DE69839029T2

DE69839029T2 - Leistung abgebende Anordnung und ihr Steuerungsverfahren

Info

Publication number: DE69839029T2
Application number: DE69839029T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Toyota-shi Koide; Yasumoto Toyota-shi Kawabata; Eiji Toyota-shi Yamada; Akihiko Toyota-shi Kanamori; Masatoshi Toyota-shi UCHIDA; Tetsuya Toyota-shi Abe; Akihiro Toyota-shi Yamanaka; Takeshi Toyota-shi Kotani
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-03-24
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2018-03-13
Also published as: DE69839029D1; JP3099769B2; US5936312A; EP0868005A3; EP0868005B1; JPH10268946A; EP0868005A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistung abgebende Anordnung und ein Verfahren zum Steuern derselben. Noch genauer betrifft die vorliegende Erfindung eine Leistung abgebende Anordnung zur Abgabe von Leistung an eine Antriebswelle und ein Verfahren zur Steuerung einer solchen Leistung abgebenden Anordnung.
2. Erläuterung des Stands der Technik
In bekannten Leistung abgebenden Anordnungen, die in einem Fahrzeug angebracht sind, wird eine Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine mit einer Antriebswelle, an der ein Elektromotor angebracht ist, mittels einer elektromagnetischen Kupplung so gekoppelt, dass Leistung der Brennkraftmaschine an die Antriebswelle abgegeben wird (wie beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 53-133814 offenbart). In dieser Leistung abgebenden Anordnung beginnt das Fahrzeug damit, durch die Funktion des Elektromotors zu fahren. Wenn eine Drehzahl des Motors eine bestimmte Höhe erreicht, stellt die Leistung abgebende Anordnung einen elektrischen Anregungsstrom an die elektronische Kupplung bereit, um die Brennkraftmaschine anzulassen, und führt eine Bereitstellung eines Kraftstoffs in die Brennkraftmaschine und die Zündung mit einem Funken durch, wodurch die Brennkraftmaschine gestartet wird. Nachdem die Brennkraftmaschine startet, wird ein Teil der Leistung von der Brennkraftmaschine über die elektromagnetische Kupplung an die Antriebswelle abgegeben, um den Antrieb des Fahrzeugs fortzusetzen. Die übrige Leistung, die von der Brennkraftmaschine abgegeben wird, wird als elektrische Leistung in Übereinstimmung mit einem Schlupf der elektromagnetischen Kupplung regeneriert und kann als elektrische Leistung in einer Batterie gespeichert werden, die zu einer Zeit des Startens des Fahrzeugs genutzt wird, oder als eine elektrische Leistung verwendet werden, die zum Antrieb des Motors benötigt wird. Wenn die Leistung, die über die elektromagnetische Kupplung abgegeben wird, für die an die Antriebswelle auszugebende Leistung nicht ausreicht, wird der Motor angetrieben, um den Fehlbetrag auszugleichen.
In der Leistung abgebenden Anordnung nach dem Stand der Technik wird die elektrische Leistung, die durch die elektromagnetische Kupplung regeneriert wird, oder die elektrische Leistung, die zum Antrieb des Motors benötigt wird, durch Laden und Entladen der Batterie reguliert. Die Effizienz der gesamten Leistung abgebenden Anordnung hängt dementsprechend von der Lade-/Entladeeffizienz der Batterie ab. Wenn die Leistung, die von Brennkraftmaschine abgegeben wird, größer als die Leistung ist, die an der Antriebswelle benötigt wird, wird die elektrische Leistung, die durch die elektromagnetische Kupplung regeneriert wird, größer als die elektrische Leistung, die vom Motor verbraucht wird. In diesem Fall wird die Batterie mit der überschüssigen elektrischen Leistung geladen. Wenn die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung kleiner als die an der Antriebswelle benötigte Leistung ist, wird andererseits die elektrische Leistung, die durch die elektromagnetische Kupplung regeneriert wird, kleiner als die elektrische Leistung, die vom Motor verbraucht wird. In diesem Fall wird die Batterie entladen, um die fehlende elektrische Leistung zu ergänzen. Wenn die Leistungsabgabe von der Brennkraftmaschine gleich der Leistung ist, die an der Antriebswelle benötigt wird, wird die elektrische Leistung, die von der elektromagnetischen Kupplung regeneriert wird, gleich der elektrischen Leistung, die von dem Motor verbraucht wird. In diesem Fall wird die Batterie weder geladen noch entladen. Die Anordnung zur Leistungsabgabe nach dem Stand der Technik führt jedoch keine solche Steuerung durch.
Um dieses Problem zu lösen, hat der Anmelder der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Leistungsabgabe vorgeschlagen, um den Betrieb der Brennkraftmaschine zu steuern, um die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine mit der Leistung zusammenfallen zu lassen, die an der Antriebswelle benötigt wird (beispielsweise das offengelegte japanische Patent Nr. 7-225869 ).
Selbst unter einer solchen Steuerung verändert sich jedoch der Antriebszustand der Brennkraftmaschine mit der Arbeitstemperatur der Brennkraftmaschine, den Eigenschaften des zugeführten Kraftstoffs, der Atmosphärentemperatur und dem Atmosphärendruck. Eine solche Veränderung oder eine Abnormität, die in der Brennkraftmaschine auftritt, kann verhindern, dass die Brennkraftmaschine eine gewünschte Leistung ausgibt und verursachen, dass die Batterie in unerwarteter Weise geladen oder entladen wird. Dies führt dazu, dass die Energieeffizienz der gesamten Anordnung zur Leistungsabgabe verringert wird.
In der EP 0 743 208 A2 schlagen die Anmelder der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Leistungsabgabe vor, die eine Brennkraftmaschine aufweist, einen Kupplungsmotor, der mit einer Kurbelwelle verbunden ist, einen Hilfsmotor, der mit einer Antriebswelle verbunden ist, und eine Steuerung, um den Kupplungsmotor und den Hilfsmotor zu steuern. Wenn ein elektrischer Winkel von Rotoren in dem Kupplungsmotor gleich π/2 ist, werden ein äußerer Rotor und ein innerer Rotor des Kupplungsmotors verriegelt. So können das Drehmoment und die Drehung der Brennkraftmaschine mit einer hohen Effizienz direkt an die Antriebswelle übertragen werden.
In der EP 0 645 278 A1 schlagen die Anmelder der vorliegenden Erfindung eine Generatorsteuerung und ein Steuerverfahren für ein Hybridfahrzeug vor. Eine Spannung und ein Ladezustand einer Batterie werden überprüft. Falls der Ladezustand vergleichsweise niedrig ist, wird die Abgabe eines Generators, der die Batterie lädt, erhöht, während die Abgabe eines Motors, der das Fahrzeug antreibt, begrenzt wird. Wenn die Batteriespannung einen vorab bestimmten Wert überschreitet, wird eine Leerlaufsteuerung einer Brennkraftmaschine durchgeführt. Daher kann der Ladezustand sichergestellt und eine Überladung der Batterie verhindert werden.
KURZE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
Um zumindest einen Teil des vorstehend erwähnten Problems zu lösen, d. h. der verringerten Effizienz der gesamten Anordnung zur Leistungsabgabe, welche das Laden und Entladen der Batterie begleitet, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerung durchzuführen und es einer Brennkraftmaschine zu ermöglichen, eine gewünschte Leistung abzugeben.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Anzahl von Gelegenheiten zu verringern, bei denen eine unerwartete Ladung und Entladung von Speicherbatterieeinrichtungen verursacht werden und die elektrische Lade-/Entladeleistung selbst in dem Fall einer unerwarteten Ladung oder Entladung zu verringern.
Eine noch andere Aufgabe der Erfindung ist es, zu ermöglichen, dass die Menge der Ladung oder Entladung einer Speicherbatterieeinrichtung mit einem vorab bestimmten Zielpegel zusammenfällt, und eine Abweichung der elektrischen Lade-/Entladeleistung gegenüber dem Zielpegel selbst dann zu verringern, wenn die Abweichung vorliegt.
Mindestens ein Teil der vorstehenden und andere damit verknüpfte Aufgaben wird durch eine Vorrichtung zur Leistungsabgabe zur Abgabe von Leistung an eine Antriebswelle gelöst. Die Leistung abgebende Anordnung bzw. die Vorrichtung zur Leistungsabgabe weist Folgendes auf: eine Brennkraftmaschine, die eine damit verbundene Abtriebswelle aufweist; eine Einrichtung zur Leistungsregelung, die mit der Abtriebswelle und der Antriebwelle verbunden ist, um eine Leistungsabgabe von der Brennkraftmaschine an die Antriebswelle zu übertragen und die Größe der übertragenen Leistung über eine Umwandlung elektrischer Leistung zu regeln; einen Elektromotor, der entweder mit der Abtriebwelle oder der Antriebwelle zur Aufnahme und Übertragung von Leistung von und zu der verbundenen Welle verbunden ist; eine Speicherbatterieeinrichtung, die elektrisch mit der Einrichtung zur Leistungsregelung und dem Elektromotor verbunden ist, um elektrische Leistung von der Einrichtung zur Leistungsregelung und dem Elektromotor zu empfangen und an diese abzugeben; eine erste Einrichtung zur Festlegung einer Zielleistung, um eine Zielleistung der Antriebswelle festzulegen; eine zweite Einrichtung zur Festlegung einer Zielleistung, um eine von der Brennkraftmaschine abzugebende Zielleistung der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der von der ersten Einrichtung zur Festlegung einer Zielleistung festgelegten Zielleistung der Antriebswelle festzulegen; eine Brennkraftmaschinensteuereinrichtung, um die Brennkraftmaschine in einem vorab bestimmten Antriebszustand in Übereinstimmung mit der Zielleistung der Brennkraftmaschine zu fahren, die von der zweiten Einrichtung zur Festlegung einer Zielleistung festgelegt ist; eine Leistungssteuereinrichtung, um die Einrichtung zur Leistungsregelung und den Elektromotor zu steuern, um zu ermöglichen, dass eine Summe der von der Brennkraftmaschine abgegebenen Leistung und der elektrischen Lade-/Entladeleistung, mit der die Speicherbatterieeinrichtung geladen wird und die von der Speicherbatterieeinrichtung abgegeben wird, in die Zielleistung der Antriebswelle umgewandelt und an diese Antriebswelle abgegeben wird; eine Einrichtung zur Abweichungserfassung, um eine Abweichung der von der Brennkraftmaschine ausgegebenen Leistung gegenüber der Zielleistung der Brennkraftmaschine zu erfassen; und eine Korrektureinrichtung zur Korrektur entweder der Zielleistung der Antriebswelle oder der Zielleistung der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der Abweichung der Leistung, die von der Einrichtung zur Erfassung der Abweichung erfasst wird.
In der Leistung abgebenden Anordnung nach der vorliegenden Erfindung regelt die Einrichtung zur Leistungsregelung, die mit der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle verbunden ist, die Größe der Leistung, die von der Abtriebswelle an die Antriebswelle übertragen wird, über die Übertragung von elektrischer Leistung. Der Motor empfängt und überträgt Leistung von und an sowohl die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine als auch die Antriebswelle. Die Speicherbatterieeinrichtung wird mit elektrischem Strom geladen und entladen, der für die Regelung der Leistung durch die Leistungsregeleinrichtung benötigt wird und wird mit elektrischem Strom geladen und entladen, der je nach den Anforderungen für die Übertragung der Leistung durch den Motor benötigt wird. Die erste Einrichtung zur Festlegung einer Zielleistung der Antriebswelle legt die Zielleistung fest, die an die Antriebswelle auszugeben ist, während die zweite Einrichtung zur Festlegung der Zielleistung die Zielleistung der Brennkraftmaschine, die von der Brennkraftmaschine abzugeben ist, auf der Grundlage der Zielleistung der Antriebswelle festlegt. Die Brennkraftmaschinensteuereinrichtung steuert den Betrieb der Brennkraftmaschine, um es zu ermöglichen, dass die Brennkraftmaschine die vorab festgelegte Zielleistung der Brennkraftmaschine abgibt. Die Leistungssteuereinrichtung steuert die Leistungsregeleinrichtung und den Motor, um es zu ermöglichen, dass die Summe der Leistung, die von der Brennkraftmaschine ausgegeben wird und der elektrischen Lade-/Entladeleistung, mit welcher die Speicherbatterieeinrichtung geladen wird und die von der Speicherbatterieeinrichtung entladen wird, in die Zielleistung der Antriebswelle umgewandelt und an die Antriebswelle ausgegeben wird. Die Korrektureinrichtung korrigiert sowohl die Zielleistung der Antriebswelle als auch die Zielleistung der Brennkraftmaschine auf der Grundlage einer Abweichung der Leistung, die von der Brennkraftmaschine ausgegeben wird, gegenüber der Zielleistung der Brennkraftmaschine, die von der Abweichungserfassungseinrichtung erfasst wird.
Das Wort „Leistung" impliziert allgemein die Energieausgabe pro Zeiteinheit, die durch das Produkt des Drehmoments, das auf eine Welle wirkt, mit der Drehzahl der Welle ausgedrückt wird. In der vorliegenden Beschreibung wird die Bezeichnung „Leistung" in einem engeren Sinn verwendet und impliziert die Energieausgabe pro Zeiteinheit sowie den Fahrzustand, der durch eine bestimmte Kombination des Drehmoments und der Drehzahl festgelegt ist. Es gibt eine beträchtliche Anzahl von Kombinationen von Drehmomenten und Drehzahlen, die einen bestimmten Energiebetrag pro Zeiteinheit ausgeben können. In der hier vorliegenden Spezifikation werden diese Antriebszustände als unterschiedliche Leistungen bezeichnet. Die Bezeichnung „Leistung" hat bei dem Verfahren zur Steuerung der Anordnung zur Leistungsabgabe nach der vorliegenden Erfindung, die später erörtert wird, dieselbe Bedeutung. Die Anordnung zur Leistungsabgabe wird auf der Grundlage der Übertragung von Energie in jedem Moment gesteuert, d. h., auf der Grundlage der Energiebalance pro Zeiteinheit. Die Bezeichnung „Energie" impliziert daher die Energie pro Zeiteinheit.
Die Anordnung zur Leistungsabgabe nach der vorliegenden Erfindung steuert die Brennkraftmaschine, die Leistungsregeleinrichtung und den Motor auf der Grundlage der Abweichung der Leistung, die von der Brennkraftmaschine ausgegeben wird, gegenüber der Zielleistung der Brennkraftmaschine.
Als ein Beispiel kann die Korrektureinrichtung die Zielleistung der Antriebswelle korrigieren, um die Abweichung der Leistung zu verringern. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass die Leistung, die an die Antriebswelle ausgegeben wird, über die Leistungsregeleinrichtung und den Motor korrigiert wird.
In einem anderen Beispiel kann die Korrektureinrichtung die Zielleistung der Brennkraftmaschine korrigieren, um die Abweichung der Leistung zu verringern. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass die Leistung korrigiert wird, die von der Brennkraftmaschine abgegeben wird.
Diese Aufbauten verhindern effizient eine unerwünschte Ladung und Entladung der Speicherbatterieeinrichtung und erhöhen daher die Energieeffizienz der gesamten Leistung abgebenden Anordnung.
In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Anwendung weist die Leistung abgebende Anordnung, in welcher die Korrektureinrichtung die Zielleistung der Brennkraftmaschine korrigiert, um die Abweichung der Leistung zu verringern, weiterhin Folgendes auf: eine Speichereinrichtung zum Speichern von Daten, welche eine Beziehung zwischen der Zielleistung der Antriebswelle und der Zielleistung der Brennkraftmaschine wiedergeben; und eine Einrichtung zum Aktualisieren von Daten, um die Daten, die in der Speichereinrichtung gespeichert sind, zu aktualisieren, um die Zielleistung der Brennkraftmaschine, die von der Korrektureinrichtung korrigiert wird, mit der Zielleistung der Antriebswelle zu verknüpfen, wenn die Abweichung der Leistung, die von der Einrichtung zur Erfassung der Abweichung erfasst wird, nicht größer als ein vorab bestimmter Wert ist. In diesem Aufbau legt die zweite Einrichtung zur Festlegung der Zielleistung die Zielleistung der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der Daten fest, die in der Speichereinrichtung gespeichert sind. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass die Brennkraftmaschine schnell einen gewünschten Fahrzustand erreicht, wodurch er die Energieeffizienz der gesamten Leistung abgebenden Anordnung weiter erhöht.
In Übereinstimmung mit einer anderen bevorzugbaren Anwendung korrigiert die Korrektureinrichtung die Zielleistung der Antriebswelle, um die Abweichung der Leistung innerhalb eines vorab bestimmten Bereichs des Verhältnisses zu der Zielleistung der Antriebswelle zu verringern. Dieser Aufbau verhindert, dass die Zielleistung der Antriebswelle so korrigiert wird, dass sie außerhalb des vorab bestimmten Bereichs des Verhältnisses liegt.
In Übereinstimmung mit einer bevorzugbaren Ausführungsform kann die Leistung abgebende Anordnung der vorliegenden Erfindung, die einen der vorstehend erläuternden Aufbauten aufweist, weiterhin eine Einrichtung zur Erfassung einer elektrischen Lade-/Entladeleistung aufweisen, um die elektrische Lade-/Entladeleistung zu erfassen, mit welcher die Speicherbatterie geladen wird und die aus der Speicherbatterie entnommen wird. In diesem Fall erfasst die Einrichtung zur Abweichungserfassung die Abweichung der Leistung auf der Grundlage der elektrischen Lade-/Entladeleistung, die von der Einrichtung zur Erfassung der Lade-/Entladeleistung erfasst wird. Dieser Aufbau steuert den Betrieb der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der elektrischen Lade-/Entladeleistung der Speicherbatterieeinrichtung. Das Steuern der Brennkraftmaschine zur Verringerung der Lade-/Entladeleistung der Speicherbatterieeinrichtung ermöglicht es, dass die Zielleistung der Antriebswelle an die Antriebswelle ausgegeben wird, ohne eine Ladung oder Entladung der Speicherbatterieeinrichtung zu verursachen.
Die Leistung abgebende Anordnung mit diesem Aufbau weist bevorzugt eine Einrichtung zur Festlegung einer elektrischen Zielleistung auf, um eine elektrische Zielleistung festzulegen, mit der die Speicherbatterie geladen wird und die aus der Speicherbatterie entnommen wird. In diesem Aufbau erfasst die Einrichtung zur Erfassung der Abweichung die Abweichung der Leistung auf der Grundlage einer Abweichung der elektrischen Lade-/Entladeleistung, die von der Einrichtung zur Erfassung der elektrischen Lade-/Entladeleistung erfasst wird, gegenüber der elektrischen Zielleistung, die durch die Einrichtung zur Festlegung der elektrischen Zielleistung festgelegt ist. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass die Zielleistung der Antriebswelle an die Antriebswelle ausgegeben wird, während die Speicherbatterieeinrichtung mit einer gewünschten elektrischen Leistung geladen wird oder die Speicherbatterieeinrichtung entladen wird, um eine gewünschte elektrische Leistung zu ergänzen.
In Übereinstimmung mit eine anderen bevorzugten Ausführungsform kann die Einrichtung zur Leistungsregelung eine Drehmomentreglereinrichtung aufweisen, um ein Drehmoment zu regeln, das auf die Abtriebswelle wirkt, um zu veranlassen, dass die Abtriebswelle mit einer Zieldrehzahl gedreht wird, welche der Zielleistung der Brennkraftmaschine entspricht. In diesem Aufbau erfasst die Einrichtung zur Erfassung der Abweichung die Abweichung der Leistung auf der Grundlage eines Unterschieds zwischen dem von der Drehmomentregeleinrichtung geregelten Drehmoment und einem Zieldrehmoment, welches der Zielleistung der Brennkraftmaschine entspricht. Dieser Aufbau stellt sicher, dass die Brennkraftmaschine in einem gewünschten Fahrzustand gefahren wird.
In der Anordnung zur Leistungsabgabe nach der vorliegenden Erfindung, die einen der vorstehend genannten Aufbauten aufweist, kann die Einrichtung zur Leistungsregelung ein Elektromotor mit einem Rotorpaar sein, der einen ersten Rotor aufweist, der mit der Abtriebswelle verbunden ist, und einen zweiten Rotor, der mit der Antriebswelle verbunden ist, um relativ zum ersten Rotor drehbar zu sein. Der Elektromotor mit dem Rotorpaar überträgt die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung über eine elektromagnetische Kopplung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor an die Antriebswelle, und gibt elektrische Leistung auf der Grundlage der elektromagnetischen Kopplung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor und eines Unterschieds zwischen einer Drehzahl des ersten Rotors und einer Drehzahl des zweiten Rotors ab und nimmt diese auf.
In der Leistung abgebenden Anordnung nach der vorliegenden Erfindung, die einen der vorstehenden Aufbauten aufweist, kann die Einrichtung zur Leistungsregelung Folgendes aufweisen: eine Leistungsein-/-Ausgabeeinrichtung vom Typ mit drei Wellen, die eine erste drehende Welle aufweist, die mit der Abtriebswelle verbunden ist, eine zweite drehende Welle, die mit der Antriebswelle verbunden ist, und eine dritte drehende Welle, die sich von der ersten drehenden Welle und der zweiten drehenden Welle unterscheidet, wobei die Leistungsein-/-Ausgabeeinrichtung vom Typ mit drei Wellen Leistungen, die an eine und von einer verbleibenden einen drehenden Welle abgegeben werden, auf der Grundlage von vorab bestimmten Leistungen festlegt, die an zwei beliebigen drehenden Wellen eingegeben und von ihnen abgegeben werden; und einen Elektromotor, der mit der dritten drehenden Welle verbunden ist, um Leistung von der dritten drehenden Welle aufzunehmen und sie an sie abzugeben.
Die vorliegende Erfindung ist auf eine erste Steueranordnung gerichtet, die eine Brennkraftmaschine aufweist, eine Brennkraftmaschinensteuereinrichtung, um den Betrieb der Brennkraftmaschine zu steuern, eine Generatoreinrichtung, die mit der Brennkraftmaschine verbunden ist, einen Elektromotor, der mit einer Antriebswelle verbunden ist, und eine Speicherbatterieeinrichtung, die elektrisch mit dem Motor und der Generatoreinrichtung verbunden ist. Die erste Steueranordnung steuert den Betrieb einer Leistung abgebenden Anordnung zur Abgabe von Leistung an die Antriebswelle über mindestens eine Stromerzeugung durch die Generatoreinrichtung und den Verbrauch von elektrischem Strom durch den Elektromotor. Die erste Steueranordnung weist weiterhin Folgendes auf: Eine Eingabeeinrichtung zur Eingabe einer Zielleistung der Antriebswelle, die als Leistung verlangt wird, die an die Antriebswelle auszugeben ist, eine Einrichtung zur Ausgabe einer Zielleistung, um eine Zielleistung der Brenn kraftmaschine, die von der Brennkraftmaschine auszugeben ist, auf der Grundlage der Zielleistung der Antriebswelle so festzulegen, dass der elektrische Lade-/Entladestrom, mit welchem die Speicherbatterieeinrichtung geladen wird und der aus der Speicherbatterieeinrichtung entnommen wird, innerhalb eines vorab bestimmten Bereichs ist, und um die festgelegte Zielleistung der Brennkraftmaschine an die Brennkraftmaschinensteuereinrichtung auszugeben; und eine Korrektureinrichtung, um die Zielleistung der Brennkraftmaschine in Übereinstimmung mit der elektrischen Leistung zu korrigieren, die außerhalb des vorab bestimmten Bereichs liegt, wenn die Zielleistung der Brennkraftmaschine, die von der Einrichtung zur Ausgabe der Zielleistung ausgegeben wird, verursacht, dass die Speicherbatterieeinrichtung mit einer elektrischen Leistung geladen oder diese aus ihr entnommen wird, die außerhalb des vorab bestimmten Bereichs liegt.
Die vorliegende Erfindung zielt außerdem auf eine zweite Steueranordnung ab, die eine Brennkraftmaschine aufweist, eine Brennkraftmaschinensteuereinrichtung, um den Betrieb der Brennkraftmaschine zu steuern, eine Generatoreinrichtung, die mit der Brennkraftmaschine verknüpft ist, einen Elektromotor, der mit einer Antriebswelle verknüpft ist und eine Speicherbatterieeinrichtung, die elektrisch mit dem Rotor und der Generatoreinrichtung verknüpft ist. Die zweite Steuerung steuert den Betrieb einer Leistung abgebenden Anordnung zur Abgabe von Leistung an die Antriebswelle über zumindest eine Stromerzeugung durch die Generatoreinrichtung und die Aufnahme von elektrischem Strom durch den Elektromotor. Die zweite Steuerung weist weiterhin Folgendes auf: Eine Eingabeeinrichtung zur Eingabe einer Zielleistung der Antriebswelle, die als eine Leistung verlangt wird, die an die Antriebswelle abzugeben ist; eine Einrichtung zur Abgabe einer Zielleistung, um eine Zielleistung der Brennkraftmaschine, die von der Brennkraftmaschine auszugeben ist, auf der Grundlage der Zielleistung der Antriebswelle so abzugeben, dass ermöglicht wird, dass die Ladung-/Entladung von elektrischer Leistung, mit welcher die Speicherbatterieeinrichtung geladen wird und die aus der Speicherbatterieeinrichtung entladen wird, innerhalb eines vorab bestimmten Bereichs liegt, und um die festgelegte Zielleistung der Brennkraftmaschine an die Brennkraftmaschinensteuereinrichtung abzugeben; und eine Korrektureinrichtung, um die Zielleistung der Antriebswelle in Übereinstimmung mit einer elektrischen Leistung zu korrigieren, die außerhalb des vorab bestimmten Bereichs ist, wenn die Zielleistung der Brennkraftmaschine, die von der Einrichtung zur Abgabe der Zielleistung ausgegeben wird, veranlasst, dass die Speicherbatterieeinrichtung mit elektrischer Leistung geladen und diese aus ihr entnommen wird, die außerhalb des vorab bestimmten Bereichs liegt.
In der ersten Steueranordnung und der zweiten Steueranordnung nach der vorliegenden Erfindung wird die Zielleistung der Brennkraftmaschine, die an die Brennkraftmaschinensteuereinrichtung ausgegeben wird, korrigiert, um den elektrischen Lade-/Entladestrom der Speicherbatterieeinrichtung innerhalb eines vorab bestimmten Bereichs zu halten. Dieser Aufbau verbessert effektiv die Arbeitseffizienz der Leistung abgebenden Anordnung.
Die Aufbauten der ersten Steueranordnung und der zweiten Steueranordnung können miteinander kombiniert sein. Insbesondere kann die Korrektureinrichtung Folgendes aufweisen: Eine erste Korrektureinrichtung, um die Zielleistung der Brennkraftmaschine zu korrigieren; eine zweite Korrektureinrichtung, um die Zielleistung der Antriebswelle zu korrigieren, wenn die Zielleistung der Brennkraftmaschine, die von der ersten Korrektureinrichtung korrigiert wird, veranlasst, dass die Speicherbatterieeinrichtung mit elektrischer Leistung geladen oder elektrische Leistung daraus entnommen wird, die außerhalb des vorab bestimmten Bereichs liegt.
In der Steueranordnung nach diesem Aufbau wird die Zielleistung der Antriebswelle nur korrigiert, wenn die korrigierte Zielleistung der Brennkraftmaschine dabei versagt, den elektrischen Lade-/Entladestrom der Speicherbatterieeinrichtung innerhalb des vorab bestimmten Bereiches zu halten. Die Steuerung kann die Leistung abgebende Anordnung mit einer hohen Effizienz antreiben, wobei sie die gewünschte Zielleistung so weit wie möglich an die Antriebswelle ausgibt. Die korrigierte Zielleistung der Brennkraftmaschine versagt beispielsweise in dem Fall dabei, die elektrische Lade-/Entladeleistung der Speicherbatterieeinrichtung innerhalb des vorab bestimmten Bereichs zu halten, in dem dieser Teil der Brennkraftmaschine schlecht arbeitet oder in dem Fall, in dem die Zielleistung der Brennkraftmaschine, die in Übereinstimmung mit Umgebungsfaktoren wie dem Atmosphärendruck oder der Atmosphärentemperatur korrigiert ist, aus einem möglichen Leistungsbereich herausfällt, der von der Brennkraftmaschine ausgegeben werden kann. Diese Zustände werden beispielsweise durch eine Veränderung der elektrischen Lade-/Entladeleistung der Speicherbatterieeinrichtung oder durch einen Zeitabschnitt erfasst, in welchem die Speicherbatterieeinrichtung kontinuierlich mit einem elektrischen Strom geladen wird oder den elektrischen Strom abgibt, der außerhalb eines vorab bestimmten Bereichs liegt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Leistung abgebenden Anordnung, die Folgendes aufweist: eine Brennkraftmaschine, die eine damit verbundene Antriebswelle aufweist; eine Einrichtung zur Leistungsregelung, die mit der Abtriebswelle und einer Antriebswelle verbunden ist, um Leistung zu übertragen, die von der Brennkraftmaschine an die Antriebswelle ausgegeben wird, und die die Größe der übertragenen Leistung über eine Übertragung von elektrischer Leistung regelt; einen Elektromotor, der entweder mit der Abtriebswelle oder der Antriebswelle verbunden ist, um Leistung von der mit ihm verbundenen Welle aufzunehmen und Leistung an sie abzugeben; und eine Speicherbatterieeinrichtung, die elektrisch mit der Einrichtung zur Leistungsregelung und dem Elektromotor verknüpft ist, um elektrische Leistung von der Einrichtung zur Leistungsregelung und dem Elektromotor aufzunehmen und sie an diese abzugeben. Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung weist folgende Schritte auf:

(a) Festlegen einer Zielleistung der Antriebswelle, die an die Antriebswelle abzugeben ist;
(b) Festlegen einer von der Brennkraftmaschine abzugebenden Zielleistung der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der Zielleistung der Antriebswelle, die in dem Schritt (a) festgelegt wurde;
(c) Antreiben der Brennkraftmaschine in einem vorab bestimmten Antriebszustand in Übereinstimmung mit der Zielleistung der Brennkraftmaschine, die in dem Schritt (b) festgelegt wird;
(d) Steuern der Einrichtung zur Leistungsregelung und des Elektromotors, um es zu ermöglichen, dass eine Summe der Leistung, die von der Brennkraftmaschine abgegeben wird, und der elektrischen Lade-/Entladeleistung, mit der die Speicherbatterieeinrichtung aufgeladen wird und die aus der Speicherbatterieeinrichtung entladen wird, in die Zielleistung der Antriebswelle umgewandelt und an die Antriebswelle abgegeben wird;
(e) Erfassen einer Abweichung der Leistung, die von der Brennkraftmaschine abgegeben wird, gegenüber der Zielleistung der Brennkraftmaschine; und
(f) Korrigieren entweder der Zielleistung der Antriebswelle oder der Zielleistung der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der Abweichung der Leistung, die in dem Schritt (e) erfasst wurde.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung steuert die Brennkraftmaschine, die Leistungsregeleinrichtung und den Elektromotor auf der Grundlage der Abweichung der Leistung, die von der Brennkraftmaschine abgegeben wird, gegenüber der Zielleistung der Brennkraftmaschine. Als Beispiel kann das Verfahren die Zielleistung der Antriebswelle korrigieren, um die Abweichung der Leistung zu verringern, wodurch sie ermöglicht, dass die Leistung, die an die Antriebswelle abgegeben wird, über die Leistungsregeleinrichtung und den Elektromotor korrigiert wird. In einem anderen Beispiel kann das Verfahren die Zielleistung der Brennkraftmaschine korrigieren, um die Abweichung der Leistung zu verringern, wodurch sie ermöglicht, dass die Leistung korrigiert wird, die von der Brennkraftmaschine ausgegeben wird. Diese Aufbauten verhindern effektiv eine unerwünschte Ladung und Entladung der Speicherbatterieeinrichtung und verbessern die Energieeffizienz der gesamten Leistung abgebenden Anordnung.
In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Anwendung weist die Leistung abgebende Anordnung weiterhin eine Speichereinrichtung auf, um Daten zu speichern, welche eine Beziehung zwischen der Zielleistung der Antriebswelle und der Zielleistung der Brennkraftmaschine wiedergeben. Der Schritt (b) legt die Zielleistung der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der in der Speichereinrichtung gespeicherten Daten fest, und der Schritt (f) korrigiert die Zielleistung der Brennkraftmaschine, um die Abweichung der Leistung zu verringern. Das Verfahren weist weiterhin folgenden Schritt auf:

(g) Aktualisieren der Daten, die in der Speichereinrichtung gespeichert sind, um die Zielleistung der Brennkraftmaschine, die in dem Schritt (f) korrigiert wird, mit der Zielleistung der Antriebswelle zu verknüpfen, wenn die Abweichung der Leistung, die in dem Schritt (e) erfasst wird, nicht größer als ein vorab bestimmter Wert ist.

Dieser Aufbau ermöglicht es der Brennkraftmaschine, sich schnell einem gewünschten Betriebszustand anzunähern, und verbessert die Energieeffizienz der gesamten Leistung abgebenden Anordnung weiter.
In Übereinstimmung mit einer anderen bevorzugbaren Anwendung korrigiert der Schritt (f) die Zielleistung der Antriebswelle, die in dem Schritt (a) festgelegt wurde, um die Abweichung der Leistung innerhalb eines vorab bestimmten Bereichs des Verhältnisses zur Zielleistung der Antriebswelle zu verringern. Dieser Aufbau verhindert, dass die Zielleistung der Antriebswelle so korrigiert wird, dass sie außerhalb des vorab bestimmten Bereichs des Verhältnisses liegt.
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Figuren deutlicher.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
1 zeigt schematisch den Aufbau einer Leistung abgebenden Anordnung 20 als einer ersten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung;
2 veranschaulicht schematisch allgemeine Aufbauten eines Fahrzeugs mit der Leistung abgebenden Anordnung 20 nach der ersten Ausführungsform, die darin eingebaut ist;
3 ist ein Schaubild, welches das Arbeitsprinzip der Leistung abgebenden Anordnung 20 der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ist ein Ablaufplan, der ein Abgabesteuerprogramm zeigt, das von der Steuer-CPU 90 der Steuerung 80 in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
5 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22, der Gaspedalposition AP und dem Drehmomentbefehlswert Td* zeigt;
6 ist ein Schaubild, das die Betriebspunkte der Brennkraftmaschine 50 bei verschiedenen Effizienzen zeigt;
7 ist ein Schaubild, das die Effizienz bei verschiedenen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine 50 auf Kurven konstanter Energie zeigt, die über die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 aufgetragen sind;
8 ist ein Ablaufplan, der ein Steuerprogramm für einen Kupplungsmotor zeigt, das von der Steuer-CPU 90 der Steuerung 80 in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
9 ist ein Ablaufplan, der ein Hilfsmotorsteuerprogramm zeigt, das von der Steuer-CPU 90 der Steuerung 80 in der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird;
10 ist ein Ablaufplan, der ein anderes Abgabesteuerprogramm zeigt;
11 ist ein Ablaufplan, der ein noch anderes Abgabesteuerprogramm zeigt;
12 ist ein Ablaufplan, der ein anderes verfügbares Abgabesteuerprogramm zeigt;
13 veranschaulicht schematisch den Aufbau einer Leistung abgebenden Anordnung 20A als ein modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform;
14 veranschaulicht schematisch den Aufbau einer anderen Leistung abgebenden Anordnung 20B als ein anderes modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform;
15 ist ein Ablaufplan, der einen Teil eines Steuerprogramms für einen Kupplungsmotor zeigt, das von der Leistung abgebenden Anordnung 20B ausgeführt wird, die als das modifizierte Beispiel der ersten Ausführungsform gezeigt ist;
16 ist ein Ablaufplan, der einen Teil eines Steuerprogramms für einen Hilfsmotor zeigt, das von der Leistung abgebenden Anordnung 20B ausgeführt wird, die als das modifizierte Beispiel der ersten Ausführungsform gezeigt ist;
17 veranschaulicht schematisch einen Aufbau einer anderen Leistung abgebenden Anordnung 20C als ein anderes modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform;
18 veranschaulicht schematisch einen Aufbau einer noch anderen Leistung abgebenden Anordnung 20D als ein anderes modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform;
19 veranschaulicht schematisch einen Aufbau eines vierradgetriebenen Fahrzeugs mit einer Leistung abgebenden Anordnung 20E, welche der Leistung abgebenden Anordnung 20 der ersten Ausführungsform äquivalent ist;
20 veranschaulicht schematisch den Aufbau einer Leistung abgebenden Anordnung 110 als einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
21 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen wesentlichen Teil der Leistung abgebenden Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
22 veranschaulicht schematisch den allgemeinen Aufbau eines Fahrzeugs mit der Leistung abgebenden Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform, der darin enthalten ist;
23 ist ein Schaubild, welches das Arbeitsprinzip der Leistung abgebenden Anordnung 110 nach der zweiten Ausführungsform zeigt;
24 ist ein Nomogramm, welches die Beziehung zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment der drei Wellen zeigt, die mit dem Planetengetriebe 120 in der Leistung abgebenden Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform verbunden sind;
25 ist ein Nomogramm, welches die Beziehung zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment der drei Wellen zeigt, die mit dem Planetengetriebe 120 in der Leistung abgebenden Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform verbunden sind;
26 ist ein Ablaufplan, der ein Abgabesteuerprogramm zeigt, das von der Steuer-CPU 190 der Steuerung 180 in der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird;
27 ist ein Ablaufplan, der ein Steuerprogramm des ersten Motors MG1 zeigt, das von der Steuerung 180 in der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird;
28 ist ein Ablaufplan, der ein Steuerprogramm des zweiten Motors MG2 zeigt, das von der Steuerung 180 in der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird;
29 ist ein Ablaufplan, der ein anderes Abgabesteuerprogramm zeigt;
30 ist ein Ablaufplan, der ein noch anderes Abgabesteuerprogramm zeigt;
31 ist ein Ablaufplan, der ein anderes verfügbares Abgabesteuerprogramm zeig;
32 veranschaulicht schematisch den Aufbau einer anderen Leistung abgebenden Anordnung 110A als ein modifiziertes Beispiel der zweiten Ausführungsform;
33 veranschaulicht schematisch den Aufbau einer noch anderen Leistung abgebenden Anordnung 110B als ein anderes modifiziertes Beispiel der zweiten Ausführungsform;
34 veranschaulicht schematisch den Aufbau einer anderen Leistung abgebenden Anordnung 110C als ein noch anderes modifiziertes Beispiel der zweiten Ausführungsform;
35 ist ein Nomogramm, welches die Beziehung zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment an den drei Wellen zeigt, die mit dem Planetengetriebe 120 in der Leistung abgebenden Anordnung 110C des modifizierten Aufbaus verbunden sind;
36 ist ein Nomogramm, welches die Beziehung zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment an den drei Wellen zeigt, die mit dem Planetengetriebe 120 in der Leistung abgebenden Anordnung 110C des modifizierten Aufbaus verbunden sind;
37 ist ein Ablaufplan, der einen Teil eines Steuerprogramms des ersten Motors MG1 zeigt, das von der Leistung abgebenden Anordnung 110C des modifizierten Aufbaus ausgeführt wird;
38 ist ein Ablaufplan, der einen Teil eines Steuerprogramms des zweiten Motors MG2 zeigt, das von der Leistung abgebenden Anordnung 110C des modifizierten Aufbaus ausgeführt wird;
39 veranschaulicht schematisch den Aufbau einer anderen Leistung abgebenden Anordnung 110D als einer Modifizierung der Leistung abgebenden Anordnung 110C;
40 veranschaulicht schematisch den Aufbau einer noch anderen Leistung abgebenden Anordnung 110E als einer anderen Modifizierung der Leistung abgebenden Anordnung 110C; und
41 veranschaulicht schematisch den Aufbau eines vierradgetriebenen Fahrzeugs mit einer Leistung abgebenden Anordnung 110F, welche der Leistung abgebenden Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform äquivalent ist.
ERLÄUTERUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Einige Modi zur Ausführung der vorliegenden Erfindung werden als bevorzugte Ausführungsformen nachstehend erörtert. Zunächst wird zur einfacheren Erläuterung der allgemeine Aufbau des Fahrzeugs beschrieben.
Mit Bezug auf 2 ist das Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine 50 versehen, welche Benzin als einen Kraftstoff konsumiert und Leistung abgibt. Die von einem Luftzufuhrsystem über ein Drosselventil 66 eingebrachte Luft wird mit einem Kraftstoff, d. h. in dieser Ausführungsform Benzin, der bzw. das von einem Kraftstoffeinspritzventil 51 eingespritzt wird, vermischt. Die Luft-/Kraftstoffmischung wird in eine Brennkammer 52 zugeführt, um explosiv gezündet und verbrannt zu werden. Die lineare Bewegung eines Kolbens 54, der durch die Explosion des Luft-/Kraftstoffgemisches hinunter gedrückt wird, wird in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle 56 umgewandelt. Das Drosselventil 66 wird von einem Stellglied 68 angetrieben, um zu öffnen und zu schließen. Eine Zündkerze 62 wandelt eine Hochspannung, die von einer Zündung 58 über einen Verteiler 60 angewendet wird, in einen Funken um, der das Luft-/Kraftstoffgemisch explosiv zündet und verbrennt.
Der Betrieb der Brennkraftmaschine 50 wird durch eine elektronische Steuereinheit 70 gesteuert (die nachstehend als EFIECU bezeichnet wird). Die EFICU 70 empfängt Informationen von verschiedenen Sensoren, welche die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 50 erfassen. Zu diesen Sensoren gehören ein Drosselventilpositionssensor 67, um einen Ventilweg oder eine Position des Drosselventils 66 zu erfassen, ein Krümmerunterdrucksensor 72, um eine Last zu messen, die auf die Brennkraftmaschine 50 wirkt, ein Wassertemperatursensor 74, um die Temperatur von Kühlwasser in der Brennkraftmaschine 50 zu messen, und ein Drehzahlsensor 76 und ein Winkelsensor 78, die auf dem Verteiler 60 angebracht sind, um die Drehzahl (die Anzahl von Umdrehungen pro vorab bestimmtem Zeitabschnitt) und den Drehwinkel der Kurbelwelle 56 zu messen. Ein Startschalter 79 zum Erfassen einer Startbedingungen ST eines (nicht gezeigten) Zündschlüssels ist ebenfalls mit der EFIECU 70 verbunden. Andere Sensoren und Schalter, welche mit der EFIECU 70 verbunden sind, sind aus der Darstellung weggelassen.
Die Kurbelwelle 56 der Brennkraftmaschine 50 ist über einen Kupplungsmotor 30 und einen Hilfsmotor 40 (die nachstehend genau beschrieben werden) mit einer Antriebswelle 22 verbunden. Die Antriebswelle 22 ist weiterhin mit einem Differenzialgetriebe 24 verbunden, welches letztendlich das Drehmoment, das von der Antriebswelle 22 der Leistung abgebenden Anordnung 20 abgegeben wird, an linke und rechte Antriebsräder 26 und 28 überträgt. Der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 werden von einer Steuerung 80 angetrieben und gesteuert. Die Steuerung 80 weist eine interne Steuer-CPU auf und empfängt Eingaben von einem Ganghebelpositionssensor 84, der an einem Ganghebel 82 angebracht ist, einem Gaspedalpositionssensor 64a, der an einem Gaspedal 64 angebracht ist und einem Bremspedalpositionssensor 65a, der an einem Bremspedal 65 angebracht ist. Der genaue Aufbau der Steuerung 80 wird später beschrieben. Die Steuerung 80 sendet an die und empfängt von der EFIECU 70 eine Vielzahl von Dateninformationen über Kommunikationswege. Einzelheiten des Steuervorgangs, zu denen ein Kommunikationsprotokoll gehört, werden später beschrieben.
Mit Bezug auf 1 weist die Leistung abgebende Anordnung 20 der Ausführungsform im Wesentlichen die Brennkraftmaschine 50, den Kupplungsmotor 30 mit einem Außenrotor 32 und einem Innenrotor 34, den Hilfsmotor 40 mit einem Rotor 42, der mit der Antriebswelle 22 verbunden ist, und die Steuerung 80 auf, um den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 anzutreiben und zu steuern. Der Außenrotor 32 des Kupplungsmotors 30 ist mit der Kurbelwelle 56 der Brennkraftmaschine 50 verknüpft, während der Innenrotor 34 mit der Antriebswelle 22 verknüpft ist.
Wie in 1 gezeigt ist der Kupplungsmotor 30 als ein Synchronmotor aufgebaut, der Permanentmagnete 35 aufweist, die an einer inneren Oberfläche des Außenrotors 32 angebracht sind und Dreiphasenspulen 36, die auf Schlitze gewickelt sind, die in dem Innenrotor 34 gebildet sind. Elektrischer Strom wird den Dreiphasenspulen 36 über einen Gleitring 38 bereit gestellt. Laminierte Lagen nicht gerichteten elektromagnetischen Stahls werden verwendet, um Zähne und Lücken für die Dreiphasenspulen 36 in dem Innenrotor 34 zu bilden. An der Kurbelwelle 56 ist ein Drehwinkelgeber 39 zum Messen eines Drehwinkels θe der Kurbelwelle 56 angebracht. Der Drehwinkelgeber 39 kann auch als der Winkelsensor 78 dienen, der an dem Verteiler 60 montiert ist.
Der Hilfsmotor 40 ist ebenfalls als ein Synchronmotor aufgebaut, der Dreiphasenspulen 44 aufweist, die auf einem Stator 43 aufgewickelt sind, der an einem Gehäuse 45 befestigt ist, um ein drehendes Magnetfeld zu erzeugen. Der Stator 43 wird ebenfalls aus laminierten Lagen nicht gerichteten elektromagnetischen Stahls hergestellt. Eine Vielzahl von Permanentmagneten 46 ist an einer äußeren Oberfläche des Rotors 42 angebracht. In dem Hilfsmotor 40 führt die Interaktion zwischen einem magnetischen Feld, das von den Permanentmagneten 46 gebildet wird und einem magnetischen Drehfeld, das von den Dreiphasenspulen 44 erzeugt wird, zu Drehungen des Rotors 42. Der Rotor 42 ist mechanisch mit der Antriebswelle 22 verbunden, welche als die Drehmomentabgabewelle der Leistung abgebenden Anordnung 20 dient. Ein Drehwinkelgeber 48 zum Messen eines Drehwinkels θd der Antriebswelle 22 ist an der Antriebswelle 22 angebracht, die weiterhin in einem Lager 49 gelagert ist, das in dem Gehäuse 45 gehalten wird.
Der Innenrotor 34 des Kupplungsmotors 30 ist mechanisch mit dem Rotor 42 des Hilfsmotors 40 und weiter mit der Antriebswelle 22 verbunden. Das axiale Drehmoment, das von der Brennkraftmaschine 50 an die Kurbelwelle 56 ausgegeben wird, wird in Übereinstimmung damit über den Außenrotor 32 und den Innenrotor 34 des Kupplungsmotors 30 an die Antriebswelle 22 ausgegeben, während das Drehmoment von dem Hilfsmotor 40 zu dem übertragenen axialen Drehmoment addiert oder davon abgezogen wird.
Während der Hilfsmotor 40 als ein herkömmlicher Dreiphasensynchronmotor vom Permanentmagnettyp aufgebaut ist, weist der Kupplungsmotor 30 zwei drehende Elemente oder Rotoren, d. h. den Außenrotor 32 mit dem Permanentmagneten 35, die darauf montiert sind, und den Innenrotor 34 mit den Dreiphasenspulen 36, die darauf aufgewickelt sind, auf. Nachstehend wird der genaue Aufbau des Kupplungsmotors 30 beschrieben. Wie vorstehend erwähnt, ist der Außenrotor 32 des Kupplungsmotors 30, an dem die Permanentmagnete 35 angebracht sind, mit der Kurbelwelle 56 verbunden, und der Innenrotor 34 ist mit der Antriebswelle 22 verbunden. In dieser Ausführungsform sind insgesamt 8 Permanentmagnete 35 (4 N-Pole und 4 S-Pole) an der inneren Umfangsoberfläche des Außenrotors 32 angebracht. Die Permanentmagnete 35 sind in der Richtung hin zur Achsmitte des Kupplungsmotors 30 magnetisiert und weisen magnetische Pole in abwechselnd invertierten Richtungen auf. Die Dreiphasenspulen 36 des Innenrotors 34, die den Permanentmagneten 35 über einen kleinen Spalt gegenüberliegen, werden auf insgesamt 12 (nicht gezeigte) Schlitze aufgewickelt, die in dem Innenrotor 34 gebildet sind. Die Zufuhr von Elektrizität an die jeweiligen Spulen bildet magnetische Flüsse, welche durch die Zähne fließen (nicht gezeigt), welche die Schlitze voneinander trennen. Die Bereitstellung eines Dreiphasenwechselstroms an die entsprechenden Spulen dreht dieses Magnetfeld. Die Dreiphasenspulen 36 sind verbunden, um elektrischen Strom aufzunehmen, der über den Gleitring 38 bereitgestellt wird. Der Gleitring 38 weist Drehringe 38a auf, die an der Antriebswelle 22 befestigt sind, und Bürsten 38b. Es gibt drei Sätze von Drehringen 38a und Bürsten 38b in dem Gleitring 38, um elektrische Ströme von drei Phasen (U-, V-, und W-Phasen) aufzunehmen und bereitzustellen.
Die Interaktion zwischen einem Magnetfeld, das durch ein benachbartes Paar der Permanentmagneten 35 gebildet wird, und einem drehenden Magnetfeld, das von den Dreiphasenspulen 36 des Innenrotors 34 gebildet wird, führt zu einer Vielzahl von Verhalten des Außenrotors 32 und des Innenrotors 34. Die Frequenz des Dreiphasenwechselstroms, der den Dreiphasenspulen 36 bereitgestellt wird, entspricht im Allge meinen viermal dem Unterschied zwischen der Drehzahl des Außenrotors 32, der direkt mit der Kurbelwelle 56 verbunden ist, und der Drehzahl des Innenrotors 34.
Wie vorstehend erwähnt werden der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 durch die Steuerung 80 angetrieben und gesteuert. Mit Bezug zurück zur 1 weist die Steuerung 80 eine erste Antriebsschaltung 91 zum Antrieb des Kupplungsmotors 30, eine zweite Antriebsschaltung 92 zum Antrieb des Hilfsmotors 40, eine Steuer-CPU 90 zur Steuerung sowohl der ersten als auch der zweite Antriebsschaltung 91 und 92 und eine Batterie 94 auf, die eine Vielzahl von Sekundärzellen aufweist. Die Steuer-CPU 90 ist ein Ein-Chip-Mikroprozessor, der ein RAM 90a aufweist, das als ein Arbeitsspeicher dient, ein ROM 90b, in dem verschiedene Steuerprogramme gespeichert sind, einen (nicht gezeigten) Ein-/Ausgabeanschluss und einen (nicht gezeigten) seriellen Kommunikationsanschluss, durch den Daten an die EFIECU 70 gesendet und von ihr empfangen werden. Die Steuer-CPU 90 empfängt eine Vielzahl von Daten über den Eingabeanschluss. Die Eingabedaten umfassen einen Drehwinkel θe der Kurbelwelle 56 der Brennkraftmaschine 50, der durch den Drehwinkelgeber 39 gemessen wird, einen Drehwinkel 8d der Antriebswelle 22, der durch den Drehwinkelgeber 48 gemessen wird, eine Gaspedalfunktion AP (einen Betrag des Tretens auf das Gaspedal 64), der von dem Gaspedalpositionssensor 64a ausgegeben wird, eine Bremspedalposition BP (ein Betrag des Tretens auf das Bremspedals 65), die von dem Bremspedalpositionssensor 65a ausgegeben wird, eine Gangwahlposition SP, die von dem Gangwahlpositionssensor 64 ausgegeben wird, Kupplungsmotorströme Iuc und Ivc von zwei Strommessern 95 und 96, die in der ersten Antriebsschaltung 91 angeordnet sind, Hilfsmotorströme Iua und Iva von zwei Strommessern 97 und 98, die in der zweiten Antriebsschaltung 92 angeordnet sind, eine verbleibende Ladung BRM der Batterie 94, die mit einer Messvorrichtung 99a für die verbleibende Ladung gemessen wird, und eine elektrische Lade-/Entladeleistung Pb der Batterie 94, die mit einer Leistungsmessvorrichtung 99b gemessen wird, die an einem Abgabeanschluss der Batterie 94 angebracht ist. Die Messvorrichtung 99a für die verbleibende Ladung kann die verbleibende Ladung BRM der Batterie 94 durch irgendein bekanntes Verfahren messen; beispielsweise durch Messen des spezifischen Gewichts einer elektrolytischen Lösung der Batterie 94 oder des Gesamtgewichts der Batterie 94, durch Berechnen der Ströme und der Zeiten des Ladens und Entladens oder durch Verursachen eines kurzzeitigen Kurzschlusses zwischen Anschlüssen der Batterie 94 und Messen eines inneren Widerstandes gegen den elektrischen Strom.
Die Steuer-CPU 90 gibt ein erstes Steuersignal SW1 zum Antrieb von sechs Transistoren Tr1 bis Tr6 aus, die als Schaltelemente der ersten Antriebsschaltung 91 arbeiten, und ein zweites Steuersignal SW2 zum Antrieb von sechs Transistoren Tr11 ist Tr16, die als Schaltelemente der zweiten Antriebsschaltung 92 arbeiten. Die sechs Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 bilden einen Transistorinverter und sind in Paaren angeordnet, um in Bezug auf ein Paar von Stromleitungen L1 und L2 als Source bzw. Zufluss und Drain bzw. Abfluss zu arbeiten. Die Dreiphasenspulen (U, V, W) 36 des Kupplungsmotors 30 sind über den Gleitring 38 mit den entsprechenden Kontakten der gepaarten Transistoren verbunden. Die Stromleitungen L1 und L2 sind jeweils mit Plus- und Minusanschlüssen der Batterie 94 verbunden. Das erste Steuersignal SW1, das von der Steuer-CPU 90 abgegeben wird, steuert so aufeinanderfolgend die Einschaltzeit der gepaarten Transistoren Tr1 bis Tr6. Der elektrische Strom, der durch jede Spule 36 fließt, wird einer PWM (Pulse Width Modulation, Pulsbreitenmodulation) unterzogen, um eine Quasisinuswelle zu erzeugen, was es ermöglicht, dass die Dreiphasenspulen 36 ein drehendes Magnetfeld bilden.
Die sechs Transistoren Tr11 bis Tr16 in der zweiten Antriebsschaltung 92 bilden ebenfalls einen Transistorinverter und sind in gleicher Weise wie die Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 angeordnet. Die Dreiphasenspulen (U, V, W) 44 des Hilfsmotors 40 sind mit den jeweiligen Kontakten der gepaarten Transistoren verbunden. Das zweite Steuersignal SW2, das von der Steuer-CPU 90 ausgegeben wird, steuert so aufeinanderfolgend die Einschaltzeit der gepaarten Transistoren Tr11 bis Tr16. Der elektrische Strom, der durch jede Spule 44 fließt, wird einer PWM unterzogen, um eine Quasisinuswelle zu erzeugen, was es ermöglicht, dass die Dreiphasenspulen 44 ein drehendes Magnetfeld erzeugen.
Die Leistung abgebende Anordnung 20 der ersten Ausführungsform, die so aufgebaut ist, arbeitet in Übereinstimmung mit den nachstehend beschriebenen Betriebsprinzipien, insbesondere mit dem Prinzip der Drehmomentumwandlung. Als Beispiel wird angenommen, dass die Brennkraftmaschine 50, die von der EFIECU 70 angetrieben wird, mit einer Drehzahl Ne dreht, die gleich einem vorab bestimmten Wert N1 ist. Während die Transistoren Tr1, Tr3 und Tr5 der ersten Antriebsschaltung 91 in einer AUS-Stellung und die Transistoren Tr2, Tr4 und Tr6 in einer EIN-Stellung sind, führt die Steuerung 80 über den Gleitring 38 keinen elektrischen Strom an die Dreiphasenspulen 36 des Kupplungsmotors 30 zu. Die fehlende Zufuhr von elektrischem Strom veranlasst, dass der Außenrotor 32 des Kupplungsmotors 30 elektromagnetisch von dem Innenrotor 34 getrennt ist. Dies führt zum Leerlauf der Kurbelwelle 56 der Brennkraftmaschine 50.
Wenn die Steuer-CPU 90 der Steuerung 80 das erste Steuersignal SW1 ausgibt, um die Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 ein und aus zu steuern bzw. schalten, fließt auf der Grundlage des Unterschieds zwischen der Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56 der Brennkraftmaschine 50 und einer Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 (in anderen Worten eines Unterschieds Nc (= Ne – Nd) zwischen der Drehzahl des Außenrotors 32 und jener des Innenrotors 34 in dem Kupplungsmotor 30) elektrischer Strom durch die Dreiphasenspulen 36 des Kupplungsmotors 30. In dem Kupplungsmotor 30 ist der Außenrotor 32 elektromagnetisch mit dem Innenrotor 34 über einen Schlupf verbunden. In diesem Moment dreht der Innenrotor 34 mit der Drehzahl Nd, die niedriger als die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 (die Drehzahl der Kurbelwelle 56) ist. In diesem Zustand arbeitet der Kupplungsmotor 30 als ein Generator, d. h. er führt den Regenerativbetrieb durch, um elektrischen Strom über die erste Antriebsschaltung 91 zu regenerieren und die Batterie 94 mit der so regenerierten elektrischen Leistung zu laden. Um es dem Hilfsmotor 40 zu erlauben, die Energie zu konsumieren, die mit der elektrischen Leistung identisch ist, die von dem Kupplungsmotor 30 regeneriert wird, steuert die Steuer-CPU 90 die Transistoren Tr11 bis Tr16 in der zweiten Antriebsschaltung 92 ein und aus. Die Ein-Aus-Steuerung der Transistoren Tr11 bis Tr16 ermöglicht es, dass elektrischer Strom durch die Dreiphasenspulen 44 des Hilfsmotors 40 fließt, und der Hilfsmotor 40 führt folglich den Leistungsbetrieb aus, um ein Drehmoment zu erzeugen.
Mit Bezug auf 3 überträgt der Kupplungsmotor 30 das Drehmoment T1 an die Antriebswelle 22 und regeneriert Energie, die als ein Bereich G1 ausgedrückt wird, wenn die Brennkraftmaschine 50 an einem Betriebspunkt P1 gefahren wird, der durch die Drehzahl Ne = N1 und ein Drehmoment Te = T1 definiert ist. Die regenerative Energie wird dem Hilfsmotor 40 als Energie zugeführt, die als ein Bereich G2 ausgedrückt wird, so dass ein Drehmoment T2 auf die Antriebswelle 22 wirkt, die mit einer Drehzahl N2 gedreht wird.
In einem anderen Beispiel wird angenommen, dass die Brennkraftmaschine 50 an einem Betriebspunkt P2 angetrieben wird, der durch die Drehzahl Ne = N2 und das Drehmoment Te = T2 definiert ist, während die Antriebswelle 22 mit der Drehzahl Nd = N1 gedreht wird, die größer ist als die Drehzahl N2. In diesem Zustand dreht sich der Innenrotor 34 des Kupplungsmotors 30 relativ zum Außenrotor 32 in der Richtung der Drehung der Antriebswelle 22 mit einer Drehzahl, die durch den Absolutwert der Drehzahldifferenz Nc (= Ne – Nd) definiert ist. Der Kupplungsmotor 30 arbeitet also als ein normaler Motor und konsumiert elektrische Leistung, die von der Batterie 94 bereitgestellt wird, um die Energie einer Drehbewegung an die Antriebsstelle 22 abzugeben.
Wenn die Steuer-CPU 90 der Steuerung 80 die zweite Antriebsschaltung 92 steuert, um es dem Hilfsmotor 40 zu ermöglichen, elektrische Energie zu regenerieren, veranlasst ein Schlupf zwischen dem Rotor 42 und dem Stator 43 des Hilfsmotors 40, dass der regenerative Strom durch die Dreiphasenspulen 44 fließt. Um zuzulassen, dass der Kupplungsmotor 30 die elektrische Leistung aufnimmt, die von dem Hilfsmotor 40 regeneriert wird, steuert die Steuer-CPU 90 sowohl die erste Antriebsschaltung 91 als auch die zweite Antriebsschaltung 92. Dies ermöglicht es, dass der Kupplungsmotor 30 angetrieben wird, ohne elektrische Leistung zu verwenden, die in der Batterie 94 gespeichert ist.
Mit Bezug auf 3 wird Energie, die als Summe der Bereich G1 und G3 ausgedrückt wird, an den Kupplungsmotor 30 abgegeben, der durch die Drehzahl Ne = N2 und das Drehmoment Te = T2 definiert ist, so dass dieser folglich das Drehmoment T2 an die Antriebswelle 22 ausgibt, wenn die Kurbelwelle 56 am Betriebspunkt P2 gefahren wird. Die Energie, die dem Kupplungsmotor 30 bereitgestellt wird, wird regeneriert und von dem Hilfsmotor 40 als Energie bereitgestellt, die als Summe der Bereiche G2 und G3 ausgedrückt wird. Dies führt zur Anwendung des Drehmoments T1 an der Antriebswelle 22, die mit der Drehzahl N1 gedreht wird.
Wie aus der vorstehenden Erläuterung klar zu verstehen ist, wird die gesamte Leistungsabgabe von der Brennkraftmaschine 50 in der Anordnung 20 zur Leistungsabgabe nach der ersten Ausführungsform einer Drehmomentumwandlung unterzogen und unabhängig davon, ob die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 größer als die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 ist, an die Antriebswelle 22 ausgegeben. Insbesondere kann die Brennkraftmaschine 50 an jedem Betriebspunkt gefahren werden, der die Energie ausgibt, welche identisch zur Energie Pd ist, die an die Antriebswelle 22 auszugeben ist, wenn man annimmt, dass die Effizienz der Drehmomentumwandlung durch den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 gleich 100% ist. Der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 50 kann somit unabhängig von der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 beliebig festgelegt werden, solange die Brennkraftmaschine 50 die Energie abgeben kann, welche identisch mit der Energie Pd ist, die an die Antriebswelle 22 auszugeben ist. Ein konkreter Vorgang zum Festlegen des Betriebspunkts der Brennkraftmaschine 50 wird später erörtert. Obwohl die tatsächliche Effizienz der Drehmomentumwandlung durch den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 nicht gleich 100% ist, wird sie aus Gründen der Klarheit der Erläuterung in der Ausführungsform als 100% angesehen.
Wie vorstehend beschrieben ermöglicht der grundlegende Vorgang in der Leistung abgebenden Anordnung 20 nach der ersten Ausführungsform, dass die gesamte Leistung, die von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, einer Drehmomentumwandlung unterzogen und an die Antriebswelle 22 ausgegeben wird. Ein anderer möglicher Vorgang vergrößert die von der Brennkraftmaschine 50 abgegebene Leistung (d. h. das Produkt des Drehmoments Te mit der Drehzahl Ne) im Vergleich zu der an der Antriebswelle 22 benötigten Leistung (d. h. dem Produkt des Drehmoments Td mit der Drehzahl Nd) und lädt die Batterie 94 mit der überschüssigen elektrischen Leistung. Ein noch anderer möglicher Vorgang verringert die von der Brennkraftmaschine 50 abgegebene Leistung gegenüber der an der Antriebswelle 22 benötigten Leistung und entlädt die Batterie 94, um die zusätzliche elektrische Leistung zuzuführen.
Die Anordnung 20 zur Leistungsabgabe nach der Ausführungsform führt eine Abgabesteuerung nach einem Abgabesteuerprogramm durch, das in dem Ablaufplan der 4 gezeigt ist. Das Abgabesteuerprogramm wird wiederholt in vorab bestimmten Zeitintervallen (beispielsweise alle 20 msek) unmittelbar nach der Aktivierung der Anordnung 20 zur Leistungsabgabe durchgeführt. Wenn das Programm in die Routine der 4 eintritt, liest die Steuer-CPU 90 der Steuerung 80 zunächst einen Zielwert Pb* der elektrischen Lade-/Entladeleistung Pd der Batterie 94 im Schritt S100. Der Zielwert Pb* der elektrischen Lade-/Entladeleistung der Batterie 94 wird in Übereinstimmung mit einem (nicht gezeigten) Programm zur Festlegung der elektrischen Lade-/Entladeleistung der Batterie 94 festgelegt und in einer vorab bestimmten Adresse in dem RAM 90a abgelegt. Das Programm zum Festlegen der elektrischen Lade-/Entladeleistung bestimmt auf der Grundlage der verbleibenden Ladung BRM der Batterie 94, die innerhalb oder außerhalb eines gewünschten Bereichs liegt, ob die Batterie 94 zu laden oder entladen ist, und legt eine elektrische Ladeleistung oder eine elektrische Entladeleistung als den Zielwert Pd* der elektrischen Lade-/Entladeleistung fest, der von der verbleibenden Ladung BRM der Batterie 94 abhängt. Die Steuer-CPU 90 liest dann im Schritt S102 die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22. Die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 kann aus dem Drehwinkel θd der Antriebswelle 22 berechnet werden, die von dem Drehwinkelgeber 48 ausgelesen wird.
Die Steuer-CPU 90 liest dann die Gaspedalposition AP (d. h. den Betrag des Tretens auf das Gaspedal 64), die von dem Gaspedalpositionssensor 64a im Schritt S104 erfasst wird. Der Fahrer tritt auf das Gaspedal 64, wenn ihm das Ausgangsdrehmoment ungenügend scheint. Der Wert der Gaspedalposition AP gibt in Übereinstimmung damit das gewünschte Ausgangsdrehmoment an (d. h., das Drehmoment, das an die Antriebswelle 22 abzugeben ist). Es wird im Schritt S106 bestimmt, ob die Ein gangsdrehzahl Nd der Antriebswelle 22 und die Eingangsgaspedalposition AP mit früheren Daten identisch sind, die in dem früheren Zyklus dieser Routine eingegeben wurden. Ein (nicht gezeigtes) Initialisierungsprogramm wird unmittelbar nach der Aktivierung der Leistung abgebenden Anordnung 20 durchgeführt und initialisiert die früheren Daten der Drehzahl Nd und der Gaspedalposition AP auf Null. Wenn das Abgabesteuerprogramm der 4 zum ersten Mal durchgeführt wird, nachdem die Leistung abgebende Anordnung 20 nach der ersten Ausführungsform aktiviert ist, werden diese initialisierten Daten für die Bestimmung im Schritt S106 verwendet. In dem Fall, in dem der Fahrer auf das Gaspedal 64 tritt, nachdem die Leistung abgebende Anordnung 20 aktiviert wurde, unterscheidet sich die Gaspedalposition AP, die in dem derzeitigen Zyklus dieses Programms eingegeben wird, von den vorhergehenden Daten. Nachfolgend wird der Vorgang beschrieben, der durchgeführt wird, wenn sich entweder die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 oder die Gaspedalposition AP von den früheren Daten unterscheidet.
Wenn sich entweder die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 oder die Gaspedalposition AP im Schritt S106 von den früheren Daten unterscheidet, bestimmt die Steuer-CPU 90 einen Drehmomentbefehlswert Td* auf der Grundlage der angegebenen Gaspedalposition AP und der eingegebenen Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 im Schritt S108. In dieser Ausführungsform werden die Drehmomentbefehlswerte Td*, welche verschiedenen Kombinationen der Gaspedalposition AP und Drehzahl Nd entsprechend, bestimmt und vorab als eine Abbildung in das ROM 90b gespeichert. Ein konkreter Vorgang des Schritts S108 liest den Drehmomentbefehlswert Td*, welcher der Eingangsdrehzahl Nd der Antriebswelle 22 und der eingegebenen Gaspedalposition AP entspricht, aus der in dem ROM 90b gespeicherten Abbildung aus. 5 zeigt ein Beispiel dieser Abbildung.
Im Schritt S110 wird die benötigte Energie Pn aus dem Drehmomentbefehlswert Td*, der so bestimmt wurde, der Eingangsdrehzahl Nd der Antriebswelle 22 und dem eingegebenen Zielwert Pb* der elektrischen Lade-/Entladeleistung der Batterie 94 berechnet (Pn = Nd × Td* + Pd*). Die Steuer-CPU 90 legt dann die Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 50 auszugeben ist, auf der Grundlage der benötigten Energie Pn im Schritt S112 fest. In dem Fall, in dem eine Entladung der Batterie 94 benötigt wird, ist der Zielwert Pb* negativ, und die benötigte Energie Pn wird kleiner als die Energie Pd, die an die Antriebswelle 22 abzugeben ist (Pd = Nd × Td*). In dieser Ausführungsform wird eine Abbildung, welche die Beziehung der benötigten Energie Pn und der ausgegebenen Energie Pe wiedergibt, in Schritt S124 wie nachstehend erörtert vorbereitet und in dem RAM 90a gespeichert. Ein konkreter Vorgang des Schritts S112 liest die Abgabeenergie Pe, welche der benötigten Energie Pn entspricht, die im Schritt S110 berechnet wurde, aus der Abbildung aus, die in dem RAM 90a gespeichert ist. Vorab festgelegte Werte werden für einige Kombinationen der benötigten Energie Pn und der Abgabeenergie Pe verwendet, die nicht im Schritt S124 gespeichert werden.
Nach dem Erhalt der Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 50 auszugeben ist, legt die CPU 90 anschließend im Schritt S122 ein Zieldrehmoment Te* und eine Zieldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 50 auf der Grundlage dieser Energie Pe fest. Die Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 50 ausgegeben wird, ist gleich dem Produkt des Drehmoments Te und der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50, so dass die Beziehung zwischen der Energie Pe, der Zielbrennkraftmaschinendrehzahl Ne* und dem Zielbrennkraftmaschinendrehmoment Te* als Pe = Ne* × Te* definiert werden kann. Es gibt jedoch eine Vielzahl von Kombinationen des Zieldrehmoments Te* und der Zieldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 50, welche die vorstehend genannte Beziehung erfüllen. In dieser Ausführungsform wird der optimale Betriebspunkt für jeden Wert der Energie Pe experimentell oder auf andere Weise als die optimale Kombination des Zielbrennkraftmaschinendrehmoments Te* und der Zielbrennkraftmaschinenzahl Ne* bestimmt. Im optimalen Betriebspunkt wird die Brennkraftmaschine 50 mit der höchsten möglichen Effizienz betrieben, und der Antriebszustand der Brennkraftmaschine 50 ändert sich sanft mit einer Variation der Energie Pe. Die Beziehung zwischen dem optimalen Betriebspunkt und der Energie Pe wird vorab als eine Abbildung in dem ROM 90b gespeichert. Ein konkreter Vorgang des Schritts S122 liest die optimale Kombination des Zielbrennkraftmaschinendrehmoments Te* und der Zielbrennkraftmaschinendrehzahl Ne*, welche der Energie Pe entsprechen, aus der Abbildung aus, die in dem ROM 90b gespeichert ist. Die Einzelheiten der Abbildung werden nachstehend erörtert.
6 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 50 und der Effizienz der Brennkraftmaschine 50 zeigt. Die Kurve B in 6 gibt eine Grenze eines Brennkraftmaschinenbetriebsbereich wieder, in welchem die Brennkraftmaschine 50 betrieben werden kann. In dem Brennkraftmaschinenbetriebsbereich können Effizienzkurven wie die Kurven α1 bis α6 durch aufeinanderfolgendes Verbinden der Betriebspunkte mit identischer Effizienz in Übereinstimmung mit den Eigenschaften der Brennkraftmaschine 50 gezogen werden. In dem Brennkraftmaschinenbetriebsbereich können außerdem Kurven konstanter Energie, die als das Produkt des Drehmoments Te und der Drehzahl Ne ausgedrückt werden, wie die Kurven C1-C1 bis C3-C3 gezogen werden. Das Schaubild der 7 zeigt die Effizienz der entsprechenden Betriebspunkte entlang der Kurven konstanter Energie C1-C1 bis C3-C3 über der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50.
Mit Bezug auf 7 verändert sich die Effizienz der Brennkraftmaschine 50 signifikant abhängig von ihrem Betriebspunkt, selbst wenn die Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, konstant ist. Auf der Kurve konstanter Energie C1-C1 erreicht die Effizienz der Brennkraftmaschine 50 beispielsweise ihr Maximum, wenn die Brennkraftmaschine 50 an einen Betriebspunkt A1 (Drehmoment Te1 und Drehzahl Ne1) betrieben wird. Ein solcher Betriebspunkt, der die höchstmögliche Effizienz erzielt, existiert auf jeder Kurve konstanter Energie, d. h. ein Betriebspunkt A2 auf der Kurve konstanter Energie C2-C2 und ein Betriebspunkt A3 auf der Kurve konstanter Energie C3-C3. Die Kurve A in 6 erhält man durch Verbinden solcher Betriebspunkte, welche die höchste mögliche Effizienz der Brennkraftmaschine 50 für die jeweiligen Werte der Energie Pe durch eine kontinuierliche Kurve verbindet. In der Ausführungsform wird die Abbildung, welche die Beziehung zwischen dem Betriebspunkt (Drehmoment Te und Drehzahl Ne) auf der Kurve A und der Energie Pe wiedergibt, im Schritt S122 in dem Ablaufplan der 4 verwendet, um das Zieldrehmoment Te* und die Zieldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 50 festzulegen.
Die Kurve A sollte wegen des folgenden Grunds kontinuierlich sein. In dem Fall, in dem eine diskontinuierliche Kurve verwendet wird, um den Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 50 festzulegen, welcher der variierenden Energie Pe entspricht, ändert sich der Antriebszustand der Brennkraftmaschine 50 mit einer Veränderung der Energie Pe über die diskontinuierlichen Arbeitspunkte abrupt. Die abrupte Änderung kann verhindern, dass der Antriebszustand sanft auf einen Zielpegel verschoben wird, was einen Stoß oder sogar ein abruptes Stoppen des Fahrzeugs verursacht. Wenn die Kurve A kontinuierlich ist, kann möglicherweise nicht jeder Betriebspunkt auf der Kurve A dem Betriebspunkt mit der höchsten möglichen Effizienz auf der Kurve konstanter Energie entsprechen.
Nach dem Festlegen des Zieldrehmoments Te* und der Zieldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 50 geht das Programm zum Schritt S126, S128 und S129 weiter, um jeweils den Kupplungsmotor 30, den Hilfsmotor 40 und die Brennkraftmaschine 50 mit dem vorab festgelegten Werten zu steuern. In dieser Ausführungsform werden zur bequemeren Darstellung die Steuervorgänge des Kupplungsmotors 30, des Hilfsmotors 40 und der Brennkraftmaschine 50 als getrennte Stufen in dem Ausgangssteuerprogramm gezeigt. Im tatsächlichen Vorgehen werden diese Steuervorgänge jedoch parallel zueinander, aber unabhängig voneinander zu unterschiedlichen Zeiten von diesem Programm durchgeführt. Beispielsweise steuert die Steuer-CPU 90 den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 parallel zu unterschiedlichen Zeitpunkten nach diesem Abgabesteuerprogramm durch Verwenden eines Interrupt-Vorgangs, während sie einen Befehl an die EFIECU 70 durch Kommunikation überträgt, um gleichzeitig zu veranlassen, dass die EFIECU 70 die Brennkraftmaschine 50 steuert.
Der Steuervorgang des Kupplungsmotors 30, der im Schritt S126 in dem Ablaufplan der 4 durchgeführt wird, folgt einer Kupplungsmotorsteuerroutine, die in dem Ablaufprogramm der 8 gezeigt wird. Wenn das Programm in die Kupplungsmotorsteuerroutine eintritt, liest die Steuer-CPU 90 der Steuerung 80 zunächst im Schritt S130 die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 aus. Die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 kann aus dem von dem Winkelgeber 39 erfassten Drehwinkel θe der Kurbelwelle 56 berechnet werden, oder direkt durch den Drehzahlsensor 76 gemessen werden, der am Verteiler 60 montiert ist. Im nachfolgenden Schritt S132 legt die Steuer-CPU 90 einen Drehmomentbefehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 unter Verwendung der Eingangsdrehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 in Übereinstimmung mit der nachstehend beschriebenen Gleichung (1) fest. Der „frühere Tc*" in Gleichung (1) bezeichnet den Drehmomentbefehl Tc*, der in dem vorhergehendem Zyklus dieser Routine festgelegt ist. Der zweite Term auf der rechten Seite der Gleichung (1) ist ein proportionaler Term, um die Abweichung der tatsächlichen Drehzahl Ne gegenüber der Zieldrehzahl Ne* auszugleichen, und der dritte Term auf der rechten Seite ist ein Integralterm, um die stationäre Abweichung auszugleichen. K1 und K2 in der Gleichung (1) bezeichnen die proportionalen Konstanten. Festlegen des Drehmomentbefehlswerts Tc* des Kupplungsmotors 30 auf diese Weise ermöglicht es, dass die Brennkraftmaschine 50 stabil mit der Zieldrehzahl Ne* betrieben wird. Wenn die Brennkraftmaschine 50 stationär an dem Arbeitspunkt betrieben wird, der durch die Zieldrehzahl Ne* und das Zieldrehmoment Te* definiert ist, wird der Drehmomentbefehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 gleich dem Zielbrennkraftmaschinendrehmoment Te* festgelegt. Da das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 dem Lastdrehmoment der Brennkraftmaschine 50 entspricht, wird der Drehmomentbefehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 gleich dem Zieldrehmoment Te* im stationären Zustand festgelegt. Tc* ← früheres Tc* + K1(Ne* – Ne) + K2∫(Ne* – Ne)dt (1)
Die Steuer-CPU 90 liest jeweils in den Schritten S134 und S136 den Drehwinkel θd der Antriebswelle 22 aus dem Drehwinkelgeber 48 und den Drehwinkel θe der Kurbelwelle 56 der Brennkraftmaschine 50 aus dem Drehwinkelgeber 39 aus. Die Steuer-CPU 90 berechnet anschließend im Schritt S138 einen elektrischen Winkel θc des Kupplungsmotors 30 aus dem Eingangsdrehwinkel θe und θd. In dieser Ausführungsform wird ein Synchronmotor, der vier Polpaare aufweist, als der Kupplungsmotor 30 verwendet, und man erhält so den elektrischen Winkel θc durch eine Gleichung von θc = 4(θe – θd).
Im Schritt S140 liest die Steuer-CPU 90 die Kupplungsmotorströme Iuc und Ivc, die jeweils durch die U-Phase und V-Phase der Dreiphasenspulen 36 in dem Kupplungsmotor 30 fließen und durch die Strommesser 95 und 96 gemessen werden. Obwohl elektrischer Strom natürlich durch alle drei Phasen U, V und W fließt, wird eine Messung nur für die elektrischen Ströme benötigt, die durch die zwei Phasen gehen, weil die Summe der Ströme gleich Null ist. Im nachfolgenden Schritt S144 führt die Steuer-CPU die Transformation der Koordinaten (Drei-Phasen-in-Zwei-Phasen-Transformation) unter Verwendung der Werte der elektrischen Dreiphasenströme durch, die im Schritt S140 erhalten wurden. Die Koordinatentransformation bildet die Werte der elektrischen Ströme, welche durch die drei Phasen fließen, auf die Werte der elektrischen Ströme ab, die durch die d- und q-Achsen des Synchronmotors vom Permanentmagnettyp gehen und wird durch die Berechnung der nachstehend aufgeführten Gleichung (2) implementiert. Die Transformation von Koordinaten wird durchgeführt, weil die elektrischen Ströme, die durch die d- und q-Achsen fließen, notwendige Größen für die Drehmomentsteuerung in dem Synchronmotor vom Permanentmagnettyp sind. Alternativ kann die Drehmomentsteuerung direkt mit den elektrischen Strömen ausgeführt werden, welche durch die drei Phasen fließen.
Nach der Transformation in die elektrischen Ströme in zwei Achsen berechnet die Steuer-CPU 90 die Abweichungen von elektrischen Strömen Idc und Iqc, die tatsächlich durch die d- und q-Achsen fließen, aus den elektrischen Strombefehlswerten Idc* und Iqc* der jeweiligen Achsen, die aus dem Drehmomentbefehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 gerechnet werden, und bestimmt anschließend im Schritt S146 die Spannungsbefehlswerte Vdc und Vqc mit Bezug auf die d- und q-Achsen. In Übereinstimmung mit einem konkreten Vorgang führt die Steuer-CPU 90 arithmetische Operationen der nachstehend aufgeführten Gleichungen (3) und Gleichungen (4) durch. In Gleichung (3) und (4) geben Kp1, Kp2, Ki1 und Ki2 Koeffizienten wieder, die angepasst werden, um für die Charakteristiken des verwendeten Motors geeignet zu sein. Jeder Spannungsbefehlswert Vdc (Vqc) enthält einen Teil proportional zu der Abweichung ΔI von dem derzeitigen Befehlswert I* (dem ersten Term in der rechten Seite der Gleichung (4)) und eine Summe von „i" vorhergehenden Daten der Abweichungen ΔI (den zweiten Term auf der rechten Seite). ΔIdc = Idc* – Idc ΔIqc = Iqc* – Iqc (3) Vdc = Kp1·ΔIdc + ΣKi1·ΔIdc Vqc = Kp2·ΔIqc + ΣKi2·ΔIqc (4)
Die Steuer-CPU 90 transformiert Koordinaten der Spannungsbefehlswerte, die man so erhält (Zwei-Phasen-in-Drei-Phasen-Transformation) im Schritt S148 zurück. Dies entspricht einer Inversen der Transformation, die im Schritt S144 durchgeführt wird. Die inverse Transformation bestimmt die Spannungen Vuc, Vvc und Vwc, die tatsächlich an den Dreiphasenspulen 34 wirken, wie durch die Gleichungen (5) ausgedrückt wird, die nachstehend aufgeführt sind.
Die tatsächliche Spannungsteuerung wird durch Ein-Aus-Betrieb der Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 erreicht. Im Schritt S149 wird die Ein- und Aus-Zeit der Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 PWM-(Pulse Width Modulation, pulsbreitenmodulations-)gesteuert, um die Spannungsbefehlswerte Vuc, Vvc und Vwc zu erhalten, die durch die vorstehenden Gleichungen (5) bestimmt wurden.
Der Drehmomentbefehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 ist positiv, wenn ein positives Drehmoment an die Antriebswelle 22 in der Richtung der Drehung der Kurbelwelle 56 wirkt. Es wird als Beispiel angenommen, dass ein positiver Wert als Drehmomentbefehlswert Tc* festgelegt ist. Wenn die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 mit dieser Annahme höher als die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 ist, d. h., wenn die Drehzahldifferenz Nc (= Ne – Nd) positiv ist, wird der Kupplungsmotor 30 so gesteuert, dass er den Regenerativbetrieb durchführt und einen elektrischen Regenerativstrom abhängig von der Drehzahldifferenz Nc erzeugt. Wenn die Drehgeschwindigkeit Ne der Brennkraftmaschine 50 niedriger als die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 ist, d. h., wenn die Drehzahldifferenz Nc (= Ne – Nd) negativ ist, wird dagegen der Kupplungsmotor 30 gesteuert, um den Leistungsbetrieb durchzuführen und relativ zu der Kurbelwelle 56 in der Richtung der Drehung der Antriebswelle 22 mit einer Drehzahl zu drehen, die durch den Absolutwert der Drehzahldifferenz Nc definiert ist. Für den positiven Drehmomentbefehlswert Tc* implementieren sowohl der Regenerativbetrieb als auch der Leistungsbetrieb des Kupplungsmotor 30 die identische Schaltsteuerung. In Übereinstimmung mit einem konkreten Vorgang werden die Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 gesteuert, um zu ermöglichen, dass durch die Kombination des magnetischen Feldes, das von dem Permanentmagneten 35 erzeugt wird, die auf dem Außenrotor 32 liegen, mit dem drehenden Magnetfeld, das von den elektrischen Strömen erzeugt wird, die durch die Dreiphasenspulen 36 fließen, die auf dem Innenrotor 34 des Kupplungsmotors 30 aufgewickelt sind, ein positives Drehmoment auf die Antriebswelle 22 wirkt. Die identische Schaltsteuerung wird sowohl für den Regenerativbetrieb als auch den Leistungsbetrieb des Kupplungsmotors 30 durchgeführt, solange das Vorzeichen des Drehmomentbefehlswerts Tc* nicht geändert wird. Die Kupplungsmotorsteuerroutine der 8 ist daher sowohl auf den Regenerativbetrieb als auch auf den Leistungsbetrieb anwendbar. Unter der Bedingung des Bremsens der Antriebswelle 22 oder des Rückwärtsbewegens des Fahrzeugs weist der Drehmomentbefehlswert Tc* das negative Vorzeichen auf. Die Kupplungsmotorsteuerroutine der 8 ist auch auf den Steuervorgang unter solchen Bedingungen anwendbar, unter denen der elektrische Winkel θc des Kupplungsmotors 30, der im Schritt S138 erhalten wird, in die Rückwärtsrichtung verändert wird.
Der Steuervorgang des Hilfsmotors 40, der im Schritt S128 in dem Ablaufplan der 4 durchgeführt wird, folgt einer Hilfsmotorsteuerroutine, die in dem Ablaufsplan der 9 gezeigt ist. Wenn das Programm in die Hilfsmotorsteuerroutine eintritt, legt die Steuer-CPU 90 der Steuerung 80 zunächst einen Drehmomentbefehlswert Ta* des Hilfsmotors 40 im Schritt S150 fest, indem der Drehmomentbefehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 von dem Drehmomentbefehlswert Td* abgezogen wird, der an die Antriebswelle 22 abzugeben ist. Die Steuer-CPU 90 liest dann den Drehwinkel θd der Antriebswelle 22 aus dem Drehwinkelgeber 48 im Schritt S151 aus, und berechnet einen elektrischen Winkel θa des Hilfsmotors 40 aus dem gemessenen Drehwinkel θd im Schritt S152. In dieser Ausführungsform wird ein Synchronmotor mit vier Polpaaren als der Hilfsmotor 40 verwendet, und der elektrische Winkel θa wird daher durch eine Gleichung θa = 40d erhalten. Die Steuer-CPU 90 empfängt anschließend Daten der Hilfsmotorströme Iua und Iva im Schritt S153, die jeweils durch die U-Phase und V-Phase der Dreiphasenspule 44 in dem Hilfsmotor 40 fließen und mit den Strommes sern 97 und 98 gemessen werden. Die Steuer-CPU 90 führt im Schritt S154 eine Transformation von Koordinaten für die elektrischen Ströme der drei Phasen aus, berechnet im Schritt S156 Spannungsbefehlswerte Vda und Vqa, und führt eine inverse Transformation von Koordinaten für die Spannungsbefehlswerte im Schritt S158 durch. Im anschließenden Schritt S159 bestimmt die Steuer-CPU 90 die Ein- und Aus-Zeiten der Transistoren Tr11 bis Tr16 in der zweiten Antriebsschaltung 92 für die PWM-(Pulsbreitenmodulations-)Steuerung. Die Verarbeitung, die in den Schritten S154 bis S159 durchgeführt wird, ist ähnlich der Verarbeitung die in den Schritten S144 bis S149 in der Kupplungsmotorsteuerroutine durchgeführt wird, die in dem Ablaufplan der 8 gezeigt ist.
Den Drehmomentbefehlswert Ta* des Hilfsmotors 40 erhält man im Schritt S150, indem wie vorstehend erläutert der Drehmomentbefehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 von dem Drehmomentbefehlswert Td* abgezogen wird, und er kann daher positiv oder negativ sein. Wenn der Drehmomentbefehlswert Ta* als ein positiver Wert festgelegt ist, führt der Hilfsmotor 40 den Leistungsbetrieb durch. Wenn der Drehmomentbefehlswert Ta* auf einen negativen. Wert festgelegt ist, führt der Hilfsmotor 40 andererseits den Regenerativbetrieb durch. Wie die Steuerung des Kupplungsmotors 30 ist die Hilfsmotorsteuerroutine, die in dem Ablaufplan der 9 gezeigt ist, sowohl auf den Leistungsbetrieb als auch auf den Regenerativbetrieb des Hilfsmotors 40 anwendbar. Dies gilt auch, wenn die Antriebswelle 22 umgekehrt zur Drehung der Kurbelwelle 56 dreht. Es wird hier angenommen, dass der Drehmomentbefehlswert Ta* des Hilfsmotors 40 positiv ist, wenn ein positives Drehmoment auf die Antriebswelle 22 in der Richtung der Drehung der Kurbelwelle 56 wirkt.
Die Steuerung der Brennkraftmaschine 50 (Schritt S129 in dem Ablauf der 4) wird in der nachfolgenden Weise durchgeführt. Um es zu ermöglichen, dass die Brennkraftmaschine 50 stationär am Betriebspunkt betrieben wird, der durch das Zielbrennkraftmaschinendrehmoment Te* und die Zielbrennkraftmaschinendrehzahl Ne* definiert ist, die im Schritt S122 im Ablaufplan der 4 festgelegt sind, reguliert die Steuer-CPU 90 das Drehmoment Te und die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50. In Übereinstimmung mit einem konkreten Vorgang steuert die Steuer-CPU 90 der Steuerung 80 das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 als das Lastmoment der Brennkraftmaschine 50, während sie das Zielbrennkraftmaschinendrehmoment Te* und die Zielbrennkraftmaschinendrehzahl Ne* über Kommunikation an die EFIECU 70 überträgt, und es der EFIECU 70 ermöglicht, die Position des Drosselventils 66, die Kraftstoffeinspritzung von dem Kraftstoffeinspritzventil 51 und die Zündung mit der Zündkerze 62 auf der Grundlage des Zielbrennkraftmaschinendrehmoments Te* und der Zielbrennkraftmaschinendrehzahl Ne* zu regeln. Dieser Vorgang ermöglicht es, dass die Brennkraftmaschine 50 an dem Arbeitspunkt betrieben wird, der durch das Zieldrehmoment Te* und die Zieldrehzahl Ne* definiert ist. Weil das Abgabedrehmoment Te und die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 von dem Lastmoment abhängen, reicht die Steuerung durch die EFIECU 70 nicht aus, um zu veranlassen, dass die Brennkraftmaschine 50 am Arbeitspunkt des Zieldrehmoments Te* und der Zieldrehzahl Ne* betrieben wird. Es ist daher notwendig, das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 oder das Lastmoment zu steuern. Der konkrete Vorgang der Steuerung des Drehmoments Tc des Kupplungsmotors 30 wurde vorstehend in der Kupplungsmotorsteuerroutine beschrieben.
Wenn der Zielwert Pb* der elektrischen Lade-/Entladeleistung positiv ist, wird ein Teil der Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 50 ausgegeben wird, durch den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 einer Drehmomentumwandlung unterzogen und als die Leistung an die Antriebswelle 22 ausgegeben, die als das Produkt der Drehzahl Nd und des Drehmomentbefehlswerts Td* ausgedrückt wird. Der Rest der Energie Pe wird von dem Kupplungsmotor 30 oder dem Hilfsmotor 40 in elektrische Leistung umgewandelt, welche dem Zielwert Pb* entspricht, und die Batterie 94 wird mit dieser umgewandelten elektrischen Leistung geladen. Wenn der Zielwert Pb* der elektrischen Lade-/Entladeleistung negativ ist, wird dagegen die Summe der Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 50 ausgegeben wird, und der elektrischen Leistung, die von der Batterie 94 abgegeben wird und dem Zielwert Pb* entspricht, einer Drehmomentumwandlung durch den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 unterzogen und als die Leistung an die Antriebswelle 22 ausgegeben, die als das Produkt der Drehzahl Nd und des Drehmomentbefehlswerts Td* ausgedrückt wird. Wenn der Zielwert Pb* der elektrischen Lade-/Entladeleistung gleich Null ist, ist die benötigte Energie Pn identisch zur Energie Pd, die an die Antriebswelle 22 auszugeben ist. In diesem Fall wird die gesamte Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 50 ausgegeben wird, durch den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 einer Drehmomentumwandlung unterzogen und als die Leistung an die Antriebswelle 22 abgegeben, die als das Produkt der Drehzahl Nd und des Drehmomentbefehlswerts Td* ausgedrückt wird.
Wie bereits im Stand der Technik erörtert, hängen jedoch der Antriebszustand und die Effizienz der Brennkraftmaschine 50 von der Arbeitstemperatur der Brennkraftmaschine 50, den Eigenschaften des bereitgestellten Kraftstoffs, der Atmosphärentemperatur und dem Atmosphärendruck ab. Die Steuerung mit den vorstehend erörterten vorab festgelegten Werten kann folglich verursachen, dass die Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 50 ausgegeben wird, nicht der benötigten Energie Pn entspricht. Dies führt zu einer Abweichung der elektrischen Lade-/Entladeleistung Pb der Batterie 94 von ihrem Zielwert Pb*. Nachstehend wird die Verarbeitung der Schritte S114 bis S124 in der Abgabesteuerroutine der 4 beschrieben, die durchgeführt wird, um eine solche Abweichung zu korrigieren.
Wenn es im Schritt S106 bestimmt wird, dass die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 und die Gaspedalposition AP identisch mit den früheren Daten sind, die in dem früheren Zyklus dieses Programms erhalten wurden, geht das Programm zum Schritt S114, um die elektrische Lade-/Entladeleistung Pb der Batterie 94 zu lesen, die von dem Leistungsmesser 99b erfasst wurde. Die Steuer-CPU 90 zieht den Zielwert Pb* von der eingegebenen elektrischen Lade-/Entladeleistung Pb ab, um im Schritt 116 eine Abweichung ΔPb zu berechnen, und vergleicht im Schritt S118 den Absolutwert der Abweichung ΔPb mit einem vorab bestimmten Schwellenwert Pref. Die Abweichung ΔPb gibt einen Unterschied zwischen der Energie, die tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, und der Energie wieder, die von der Brennkraftmaschine 50 abzugeben ist. Der Schwellenwert Pref ist so festgelegt, dass er einen zulässigen Bereich der Abweichung der elektrischen Lade-/Entladeleistung Pb der Batterie 94 gegenüber dem Zielwert Pb* definiert und hängt von der Antwort der Brennkraftmaschine 50, dem Zeitintervall zur Wiederholung dieser Routine und den Charakteristiken des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 ab.
In dem Fall, in dem die Abweichung ΔPb innerhalb des zulässigen Bereichs ist, bestimmt das Programm, dass die Energie, die tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, im Wesentlichen gleich der Energie ist, die von der Brennkraftmaschine 50 abzugeben ist, und geht zum Schritt S124 weiter, um die derzeitige Kombination der Energie Pn und der Energie Pe in die Abbildung zu schreiben, die zur Bestimmung der Energie Pe im Schritt S112 genutzt wird. Das Programm führt dann die Steuervorgänge des Kupplungsmotors 30, des Hilfsmotors 40 und der Brennkraftmaschine 50 mit den geltenden vorab festgelegten Werten im Schritt S126 bis S129 durch. Schreiben der Kombination der Energie Pn und der Energie Pe unter solchen Bedingungen in die Abbildung erlaubt es, dass die Verarbeitung des Schritts S112 die Energie Pe genauer bestimmt.
In dem Fall, in dem die Abweichung ΔPb außerhalb des zulässigen Bereichs ist, geht das Programm andererseits zum Schritt S120 weiter, um die Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 50 abzugeben ist, auf der Grundlage der Abweichung ΔPb neu zu kalkulieren und neu festzulegen (Pe ← Pe – Kb × ΔPb), wobei Kb eine propor tionale Konstante bezeichnet. Wenn die Abweichung ΔPb ein positiver Wert ist, d. h. wenn die elektrische Lade-/Entladeleistung Pb außerhalb des zulässigen Bereichs und größer als der Zielwert Pb* ist, verringert dieser Vorgang die Energie Pe. Wenn die Abweichung ΔPb ein negativer Wert ist, d. h. wenn die elektrische Lade-/Entladeleistung Pb so außerhalb des zulässigen Bereichs liegt, dass sie kleiner als der Zielwert Pb* ist, erhöht dagegen dieser Vorgang die Energie Pe. Nach dem Neufestlegen der Zieldrehzahl Ne* und des Zieldrehmoments Te* der Brennkraftmaschine 50 auf der Grundlage der neu berechneten und neu festgelegten Energie Pe im Schritt S122 führt das Programm in den Schritten S126 bis S129 die Steuervorgänge für den Kupplungsmotor 30, den Hilfsmotor 40 und die Brennkraftmaschine 50 mit den neu festgelegten Werten durch. Dieser Vorgang hält die Abweichung ΔPb der elektrischen Lade-/Entladeleistung Pb vom Zielwert Pb* innerhalb des zulässigen Bereichs und ermöglicht, dass die Batterie 94 mit der gewünschten elektrischen Leistung geladen oder diese aus ihr abgegeben wird, während die benötigte Leistung an die Antriebwelle 22 abgegeben wird.
Externe Faktoren, wie die Arbeitstemperatur der Brennkraftmaschine 50, die Eigenschaften des bereitgestellten Kraftstoffs, die Atmosphärentemperatur und der Atmosphärendruck können veranlassen, dass die Energie, die tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, sich von der Energie unterscheidet, die von der Brennkraftmaschine 50 abzugeben ist. In der Leistung abgebenden Anordnung 20 der ersten Ausführungsform variiert die Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 50 auszugeben ist, abhängig von der Abweichung ΔPb der elektrischen Lade-/Entladeleistung Pb der Batterie 94 vom Zielwert Pb*. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass die Batterie 94 mit einer gewünschten elektrischen Leistung geladen oder diese aus ihr entnommen wird, während eine gewünschte Leistung an die Antriebswelle 22 abgegeben wird. Der Vorgang des Festlegens des Zielwerts Pb* der elektrischen Lade-/Entladeleistung Pb der Batterie 94 auf Null und des Festlegens eines ausreichend kleinen Schwellenwerts Pref stellt sicher, dass die Leistung, die von der Brennkraftmaschine 50 ausgegeben wird, einer Drehmomentumwandlung unterzogen und an die Antriebswelle 22 ausgegeben wird, ohne eine Ladung oder Entladung der Batterie 94 zu verursachen. Keine unerwartete Ladung oder Entladung der Batterie 94 verbessert effektiv die Energieeffizienz der gesamten Leistung abgebenden Anordnung 20.
In der Leistung abgebenden Anordnung 20 nach der ersten Ausführungsform wird die derzeitige Kombination der gewünschten Energie Pn und der Abgabeenergie Pe zum Zweck des Lernens im Vorgang zur Bestimmung der Energie Pe auf der Grundlage der gewünschten Energie Pn in die Abbildung geschrieben, wenn die Be dingung erfüllt ist, dass die Abweichung ΔPb der elektrischen Lade-/Entladeleistung Pb von dem Zielwert Pb* innerhalb des zulässigen Bereichs liegt. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass die Energie Pe genauer passend zu der benötigten Energie Pn bestimmt wird, wodurch eine unerwartete Ladung und Entladung der Batterie 94 verhindert wird.
Die Leistung abgebende Anordnung 20 nach der ersten Ausführungsform legt die Zieldrehzahl Ne* und das Zieldrehmoment Te* der Brennkraftmaschine 50 fest, um die höchstmögliche Effizienz zu erhalten, wenn die Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 50 ausgegeben wird, konstant ist. Dieser Aufbau erhöht die Energieeffizienz der gesamten Leistung abgebenden Anordnung 20 weiter.
Obwohl die Leistung abgebende Anordnung 20 der ersten Ausführungsform die Abgabesteuerung mit der Ladung und Entladung der Batterie 94 durchführt, ist das Prinzip der ersten Ausführungsform auch auf die Abgabesteuerung ohne Laden und Entladen der Batterie 94 anwendbar, was durch Festlegen des Zielwerts Pb* auf Null realisiert wird. Wie vorstehend erörtert wird die derzeitige Kombination der benötigten Energie Pn und der Abgabeenergie Pe in der Leistung abgebenden Anordnung 20 nach der ersten Ausführungsform unter der Bedingung, dass die Abweichung ΔPb der elektrischen Lade-/Entladeleistung Pb gegenüber dem Zielwert Pb* innerhalb des zulässigen Bereichs ist, beim Vorgang der Bestimmung der Energie Pe auf der Grundlage der benötigten Energie Pn in die Abbildung zum Lernen geschrieben. Die Leistung abgebende Anordnung 20 muss jedoch nicht mit einer solchen lernenden Funktion versehen sein.
In der Leistung abgebenden Anordnung 20 nach der ersten Ausführungsform wird die benötigte Energie Pn als die Summe der Energie, die an die Antriebswelle 22 ausgegeben ist, und des Zielwerts Pb* der Lade-/Entladeleistung der Batterie 94 berechnet. Wenn die Leistung abgebende Anordnung 20 Hilfsmaschinen aufweist, wie eine Klimaanlage und eine Pumpe, die durch die Energie angetrieben werden, die von der Brennkraftmaschine 50 ausgegeben wird, oder die elektrische Leistung, die von der Batterie 94 als Antriebsquelle abgegeben wird, kann die benötigte Energie Pn als die Summe der Energie, die an die Antriebswelle 22 ausgegeben ist, des Zielwerts Pb* der elektrischen Lade-/Entladeleistung der Batterie 94 und der Energie, die für den Antrieb der Hilfsmaschinen benötigt wird, berechnet werden.
Die Leistung abgebende Anordnung 20 nach der ersten Ausführungsform korrigiert die Energie, die tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, auf der Grundlage der elektrischen Lade-/Entladeleistung Pb der Batterie 94 auf die Ener gie, die von der Brennkraftmaschine 50 abzugeben ist. Ein anderer möglicher Aufbau korrigiert die Abweichung auf der Grundlage des Drehmoments Te, das die Brennkraftmaschine 50 tatsächlich abgibt. 10 ist ein Ablaufplan, der ein Ausgabesteuerprogramm nach diesem Aufbau zeigt. Die Verarbeitung der Schritte S160 bis S172 und die Verarbeitung der Schritte S182 bis S189 in dem Abgabesteuerprogramm der 10 sind jeweils identisch mit der Verarbeitung der Schritte S100 bis S112 und der Verarbeitung der Schritte S122 bis S129 in der Abgabesteuerroutine der 4 und werden daher hier nicht gesondert beschrieben. Nachfolgend wird die Verarbeitung der Schritte S174 bis S189 beschrieben, die durchgeführt werden, wenn die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 und die Gaspedalposition AP identisch mit den früheren Daten sind, die in dem vorhergehenden Zyklus der Abgabesteuerroutine der 10 eingegeben wurden.
Wenn es im Schritt S166 bestimmt wird, dass die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 und die Gaspedalposition AP identisch mit den früheren Daten sind, geht das Programm zum Schritt S174 weiter, um das Zieldrehmoment Te* der Brennkraftmaschine 50 von dem Drehmomentbefehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 abzuziehen, um eine Differenz ΔTe zu berechnen. Wie vorstehend erörtert ist der Drehmomentbefehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 unter den stationären Fahrbedingungen gleich dem Lastdrehmoment Te der Brennkraftmaschine 50. Der Unterschied ΔTe impliziert demgemäß die Abweichnung des Drehmoments Te, das tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 ausgegeben wird, gegenüber dem Zieldrehmoment Te*. Die Steuer-CPU 90 vergleicht dann im Schritt S178 den Absolutwert des Unterschieds ΔTe mit einem vorab bestimmten Schwellenwert Tref. Der Schwellenwert Tref wird festgelegt, um einen zulässigen Bereich der Abweichung des Drehmoments Te, das tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 ausgegeben wird, gegenüber dem Zieldrehmoment Te* festzulegen.
In dem Fall, in dem der Unterschied ΔTe innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, bestimmt das Programm, dass die Energie, die tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, im Wesentlichen gleich der Energie ist, die von der Brennkraftmaschine 50 abzugeben ist, und geht zum Schritt S184, um die derzeitige Kombination der Energie Pn und der Energie Pe in die Abbildung zu schreiben, die für die Bestimmung der Energie Pe im Schritt S172 verwendet wird. Das Programm führt dann die Steuervorgänge des Kupplungsmotors 30, des Hilfsmotors 40 und der Brennkraftmaschine 50 mit den geltenden festgelegten Werten in dem Schritt S186 bis S189 durch.
In dem Fall, in dem der Unterschied ΔTe außerhalb des zulässigen Bereichs ist, geht das Programm anderseits zum Schritt S180, um die Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 50 abzugeben ist, auf der Grundlage des Unterschieds ΔTe neu zu berechnen und neu festzulegen (Pe ← Pe – Kt × ΔTe), wobei Kt eine proportionale Konstante bezeichnet. Wenn der Unterschied ΔTe einen positiven Wert aufweist, d. h., wenn das Drehmoment Te, das tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 ausgegeben wird, größer ist als das Zieldrehmoment Te*, verringert dieser Vorgang die Energie Pe. Wenn der Unterschied ΔTe ein negativer Wert ist, d. h., wenn das Drehmoment Te, das tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, kleiner als das Zieldrehmoment Te* ist, erhöht dieser Vorgang dagegen die Energie Pe. Nach dem Neufestlegen der Zieldrehzahl Ne* und des Zieldrehmoments Te* der Brennkraftmaschine 50 auf der Grundlage der neu berechneten und neu festgelegten Energie Pe im Schritt S182 führt das Programm in den Schritten S186 bis S189 die Steuervorgänge des Kupplungsmotors 30, des Hilfsmotors 40 und der Brennkraftmaschine 50 mit den neu festgelegten Werten durch. Die vorstehend gezeigte Verarbeitung ermöglicht es, dass die Energie, die tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, im Wesentlichen gleich der Energie ist, die von der Brennkraftmaschine 50 abzugeben ist.
Externe Faktoren wie die Arbeitstemperatur der Brennkraftmaschine 50, die Eigenschaften des bereitgestellten Kraftstoffs, die Atmosphärentemperatur und der Atmosphärendruck können verursachen, dass die Energie, die tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, sich von der Energie unterscheidet, die von der Brennkraftmaschine 50 abzugeben ist. Das Abgabesteuerprogramm der 10 verändert die Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 50 abzugeben ist, abhängig von der Differenz ΔTe zwischen dem Drehmoment Te, das tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, und dem Zieldrehmoment Te*. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass die Batterie 94 mit einer gewünschten elektrischen Leistung geladen oder eine solche aus ihr entnommen wird, während eine gewünschte Leistung an die Antriebswelle 22 abgegeben wird. Der Vorgang des Festlegens des Zielwerts Pb* der elektrischen Lade-/Entladeleistung Pb der Batterie 94 auf Null und des Festlegens des Schwellenwerts Tref auf einen ausreichend geringen Wert stellt sicher, dass die Leistung, die von der Brennkraftmaschine 50 ausgegeben wird, einer Drehmomentumwandlung unterzogen und an die Antriebswelle 22 ausgegeben wird, ohne eine Ladung oder Entladung der Batterie 94 zu veranlassen. Keine unerwartete Ladung oder Entladung der Batterie 94 verbessert effektiv die Energieeffizienz der gesamten Leistung abgebenden Anordnung 20.
Wenn die Energie, die tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, sich von der Energie unterscheidet, die von der Brennkraftmaschine 50 auszugeben ist, korrigieren sowohl die Abgabesteuerroutine der 4 in der Leistung abgebenden Anordnung 20 der ersten Ausführungsform als auch die Abgabesteuerroutine der 10 in dem modifizierten Aufbau die Energie, die tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, auf die Energie, die von der Brennkraftmaschine 50 abzugeben ist. In einigen Fällen, beispielsweise im Fall der Fehlzündung eines Zylinders in der Brennkraftmaschine 50 oder in dem Fall der Fahrt in großen Höhen, kann die Brennkraftmaschine 50 jedoch möglicherweise nicht ausreichend Energie bereitstellen. Insbesondere der Vorgang zur Korrektur der Energie, die tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, auf die Energie, die von der Brennkraftmaschine 50 abzugeben ist, ist dann nicht anwendbar. Ein anderer möglicher Aufbau korrigiert den Drehmomentbefehlswert Td*, d. h., das Drehmoment, das an die Antriebswelle 22 abzugeben ist, und das Zieldrehmoment Te* der Brennkraftmaschine 50 auf die Energie, die tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird. 11 und 12 sind Ablaufpläne, die Abgabesteuerroutinen solcher modifizierten Anwendungen zeigen. Der Ablaufplan der 11 zeigt eine Abgabesteuerroutine zur Korrektur des Drehmomentbefehlswerts Td* auf die Energie, die tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 ausgegeben wird, auf der Grundlage der elektrischen Lade-/Entladeleistung Pb der Batterie 94. Der Ablaufplan der 12 zeigt eine Abgabesteuerroutine zur Korrektur des Drehmomentbefehlswerts Td* und des Zieldrehmoments Te* der Brennkraftmaschine 50 auf die Energie, die tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, auf der Grundlage des Drehmoments Te, das tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird. Die Abgabesteuerroutine der 11 wird zuerst erörtert.
Die Verarbeitung der Schritte S200 bis S206 der Abgabesteuerroutine der 11 ist identisch mit der Verarbeitung der Schritte S100 bis S106 in der Abgabesteuerroutine der 4 und wird daher hier nicht genau beschrieben. Wenn es im Schritt S206 bestimmt wird, dass sich entweder die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 oder die Gaspedalposition AP von den vorherigen Daten unterscheidet, die im vorherigen Zyklus dieser Routine eingegeben wurden, legt die Steuer-CPU 90 den Drehmomentbefehlswert Td* oder das Drehmoment, das an die Antriebswelle 22 abzugeben ist, auf der Grundlage der eingegebenen Gaspedalposition AP, der eingegebenen Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 und eines vorab bestimmten Korrekturkoeffizienten K im Schritt S208 fest. Der Drehmomentbefehlswert Td* wird im Schritt S208 erhalten, indem der Wert, der aus der Abbildung der 5 gelesen wird (das bedeutet, der Drehmomentbefehlswert Td*, der im Schritt S108 in der Abgabesteuerroutine der 4 festgelegt ist) mit dem Korrekturkoeffizienten K multipliziert wird. Der Korrekturkoeffizient K wird durch eine (nicht gezeigte) Initialisierungsroutine zur Zeit der Aktivierung der Leistung abgebenden Anordnung 20 initialisiert, und variiert im Bereich zwischen dem ursprünglichen Wert „1" und einem später erörterten vorab festgelegten Schwellenwerts Kref.
Die Steuer-CPU 90 berechnet dann im Schritt S210 die benötigte Energie Pn nach einer Gleichung Pn = Nd × Td*/K + Pb*, und bestimmt im Schritt S212 die Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 50 abzugeben ist, auf der Grundlage der benötigten Energie Pn. In der Gleichung zur Berechnung der benötigten Energie Pn wird der erste Term auf der rechten Seite durch den Korrekturkoeffizienten K dividiert, so dass die benötigte Energie Pn, die im Schritt S210 berechnet wird, gleich der benötigten Energie Pn ist, die im Schritt S110 in der Abgabesteuerroutine der 4 berechnet wird. Mit Bezug auf die vorgegebene Gaspedalposition AP, die gegebene Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 und den gegebenen Zielwert Pb* der elektrischen Lade-/Entladeleistung der Batterie 94 sind die benötigte Energie Pn und die Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 50 abzugeben sind, welche in der Abgabesteuerroutine der 11 erhalten werden, unabhängig von dem Wert des Korrekturkoeffizienten K identisch mit jenen, die in der Abgabesteuerroutine der 4 erhalten werden. Nach der Bestimmung der Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 50 auszugeben ist, legt das Programm die Zieldrehzahl Ne* und das Zieldrehmoment Te* der Brennkraftmaschine 50 auf der Grundlage der Energie Pe im Schritt S213 fest und führt die Steuervorgänge des Kupplungsmotors 30, des Hilfsmotors 40 und der Brennkraftmaschine 50 mit diesen vorab festgelegten Werten in den Schritten S226 bis S229 durch. Die Multiplikation mit dem Korrekturkoeffizienten K verkleinert den Drehmomentbefehlswert Td* gegenüber dem auf der Gaspedalposition AP und der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 basierenden Wert. Unabhängig von dem Wert des Korrekturkoeffizienten K wird die Zieldrehzahl Ne* und das Zieldrehmoment Pe* der Brennkraftmaschine 50 auf der Grundlage des Drehmomentbefehlswertes Td* und des Zielwerts Pb* der elektrischen Lade-/Entladeleistung der Batterie 94 auf die Werte in dem Fall festgelegt, in dem der Korrekturkoeffizient K gleich 1 ist. Wenn der Korrekturkoeffizient K gleich 1 ist, ist diese Verarbeitung identisch mit der Verarbeitung in der Abgabesteuerroutine der 4. Die Steuervorgänge des Kupplungsmotors 30, des Hilfsmotors 40 und der Brennkraftmaschine 50, die in den Schritten S226 bis S229 in der Abgabesteuerroutine der 11 durchgeführt werden, sind identisch zu jenen, die in den Schritten S126 bis S129 in der Abgabesteuerroutine der 4 durchgeführt werden.
Wenn es im Schritt S206 festgelegt wird, dass die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 und die Gaspedalposition AP identisch zu früheren Daten sind, die in dem früheren Zyklus des Programms eingegeben wurden, liest die Steuer-CPU 90 die elektrische Lade-/Entladeleistung Pb der Batterie 94, die von dem Leistungsmesser 99b erfasst wird, im Schritt S214 aus, zieht die eingegebene Lade-/Entladeleistung Pb im Schritt S216 von ihrem Zielwert Pb* ab, um eine Abweichung ΔPb zu berechnen, und vergleicht die Abweichung ΔPb im Schritt S218 mit einem vorab bestimmten Schwellenwert Pref. Der hier verwendete Schwellenwert Pref ist identisch zu jenem, der in dem Abgabesteuerprogramm der 4 verwendet wird. In dem Fall, in dem die Abweichung ΔPb nicht größer als der Schwellenwert Pref ist, führt das Programm die Steuervorgänge des Kupplungsmotors 30, des Hilfsmotors 40 und der Brennkraftmaschine 50 mit den derzeitigen vorab festgelegten Werten in den Schritten S226 bis S229 durch.
In dem Fall, in dem die Abweichung ΔPb größer als der Schwellenwert Pref ist, zieht die Steuer-CPU 90 andererseits einen vorab bestimmten Wert ΔK von dem Korrekturkoeffizienten K ab, um im Schritt S220 einen neuen Korrekturkoeffizienten K festzulegen, und beschränkt den neu festgelegten Korrekturkoeffizienten K in den Schritten S222 und S223 so, dass er nicht kleiner als der Schwellenwert Kref ist. Der vorab bestimmte Wert ΔK ist eine Veränderung, die allmählich den Korrekturkoeffizienten K verändert. In dieser Ausführungsform wird beispielsweise der vorab bestimmte Wert ΔK so festgelegt, dass er den Korrekturkoeffizienten K um 0,01 pro Sekunde verändert. Die Beschränkung des Korrekturkoeffizienten K auf nicht weniger als den Schwellenwert Kref verhindert, dass der Korrekturkoeffizient K auf einen extrem kleinen Wert absinkt. In dieser Ausführungsform wird der Schwellenwert Kref gleich 0,7 festgelegt. Nach der Multiplikation des Drehmomentbefehlswerts Td* mit dem Korrekturkoeffizienten K, um einen neuen Drehmomentbefehlswert Td* im Schritt S224 festzulegen, führt das Programm die Steuervorgänge des Kupplungsmotors 30, des Hilfsmotors 40 und der Brennkraftmaschine 50 mit den vorab festgelegten Werten in den Schritten S226 bis S229 durch.
Selbst wenn die Energie, die tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, sich beispielsweise aufgrund der Fehlzündung eines Zylinders in der Brennkraftmaschine 50 von der Energie unterscheidet, die von der Brennkraftmaschine 50 abzugeben ist, variiert die Ausgabesteuerroutine der 11 den Drehmomentbefehlswert Td* oder das Drehmoment, das an die Antriebswelle 22 abzugeben ist, auf der Grundlage der Abweichung ΔPb der elektrischen Lade-/Entladeleistung Pb der Batterie 94 gegenüber ihrem Zielwert Pb*. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass die Leistung, die als das Produkt des variierten Drehmomentbefehlswerts Td* und der Drehzahl Nd ausgedrückt wird, an die Antriebswelle 22 abgegeben wird, während die Batterie 94 mit einer gewünschten elektrischen Leistung geladen wird oder die Batterie 94 entladen wird, um eine gewünschte elektrische Leistung abzugeben. Der Vorgang des Festlegens des Zielwerts Pb* der elektrischen Lade-/Entladeleistung Pb der Batterie 94 auf Null und das Festhalten des Schwellenwerts Pref auf einen ausreichend kleinen Wert stellt sicher, dass die Leistung, die von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, einer Drehmomentkonversion unterzogen und an die Antriebswelle 22 abgegeben wird, ohne eine Ladung oder Entladung der Batterie 94 zu veranlassen. Keine übergroße Entladung der Batterie 94 verhindert effektiv einen vorzeitigen Ausfall der Batterie 94.
Obwohl die Abgabesteuerroutine der 11 sich auf die Abgabesteuerung mit Laden und Entladen der Batterie 94 bezieht, ist das Prinzip auf die Abgabesteuerung ohne Laden und Entladen der Batterie 94 anwendbar, was realisiert wird, indem der Zielwert Pb* auf Null festgelegt wird. In der Abgabesteuerroutine der 11 wird die benötigte Energie Pn als die Summe der Energie, die an die Antriebswelle 22 auszugeben ist, und des Zielwerts Pb* der elektrischen Lade-/Entladeleistung der Batterie 94 berechnet. Wenn die Leistung abgebende Anordnung Hilfsmaschinen, wie eine Klimaanlage oder eine Pumpe aufweist, die durch die Energie von der Brennkraftmaschine 50 angetrieben werden, oder durch die elektrische Leistung, die von der Batterie 94 als Stromquelle abgegeben wird, kann die benötigte Energie Pn als die Summe der Energie, die an die Antriebswelle 22 abzugeben ist, des Zielwerts Pb* der elektrischen Lade-/Entladeleistung der Batterie 94 und der Energie berechnet werden, die zum Antrieb der Hilfsmaschinen benötigt wird.
Die Abgabesteuerroutine der 12 ist ein anderes Beispiel einer modifizierten Ausführung wie vorstehend erläutert. Die Verarbeitung der Schritte S230 bis S243 und die Verarbeitung der Schritte S250 bis S259 in der Abgabesteuerroutine der 12 sind jeweils identisch mit der Verarbeitung der Schritte S200 bis S213 und der Verarbeitung der Schritte S220 bis S229 in der Abgabesteuerroutine der 11 und werden daher hier nicht genau beschrieben. Nachfolgend sind die Verarbeitungen der Schritte S244 bis S248 beschrieben, die durchgeführt werden, wenn die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 und die Gaspedalposition AP identisch mit den früheren Daten sind, die in dem früheren Zyklus der Abgabesteuerroutine der 12 eingegeben wurden.
Wenn es im Schritt S236 bestimmt wird, dass die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 und die Gaspedalposition AP identisch mit den früheren Daten sind, geht das Programm zum Schritt S244 weiter, um eine Differenz ΔTe in Übereinstimmung mit einer Gleichung von ΔTe = K × Te* – Tc* zu berechnen. Das Zielbrennkraftmaschinendrehmoment Te* wird mit dem Korrekturkoeffizienten K multipliziert, um zu ermöglichen, dass sich das Zieldrehmoment Te* dem Drehmoment Te annähert, das tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird. Wie vorstehend erörtert entspricht der Drehmomentbefehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 dem Drehmoment Te, das tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, und der Unterschied ΔTe umfasst die Abweichung des Drehmoments Te, das tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 ausgegeben wird, gegenüber dem Zieldrehmoment Te*.
Falls der Unterschied ΔTe im Schritt S248 nicht größer als der Schwellenwert Tref ist, führt das Programm in den Schritten S256 bis S259 die Steuervorgänge des Kupplungsmotors 30, des Hilfsmotors 40 und der Brennkraftmaschine 50 mit den derzeitigen vorab festgelegten Werten durch. Falls der Unterschied ΔTe im Schritt S248 größer als der Schwellenwert Tref ist, zieht die Steuer-CPU 90 andererseits den vorab bestimmten Wert ΔK von dem Korrekturkoeffizienten K ab, um einen neuen Korrekturkoeffizienten K im Schritt S250 festzulegen, schränkt den neu festgelegten Korrekturkoeffizienten K so ein, dass er nicht kleiner als der Schwellenwert Kref in den Schritten S252 und S253 ist, und multipliziert den Drehmomentbefehlswert Td* mit dem Korrekturkoeffizienten K, um im Schritt S254 einen neuen Drehmomentbefehlswert Td* festzulegen. Das Programm führt dann in den Schritten S256 bis S259 die Steuervorgänge des Kupplungsmotors 30, des Hilfsmotors 40 und der Brennkraftmaschine 50 mit den vorab festgelegten Werten durch.
Selbst wenn die Energie, die tatsächlich von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, sich beispielsweise aufgrund der Fehlzündung eines Zylinders in der Brennkraftmaschine 50 von der Energie unterscheidet, die von der Brennkraftmaschine abzugeben ist, variiert die Abgabesteuerroutine der 12 den Drehmomentbefehlswert Td* durch Multiplikation desselben mit dem allmählich abnehmenden Korrekturkoeffizienten K. Die Abgabesteuerung multipliziert auch das Zieldrehmoment Te*, das für die Bestimmung verwendet wird, mit dem Korrekturkoeffizienten K. Dieser Aufbau ermöglicht es, die Leistung bereitzustellen, die als das Produkt des veränderten Drehmomentbefehlswerts Td* und der Drehzahl Nd ausgedrückt wird, die an die Antriebswelle 22 auszugeben ist, während die Batterie 94 mit einer gewünschten elektrischen Leistung geladen wird, oder die Batterie 94 entladen wird, um eine gewünschte elektrische Leistung bereitzustellen. Der Vorgang des Festlegens des Zielwerts Pb* der elektrischen Lade-/Entladeleistung Pb der Batterie 94 auf Null und das Bestimmen des Schwellenwerts Tref als ausreichend klein stellt sicher, dass die Leistung, die von der Brennkraftmaschine ausgegeben wird, einer Drehmomentumwandlung unterzogen und an die Antriebswelle 22 ausgegeben wird, ohne ein Laden oder Entladen der Batterie 94 zu verursachen. Keine übergroße Entladung der Batterie 94 verhindert effektiv einen vorzeitigen Ausfall der Batterie 94.
Die Abgabesteuerroutine der 4 kann mit einer der Abgabesteuerroutinen der 10 bis 12 kombiniert werden. Beispielsweise kann die Abgabesteuerung in dem Fall in eine der Abgabesteuerroutinen der 10 bis 12 geschaltet werden, in welchem die Batterie 94 immer noch im Ladezustand oder im Entladezustand ist, nachdem die Abgabesteuerroutine der 4 wiederholt für eine vorab bestimmte Zeiteinheit durchgeführt wurde. Eine solche Kombination ermöglicht es, die Leistung, die von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, einer Drehmomentwandlung zu unterziehen und an die Antriebswelle 22 auszugeben, ohne eine Ladung oder Entladung der Batterie 94 zu verursachen, während die Zieldrehzahl Nd* und das Zieldrehmoment Td* der Antriebswelle 22 im möglichen Rahmen realisiert sind. Dies ergibt eine Verbesserung der Energieeffizienz der gesamten Leistung abgebenden Anordnung. Keine zu starke Entladung der Batterie 94 verhindert effektiv einen vorzeitigen Ausfall der Batterie 94.
In der Leistung abgebenden Anordnung 20 der ersten Ausführungsform und deren modifizierten Anwendungen werden der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 separat an den verschiedenen Positionen der Antriebswelle 22 angebracht. Wie in einer anderen Leistung abgebenden Anordnung 20a, die in 13 als ein modifiziertes Beispiel veranschaulicht ist, können jedoch der Kupplungsmotor und der Hilfsmotor integriert miteinander verbunden sein. Ein Kupplungsmotor 30A der Leistung abgebenden Anordnung 20A weist einen Innenrotor 34A auf, der mit der Kurbelwelle 56 verbunden ist, und einen Außenrotor 32A, der mit der Antriebswelle 22 verbunden ist. Dreiphasenspulen 36A sind an dem Innenrotor 34A angebracht, und Permanentmagnete 35A sind an dem Außenrotor 32A in solch einer Weise angebracht, dass die äußere Oberfläche und die innere Oberfläche derselben unterschiedliche Magnetpole aufweisen. Ein (nicht gezeigtes) nicht magnetisches Teil ist zwischen den Magnetpolen auf der äußeren Oberfläche und den Magnetpolen auf der inneren Oberfläche in den Permanentmagneten 35A eingesetzt. Ein Hilfsmotor 40A weist den Außenrotor 32A des Kupplungsmotors 30A und einen Statur 43 mit Dreiphasenspulen 44 auf, die daran befestigt sind. In diesem Aufbau arbeitet der Außenrotor 32A des Kupplungsmotors 30A auch als der Rotor des Hilfsmotors 40A. Weil die Dreiphasenspulen 36A an dem Innenrotor 34A angebracht sind, der mit der Kurbelwelle 56 verknüpft ist, ist der Gleitring 38 zum Bereitstellung der elektrischen Leistung an die Dreiphasenspulen 36A des Kupplungsmotors 30A an der Kurbelwelle 56 angebracht.
In der Leistung abgebenden Anordnung 20A mit diesem modifizierten Aufbau wird die Spannung, die auf die Dreiphasenspulen 36A an dem Innenrotor 34A wirkt, gegen die Magnetpole der Permanentmagnete 35A auf der inneren Oberfläche gesteuert, die auf dem Außenrotor 32A angebracht sind. Dies ermöglicht es, dem Kupplungsmotor 30A, in der gleichen Weise wie der Kupplungsmotor 30 der Leistung abgebenden Anordnung 20 der ersten Ausführungsform zu arbeiten, welche den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 aufweist, die separat an der Antriebswelle 22 angebracht sind. Die Spannung, die auf die Dreiphasenspulen 44 an dem Stator 43 wirkt, wird gegen die Magnetpole der Permanentmagnete 35A auf der äußeren Oberfläche gesteuert, die auf dem Außenrotor 32A angebracht sind. Dies ermöglicht es dem Hilfsmotor 40A, in der gleichen Weise wie der Hilfsmotor 40 der Leistung abgebenden Anordnung 20 zu arbeiten. Die Leistung abgebende Anordnung 20A mit dem modifizierten Aufbau arbeitet somit in gleicher Weise wie die Leistung abgebende Anordnung 20 der ersten Ausführungsform.
Der Außenrotor 32A arbeitet gleichzeitig als einer der Rotoren in dem Kupplungsmotor 30A und als der Rotor des Hilfsmotors 40A, wodurch effektiv die Größe und das Gewicht der Leistung abgebenden Anordnung 20A verringert wird.
In der Leistung abgebenden Anordnung 20 der ersten Ausführungsform ist der Hilfsmotor 40 an der Antriebswelle 22 angebracht. Wie in einer noch anderen Leistung abgebenden Anordnung 20B, die in 14 als ein anderes modifiziertes Beispiel gezeigt ist, kann der Hilfsmotor 40 an der Kurbelwelle 56 zwischen der Brennkraftmaschine 50 und dem Kupplungsmotor 30 angebracht sein. Die Leistung abgebende Anordnung 20B dieses modifizierten Aufbaus arbeitet in der folgenden Weise. Als ein Beispiel wird angenommen, dass die Brennkraftmaschine 50 an dem Arbeitspunkt P1 mit der Drehzahl Ne = N1 und dem Drehmoment Te = T1 auf der in 3 gezeigten Kurve konstanter Abgabeenergie betrieben wird und dass die Antriebswelle 22 mit der Drehzahl Nd = N2 gedreht wird. Wenn der Hilfsmotor 40, der an der Kurbelwelle 56 angebracht ist, das Drehmoment Ta (= T2 – T1) der Kurbelwelle 56 abgibt, wird eine Energie, die als die Summe der Bereiche G2 und G3 in 3 ausgedrückt wird, an der Kurbelwelle 56 bereitgestellt, an der folglich das Drehmoment T2 (T1 + Ta) anliegt. Wenn das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 auf den Wert T2 gesteuert wird, gibt der Kupplungsmotor 30 das Drehmoment Tc (T2 = T1 + Ta) an die Antriebswelle 22 aus, während er eine elektrische Leistung regeneriert, welche der Drehzahldifferenz Nc zwischen der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 und der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 entspricht (d. h. eine Energie, welche als die Summe der Bereiche G1 und G3 ausgedrückt wird). Das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 wird so festgelegt, dass es im Wesentlichen gleich der elektrischen Leistung ist, die von dem Kupplungsmotor 30 regeneriert wird, und diese regenerierte elektrische Leistung wird der zweiten Antriebsschaltung 92 über die Stromleitungen L1 und L2 zugeführt. Der Hilfsmotor 40 wird dann über diese regenerierte elektrische Leistung angetrieben.
In einem anderen Beispiel wird angenommen, dass die Brennkraftmaschine 50 an dem Arbeitspunkt P2 mit der Drehzahl Ne = N2 und dem Drehmoment Te = T2 in 3 betrieben wird und dass die Antriebswelle 22 mit der Drehzahl Nd = N1 gedreht wird. Wenn das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 auf den Wert (T2 – T1) gesteuert wird, führt der Hilfsmotor 40 den Regenerativbetrieb durch und regeneriert Energie (elektrische Leistung), die als der Bereich G2 in 3 ausgedrückt wird, von der Kurbelwelle 56. In dem Kupplungsmotor 30 dreht sich der Innenrotor 34 relativ zum Außenrotor 32 mit der Drehzahldifferenz Nc (= N1 – N2) in der Richtung der Drehung der Antriebswelle 22. Der Kupplungsmotor 30 wirkt folglich als ein normaler Motor und stellt Energie an die Antriebswelle 22 als Drehenergie bereit, welche als der Bereich G1 ausgedrückt wird, welcher der Drehzahldifferenz Nc entspricht. Das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 wird festgelegt, um es zu ermöglichen, dass elektrische Leistung, die von dem Hilfsmotor 40 regeneriert wird, im Wesentlichen gleich der elektrischen Leistung ist, die von dem Kupplungsmotor 30 konsumiert wird. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass der Kupplungsmotor 30 durch die elektrische Leistung angetrieben wird, die von dem Hilfsmotor 40 regeneriert wird.
Wie die Leistung abgebende Anordnung 20 der ersten Ausführungsform steuert die Leistung abgebende Anordnung 20B mit dem modifizierten Aufbau das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 und das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30, um die nachstehend aufgeführten Gleichungen (6) und (7) zu erfüllen. Die Energie, die von der Brennkraftmaschine 50 ausgegeben wird, wird dann frei einer Drehmomentumwandlung unterzogen und an die Antriebswelle 22 abgegeben. In der gleichen Weise wie die Leistung abgebende Anordnung 20 der ersten Ausführungsform führt die Leistung abgebende Anordnung 20B andere anwendbare Vorgänge zusätzlich zu diesem grundlegenden Vorgang durch, der ermöglicht, dass die gesamte Leistung, die von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, einer Drehmomentumwandlung unterzogen und an die Antriebswelle 22 abgegeben wird. Ein anwendbarer Vorgang vergrößert die Leistung, die von der Brennkraftmaschine 50 ausgegeben wird (d. h. das Produkt des Drehmoments Te und der Drehzahl Ne) gegenüber der Leistung, die an der Antriebswelle 22 benötigt wird (d. h. dem Produkt des Drehmoments Td und der Drehzahl Nd) und lädt die Batterie 94 mit der überschüssigen elektrischen Leistung. Ein anderer anwendbarer Vorgang verringert die Leistung, die von der Brennkraftmaschine 50 ausgegeben wird, gegenüber der Leistung, die an der Antriebswelle 22 benötigt wird, und entlädt die Batterie 94, um die fehlende elektrische Leistung zuzufügen. Te × Ne = Tc × Nd (6) Te + Ta = Tc = Td (7)
Die Leistung abgebende Anordnung 20B mit dem modifizierten Aufbau kann so die Abgabesteuerroutinen der 4 und 10 bis 12 ausführen und ähnliche Effekte wie jene der Leistung abgebenden Anordnung 20 der ersten Ausführungsform oder ihre modifizierten Ausführungen erzielen. Weil der Hilfsmotor 40 in der Leistung abgebenden Anordnung 20B an der Kurbelwelle 56 angebracht ist, werden die Vorgänge der Schritte S130 und S132 in der Steuerroutine für den Kupplungsmotor der 8 durch den Vorgang des Schrittes S270 in der Steuerroutine für den Kupplungsmotor der 15 ersetzt. Die Verarbeitung des Schrittes S270 legt den Drehmomentbefehlswert Td* auf den Drehmomentbefehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 fest. Der Vorgang des Schrittes S150 in der Hilfsmotorsteuerroutine der 9 wird durch die Vorgänge der Schritte S280 und S282 in der Hilfsmotorsteuerroutine der 16 ersetzt. Die Verarbeitung der Schritte S280 und S282 liest die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 und berechnet den Drehmomentbefehlswert Ta* des Hilfsmotors 40 aus der Eingangsdrehzahl Ne nach der nachfolgenden Gleichung (8): Ta* ← früheres Ta* + K3(Ne* – Ne) + K4∫(Ne* – Ne)dt (8)
In der Leistung abgebenden Anordnung 20B ist der Hilfsmotor 40 an der Kurbelwelle 56 zwischen der Brennkraftmaschine 50 und dem Kupplungsmotor 30 angebracht. Wie bei einer anderen Leistung abgebenden Anordnung 20C, die in 17 gezeigt ist, kann jedoch die Brennkraftmaschine zwischen dem Hilfsmotor 40 und den Kupplungsmotors 30 angebracht sein.
Die Leistung abgebende Anordnung 20B kann weiterhin so modifiziert sein, dass sie den Kupplungsmotor und den Hilfsmotor aufweist, die ineinander integriert montiert sind, wie eine andere Leistung abgebende Anordnung 20D, die in 18 gezeigt ist. In der Leistung abgebenden Anordnung 20D dieses modifizierten Aufbaus arbeitet ein äußerer Rotor 32D eines Kupplungsmotors 30D auch als ein Rotor des Hilfsmotors 40D. Die Spannung, die auf die Dreiphasenspulen 36 auf einem Innenrotor 34D wirkt, wird gegen den Magnetpol der Permanentmagneten 35D auf der inneren Oberfläche gesteuert, die an dem Außenrotor 32D angebracht sind. Dies ermöglicht es, dass der Kupplungsmotor 30D in der gleichen Weise wie der Kupplungsmotor 30 der Leistung abgebenden Anordnung 20B arbeitet. Die Spannung, die auf die Dreiphasenspulen 44 an dem Stator 43 wirkt, wird gegen die Magnetpole der Permanentmagneten 35B auf der äußeren Oberfläche gesteuert, die auf dem Außenrotor 32D angebracht sind. Dies ermöglicht es dem Hilfsmotor 40D, in der gleichen Weise wie der Hilfsmotor 40 der Leistung abgebenden Anordnung 20B zu arbeiten. Die Leistung abgebende Anordnung 20D mit dem modifizierten Aufbau arbeitet folglich in der gleichen Weise wie die Leistung abgebende Anordnung 20B. Die Leistung abgebende Anordnung 20D weist den Vorteil eines verringerten Gewichts und verringerter Größe zusätzlich zu denselben Effekten wie jenen der Leistung abgebenden Anordnung 20B oder der Leistung abgebenden Anordnung 20 der ersten Ausführungsform auf.
Die Leistung abgebende Anordnung 20 der ersten Ausführungsform und ihre vorstehend erörterten modifizierten Beispiele werden auf das zweiradgetriebene Fahrzeug vom FR-Typ bzw. Typ mit Heckantrieb oder FF-Typ bzw. Typ mit Frontantrieb angewendet. In einem anderen modifizierten Beispiel kann jedoch eine Leistung abgebende Anordnung 20E wie in 19 gezeigt auf ein vierradgetriebenes Fahrzeug angewendet werden. In diesem Aufbau wird der Hilfsmotor 40, der in der ersten Ausführungsform mechanisch mit der Antriebswelle 22 verbunden ist, von der Antriebswelle 22 getrennt und unabhängig in dem Hinterradabschnitt des Fahrzeugs angeordnet, um die hinteren Antriebsräder 27 und 29 anzutreiben. Die Antriebswelle 22 wird andererseits mit dem Differenzialgetriebe 24 über ein Getriebe 23 verbunden, um die vorderen Antriebsräder 26 und 28 anzutreiben. Die Abgabesteuerung der ersten Ausführungsform ist auf diesen Aufbau mit einigen Modifizierungen anwendbar.
In der Leistung abgebenden Anordnung 20 nach der ersten Ausführungsform wird der Gleitring 38, der aus den drehenden Ringen 38a und den Bürsten 38b besteht, als die Übertragungseinrichtung für elektrische Leistung an den Kupplungsmotor 30 verwendet. Der Gleitring 38 kann jedoch durch einen drehenden Ringquecksilberkontakt, eine Halbleiterkopplung mit magnetischer Energie, einen Drehtransformator oder etwas Ähnliches ersetzt werden.
Nachstehend wird eine Leistung abgebende Anordnung 110 als eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 20 zeigt schematisch einen Aufbau der Leistung abgebenden Anordnung 110 nach der zweiten Ausführungsform, 21 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen wesentlichen Teil der Leistung abgebenden Anordnung 110 nach der zweiten Ausführungsform veranschaulicht und 3 veranschaulicht schematisch einen allgemeinen Aufbau des Fahrzeugs mit der Leistung abgebenden Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform, die darin eingebaut ist.
Das Fahrzeug mit der Leistung abgebenden Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform, das in 22 gezeigt ist, weist einen ähnlichen Aufbau wie jener des Fahrzeugs mit der Leistung abgebenden Anordnung 20 der ersten Ausführungsform auf, die in 2 gezeigt ist, mit der Ausnahme, dass der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40, die an der Kurbelwelle 56 angebracht sind, durch ein Planetengetriebe 120, einen ersten Motor MG1 und einen zweiten Motor MG2, die an einer Kurbelwelle 156 angebracht sind, ersetzt sind. Die Bauteile der Leistung abgebenden Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform, die zu jenen der Leistung abgebenden Anordnung 20 der ersten Ausführungsform identisch sind, werden durch gleiche Bezugszeichen + 100 bezeichnet und hier nicht genau beschrieben. Die Nummern und Symbole, die in der Beschreibung der Leistung abgebenden Anordnung 20 der ersten Ausführungsform verwendet werden, weisen in der Beschreibung der Leistung abgebenden Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform die selben Bedeutungen auf, solange dies nicht anders spezifiziert ist.
Mit Bezug auf 20 umfasst die Leistung abgebende Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform primär eine Brennkraftmaschine 150, das Planetengetriebe 120, das einen Planetenträger 124 aufweist, der mechanisch mit der Kurbelwelle 156 der Brennkraftmaschine 150 verbunden ist, den ersten Motor MG1, der mit einem Sonnenrad 121 des Planetengetriebes 120 verbunden ist, den zweiten Motor MG2, der mit einem Hohlrad 122 des Planetengetriebes 120 verbunden ist, und eine Steuerung 180, um die ersten und zweiten Motoren MG1 und MG2 zu betreiben und zu steuern.
Wie in 21 gezeigt weist das Planetengetriebe 120 das Sonnenrad 121 auf, das mit einer hohlen Sonnenradwelle 125 verknüpft ist, durch welche die Kurbelwelle 156 geht, das Ringrad 122, das mit einer Ringradwelle 126 verknüpft ist, die mit der Kurbelwelle 156 koaxial ist, eine Vielzahl von Planetenritzelrädern 123, die zwischen dem Sonnenrad 121 und dem Hohlrad 122 angeordnet sind, damit sie um das Sonnenrad 121 umlaufen, während sie auf ihrer Achse drehen, und den Planetenträger 124, der mit einem Ende der Kurbelwelle 156 verbunden ist, um die drehenden Wellen der Planetenritzelräder 123 zu lagern. In dem Planetengetriebe 120 arbeiten drei Wellen, nämlich die Sonnenradwelle 125, die Ringradwelle 126 und die Kurbelwelle 156, die jeweils mit dem Sonnenrad 121, dem Hohlrad 122 und dem Planetenträger 124 verbunden sind, als Eingabe- und Ausgabewellen für die Leistung. Die Bestimmung der Leistungen, die an zwei beliebigen Wellen unter diesen drei Wellen ein- und abgegeben werden, bestimmt automatisch die Leistung, die an der verbleibenden einen Welle eingegeben oder abgegeben wird. Einzelheiten der Ein- und Abgabevorgänge für die Leistung in und von diesen drei Wellen des Planetengetriebes 120 werden später erörtert.
Ein Leistungsabnahmezahnrad bzw. -getriebe 128, um die Leistung abzunehmen, ist mit dem Hohlrad 122 verbunden und auf der Seite des ersten Motors MG1 angeordnet. Das Leistungsabnahmezahnrad 128 ist weiterhin mit einem Leistungsübertragungszahnrad 111 über einen Kettenriemen 129 so verbunden, dass die Leistung zwischen dem Leistungsabnahmezahnrad 128 und dem Leistungsübertragungszahnrad 111 übertragen wird. Wie in 22 gezeigt ist das Leistungsübertragungszahnrad 111 weiterhin mit einem Differenzialgetriebe 114 verbunden. Die Leistung, die von der Leistung abgebenden Anordnung 110 abgegeben wird, wird somit schließlich an linke und rechte Antriebsräder 116 und 118 übertragen.
Der erste Motor MG1 ist als ein Synchronmotorgenerator aufgebaut und umfasst einen Rotor 132, der eine Vielzahl von Permanentmagneten 135 (vier N-Pole und vier S-Pole in dieser Ausführungsform) auf seiner äußeren Oberfläche und einen Stator 133 mit Dreiphasenspulen 134 aufweist, die darauf gewickelt sind, um ein drehendes Magnetfeld zu erzeugen. Der Rotor 132 ist mit der Sonnenradwelle 125 verknüpft, die mit dem Sonnenrad 121 des Planetengetriebes 120 verbunden ist. Der Stator 133 wird vorbereitet, indem dünne Platten nichtgerichteten elektromagnetischen Stahls aufeinander gelegt werden, und ist an einem Gehäuse 119 befestigt. Der erste Motor MG1 arbeitet als ein Motor zum Drehen des Rotors 132 durch die Interaktion zwischen einem Magnetfeld, das von den Permanentmagneten 136 erzeugt wird, und einem Magnetfeld, das von den Dreiphasenspulen 134 erzeugt wird, oder als ein Generator zum Erzeugen einer elektromagnetischen Kraft an jedem Ende der Dreiphasenspulen 134 durch die Interaktion zwischen dem Magnetfeld, das von den Permanentmagneten 135 erzeugt wird, und der Drehung des Rotors 132. Die Sonnenradwelle 125 wird weiterhin mit einem Drehwinkelgeber 139 versehen, um ihren Drehwinkel θs zu messen.
Wie der erste Motor MG1 ist auch der zweite Motor MG2 als ein Synchronmotorgenerator aufgebaut und umfasst einen Rotor 142, der eine Vielzahl von Permanentmagneten 145 (vier N-Pole und vier S-Pole in dieser Ausführungsform) auf seiner äußeren Oberfläche und einen Stator 143 mit Dreiphasenspulen 144 aufweist, die darauf gewickelt sind, um ein drehendes Magnetfeld zu erzeugen. Der Rotor 142 ist mit der Hohlradwelle 126 verbunden, die mit dem Hohlrad 122 des Planetengetriebes 120 verknüpft ist, während der Stator 143 an dem Gehäuse 119 befestigt ist. Der Stator 143 des Motors MG2 wird ebenfalls durch Aufeinanderlegen von dünnen Platten nicht gerichteten elektromagnetischen Stahls hergestellt. Wie der erste Motor MG1 arbeitet auch der zweite Motor MG2 als ein Motor oder ein Generator. Die Hohlradwelle 126 ist weiterhin mit einem Drehwinkelgeber 149 versehen, um ihren Drehwinkel θr zu messen.
Mit Bezug zurück zu 20 ist die Steuerung 180, die in der Leistung abgebenden Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform enthalten ist, in der selben Weise wie die Steuerung 80 aufgebaut, die in der Leistung abgebenden Anordnung 20 der ersten Ausführungsform enthalten ist. Die Steuerung 180 umfasst eine erste Antriebschaltung 191, um den ersten Motor MG1 anzutreiben, eine zweite Antriebschaltung 192, um den zweiten Motor MG2 anzutreiben, eine Steuer-CPU 190, um sowohl die erste als auch die zweite Antriebschaltung 191 und 192 zu steuern, und eine Batterie 194, die eine Mehrzahl von Sekundärzellen aufweist. Wie die Steuer-CPU 90 der ersten Ausführungsform weist die Steuer-CPU 190 ein RAM 190a auf, das als ein Arbeitsspeicher dient, ein ROM 190b, in dem verschiedene Steuerprogramme gespeichert sind, einen (nicht gezeigten) Eingabe-/Ausgabeanschluss und einen (nicht gezeigten) seriellen Kommunikationsanschluss, durch den Daten an die EFIECU 170 gesendet und von ihr empfangen werden. Die Steuer-CPU 190 empfängt eine Vielzahl von Daten über den Eingabeanschluss. Die Eingabedaten umfassen einen Drehwinkel θs der Sonnenradwelle 125, der mit dem Drehwinkelgeber 139 gemessen wird, einen Drehwinkel θr der Hohlradwelle 126, der mit dem Drehwinkelgeber 149 gemessen wird, eine Gaspedalposition AP (einen Betrag des Tretens auf das Gaspedal 164), die von einem Gaspedalpositionssensor 164a ausgegeben wird, eine Bremspedalposition BP (einen Betrag des Tretens auf das Bremspedal 165), die von einem Bremspedalpositionssensor 165a ausgegeben wird, eine Ganghebelposition SP, die von einem Ganghebelpositionssensor 184 ausgegeben wird, Werte der Ströme Iu1 und Iv1 von zwei Strommessern 195 und 196, die in der ersten Antriebschaltung 191 angeordnet sind, Werte von Strömen Iu2 und Iv2 von zwei Strommessern 197 und 198, die in der zweiten Antriebsschaltung 192 angeordnet sind, eine verbleibende Ladung BRM der Batterie 194, die mit einer Vorrichtung 199a zur Messung der verbleibenden Ladung gemessen wird, und eine elektrische Lade-/Entladeleistung Pb der Batterie 194, die mit einer Leistungsmessung 199b gemessen wird, die an einem Abgabeanschluss der Batterie 194 angebracht ist.
Die Steuer-CPU 190 gibt ein erstes Steuersignal SW1 zum Antrieb von sechs Transistoren Tr1 bis Tr6 aus, die als Schaltelemente der ersten Antriebsschaltung 191 arbeiten, und ein zweites Steuersignal SW2 zum Antrieb von sechs Transistoren Tr11 bis Tr16, die als Schaltelemente der zweiten Antriebsschaltung 192 arbeiten. Die sechs Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 191 (die sechs Tran sistoren Tr11 bis Tr16 in der zweiten Antriebsschaltung 192) bilden einen Transistorinverter und sind in Paaren angeordnet, um als Source und Drain bzw. Hin- und Rückleitung mit Bezug auf ein Paar von Stromleitungen L1 und L2 zu arbeiten. Die Dreiphasenspulen (U, V, W) 134 des ersten Motors MG1 (die Dreiphasenspulen 144 des zweiten Motors MG2) sind mit den jeweiligen Kontakten der paarweise angeordneten Transistoren in der ersten Antriebsschaltung 191 (in der zweiten Antriebsschaltung 192) verbunden). Die Stromleitungen L1 und L2 sind jeweils mit Plus- und Minusanschlüssen der Batterie 194 verbunden. Das Steuersignal SW1 (das Steuersignal SW2), das von der Steuer-CPU 190 ausgegeben wird, steuert so nacheinander die Einschaltzeit der paarweise angeordneten Transistoren Tr1 bis Tr6 (die Einschaltzeit der paarweise angeordneten Transistoren Tr11 bis Tr16). Die elektrischen Ströme, die durch die Dreiphasenspulen 134 (die Dreiphasenspulen 144) fließen, werden einer PWM(Pulse Width Modulation, Pulsbreitenmodulations)-Steuerung unterzogen, um Quasisinuswellen zu erzeugen, was es ermöglicht, dass die Dreiphasenspulen 134 (die Dreiphasenspulen 144) ein magnetisches Drehfeld erzeugen.
Die Leistung abgebende Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform, die so aufgebaut ist, arbeitet in Übereinstimmung mit den nachstehend erörterten Betriebsprinzipien, insbesondere mit dem Prinzip der Drehmomentumwandlung. Als ein Beispiel wird angenommen, dass die Brennkraftmaschine 150 an einem Arbeitspunkt P1 betrieben wird, der durch die Drehzahl Ne und das Drehmoment Te definiert ist, und dass die Hohlradwelle 126 bei einem anderen Arbeitspunkt P2 betrieben wird, der durch eine andere Drehzahl Nr und ein anderes Drehmoment Tr definiert ist, aber die selbe Energie wie die Energie Pe liefert, die von der Brennkraftmaschine 150 ausgegeben wird. Dies bedeutet, dass die Leistung, die von der Brennkraftmaschine 150 ausgegeben wird, der Drehmomentumwandlung unterzogen wird und auf die Hohlradwelle 126 wirkt. Die Beziehung zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl der Brennkraftmaschine 150 und der Hohlradwelle 126 unter solchen Bedingungen ist in dem Schaubild der 23 veranschaulicht.
Nach der Mechanik können die Beziehungen zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment der drei Wellen in dem Planetengetriebe 120 (d. h., die Sonnenradwelle 125, die Hohlradwelle 126 und der Planetenträger 124 (der Kurbelwelle 156)) als Nomogramme ausgedrückt werden, die in 24 und 25 veranschaulicht sind und geometrisch gelöst werden. Die Beziehung zwischen den Drehzahlen und dem Drehmoment der drei Wellen in dem Planetengetriebe 120 kann numerisch durch Berechnung von Energien der jeweiligen Wellen analysiert werden, ohne die Nomogramme zu ver wenden. Zur Klarheit der Erläuterung werden in dieser Ausführungsform die Nomogramme verwendet.
In dem Nomogramm der 24 wird die Drehzahl der drei Wellen als Ordinate aufgetragen und die Positionsbeziehung der Koordinatenachsen der drei Wellen als Abszisse. Wenn eine Koordinatenachse S der Sonnenradwelle 125 und eine Koordinatenachse R des Hohlradschafts 126 an jeweiligen Enden eines Liniensegments angeordnet sind, wird eine Koordinatenachse C des Planetengetriebes 124 als eine innere Teilung der Achsen S und R im Verhältnis von 1 zu ρ gegeben, wobei ρ ein Verhältnis der Anzahl der Zähne des Sonnenrads 121 zu der Anzahl der Zähne des Hohlrads 122 wiedergibt und als Gleichung (9) nachstehend ausgedrückt ist: ρ = Anzahl der Zähne des Sonnenrads/Anzahl der Zähne des Hohlrads (9)
Wie vorstehend erwähnt wird die Brennkraftmaschine 150 mit der Drehzahl Ne angetrieben, während die Hohlradwelle 126 mit der Drehzahl Nr angetrieben wird. Die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 kann so auf der Koordinatenachse C des Planetenträgers 124 eingezeichnet werden, der mit der Kurbelwelle 156 der Brennkraftmaschine 150 verknüpft ist, und die Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 auf der Koordinatenachse R der Hohlradwelle 126. Eine gerade Linie wird gezogen, die durch die beiden Punkte geht, und eine Drehzahl Ns der Sonnenradwelle ergibt sich dann als der Schnittpunkt dieser geraden Linie mit der Koordinatenachse S. Diese gerade Linie wird nachstehend als eine dynamische kollineare Linie bezeichnet. Die Drehzahl Ns der Sonnenradwelle 125 kann aus der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 und der Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 in Übereinstimmung mit einem proportionalen Ausdruck berechnet werden, der nachstehend als Gleichung (10) ausgeführt ist. Im Planetengetriebe 120 ergibt die Bestimmung der Drehungen zweier Zahnräder aus dem Sonnenrad 121, dem Hohlrad 122 und dem Planetenträger 124 eine automatische Festlegung der Drehung des verbleibenden einen Zahnrads.
Das Drehmoment Te der Brennkraftmaschine 150 wirkt dann (in der Zeichnung aufwärts) auf die dynamische kollineare Linie auf der Koordinatenachse C des Planetenträgers 124, die als eine Aktionslinie funktioniert. Die dynamische kollineare Linie gegen das Drehmoment kann als ein fester Körper betrachtet werden, auf den eine Kraft als ein Vektor wirkt. Auf der Grundlage der Technik der Aufteilung der Kraft in zweiunterschiedliche, aber parallele Aktionslinien wird das Drehmoment Te, das auf die Koordinatenachse C wirkt, in einen Drehmoment Tes der Koordinatenachse S und ein Drehmoment Ter der Koordinatenachse R aufgeteilt. Die Größen der Drehmomente Tes und Ter werden durch die nachstehenden Gleichungen (11) und (12) dargestellt:
Das Kräftegleichgewicht auf der dynamischen kollinearen Linie ist für den stabilen Zustand der dynamischen kollinearen Linie essentiell. In Übereinstimmung mit einem konkreten Vorgang wird ein Drehmoment Tm1, das die selbe Größe wie das Drehmoment Tes aufweist, aber die entgegengesetzte Richtung aufweist, auf die Koordinatenachse S angewendet, während ein Drehmoment Tm2, das die selbe Größe, jedoch die entgegengesetzte Richtung wie eine resultierende Kraft des Drehmoments Ter aufweist, und das Drehmoment Tr, das die selbe Größe, aber die entgegengesetzte Richtung des Drehmoments aufweist, das auf die Hohlradwelle 126 wirkt, auf die Koordinatenachse R ausgeübt wird. Das Drehmoment Tm1 wird durch den ersten Motor MG1 bereitgestellt, und das Drehmoment Tm2 durch den zweiten Motor MG2. Auf den ersten Motor MG1 wirkt das Drehmoment Tm1 entgegen seiner Drehung und er arbeitet dadurch als Generator, um eine elektrische Leistung Pm1 zu erzeugen, die als das Produkt des Drehmoments Tm1 und der Drehzahl Ns von der Sonnenradwelle 125 festgelegt ist. Der zweite Motor MG2 wendet das Drehmoment Tm2 in der Richtung seiner Drehung auf und arbeitet somit als ein Motor, um eine elektrische Leistung Pm2, die als das Produkt des Drehmoments Tm2 und der Drehzahl Nr gegeben ist, als eine Leistung an die Hohlradwelle 126 abzugeben.
In dem Fall, in dem die elektrische Leistung Pm1 identisch zur elektrischen Leistung Pm2 ist, kann die gesamte elektrische Leistung, die von dem zweiten Motor MG2 verbraucht wird, von dem ersten Motor MG1 regeneriert und bereitgestellt werden. Um einen solchen Zustand zu erhalten, sollte die gesamte Eingangsenergie abgegeben werden; das bedeutet, die Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 150 ausgegeben wird, sollte gleich der Energie Pr sein, die an die Hohlradwelle 126 abgegeben wird. Die Energie Pe, die als das Produkt des Drehmoments Te und der Drehzahl Ne ausgedrückt wird, wird nämlich gleich der Energie Pr gemacht, die als das Produkt des Drehmoments Tr und der Drehzahl Nr ausgedrückt wird. Mit Bezug auf 23 wird die Leistung, die als das Produkt des Drehmoments Te und der Drehzahl Ne ausgedrückt und von der Brennkraftmaschine 150 abgegeben wird, die an dem Betriebspunkt P1 betrieben wird, einer Drehmomentumwandlung unterzogen und an die Hohlradwelle 126 als die Leistung der selben Energie ausgegeben, jedoch als das Produkt des Drehmoments Tr und der Drehzahl Nr ausgedrückt. Wie bereits erörtert wird die Leistung, die an die Hohlradwelle 126 ausgegeben wird, über das Leistungszuführgetriebe 128 und das Leistungsübertragungsgetriebe 111 an eine Antriebswelle 112 übertragen, und weiterhin über das Differenzialgetriebe 114 an die Antriebswellen 116 und 118 übertragen. Somit besteht eine lineare Beziehung zwischen der Leistung, die an die Hohlradwelle 126 ausgegeben wird, und der Leistung, die an die Antriebsräder 116 und 118 übertragen wird. Die an die Antriebsräder 116 und 118 übertragene Leistung kann so gesteuert werden, indem die Leistung angepasst wird, die an die Hohlradwelle 126 abgegeben wird.
Obwohl die Drehzahl Ns der Sonnenradwelle 125 in dem Nomogramm der 24 positiv ist, kann sie in Übereinstimmung mit der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 und der Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 wie in dem Nomogramm der 25 gezeigt, negativ sein. Im letzteren Fall gibt der erste Motor MG1 das Drehmoment in der Richtung seiner Drehung ab und arbeitet so als ein Motor, um die elektrische Leistung Pm1 zu konsumieren, welche als das Produkt des Drehmoments Tm1 und der Drehzahl Ns gegeben ist. Der zweite Motor MG2 wendet andererseits das Drehmoment umgekehrt zu seiner Drehung an und arbeitet somit als ein Generator, um die elektrische Leistung Pm2, die als das Produkt des Drehmoments Tm2 und der Drehzahl Nr gegeben ist, von der Hohlradwelle 126 zu regenerieren. In dem Fall, in dem die elektrische Leistung Pm1, die von dem ersten Motor MG1 konsumiert wird, gleich der elektrischen Leistung Pm2 gemacht wird, die von dem zweiten Motor MG2 unter solchen Bedingungen regeneriert wird, kann die gesamte elektrische Leistung, die von dem ersten Motor MG1 konsumiert wird, vom zweiten Motor MG2 bereitgestellt werden.
Die Leistung abgebende Anordnung 110 nach der zweiten Ausführungsform kann den Arbeitspunkt der Brennkraftmaschine 150 unabhängig von dem Arbeitspunkt der Hohlradwelle 126 festlegen, indem der Betrieb des Planetengetriebes 120 einbezogen wird. Die Leistung abgebende Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform führt folglich Vorgänge ähnlich den Ausgabesteuerroutinen der 4 und 10 bis 12 durch, die von der Leistung abgebenden Anordnung 20 der ersten Ausführungsform und ihren modifizierten Anwendungen durchgeführt werden. Die Ablaufpläne der 26 und 29 bis 31, die von der Leistung abgebenden Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform ausgeführt werden, entsprechen den Abgabesteuerroutinen der 4 und 10 bis 12.
Nachstehend werden die Abgabesteuerroutinen der 26 und 31 beschrieben, während jene der 29 und 30 nicht genauer beschrieben werden, weil sie Kombinationen der 26 und 31 darstellen.
Die Abgabesteuerroutine der 26, die von der Leistung abgebenden Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird, ist mit Ausnahme der folgenden Unterschiede ähnlich der Abgabesteuerroutine der 4. Die Abgabesteuerung der 26 verwendet die Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 und einen Drehmomentbefehlswert Tr* (das Drehmoment, das an die Hohlradwelle 126 auszugeben ist) in den Schritten S302 bis S310 anstelle der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 und des Drehmomentbefehlswerts Td* (des Drehmoments, das an die Antriebswelle 22 auszugeben ist). Eine Zieldrehzahl Ns* der Sonnenradwelle 125 wird aus einer Zieldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 150 anstelle der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 im Schritt S323 nach der vorstehend erwähnte Gleichung (10) berechnet. Die Abgabesteuerung der 26 steuert den ersten Motor MG1 und den zweiten Motor MG2 in den Schritten S326 und S328, während die Abgabesteuerung der 4 den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 in den Schritten S126 und S128 steuert. Die Hohlradwelle 126 ist mechanisch mit den Antriebsrädern 116 und 118 über das Leistungszuführgetriebe 128, das Leistungsübertragungsgetriebe 111 und das Differenzialgetriebe 114 verbunden und entspricht im Wesentlichen der Antriebswelle 22 in der ersten Ausführungsform. Wie die Steuervorgänge des Kupplungsmotors 30, des Hilfsmotors 40 und der Brennkraftmaschine 150 in der ersten Ausführungsform werden die Steuervorgänge des ersten Motors MG1, des zweiten Motors MG2 und der Brennkraftmaschine 150 in der zweiten Ausführungsform, die in 26 als separate Schritte veranschaulicht sind, parallel zueinander, aber unabhängig voneinander in unterschiedlichen Zählabständen von der Ausgabesteuerroutine durchgeführt.
Der Steuervorgang des ersten Motors MG1 im Schritt S126 und der Steuervorgang des Motors MG2 im Schritt S328 in der Ausgabesteuerroutine der 26 folgen jeweils einer Steuerroutine des ersten Motors MG1, die in dem Ablaufplan der 27 gezeigt ist, und einer Steuerroutine des Motors MG2, die in dem Ablaufplan der 28 gezeigt ist. Die Steuerroutine des ersten Motors MG1, die 27 gezeigt ist, und die Steuerroutine des zweiten Motors MG2, die in 28 gezeigt ist, sind ähnlich der Hilfsmotorsteuerroutine, die im Ablaufplan der 9 gezeigt ist, mit Ausnahme der Vorgänge zum Festlegen eines Drehmomentbefehlswerts Tm1* des ersten Motors MG1 und eines Drehmomentbefehlswertes Tm2* des zweiten Motors MG2 (Schritte S330 und S332 in 27 und Schritt S350 in 28). Der Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 wird aus der Drehzahl Ns der Hohlradwelle 125 in Über einstimmung mit der nachstehenden Gleichung (13) berechnet, während der Drehmomentbefehlswert Tm2* des zweiten Motors MG2 in Übereinstimmung mit der Gleichung (14) festgelegt wird. In der Gleichung (13) zum Festlegen des Drehmomentbefehlswerts Tm1* des ersten Motors MG1 ist der zweite Term auf der rechten Seite ein proportionaler Term, um die Abweichung der tatsächlichen Drehzahl Ns gegenüber der Zieldrehzahl Ns* auszugleichen, und der dritte Term auf der rechten Seite ist ein Integralterm, um die stationäre Abweichung zu beseitigen. Festlegen des Drehmomentbefehlswerts Tm1* des ersten Motors MG1 auf diese Weise ermöglicht es, dass die Sonnenradwelle 125 stabil mit der Zieldrehzahl Ns* gedreht wird. Die Zieldrehzahl Ns* der Sonnenradwelle 125 wird aus der Zieldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 150 in Übereinstimmung mit der Gleichung (10) berechnet, so dass das Drehen der Sonnenradwelle 125 mit der Zieldrehzahl Ns* der Drehung der Brennkraftmaschine 150 mit der Zieldrehzahl Ne* entspricht. Das Planetengetriebe 120 und der erste Motor MG1 arbeiten somit wie der Kupplungsmotor 30 in der Leistung abgebenden Anordnung 20 der ersten Ausführungsform. Die Gleichung (14) zum Berechnen des Drehmomentbefehlswerts Tm2* des zweiten Motors MG2 erhält man aus dem Gleichgewicht auf der dynamischen kollinearen Linie in 24 oder 25. Tm1* ← früheres Tm* + K5(Ns* – Ns) + K6∫(Ns* – Ns)dt (13)
Die Leistung abgebende Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform führt die Abgabesteuerroutine der 26 durch und übt die ähnlichen Effekte wie jene der Leistung abgebenden Anordnung 20 der ersten Ausführungsform aus. Externe Faktoren wie die Arbeitstemperatur der Brennkraftmaschine 150, die Eigenschaften des bereitgestellten Kraftstoffs, die Atmosphärentemperatur und der Atmosphärendruck können veranlassen, dass die Energie, die tatsächlich von der Brennkraftmaschine 150 abgegeben wird, sich von der Energie unterscheidet, die von der Brennkraftmaschine 150 abzugeben ist. In der Leistung abgebenden Anordnung 110 verändert sich die Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 150 auszugeben ist, abhängig von der Abweichung ΔPb der elektrischen Lade-/Entladeleistung Pb der Batterie 194 gegenüber dem Zielwert Pb*. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass die Batterie 194 mit der gewünschten elektrischen Leistung geladen oder diese aus ihr entladen wird, während eine gewünschte Leistung an die Sonnenradwelle 125 abgegeben wird. Der Vorgang des Festlegens des Zielwerts Pb* der elektrischen Lade-/Entladeleistung Pb der Batterie 194 auf Null verhindert effektiv eine unerwartete Ladung oder Entladung der Batterie 194 und verbessert daher die Energieeffizienz der gesamten Leistung abgebenden Anordnung 110. Der Aufbau der zweiten Ausführungsform lernt die Kombination der benötigten Energie Pn und der Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 150 auszugeben ist, unter der Bedingung, dass die Abweichung ΔPb der elektrischen Lade-/Entladeleistung Pb der Batterie 194 gegenüber dem Zielwert Pb* innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, wodurch eine Ladung oder Entladung der Batterie 194 herabgesetzt wird.
Nachfolgend wird die Abgabesteuerroutine der 31 beschrieben, die der Abgabesteuerroutine der 12 in der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme der folgenden Unterschiede entspricht. Die Abgabesteuerung der 31 verwendet in den Schritten S440 bis S452 die Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 und den Drehmomentbefehlswert Tr* (das Drehmoment, das an die Hohlradwelle 126 auszugeben ist) anstelle der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 und des Drehmomentbefehlswerts Td* (des Drehmoments, das an die Antriebswelle 22 auszugeben ist). Die Zieldrehzahl Ns* der Hohlradwelle 125 wird aus der Zieldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 150 anstelle der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 in Übereinstimmung mit der Gleichung (10) berechnet, die vorstehend im Schritt S456 angegeben ist. Die Abgabesteuerung der 26 wendet einen unterschiedlichen Vorgang an, um den Unterschied ΔTe wie in den Schritten S458 und S460 zu bestimmen. Die Abgabesteuerung der 26 steuert den ersten Motor MG1 und den zweiten Motor MG2 in den Schritten S472 und S474, während die Abgabesteuerung der 12 den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 in den Schritten S256 und S258 steuert. Wie vorstehend erwähnt entspricht die Hohlradwelle 126 im Wesentlichen der Antriebwelle 22 in der ersten Ausführungsform und das Planetengetriebe 120 und der erste Motor MG1 arbeiten wie der Kupplungsmotor 30. Nachstehend wird die Verarbeitung der Schritte S458 bis S476 einschließlich der Bestimmung des Unterschieds ΔTe beschrieben.
Falls die Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 und die Gaspedalposition AP im Schritt S446 identisch zu den früheren Daten sind, die in dem früheren Zyklus dieses Programms eingegeben wurden, berechnet die Steuer-CPU 190 der Steuerung 180 im Schritt S458 ein abgeschätztes Drehmoment Test nach der nachstehend aufgeführten Gleichung (15). Das abgeschätzte Drehmoment Test umfasst einen abgeschätzten Wert des Drehmoments Te, das tatsächlich von der Brennkraftmaschine 150 ausgegeben wird. Weil die Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 und die Gaspedalposition AP identisch zu den früheren Daten sind, ist es gerechtfertigt, anzunehmen, dass die Leistung abgebende Anordnung 110 im stationären Antriebszustand ist. Das Drehmoment Te, das von der Brennkraftmaschine 150 ausgegeben wird, kann so aus den Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 und den Drehmomentbefehls wert Tm2* des zweiten Motors MG2 über die Gleichung (15) abgeschätzt werden, die aus dem Gleichgewicht auf der dynamischen kollinearen Linie in der 24 oder der 25 erhalten wird.
Nach der Festlegung des abgeschätzten Drehmoments Test zieht die Steuer-CPU 190 das abgeschätzte Drehmoment Test von dem Zielbrennkraftmaschinendrehmoment Te* ab, das mit einem Korrekturkoeffizienten K multipliziert ist, um im Schritt S460 einen Unterschied ΔTe zu berechnen. Wie in der Abgabesteuerroutine der 12 wird das Zielbrennkraftmaschinendrehmoment Te* mit dem Korrekturkoeffizienten K multipliziert, um es zu ermöglichen, dass sich das Zieldrehmoment Te* dem Drehmoment Te annähert, das tatsächlich von der Brennkraftmaschine 150 ausgegeben wird. Der Unterschied ΔTe, der so berechnet wird, wird im Schritt S462 mit einem Schwellenwert Tref verglichen. In dem Fall, in dem der Unterschied ΔTe größer als der Schwellenwert Tref ist, zieht die Steuer-CPU 190 im Schritt S464 einen vorab bestimmten Wert ΔK von dem Korrekturkoeffizienten K ab, um einen neuen Korrekturkoeffizienten K festzulegen, und begrenzt den neu festgelegten Korrekturkoeffizienten K in den Schritten S466 und S468 so, dass er nicht kleiner als ein Schwellenwert Kref ist. Die Steuer-CPU 190 multipliziert anschließend im Schritt S470 den Drehmomentbefehlswert Tr* mit dem neuen Korrekturkoeffizienten K, um einen neuen Drehmomentbefehlswert Tr* oder ein Drehmoment festzulegen, das an die Hohlradwelle 126 auszugeben ist. Das Programm steuert dann den ersten Motor MG1, den zweiten Motor MG2 und die Brennkraftmaschine 150 mit den vorab festgelegten Werten in den Schritten S472 bis S476.
Selbst wenn die Energie, die tatsächlich von der Brennkraftmaschine abgegeben wird, sich beispielsweise aufgrund einer Fehlzündung eines Zylinders in der Brennkraftmaschine 150 von der Energie unterscheidet, die von der Brennkraftmaschine 150 abzugeben ist, verändert die Abgabesteuerroutine der 31 den Drehmomentbefehlswert Tr* durch Multiplizieren desselben mit dem sich allmählich verringernden Korrekturkoeffizienten K. Die Abgabesteuerung multipliziert außerdem das Zieldrehmoment Te*, das für die Bestimmung verwendet wird, mit dem Korrekturkoeffizienten K. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass die Leistung, die als das Produkt des variierten Drehmomentbefehlswerts Tr* und der Drehzahl Nr ausgedrückt wird, an die Hohlradwelle 126 ausgegeben wird, während die Batterie 194 mit einer gewünschten elektrischen Leistung geladen wird oder die Batterie 194 entladen wird, um eine gewünschte elektrische Leistung bereitzustellen. Der Vorgang des Festlegens des Zielwerts Pb* der elektrischen Lade-/Entladeleistung Pb der Batterie 194 auf Null und einer ausreichenden Verkleinerung des Schwellenwerts Tref stellt sicher, dass die Leistung, die von der Brennkraftmaschine 150 ausgegeben wird, einer Drehmomentumwandlung unterzogen und an die Hohlradwelle 126 abgegeben wird, ohne eine Ladung oder Entladung der Batterie 194 zu verursachen. Keine übergroße Entladung der Batterie 194 verhindert effektiv einen vorzeitigen Ausfall der Batterie 194.
In der Leistung abgebenden Anordnung 110 nach der zweiten Ausführungsform wird die Leistung, die an die Hohlradwelle 126 abgegeben wird, aus der Anordnung zwischen dem ersten Motor MG1 und dem zweiten Motor MG2 über das Leistungszuführgetriebe 128 abgenommen, das mit dem Hohlrad 122 verbunden ist. Wie bei einer anderen Leistung abgebenden Anordnung 110a, die in 32 als ein modifiziertes Beispiel gezeigt ist, kann jedoch die Leistung aus dem Gehäuse 119 abgenommen werden, aus dem sich die Hohlradwelle 126 erstreckt. 33 zeigt eine noch andere Leistung abgebende Anordnung 110B, die als ein anderes modifiziertes Beispiel vorliegt, wobei die Brennkraftmaschine 150, das Planetengetriebe 120, der zweite Motor MG2 und der erste Motor MG1 in dieser Reihenfolge angeordnet sind. In diesem Fall muss eine Sonnenradwelle 125b keinen hohlen Aufbau aufweisen, während eine hohle Hohlradwelle 126B benötigt wird. Dieser modifizierte Aufbau ermöglicht es, dass die Leistung, die an die Hohlradwelle 126B abgegeben wird, aus der Anordnung zwischen der Brennkraftmaschine 150 und dem zweiten Motor MG2 entnommen wird.
In der Leistung abgebenden Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform ist der zweite Motor MG2 an der Hohlradwelle 126 angebracht. Der zweite Motor MG2 kann jedoch an der Kurbelwelle 156 angebracht sein, wie eine andere Leistung abgebende Anordnung 110C zeigt, die in 34 als modifiziertes Beispiel dargestellt ist. In der Leistung abgebenden Anordnung 110C dieses modifizierten Aufbaus ist der Rotor 132 des ersten Motors MG1 an einer Sonnenradwelle 125C angebracht, die mit dem Sonnenrad 121 des Planetengetriebes 120 verbunden ist, während der Planetenträger 124 mit der Kurbelwelle 156 der Brennkraftmaschine 150 verknüpft ist. Der Rotor 142 des zweiten Motors MG2 und ein Drehwinkelgeber 157 zum Messen des Drehwinkels θe der Kurbelwelle 156 sind auf der Kurbelwelle 156 montiert. Eine Hohlradwelle 126C, die mit dem Hohlrad 122 des Planetengetriebes 120 verknüpft ist, ist mit dem Leistungszuführzahnrad 128 verbunden. Der Drehzahlgeber 149 zum Messen des Drehwinkels θr der Hohlradwelle 126C ist auf der Hohlradwelle 126C angebracht.
Die Leistung abgebende Anordnung 110C mit dem modifizierten Aufbau arbeitet in folgender Weise. Es wird als Beispiel angenommen, dass die Brennkraftmaschine 150 an einem Betriebspunkt P1 betrieben wird, der durch die Drehzahl Ne und das Drehmoment Te definiert ist und Energie Pe (Pe = Ne × Te) ausgibt, und dass die Hohlradwelle 126C an einem anderen Betriebspunkt P2 betrieben wird, der durch die Drehzahl Nr und das Drehmoment Tr definiert ist und Energie Pr (Pr = Nr × Tr) ausgibt, die identisch zur Energie Pe ist. Dies bedeutet, dass die Leistung, die von der Brennkraftmaschine 150 ausgegeben wird, einer Drehmomentumwandlung unterzogen und an die Hohlradwelle 126C abgegeben wird. Die 35 und 36 sind Nomogramme in diesem Zustand.
Die nachstehenden Gleichungen (16) bis (19) erhält man aus dem Gleichgewicht auf der dynamischen kollinearen Linie in dem Nomogramm der 35. Die Gleichung (16) erhält man aus dem Gleichgewicht der Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 150 ausgegeben wird, mit der Energie Pr, die an der Hohlradwelle 126C ausgegeben wird, und die Gleichung (17) als die gesamte Energie, die über die Kurbelwelle 126 an den Planetenträger 124 eingegeben wird. Die Gleichungen (18) und (19) werden abgeleitet, indem ein Drehmoment Tc, das auf den Planetenträger 124 wirkt, in Teildrehmomente Tcs und Tcr aufgeteilt werden, die entlang der Koordinatenachsen S und R wirken. Te × Ne = Tr × Nr (16) Tc = Te + Tm2 (17)
Das Gleichgewicht der Kräfte auf der dynamischen kollinearen Linie ist für den stabilen Zustand der dynamischen kollinearen Linie essentiell. Es wird folglich verlangt, das Drehmoment Tm1 gleich dem Teildrehmoment Tcs und das Drehmoment Tr gleich dem Teilmoment Tcr festzulegen. Die Drehmomente Tm1 und Tm2 werden folglich durch die nachstehenden Gleichungen (20) und (21) ausgedrückt: Tm1 = Tr × ρ (20) Tm2 = Tr × (1 + ρ) – Te (21)
Die Leistung, die von der Brennkraftmaschine 150 ausgegeben und durch das Drehmoment Te und die Drehzahl Ne definiert wird, wird in die Leistung umgewandelt, die durch das Drehmoment Tr und die Drehzahl Nr definiert ist und an die Hohlradwelle 126C ausgegeben, indem man es dem ersten Motor MG1 erlaubt, das Drehmoment Tm1, das durch die Gleichung (20) ausgedrückt wird, auf die Sonnenradwelle 125C auszuüben und es dem zweiten Motor MG2 erlaubt, das Drehmoment Tm2, das durch die Gleichung (21) ausgedrückt wird, auf die Kurbelwelle 156 auszuüben. In dem Zustand des Nomogramms der 35 ist die Richtung des Drehmoments, das von dem ersten Motor MG1 abgegeben wird, der Richtung der Drehung des Rotors 132 entgegengesetzt. Der erste Motor MG1 arbeitet folglich als ein Generator und regeneriert die elektrische Leistung Pm1, die als das Produkt des Drehmoments Tm1 und der Drehzahl Ns ausgedrückt wird. Die Richtung des Drehmoments, das von dem zweiten Motor MG2 ausgegeben wird, ist andererseits identisch zur Richtung der Drehung des Rotors 142. Der zweite Motor MG2 arbeitet also als ein Motor und verbraucht die elektrische Leistung Pm2, die als das Produkt des Drehmoments Tm2 und der Drehzahl Nr ausgedrückt wird.
Obwohl die Drehzahl Ns der Sonnenradwelle 125C in dem Nomogramm der 35 positiv ist, kann sie in Übereinstimmung mit der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 und der Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126C wie in dem Nomogramm der 36 gezeigt negativ sein. Im letzteren Fall wirkt das Drehmoment des ersten Motors MG1 in der Richtung des Rotors 132 und er arbeitet somit als ein Motor, um die elektrische Leistung Pm1 zu konsumieren, die als das Produkt des Drehmoments Tm1 und der Drehzahl Ns gegeben ist. Der zweite Motor MG2 wendet andererseits das Drehmoment umgekehrt zur Drehung des Rotors 142 an und arbeitet somit als ein Generator, um die elektrische Leistung Pm2, die als das Produkt des Drehmoments Tm2 und der Drehzahl Nr gegeben ist, aus der Hohlradwelle 126C zu regenerieren.
Wie die Leistung abgebende Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform steuert die Leistung abgebende Anordnung 110C des modifizierten Aufbaus den ersten Motor MG1 und den zweiten Motor MG2, um die Drehmomente auszugeben, die über die vorstehend genannten Gleichungen (20) und (21) berechnet werden. Die Energie, die von der Brennkraftmaschine 150 abgegeben wird, wird dann frei einer Drehmomentumwandlung unterzogen und an die Hohlradwelle 126C ausgegeben. In derselben Weise wie die Leistung abgebende Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform führt die Leistung abgebende Anordnung 110C andere anwendbare Vorgänge zusätzlich zu dem Basisvorgang aus, der ermöglicht, dass die gesamte Leistung, die von der Brennkraftmaschine 150 abgegeben wird, einer Drehmomentumwandlung unterzogen und an die Hohlradwelle 126C ausgegeben wird. Ein anwendbarer Vorgang vergrößert die Leistung, die von der Brennkraftmaschine 150 ausgegeben wird (d. h. das Produkt des Drehmoments Te und der Drehzahl Ne), gegenüber der Leistung, die an der Hohlradwelle 126C benötigt wird, d. h. dem Produkt des Drehmoments Tr und der Drehzahl Nr) und lädt die Batterie 194 mit der überschüssigen elektrischen Leistung. Ein anderer anwendbarer Vorgang verringert die Leistung, die von der Brennkraftmaschine 150 abgegeben wird, gegenüber der Leistung, die an der Hohlradwelle 126C benötigt wird, und entlädt die Batterie 194, um die fehlende elektrische Leistung zu ergänzen.
Die Leistung abgebende Anordnung 110C mit dem modifizierten Aufbau kann so die Abgabesteuerroutinen der 26 und der 29 bis 31 ausführen und die selben Effekte wie jene der Leistung abgebenden Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform oder ihrer modifizierten Anwendungen ausüben. Weil der zweite Motor MG2 in der Leistung abgebenden Anordnung 110C an der Kurbelwelle 156 angebracht ist, werden die Vorgänge der Schritte S330 und S332 in dem Steuerprogramm des ersten Motors MG1, das in 27 gezeigt ist, durch den Vorgang des Schritts S480 in dem Steuerprogramm des ersten Motors MG1 ersetzt, das in 37 gezeigt ist. Die Verarbeitung des Schritts S480 legt den Wert, der aus dem Drehmomentbefehlswert Tr* berechnet wird, anstelle des Drehmoments Tr in der Gleichung (20) auf den Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 fest. Der Vorgang des Schritts S350 in dem Steuerprogramm für den zweiten Motor MG2, das in 28 gezeigt ist, wird durch die Vorgänge der Schritte S490 und S492 in dem Steuerprogramm für den zweiten Motor MG2 ersetzt, das in 38 gezeigt ist. Die Verarbeitung der Schritte S490 und S492 liest die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 und berechnet den Drehmomentbefehlswert Tm2* des zweiten Motors MG2 aus der Eingangsdrehzahl Ne nach der nachstehenden Gleichung (22): Tm2* ← früheres Tm2* + K7(Ne* – Ne) + K8∫(Ne* – Ne)dt (22)
In der Leistung abgebenden Anordnung 110C wird der zweite Motor MG2 zwischen der Brennkraftmaschine 150 und dem ersten Motor MG1 angeordnet. Wie eine andere Leistung abgebende Anordnung 110C, die in 39 gezeigt ist, kann jedoch die Brennkraftmaschine zwischen dem ersten Motor MG1 und dem zweiten Motor MG2 aufgebaut sein. In der Leistung abgebenden Anordnung 110C wird die Leistung, die an die Hohlradwelle 126C ausgegeben wird, aus der Anordnung zwischen dem ersten Motor MG1 und dem zweiten Motor MG2 über das Leistungszuführgetriebe 128 abgenommen, das mit dem Hohlrad 122 verbunden ist. Wie bei einer noch anderen Leistung abgebenden Anordnung 110E, die in 40 gezeigt ist, kann jedoch die Leistung aus dem Gehäuse 119 abgenommen werden, aus dem sich eine Hohlradwelle 126E erstreckt.
Die Leistung abgebende Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform und ihre vorstehend erläuterten modifizierten Beispiele werden auf das von zwei Rädern angetriebene Fahrzeug vom FR-Typ oder vom FF-Typ angewendet. In einem anderen modifizierten Beispiel kann jedoch eine Leistung abgebende Anordnung 110F auf ein vierradgetriebenes Fahrzeug wie in 41 gezeigt angewendet werden. In diesem Aufbau wird der zweite Motor MG2 von der Hohlradwelle 126 getrennt und unabhängig in dem Hinterradabschnitt des Fahrzeugs angeordnet, um so die hinteren Antriebsräder 117 und 119 anzutreiben. Die Hohlradwelle 126 ist andererseits mit dem Differenzialgetriebe über das Leistungszuführzahnrad 128 und das Leistungsübertragungszahnrad 111 verbunden, um die vorderen Antriebsräder 116 und 118 anzutreiben. Die Abgabesteuerung der zweiten Ausführungsform ist mit einigen Änderungen auf diesen Aufbau anwendbar.
In der Leistung abgebenden Anordnung 110 nach der zweiten Ausführungsform und ihren modifizierten Beispielen wird das Planetengetriebe 120 als die Leistungs-Ein-/Ausgabeeinrichtung vom Typ mit drei Wellen verwendet. Ein anderes erhältliches Beispiel ist ein Planetengetriebe vom Typ mit Doppelplanetenritzeln mit mehreren Sätzen von Planetenritzelzahnrädern. Ein Planetengetrieberitzel in jedem Paar ist mit dem Sonnenrad verbunden, während das andere mit dem Ringrad verbunden ist, und das Paar von Planetengetrieberitzeln ist miteinander verbunden, damit sie um das Sonnenrad umlaufen, während sie um ihre eigene Achse drehen. Jede andere Vorrichtung oder Getriebeeinheit wie ein Differenzialgetriebe ist ebenfalls als die Leistungs-Ein-/Ausgabeeinrichtung vom Typ mit drei Wellen anwendbar, solange sie auf der Grundlage von vorab bestimmten Leistungen, die an zwei beliebigen Wellen unter den drei Wellen eingegeben und ausgegeben werden, Leistungen festlegen können, die von der verbleibenden einen Welle eingegeben oder davon abgegeben werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen oder ihre modifizierten Beispiele beschränkt, sondern kann viele Modifizierungen, Änderungen und Umbauten umfassen, ohne von den hauptsächlichen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise ist das Prinzip der vorliegenden Erfindung auch auf andere Maschinen mit interner oder externer Verbrennung wie Dieselmotoren, Turbinenmotoren und Jetmotoren anwendbar, obwohl der Benzinmotor in der Leistung abgebenden Anordnung 20 der ersten Ausführungsform und ihren modifizierten Beispielen und als die Brennkraftmaschine 150 in der Leistung abgebenden Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform und ihren modifizierten Beispielen verwendet wird.
Synchronmotoren vom Permanentmagnet(PM)-Typ werden als der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 in der Leistung abgebenden Anordnung 20 der ersten Ausführungsform und ihren modifizierten Beispielen und als der erste Motor MG1 und der zweite Motor MG2 in der Leistung abgebenden Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform und ihren modifizierten Beispielen verwendet. Jeder andere Motor, der sowohl den regenerativen Betrieb als auch den Leistungsbetrieb implementieren kann, wie beispielsweise Synchronmotoren vom Typ mit variabler Reluktanz (VR), Verniermotoren, Gleichstrommotoren, Induktionsmotoren, supraleitende Motoren und Schrittmotoren können jedoch abhängig von den Anforderungen verwendet werden.
In der Leistung abgebenden Anordnung 20 nach der ersten Ausführungsform und ihren modifizierten Beispielen und in der Leistung abgebenden Anordnung 110 der zweiten Ausführungsform und ihren modifizierten Beispielen werden jeweils Transistorinverter als die ersten und zweiten Antriebsschaltungen 91 und 92 bzw. als die ersten und zweiten Antriebsschaltungen 191 und 192 verwendet. Andere verfügbare Beispiele umfassen IGBT(Insulated Gate Bipolar Mode Transistor, Bipolarmodustransistoren mit invertierten Gattern)-Inverter, Thyristorinverter, Spannungs-PWM(Pulse Width Modulation, pulsbreitenmodulierte)Inverter, Rechteckwelleninverter(Spannungsinverter und Strominverter) sowie Resonanzinverter.
Die Batterie 94 oder 194 in den vorstehend erwähnten Ausführungsform kann Pb-Zellen, NiMH-Zellen, Li-Zellen oder andere Zellen aufweisen. Ein Kondensator kann anstelle der Batterie 194 verwendet werden.
Obwohl die Leistung abgebende Anordnung in all den vorstehend erwähnten Ausführungsformen an dem Fahrzeug montiert ist, kann sie an einer anderen Transporteinrichtung wie Schiffen oder Flugzeugen sowie an einer Vielzahl von industriellen Maschinen montiert sein.
Es sollte klar verständlich sein, dass die vorstehend erwähnten Ausführungsformen nur veranschaulichend und nicht in irgendeiner Weise beschränkend sind. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt.

Claims

Eine Leistung abgebende Anordnung (20, 110) zum Abgeben von Leistung an eine Antriebswelle (22), wobei die Leistung abgebende Anordnung Folgendes aufweist: eine Brennkraftmaschine (50), die eine damit verbundene Abtriebswelle (56) aufweist; eine Einrichtung (Tr1 bis Tr6, Tr11 bis Tr16) zur Leistungsregelung, die mit der Abtriebswelle und der Antriebswelle verbunden ist, um eine Leistungsabgabe von der Brennkraftmaschine (50) an die Antriebswelle (22) zu übertragen und die Größe der übertragenen Leistung über eine Umwandlung elektrischer Leistung zu regeln; einen Elektromotor (30, 40), der mit entweder der Abtriebswelle (56) oder der Antriebswelle (22) zur Aufnahme und Übertragung von Leistung von und zu der verbundenen Welle verbunden ist; eine Speicherbatterieeinrichtung (94), die elektrisch mit der Einrichtung zur Leistungsregelung und dem Elektromotor (30, 40) verbunden ist, um elektrische Leistung von der Einrichtung zur Leistungsregelung und dem Elektromotor zu empfangen und an diese abzugeben; eine erste Einrichtung (80, 91) zur Festlegung einer Zielleistung, um eine Zielleistung der Antriebswelle (22) festzulegen, die an die Antriebswelle abzugeben ist; eine zweite Einrichtung (80, 92) zur Festlegung einer Zielleistung, um eine von der Brennkraftmaschine abzugebende Zielleistung der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der von der ersten Einrichtung (80, 91) zur Festlegung einer Zielleistung festgelegten Zielleistung der Antriebswelle festzulegen; eine Brennkraftmaschinensteuereinrichtung (80), um die Brennkraftmaschine (50) in einem vorab bestimmten Antriebszustand in Übereinstimmung mit der Zielleistung der Brennkraftmaschine zu fahren, die von der zweiten Einrichtung (80, 92) zur Festlegung einer Zielleistung festgelegt ist; eine Leistungssteuereinrichtung (80), um die Einrichtung (Tr1 bis Tr6, Tr11 bis Tr16) zur Leistungsregelung und den Elektromotor (30, 40) zu steuern, um zu ermöglichen, dass eine Summe der von der Brennkraftmaschine (50) abgegebenen Leistung und der elektrischen Lade-/Entladeleistung, mit der die Speicherbatterieeinrichtung (94) geladen wird und die von der Speicherbatterieeinrichtung abgegeben wird, in die Zielleistung der Antriebswelle (22) umgewandelt und an diese Antriebswelle ausgegeben wird; gekennzeichnet durch eine Einrichtung (90, S106) zur Abweichungserfassung, um eine Abweichung der von der Brennkraftmaschine ausgegebenen Leistung gegenüber der Zielleistung der Brennkraftmaschine (50) zu erfassen; und eine Korrektureinrichtung (80, S126, S128, S129) zur Korrektur entweder der Zielleistung der Antriebswelle (22) oder der Zielleistung der Brennkraftmaschine (50) auf der Grundlage der Abweichung der Leistung, die von der Einrichtung (90, S106) zur Erfassung der Abweichung erfasst wird.
Eine Anordnung (20, 110) zur Leistungsabgabe nach Anspruch 1, wobei die Korrektureinrichtung (80) die Zielleistung der Brennkraftmaschine (50) korrigiert, um die Abweichung der Leistung zu verringern.
Eine Anordnung (20, 110) zur Leistungsabgabe nach Anspruch 2, wobei die Anordnung zur Leistungsabgabe weiterhin Folgendes aufweist: eine Speichereinrichtung (90a, 90b) zum Speichern von Daten, welche eine Beziehung zwischen der Zielleistung der Antriebswelle und der Zielleistung der Brennkraftmaschine wiedergeben; und einer Einrichtung zum Aktualisieren von Daten, um die Daten, die in der Speichereinrichtung (90a) gespeichert sind, zu aktualisieren, wenn die Abweichung der Leistung, die von der Einrichtung zur Erfassung der Abweichung erfasst wird, nicht größer als ein vorab bestimmter Wert ist, um die Zielleistung der Brennkraftmaschine (50), die von der Korrektureinrichtung (80) korrigiert wird, mit der Zielleistung der Antriebswelle (22) zu verbinden; wobei die zweite Einrichtung (80, 92) zur Festlegung der Zielleistung die Zielleistung der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der Daten festlegt, die in der Speichereinrichtung (90a) festgelegt sind.
Eine Anordnung (20, 110) zur Leistungsabgabe nach Anspruch 1, wobei die Korrektureinrichtung (80) die Zielleistung der Antriebswelle (22) korrigiert, um die Abweichung der Leistung zu verringern.
Eine Anordnung (20, 110) zur Leistungsabgabe nach Anspruch 4, wobei die Korrektureinrichtung (80) die Zielleistung der Antriebswelle, die von der ersten Einrichtung (80, 91) zur Festlegung der Zielleistung spezifiziert ist, korrigiert, um die Abweichung der Leistung innerhalb eines vorab bestimmten Bereichs des Verhältnisses zur Zielleistung der Antriebswelle (22) zu verringern.
Eine Anordnung (20, 110) zur Leistungsabgabe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Anordnung zur Leistungsabgabe weiterhin Folgendes aufweist: eine Einrichtung zur Erfassung einer elektrischen Lade-/Entladeleistung, um die elektrischen Lade-/Entladeleistung zu erfassen, mit der die Speicherbatterie geladen wird und die aus der Speicherbatterie entnommen wird, wobei die Einrichtung zur Abweichungserfassung die Abweichung der Leistung auf der Grundlage der elektrischen Lade-/Entladeleistung erfasst, die von der Einrichtung zur Erfassung der Lade-/Entladeleistung erfasst wird.
Eine Anordnung (20, 110) zur Leistungsabgabe nach Anspruch 6, wobei die Anordnung zur Leistungsabgabe weiterhin Folgendes aufweist: eine Einrichtung zur Festlegung einer elektrischen Zielleistung, um eine elektrischen Zielleistung festzulegen, mit der die Speicherbatterie geladen wird und die aus der Speicherbatterie entnommen wird, wobei die Einrichtung zur Erfassung der Abweichung die Abweichung der Leistung auf der Grundlage einer Abweichung der elektrischen Lade-/Entladeleistung, die von der Einrichtung zur Erfassung der elektrischen Lade-/Entladeleistung erfasst wird, gegenüber der elektrischen Zielleistung erfasst, die durch die Einrichtung zur Festlegung der elektrischen Zielleistung festgelegt ist.
Eine Anordnung (20, 110) zur Leistungsabgabe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Einrichtung zur Leistungsregelung eine Drehmomentregeleinrichtung aufweist, um ein Drehmoment zu regeln, das auf die Abtriebswelle wirkt, um zu veranlassen, dass die Abtriebswelle mit einer Zieldrehzahl gedreht wird, welche der Zielleistung der Brennkraftmaschine entspricht, wobei die Einrichtung zur Erfassung der Abweichung die Abweichung der Leistung auf der Grundlage eines Unterschieds zwischen dem von der Drehmomentregeleinrichtung geregelten Drehmoment und einem Zieldrehmoment erfasst, welches der Zielleistung der Brennkraftmaschine entspricht.
Eine Anordnung (20, 110) zur Leistungsabgabe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Einrichtung zur Leistungsregelung ein Elektromotor mit einem Rotorpaar ist, das einen ersten Rotor umfasst, der mit der Abtriebswelle verbunden ist, und einen zweiten Rotor, der mit der Antriebswelle verbunden ist, um relativ zum ersten Rotor drehbar zu sein, wobei der Elektromotor mit dem Rotorpaar die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung über eine elektromagnetische Kupplung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor an die Antriebswelle überträgt, wobei der Elektromotor mit dem Rotorpaar elektrische Leistung auf der Grundlage der elektromagnetischen Kopplung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor und eines Unterschieds zwi schen einer Drehzahl des ersten Rotors und einer Drehzahl des zweiten Rotors aufnimmt und abgibt.
Eine Anordnung (20, 110) zur Leistungsabgabe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Einrichtung zur Leistungsregelung Folgendes aufweist: eine Leistungsein-/-ausgabeeinrichtung vom Typ mit drei Wellen, die eine erste drehende Welle aufweist, die mit der Abtriebswelle verbunden ist, eine zweite drehende Welle, die mit der Antriebswelle verbunden ist, und eine dritte drehende Welle, die sich von der ersten drehenden Welle und der zweiten drehenden Welle unterscheidet, wobei die Leistungsein-/-ausgabeeinrichtung vom Typ mit drei Wellen Leistungen, die an eine und von einer verbleibenden einen drehenden Welle abgegeben werden, auf der Grundlage von vorab bestimmten Leistungen festlegt, die an zwei beliebigen drehenden Wellen eingegeben und von ihnen abgegeben werden; und einen Elektromotor, der mit der dritten drehenden Welle verbunden ist, um Leistung von der dritten drehenden Welle aufzunehmen und sie an sie abzugeben.
Kombination einer Anordnung (20, 110) zur Leistungsabgabe nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Steuerung zur Steuerung des Betriebs der Anordnung zur Leistungsabgabe.
Kombination nach Anspruch 11, wobei die Korrektureinrichtung Folgendes aufweist: eine erste Korrektureinrichtung, um die Zielleistung der Brennkraftmaschine zu korrigieren; und eine zweite Korrektureinrichtung, um die Zielleistung der Antriebswelle dann zu korrigieren, wenn die Zielleistung der Brennkraftmaschine, die von der ersten Korrektureinrichtung korrigiert wird, verursacht, dass die Speicherbatterieeinrichtung mit elektrischer Leistung aufgeladen oder elektrische Leistung in einer Menge davon abgegeben wird, die außerhalb des vorab bestimmten Bereichs liegt.
Verfahren zum Steuern einer Anordnung (20, 110) zur Leistungsabgabe, die Folgendes aufweist: eine Brennkraftmaschine (50), die eine damit verbundene Antriebswelle (56) aufweist; eine Einrichtung (Tr1 bis Tr6, Tr11 bis Tr16) zur Leistungsregelung, die mit der Abtriebswelle und einer Antriebswelle (22) zur Übertragung von Leistung verbunden ist, die von der Brennkraftmaschine an die Antriebswelle ausgegeben wird, und die die Größe der übertragenen Leistung über eine Umwandlung von elektrischer Leistung regelt; einen Elektromotor (30, 40), der entweder mit der Abtriebswelle oder der Antriebswelle verbunden ist, um Leistung von der mit ihm verbundenen Welle aufzunehmen und Leistung an sie abzugeben; und eine Speicherbatterieeinrichtung (94), die elektrisch mit der Einrichtung zur Leistungsregelung und dem Elektromotor verknüpft ist, um elektrische Leistung von der Einrichtung zur Leistungsregelung und dem Elektromotor aufzunehmen und sie an diese abzugeben, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: (a) Festlegen einer Zielleistung der Antriebswelle, die an die Antriebswelle abzugeben ist; (b) Festlegen (S122) einer von der Brennkraftmaschine auszugebenden Zielleistung der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der Zielleistung der Antriebswelle, die in dem Schritt (a) festgelegt wurde; (c) Antreiben (S129) der Brennkraftmaschine in einem vorab bestimmten Antriebszustand in Übereinstimmung mit der Zielleistung der Brennkraftmaschine, die in dem Schritt (b) festgelegt wird; (d) Steuern der Einrichtung zur Leistungsregelung und des Motors, um es zu ermöglichen, dass eine Summe der Leistung, die von der Brennkraftmaschine abgegeben wird, mit der elektrischen Lade-/Entladeleistung, mit der die Speicherbatterieeinrichtung aufgeladen und die aus der Speicherbatterieeinrichtung entladen wird, in die Zielleistung der Antriebswelle umgewandelt und an die Antriebswelle abgegeben wird; gekennzeichnet durch die weiteren Schritte (e) Erfassen (S106) einer Abweichung der Leistung, die von der Brennkraftmaschine ausgegeben wird, gegenüber der Zielleistung der Brennkraftmaschine; und (f) Korrigieren entweder der Zielleistung der Antriebswelle oder der Zielleistung der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der Abweichung der Leistung, die in dem Schritt (e) erfasst wurde.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Anordnung zur Leistungsabgabe weiterhin eine Speichereinrichtung (90a) aufweist, um Daten zu speichern, die eine Beziehung zwischen der Zielleistung der Antriebswelle und der Zielleistung der Brennkraftmaschine wiedergeben, wobei der Schritt (b) die Zielleistung der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der in der Speichereinrichtung gespeicherten Daten festlegt, der Schritt (f) die Zielleistung der Brennkraftmaschine korrigiert, um die Abweichung der Leistung zu verringern, wobei das Verfahren weiterhin folgenden Schritt aufweist: (g) Aktualisieren der Daten, die in der Speichereinrichtung gespeichert sind, um die Zielleistung der Brennkraftmaschine, die in dem Schritt (f) korrigiert wird, mit der Zielleistung der Antriebswelle zu verbinden, wenn die Abweichung der Leistung, die in dem Schritt (e) erfasst wird, nicht größer als ein vorab bestimmter Wert ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt (f) die Zielleistung der Antriebswelle (22), die in dem Schritt (a) festgelegt ist, korrigiert, um die Abweichung der Leistung innerhalb eines vorab bestimmten Bereichs des Verhältnisses zur Zielleistung der Antriebswelle zu verringern.