensteuerroutine der zweiten Ausführungsform, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 14 gezeigt ist, basiert. Ähnlich der gleichen Routine der ersten Ausführungsform wird die Motoranhaltezeitdrehmomentensteuerroutine der Fig. 14 zu vorbestimmten Zeitintervallen anstelle der Drehmomentensteuerroutine der Fig. 13 wiederholt ausgeführt, wenn die Steuereinrichtung ein Batterieentladesignal, das anzeigt, dass die Restkapazität BRM der Batterie 94 gleich oder größer wird als der Entladebeginnwert BH, oder eine eindeutige Anweisung von dem Fahrer als ein Anhaltesignal, um den Betrieb des Motors 50 anzuhalten bzw. zu unterbrechen, empfängt.The drive device 20B of the second embodiment can effectively control the charge and discharge of the battery 94. The vehicle can be driven only by the power stored in the battery 94 while the operation of the motor 50 is stopped. The following describes the process of stopping the operation of the motor 50 and driving the vehicle with the power discharged from the battery 94 based on a motor stop time torque control routine of the second embodiment shown in the flowchart of Fig. 14. Similar to the same routine of the first embodiment, the engine stop time torque control routine of Fig. 14 is repeatedly executed at predetermined time intervals instead of the torque control routine of Fig. 13 when the controller receives a battery discharge signal indicating that the remaining capacity BRM of the battery 94 becomes equal to or greater than the discharge start value BH or a clear instruction from the driver as a stop signal to stop the operation of the engine 50.
Wenn das Programm in die Motoranhaltezeitdrehmomentensteuerroutine eintritt, empfängt die Steuer-CPU 90 zunächst in Schritt 220 Daten der Gaspedalstellung AP von dem Gaspedalpositionssensor 65 und berechnet in Schritt S222 den Drehmomentenausgangensteuerwert Td* entsprechend der Eingangsgaspedalstellung AP. Die Ausgangsenergie Pd des Motors 50 wird in Schritt S224 mit einem Schwellenwert Pdref verglichen. Der Schwellenwert Pdref wird eingestellt, um etwas größer zu sein als die Ausgangsenergie Pd des Motors 50 im Leerlauf. Wenn diese Routine zum ersten Mal in Antwort auf das Anhaltesignal, um den Betrieb des Motors 50 anzuhalten bzw. zu unterbrechen, aktiviert wird, ist die Ausgangsenergie Pd im Allgemeinen größer als der Schwellenwert Pdref, da das Fahrzeug durch den Stromausgang aus dem Motor 50 angetrieben wird.When the program enters the engine stop time torque control routine, the control CPU 90 first receives accelerator pedal position AP data from the accelerator pedal position sensor 65 in step S220 and calculates the torque output control value Td* corresponding to the input accelerator pedal position AP in step S222. The output power Pd of the engine 50 is compared with a threshold value Pdref in step S224. The threshold value Pdref is set to be slightly greater than the output power Pd of the engine 50 at idle. When this routine is first activated in response to the stop signal to stop or suspend operation of the engine 50, the output power Pd is generally greater than the threshold value Pdref since the vehicle is driven by the power output from the engine 50.
Wenn die Ausgangsenergie Pd in Schritt S224 größer ist als der Schwellenwert Pdref, fährt das Programm bei Schritt S226 fort, in welchem die Steuer-CPU 90 den Subtraktionsbetrag ΔPd von der in dem vorhergehenden Zyklus dieser Routine eingestellten Ausgangsenergie Pd subtrahiert, um eine neue Ausgangsenergie Pd zu bestimmen. In nachfolgendem Schritt S228 setzt die Steuer-CPU 90 ein Soll-Motordrehmoment Te* und eine Soll- Motordrehzahl Ne* des Motors 50 fest, indem der Wirkungsgrad des Motors 50 und andere Bedingungen entsprechend der unten vorgegebenen Gleichung (14) betrachtet werden:If the output energy Pd is greater than the threshold value Pdref in step S224, the program proceeds to step S226, in which the control CPU 90 subtracts the subtraction amount ΔPd from the output energy Pd set in the previous cycle of this routine to determine a new output energy Pd. In subsequent step S228, the control CPU 90 sets a target motor torque Te* and a target motor speed Ne* of the motor 50 by considering the efficiency of the motor 50 and other conditions according to equation (14) given below:
Pd = Te* · Ne*.......... (14)Pd = Te* Ne*.......... (14)
Es ist bevorzugt, dass das Soll-Motordrehmoment Te* und die Soll-Motordrehzahl Ne* eingestellt werden, um schrittweise den Leerlaufzustand des Motors 50 zu erhalten. Der Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 50 wird in Schritt S230 entsprechend der unten vorgegebenen Gleichung (15) berechnet:It is preferable that the target engine torque Te* and the target engine speed Ne* are set to gradually obtain the idling state of the engine 50. The torque control value Ta* of the auxiliary motor 50 is calculated in step S230 according to the equation (15) given below:
Ta* = Td* - Te*.......... (15)Ta* = Td* - Te*.......... (15)
wobei der Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 in Schritt S232 mit dem Drehmomentenausgangensteuerwert Td* gleichgesetzt wird.wherein the torque control value Tc* of the clutch motor 30 is set equal to the torque output control value Td* in step S232.
Die Steuer-CPU 90 führt eine Steuerung des Kupplungsmotors 30 (Schritt S234), eine Steuerung des Hilfsmotors 40 (Schritt S236) und eine Steuerung des Motors 50 (in Schritt S238) aus, die mit den Verfahren, die in Schritt S214 bis 5217 in der Drehmomentensteuerroutine der Fig. 13 ausgeführt werden, identisch sind.The control CPU 90 executes control of the clutch motor 30 (step S234), control of the assist motor 40 (step S236), and control of the motor 50 (in step S238), which are identical to the processes executed in steps S214 to S217 in the torque control routine of Fig. 13.
Die wiederholte Ausführung dieser Routine macht die Soll- Motordrehzahl Ne* des Motors 50 gleich oder kleiner als die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22. Unter solchen Bedingungen wird der Kupplungsmotor 30 mit dem in der Batterie 94 gespeicherten Strom gesteuert, um die Drehzahl (Nd-Ne) mit einem Mo mentensteuerwert Tc* zu gewinnen. Durch den Kupplungsmotor 30 regenerierter Strom ist für eine PWM-Steuerung des Hilfsmotors 40 nicht ausreichend, um Spannungen entsprechend dem voreingestellten Momentensteuerwert Ta* zu erzeugen. Der Mangel bzw. Minderbetrag wird durch den in der Batterie 94 gespeicherten Strom zugeführt.Repeated execution of this routine makes the target motor speed Ne* of the motor 50 equal to or less than the speed Nd of the output shaft 22. Under such conditions, the clutch motor 30 is controlled with the current stored in the battery 94 to control the speed (Nd-Ne) at a rate of torque control value Tc*. Current regenerated by the clutch motor 30 is not sufficient for a PWM control of the auxiliary motor 40 to generate voltages corresponding to the preset torque control value Ta*. The shortage is supplied by the current stored in the battery 94.
Unabhängig von der Abnahme der Ausgangsenergie Pd des Motors 50 wird der Drehmomentenausgang zu der Abtriebswelle 22 als ein Ergebnis der Drehmomentensteuerung gleich dem Drehmomentenausgangensteuerwert Td*, welcher von der Gaspedalstellung AP abhängt. Solange die Gaspedalstellung AP unverändert bleibt, verändert die wiederholte Ausführung dieser Routine den Drehmomentenausgang zu der Abtriebswelle 22 nicht.Regardless of the decrease in the output power Pd of the motor 50, the torque output to the output shaft 22 as a result of the torque control becomes equal to the torque output control value Td*, which depends on the accelerator pedal position AP. As long as the accelerator pedal position AP remains unchanged, repeated execution of this routine does not change the torque output to the output shaft 22.
Da die Motoranhaltezeitdrehmomentensteuerroutine wiederholt ausgeführt wird, wird die Ausgangsenergie Pd des Motors 50 in Schritt S224 gleich oder kleiner als der Schwellenwert Pdref. Unter solchen Bedingungen wird der Motor 50 im Wesentlichen im Leerlauf gehalten. Wenn das Programm diesen Zustand erkennt, setzt die Steuer-CPU 90 das Soll-Motordrehmoment Te* und die Soll-Motordrehzahl Ne* des Motors 50 in Schritt S240 gleich Null, setzt den Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 in Schritt S242 gleich dem Drehmomentenausgangensteuerwert Td* und setzt den Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 in Schritt S244 gleich dem Drehmomentenausgangensteuerwert Td*. Dies wird durch die Steuerung des Kupplungsmotors 30 (Schritt S234), des Hilfsmotors 40 (Schritt S236) und des Motors 50 (Schritt S238) gefolgt. Der Vorgang der Motoranhaltezeitdrehmomentensteuerung beendet den Betrieb des Motors 50 und gestattet dem Fahrzeug, durch das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30, welches durch den aus der Batterie 94 entladenen Strom erzeugt wird, angetrieben zu werden. Der Hilfsmotor 40 nimmt die von dem Kupplungsmotor 30 auf die Abtriebswelle 22 übertragene Reaktionskraft des Drehmomentensteuerwertes Tc* auf. Wenn der Motor 50 den Betrieb anhält bzw. unterbricht, wird die Drehzahl Ne des Motors 50 gleich Null und fließt ein konstanter Strom, welcher ein Drehmoment gegenüber dem Drehmomentensteuerwert Tc* erzeugt, durch die dreiphasigen Spulen des Hilfsmotors 40. Die Kurbelwelle 56 wird demgemäß durch den Hilfsmotor 40 elektromagnetisch blockiert bzw. festgesetzt.As the engine stop time torque control routine is repeatedly executed, the output power Pd of the engine 50 becomes equal to or less than the threshold value Pdref in step S224. Under such conditions, the engine 50 is kept substantially idle. When the program detects this condition, the control CPU 90 sets the target engine torque Te* and the target engine speed Ne* of the engine 50 equal to zero in step S240, sets the torque control value Ta* of the auxiliary motor 40 equal to the torque output control value Td* in step S242, and sets the torque control value Tc* of the clutch motor 30 equal to the torque output control value Td* in step S244. This is followed by controlling the clutch motor 30 (step S234), the auxiliary motor 40 (step S236), and the engine 50 (step S238). The engine stop time torque control operation stops the operation of the engine 50 and allows the vehicle to be driven by the torque Tc of the clutch motor 30 generated by the current discharged from the battery 94. The auxiliary motor 40 receives the reaction force of the torque control value Tc* transmitted from the clutch motor 30 to the output shaft 22. When the engine 50 stops the operation, the rotation speed Ne of the engine 50 becomes zero and a constant current, which generates a torque relative to the torque control value Tc*, through the three-phase coils of the auxiliary motor 40. The crankshaft 56 is accordingly electromagnetically locked or immobilized by the auxiliary motor 40.
Wie oben erläutert ist, kann die Antriebsvorrichtung 20B der zweiten Ausführungsform den Betrieb des Motors 50 ohne Veränderung des Drehmomentenausganges zu der Abtriebswelle 22 anhalten bzw. unterbrechen. Die Anordnung der zweiten Ausführungsform verhindert nämlich die unerwartete Veränderung eines Drehmomentenausgangs zu der Abtriebswelle 22 und stellt eine gleichmäßige Fahrt sicher. Das festgelegte Drehmoment zu der Abtriebswelle 22 verhindert wirksam unerwünschte Schwingungen des Fahrzeugs.As explained above, the drive device 20B of the second embodiment can stop or interrupt the operation of the engine 50 without changing the torque output to the output shaft 22. Namely, the arrangement of the second embodiment prevents the unexpected change of a torque output to the output shaft 22 and ensures a smooth ride. The fixed torque to the output shaft 22 effectively prevents undesirable vibration of the vehicle.
Bei der Antriebsvorrichtung 20B der zweiten Ausführungsform wird die Motoranhaltezeitdrehmomentensteuerroutine der Fig. 14 wiederholt ausgeführt, wenn die Steuereinrichtung 80 ein Batterieentladesignal, das anzeigt, dass die Restkapazität BRM der Batterie 94 gleich oder größer als der Entladebeginnwert BH wird, oder eine eindeutige Anweisung von dem Fahrer als ein Anhaltesignal, um den Betrieb des Motors 50 anzuhalten bzw. zu unterbrechen, empfängt. Alternativ kann dieselbe Routine wiederholt ausgeführt werden, wenn das Batterieentladesignal oder die eindeutige Anweisung von dem Fahrer ein Eingang als ein Energieabnahmesignal, das anzeigt, dass die Ausgangsenergie des Motors 50 abgenommen hat, ist. In letzterem Fall wird die Ausgangsenergie Pd des Motors 50 in Schritt S224 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 14 mit einer Soll-Ausgangsenergie Pd* des Motors 50 anstelle mit dem Schwellenwert Pdref verglichen. Wenn die Ausgangsenergie Pd größer ist als die Soll- Ausgangsenergie Pd*, führt das Programm die Bearbeitung bzw. Verarbeitung in den Schritten S226 bis S238 durch. Wenn die Ausgangsenergie Pd gleich der Soll-Ausgangsenergie Pd* wird, führt das Programm hingegen die Schritte S230 bis S238 aus. Diese Anordnung kann die Ausgangsenergie Pd des Motors 50 ohne Veränderung des Drehmomentenausganges zu der Abtriebswelle 22 vermindern.In the drive device 20B of the second embodiment, the motor stop time torque control routine of Fig. 14 is repeatedly executed when the controller 80 receives a battery discharge signal indicating that the remaining capacity BRM of the battery 94 becomes equal to or greater than the discharge start value BH or a clear instruction from the driver as a stop signal to stop the operation of the motor 50. Alternatively, the same routine may be repeatedly executed when the battery discharge signal or the clear instruction from the driver is an input as a power decrease signal indicating that the output power of the motor 50 has decreased. In the latter case, the output power Pd of the motor 50 is compared with a target output power Pd* of the motor 50 instead of with the threshold value Pdref in step S224 in the flowchart of Fig. 14. When the output energy Pd is larger than the target output energy Pd*, the program executes the processing in steps S226 to S238. On the other hand, when the output energy Pd becomes equal to the target output energy Pd*, the program executes steps S230 to S238. This arrangement can reduce the output energy Pd of the motor 50 without changing the torque output to the output shaft 22.
Bei der Antriebsvorrichtung 20B der Fig. 12, die als die oben erläuterte zweite Ausführungsform vorgestellt ist, ist der Hilfsmotor 40 an der Kurbelwelle 26, die zwischen dem Motor 50 und dem Kupplungsmotor 30 angeordnet ist, befestigt. Ähnlich einer anderen Antriebsvorrichtung 20C, die in der Fig. 15 dargestellt ist, kann der Motor 50 allerdings zwischen dem Kupplungsmotor 30 und dem Hilfsmotor 40, welche beide mit der Kurbelwelle 56 verbunden sind, angeordnet sein.In the drive device 20B of Fig. 12, which is presented as the second embodiment explained above, the auxiliary motor 40 is fixed to the crankshaft 26, which is arranged between the engine 50 and the clutch motor 30. However, similar to another drive device 20C shown in Fig. 15, the engine 50 may be arranged between the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40, both of which are connected to the crankshaft 56.
Bei der Antriebsvorrichtung 20B der Fig. 12 sind der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 getrennt an verschiedenen Stellen der Kurbelwelle 56 angebracht. Ähnlich einer Antriebsvorrichtung 20D, die in der Fig. 16 gezeigt ist, können der Kupplungsmotor und der Hilfsmotor integral miteinander verbunden sein. Ein Kupplungsmotor 30D der Antriebsvorrichtung 20D umfasst einen Außenrotor 32D, der die Kurbelwelle 56 verbindet, und einen Innenrotor 34, der mit der Abtriebswelle 22 verbunden ist. Dreiphasige Spulen 36 sind an dem Innenrotor 34 angebracht und Permanentmagnete 35D sind an dem Außenrotor 32D angeordnet, derart, dass die Außenfläche und die Innenfläche davon unterschiedliche Magnetpole aufweisen. Ein Hilfsmotor 40D umfasst den Außenrotor 32D des Kupplungsmotors 30D und einen Stator 43 mit daran angebrachten dreiphasigen Spulen 44. Bei diesem Aufbau wirkt der Außenrotor 32D des Kupplungsmotors 30D als ein Rotor des Hilfsmotors 40D.In the drive device 20B of Fig. 12, the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 are separately mounted at different locations of the crankshaft 56. Similar to a drive device 20D shown in Fig. 16, the clutch motor and the auxiliary motor may be integrally connected to each other. A clutch motor 30D of the drive device 20D includes an outer rotor 32D connecting the crankshaft 56 and an inner rotor 34 connected to the output shaft 22. Three-phase coils 36 are mounted on the inner rotor 34, and permanent magnets 35D are arranged on the outer rotor 32D such that the outer surface and the inner surface thereof have different magnetic poles. An auxiliary motor 40D includes the outer rotor 32D of the clutch motor 30D and a stator 43 with three-phase coils 44 attached thereto. In this structure, the outer rotor 32D of the clutch motor 30D acts as a rotor of the auxiliary motor 40D.
Bei der Antriebsvorrichtung 20D wird die an die dreiphasigen Spulen 36 an dem Innenrotor 34 angelegte Spannung gegenüber dem Innenflächenmagnetpol der Permanentmagnete 35D, die an dem Außenrotor 32D angebracht sind, gesteuert. Dies gestattet dem Kupplungsmotor 30D in derselben Weise wie der Kupplungsmotor 30 der Antriebseinrichtung 20B, die in der Fig. 12 gezeigt ist, zu arbeiten. Die an die dreiphasigen Spulen 44 an dem Stator 43 angelegte Spannung wird gegenüber dem Außenflächenmagnetpol der Permanentmagnete 35D, die an dem Außenrotor 32D angebracht sind, gesteuert. Dies gestattet dem Hilfsmotor 40D, auf dieselbe Weise wie der Hilfsmotor 40 der Antriebsvorrichtung 20B zu arbeiten. Die Drehmomentensteuerroutine der Fig. 13 und die Motoranhaltezeitdrehmomentensteuerroutine der Fig. 14 sind ebenso auf die Antriebsvorrichtung 20D, die in der Fig. 16 gezeigt ist, anwendbar, welche dementsprechend dieselben Operationen ausführen und dieselben Wirkungen wie diejenigen der Antriebsvorrichtung 20B, die in der Fig. 12 gezeigt ist, ausüben.In the drive device 20D, the voltage applied to the three-phase coils 36 on the inner rotor 34 is controlled with respect to the inner surface magnetic pole of the permanent magnets 35D attached to the outer rotor 32D. This allows the clutch motor 30D to operate in the same manner as the clutch motor 30 of the drive device 20B shown in Fig. 12. The voltage applied to the three-phase coils 44 on the stator 43 is controlled with respect to the outer surface magnetic pole of the permanent magnets 35D attached to the outer rotor 32D. This allows the auxiliary motor 40D to operate in the same manner as the auxiliary motor 40 of the driving device 20B. The torque control routine of Fig. 13 and the motor stop time torque control routine of Fig. 14 are also applicable to the driving device 20D shown in Fig. 16, which accordingly perform the same operations and exert the same effects as those of the driving device 20B shown in Fig. 12.
Ähnlich der Antriebsvorrichtung 20A, die in der Fig. 11 gezeigt ist, funktioniert der Außenrotor 32D bei der Antriebsvorrichtung 20D der Fig. 16 gleichzeitig als einer der Rotoren in dem Kupplungsmotor 30D und als der Rotor des Hilfsmotors 40D, wobei die Größe und das Gewicht der gesamten Abtriebsvorrichtung 20D wirksam reduziert werden.Similar to the drive device 20A shown in Fig. 11, the outer rotor 32D in the drive device 20D of Fig. 16 simultaneously functions as one of the rotors in the clutch motor 30D and as the rotor of the auxiliary motor 40D, effectively reducing the size and weight of the entire output device 20D.
Es können viele andere Modifikationen, Abänderungen und Veränderungen existieren, ohne die Lehre der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar verständlich, dass obige Ausführungsformen nur erläuternd sind.Many other modifications, variations and changes may exist without departing from the spirit of the invention. It is therefore to be clearly understood that the above embodiments are only illustrative.
Der mittels Benzin angetriebene Motor wird als der Motor 50 bei den obigen Antriebsvorrichtungen verwendet. Das Prinzip der Erfindung besteht jedoch darin, auf andere Kraftmaschinen mit innerer und äußerer Verbrennung, wie Dieselmotoren, Turbinenmotoren und Düsentriebwerke, anwendbar sind.The gasoline-powered engine is used as the engine 50 in the above drive devices. However, the principle of the invention is applicable to other internal and external combustion engines such as diesel engines, turbine engines and jet engines.
Synchronmotoren vom Permanent(PM)-Typ werden für den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 bei den oben beschriebenen Antriebsvorrichtungen verwendet. Andere Motoren, wie Synchronmotoren vom variablen Reluktanz(VR)-Typ, Verniertriebwerke, Gleichstrommotoren, Induktionsmotoren, superleitende Motoren und Schrittmotoren, können für die regenerative Operation und die Stromoperation verwendet werden.Permanent magnet (PM) type synchronous motors are used for the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 in the above-described drive devices. Other motors such as variable reluctance (VR) type synchronous motors, vernier thrusters, DC motors, induction motors, superconducting motors, and stepping motors can be used for the regenerative operation and the current operation.
Der drehende Umformer bzw. Transformator 38, der als eine Ein richtung zum Übertragen von elektrischem Strom zu dem Kupplungsmotor 30 verwendet ist, kann durch einen Schleifring- Bürstenkontakt, Schleifring-Quecksilberkontakt, eine Halbleiterkupplung einer magnetischen Energie oder dergleichen ersetzt werden.The rotating transformer 38, which acts as a The device used for transmitting electric power to the clutch motor 30 may be replaced by a slip ring brush contact, slip ring mercury contact, semiconductor coupling of magnetic energy or the like.
Bei den obigen Antriebsvorrichtungen werden Transistorinverter für die erste und die zweite Antriebsschaltung 91 und 92 verwendet. Andere Beispiele, die für die Antriebsschaltungen 91 und 92 anwendbar sind, umfassen IGBT-(isolierter Gate-Bipolar- Modustransistor)-Inverter, Thyristorinverter, Spannungs-PWN (Pulsbreitenmodulations)-Inverter, Quadratwellen-Inverter (Spannungsinverter und Strominverter) und Resonanzinverter.In the above driving devices, transistor inverters are used for the first and second driving circuits 91 and 92. Other examples applicable to the driving circuits 91 and 92 include IGBT (Insulated Gate Bipolar Mode Transistor) inverters, thyristor inverters, voltage PWN (Pulse Width Modulation) inverters, square wave inverters (voltage inverters and current inverters), and resonance inverters.
Die Batterie 94 kann Pb-Zellen, NiMH-Zellen, Li-Zellen oder dergleichen Zellen umfassen. Ein Kondensator kann anstelle der Batterie 94 verwendet werden.The battery 94 may comprise Pb cells, NiMH cells, Li cells or the like cells. A capacitor may be used instead of the battery 94.
Obschon die Antriebsvorrichtung bei den obigen Ausführungsformen an bzw. in einem Fahrzeug angebracht ist, kann sie an bzw. in anderen Transporteinrichtungen, wie Schiffen und Flugzeugen ebenso wie an einer Vielzahl von Industriemaschinen bzw. -anlagen, montiert werden.Although the drive device in the above embodiments is mounted on or in a vehicle, it can be mounted on or in other transportation devices, such as ships and aircraft, as well as on a variety of industrial machines or systems.
Der Kern und die Lehre der vorliegenden Erfindung sind nur durch die Formulierungen der anliegenden Ansprüche beschränkt.The spirit and teaching of the present invention are limited only by the terms of the appended claims.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition |