DE69614640T2

DE69614640T2 - HYBRID POWER TRANSMISSION SYSTEM, RELATED FOUR WHEEL DRIVE VEHICLE, POWER TRANSFER METHOD AND FOUR WHEEL DRIVE METHOD

Info

Publication number: DE69614640T2
Application number: DE69614640T
Authority: DE
Inventors: Hidetsugu Hamada; Yasutomo Kawabata; Shigeru Matuhashi; Takao Miyatani; Ryouji Mizutani; Shigetaka Nagamatsu; Shoichi Sasaki; Kyomi Shimada; Masanao Shiomi; Eiji Yamada
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1996-05-20
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2016-05-21
Also published as: DE69609562T2; DE69614754T2; DE69614754D1; DE69614640D1; DE69609562D1; DE69609764T2; DE69609764D1; DE69614755D1; DE69615744T2; DE69609561D1; DE69614755T2; DE69609561T2; DE69615745T2; DE69609378T2; DE69615745D1; DE69615744D1; DE69609378D1

Description

Technical area

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Energieübertragungsvorrichtung, ein Fahrzeug mit Vierradantrieb, in dem eine Energieübertragungsvorrichtung enthalten ist, sowie ein Verfahren zum Übertragen von Energie und ein Verfahren für den Vierradantrieb. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf eine Energieübertragungsvorrichtung zum effektiven Übertragen oder Verwenden von Energie, die durch einen Verbrennungsmotor erhalten wurde, und auf ein Fahrzeug mit Vierradantrieb, in dem eine solche Energieübertragungsvorrichtung enthalten ist.The present invention relates to a power transmission device, a four-wheel drive vehicle incorporating a power transmission device, and a method for transmitting power and a method for four-wheel drive. More specifically, the invention relates to a power transmission device for effectively transmitting or using power obtained by an internal combustion engine, and a four-wheel drive vehicle incorporating such a power transmission device.

Background of the state of the art

Drehmomentwandler, bei denen ein Fluid verwendet wird, werden im allgemeinen verwendet, um ein Abtriebsdrehmoment eines Verbrennungsmotors oder von ähnlichem in eine Energie umzuwandeln und die umgewandelte Energie zu übertragen. Bei herkömmlichen Drehmomentwandlern auf der Grundlage von Fluid sind eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle in Bezug aufeinander nicht vollständig arretiert; dementsprechend tritt ein Energieverlust auf, der einem Schlupf entspricht, der zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle auftritt. Der Energieverlust, der als Wärme verbraucht wird, wird als das Produkt der Drehzahldifferenz zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle und des zu diesem Zeitpunkt übertragenen Drehmoments ausgedrückt. Bei Fahrzeugen, an denen eine solche Energieübertragungsvorrichtung montiert ist, tritt ein großer Energieverlust in einem Übergangszustand, wie z. B. zu eine Anlaßzeitpunkt, auf. Der Wirkungsgrad der Energieübertragung ist selbst beim stationären Antrieb nicht 100%. Im Vergleich zu manuellen Übertragungen führen die Drehmomentwandler zu einem niedrigeren Kraftstoffverbrauch.Torque converters using a fluid are generally used to convert an output torque of an internal combustion engine or the like into energy and transmit the converted energy. In conventional fluid-based torque converters, an input shaft and an output shaft are not completely locked with respect to each other; accordingly, an energy loss corresponding to a slip that occurs between the input shaft and the output shaft occurs. The energy loss consumed as heat is expressed as the product of the speed difference between the input shaft and the output shaft and the torque transmitted at that time. In vehicles on which such an energy transmission device is mounted, a large energy loss occurs in a transient state such as at a starting time. The efficiency of energy transmission is not 100% even in stationary driving. Compared to manual Transmissions, the torque converters result in lower fuel consumption.

Im Unterschied zu herkömmlichen Energieübertragungsvorrichtungen wird bei der vorgeschlagenen Energieübertragungsvorrichtung kein Fluid zur Drehmomentwandlung oder Energieübertragung verwendet, sondern eine Energieübertragung mittels einer Umwandlung mechanisch-elektrisch-mechanisch durchgeführt (z. B. 'Arrangement of rotary electric machines' offenbart in der Japanese Patent Publication Gazette Nr. 51-22132). Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird ein Abtrieb eines Verbrennungsmotors mit einer Energieübertragungseinrichtung gekoppelt, die eine elektromagnetische Kupplung und einen Dreh-Magnetanker aufweist, und wird ein Untersetzungsverhältnis (Verhältnis der Drehmomentwandlung) von 1 + P2/P1 umgesetzt, wobei P1 und P2 die Polzahl im Dreh-Magnetanker bzw. die Polzahl der elektromagnetischen Kupplung bezeichnen. Bei dieser Struktur tritt durch das Fluid kein Energieverlust auf. Es ist dementsprechend möglich, den Energieverlust in der Energieübertragungseinrichtung relativ klein zu gestalten, indem der Wirkungsgrad der elektromagnetischen Kupplung des Dreh- Magnetankers verbessert wird.Unlike conventional power transmission devices, the proposed power transmission device does not use fluid for torque conversion or power transmission, but performs power transmission by means of mechanical-electrical-mechanical conversion (e.g., 'Arrangement of rotary electric machines' disclosed in Japanese Patent Publication Gazette No. 51-22132). In the proposed method, an output of an internal combustion engine is coupled to a power transmission device having an electromagnetic clutch and a rotary armature, and a reduction ratio (torque conversion ratio) of 1 + P2/P1 is implemented, where P1 and P2 denote the number of poles in the rotary armature and the number of poles in the electromagnetic clutch, respectively. In this structure, no energy loss occurs due to the fluid. It is accordingly possible to make the energy loss in the energy transmission device relatively small by improving the efficiency of the electromagnetic clutch of the rotary magnet armature.

Diese vorgeschlagene Energieübertragungsvorrichtung hat jedoch ein festgelegtes Verhältnis der Drehmomentwandlung und ist somit nicht auf Fahrzeuge oder andere Mechanismen anwendbar, bei denen eine umfassende Änderung des Umwandlungsverhältnisses erforderlich ist. Bei diesem System kann kein gewünschtes Wandlungsverhältnis entsprechend den Antriebsbedingungen des Fahrzeugs und des Verbrennungsmotors umgesetzt werden. Gemäß Vorbeschreibung kann das System auf Fluidbasis nicht ohne Energieverlust, der dem Schlupf zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle entspricht, auskommen. Diese bekannten Energieübertragungsvorrichtungen können Energie nur zu einer Welle übertragen und sind somit nicht bei Fahrzeugen mit Vierradantrieb anwendbar.However, this proposed power transmission device has a fixed torque conversion ratio and thus is not applicable to vehicles or other mechanisms where a large change in the conversion ratio is required. In this system, a desired conversion ratio cannot be implemented according to the driving conditions of the vehicle and the internal combustion engine. As described above, the fluid-based system cannot do without energy loss corresponding to the slip between the input shaft and the output shaft. These known power transmission devices can only transmit energy to one shaft. and are therefore not applicable to four-wheel drive vehicles.

Die US-A-5120282 offenbart eine Energieübertragung entsprechend dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche, bei der die zu einer der zwei Abtriebswellen eingegebene Energie auf einen Sollwert reguliert wird.US-A-5120282 discloses an energy transmission according to the preamble of the independent claims, in which the energy input to one of the two output shafts is regulated to a desired value.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine verbesserte Energieübertragungsvorrichtung vorzusehen, die von einem Verbrennungsmotor abgegebene Energie mit hohem Wirkungsgrad überträgt oder verwendet und den Abtrieb des Verbrennungsmotors zu zwei unterschiedlichen Wellen in geeigneter Weise verteilt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine neue Struktur für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb, in dem eine solche verbesserte Energieübertragungsvorrichtung enthalten ist, vorzusehen.It is therefore an object of the present invention to provide an improved power transmission device which transmits or uses power output from an internal combustion engine with high efficiency and distributes the output of the internal combustion engine to two different shafts in an appropriate manner. Another object of the invention is to provide a new structure for a four-wheel drive vehicle incorporating such an improved power transmission device.

Revelation of the Discovery

Zumindest ein Teil der vorstehenden und anderen in Beziehung stehenden Aufgaben wird durch eine Energieübertragung entsprechend den Ansprüchen umgesetzt. Insbesondere wird diese durch eine erste Energieübertragungsvorrichtung umgesetzt, die eine Rotationswelle aufweist, zu der von einem Verbrennungsmotor abgegebene Energie übertragen wird, und die die Energie, die vom Verbrennungsmotor abgegeben und von der Rotationswelle aufgenommen wird, zu einer ersten Abtriebswelle und zu einer sich von den ersten Abtriebswelle unterscheidenden zweiten Abtriebswelle überträgt, wobei die erste Energieübertragungsvorrichtung aufweist:At least part of the above and other related objects is achieved by an energy transmission according to the claims. In particular, it is achieved by a first energy transmission device comprising a rotary shaft to which energy output from an internal combustion engine is transmitted, and which transmits the energy output from the internal combustion engine and received by the rotary shaft to a first output shaft and to a second output shaft different from the first output shaft, the first energy transmission device comprising:

einen ersten Motor, der sich auf die Drehung der Rotationswelle bezieht,a first motor related to the rotation of the rotation shaft,

eine Verteilungseinrichtung zum Regulieren der Verteilung der von der Rotationswelle aufgenommenen Energie, der Energie, die von der ersten Abtriebswelle in mechanischer Form aufgenommen und von dieser in mechanischer Form abgegeben wird, und der Energie, die vom ersten Motor in elektrischer Form aufgenommen und von diesem in elektrischer Form abgegeben wird, in einer solchen Weise, das eine aufgenommene Gesamtenergie mit einer abgegebenen Gesamtenergie ausgeglichen ist,a distribution device for regulating the distribution of the energy absorbed by the rotating shaft, the energy absorbed by the first output shaft in mechanical form and delivered by it in mechanical form and the energy absorbed by the first motor in electrical form and delivered by it in electrical form, in such a way that a total energy absorbed is balanced with a total energy delivered,

einen zweiten Motor, der mit der zweiten Abtriebswelle verbunden ist,a second motor connected to the second output shaft,

eine erste Energiesteuervorrichtung zum Steuern der Energie, die vom ersten Motor in elektrischer Form aufgenommen und durch diesen in elektrischer Form abgegeben wird, wodurch sich ein Antriebszustand des ersten Motors ändert und die Verteilung der Energie, die in der Verteilungseinrichtung ausgeführt wird, gesteuert wird, unda first energy control device for controlling the energy received in electrical form by the first motor and outputted therefrom in electrical form, thereby changing a driving state of the first motor and controlling the distribution of the energy carried out in the distribution device, and

eine zweite Energiesteuervorrichtung zum Steuern des Betriebs des zweiten Motors auf der Grundlage der Energie die über die erste Energiesteuereinrichtung vom ersten Motor in elektrischer Form aufgenommen und von diesem in elektrischer Form abgegeben wurde, wodurch die zur zweiten Abtriebswelle abgegebene Energie reguliert wird,a second energy control device for controlling the operation of the second motor based on the energy received in electrical form from and output from the first motor via the first energy control device, thereby regulating the energy output to the second output shaft,

die ferner eine Verteilungsbestimmungseinrichtung aufweist, wobei die erste und die zweite Energiesteuereinrichtung die Steuerung ausführen, indem die Energiezuteilungen, die durch die Verteilungsbestimmungseinrichtung bestimmt wurden, auf Sollwert gesetzt werden.further comprising a distribution determining means, wherein the first and second energy control means carry out the control by setting the energy allocations determined by the distribution determining means to the target value.

Bei der ersten Energieübertragungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist der erste Motor zur Rotation der Rotationswelle, zu der Energie des Verbrennungsmotors übertragen wird, verbunden. Die erste Energiesteuereinrichtung steuert die Energie, die vom ersten Motor in elektrischer Form aufgenommen und durch diesen in elektrischer Form abgegeben wird. Im Ansprechen auf die Steuerung der Energie, die vom ersten Motor in elektrischer Form aufgenommen und durch diesen in elektrischer Form abgegeben wird, reguliert die Verteilungseinrichtung die Verteilung der Energie, die von der Rotationswelle aufgenommen wird, der Energie, die in elektrischer Form von der ersten Abtriebswelle aufgenommen und von dieser abgegeben wird, und der Energie, die in elektrischer Form vom ersten Motor aufgenommen und durch diesen abgegeben wird, in einer solchen Weise, daß die aufgenommene Gesamtenergie und die abgegebene Gesamtenergie ausgeglichen sind, wodurch die Energie bestimmt wird, die von der ersten Abtriebswelle aufgenommen und von dieser abgegeben wird. Die zweite Energiesteuereinrichtung steuert den Betrieb des zweiten Motor auf der Grundlage der Energie, die durch die erste Energiesteuereinrichtung in elektrischer Form vom ersten Motor aufgenommen und durch diesen abgegeben wird, wodurch die zur zweiten Abtriebswelle abgegebene Energie reguliert wird. Diese Struktur ermöglicht, daß die Energie des Verbrennungsmotors zur ersten Abtriebswelle und zur sich von der ersten Abtriebswelle unterscheidenden zweiten Abtriebswelle übertragen wird.In the first power transmission device of the present invention, the first motor is connected to rotate the rotary shaft to which power of the internal combustion engine is transmitted. The first power control means controls the power received by the first motor in electrical form and outputted therefrom in electrical form. In response to the control of the power received by the first motor in electrical form and outputted therefrom in electrical form, the distribution means regulates the distribution the energy received by the rotary shaft, the energy received in electrical form from and output from the first output shaft, and the energy received in electrical form from and output by the first motor, in such a manner that the total energy received and the total energy output are balanced, thereby determining the energy received by and output from the first output shaft. The second energy control means controls the operation of the second motor based on the energy received in electrical form from and output by the first motor by the first energy control means, thereby regulating the energy output to the second output shaft. This structure enables the energy of the internal combustion engine to be transmitted to the first output shaft and to the second output shaft different from the first output shaft.

Der durch die Verteilungseinrichtung ausgeführte Prozeß der Energieverteilung ist in Fig. 46 als die Beziehung zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment gezeigt. Wenn der Verbrennungsmotors mit einem bestimmten Abtrieb angetrieben wird, wird eine durch Drehmoment T x Drehzahl N definierte Energie zur Rotationswelle abgegeben. Beispielhaft wird angenommen, daß der Verbrennungsmotor an einem Antriebspunkte P1, der durch eine Drehzahl Ne und ein Drehmoment Te definiert ist, angetrieben wird und daß sich die erste Abtriebswelle mit einer Drehzahl Ndf dreht. Unter solchen Bedingungen nimmt die Verteilungseinrichtung die Energie, die einem Bereich G1 entspricht, in elektrischer Form heraus und gibt die Energie als ein Abtrieb zur zweiten Abtriebswelle. In dem Fall, in dem die zweite Abtriebswelle mit der gleichen Drehzahl Ndf wie die erste Abtriebswelle rotiert und die gesamte Energie, die durch die Verteilungseinrichtung in elektrischer Form herausgenommen wurde, zur zweiten Abtriebswelle abgegeben wird, wird ein Drehmoment Tdf, das der Beziehung (Ne-Ndf)·Te = Ndf·Tdr genügt, zur zweiten Abtriebswelle abgegeben. Da das Drehmoment zur ersten Abtriebswelle gleich Te ist, wird in dem Fall, in dem die erste Abtriebswelle und die zweite Abtriebswelle ein identisches Objekt antreiben, die Gesamtenergie gleich (Te + Tdr). Das Objekt, das die übertragene Energie aufnimmt, wird dementsprechend bei einem Antriebspunkt P2, der durch die Drehzahl Ndf und das Drehmoment (Te + Tdr) definiert ist, angetrieben. Die Energieübertragungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann somit als eine Vorrichtung zum Implementieren einer Drehmomentwandlung auf der Grundlage der Beziehung zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl angesehen werden. Die Drehmomentwandlung kann in umgekehrte Richtung ausgeführt werden, d. h. vom Antriebspunkt P2 zur Antriebspunkt P1. Bei einem später behandelten Fahrzeug mit Vierradantrieb werden eine erste Achse und eine zweite Achse im allgemeinen mit einer identischen Drehzahl in Rotation versetzt. Unter Berücksichtigung der Energieabgabe zu den Achsen auf der Grundlage der Beziehung zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl ist die vorstehende Diskussion der Drehmomentwandlung ebenfalls auf das Fahrzeug mit Vierradantrieb anwendbar.The process of energy distribution carried out by the distribution device is shown in Fig. 46 as the relationship between the speed and the torque. When the internal combustion engine is driven at a certain output, an energy defined by torque T x speed N is output to the rotating shaft. For example, assume that the internal combustion engine is driven at a drive point P1 defined by a speed Ne and a torque Te and that the first output shaft rotates at a speed Ndf. Under such conditions, the distribution device takes out the energy corresponding to an area G1 in electrical form and outputs the energy as an output to the second output shaft. In the case where the second output shaft rotates at the same speed Ndf as the first output shaft and all the energy taken out in electrical form by the distribution device is output to the second output shaft, a Torque Tdf satisfying the relationship (Ne-Ndf)·Te = Ndf·Tdr is output to the second output shaft. Since the torque to the first output shaft is equal to Te, in the case where the first output shaft and the second output shaft drive an identical object, the total energy becomes (Te + Tdr). The object receiving the transmitted energy is accordingly driven at a drive point P2 defined by the rotational speed Ndf and the torque (Te + Tdr). The power transmission device of the present invention can thus be regarded as a device for implementing torque conversion based on the relationship between the torque and the rotational speed. The torque conversion can be carried out in the reverse direction, that is, from the drive point P2 to the drive point P1. In a four-wheel drive vehicle discussed later, a first axle and a second axle are generally rotated at an identical rotational speed. Considering the power delivery to the axles based on the relationship between torque and speed, the above discussion of torque conversion is also applicable to the four-wheel drive vehicle.

Entsprechend einer bevorzugten Struktur weist die erste Energieübertragungsvorrichtung ferner auf:According to a preferred structure, the first energy transmission device further comprises:

einen dritten Motor, der mit der ersten Abtriebswelle verbunden ist, unda third motor connected to the first output shaft, and

eine dritte Energiesteuereinrichtung zum Steuern des Betriebes des dritten Motors, damit die erste Abtriebswelle durch den dritten Motor Energie aufnimmt und abgibt, wobei die erste Abtriebswelle durch die Verteilungseinrichtung Energie in mechanischer Form aufnimmt und abgibt.a third energy control device for controlling the operation of the third motor so that the first output shaft receives and outputs energy through the third motor, the first output shaft receiving and outputting energy in mechanical form through the distribution device.

Diese bevorzugte Struktur ermöglicht, daß die Aufnahme und die Abgabe der Energie durch den dritten Motor zur Energie addiert werden, die von der ersten Abtriebswelle aufgenommen und durch diese abgegeben wird. Die Energie, die anschließend von der ersten Abtriebswelle aufgenommen wird und von dieser abgegeben wird, ist somit nicht auf den Bereich der Energie beschränkt, der durch die Verteilungseinrichtung mechanisch aufgenommen und abgegeben wird, sondern kann in einem breiteren Bereich geändert werden.This preferred structure allows the energy input and output by the third motor to be added to the energy input and output by the first output shaft. The energy which is subsequently absorbed by and delivered by the first output shaft is thus not limited to the range of energy mechanically absorbed and delivered by the distribution device, but can be varied within a wider range.

Es gibt einige Strukturen, die auf die Verteilungseinrichtung in der ersten Energieübertragungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung anwendbar sind. Entsprechend einer bevorzugten Struktur weist der erste Motor einen ersten Rotor, der mit einer Rotationswelle des Verbrennungsmotors mechanisch verbunden ist, und einen zweiten Rotor auf, der mit dem ersten Rotor elektromagnetisch verbunden ist, um sich bezüglich des ersten Rotors zu drehen, und ist dieser mit der ersten Abtriebswelle mechanisch verbunden, wodurch die Verteilungseinrichtung gebildet wird. Bei der Energieübertragungsvorrichtung dieser Struktur weisen die erste Energiesteuereinrichtung und die zweite Energiesteuereinrichtung auf: eine Antriebsschaltung für den ersten Motor zum Steuern der elektromagnetischen Verbindung zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor im ersten Motor durch einen Mehrphasen-Wechselstrom, um zu ermöglichen, daß elektrische Energie zwischen der Antriebsschaltung für den ersten Motor und dem ersten Motor zumindest in eine Richtung übertragen wird, eine Antriebsschaltung für den zweiten Motor, um zu ermöglichen, daß elektrische Energie zwischen der Antriebsschaltung für den zweiten Motor und dem zweiten Motor zumindest in eine Richtung übertragen wird, und eine Energieverteilungs-Steuereinrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den ersten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, um die Verteilung der Energie, die von der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle aufgenommen und durch diese abgegeben wird, zu regulieren.There are some structures applicable to the distribution device in the first power transmission device of the present invention. According to a preferred structure, the first motor has a first rotor mechanically connected to a rotation shaft of the internal combustion engine and a second rotor electromagnetically connected to the first rotor to rotate with respect to the first rotor, and is mechanically connected to the first output shaft, thereby forming the distribution device. In the power transmission device of this structure, the first power control means and the second power control means include: a first motor drive circuit for controlling the electromagnetic connection between the first rotor and the second rotor in the first motor by a multi-phase alternating current to allow electric power to be transmitted between the first motor drive circuit and the first motor in at least one direction, a second motor drive circuit for allowing electric power to be transmitted between the second motor drive circuit and the second motor in at least one direction, and power distribution control means for controlling the first motor drive circuit and the second motor drive circuit to regulate the distribution of the power received by and output from the first output shaft and the second output shaft.

Bei der Energieübertragungsvorrichtung der bevorzugten Struktur verteilt die Verteilungseinrichtung die Energie, die von der Rotationswelle des Verbrennungsmotors aufgenommen wurde, in der folgenden Weise. Die Energie wird in mechanischer Form auf der Grundlage der Intensität der elektromagnetischen Verbindung zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor von der ersten Abtriebswelle aufgenommen und durch diese abgegeben, wohingegen die Energie in elektrischer Form auf der Grundlage der Drehzahldifferenz zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor aufgenommen und abgegeben wird. Die Summe der aufgenommenen und abgegebenen Energie ist mit Ausnahme eines bestimmten Verlustes durch Reibung oder ähnliches ausgeglichen. Auf das System mit der Verteilungseinrichtung, die als ein Motor aufgebaut ist, wird sich nachfolgend als elektrisches Verteilungssystem bezogen. Bei der Energieübertragungsvorrichtung des elektrischen Verteilungssystems kann die elektrische Energie zwischen dem ersten Motor und der Antriebsschaltung für den ersten Motor und dem zweiten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor zumindest in eine Richtung übertragen werden. Die Energieverteilungssteuereinrichtung steuert die Antriebsschaltung für den ersten Motor und die Antriebsschaltung für den zweiten Motor, wodurch ermöglicht wird, daß Energie zur ersten Abtriebswelle und zur zweiten Abtriebswelle frei verteilt und ausgegeben werden.In the energy transfer device of the preferred structure, the distribution device distributes the energy, received from the rotation shaft of the internal combustion engine in the following manner. The energy in mechanical form is received from and output through the first output shaft based on the intensity of the electromagnetic connection between the first rotor and the second rotor, whereas the energy in electrical form is received and output based on the difference in rotation speed between the first rotor and the second rotor. The sum of the received and output energy is balanced except for a certain loss due to friction or the like. The system having the distribution device constructed as a motor is hereinafter referred to as an electrical distribution system. In the power transmission device of the electrical distribution system, the electrical energy can be transmitted between the first motor and the drive circuit for the first motor and the second motor and the drive circuit for the second motor at least in one direction. The power distribution control device controls the drive circuit for the first motor and the drive circuit for the second motor, thereby allowing energy to be freely distributed and output to the first output shaft and the second output shaft.

Die Energieübertragungsvorrichtung des elektrischen Verteilungssystems kann ferner eine Speicherbatterie zum Speichern von zumindest einem Teil der elektrischen Energie, die entweder zwischen dem ersten Motor und der Antriebsschaltung für den ersten Motor oder zwischen dem zweiten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor regeneriert wird, aufweisen, wobei die Energieverteilungs-Steuereinrichtung zusätzlich zur Übertragung der elektrischen Energie zwischen dem ersten Motor und der Antriebsschaltung für den ersten Motor und der Übertragung der elektrischen Energie zwischen dem zweiten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, die durch die Steuerung der Antriebsschaltung für den ersten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor ausgeführt wird, wodurch die Verteilung der Energie reguliert wird, die durch die erste Abtriebswelle und die zweite Abtriebswelle aufgenommen und durch diese abgegeben wird, die Speicherung der elektrischen Energie in der Speicherbatterie und das Entladen der elektrischen Energie von der Speicherbatterie steuert. In diesem Fall besteht keine Beschränkung auf den Antrieb von einem Motor mit der durch den anderen Motor regenerierten elektrischen Energie. Genauer gesagt ist es nicht erforderlich, die elektrische Energie in der Antriebsschaltung für den ersten Motor mit der in der Antriebsschaltung für den zweiten Motor auszugleichen. Diese Struktur ermöglicht, daß beide Motor den Energiebetrieb ausführen, und erhöht ferner den Freiheitsgrad bei der Steuerprozedur.The power transmission device of the electrical distribution system may further comprise a storage battery for storing at least a part of the electric energy regenerated either between the first motor and the drive circuit for the first motor or between the second motor and the drive circuit for the second motor, wherein the power distribution control device, in addition to the transmission of the electric energy between the first motor and the drive circuit for the first motor and the transmission of the electric energy between the second motor and the drive circuit for the second motor, which are controlled by the drive circuit for the first motor and the drive circuit for the second motor, thereby regulating the distribution of the power received by and output from the first output shaft and the second output shaft, controlling the storage of the electric energy in the storage battery, and controlling the discharge of the electric energy from the storage battery. In this case, there is no limitation on the drive of one motor with the electric energy regenerated by the other motor. More specifically, it is not necessary to balance the electric energy in the drive circuit for the first motor with that in the drive circuit for the second motor. This structure enables both motors to perform the power operation and further increases the degree of freedom in the control procedure.

Bei der Energieübertragungsvorrichtung des elektrischen Verteilungssystem kann die Energieverteilungs-Steuereinrichtung aufweisen: eine Steuereinrichtung für den regenerativen Betrieb zum Steuern der Antriebsschaltung für den ersten Motor, wodurch ermöglicht wird, daß elektrische Energie, die der Schlupfrotation zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor entspricht, durch den ersten Motor über die Antriebsschaltung für den ersten Motor regeneriert wird, und eine Energiebetrieb-Steuereinrichtung, die ermöglicht, daß der zweite Motor den Energiebetrieb über die Antriebsschaltung für den zweiten Motor mit zumindest einem Teil der elektrischen Energie, die durch den ersten Motor regeneriert wurde, ausführt. Bei dieser Struktur regeneriert der erste Motor elektrische Energie über die Antriebsschaltung für den ersten Motor, während der zweite Motor den Energiebetrieb mit zumindest einem Teil der regenerierten elektrischen Energie ausführt. Das Drehmoment des Verbrennungsmotors kann somit zur ersten Abtriebswelle und zur zweiten Abtriebswelle frei verteilt werden.In the power transmission device of the electric distribution system, the power distribution control means may include: a regenerative operation control means for controlling the first motor drive circuit, thereby allowing electric energy corresponding to the slip rotation between the first rotor and the second rotor to be regenerated by the first motor via the first motor drive circuit, and a power operation control means for allowing the second motor to perform the power operation via the second motor drive circuit with at least a part of the electric energy regenerated by the first motor. With this structure, the first motor regenerates electric energy via the first motor drive circuit, while the second motor performs the power operation with at least a part of the regenerated electric energy. The torque of the engine can thus be freely distributed to the first output shaft and the second output shaft.

Bei der Energieübertragungsvorrichtung der vorstehenden Struktur weist die Energieverteilungs-Steuereinrichtung auf: eine erste Energiebetrieb-Steuereinrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den ersten Motor, wodurch ermöglicht wird, daß der erste Motor den Energiebetrieb durch die in der Speicherbatterie gespeicherte elektrische Energie ausführt, und eine zweite Energiebetriebsteuereinrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, wodurch ermöglicht wird, daß der zweite Motor den Energiebetrieb durch die in der Speicherbatterie gespeicherte elektrische Energie ausführt. Diese Struktur ermöglicht, daß beide Motoren den Energiebetrieb ausführen, und gestattet dadurch, daß ein großes Drehmoment von der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle ausgegeben wird.In the power transmission device of the above structure, the power distribution control means comprises: first power operation control means for controlling the drive circuit for the first motor, thereby allowing the first motor to perform the power operation by the electric energy stored in the storage battery, and second power operation control means for controlling the drive circuit for the second motor, thereby allowing the second motor to perform the power operation by the electric energy stored in the storage battery. This structure enables both motors to perform the power operation, thereby allowing a large torque to be output from the first output shaft and the second output shaft.

Eine bevorzugte Struktur der Energieübertragungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung basiert auf einem mechanischen Verteilungssystem. Beim mechanischen Verteilungssystem weist die Verteilungseinrichtung eine Dreiwellen-Energie-Aufnahme-Abgabeeinrichtung auf, bei der drei Wellen mit einer Rotationswelle des Verbrennungsmotors, der ersten Abtriebswelle bzw. einer Rotationswelle des ersten Motors verbunden sind, wobei die Dreiwellen-Energie-Aufnahme-Abgabe-Einrichtung Energie, die von der mit der ersten Abtriebswelle verbundenen Welle aufgenommen und durch diese abgegeben wird, auf der Grundlage von Energie bestimmt, die von der mit der Rotationswelle des Verbrennungsmotors verbunden Welle und der mit der Rotationswelle des ersten Motors verbundenen Welle aufgenommen und durch diese abgegeben wird. Bei dieser Energieübertragungsvorrichtung weisen die erste Energiesteuereinrichtung und die zweite Energiesteuereinrichtung auf: eine Antriebsschaltung für den ersten Motor, um zu ermöglichen, daß elektrische Energie zwischen der Antriebsschaltung für den ersten Motor und dem ersten Motor zumindest in eine Richtung übertragen wird, eine Antriebsschaltung für den zweiten Motor, um zu ermöglichen, daß elektrische Energie zwischen der Antriebsschaltung für den zweiten Motor und dem zweiten Motor zumindest in eine Richtung übertragen wird, und eine Energieverteilungs-Steuereinrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den ersten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, um die Verteilung der Energie, die von der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle aufgenommen wurde und durch diese abgegeben wurde, zu regulieren.A preferred structure of the power transmission device of the present invention is based on a mechanical distribution system. In the mechanical distribution system, the distribution device comprises a three-shaft power input-output device in which three shafts are connected to a rotation shaft of the internal combustion engine, the first output shaft and a rotation shaft of the first motor, respectively, the three-shaft power input-output device determining power input from and output by the shaft connected to the first output shaft based on power input from and output by the shaft connected to the rotation shaft of the internal combustion engine and the shaft connected to the rotation shaft of the first motor. In this power transmission device, the first power control device and the second power control device comprise: a first motor drive circuit for allowing electric power to be transmitted between the first motor drive circuit and the first motor in at least one direction, a second motor drive circuit for enable electrical energy to be transmitted between the second motor drive circuit and the second motor in at least one direction, and a power distribution control device for controlling the first motor drive circuit and the second motor drive circuit to regulate the distribution of energy received by and output through the first output shaft and the second output shaft.

Bei der Energieübertragungsvorrichtung des mechanischen Verteilungssystem verteilt die Verteilungseinrichtung die von der Rotationswelle des Verbrennungsmotors aufgenommene Energie in der folgenden Weise. Die Dreiwellen-Energie- Aufnahme-Abgabe-Einrichtung bestimmt die Energie, die von der mit der ersten Abtriebswelle verbundenen Welle aufgenommen und durch diese abgegeben wird, auf der Grundlage der vorbestimmten Energie, die von der mit der Rotationswelle des Verbrennungsmotors verbundenen Welle und der mit der Rotationswelle des ersten Motors verbundenen Welle aufgenommen und durch diese abgegeben wird. Die Energie wird in mechanischer Form von der ersten Abtriebswelle aufgenommen und durch diese abgegeben, wohingegen die Energie in elektrischer Form vom ersten Motor aufgenommen und durch diesen abgegeben wird. Bei der Energieübertragungsvorrichtung des mechanischen Verteilungssystems kann die elektrische Energie zwischen dem ersten Motor und der Antriebsschaltung für den ersten Motor und zwischen dem zweiten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor zumindest in eine Richtung übertragen werden. Die Energieverteilungs-Steuereinrichtung steuert die Antriebsschaltung für den ersten Motor und die Antriebsschaltung für den zweiten Motor, wodurch ermöglicht wird, daß Energie zur ersten Abtriebswelle und zur zweiten Abtriebswelle frei verteilt und abgegeben wird.In the power transmission device of the mechanical distribution system, the distribution device distributes the power received by the rotation shaft of the internal combustion engine in the following manner. The three-shaft power reception-discharge device determines the power received by and output from the shaft connected to the first output shaft based on the predetermined power received by and output from the shaft connected to the rotation shaft of the internal combustion engine and the shaft connected to the rotation shaft of the first motor. The power is received by and output from the first output shaft in mechanical form, whereas the power is received by and output from the first motor in electrical form. In the power transmission device of the mechanical distribution system, the electrical power can be transmitted between the first motor and the drive circuit for the first motor and between the second motor and the drive circuit for the second motor in at least one direction. The power distribution control device controls the drive circuit for the first motor and the drive circuit for the second motor, thereby allowing power to be freely distributed and output to the first output shaft and the second output shaft.

Die Energieübertragungsvorrichtung des mechanischen Verteilungssystem kann wie die Energieübertragungsvorrichtung des elektrischen Verteilungssystem ferner eine Speicherbatterie zum Speichern zumindest eines Teils der elektrischen Energie, die durch den ersten Motor über die Antriebsschaltung für den ersten Motor regeneriert wird und die durch den zweiten Motor über die Antriebsschaltung für den zweiten Motor regeneriert wird, aufweisen, wobei die Energieverteilungs-Steuereinrichtung zusätzlich zur Übertragung der elektrischen Energie zwischen dem ersten Motor und der Antriebsschaltung für den ersten Motor und der Übertragung von elektrischer Energie zwischen dem zweiten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, die durch die Steuerung der Antriebsschaltung für den ersten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor ausgeführt wird, wodurch die Verteilung von Energie, die von der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle aufgenommen und durch diese abgegeben wird, reguliert wird, die Speicherung von elektrischer Energie in der Speicherbatterie und das Entladen von elektrischer Energie von der Speicherbatterie steuert.The power transmission device of the mechanical distribution system, like the power transmission device of the electrical distribution system, may further comprise a storage battery for storing at least a part of the electric energy regenerated by the first motor via the drive circuit for the first motor and regenerated by the second motor via the drive circuit for the second motor, wherein the power distribution control device, in addition to the transmission of the electric energy between the first motor and the drive circuit for the first motor and the transmission of electric energy between the second motor and the drive circuit for the second motor, which is carried out by controlling the drive circuit for the first motor and the drive circuit for the second motor, thereby regulating the distribution of energy received by and output from the first output shaft and the second output shaft, controls the storage of electric energy in the storage battery and the discharge of electric energy from the storage battery.

Die Energieverteilungs-Steuereinrichtung kann bei der Energieübertragungsvorrichtung des mechanischen Verteilungssystems wie bei der Energieübertragungsvorrichtung des elektrischen Verteilungssystems aufweisen: eine Steuereinrichtung für den regenerativen Betrieb zum Steuern der Antriebsschaltung für den ersten Motor, um zu ermöglichen, daß elektrische Energie, die einer Differenz zwischen der Energie, die von der Rotationswelle des Verbrennungsmotors aufgenommen und durch diese abgegeben wird, und der Energie, die von der ersten Abtriebswelle aufgenommen und durch diese abgegeben wird, entspricht, durch den ersten Motor über die Antriebsschaltung für den ersten Motor regeneriert wird, und eine Energiebetrieb-Steuereinrichtung, um zu ermöglichen, daß der zweite Motor den Energiebetrieb über die Antriebsschaltung für den zweiten Motor mit zumindest einem Teil der durch den ersten Motor regenerierten elektrischen Energie ausführt.The power distribution control means may comprise, in the power transmission device of the mechanical distribution system as in the power transmission device of the electrical distribution system: a regenerative operation control means for controlling the drive circuit for the first motor to enable electric energy corresponding to a difference between the energy received by and output from the rotary shaft of the internal combustion engine and the energy received by and output from the first output shaft to be regenerated by the first motor via the drive circuit for the first motor, and a power operation control means for enabling the second motor to perform the power operation via the drive circuit for the second motor with at least a portion of the electrical energy regenerated by the first motor.

Die Energieverteilungs-Steuereinrichtung kann bei der Energieübertragungsvorrichtung des mechanischen Verteilungssystems wie bei der Energieübertragungsvorrichtung des elektrischen Verteilungssystems die in der Speicherbatterie gespeicherte elektrische Energie verwenden und aufweisen: eine erste Energiebetrieb-Steuereinrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den ersten Motor, wodurch ermöglicht wird, daß der erste Motor den Energiebetrieb ausführt, und eine zweite Energiebetrieb-Steuereinrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, wodurch ermöglicht wird, daß der zweite Motor den Energiebetrieb ausführt.The power distribution control means may use the electric power stored in the storage battery in the power transmission device of the mechanical distribution system as in the power transmission device of the electrical distribution system and may include: first power operation control means for controlling the drive circuit for the first motor, thereby allowing the first motor to perform the power operation, and second power operation control means for controlling the drive circuit for the second motor, thereby allowing the second motor to perform the power operation.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine zweite Energieübertragungsvorrichtung zum Übertragen von mechanischer Energie, die von einem Verbrennungsmotors über eine Rotationswelle abgegeben wurde, zu einem ersten Motor und zum Ermöglichen, daß ein Teil der übertragenen mechanischen Energie durch den ersten Motor in elektrische Energie umgewandelt und als elektrische Energie entnommen wird,The present invention also relates to a second energy transmission device for transmitting mechanical energy output from an internal combustion engine via a rotary shaft to a first motor and for enabling a part of the transmitted mechanical energy to be converted into electrical energy by the first motor and taken out as electrical energy,

wobei die mechanische Restenergie zu einer ersten Abtriebswelle, während zumindest ein Teil der elektrischen Energie, der vom ersten Motor entnommen wird, verwendet wird, um einen zweiten Motor anzutreiben, und zu einer zweiten Abtriebswelle, die sich von der ersten Abtriebswelle unterscheidet, abgegeben wird,wherein the residual mechanical energy is delivered to a first output shaft, while at least a portion of the electrical energy extracted from the first motor is used to drive a second motor, and to a second output shaft different from the first output shaft,

wobei die Verteilung der zum ersten Motor übertragenen mechanischen Energie und der vom ersten Motor entnommenen elektrischen Energie gesteuert wird, um die Energiezuteilungen, die zur ersten Abtriebswelle und zur zweiten Abtriebswelle abgegeben werden, auf jeweilige Sollgrößen zu regulieren.wherein the distribution of the mechanical energy transmitted to the first motor and the electrical energy extracted from the first motor is controlled to regulate the energy allocations delivered to the first output shaft and the second output shaft to respective target values.

Die zweite Energieübertragungsvorrichtung steuert die Verteilung der mechanischen Energie, die zum ersten Motor übertragen wird, und der elektrischen Energie, die dem ersten Motor entnommen wird, und treibt den zweiten Motor mit zumindest einem Teil der elektrischen Energie an. Diese Struktur ermöglicht, daß Energiezuteilungen, die zur ersten Abtriebswelle und zur zweiten Abtriebswelle ausgegeben werden, auf jeweilige Sollgrößen reguliert werden.The second power transmission device controls the distribution of the mechanical energy transmitted to the first motor and the electrical energy extracted from the first motor, and drives the second motor with at least a portion of the electrical energy. This structure enables energy allocations output to the first output shaft and the second output shaft to be regulated to respective target amounts.

Die vorstehend diskutierte erste Energieübertragungsvorrichtung kann ferner eine Verteilungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Verteilung der Energie zu einer Energiezuteilung, die zur ersten Abtriebswelle abgegeben wird, und einer Energiezuteilung, die zur zweiten Abtriebswelle abgegeben wird, aufweisen, wobei die erste Energiesteuereinrichtung und die zweite Energiesteuereinrichtung die Steuerung ausführen, indem die Energiezuteilungen, die durch die Verteilungsbestimmungseinrichtung bestimmt werden, auf Sollwerte gesetzt werden.The first power transmission device discussed above may further comprise distribution determining means for determining distribution of power to a power allocation output to the first output shaft and a power allocation output to the second output shaft, wherein the first power control means and the second power control means carry out control by setting the power allocations determined by the distribution determining means to target values.

Bei der Energieübertragungsvorrichtung dieser Struktur bestimmt die Verteilungsbestimmungseinrichtung die Verteilung der Energie zur ersten Abtriebswelle und zur zweiten Abtriebswelle. Die erste Energiesteuereinrichtung und die zweite Energiesteuereinrichtung führen die Steuerung aus, indem die vorbestimmten Energiezuteilungen auf die jeweiligen Sollwerte gesetzt werden. Diese Struktur führt die Steuerung mit Priorität bei der Verteilung der Energie aus, die von der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle aufgenommen und durch diese abgegeben wird.In the power transmission device of this structure, the distribution determining means determines the distribution of the power to the first output shaft and the second output shaft. The first power control means and the second power control means carry out the control by setting the predetermined power allocations to the respective target values. This structure carries out the control with priority in the distribution of the power received by and output from the first output shaft and the second output shaft.

Entsprechend einer bevorzugten Anwendung weist die Energieübertragungsvorrichtung mit dem dritten Motor ferner auf: eine Verbrennungsmotorbetriebseinrichtung zum Steuern der Energie des ersten Motors über die erste Energiesteuereinrichtung, wodurch ermöglicht wird, daß der Verbrennungsmotor innerhalb eines gewünschten Betriebsbereiches angetrieben wird, und eine Verteilungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Verteilung der Energie zu einer Energiezuteilung, die zur ersten Abtriebswelle abgegeben wird, und einer Energiezuteilung, die zur zweiten Abtriebswelle abgegeben wird, wobei die dritte Energiesteuereinrichtung die Steuerung ausführt, indem die Energiezuteilung für die erste Abtriebswelle, die durch die Verteilungsbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, auf einen Sollwert gesetzt wird, und die zweite Energiesteuereinrichtung die Steuerung ausführt, indem die Energiezuteilung für die zweite Abtriebswelle, die durch die Verteilungsbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, auf einen Sollwert gesetzt wird. Diese Energieübertragungsvorichtung kann die Verteilung der Energie, die von der ersten Abtriebswelle und die zweite Abtriebswelle aufgenommen und durch diese abgegeben wurde, frei steuern, während der Verbrennungsmotor in einem gewünschten Betriebszustand, z. B. in einem Betriebszustand, zur Verringerung der Menge des Kraftstoffverbrauchs angetrieben wird.According to a preferred application, the energy transmission device with the third motor further comprises: an internal combustion engine operating device for controlling the energy of the first motor via the first energy control device, thereby enabling the internal combustion engine to be driven within a desired operating range and distribution determining means for determining distribution of energy to an energy allocation output to the first output shaft and an energy allocation output to the second output shaft, wherein the third energy control means executes control by setting the energy allocation for the first output shaft determined by the distribution determining means to a target value, and the second energy control means executes control by setting the energy allocation for the second output shaft determined by the distribution determining means to a target value. This energy transmission device can freely control distribution of energy received from and output through the first output shaft and the second output shaft while the internal combustion engine is driven in a desired operating state, e.g., in an operating state for reducing the amount of fuel consumption.

Bei dieser Energieübertragungsvorrichtung kann der erste Motor einen ersten Rotor, der mit einer Rotationswelle des Verbrennungsmotors mechanisch verbunden ist, und einen zweiten Rotor aufweisen, der mit dem ersten Rotor elektromagnetisch verbunden ist, um sich bezüglich des ersten Rotors zu drehen, und ist dieser mit der ersten Abtriebswelle mechanisch verbunden, wodurch die Verteilungseinrichtung ausgebildet wird. In diesem Fall kann die vorstehende Steuerung durch die Energieübertragungsvorrichtung des elektrischen Verteilungssystem umgesetzt werden.In this power transmission device, the first motor may have a first rotor mechanically connected to a rotation shaft of the internal combustion engine and a second rotor electromagnetically connected to the first rotor to rotate with respect to the first rotor, and is mechanically connected to the first output shaft, thereby forming the distribution device. In this case, the above control can be implemented by the power transmission device of the electric distribution system.

Alternativ dazu kann die Verteilungseinrichtung bei dieser Energieübertragungsvorrichtung eine Dreiwellen- Energie-Aufnahme-Abgabe-Einrichtung aufweisen, deren drei Wellen mit einer Rotationswelle des Verbrennungsmotors, der ersten Abtriebswelle bzw. einer Rotationswelle des ersten Motors verbunden sind, wobei die Dreiwellen-Energie-Aufnahme-Abgabe-Einrichtung die Energie, die von der mit der ersten Abtriebswelle verbundenen Welle aufgenommen und durch diese abgegeben wird, auf der Grundlage von Energie bestimmt, die von der mit der Rotationswelle des Verbrennungsmotors verbundenen Welle und der mit der Rotationswelle des ersten Motors verbundenen Welle aufgenommen und durch diese abgegeben wird. In diesem Fall kann die vorstehende Steuerung durch die Energieübertragungsvorrichtung des mechanischen Verteilungssystems ausgeführt werden.Alternatively, the distribution device in this energy transmission device may comprise a three-shaft energy absorption-output device, the three shafts of which are connected to a rotation shaft of the internal combustion engine, the first output shaft and a rotation shaft of the first motor, respectively, wherein the three-shaft energy absorption-output device the energy received from and output through the shaft connected to the first output shaft is determined based on energy received from and output through the shaft connected to the rotation shaft of the internal combustion engine and the shaft connected to the rotation shaft of the first motor. In this case, the above control may be carried out by the energy transmission device of the mechanical distribution system.

Bei der ersten Energieübertragungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung können sowohl der erste Motor als auch der zweite Motor (und der dritte Motor, so dieser vorliegt) ein Synchronmotor sein, der durch die Wechselwirkung zwischen einem rotierenden Magnetfeld, das durch den Mehrphasen-Wechselstrom ausgebildet wird, und einem durch einen Dauermagneten gebildeten Magnetfeld in Rotation versetzt wird. Der Synchronmotor ist klein und hat ein geringes Gewicht, er kann jedoch eine relativ große Energie erzeugen, wodurch die Größe der Energieübertragungsvorrichtung wirksam verringert wird.In the first power transmission device of the present invention, each of the first motor and the second motor (and the third motor, if present) may be a synchronous motor that is rotated by the interaction between a rotating magnetic field formed by the multiphase alternating current and a magnetic field formed by a permanent magnet. The synchronous motor is small in size and light in weight, but can generate relatively large power, thereby effectively reducing the size of the power transmission device.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein erstes Fahrzeug mit Vierradantrieb zum unabhängigen Übertragen von Energie zu einer ersten Achse und einer zweiten Achse des Fahrzeugs, wobei das erste Fahrzeug mit Vierradantrieb aufweist:The present invention also relates to a first four-wheel drive vehicle for independently transferring power to a first axle and a second axle of the vehicle, the first four-wheel drive vehicle comprising:

einen Verbrennungsmotors mit einer Rotationswelle, von der Energie entnommen wird, wobei der Verbrennungsmotor die Rotationswelle in Rotation versetzt,an internal combustion engine with a rotary shaft from which energy is extracted, whereby the internal combustion engine causes the rotary shaft to rotate,

einen ersten Motor, der sich auf die Rotation der Rotationswelle bezieht,a first motor related to the rotation of the rotation shaft,

eine Verteilungseinrichtung zum Regulieren der Verteilung der von der Rotationswelle aufgenommenen Energie, der Energie, die in mechanischer Form von der ersten Achse aufgenommen und durch diese abgegeben wird, und der Energie, die in elektrischer Form vom ersten Motor aufgenommen und durch diesen abgegeben wird, in einer solchen Weise, daß eine aufgenommene Gesamtenergie und eine abgegebene Gesamtenergie ausgeglichen sind,a distribution device for regulating the distribution of the energy absorbed by the rotary shaft, the energy absorbed in mechanical form by and emitted by the first axis, and the energy absorbed in electrical form by the first motor and is released by it, in such a way that a total energy absorbed and a total energy released are balanced,

einen zweiten Motor, der mit der zweiten Achse verbunden ist,a second motor connected to the second axle,

eine erste Energiesteuereinrichtung zum Steuern der Energie, die in elektrischer Form vom ersten Motor aufgenommen und durch diesen abgegeben wurde, wodurch ein Antriebszustand des ersten Motors geändert wird und die in der Verteilungseinrichtung ausgeführte Verteilung der Energie gesteuert wird, unda first energy control device for controlling the energy received in electrical form by and output from the first motor, thereby changing a driving state of the first motor and controlling the distribution of the energy carried out in the distribution device, and

eine zweite Energiesteuereinrichtung zum Steuern des Betriebes des zweiten Motors auf der Grundlage der Energie, die in elektrischer Form durch die erste Energiesteuereinrichtung vom ersten Motor aufgenommen und durch diesen abgegeben wird, wodurch die zur zweiten Achse ausgegebene Energie reguliert wird.a second energy control device for controlling the operation of the second motor based on the energy received in electrical form from and output by the first motor through the first energy control device, thereby regulating the energy output to the second axis.

Beim ersten Fahrzeug mit Vierradantrieb der vorliegenden Erfindung ist der erste Motor zur Rotation der Rotationswelle, zu der die Energie des Verbrennungsmotors übertragen wird, verbunden. Die erste Energiesteuereinrichtung steuert die Energie, die in elektrischer Form vom ersten Motor aufgenommen und durch diesen abgegeben wird. Im Ansprechen auf die Steuerung der Energie, die in elektrischer Form vom ersten Motor aufgenommen und durch diesen abgegeben wird, reguliert die Verteilungseinrichtung die Verteilung der Energie, die von der Rotationswelle aufgenommen wird, der Energie, die in mechanischer Form von der ersten Achse aufgenommen und von dieser abgegeben wird, und der Energie, die in elektrischer Form vom ersten Motor aufgenommen und durch diesen abgegeben wird, in einer solchen Weise, daß eine aufgenommene Gesamtenergie mit einer abgegebenen Gesamtenergie ausgeglichen ist, wodurch die Energie, die von der ersten Achse aufgenommen und durch diese abgegeben wird, bestimmt wird. Die zweite Energiesteuereinrichtung steuert den Betrieb des zweiten Motors auf der Grundlage der Energie, die in elektrischer Form über die erste Energiesteuereinrichtung durch den ersten Motor aufgenommen und durch diesen abgegeben wurde, wodurch die zur zweiten Achse abgegebene Energie reguliert wird. Diese Struktur ermöglicht, daß die Energie des Verbrennungsmotors zur ersten Achse und zur zweiten Achse übertragen wird.In the first four-wheel drive vehicle of the present invention, the first motor is connected to rotate the rotary shaft to which the power of the internal combustion engine is transmitted. The first power control means controls the power received in electrical form by and outputted from the first motor. In response to the control of the power received in electrical form by and outputted from the first motor, the distribution means regulates the distribution of the power received by the rotary shaft, the power received in mechanical form by and outputted from the first axle, and the power received in electrical form by and outputted from the first motor in such a manner that a total power received is balanced with a total power outputted, thereby determining the power received in and outputted from the first axle. The second power control means controls the operation of the second motor based on the energy received in electrical form by and output from the first motor via the first energy control device, thereby regulating the energy output to the second axle. This structure enables the energy of the internal combustion engine to be transmitted to the first axle and the second axle.

Entsprechend einer bevorzugten Anwendung weist das erste Fahrzeug mit Vierradantrieb ferner auf:According to a preferred application, the first four-wheel drive vehicle further comprises:

einen dritten Motor, der mit der ersten Achse verbunden ist, unda third motor connected to the first axle and

eine dritte Energiesteuereinrichtung zum Steuern des Betriebes des dritten Motors, damit die erste Achse Energie durch den dritten Motor aufnimmt und abgibt, wobei die Verteilungseinrichtung Energie in mechanischer Form von der ersten Achse aufnimmt und an diese abgibt.a third energy control device for controlling the operation of the third motor so that the first axis receives and outputs energy through the third motor, the distribution device receiving and outputting energy in mechanical form from the first axis.

Diese bevorzugte Struktur ermöglicht, daß die Aufnahme und Abgabe von Energie durch den dritten Motor zur Energie addiert wird, die von der ersten Achse aufgenommen und von dieser abgegeben wird. Die Energie, die anschließend durch die erste Achse aufgenommen und von dieser abgegeben wird, ist somit nicht auf den Bereich der Energie beschränkt, die durch die Verteilungseinrichtung mechanisch aufgenommen und abgegeben wird, sondern kann in einem breiteren Bereich geändert werden.This preferred structure allows the input and output of energy by the third motor to be added to the energy input and output by the first axis. The energy subsequently input and output by the first axis is thus not limited to the range of energy mechanically input and output by the distribution device, but can be varied over a wider range.

Beim Fahrzeug mit Vierradantrieb der vorstehenden Struktur weist der erste Motor einen ersten Rotor, der mechanisch mit der Rotationswelle des Verbrennungsmotors verbunden ist, und einen zweiten Rotor auf, der mit dem ersten Rotor elektromagnetisch verbunden ist, um sich bezüglich des ersten Rotors zu drehen, und ist dieser mit der ersten Achse mechanisch verbunden, wodurch die Verteilungseinrichtung gebildet wird,In the four-wheel drive vehicle of the above structure, the first motor has a first rotor mechanically connected to the rotation shaft of the internal combustion engine and a second rotor electromagnetically connected to the first rotor to rotate with respect to the first rotor, and is mechanically connected to the first axle, thereby forming the distribution device,

wobei die erste Energiesteuereinrichtung und die zweiten Energiesteuereinrichtung aufweisen:wherein the first energy control device and the second energy control device comprise:

eine Antriebsschaltung für den ersten Motor zum Steuern der elektromagnetischen Verbindung zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor im ersten Motor durch Mehrphasen-Wechselstrom, um zu ermöglichen, daß elektrische Energie zwischen der Antriebsschaltung für den ersten Motor und dem ersten Motor zumindest in eine Richtung übertragen wird,a first motor drive circuit for controlling the electromagnetic connection between the first rotor and the second rotor in the first motor by multiphase alternating current to enable electrical energy to be transferred between the first motor drive circuit and the first motor in at least one direction,

eine Antriebsschaltung für den zweiten Motor zum Ermöglichen, daß elektrische Energie zwischen der Antriebsschaltung für den zweiten Motor und dem zweiten Motor zumindest in eine Richtung übertragen wird, unda second motor drive circuit for enabling electrical energy to be transferred between the second motor drive circuit and the second motor in at least one direction, and

eine Energieverteilungs-Steuereinrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den ersten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, um die Energie des Verbrennungsmotors zur ersten Achse und zur zweiten Achse mit einem vorbestimmten Verteilungsverhältnis auszugeben.a power distribution control device for controlling the drive circuit for the first motor and the drive circuit for the second motor to output the power of the engine to the first axle and the second axle at a predetermined distribution ratio.

Bei dieser Struktur basiert die Verteilungseinrichtung auf dem elektrischen Verteilungssystem.In this structure, the distribution facility is based on the electrical distribution system.

Das Fahrzeug mit Vierradantrieb des elektrischen Verteilungssystem kann ferner eine Speicherbatterie zum Speichern von zumindest einem Teil der elektrischen Energie aufweisen, die durch den ersten Motor über die Antriebsschaltung für den ersten Motor regeneriert wird und die durch den zweiten Motor über die Antriebsschaltung für den zweiten Motor regeneriert wird, wobei die Energieverteilungs-Steuereinrichtung zusätzlich zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen dem ersten Motor und der Antriebsschaltung für den ersten Motor und der Übertragung von elektrischer Energie zwischen dem zweiten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, die durch die Steuerung der Antriebsschaltung für den ersten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor ausgeführt werden, wodurch die Verteilung von Energie, die durch die erste Achse und die zweite Achse aufgenommen wird und durch diese abgegeben wird, reguliert wird, die Speicherung von elektrischer Energie in der Speicherbatterie und das Entladen von elektrischer Energie aus der Speicherbatterie steuert. In diesem Fall besteht keine Beschränkung auf den Antrieb von einem Motor mit der durch den anderen Motor regenerierten elektrischen Energie. Genauer gesagt ist es nicht erforderlich, die elektrische Energie in der Antriebsschaltung für den ersten Motor mit der in der Antriebsschaltung für den zweiten Motor auszugleichen. Diese Struktur ermöglicht, daß beide Motoren den Energiebetrieb ausführen, und erhöht ferner den Freiheitsgrad bei der Steuerprozedur.The four-wheel drive vehicle of the electric distribution system may further include a storage battery for storing at least a part of the electric energy regenerated by the first motor via the drive circuit for the first motor and regenerated by the second motor via the drive circuit for the second motor, wherein the power distribution control means, in addition to the transmission of electric energy between the first motor and the drive circuit for the first motor and the transmission of electric energy between the second motor and the drive circuit for the second motor, which are carried out by controlling the drive circuit for the first motor and the drive circuit for the second motor, thereby distributing energy regenerated by the first axis and the second axis, controls the storage of electric energy in the storage battery and the discharge of electric energy from the storage battery. In this case, there is no limitation on driving one motor with the electric energy regenerated by the other motor. More specifically, it is not necessary to balance the electric energy in the drive circuit for the first motor with that in the drive circuit for the second motor. This structure enables both motors to perform the power operation and further increases the degree of freedom in the control procedure.

Beim Fahrzeug mit Vierradantrieb des elektrischen Verteilungssystems kann die Energieverteilungs-Steuereinrichtung aufweisen: eine Steuereinrichtung für den regenerativen Betrieb zum Steuern der Antriebsschaltung für den ersten Motor, wodurch ermöglicht wird, daß elektrische Energie, die einer Schlupfrotation zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor entspricht, durch den ersten Motor über die Antriebsschaltung für den ersten Motor regeneriert wird, und eine Energiebetrieb-Steuereinrichtung zum Ermöglichen, daß der zweite Motor den Energiebetrieb über die Antriebsschaltung für den zweiten Motor mit zumindest einem Teil der durch den ersten Motor regenerierten elektrischen Energie ausführt. Bei dieser Struktur regeneriert der erste Motor elektrische Energie über die Antriebsschaltung für den ersten Motor, während der zweite Motor den Energiebetrieb mit zumindest einem Teil der regenerierten elektrischen Energie ausführt. Das Drehmoment des Verbrennungsmotors kann somit zur ersten Achse und zur zweiten Achse frei verteilt werden. Eine solche Drehmomentverteilung ermöglicht ein beschleunigtes Fahren und ein freies Fahren des Fahrzeugs als Ganzes.In the four-wheel drive vehicle of the electric distribution system, the power distribution control means may include: regenerative operation control means for controlling the first motor drive circuit, thereby allowing electric energy corresponding to slip rotation between the first rotor and the second rotor to be regenerated by the first motor via the first motor drive circuit, and power operation control means for allowing the second motor to perform the power operation via the second motor drive circuit with at least a part of the electric energy regenerated by the first motor. With this structure, the first motor regenerates electric energy via the first motor drive circuit, while the second motor performs the power operation with at least a part of the regenerated electric energy. The torque of the engine can thus be freely distributed to the first axle and the second axle. Such torque distribution enables accelerated travel and free travel of the vehicle as a whole.

Alternativ dazu kann die Energieverteilungs-Steuereinrichtung beim Fahrzeug mit Vierradantrieb des elektrischen Verteilungssystems aufweisen: eine Steuereinrichtung für den regenerativen Betrieb zum Steuern der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, wodurch ermöglicht wird, daß elektrische Energie durch den zweiten Motor, der durch die Drehung der zweiten Achse angetrieben wird, regeneriert wird, und eine Energiebetrieb-Steuereinrichtung zum Ermöglichen, daß der erste Motor den Energiebetrieb über die Antriebsschaltung für den ersten Motor mit zumindest einem Teil der durch den zweiten Motor regenerierten Energie ausführt. Im Fall des Fahrzeugs mit Vierradantrieb beziehen sich die vier Räder über die Straßenoberfläche aufeinander. Dieses ermöglicht den regenerativen Betrieb an der Seite der zweiten Achse und den Energiebetrieb an der Seite der ersten Achse. Eine solche Drehmomentverteilung ermöglicht ein beschleunigtes Fahren, ein freies Fahren und ein Bremsen des Fahrzeugs als Ganzes.Alternatively, in the four-wheel drive vehicle of the electric distribution system, the power distribution control means may comprise: regenerative operation control means for controlling the second motor drive circuit, thereby allowing electric energy to be regenerated by the second motor driven by the rotation of the second axle, and power operation control means for allowing the first motor to perform the power operation via the first motor drive circuit with at least a part of the energy regenerated by the second motor. In the case of the four-wheel drive vehicle, the four wheels are related to each other via the road surface. This enables regenerative operation on the second axle side and power operation on the first axle side. Such torque distribution enables accelerated driving, free driving and braking of the vehicle as a whole.

Die Energieverteilungs-Steuereinrichtung kann beim Fahrzeug mit Vierradantrieb, das die Speicherbatterie hat, aufweisen: eine erste Steuereinrichtung für den regenerativen Betrieb zum Steuern der Antriebsschaltung für den ersten Motor, wodurch ermöglicht wird, daß elektrische Energie, die der Schlupfrotation zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor entspricht, durch den ersten Motor über die Antriebsschaltung für den ersten Motor erzeugt wird, eine zweite Steuereinrichtung für den regenerativen Betrieb zum Steuern der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, wodurch ermöglicht wird, daß elektrische Energie durch den zweiten Motor, der durch die Rotation der zweiten Achse angetrieben wird, regeneriert wird, und eine Einrichtung zum Speichern von zumindest einem Teil der regenerierten elektrischen Energie in der Speicherbatterie.The power distribution control means may comprise, in the four-wheel drive vehicle having the storage battery, first regenerative operation control means for controlling the first motor drive circuit, thereby allowing electric energy corresponding to the slip rotation between the first rotor and the second rotor to be generated by the first motor via the first motor drive circuit, second regenerative operation control means for controlling the second motor drive circuit, thereby allowing electric energy to be regenerated by the second motor driven by the rotation of the second axle, and means for storing at least a part of the regenerated electric energy in the storage battery.

Diese Struktur erzeugt eine Bremskraft zumindest an der zweiten Achse, während ermöglicht wird, daß elektrische Energie von beiden Motoren, die mit den jeweiligen Achse verbunden sind, wiedergewonnen wird und in der Speicherbatterie gespeichert wird. Das Fahrzeug kann somit als Ganzes in einen Freifahrzustand oder in einen Bremszustand gebracht werden.This structure generates a braking force at least on the second axle, while allowing electrical Energy is recovered from both motors connected to the respective axle and stored in the storage battery. The vehicle as a whole can thus be put into a free-running state or into a braking state.

Beim Fahrzeug mit Vierradantrieb, das die Speicherbatterie aufweist, kann die Energieverteilungs-Steuereinrichtung die in der Speicherbatterie gespeicherte elektrische Energie verwenden und aufweisen: eine erste Energiebetrieb- Steuereinrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den ersten Motor, wodurch ermöglicht wird, daß der erste Motor den Energiebetrieb ausführt, und eine zweite Energiebetrieb-Steuereinrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, wodurch ermöglicht wird, daß der zweite Motor den Energiebetrieb ausführt. Diese Struktur ermöglicht, daß die Energie unter Verwendung der elektrischen Energie der Speicherbatterie zu beiden Achsen ausgegeben wird. Die Energieabgabe zu den Achse in Kombination mit der Antriebskraft durch den Verbrennungsmotor bringt das Fahrzeug in einen Freifahrzustand oder einen Beschleunigungszustand. Im Vergleich mit dem Zustand der Regenerierung von elektrischer Energie durch die Schlupfrotation im ersten Motor gibt der Beschleunigungszustand eine größere Energie zu den Achsen aus, wodurch eine höhere Beschleunigung umgesetzt wird. Selbst wenn der Verbrennungsmotor angehalten ist, kann die Antriebskraft an die erste Achse und die zweite Achse angelegt werden.In the four-wheel drive vehicle having the storage battery, the power distribution control means may utilize the electric power stored in the storage battery and include first power operation control means for controlling the drive circuit for the first motor, thereby allowing the first motor to perform the power operation, and second power operation control means for controlling the drive circuit for the second motor, thereby allowing the second motor to perform the power operation. This structure enables the power to be output to both axles using the electric power of the storage battery. The power output to the axles in combination with the driving force by the engine brings the vehicle into a free-running state or an acceleration state. Compared with the state of regenerating electric power by the slip rotation in the first motor, the acceleration state outputs a larger power to the axles, thereby realizing a higher acceleration. Even if the combustion engine is stopped, the driving force can be applied to the first axle and the second axle.

Beim ersten Fahrzeug mit Vierradantrieb der vorstehenden Struktur kann die Verteilungseinrichtung eine Dreiwellen-Energie-Aufnahme-Abgabe-Einrichtung aufweisen, deren drei Wellen mit der Rotationswelle des Verbrennungsmotors, der ersten Achse bzw. einer Rotationswelle des ersten Motors verbunden ist, wobei die Dreiwellen-Energie-Aufnahme-Abgabe-Einrichtung die Energie, die von der mit der ersten Achse verbundenen Welle aufgenommen und durch diese abgegeben wird, auf der Grundlage von Energien bestimmt, die von der mit der Rotationswelle des Verbrennungsmotors verbundenen Welle und der mit der Rotationswelle des ersten Motors verbundenen Welle aufgenommen und an diese abgegeben wird,In the first four-wheel drive vehicle of the above structure, the distribution device may comprise a three-shaft energy absorption-discharge device, the three shafts of which are connected to the rotation shaft of the internal combustion engine, the first axle and a rotation shaft of the first motor, respectively, wherein the three-shaft energy absorption-discharge device distributes the energy absorbed by the shaft connected to the first axle and distributed by the shaft is determined on the basis of energies received by and delivered to the shaft connected to the rotation shaft of the internal combustion engine and the shaft connected to the rotation shaft of the first engine,

wobei die erste Energiesteuereinrichtung und die zweite Energiesteuereinrichtung aufweisen:wherein the first energy control device and the second energy control device comprise:

eine Antriebsschaltung für den ersten Motor zum Ermöglichen, daß elektrische Energie zwischen der Antriebsschaltung für den ersten Motor und dem ersten Motor zumindest in eine Richtung übertragen wird,a first motor drive circuit for enabling electrical energy to be transferred between the first motor drive circuit and the first motor in at least one direction,

eine Energieverteilungs-Steuereinrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den ersten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, um die Verteilung der Energie, die von der ersten Achse und der zweiten Achse aufgenommen wurde und durch diese abgegeben wurde, zu regulieren.a power distribution controller for controlling the first motor drive circuit and the second motor drive circuit to regulate the distribution of the power received by and output from the first axis and the second axis.

Bei dieser Struktur basiert die Verteilungseinrichtung auf dem mechanischen Verteilungssystem.In this structure, the distribution facility is based on the mechanical distribution system.

Beim Fahrzeug mit Vierradantrieb des mechanischen Verteilungssystems verteilt die Verteilungseinrichtung die Energie, die von der Rotationswelle des Verbrennungsmotors aufgenommen wird, in der folgenden Weise. Die Dreiwellen- Energie-Aufnahme-Abgabe-Einrichtung bestimmt die Energie, die durch die mit der ersten Achse verbundenen Welle aufgenommen und durch diese abgegeben wird, auf der Grundlage der vorbestimmten Energie, die von der mit der Rotationswelle des Verbrennungsmotors verbundenen Welle und der mit der Rotationswelle des ersten Motors aufgenommen und abgegeben wird. Die Energie wird in mechanischer Form von der ersten Achse aufgenommen und durch diese abgegeben, während die Energie in elektrischer Form vom ersten Motor aufgenommen und abgegeben wird. Beim Fahrzeug mit Vierradantrieb des mechanischen Verteilungssystems kann die elektrische Energie zwischen dem ersten Motor und der Antriebsschaltung für den ersten Motor und zwischen dem zweiten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor zumindest in eine Richtung übertragen werden. Die Energieverteilungs-Steuereinrichtung steuert die Antriebsschaltung für den ersten Motor und die Antriebsschaltung für den zweiten Motor, wodurch ermöglicht wird, daß Energie zur ersten Achse und zur zweiten Achse frei verteilt und abgegeben wird.In the four-wheel drive vehicle of the mechanical distribution system, the distribution device distributes the energy received by the rotation shaft of the internal combustion engine in the following manner. The three-shaft energy receiving-discharging device determines the energy received by and discharged through the shaft connected to the first axle based on the predetermined energy received by and discharged from the shaft connected to the rotation shaft of the internal combustion engine and the shaft connected to the rotation shaft of the first motor. The energy is received in mechanical form from and discharged through the first axle, while the energy is received and delivered in electrical form by the first motor. In the four-wheel drive vehicle of the mechanical distribution system, the electrical energy can be transmitted between the first motor and the drive circuit for the first motor and between the second motor and the drive circuit for the second motor in at least one direction. The energy distribution control device controls the drive circuit for the first motor and the drive circuit for the second motor, thereby allowing energy to be freely distributed and delivered to the first axle and the second axle.

Das Fahrzeug mit Vierradantrieb des mechanischen Verteilungssystems kann wie der Vierradantrieb des elektrischen Verteilungssystems ferner eine Speicherbatterie zum Speichern von zumindest einem Teil der elektrischen Energie aufweisen, die entweder zwischen dem ersten Motor und der Antriebsschaltung für den ersten Motor oder zwischen dem zweiten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor regeneriert wird, wobei die Energieverteilungs-Steuereinrichtung zusätzlich zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen dem ersten Motor und der Antriebsschaltung für den ersten Motor und der Übertragung von elektrischer Energie zwischen dem zweiten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, die durch die Steuerung der Antriebsschaltung für den ersten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor ausgeführt wird, wodurch die Verteilung der Energie, die von ersten Achse und der zweiten Achse aufgenommen und abgegeben wird, reguliert wird, die Speicherung von elektrischer Energie in der Speicherbatterie und das Entladen von elektrischer Energie von der Speicherbatterie steuert.The four-wheel drive vehicle of the mechanical distribution system, like the four-wheel drive of the electrical distribution system, may further comprise a storage battery for storing at least a portion of the electric energy regenerated between either the first motor and the drive circuit for the first motor or between the second motor and the drive circuit for the second motor, wherein the power distribution control device controls storage of electric energy in the storage battery and discharge of electric energy from the storage battery in addition to the transfer of electric energy between the first motor and the drive circuit for the first motor and the transfer of electric energy between the second motor and the drive circuit for the second motor carried out by controlling the drive circuit for the first motor and the drive circuit for the second motor, thereby regulating the distribution of the energy received and discharged from the first axle and the second axle.

Die Energieverteilungs-Steuereinrichtung kann beim Fahrzeug mit Vierradantrieb des mechanischen Verteilungssystems wie beim Vierradantrieb des elektrischen Verteilungssystems aufweisen: eine Steuereinrichtung für den regenerativen Betrieb zum Steuern der Antriebsschaltung für den ersten Motor, um zu ermöglichen, daß elektrische Energie, die einer Differenz zwischen der Energie, die von der Rotationswelle des Verbrennungsmotors aufgenommen und durch diese abgegeben wurde, und der Energie, die von der ersten Achse aufgenommen durch diese abgegeben wurde, durch den ersten Motor über die Antriebsschaltung für den ersten Motor regeneriert wird, und eine Energiebetrieb-Steuereinrichtung zum Ermöglichen, daß der zweite Motor den Energiebetrieb über die Antriebsschaltung für den zweiten Motor mit zumindest einem Teil der elektrischen Energie, die durch den ersten Motor regeneriert wird, ausführt.The energy distribution control device may comprise, in the case of a four-wheel drive vehicle of the mechanical distribution system as well as in the case of a four-wheel drive vehicle of the electrical distribution system: a control device for the regenerative Operation for controlling the first motor drive circuit to allow electric power corresponding to a difference between the power received by and output from the rotation shaft of the internal combustion engine and the power received by and output from the first axis to be regenerated by the first motor via the first motor drive circuit, and power operation control means for allowing the second motor to perform the power operation via the second motor drive circuit with at least a part of the electric power regenerated by the first motor.

Die Energieverteilungs-Steuereinrichtung kann beim Fahrzeug mit Vierradantrieb des mechanischen Verteilungssystems wie beim Vierradantrieb des elektrischen Verteilungssystems aufweisen: eine Steuereinrichtung für den regenerativen Betrieb zum Steuern der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, wodurch ermöglicht wird, daß elektrische Energie durch den durch die Rotation der zweiten Achse angetriebenen zweiten Motor regeneriert wird, und eine Energiebetrieb-Steuereinrichtung zum Ermöglichen, daß der erste Motor den Energiebetrieb über die Antriebsschaltung für den ersten Motor mit zumindest einem Teil der durch den zweiten Motor regenerierten elektrischen Energie ausführt.The power distribution control means may comprise, in the four-wheel drive vehicle of the mechanical distribution system as well as in the four-wheel drive of the electrical distribution system: a regenerative operation control means for controlling the second motor drive circuit, thereby allowing electric energy to be regenerated by the second motor driven by the rotation of the second axle, and a power operation control means for allowing the first motor to perform the power operation via the first motor drive circuit with at least a part of the electric energy regenerated by the second motor.

Die Energieverteilungs-Steuereinrichtung kann beim Fahrzeug mit Vierradantrieb des mechanischen Verteilungssystems mit der Speicherbatterie wie beim Vierradantrieb des elektrischen Verteilungssystems aufweisen: eine erste Steuereinrichtung für den regenerativen Betrieb zum Steuern der Antriebsschaltung für den ersten Motor, um zu ermöglichen, daß elektrische Energie, die einer Differenz zwischen der Energie, die von der Rotationswelle des Verbrennungsmotors aufgenommen und durch diese abgegeben wird, und der Energie, die von der ersten Achse aufgenommen und von dieser abgegeben wird, entspricht, durch den ersten Motor über die Antriebsschaltung für den ersten Motor regeneriert wird, und eine zweite Steuereinrichtung für den regenerativen Betrieb zum Steuern der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, wodurch ermöglicht wird, daß elektrische Energie durch den zweiten Motor, der durch Rotation der zweiten Achse angetrieben wird, regeneriert wird, wobei zumindest ein Teil der regenerierten elektrischen Energie in der Speicherbatterie gespeichert wird.The power distribution control means may comprise, in the four-wheel drive vehicle of the mechanical distribution system having the storage battery as in the four-wheel drive of the electrical distribution system: a first regenerative operation control means for controlling the drive circuit for the first motor to allow electric energy corresponding to a difference between the energy received by and output from the rotary shaft of the internal combustion engine and the energy received by and output from the first axle to be generated by the first motor via the first motor drive circuit, and a second regenerative operation control device for controlling the second motor drive circuit, thereby allowing electric energy to be regenerated by the second motor driven by rotation of the second axis, wherein at least a part of the regenerated electric energy is stored in the storage battery.

Die Energieverteilung-Steuereinrichtung kann beim Fahrzeug mit Vierradantrieb mit der Speicherbatterie die elektrische Energie, die in der Speicherbatterie gespeichert ist, verwenden und aufweisen: eine erste Energiebetrieb- Steuereinrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den ersten Motor, wodurch ermöglicht wird, daß der erste Motor den Energiebetrieb ausführt, und eine zweite Energiebetrieb-Steuereinrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, wodurch ermöglicht wird, daß der zweite Motor den Energiebetrieb ausführt.The power distribution control device may, in the four-wheel drive vehicle having the storage battery, utilize the electric power stored in the storage battery and include: first power operation control means for controlling the drive circuit for the first motor, thereby allowing the first motor to perform the power operation, and second power operation control means for controlling the drive circuit for the second motor, thereby allowing the second motor to perform the power operation.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein zweites Fahrzeug mit Vierradantrieb zum Übertragen von mechanischer Energie, die von einem Verbrennungsmotor über eine Rotationswelle abgegeben wird, zu einem ersten Motor und zum Ermöglichen, daß ein Teil der übertragenen mechanischen Energie durch den ersten Motor in elektrische Energie umgewandelt wird und als solche entnommen wird,The present invention further relates to a second four-wheel drive vehicle for transmitting mechanical energy output from an internal combustion engine via a rotary shaft to a first motor and for enabling a portion of the transmitted mechanical energy to be converted into electrical energy by the first motor and to be extracted as such,

wobei die verbleibende mechanische Energie zu einer ersten Achse, während zumindest ein Teil der elektrischen Energie, die durch den ersten Motor entnommen wird, verwendet wird, um einen zweiten Motor anzutreiben, und zu einer zweiten Achse ausgegeben wird,wherein the remaining mechanical energy is supplied to a first axis, while at least a portion of the electrical energy extracted by the first motor is used to drive a second motor and output to a second axis,

wobei die Verteilung von mechanischer Energie, die zum ersten Motor übertragen wird, und der elektrischen Energie, die dem ersten Motor entnommen wird, gesteuert wird, um die Energiezuteilungen, die zur ersten Achse und zur zweiten Achse ausgegeben werden, auf jeweilige Sollgrößen zu regulieren.wherein the distribution of mechanical energy transmitted to the first motor and the electrical energy extracted from the first motor is controlled to control the energy allocations to the first axis and the second Axis output to regulate to respective target values.

Das zweite Fahrzeug mit Vierradantrieb steuert die Verteilung der mechanischen Energie, die zum ersten Motor übertragen wird, und der elektrischen Energie, die dem ersten Motor entnommen wird, und treibt den zweiten Motor mit zumindest einem Teil der elektrischen Energie an. Durch diese Struktur wird ermöglicht, daß Energiezuteilungen, die zur ersten Achse und zur zweiten Achse ausgegeben werden, auf jeweilige Sollgrößen reguliert werden.The second four-wheel drive vehicle controls the distribution of the mechanical energy transmitted to the first motor and the electrical energy extracted from the first motor, and drives the second motor with at least a portion of the electrical energy. This structure enables energy allocations output to the first axle and the second axle to be regulated to respective target values.

Das vorstehend diskutierte zweite Fahrzeug mit Vierradantrieb kann ferner eine Verteilungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Verteilung der Energie zu einer Energiezuteilung, die zur ersten Achse ausgegeben wird, und einer Energiezuteilung, die zur zweiten Achse ausgegeben wird, aufweisen, wobei die erste Energiesteuereinrichtung die Steuerung ausführt, indem die Verteilung der Energie, die durch die Verteilungsbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, auf einen Sollwert gesetzt wird.The second four-wheel drive vehicle discussed above may further include distribution determining means for determining the distribution of energy to a power allocation output to the first axle and a power allocation output to the second axle, wherein the first power control means executes the control by setting the distribution of energy determined by the distribution determining means to a target value.

Beim Fahrzeug mit Vierradantrieb dieser Struktur bestimmt die Verteilungsbestimmungseinrichtung die Verteilung der Energie zur ersten Achse und zur zweiten Achse. Die erste Energiesteuereinrichtung und die zweite Energiesteuereinrichtung führen die Steuerung aus, indem die vorbestimmten Energiezuteilungen auf jeweilige Sollwerte gesetzt werden. Diese Struktur führt die Steuerung mit der Priorität bei der Verteilung der Energie, die von der ersten Achse und der zweiten Achse aufgenommen und durch diese abgegeben wird, aus.In the four-wheel drive vehicle of this structure, the distribution determining means determines the distribution of the power to the first axle and the second axle. The first power control means and the second power control means carry out the control by setting the predetermined power allocations to respective target values. This structure carries out the control with the priority in the distribution of the power received by and output from the first axle and the second axle.

Entsprechend einer bevorzugten Anwendung weist das Fahrzeug mit Vierradantrieb mit dem dritten Motor ferner auf: eine Verbrennungsmotorbetriebseinrichtung zum Steuern der Energie des ersten Motors über die erste Energiesteuereinrichtung, wodurch ermöglicht wird, daß der Verbrennungsmotor innerhalb eines gewünschten Betriebsbereiches angetrieben wird, und eine Verteilungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Verteilung der Energie zu einer Energiezuteilung, die zur ersten Achse ausgegeben wird, und einer Energiezuteilung, die zur zweiten Achse ausgegeben wird, wobei die dritte Energiesteuereinrichtung die Steuerung ausführt, indem die Energiezuteilung für die erste Achse, die durch die Verteilungsbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, auf einen Sollwert gesetzt wird, und die zweite Energiesteuereinrichtung die Steuerung ausführt, indem die Energiezuteilung für die zweite Achse, die durch die Verteilungsbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, auf einen Sollwert gesetzt wird. Dieses Fahrzeug mit Vierradantrieb kann die Verteilung der Energie, die von der ersten Achse und der zweiten Achse aufgenommen und durch diese abgegeben wurde, frei steuern, während der Verbrennungsmotor in einem gewünschten Betriebszustand, z. B. in einem Betriebszustand zur Verringerung der Menge an Kraftstoffverbrauch, angetrieben wird.According to a preferred application, the four-wheel drive vehicle with the third motor further comprises: an internal combustion engine operating device for controlling the power of the first motor via the first power control device, thereby enabling the internal combustion engine to be driven within a desired operating range, and distribution determining means for determining the distribution of the energy to an energy allocation output to the first axle and an energy allocation output to the second axle, wherein the third energy control means executes the control by setting the energy allocation for the first axle determined by the distribution determining means to a target value, and the second energy control means executes the control by setting the energy allocation for the second axle determined by the distribution determining means to a target value. This four-wheel drive vehicle can freely control the distribution of the energy received from and output through the first axle and the second axle while the internal combustion engine is driven in a desired operating state, for example, in an operating state for reducing the amount of fuel consumption.

Der erste Motor kann bei diesem Fahrzeug mit Vierradantrieb einen ersten Rotor, der mit der Rotationswelle des Verbrennungsmotors mechanisch verbunden ist, und einen zweiten Rotor aufweisen, der mit dem ersten Rotor elektromagnetisch verbunden ist, um sich bezüglich des ersten Rotors zu drehen, und ist mit der ersten Achse mechanisch verbunden, wodurch die Verteilungseinrichtung gebildet wird. In diesem Fall kann die vorstehende Steuerung durch das elektrische Verteilungssystem umgesetzt werden.The first motor in this four-wheel drive vehicle may have a first rotor mechanically connected to the rotation shaft of the internal combustion engine and a second rotor electromagnetically connected to the first rotor to rotate with respect to the first rotor and is mechanically connected to the first axis, thereby forming the distribution device. In this case, the above control may be implemented by the electrical distribution system.

Alternativ dazu kann die Verteilungseinrichtung beim Fahrzeug mit Vierradantrieb eine Dreiwellen-Energie-Aufnahme-Abgabe-Einrichtung mit drei Wellen aufweisen, die mit der Rotationswelle des Verbrennungsmotors, der ersten Achse bzw. einer Rotationswelle des ersten Motors verbunden sind, wobei die Dreiwellen-Energie-Aufnahme-Abgabe-Einrichtung eine Energie, die von der mit der ersten Achse verbundenen Welle aufgenommen und durch diese abgegeben wurde, auf der Grundlage von Energie bestimmt, die von der mit der Rotationswelle des Verbrennungsmotors verbundenen Welle und der mit der Rotationswelle des ersten Motors verbundenen Welle aufgenommen und durch diese abgegeben wird. In diesem Fall kann die vorstehende Steuerung durch das mechanische Verteilungssystem umgesetzt werden.Alternatively, the distribution device in the four-wheel drive vehicle may comprise a three-shaft energy absorption-output device with three shafts connected to the rotation shaft of the internal combustion engine, the first axle and a rotation shaft of the first motor, respectively, wherein the three-shaft energy absorption-output device an energy received from and outputted through the shaft connected to the first axis is determined based on energy received from and outputted through the shaft connected to the rotation shaft of the internal combustion engine and the shaft connected to the rotation shaft of the first motor. In this case, the above control can be implemented by the mechanical distribution system.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein drittes Fahrzeug mit Vierradantrieb, das eine Energieübertragungsvorrichtung zum Übertragen von Energie eines Verbrennungsmotors zu einer ersten Achse des Fahrzeugs und zu einer zweiten Achse, die mit der ersten Achse nicht direkt in mechanischer Verbindung steht, aufweist, wobei das Fahrzeug mit Vierradantrieb aufweist:The present invention also relates to a third four-wheel drive vehicle having an energy transfer device for transferring energy from an internal combustion engine to a first axle of the vehicle and to a second axle which is not directly mechanically connected to the first axle, the four-wheel drive vehicle comprising:

den Verbrennungsmotor mit einer Rotationswelle zur Abgabe von Energie, wobei der Verbrennungsmotor die Rotationswelle in Drehung versetzt,the internal combustion engine with a rotary shaft for delivering energy, whereby the internal combustion engine sets the rotary shaft in rotation,

einen ersten Motor mit einem ersten Rotor, der mit der Rotationswelle des Verbrennungsmotors mechanisch verbunden ist, und mit einem zweiten Rotor, der mit dem ersten Rotor elektromagnetisch verbunden ist, um sich bezüglich des ersten Rotors zu drehen, wobei der zweite Rotor mit der ersten Achse mechanisch verbunden ist,a first motor having a first rotor mechanically connected to the rotation shaft of the internal combustion engine and a second rotor electromagnetically connected to the first rotor for rotating relative to the first rotor, the second rotor being mechanically connected to the first axis,

einen zweiten Motor mit einem dritten Rotor, der mit einer weiteren Rotationswelle des Verbrennungsmotors mechanisch verbunden ist, und einem vierten Rotor, der mit dem dritten Rotor elektromagnetisch verbunden ist, um sich bezüglich des dritten Rotors zu drehen, wobei der vierte Rotor mit der zweiten Achse mechanisch verbunden ist,a second motor having a third rotor mechanically connected to another rotation shaft of the internal combustion engine and a fourth rotor electromagnetically connected to the third rotor to to rotate relative to the third rotor, wherein the fourth rotor is mechanically connected to the second axis,

eine Antriebsschaltung für den zweiten Motor zum Steuern der elektromagnetischen Verbindung zwischen dem dritten Rotor und dem vierten Rotor im zweiten Motor durch Mehrphasenwechselstrom, um zu ermöglichen, daß elektrische Energie zwischen der Antriebsschaltung für den zweiten Motor und dem zweiten Motor zumindest in eine Richtung übertragen wird, unda second motor drive circuit for controlling the electromagnetic connection between the third rotor and the fourth rotor in the second motor by multiphase alternating current to enable electrical energy to be transferred between the second motor drive circuit and the second motor in at least one direction, and

eine Energieverteilungs-Steuereinrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den ersten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, wodurch ermöglicht wird, daß Energie des Verbrennungsmotors zur ersten Achse und zur zweiten Achse mit einem vorbestimmten Verteilungsverhältnis ausgegeben wird.a power distribution control device for controlling the drive circuit for the first motor and the drive circuit for the second motor, thereby allowing power of the engine to be output to the first axle and the second axle at a predetermined distribution ratio.

Beim dritten Fahrzeug mit Vierradantrieb sind die Motoren mit identischer Struktur, die die Rotoren aufweisen, die sich in Bezug zueinander drehen, auf einem Pfad von einem der beiden Enden der Rotationswelle des Verbrennungsmotors zur ersten Achse und zur zweiten Achse angeordnet. Diese Struktur steuert die Energieübertragung zwischen den Motoren, die an den jeweiligen Achse befestigt sind, und den Motorantriebsschaltungen, wodurch ermöglicht wird, daß Energie des Verbrennungsmotors zur ersten Achse und zur zweiten Achse frei verteilt und ausgegeben wird.In the third four-wheel drive vehicle, the motors of identical structure having the rotors that rotate with respect to each other are arranged on a path from either one of the two ends of the rotation shaft of the internal combustion engine to the first axle and the second axle. This structure controls the power transmission between the motors attached to the respective axles and the motor drive circuits, thereby allowing internal combustion engine power to be freely distributed and output to the first axle and the second axle.

Das dritte Fahrzeug mit Vierradantrieb kann ferner eine Speicherbatterie zur Speichern von zumindest einem Teil der elektrischen Energie, die entweder zwischen dem ersten Motor und der Antriebsschaltung für den ersten Motor oder zwischen dem zweiten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor erzeugt wird, aufweisen, wobei die Energieverteilungs-Steuereinrichtung zusätzlich zur Regenerierung und zum Verbrauch von elektrischer Energie durch die Steuerung der Antriebsschaltung für den ersten Motor und die Antriebsschaltung für den zweiten Motor eine Speicherbatterie-Steuereinrichtung zum Steuern der Speicherung von elektrischer Energie in der Speicherbatterie und/oder des Entladens von elektrischer Energie aus der Speicherbatterie aufweist. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, daß die elektrische Energie im ersten Motor mit der elektrischen Energie im zweiten Motor ausgeglichen ist. Die Energieübertragung einschließlich der Speicherbatterie ermöglicht, daß die Verteilung der Energie zur ersten Achse und zur zweiten Achse ferner frei gesteuert wird.The third four-wheel drive vehicle may further comprise a storage battery for storing at least a portion of the electric energy generated either between the first motor and the drive circuit for the first motor or between the second motor and the drive circuit for the second motor, wherein the energy distribution control means comprises, in addition to regenerating and consuming electric energy by controlling the drive circuit for the first motor and the drive circuit for the second motor, a storage battery control means for controlling the storage of electrical energy in the storage battery and/or the discharge of electrical energy from the storage battery. In this case, it is not necessary for the electrical energy in the first motor to be balanced with the electrical energy in the second motor. The energy transmission including the storage battery enables the distribution of the energy to the first axis and the second axis to be further freely controlled.

Die vorliegende Erfindung ist ferner auf ein viertes Fahrzeug mit Vierradantrieb gerichtet, das eine Energieübertragungsvorrichtung zum Übertragen von Energie eines Verbrennungsmotors zu einer ersten Achse und einer zweiten Achse des Fahrzeugs aufweist, wobei das Fahrzeug mit Vierradantrieb aufweist:The present invention is further directed to a fourth four-wheel drive vehicle having a power transmission device for transmitting power of an internal combustion engine to a first axle and a second axle of the vehicle, the four-wheel drive vehicle comprising:

den Verbrennungsmotors mit einer Rotationswelle zur Ausgabe der Energie, wobei der Verbrennungsmotor die Rotationswelle in Drehung versetzt,the internal combustion engine with a rotary shaft for outputting the energy, whereby the internal combustion engine sets the rotary shaft in rotation,

einen ersten Motor mit einem ersten Rotor, der mit der Rotationswelle des Verbrennungsmotors mechanisch verbunden ist, und einem zweiten Rotor, der mit dem ersten Rotor elektromagnetisch verbunden ist, um sich bezüglich des ersten Rotors zu drehen, wobei der zweite Rotor mit der ersten Achse mechanisch verbunden ist,a first motor having a first rotor mechanically connected to the rotation shaft of the internal combustion engine and a second rotor electromagnetically connected to the first rotor for rotating relative to the first rotor, the second rotor being mechanically connected to the first axis,

eine Antriebsschaltung für den ersten Motor zum Steuern der elektromagnetischen Verbindung zwischen dem ersten Rotor und zweiten Rotor im ersten Motor durch Mehrphasen- Wechselstrom, um zu ermöglichen, daß elektrische Energie zwischen der Antriebsschaltung für den ersten Motor und dem ersten Motor zumindest in eine Richtung übertragen wird,a first motor drive circuit for controlling the electromagnetic connection between the first rotor and second rotor in the first motor by multiphase alternating current to enable electrical energy to be transferred between the first motor drive circuit and the first motor in at least one direction,

einen zweiten Motor, der mit der zweiten Achse verbunden ist, die mit der ersten Achse nicht in direkter mechanischer Verbindung steht,a second motor connected to the second axis, which is not in direct mechanical connection with the first axis,

eine Antriebsschaltung für den zweiten Motor, um zu ermöglichen, daß elektrische Energie zwischen der Antriebsschaltung für den zweiten Motor und dem zweiten Motor zumindest in eine Richtung übertragen wird, unda drive circuit for the second motor to enable electrical energy to be transferred between the drive circuit for the second motor and the second motor is transmitted at least in one direction, and

eine Bremskraft-Steuereinrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den ersten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, wodurch ein Bremsdrehmoment zur ersten Achse und/oder zur zweiten Achse gegeben wird.a braking force control device for controlling the drive circuit for the first motor and the drive circuit for the second motor, thereby giving a braking torque to the first axle and/or the second axle.

Beim vierten Fahrzeug mit Vierradantrieb wird die Bremskraft an die erste Achse und/oder die zweite Achse durch Steuerung der Antriebsschaltung für den ersten Motor und der Antriebsschaltung für den zweiten Motor angelegt. Durch diese Struktur wird eine freie Regulierung der Bremskraft beim Fahrzeug mit Vierradantrieb umgesetzt. Beim Bremsbetrieb wird Energie entweder über die Antriebsschaltung für den ersten Motor oder die Antriebsschaltung für den zweiten Motor regeneriert. Dieses verbessert weiter den Energie-Wirkungsgrad des Fahrzeugs.In the fourth four-wheel drive vehicle, the braking force is applied to the first axle and/or the second axle by controlling the drive circuit for the first motor and the drive circuit for the second motor. With this structure, free regulation of the braking force is realized in the four-wheel drive vehicle. During braking operation, energy is regenerated via either the drive circuit for the first motor or the drive circuit for the second motor. This further improves the energy efficiency of the vehicle.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zum Steuern der Verteilung von Energie, die von einem Verbrennungsmotor über eine Rotationswelle aufgenommen wurde, zu einer Energiezuteilung, die von einer mit einem ersten Motor verbundenen ersten Abtriebswelle aufgenommen und durch diese abgegeben wurde, und zu einer Energiezuteilung, die von einer zweiten Abtriebswelle aufgenommen und durch diese abgegeben wurde, die sich von der ersten Abtriebswelle unterscheidet und die mit einem zweiten Motor verbunden ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:The present invention also relates to a method for controlling the distribution of energy received from an internal combustion engine via a rotary shaft to an energy allocation received from and output by a first output shaft connected to a first engine and to an energy allocation received from and output by a second output shaft different from the first output shaft and connected to a second engine, the method comprising the steps of:

Vorsehen einer Verteilungseinrichtung zum Regulieren der Verteilung der von der Rotationswelle aufgenommenen Energie, der Energie, die in mechanischer Form von der ersten Abtriebswelle aufgenommen und durch diese abgegeben wird, und der Energie, die in elektrischer Form vom ersten Motor aufgenommen und durch diesen abgegeben wird, in einer solchen Weise, daß eine aufgenommene Gesamtenergie mit einer abgegebenen Gesamtenergie ausgeglichen ist,Providing a distribution device for regulating the distribution of the energy absorbed by the rotary shaft, the energy absorbed in mechanical form by the first output shaft and output by the same, and the energy absorbed in electrical form by the first motor and output by the same, in such a way that a total energy absorbed is balanced with a total energy output,

Steuern der Energie, die in elektrischer Form vom ersten Motor aufgenommen und durch diesen abgegeben wurde, wodurch ein Antriebszustand des ersten Motors geändert wird und die in der Verteilungseinrichtung ausgeführte Verteilung der Energie gesteuert wird, undcontrolling the energy received in electrical form by and emitted by the first motor, thereby changing a driving state of the first motor and controlling the distribution of the energy carried out in the distribution device, and

Steuern des Betriebes des zweiten Motors auf der Grundlage der Energie, die in elektrischer Form vom ersten Motor aufgenommen und durch diesen abgegeben wurde, mittels des Betriebes der Verteilungseinrichtung, wodurch die zur zweiten Abtriebswelle ausgegebene Energie reguliert wird.Controlling the operation of the second motor on the basis of the energy received in electrical form from and delivered by the first motor by means of the operation of the distribution device, thereby regulating the energy delivered to the second output shaft.

Die vorliegende Erfindung ist ferner auf ein Verfahren zum Steuern eines Vierradantriebs gerichtet, wobei das Verfahren die Verteilung der Energie, die von einem Verbrennungsmotor über eine Rotationswelle aufgenommen wird, zu einer Energiezuteilung, die von einem mit einem ersten Motor verbundenen ersten Achse aufgenommen und durch diese abgegeben wird, und zu einer Energiezuteilung, die von einer zweiten Achse aufgenommen und abgegeben wird, die sich von der ersten Achse unterscheidet und mit einem zweiten Motor verbunden ist, steuert, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:The present invention is further directed to a method of controlling a four-wheel drive, the method controlling the distribution of energy received from an internal combustion engine via a rotary shaft, to an energy allocation received by and output through a first axle connected to a first motor, and to an energy allocation received by and output through a second axle different from the first axle and connected to a second motor, the method comprising the steps of:

Vorsehen einer Verteilungseinrichtung zum Regulieren der Verteilung der von der Rotationswelle aufgenommenen Energie, der Energie, die in mechanischer Form von der erste Achse aufgenommen und an diese abgegeben wird, und der Energie, die in elektrischer Form vom ersten Motor aufgenommen und von diesem abgegeben wird, in einer solchen Weise, daß eine aufgenommene Gesamtenergie mit einer abgegebenen Gesamtenergie ausgeglichen ist,Providing a distribution device for regulating the distribution of the energy absorbed by the rotary shaft, the energy absorbed in mechanical form by and delivered to the first axis, and the energy absorbed in electrical form by and delivered by the first motor, in such a way that a total energy absorbed is balanced with a total energy delivered,

Steuern der Energie, die in elektrischer Form vom ersten Motor aufgenommen und abgegeben wurde, wodurch ein Antriebszustand des ersten Motors geändert wird und die in der Verteilungseinrichtung ausgeführte Verteilung der Energie gesteuert wird, undControlling the energy received and emitted in electrical form by the first motor, thereby changing a driving state of the first motor and controlling the distribution of the energy carried out in the distribution device, and

Steuern des Betriebes des zweiten Motors auf der Grundlage der Energie, die in elektrischer Form vom ersten Motor aufgenommen und durch diesen abgegeben wird, über den Betrieb der Verteilungseinrichtung, wodurch die zur zweiten Achse ausgegebene Energie reguliert wird.Controlling the operation of the second motor based on the energy in electrical form from the first motor and delivered through it, via the operation of the distribution device, thereby regulating the energy delivered to the second axis.

Bei allen Strukturen der vorliegenden Erfindung kann der Motor ein Verbrennungsmotor, wie z. B. ein Benzinmotor oder ein Dieselmotor, ein Rotationsmotor, eine Gasturbine, ein Starlingmotor bzw. Eisbrechermotor oder ähnliches sein. Der Verbrennungsmotor kann einer Steuerung in einem stationären Betriebszustand, einer Ein-Aus-Steuerung, einer Ausgangssteuerung entsprechend der Fahrpedalposition oder dem erforderlichen Drehmoment unterzogen werden. Wenn die Struktur die Speicherbatterie aufweist, kann der Verbrennungsmotor entsprechend dem Ladezustand der Speicherbatterie gesteuert werden. Es ist ebenfalls natürlich, daß der Verbrennungsmotors entsprechend dem Gesamtzustand des ganzen Fahrzeugs gesteuert wird.In all the structures of the present invention, the engine may be an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine, a rotary engine, a gas turbine, a starling engine or the like. The internal combustion engine may be subjected to control in a steady operating state, on-off control, output control according to the accelerator pedal position or the required torque. When the structure has the storage battery, the engine may be controlled according to the charge state of the storage battery. It is also natural that the engine is controlled according to the overall state of the whole vehicle.

Für den ersten Motor und den zweiten Motor sind eine Vielzahl von Motoren anwendbar. Verfügbare Beispiele sind Dauermagnet-Synchronmotoren, Dauermagnet-Gleichstrommotoren, Standard-Gleichstrommotoren, Induktionsmotoren, Reluktanz-Synchronmotoren, Dauermagnet- oder Reluktanz-Feinstellmotoren, Schrittmotoren und Supraleitmotoren. Die Motorantriebsschaltungen zum Steuern dieser Motoren werden entsprechend dem Typ der Motoren ausgewählt. Verfügbare Beispiele sind IGBT-Inverter, Transistorinverter, Thyristorinverter, Spannungs-PWM-Inverter, Inverter von elektrischem Strom und Resonanzinverter. Als Speicherbatterie kann jede Struktur, die die regenerierte Energie speichern kann, verwendet werden, wie z. B. eine Bleibatterie, eine Nickel- Wasserstoff-(NiMH)-Batterie, eine Lithiumbatterie, ein groß bemessener Kondensator und ein mechanisches Schwungrad. Wenn die regenerierte elektrische Energie die Kapazität der Speicherbatterie übersteigt, kann die überschüssige elektrische Energie verwendet werden, z. B. zum Methan-Reformieren, und in Form von Wasserstoffgas gespeichert werden.For the first motor and the second motor, a variety of motors are applicable. Available examples are permanent magnet synchronous motors, permanent magnet DC motors, standard DC motors, induction motors, reluctance synchronous motors, permanent magnet or reluctance fine-tuning motors, stepper motors, and superconducting motors. The motor drive circuits for controlling these motors are selected according to the type of motors. Available examples are IGBT inverters, transistor inverters, thyristor inverters, voltage PWM inverters, electric current inverters, and resonance inverters. As the storage battery, any structure that can store the regenerated energy can be used, such as a lead battery, a nickel-hydrogen (NiMH) battery, a lithium battery, a large-sized capacitor, and a mechanical flywheel. When the regenerated electrical energy exceeds the capacity of the storage battery, the excess electrical energy can be used, e.g. for methane reforming, and stored in the form of hydrogen gas.

Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele mit den begleitenden Zeichnungen deutlicher.These and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the preferred embodiments with the accompanying drawings.

Short description of the drawings

Fig. 1 stellt schematisch die Struktur eines Fahrzeugs 15 mit Vierradantrieb als ein erstes Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung dar,Fig. 1 schematically illustrates the structure of a four-wheel drive vehicle 15 as a first embodiment according to the present invention,

Fig. 2 stellt eine allgemeine Struktur des Fahrzeugs 15 mit Vierradantrieb aus Fig. 1 dar,Fig. 2 shows a general structure of the four-wheel drive vehicle 15 of Fig. 1,

Fig. 3 stellt schematisch eine Struktur einer Energieübertragungsvorrichtung 20, die sich im Fahrzeug 15 mit Vierradantrieb von Fig. 1 befindet, einschließlich der elektrischen Verbindung dar,Fig. 3 schematically illustrates a structure of a power transmission device 20 located in the four-wheel drive vehicle 15 of Fig. 1, including the electrical connection,

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur des Kupplungsmotors 30 des ersten Ausführungsbeispiels darstellt,Fig. 4 is a cross-sectional view showing a structure of the clutch motor 30 of the first embodiment,

Fig. 5 ist ein Fließbild, das eine Drehmomentsteuerroutine zeigt, die durch die Steuer-CPU 90 ausgeführt wird,Fig. 5 is a flowchart showing a torque control routine executed by the control CPU 90,

Fig. 6 ist ein Fließbild, das eine grundlegende Steuerroutine des Kupplungsmotors 30 zeigt,Fig. 6 is a flowchart showing a basic control routine of the clutch motor 30,

die Fig. 7 und 8 sind Fließbilder, die eine grundlegende Steuerroutine des Hilfsmotors 40 zeigen,Figs. 7 and 8 are flow charts showing a basic control routine of the auxiliary motor 40,

Fig. 9 ist ein Fließbild, das eine Steuerroutine für die festgelegte Verteilung der Antriebskraft als ein zweites Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt,Fig. 9 is a flowchart showing a control routine for the fixed distribution of the driving force as a second embodiment according to the present invention,

Fig. 10 ist ein Fließbild, das eine Energiehilfssteuerroutine als eine Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt,Fig. 10 is a flowchart showing a power assist control routine as a modification of the second embodiment,

Fig. 11 ist ein Fließbild, das eine Hilfssteuerroutine zeigt, die in einem dritten Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird,Fig. 11 is a flowchart showing an auxiliary control routine executed in a third embodiment according to the present invention,

Fig. 12 zeigt eine graphische Darstellung des ladbaren Bereiches, die im dritten Ausführungsbeispiel verwendet wird,Fig. 12 shows a graphical representation of the loadable area used in the third embodiment,

Fig. 13 ist eine im dritten Ausführungsbeispiel verwendete, graphische Darstellung, die die ladbare elektrische Energie über der verbleibenden Ladung der Batterie 94 zeigt,Fig. 13 is a graph used in the third embodiment showing the chargeable electric energy versus the remaining charge of the battery 94,

Fig. 14 zeigt die Verteilung der Energie, die durch den Verbrennungsmotor 50 im dritten Ausführungsbeispiel zugeführt wird,Fig. 14 shows the distribution of energy supplied by the internal combustion engine 50 in the third embodiment,

Fig. 15 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der äußeren Kraft (Drehmoment Tc) und der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 zeigt, wenn das Kraftstoffeinspritzen gestoppt ist,Fig. 15 is a graph showing the relationship between the external force (torque Tc) and the rotational speed Ne of the internal combustion engine 50 when the fuel injection is stopped,

Fig. 16 ist eine graphische Darstellung, die die Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A über der Zeit t und den Zustand des Kupplungsmotors 30 zeigt, wenn ein negatives Drehmoment Tc am Kupplungsmotor 30 eingestellt ist,Fig. 16 is a graph showing the rotational speed Ndf of the drive shaft 22A versus time t and the state of the clutch motor 30 when a negative torque Tc is set on the clutch motor 30,

Fig. 17 ist ein Fließbild, das eine Bremsprozeßroutine zeigt, die durch die Steuereinrichtung 80 in einem vierten Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird,Fig. 17 is a flowchart showing a braking process routine executed by the controller 80 in a fourth embodiment according to the present invention,

Fig. 18 stellt schematisch eine allgemeine Struktur eines Fahrzeugs mit Vierradantriebs als ein fünftes Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung dar,Fig. 18 schematically shows a general structure of a four-wheel drive vehicle as a fifth embodiment according to the present invention,

Fig. 19 zeigt eine Struktur des ersten Motors MG1 und des Planetengetriebes 120 im fünften Ausführungsbeispiel,Fig. 19 shows a structure of the first motor MG1 and the planetary gear 120 in the fifth embodiment,

Fig. 20 stellt schematisch ein Energiesystem des Fahrzeugs mit Vierradantrieb einschließlich einer Steuereinrichtung 180 dar,Fig. 20 schematically shows an energy system of the four-wheel drive vehicle including a control device 180,

Fig. 21 zeigt einen Betriebsbereich QE des Verbrennungsmotors 150 und Antriebspunkte des Verbrennungsmotors 150,Fig. 21 shows an operating range QE of the internal combustion engine 150 and drive points of the internal combustion engine 150,

Fig. 22 ist ein Nomogramm, das das Betriebsprinzip des Planetengetriebes 120 zeigt,Fig. 22 is a nomogram showing the operating principle of the planetary gear 120,

Fig. 23 ist ein Fließbild, das eine Vierradantrieb- Steuerroutine zeigt, die durch die Steuereinrichtung 180 im fünften Ausführungsbeispiel ausgeführt wird,Fig. 23 is a flowchart showing a four-wheel drive control routine executed by the controller 180 in the fifth embodiment,

Fig. 24 ist eine graphische Darstellung, die verwendet wird, um den Drehmoment-Stellwert Ta auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Fahrpedalposition AP zu erhalten,Fig. 24 is a graph used to obtain the torque control value Ta based on the vehicle speed and the accelerator pedal position AP,

Fig. 25 ist eine graphische Darstellung, die verwendet wird, um den Antriebspunkt des Verbrennungsmotors 150 auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Drehmoments des Fahrzeugs zu bestimmen,Fig. 25 is a graph used to determine the drive point of the internal combustion engine 150 based on the vehicle speed and the vehicle torque,

Fig. 26 ist ein Fließbild, das eine Betriebssteuerroutine zeigt, die beim Fahrzeug mit Vierradantrieb des mechanischen Verteilungssystems ausgeführt wird,Fig. 26 is a flow chart showing an operation control routine executed in the four-wheel drive vehicle of the mechanical distribution system,

Fig. 27 ist ein Fließbild, das eine Betriebsmodus-Bestimmungsroutine zeigt, die in Schritt S510 im Fließbild von Fig. 26 ausgeführt wird,Fig. 27 is a flowchart showing an operation mode determination routine executed in step S510 in the flowchart of Fig. 26,

Fig. 28 zeigt einen Zustand, in dem die Energie des Verbrennungsmotors 150 zu den Vorderrädern und den Hinterrädern verteilt wird,Fig. 28 shows a state in which the energy of the internal combustion engine 150 is distributed to the front wheels and the rear wheels,

Fig. 29 zeigt einen Zustand, in dem die Energie des Verbrennungsmotors 150 von den Vorderrädern zu den Hinterrädern übertragen wird und an der Seite der Hinterräder wiedergewonnen wird,Fig. 29 shows a state in which the energy of the engine 150 is transmitted from the front wheels to the rear wheels and recovered at the rear wheel side,

Fig. 30 zeigt einen Zustand, in dem die gesamte Energie des Verbrennungsmotors 150 zu den Vorderrädern ausgegeben wird,Fig. 30 shows a state in which all the energy of the internal combustion engine 150 is output to the front wheels,

Fig. 31 zeigt einen Zustand, in dem die gesamte Energie des Verbrennungsmotors 150 zu den Hinterrädern ausgegeben wird,Fig. 31 shows a state in which all the energy of the internal combustion engine 150 is output to the rear wheels,

Fig. 32 zeigt einen Zustand, in dem die Energie des Verbrennungsmotors 150 in elektrische Energie umgewandelt wird und vor der Ausgabe zu den Hinterrädern in der Batterie 194 gespeichert wird,Fig. 32 shows a state in which the energy of the internal combustion engine 150 is converted into electric energy and stored in the battery 194 before being output to the rear wheels,

Fig. 33 zeigt einen Zustand, in dem die Energie des Verbrennungsmotors 150 von den Vorderrädern zu den Hinterrädern übertragen wird, an der Seite der Hinterräder wiedergewonnen wird und in der Batterie 194 gespeichert wird,Fig. 33 shows a state in which the energy of the engine 150 is transmitted from the front wheels to the rear wheels, recovered at the rear wheel side, and stored in the battery 194,

Fig. 34 stellt schematisch eine Hardwarestruktur eines sechsten Ausführungsbeispiels entsprechend der vorliegenden Erfindung dar,Fig. 34 schematically illustrates a hardware structure of a sixth embodiment according to the present invention,

Fig. 35 ist ein Fließbild, das eine Vierradantrieb- Steuerroutine zeigt, die im sechsten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird,Fig. 35 is a flowchart showing a four-wheel drive control routine executed in the sixth embodiment,

Fig. 36 zeigt einen möglichen Bereich der Energieverteilung im sechsten Ausführungsbeispiel,Fig. 36 shows a possible area of energy distribution in the sixth embodiment,

Fig. 37 zeigt einen möglichen Bereich der Energieverteilung im fünften Ausführungsbeispiel,Fig. 37 shows a possible area of energy distribution in the fifth embodiment,

Fig. 38 ist ein Fließbild, das eine Vierradantrieb- Steuerroutine zeigt, die im siebenten Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird,Fig. 38 is a flowchart showing a four-wheel drive control routine executed in the seventh embodiment according to the present invention,

Fig. 39 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Antriebspunkt des Verbrennungsmotors 150 und dem Wirkungsgrad zeigt,Fig. 39 is a graph showing the relationship between the driving point of the internal combustion engine 150 and the efficiency,

Fig. 40 ist eine graphische Darstellung, die den Wirkungsgrad der jeweiligen Antriebspunkte entlang der Kurven mit konstanter Energie über der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 150 zeigt,Fig. 40 is a graph showing the efficiency of the respective driving points along the curves with constant energy versus the speed Ne of the internal combustion engine 150,

Fig. 41 stellt schematisch eine abgewandelte Struktur des mechanischen Verteilungssystems dar,Fig. 41 schematically shows a modified structure of the mechanical distribution system,

Fig. 42 stellt schematisch eine abgewandelte Struktur des mechanischen Verteilungssystems dar,Fig. 42 schematically shows a modified structure of the mechanical distribution system,

Fig. 43 stellt schematisch eine abgewandelte Struktur des mechanischen Verteilungssystems dar,Fig. 43 schematically shows a modified structure of the mechanical distribution system,

Fig. 44 stellt schematisch die Struktur des sechsten Ausführungsbeispiels dar, das beim elektrischen Verteilungssystem angewendet wird,Fig. 44 schematically shows the structure of the sixth embodiment applied to the electrical distribution system,

Fig. 45 stellt schematisch eine weitere mögliche Struktur des elektrischen Verteilungssystems dar, undFig. 45 schematically shows another possible structure of the electrical distribution system, and

Fig. 46 ist eine graphische Darstellung, die das Prinzip der vorliegenden Erfindung zeigt.Fig. 46 is a diagram showing the principle of the present invention.

Best mode for carrying out the invention

Einige Ausführungsweisen der vorliegenden Erfindung sind als bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben. Fig. 1 stellt schematisch eine Struktur eines Fahrzeugs 15 mit Vierradantrieb, in dem sich eine Energieübertragungsvorrichtung 20 befindet, als ein erstes Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung dar; Fig. 2 stellt schematisch eine allgemeine Struktur des Fahrzeugs 15 mit Vierradantrieb mit einem Verbrennungsmotor 50 dar; Fig. 3 zeigt Einzelheiten der elektrischen Struktur des Fahrzeugs 15 mit Vierradantrieb aus Fig. 1. Die allgemeine Struktur des Fahrzeugs wird aus Gründen der Zweckmäßigkeit als erstes auf der Grundlage von Fig. 2 beschrieben.Some modes of carrying out the present invention are described as preferred embodiments. Fig. 1 schematically shows a structure of a four-wheel drive vehicle 15 in which a power transmission device 20 is located as a first embodiment according to the present invention; Fig. 2 schematically shows a general structure of the four-wheel drive vehicle 15 with an internal combustion engine 50; Fig. 3 shows details of the electrical structure of the four-wheel drive vehicle 15 of Fig. 1. The general structure of the vehicle will be described first based on Fig. 2 for convenience.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist das Fahrzeug mit einem durch Benzin angetriebenen Verbrennungsmotor 50 versehen. Die von einem Luftzuführsystem über ein Drosselventil 66 aufgenommene Luft wird mit Kraftstoff, d. h. mit Benzin in diesem Ausführungsbeispiel gemischt, das von einem Kraftstoffenspritzventil 51 eingespritzt wurde. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird einer Verbrennungskammer 52 zugeführt, um explosiv gezündet und verbrannt zu werden. Eine Linearbewegung eines Kolbens 54, der durch die Explosion des Luft/Kraftstoff-Gemischs niedergedrückt wird, wird in eine Rotationsbewegung einer Kurbelwelle 56 umgewandelt. Das Drosselventil 66 wird angetrieben, um sich durch einen Motor 66a zu öffnen und zu schließen. Eine Zündkerze 62 wandelt eine von einer Zündeinrichtung 58 über einen Verteiler 60 angelegte Hochspannung in einen Funken um, der das Luft/Krafstoff-Gemisch explosiv zündet und verbrennt.Referring to Fig. 2, the vehicle is provided with a gasoline-powered internal combustion engine 50. The air taken in from an air supply system via a throttle valve 66 is mixed with fuel, i.e., gasoline in this embodiment, injected from a fuel injection valve 51. The air-fuel mixture is supplied to a combustion chamber 52 to be explosively ignited and burned. A linear motion of a piston 54 depressed by the explosion of the air-fuel mixture is converted into a rotational motion of a crankshaft 56. The throttle valve 66 is driven to open and close by a motor 66a. A spark plug 62 converts a high voltage applied by an ignition device 58 via a distributor 60 into a spark which explosively ignites and burns the air/fuel mixture.

Die durch die Explosion und die Verbrennung erhaltene Energie arbeitet als Energiequelle zum Antreiben des Fahrzeugs.The energy obtained from the explosion and combustion works as a power source to drive the vehicle.

Der Betrieb des Verbrennungsmotors 50 wird durch eine elektronische Steuereinheit 70 (auf dies sich nachfolgend als EFIECU bezogen wird) gesteuert. Die EFIECU 70 nimmt Informationen von zahlreichen Sensoren auf, die die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 50 erfassen. Diese Sensoren weisen auf: einen Drosselpositionssensor 67 zum Erfassen eines Ventilweges oder einer Position des Drosselventils 66, einen Krümmer-Vakuumsensor 72 zum Messen einer Last, die auf den Verbrennungsmotor 50 aufgebracht wird, einen Wassertemperatursensor 74 zum Messen der Temperatur des Kühlwassers im Verbrennungsmotor 50 und einen Drehzahlsensor 76 und einen Winkelsensor 78, die am Verteiler 60 montiert sind, um die Drehzahl und den Drehwinkel der Kurbelwelle 56 zu messen. Ein Anlasserschalter 79 zum Erfassen eines Startzustands ST eines Zündschlüssels (nicht gezeigt) ist ebenfalls mit der EFIECU 70 verbunden. Andere Sensoren und Schalter, die mit der EFIECU 70 verbunden sind, sind in der Darstellung weggelassen.The operation of the internal combustion engine 50 is controlled by an electronic control unit 70 (hereinafter referred to as EFIECU). The EFIECU 70 receives information from numerous sensors that sense the operating conditions of the internal combustion engine 50. These sensors include: a throttle position sensor 67 for sensing a valve travel or position of the throttle valve 66, a manifold vacuum sensor 72 for measuring a load applied to the internal combustion engine 50, a water temperature sensor 74 for measuring the temperature of the cooling water in the internal combustion engine 50, and a speed sensor 76 and an angle sensor 78 mounted on the manifold 60 for measuring the speed and angle of rotation of the crankshaft 56. A starter switch 79 for detecting a start state ST of an ignition key (not shown) is also connected to the EFIECU 70. Other sensors and switches connected to the EFIECU 70 are omitted from the illustration.

Die Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50 ist über einen Kupplungsmotor 30 mit einer Antriebswelle 22A verbunden. Die Antriebswelle 22A stellt weiter Verbindung mit einem Differentialgetriebe 24 zum Antrieb der Vorderräder über ein Untersetzungsgetriebe 23 her, so daß ein Drehmomentabtrieb von der Antriebswelle 22A anschließend zu einem linken und rechten Vorderrad 26 und 28 übertragen wird. Ein Hilfsmotor 30 stellt über ein Differentialgetriebe 25 Verbindung zum linken und rechten Hinterrad 27 und 29 zum Antreiben der Hinterräder her. Das Fahrzeug ist dementsprechend als Fahrzeug mit Vierradantrieb aufgebaut, wobei die Vorderräder 26 und 28 durch den Verbrennungsmotor 50 und den Kupplungsmotor 30 antrieben werden und die Hinterräder 27 und 29 durch den Hilfsmotor 40 angetrieben werden.The crankshaft 56 of the internal combustion engine 50 is connected to a drive shaft 22A via a clutch motor 30. The drive shaft 22A further connects to a differential gear 24 for driving the front wheels via a reduction gear 23, so that a torque output from the drive shaft 22A is then transmitted to left and right front wheels 26 and 28. An auxiliary motor 30 connects to the left and right rear wheels 27 and 29 via a differential gear 25 for driving the rear wheels. The vehicle is accordingly constructed as a four-wheel drive vehicle, with the front wheels 26 and 28 being driven by the internal combustion engine 50 and the clutch motor 30 and the rear wheels 27 and 29 being driven by the auxiliary motor 40.

Der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 werden durch eine Steuereinrichtung 80 gesteuert. Die Steuereinrichtung 80 weist eine Innen-Steuer-CPU auf und nimmt Eingänge von einem Gangschaltpositionssensor 84, der an einer Gangschaltung 82 befestigt ist, von einem Fahrpedalpositionssensor 65, der an einem Fahrpedal 64 befestigt ist, zum Messen des Betätigungsbetrages des Fahrpedals 64, von einem Bremspedalpositionssensor 69 zum Messen des Betätigungsbetrages des Bremspedals 68, wie es später beschrieben wird, auf. Die Steuereinrichtung 80 sendet eine Vielzahl von Daten und Informationen zur EFICECU 70 und empfängt solche von der EFIECU 70 mittels Kommunikation. Einzelheiten der Steuerprozedur einschließlich eines Kommunikationsprotokolls werden später beschrieben.The clutch motor 30 and the assist motor 40 are controlled by a controller 80. The controller 80 has an internal control CPU and receives inputs from a gear shift position sensor 84 attached to a gear shift 82, an accelerator pedal position sensor 65 attached to an accelerator pedal 64 for measuring the amount of operation of the accelerator pedal 64, a brake pedal position sensor 69 for measuring the amount of operation of the brake pedal 68, as described later. The controller 80 sends a variety of data and information to and receives from the EFICECU 70 by communication. Details of the control procedure including a communication protocol will be described later.

Nachfolgend wird die Struktur der Energieübertragungsvorrichtung 20 beschrieben. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 weist die Energieübertragungsvorrichtung 20 im wesentlichen den Verbrennungsmotor 50 zum Erzeugen von Energie, den Kupplungsmotor 30 mit einem Außenrotor 32, der mit einem Ende der Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50 mechanisch verbunden ist, den Hilfsmotor 40, der vom Kupplungsmotor 30 getrennt ist und einen mit einer Hinterrad-Antriebswelle 22B verbundenen Rotor 42 hat, und die Steuereinrichtung zum Antreiben und Steuern des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 auf.Next, the structure of the power transmission device 20 will be described. Referring to Fig. 3, the power transmission device 20 basically includes the internal combustion engine 50 for generating power, the clutch motor 30 having an outer rotor 32 mechanically connected to one end of the crankshaft 56 of the internal combustion engine 50, the auxiliary motor 40 separated from the clutch motor 30 and having a rotor 42 connected to a rear wheel drive shaft 22B, and the control device for driving and controlling the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40.

Die Struktur des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 wird durch die Fig. 3 und 4 beschrieben. Wie es in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, ist der Kupplungsmotor 30 als ein Synchronmotor aufgebaut, bei dem Dauermagneten 35 an einer Innenfläche des Außenrotors 32 befestigt sind und Dreiphasen-Spulen 36 auf Schlitze gewickelt sind, die in einem Innenrotor 34 ausgebildet sind. Elektrische Energie wird zwischen dem Kupplungsmotor 30 und den Dreiphasenspulen 36 über einen Drehwandler 38 übertragen. Wie es später detailliert erläutert wird, führt der Kupplungsmotor 30 elektrische Energie zu den Dreiphasenspulen 36 zur Energiesteuerung und nimmt elektrische Energie von den Dreiphasenspulen 36 zur regenerativen Steuerung auf. Laminierte Bleche aus nichtgerichtetem elektromagnetischem Stahl werden zum Ausbilden der Zähne und Schlitze für die Dreiphasenspulen 36 im Innenrotor 34 verwendet. Der Innenrotor 34 ist mit der Antriebswelle 22A verbunden; die die Antriebswelle 22A in Rotation versetzende Kraft wird durch das Untersetzungsverhältnis (ungefähr 1 : 4 in diesem Ausführungsbeispiel) des Untersetzungsgetriebes 23 verstärkt und als Antriebskraft der Vorderräder 26 und 28 verwendet. Ein Drehmelder 39A ist an der Kurbelwelle 56 befestigt, um einen Rotationswinkel θe der Kurbelwelle 56 zu messen, und ein Drehmelder 39B ist an der Antriebswelle 22A befestigt, um einen Rotationswinkel θf der Antriebswelle 22A zu messen. Die Steuereinrichtung 80 nimmt Daten des Rotationswinkels (elektrischen Winkels) des Innenrotors 34 bezüglich des Außenrotors 32 im Kupplungsmotor 30 auf der Grundlage des Rotationswinkels θe der Kurbelwelle 56 und des Rotationswinkels θf der Antriebswelle 22a, die durch die Drehmelder 39A und 39B gemessen werden, auf.The structure of the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 is described by Figs. 3 and 4. As shown in Figs. 3 and 4, the clutch motor 30 is constructed as a synchronous motor in which permanent magnets 35 are fixed to an inner surface of the outer rotor 32 and three-phase coils 36 are wound on slots formed in an inner rotor 34. Electric power is transmitted between the clutch motor 30 and the three-phase coils 36 via a rotary converter 38. As will be detailed later, As explained, the clutch motor 30 supplies electric power to the three-phase coils 36 for power control and receives electric power from the three-phase coils 36 for regenerative control. Laminated sheets of non-directional electromagnetic steel are used to form the teeth and slots for the three-phase coils 36 in the inner rotor 34. The inner rotor 34 is connected to the drive shaft 22A; the force rotating the drive shaft 22A is amplified by the reduction ratio (approximately 1:4 in this embodiment) of the reduction gear 23 and used as the driving force of the front wheels 26 and 28. A resolver 39A is attached to the crankshaft 56 to measure a rotation angle θe of the crankshaft 56, and a resolver 39B is attached to the drive shaft 22A to measure a rotation angle θf of the drive shaft 22A. The controller 80 receives data of the rotation angle (electrical angle) of the inner rotor 34 with respect to the outer rotor 32 in the clutch motor 30 based on the rotation angle θe of the crankshaft 56 and the rotation angle θf of the drive shaft 22a measured by the resolvers 39A and 39B.

Der Hilfsmotor 40, der vom Kupplungsmotor 30 getrennt ist, ist ebenfalls wie der Kupplungsmotor 30 als ein Sychronmotor mit Dreiphasenspulen 44 aufgebaut, die auf einen Stator 43 gewickelt sind, der an einem Gehäuse 45 befestigt ist, um ein sich drehendes Magnetfeld zu erzeugen. Der Stator 43 ist ebenfalls aus laminierten Blechen aus nichtgerichtetem elektromagnetischen Stahl. Eine Vielzahl an Dauermagneten 46 ist an einer Außenfläche des Rotors 42 befestigt. Beim Hilfsmotor 40 ergeben sich aus der Wechselwirkung zwischen einem durch die Dauermagnete 46 ausgebildeten Magnetfeld und einen durch die Dreiphasenspulen 44 ausgebildeten sich drehenden Magnetfeld Rotationen des Rotors 42 während des Energiebetriebes. Andrerseits wird während des regenerativen Betriebes elektrische Energie den Dreiphasenspulen 44 durch Rotation des Rotors 42 entnommen. Der Rotor 42 ist mit der Antriebswelle 22B zum Antreiben der Hinterräder 27 und 29 mechanisch verbunden. Ein Drehmelder 48 ist an der Antriebswelle 22B befestigt, um einen Rotationswinkel θr der Antriebswelle 22B zu messen. Die Antriebswelle 22B wird durch ein im Gehäuse 49 gehaltenes Lager 49 gelagert.The auxiliary motor 40, which is separate from the clutch motor 30, is also constructed as a synchronous motor like the clutch motor 30, with three-phase coils 44 wound on a stator 43 fixed to a housing 45 to generate a rotating magnetic field. The stator 43 is also made of laminated sheets of non-directional electromagnetic steel. A plurality of permanent magnets 46 are fixed to an outer surface of the rotor 42. In the auxiliary motor 40, the interaction between a magnetic field formed by the permanent magnets 46 and a rotating magnetic field formed by the three-phase coils 44 results in rotations of the rotor 42 during power operation. On the other hand, during regenerative operation, electrical energy is supplied to the Three-phase coils 44 are extracted by rotation of the rotor 42. The rotor 42 is mechanically connected to the drive shaft 22B for driving the rear wheels 27 and 29. A resolver 48 is attached to the drive shaft 22B to measure a rotation angle θr of the drive shaft 22B. The drive shaft 22B is supported by a bearing 49 held in the housing 49.

Während der Hilfsmotor 40 als herkömmlicher Dauermagnet-Dreiphasen-Synchronmotor aufgebaut ist, weist der Kupplungsmotor 30 zwei Rotationselemente oder Rotoren auf, d. h. den Außenrotor 32, an dem die Dauermagneten 35 montiert sind, und den Innenrotor 34, an dem Dreiphasenspulen 36 befestigt sind. Die detaillierte Struktur des Kupplungsmotors 30 wird durch die Querschnittsansicht von Fig. 4 beschrieben. Der Außenrotor 32 des Kupplungsmotors 30 ist durch einen Druckstift 59a und eine Schraube 59b an einem Umfangsende eines Rades 57 befestigt, das sich um die Kurbelwelle 56 herum befindet. Ein mittlerer Abschnitt des Rades 57 steht hervor, um ein wellenartiges Element zu bilden, an dem der Innenrotor 34 mittels Lagern 37A und 37B drehbar befestigt ist. Ein Endabschnitt der Antriebswelle 22A ist am Innenrotor 34 befestigt.While the auxiliary motor 40 is constructed as a conventional permanent magnet three-phase synchronous motor, the clutch motor 30 has two rotating members or rotors, i.e., the outer rotor 32 on which the permanent magnets 35 are mounted and the inner rotor 34 on which three-phase coils 36 are fixed. The detailed structure of the clutch motor 30 is described by the cross-sectional view of Fig. 4. The outer rotor 32 of the clutch motor 30 is fixed by a push pin 59a and a screw 59b to a peripheral end of a wheel 57 located around the crankshaft 56. A central portion of the wheel 57 protrudes to form a shaft-like member to which the inner rotor 34 is rotatably fixed by means of bearings 37A and 37B. An end portion of the drive shaft 22A is fixed to the inner rotor 34.

Eine Vielzahl an Dauermagneten 35, in diesem Ausführungsbeispiel vier, sind an der Innenfläche des Außenrotors 32 gemäß Vorbeschreibung befestigt. Die Dauermagneten 35 sind in Richtung zum axialen Zentrum des Kupplungsmotors 30 hin magnetisiert und haben magnetische Pole mit abwechselnd umgekehrten Richtungen. Die Dreiphasenspulen 36 des Innenrotors 34, die zu den Dauermagneten 35 über einen geringen Zwischenraum weisen, sind auf insgesamt 24 im Innenrotor 34 ausgebildete Schlitze (nicht gezeigt) gewickelt. Die Zuführung von Elektrizität zu den jeweiligen Spulen bildet magnetische Flüsse, die durch die Zähne (nicht gezeigt) verlaufen, die die Schlitze voneinander trennen. Die Zuführung eines Dreiphasenwechselstroms zu den jeweiligen Spulen versetzt dieses Magnetfeld in Rotation. Die Dreiphasenspulen 36 sind verbunden, um vom Drehwandler 38 zugeführte elektrische Energie aufzunehmen. Der Drehwandler 38 weist Primärwicklungen 38A, die am Gehäuse 45 befestigt sind, und Sekundärwicklungen 38B, die an der mit dem Innenrotor 34 gekoppelten Antriebswelle 22A befestigt sind, auf. Die elektromagnetische Induktion ermöglicht, daß elektrische Energie von den Primärwicklungen 38A zu den Sekundärwicklungen 38B oder umgekehrt übertragen werden. Der Drehwandler 38 hat Wicklungen für die drei Phasen, d. h. für die U-, V- und W-Phase, um zu ermöglichen, daß elektrischer Dreiphasenstrom übertragen wird.A plurality of permanent magnets 35, four in this embodiment, are fixed to the inner surface of the outer rotor 32 as described above. The permanent magnets 35 are magnetized toward the axial center of the clutch motor 30 and have magnetic poles with alternately reverse directions. The three-phase coils 36 of the inner rotor 34, which face the permanent magnets 35 through a small gap, are wound on a total of 24 slots (not shown) formed in the inner rotor 34. The supply of electricity to the respective coils forms magnetic fluxes which pass through the teeth (not shown) separating the slots from each other. The supply of a three-phase alternating current to the respective coils causes this magnetic field to rotate. The three-phase coils 36 are connected to receive electrical energy supplied from the rotary converter 38. The rotary converter 38 has primary windings 38A fixed to the housing 45 and secondary windings 38B fixed to the drive shaft 22A coupled to the inner rotor 34. The electromagnetic induction enables electrical energy to be transferred from the primary windings 38A to the secondary windings 38B or vice versa. The rotary converter 38 has windings for the three phases, ie, for the U, V and W phases, to enable three-phase electrical power to be transferred.

Die Wechselwirkung zwischen einem Magnetfeld, das durch ein benachbartes Paar an Dauermagneten 35 gebildet wird, und einem rotierenden Magnetfeld, das durch die Dreiphasenspulen 36 des Innenrotors 34 gebildet wird, führt zu einer Vielzahl an Verhaltensweisen des Außenrotors 32 und des Innenrotors 34. Die Frequenz des Dreiphasen-Wechselstroms, der den Dreiphasenspulen 36 zugeführt wird, ist im allgemeinen gleich einer Differenz zwischen der Drehzahl (der Anzahl der Umdrehungen je Sekunde) des Außenrotors 32, der mit der Kurbelwelle 56 direkt verbunden ist, und der Drehzahl des Innenrotors 34. Daraus ergibt sich ein Schlupf zwischen den Rotationen des Außenrotors 32 und des Innenrotors 34. Einzelheiten der Steuerprozeduren des Kupplungsmotors 30, der als Bestandteil der Verteilungseinrichtung arbeitet und der dem ersten Motor in der vorliegenden Erfindung entspricht, und des Hilfsmotors 40, der dem zweiten Motor in der vorliegenden Erfindung entspricht, werden auf der Grundlage der Fließbilder später beschrieben.The interaction between a magnetic field formed by an adjacent pair of permanent magnets 35 and a rotating magnetic field formed by the three-phase coils 36 of the inner rotor 34 results in a variety of behaviors of the outer rotor 32 and the inner rotor 34. The frequency of the three-phase alternating current supplied to the three-phase coils 36 is generally equal to a difference between the rotational speed (the number of revolutions per second) of the outer rotor 32, which is directly connected to the crankshaft 56, and the rotational speed of the inner rotor 34. This results in a slip between the rotations of the outer rotor 32 and the inner rotor 34. Details of the control procedures of the clutch motor 30, which operates as a component of the distribution device and which corresponds to the first motor in the present invention, and the auxiliary motor 40, which corresponds to the second motor in the present invention, will be described later based on the flow charts.

Gemäß Vorbeschreibung werden der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 durch die Steuereinrichtung 80 angetrieben und gesteuert. Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 3 weist die Steuereinrichtung 80 eine erste Antriebsschaltung 91 zum Zuführen von elektrischer Energie zum Kupplungsmotor 30 und zur Aufnahme von elektrischer Energie von diesem, eine zweite Antriebsschaltung 92 zum Zuführen von elektrischer Energie zum Hilfsmotor 40 und zur Aufnahme von elektrischer Energie von diesem, eine Steuer-CPU 90 zum Steuern von sowohl der ersten als auch der zweiten Antriebsschaltung 91 und 92 und eine Batterie 94, die eine Anzahl von Sekundärzellen aufweist, auf. Die Steuer-CPU 90 ist ein Ein-Chip-Mikroprozessor mit einem RAM 90a, der als Arbeitsspeicher verwendet wird, einem ROM 90b, in dem zahlreiche Steuerprogramme gespeichert werden, einem Eingabe/Ausgabe- Anschluß (nicht gezeigt) und einem seriellen Kommunikationsanschluß (nicht gezeigt), über den Daten zur EFIECU 70 gesendet und durch diese empfangen werden. Die Steuer-CPU 90 nimmt eine Vielzahl von Daten über den Eingabeanschluß auf. Die Eingabedaten weisen auf: einen Rotationswinkel θe der Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50, der mit dem Drehmelder 39a gemessen wurde, einen Rotationswinkel θf der Antriebswelle 22A, der mit dem Drehmelder 39B gemessen wurde, einen Rotationswinkel θr der Antriebswelle 22B, der mit dem Drehmelder 48 gemessen wurde, eine Fahrpedalposition AP (Trittbetrag des Fahrpedals 64), die vom Fahrpedalpositionssensor 65 ausgegeben wurde, eine Gangschaltposition SP, die vom Gangschaltpositionssensor 84 ausgegeben wurde, eine Bremspedalposition BP, die vom Bremspedalpositionssensor 69 ausgegeben wurde, Kupplungsmotorströme Iuc und Ivc von zwei Amperemetern 95 und 96, die sich in der ersten Antriebsschaltung 91 befinden, Hilfsmotorströme Iua und Iva von zwei Amperemetern 97 und 98, die sich in der zweiten Antriebsschaltung 92 befinden, und eine verbleibende Ladung BRM der Batterie 94, die mit einer Meßeinrichtung 99 für die verbleibende Ladung gemessen wurde. Die Meßeinrichtung 99 für die verbleibende Ladung kann die verbleibende Ladung BRM der Batterie 94 durch ein beliebiges bekanntes Verfahren bestimmen, z. B. durch das Messen der relativen Dichte einer Elektrolytlösung in der Batterie 94 oder des Gesamtgewichts der Batterie 94, durch das Berechnen der Ströme und der Ladezeit und Entladezeit oder durch das Bewirken eines plötzlichen Kurzschlusses zwischen den Anschlußklemmen der Batterie 94 und durch das Messen eines Innenwiderstandes über dem elektrischem Strom.As previously described, the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 are driven and controlled by the control device 80. Referring again to Fig. 3, the control device 80 has a first drive circuit 91 for supplying electric power to and receiving electric power from the clutch motor 30, a second drive circuit 92 for supplying electric power to and receiving electric power from the auxiliary motor 40, a control CPU 90 for controlling both the first and second drive circuits 91 and 92, and a battery 94 having a number of secondary cells. The control CPU 90 is a single-chip microprocessor having a RAM 90a used as a working memory, a ROM 90b in which various control programs are stored, an input/output port (not shown), and a serial communication port (not shown) through which data is sent to and received by the EFIECU 70. The control CPU 90 receives a variety of data through the input port. The input data includes: a rotation angle θe of the crankshaft 56 of the internal combustion engine 50 measured by the resolver 39a, a rotation angle θf of the drive shaft 22A measured by the resolver 39B, a rotation angle θr of the drive shaft 22B measured by the resolver 48, an accelerator pedal position AP (step amount of the accelerator pedal 64) output from the accelerator pedal position sensor 65, a gear shift position SP output from the gear shift position sensor 84, a brake pedal position BP output from the brake pedal position sensor 69, clutch motor currents Iuc and Ivc from two ammeters 95 and 96 located in the first drive circuit 91, auxiliary motor currents Iua and Iva from two ammeters 97 and 98 located in the second drive circuit 92. and a remaining charge BRM of the battery 94 measured by a remaining charge measuring device 99. The remaining charge measuring device 99 may determine the remaining charge BRM of the battery 94 by any known method, e.g. by measuring the relative density of an electrolyte solution in the battery 94 or the total weight of the battery 94, by calculating the currents and the charging and discharging time or by causing a sudden short circuit between the terminals of the battery 94 and by measuring an internal resistance across the electrical current.

Die Steuer-CPU 90 gibt ein erstes Steuersignal SW1 zum Antreiben der sechs Transistoren Tr1 bis Tr6, die als Schaltelemente der ersten Antriebsschaltung 91 arbeiten, und ein zweites Steuersignal SW2 zum Antreiben der sechs Transistoren Tr11 bis Tr16, die als Schaltelemente der zweiten Antriebsschaltung 92 arbeiten, aus. Die sechs Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 bilden einen Transistorinverter und sind paarweise angeordnet, um als eine Quelle und als eine Senke bezüglich des Paares an Energieleitungen P1 und P2 zu arbeiten. Die Dreiphasenspulen (U, V, W) 36 des Kupplungsmotors 30 sind über den Drehwandler 38 mit den jeweiligen Kontakten der paarweise angeordneten Transistoren verbunden. Die Energieleitungen P1 und P2 sind mit den Plus- bzw. dem Minusanschluß der Batterie 94 verbunden. Das erste Steuersignal SW, das von der Steuer-CPU 90 ausgegeben wird, steuert somit aufeinanderfolgend die Einschaltzeiten der paarweise angeordneten Transistoren Tr1 bis Tr6. Der elektrische Strom, der durch jede Spule 36 strömt, wird einer PWM (Impulsbreitenmodulation) unterzogen, um eine quasi-sinusförmige Welle zu erhalten, die ermöglicht, daß die Dreiphasenspulen 36 ein sich drehendes Magnetfeld ausbilden.The control CPU 90 outputs a first control signal SW1 for driving the six transistors Tr1 to Tr6 operating as switching elements of the first drive circuit 91, and a second control signal SW2 for driving the six transistors Tr11 to Tr16 operating as switching elements of the second drive circuit 92. The six transistors Tr1 to Tr6 in the first drive circuit 91 form a transistor inverter and are arranged in pairs to operate as a source and a sink with respect to the pair of power lines P1 and P2. The three-phase coils (U, V, W) 36 of the clutch motor 30 are connected to the respective contacts of the paired transistors via the rotary converter 38. The power lines P1 and P2 are connected to the plus and minus terminals of the battery 94, respectively. The first control signal SW output from the control CPU 90 thus sequentially controls the turn-on times of the paired transistors Tr1 to Tr6. The electric current flowing through each coil 36 is subjected to PWM (Pulse Width Modulation) to obtain a quasi-sinusoidal wave that allows the three-phase coils 36 to form a rotating magnetic field.

Die sechs Transistoren Tr11 bis Tr16 in der zweiten Antriebsschaltung 92 bilden ebenfalls einen Transistorinverter und sind in der gleichen 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 paarweise angeordneten Transistoren verbunden. Das zweite Steuersignal SW2, das von der Steuer-CPU 90 ausgegeben wurde, steuert somit aufeinanderfolgend die Einschaltzeit der paarweise angeordneten Transistoren Tr11 bis Tr16. Der elektrische Strom, der durch jede Spule 44 strömt, wird einer PWM unterzogen, um eine quasi-sinusförmige Welle zu erhalten, die ermöglicht, daß die Dreiphasenspulen 44 ein sich drehendes Magnetfeld ausbilden.The six transistors Tr11 to Tr16 in the second drive circuit 92 also constitute a transistor inverter and are arranged in the same manner as the transistors Tr1 to Tr6 in the first drive circuit 91. The three-phase coils (U, V, W) 44 of the auxiliary motor 40 are connected to the respective contacts of the paired transistors. The second control signal SW2 output from the control CPU 90 thus sequentially controls the turn-on time of the paired transistors Tr11 to Tr16. The electric current flowing through each coil 44 is subjected to PWM to obtain a quasi-sinusoidal wave, which enables the three-phase coils 44 to form a rotating magnetic field.

Die Steuereinrichtung 80 und der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40, die durch die Steuereinrichtung 80 gesteuert werden, sind getrennt angeordnet, arbeiten aber in kooperativer Weise als die Energieübertragungsvorrichtung 20, um die Energie zu den vier Rädern zu verteilen und zu übertragen. Fig. 46 ist eine graphische Darstellung, die die Verteilung und die Übertragung der Antriebskraft schematisch darstellt. Energie (Drehmoment Drehzahl), die dem Verbrennungsmotor 50 entnommen wird, wird über den Kupplungsmotor 30 zur Antriebswelle 22A übertragen. In dem Fall, in dem eine Schlupfrotation im Kupplungsmotor 30 auftritt, wird Energie, die Drehzahldifferenz übertragenem Drehmoment entspricht, durch die Dreiphasenspulen 36 des Kupplungsmotors 30 regeneriert. Die Energie wird über den Drehwandler 38 und die erste Antriebsschaltung 91 wiedergewonnen und in der Batterie 94 gespeichert. Der Hilfsmotor 40 erzeugt andrerseits ein Drehmoment, das mit dem Drehmoment, das über den Kupplungsmotor 30 zur Antriebswelle 22A ausgegeben wird, im wesentlichen identisch ist. Das Drehmoment wird durch den Energiebetrieb des Hilfsmotors 40 mit der in der Batterie 94 gespeicherten Energie oder mit der durch den Kupplungsmotor 30 regenerierten Energie erhalten. Im Ergebnis wird das Drehmoment an die Vorderräder 26 und 28 und die Hinterräder 27 und 29 mit einem vorbestimmten Verteilungsverhältnis angelegt. Wenn die Drehmomente, die zu den jeweiligen Rädern verteilt werden, im wesentlichen einander gleich sind, wird die Antriebskraft im wesentlichen in der gleichen Weise wie beim Vollzeit-Vierradantrieb verteilt.The controller 80 and the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 controlled by the controller 80 are arranged separately but work cooperatively as the power transmission device 20 to distribute and transmit the power to the four wheels. Fig. 46 is a diagram schematically showing the distribution and transmission of the driving force. Power (torque speed) taken from the engine 50 is transmitted to the drive shaft 22A via the clutch motor 30. In the case where slip rotation occurs in the clutch motor 30, power corresponding to the speed difference of transmitted torque is regenerated by the three-phase coils 36 of the clutch motor 30. The power is recovered via the rotary converter 38 and the first drive circuit 91 and stored in the battery 94. The auxiliary motor 40, on the other hand, generates a torque substantially identical to the torque output to the drive shaft 22A via the clutch motor 30. The torque is obtained by powering the auxiliary motor 40 with the energy stored in the battery 94 or with the energy regenerated by the clutch motor 30. As a result, the torque is applied to the front wheels 26 and 28 and the rear wheels 27 and 29 at a predetermined distribution ratio. When the torques distributed to the respective wheels are substantially equal to each other, the driving force is distributed in substantially the same manner as in the full-time four-wheel drive.

Außer dem Betrieb als Vollzeit-Vierradantrieb (4WD) führt die Energieübertragungsvorrichtung 20, die auf diese Weise aufgebaut ist, eine Vielzahl von Betriebsarten aus. Nachfolgend werden die Betriebsarten der Energieübertragungsvorrichtung 20 beschrieben. Die Energieübertragungsvorrichtung 20 arbeitet entsprechend den vorstehend beschriebenen Betriebsprinzipien, insbesondere entsprechend dem Prinzip der Drehmomentwandlung. Beispielhaft wird angenommen, daß sich die Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50, die durch die EFIECU 70 angetrieben wird, mit einer vorbestimmten Drehzahl N1 dreht. Während sich die Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 in der Aus-Position befinden, führt die Steuereinrichtung 80 keinen elektrischen Strom über den Drehwandler 38 zu den Dreiphasenspulen 36 des Kupplungsmotors 30. Die fehlende Zuführung von elektrischem Strom bewirkt, daß der Außenrotor 32 des Kupplungsmotors 30 vom Innenrotor 34 elektromagnetisch getrennt wird. Daraus ergibt sich ein Durchdrehen der Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50. Unter der Bedingung, daß sich alle Transistoren Tr1 bis Tr6 in der Aus-Position befinden, tritt keine Regenerierung von Energie von den Dreiphasenspulen 36 auf; der Verbrennungsmotor 50 wird im Leerlauf gehalten.In addition to full-time four-wheel drive (4WD) operation, the power transmission device 20 constructed in this manner performs a variety of operating modes. The operating modes of the power transmission device 20 are described below. The power transmission device 20 operates according to the operating principles described above, in particular according to the principle of torque conversion. For example, it is assumed that the crankshaft 56 of the internal combustion engine 50, which is driven by the EFIECU 70, rotates at a predetermined speed N1. While the transistors Tr1 to Tr6 in the first drive circuit 91 are in the off position, the control device 80 does not supply electric current to the three-phase coils 36 of the clutch motor 30 via the rotary converter 38. The lack of supply of electric current causes the outer rotor 32 of the clutch motor 30 to be electromagnetically separated from the inner rotor 34. This results in the crankshaft 56 of the internal combustion engine 50 spinning. Under the condition that all the transistors Tr1 to Tr6 are in the off position, no regeneration of energy from the three-phase coils 36 occurs; the internal combustion engine 50 is kept idling.

Wenn die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 das erste Steuersignal SW1 ausgibt, um die Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 ein- und auszusteuern, fließt auf der Grundlage der Differenz zwischen der Drehzahl der Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50 und einer Drehzahl der Antriebswelle 22A (anders ausgedrückt einer Differenz zwischen der Drehzahl des Außenrotors 32 und der des Innenrotors 34 im Kupplungsmotors 30) ein konstanter elektrischer Strom durch die Dreiphasenspulen 36 des Kupplungsmotors 30. In diesem Zustand arbeitet der Kupplungsmotor 30 als ein Generator und wird die Batterie 94 mit dem elektrischen Strom geladen, der über die die erste Antriebsschaltung 91 regeneriert wird. Zu diesem Zeitpunkt liegt ein bestimmter Schlupf zwischen dem Außenrotor 32 und dem Innenrotor 34, die im Kupplungsmotor 30 miteinander verbunden sind, vor. Genauer gesagt dreht sich der Innenrotor 34 mit einer Drehzahl, die niedriger als die Drehzahl der Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50 ist. Um zu ermöglichen, daß der Hilfsmotor 40 Energie verbraucht, die mit der elektrischen Energie, die durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert wurde, identisch ist, steuert die Steuer-CPU 90 die Transistoren Tr11 bis Tr16 in der zweiten Antriebsschaltung 92 ein und aus. Die Ein- und Aus- Steuerung der Transistoren Tr11 bis Tr16 ermöglicht, daß elektrischer Strom durch die Dreiphasenspulen 44 des Hilfsmotors 40 strömt; der Hilfsmotor 40 führt folglich den Energiebetrieb zum Erzeugen eines Drehmoments aus. Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 46 regeneriert der Kupplungsmotor 30, wenn die Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50 mit einer Drehzahl Ne und einem Drehmoment Te angetrieben wird und sich die Antriebswelle 22A, die den Abtrieb des Kupplungsmotors 30 aufnimmt, mit einer Drehzahl Ndf dreht, Energie eines Bereiches G1, der (Ne-Ndf) x Te entspricht, wobei (Ne-Ndf) die Drehzahldifferenz im Kupplungsmotor 30 und Te das übertragene Drehmoment ist. Die Energie des Bereiches G1 wird dem Hilfsmotor 40 gegeben, so daß sich die Antriebswelle 22B mit einer Drehzahl Ndr (= Ndf) und einem Drehmoment Tdr dreht. Die Energie, die dem Schlupf (der Drehzahldifferenz) im Kupplungsmotor 30 entspricht, wird dementsprechend als Drehmoment Tdf zur Antriebswelle 22B gegeben; das Fahrzeug 15 mit Vierradantrieb wird durch das Drehmoment Te + Tdr angetrieben, das größer als das Abtriebsdrehmoment Te des Verbrennungsmotors 50 ist. Wenn das Fahrzeug 15 mit Vierradantrieb auf einer geraden Straße in einem stationären Zustand fährt, haben das Vorderrad 26 und das Hinterrad 27 des Fahrzeugs 15 mit Vierradantrieb identische Drehzahlen (d. h. die Drehzahl Ndf der Vorderrad- Antriebswelle 22A ist mit der Drehzahl Ndr der Hinterrad- Antriebswelle 22B identisch). Im Lauf der Kurvenfahrt können jedoch die Drehzahlen des Vorderrades 26 und des Hinterrades 27 voneinander verschieden sein. Ohne Berücksichtigung des Wirkungsgrades wird das Drehmoment Tdr, das vom Hilfsmotor 40 zum Hinterrad 27 übertragen wird, ausgedrückt als:When the control CPU 90 of the controller 80 outputs the first control signal SW1 to control the transistors Tr1 to Tr6 in the first drive circuit 91 on and off, a constant electric current flows through the three-phase coils 36 of the clutch motor 30 based on the difference between the rotational speed of the crankshaft 56 of the internal combustion engine 50 and a rotational speed of the drive shaft 22A (in other words, a difference between the rotational speed of the outer rotor 32 and that of the inner rotor 34 in the clutch motor 30). In this state, the clutch motor 30 operates as a generator and the battery 94 is charged with the electric current regenerated via the first drive circuit 91. To this end, At this time, a certain slip exists between the outer rotor 32 and the inner rotor 34 which are connected to each other in the clutch motor 30. More specifically, the inner rotor 34 rotates at a speed lower than the speed of the crankshaft 56 of the engine 50. In order to allow the auxiliary motor 40 to consume energy identical to the electric energy regenerated by the clutch motor 30, the control CPU 90 controls on and off the transistors Tr11 to Tr16 in the second drive circuit 92. The on and off control of the transistors Tr11 to Tr16 allows electric current to flow through the three-phase coils 44 of the auxiliary motor 40; the auxiliary motor 40 thus performs the power operation for generating torque. Referring again to Fig. 46, when the crankshaft 56 of the engine 50 is driven at a speed Ne and a torque Te and the drive shaft 22A receiving the output of the clutch motor 30 rotates at a speed Ndf, the clutch motor 30 regenerates energy of a region G1 corresponding to (Ne-Ndf) x Te, where (Ne-Ndf) is the speed difference in the clutch motor 30 and Te is the transmitted torque. The energy of the region G1 is given to the auxiliary motor 40 so that the drive shaft 22B rotates at a speed Ndr (= Ndf) and a torque Tdr. The energy corresponding to the slip (the speed difference) in the clutch motor 30 is accordingly given to the drive shaft 22B as a torque Tdf; the four-wheel drive vehicle 15 is driven by the torque Te + Tdr which is greater than the output torque Te of the engine 50. When the four-wheel drive vehicle 15 is traveling on a straight road in a stationary state, the front wheel 26 and the rear wheel 27 of the four-wheel drive vehicle 15 have identical rotational speeds (ie, the rotational speed Ndf of the front wheel drive shaft 22A is identical to the rotational speed Ndr of the rear wheel drive shaft 22B). However, during cornering, the rotational speeds of the front wheel 26 and the rear wheel 27 may be different from each other. Without taking the efficiency into account, the torque Tdr transmitted from the auxiliary motor 40 to the rear wheel 27 is expressed as:

Tdr = (Ne-Ndf)·Te/NdrTdr = (Ne-Ndf)·Te/Ndr

Nachfolgend wird die Steuerprozedur der Steuereinrichtung 80 detailliert beschrieben. Fig. 5 ist ein Fließbild, das eine Drehmomentsteuerroutine zeigt, die durch die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 ausgeführt wird. Wenn das Programm in die Drehmoment-Steuerroutine tritt, nimmt die Steuer-CPU 90 als erstes in Schritt S100 Daten der Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A auf. Die Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A kann aus dem Rotationswinkel θf der Antriebswelle 22A, der vom Drehmelder 39B gelesen wird, berechnet werden. Die Steuer-CPU 90 liest dann in Schritt S101 die Fahrpedalposition AP aus dem Fahrpedalpositionssensor 65. Der Fahrer tritt auf das Fahrpedal 64, wenn dieser ein unzureichendes Abtriebsdrehmoment spürt. Der Wert der Fahrpedalposition AP stellt dementsprechend das gewünschte Abtriebsdrehmoment dar (d. h. das Gesamtdrehmoment der Antriebswelle 22A und 22B), das der Fahrer fordert. Im nachfolgenden Schritt S102 berechnet die Steuer- CPU 90 ein Soll-Abtriebsdrehmoment (das Drehmoment, das für das gesamte Fahrzeug erforderlich ist) Td*, das der eingegebenen Fahrpedalposition AP entspricht. Auf das Soll- Abtriebsdrehmoment Td* wird sich ebenfalls als Abtriebsdrehmoment-Stellwert bezogen. Abtriebsdrehmoment-Stellwerte Td* wurden im voraus für die jeweiligen Fahrpedalpositionen AP eingestellt. Im Ansprechen auf die Eingabe der Fahrpedalposition AP wird der Abtriebsdrehmoment-Stellwert Td*, der der eingegebenen Fahrpedalposition AP entspricht, aus den voreingestellten Abtriebsdrehmoment-Stellwerten Td* ausgewählt.The control procedure of the controller 80 will be described in detail below. Fig. 5 is a flowchart showing a torque control routine executed by the control CPU 90 of the controller 80. When the program enters the torque control routine, the control CPU 90 first acquires data of the rotational speed Ndf of the drive shaft 22A in step S100. The rotational speed Ndf of the drive shaft 22A can be calculated from the rotation angle θf of the drive shaft 22A read by the resolver 39B. The control CPU 90 then reads the accelerator pedal position AP from the accelerator pedal position sensor 65 in step S101. The driver steps on the accelerator pedal 64 when he senses insufficient output torque. The value of the accelerator pedal position AP accordingly represents the desired output torque (i.e., the total torque of the drive shafts 22A and 22B) required by the driver. In the subsequent step S102, the control CPU 90 calculates a target output torque (the torque required for the entire vehicle) Td* corresponding to the inputted accelerator pedal position AP. The target output torque Td* is also referred to as an output torque set value. Output torque set values Td* have been set in advance for the respective accelerator pedal positions AP. In response to the input of the accelerator pedal position AP, the output torque set value Td* corresponding to the inputted accelerator pedal position AP is selected from the preset output torque set values Td*.

In Schritt S103 wird eine Energie Pd, die von der Antriebswelle 222A ausgegeben werden soll, aus dem ausgewählten Abtriebsdrehmoment-Stellwert Td* und der eingegebenen Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A berechnet (Pd = Td*·Ndf). Das Programm geht dann zu Schritt S104, in dem die Steuer- CPU 90 ein Soll-Verbrennungsmotordrehmoment Te und eine Soll-Verbrennungsmotordrehzahl Ne auf der Grundlage der somit erhaltenen Abtriebsenergie Pd einstellt. Hierbei wird angenommen, daß die gesamte Energie Pd, die von den Antriebswelle 22A und 22B ausgegeben werden sollen, durch den Verbrennungsmotor 50 zugeführt wird. Da die durch den Verbrennungsmotor 50 zugeführte Energie gleich dem Produkt aus Verbrennungsmotordrehmoment Te und Verbrennungsmotordrehzahl Ne ist, kann die Beziehung zwischen der Abtriebsenergie Pd und dem Verbrennungsmotordrehmoment T und der Verbrennungsmotordrehzahl Ne ausgedrückt werden als Pd = Te·Ne. Es gibt jedoch zahlreiche Kombinationen von Verbrennungsmotordrehmoment Te und Verbrennungsmotordrehzahl Ne, die die vorstehende Beziehung erfüllen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine optimale Kombination aus Verbrennungsmotordrehmoment Te und Verbrennungsmotordrehzahl Ne ausgewählt, um den Betrieb des Verbrennungsmotors 50 mit dem höchstmöglichen Wirkungsgrad umzusetzen. Die Steuer-Prozedur des ersten Ausführungsbeispiels setzt Prioritäten beim Betriebswirkungsgrad des Verbrennungsmotors 50. Beim Fahrzeug 50 mit Vierradantrieb ist in einigen Fällen jedoch die Priorität bei der Drehmomentverteilung zu den vier Rädern erforderlich. Die Steuerprozedur mit Priorität bei der Drehmomentverteilung wird später als zweites Ausführungsbeispiel diskutiert.In step S103, a power Pd to be output from the drive shaft 222A is calculated from the selected output torque set value Td* and the input rotational speed Ndf of the drive shaft 22A (Pd = Td*·Ndf). The program then goes to step S104, in which the control CPU 90 sets a target engine torque Te and a target engine rotational speed Ne based on the thus obtained output power Pd. Here, it is assumed that all of the power Pd to be output from the drive shafts 22A and 22B is supplied by the engine 50. Since the energy supplied by the engine 50 is equal to the product of the engine torque Te and the engine speed Ne, the relationship between the output energy Pd and the engine torque T and the engine speed Ne can be expressed as Pd = Te Ne. However, there are numerous combinations of the engine torque Te and the engine speed Ne that satisfy the above relationship. In this embodiment, an optimal combination of the engine torque Te and the engine speed Ne is selected to realize the operation of the engine 50 with the highest possible efficiency. The control procedure of the first embodiment prioritizes the operation efficiency of the engine 50. However, in the four-wheel drive vehicle 50, priority in torque distribution to the four wheels is required in some cases. The control procedure with priority in torque distribution will be discussed later as a second embodiment.

Im nachfolgenden Schritt S106 setzt die Steuer-CPU 90 einen Drehmoment-Stellwert Tc* des Kupplungsmotors 30 entsprechend dem in Schritt S104 eingestellten Verbrennungsmotordrehmoment Te. Um die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 auf einem im wesentlichen konstanten Pegel zu halten, ist es erforderlich, daß das Drehmoment des Kupplungsmotors 30 das Drehmoment des Verbrennungsmotors 50 ausgleicht. Die Verarbeitung in Schritt S106 setzt dementsprechend den Drehmomentstellwert Tc* des Kupplungsmotors 30 gleich dem Verbrennungsmotordrehmoment Te.In the following step S106, the control CPU 90 sets a torque setting value Tc* of the clutch motor 30 in accordance with the engine torque Te set in step S104. In order to keep the rotational speed Ne of the engine 50 at a substantially constant level, it is necessary that the torque of the clutch motor 30 balances the torque of the engine 50. The processing in step S106 accordingly sets the torque control value Tc* of the clutch motor 30 equal to the engine torque Te.

Nach dem Einstellen des Drehmomentstellwertes Tc* des Kupplungsmotors 30 in Schritt S106 geht das Programm zu den Schritten S108, S110 und S111, um den Kupplungsmotor 30, den Hilfsmotor 40 bzw. den Verbrennungsmotor 50 zu steuern. Aus Gründen der Zweckmäßigkeit der Darstellung sind die Steueroperationen des Kupplungsmotors 30, des Hilfsmotors 40 und des Verbrennungsmotors 50 als getrennte Schritte gezeigt. Bei der eigentlichen Prozedur werden jedoch diese Steuervorgänge insgesamt ausgeführt. Zum Beispiel steuert die Steuer-CPU 90 gleichzeitig den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 durch einen Unterbrechprozeß, während ein Befehl zur EFIECU 70 mittels Kommunikation übertragen wird, um den Verbrennungsmotor 50 gleichzeitig zu steuern.After setting the torque control value Tc* of the clutch motor 30 in step S106, the program goes to steps S108, S110, and S111 to control the clutch motor 30, the auxiliary motor 40, and the engine 50, respectively. For the sake of convenience of illustration, the control operations of the clutch motor 30, the auxiliary motor 40, and the engine 50 are shown as separate steps. However, in the actual procedure, these control operations are carried out as a whole. For example, the control CPU 90 simultaneously controls the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 through an interrupt process while transmitting a command to the EFIECU 70 through communication to control the engine 50 simultaneously.

Die Steuerung des Kupplungsmotors 30 (Schritt S108 in Fig. 5) wird entsprechend der im Fließbild von Fig. 6 gezeigten Kupplungsmotorsteuerroutine implementiert. Wenn das Programm in die Kupplungsmotorsteuerroutine von Fig. 6 eintritt, liest die Steuer-CPU 90 der Steuerroutine 80 als erstes in Schritt S112 den Rotationswinkel θf der Antriebswelle 22A vom Drehmelder 39B und in Schritt S114 den Rotationswinkel θe der Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50 vom Drehmelder 39A. Die Steuer-CPU 90 berechnet dann in Schritt S116 einen relativen Winkel c der Antriebswelle 22 und der Kurbelwelle 56 entsprechend der Gleichung θc = θe - θf.The control of the clutch motor 30 (step S108 in Fig. 5) is implemented according to the clutch motor control routine shown in the flowchart of Fig. 6. When the program enters the clutch motor control routine of Fig. 6, the control CPU 90 of the control routine 80 first reads the rotation angle θf of the drive shaft 22A from the resolver 39B in step S112 and the rotation angle θe of the crankshaft 56 of the engine 50 from the resolver 39A in step S114. The control CPU 90 then calculates a relative angle c of the drive shaft 22 and the crankshaft 56 in accordance with the equation θc = θe - θf in step S116.

Das Programm geht dann zu Schritt S118, in dem die Steuer-CPU 90 Eingänge der Kupplungsmotorströme Iuc und Ivc, die durch die U-Phase bzw. die V-Phase der Dreiphasenspulen 36 im Kupplungsmotor 30 strömen, von den Amperemeter 95 und 96 aufnimmt. Obwohl die Ströme natürlich durch alle drei Phasen U, V und W strömen, ist eine Messung nur für die Ströme, die durch die zwei Phasen verlaufen, erforderlich, da die Summe der Ströme gleich Null ist. Im nachfolgenden Schritt S120 führt die Steuer-CPU 90 unter Verwendung der in Schritt S118 erhaltenen Werte der Ströme, die durch die drei Phasen fließen, eine Koordinatenumwandlung aus (Umwandlung von drei Phasen in zwei Phasen). Die Umwandlung der Koordinaten führt die Werte der Ströme, die durch die drei Phasen fließen, über den Werten der Ströme an, die durch die d- und q-Achse des Dauermagnet-Synchronmotors fließen, und wird entsprechend der nachfolgenden Gleichung (1) ausgeführt: The program then proceeds to step S118, where the control CPU 90 receives inputs of the clutch motor currents Iuc and Ivc flowing through the U-phase and the V-phase, respectively, of the three-phase coils 36 in the clutch motor 30 from the ammeters 95 and 96. Although the currents naturally flow through all three phases U, V and W, measurement is only possible for the currents flowing through the two phases are required because the sum of the currents is zero. In the subsequent step S120, the control CPU 90 performs coordinate conversion (conversion from three phases to two phases) using the values of the currents flowing through the three phases obtained in step S118. The coordinate conversion superimposes the values of the currents flowing through the three phases over the values of the currents flowing through the d and q axes of the permanent magnet synchronous motor, and is performed according to the following equation (1):

Die Koordinatenumwandlung wird ausgeführt, da die Ströme, die durch die d- und q-Achse fließen, für die Drehmomentsteuerung im Dauermagnet-Synchronmotor wesentlich sind. Alternativ dazu kann die Drehmomentsteuerung direkt mit den Strömen ausgeführt werden, die durch die drei Phasen fließen. Nach der Umwandlung in die Ströme der zwei Achse berechnet die Steuer-CPU 90 die Abweichungen der Ströme Idc und Iqc, die eigentlich durch die d- und q-Achse fließen, von den eigentlichen Stellwerten Idc* und Iqc* der jeweiligen Achsen, die aus dem Soll-Stellwert Tc* des Kupplungsmotors 30 berechnet werden, und berechnet diese in Schritt S122 die Spannungs-Stellwerte Vdc und Vqc für den d- und q- Achse. Entsprechend einer konkreten Prozedur führt die Steuer-CPU 90 Operationen entsprechend den Gleichungen (2) und den Gleichungen (3), die nachfolgend angeführt sind, aus:The coordinate conversion is performed because the currents flowing through the d and q axes are essential for the torque control in the permanent magnet synchronous motor. Alternatively, the torque control can be directly performed with the currents flowing through the three phases. After conversion into the currents of the two axes, the control CPU 90 calculates the deviations of the currents Idc and Iqc actually flowing through the d and q axes from the actual control values Idc* and Iqc* of the respective axes calculated from the target control value Tc* of the clutch motor 30, and calculates the voltage control values Vdc and Vqc for the d and q axes in step S122. According to a concrete procedure, the control CPU 90 performs operations according to equations (2) and equations (3) given below:

ΔIdc = Idc* - IdcΔIdc = Idc* - Idc

ΔIqc = Iqc* - Iqc (2)ΔIqc = Iqc* - Iqc (2)

Vdc = Kp1·ΔIdc + Ki1·ΔIdcVdc = Kp1·ΔIdc + Ki1·ΔIdc

Vqc = Kp2·ΔIqc + Ki2·ΔIqc (3)Vqc = Kp2 ΔIqc + Ki2 ΔIqc (3)

wobei Kp1, Kp2, Ki1 und Ki2 Koeffizienten darstellen, die eingestellt werden, um für die Merkmale des angewendeten Motors geeignet zu sein.where Kp1, Kp2, Ki1 and Ki2 represent coefficients that are adjusted to suit the characteristics of the applied engine.

Der Spannungs-Stellwert Vdc (Vqc) weist einen Teil proportional zur Abweichung I vom Stromstellwert T* (erster Term auf der rechten Seite von Gleichung (3)) und eine Summierung der historischen Daten der Abweichungen T für 'i' Zeitpunkte (zweiter Term auf der rechten Seite) auf. Die Steuer-CPU 90 führt dann in Schritt S124 die Rückumwandlung der Koordinaten der somit erhaltenen Spannungsstellwerte (Umwandlung von zwei Phasen in drei Phasen) aus. Dieses entspricht einer Umkehrung der in Schritt S120 ausgeführten Umwandlung. Die umgekehrte Umwandlung bestimmt die Spannungen Vuc, Vvc und Vwc, die eigentlich an die Dreiphasenspulen 36 angelegt werden, als Gleichung (4), die nachfolgend gegeben ist: The voltage setpoint Vdc (Vqc) has a part proportional to the deviation I from the current setpoint T* (first term on the right side of equation (3)) and a summation of the historical data of the deviations T for 'i' times (second term on the right side). The control CPU 90 then carries out the reverse conversion of the coordinates of the voltage setpoints thus obtained (conversion from two phases to three phases) in step S124. This corresponds to a reverse conversion of the conversion carried out in step S120. The reverse conversion determines the voltages Vuc, Vvc and Vwc actually applied to the three-phase coils 36 as equation (4) given below:

Vwc = -Vuc - Vvc (4)Vwc = -Vuc - Vvc (4)

Die eigentliche Spannungssteuerung wird durch den Ein- Aus-Betrieb der Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 vorgenommen. In Schritt S126 wird die Ein- und Aus-Zeit der Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 mittels PWM (Impulsbreitenmodulation) gesteuert, um die durch die vorstehende Gleichung (4) bestimmten Spannungsstellwerte zu erhalten. Durch diesen Prozeß wird ermöglicht, daß der Kupplungsmotor 30 das Solldrehmoment zur Antriebswelle 22A mechanisch überträgt.The actual voltage control is performed by the on-off operation of the transistors Tr1 to Tr6 in the first drive circuit 91. In step S126, the on and off time of the transistors Tr1 to Tr6 in the first drive circuit 91 is controlled by PWM (Pulse Width Modulation) to obtain the voltage control values determined by the above equation (4). This process enables the clutch motor 30 to mechanically transmit the target torque to the drive shaft 22A.

Die Steuerung des Hilfsmotors 40 (Schritt S110 in Fig. 5) wird entsprechend einer Hilfsmotorsteuerroutine, die in den Fließbildern der Fig. 7 und 8 gezeigt ist, implementiert. Warm das Programm in die Hilfsmotorsteuerroutine von Fig. 7 tritt, nimmt die Steuer-CPU 90 als erstes in Schritt S131 Daten der Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A zum Antreiben der Vorderräder 26 und 28 auf. Die Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A wird aus dem Rotationswinkel θf der Antriebswelle 22A, der vom Drehmelder 39B gelesen wurde, berechnet. Die Steuer-CPU 90 nimmt dann in Schritt S132 Daten der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 auf. Die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 kann aus dem Rotationswinkel θe der Kurbelwelle 56, der vom Drehmelder 39A gelesen wurde, berechnet werden oder direkt durch den am Verteiler 60 montierten Drehzahlsensor 76 gemessen werden. Im letztgenannten Fall nimmt die Steuer-CPU 90 Daten der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 mittels Kommunikation mit der EFIECU 70 auf, die mit dem Drehzahlsensor 76 Verbindung herstellt.The control of the auxiliary motor 40 (step S110 in Fig. 5) is carried out according to an auxiliary motor control routine described in 7 and 8. When the program enters the auxiliary motor control routine of Fig. 7, the control CPU 90 first takes in data of the rotational speed Ndf of the drive shaft 22A for driving the front wheels 26 and 28 in step S131. The rotational speed Ndf of the drive shaft 22A is calculated from the rotational angle θf of the drive shaft 22A read by the resolver 39B. The control CPU 90 then takes in data of the rotational speed Ne of the engine 50 in step S132. The rotational speed Ne of the engine 50 may be calculated from the rotational angle θe of the crankshaft 56 read by the resolver 39A or may be directly measured by the rotational speed sensor 76 mounted on the distributor 60. In the latter case, the control CPU 90 receives data of the rotational speed Ne of the internal combustion engine 50 by communicating with the EFIECU 70, which connects to the rotational speed sensor 76.

Eine Drehzahldifferenz Nc zwischen der Eingangsdrehzahl Ndf der Antriebswelle 22A und der Eingangsdrehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 wird entsprechend der Gleichung Nc = Ne-Ndf in Schritt S133 berechnet. Im nachfolgenden Schritt S134 wird eine elektrische Energie (Arbeit) Pc, die durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert wird, entsprechend der folgenden Gleichung berechnet:A speed difference Nc between the input speed Ndf of the drive shaft 22A and the input speed Ne of the engine 50 is calculated according to the equation Nc = Ne-Ndf in step S133. In the subsequent step S134, an electric energy (work) Pc regenerated by the clutch motor 30 is calculated according to the following equation:

Pc = Ksc·Nc·TcPc = Ksc·Nc·Tc

Das Produkt NcTc, wobei Nc die Drehzahldifferenz bzw. Tc das eigentliche Drehmoment im Kupplungsmotor 30 bezeichnen, definiert die elektrische Energie, die dem Bereich G1 in der graphischen Darstellung von Fig. 46 entspricht. In der vorstehenden Gleichung stellt Ksc einen Wirkungsgrad der Erzeugung (Regenerierung) durch den Kupplungsmotor 30 dar.The product NcTc, where Nc is the speed difference and Tc is the actual torque in the clutch motor 30, respectively, defines the electric energy corresponding to the area G1 in the graph of Fig. 46. In the above equation, Ksc represents an efficiency of generation (regeneration) by the clutch motor 30.

In Schritt S135 wird ein Drehmomentstellwert Ta* des Hilfsmotors 40 durch die nachfolgende Gleichung bestimmt:In step S135, a torque control value Ta* of the auxiliary motor 40 is determined by the following equation:

Ta* = ksa·Pc/NdrTa* = ksa·Pc/Ndr

wobei ksa einen Wirkungsgrad des Hilfsmotors 40 darstellt. Der somit erhaltene Drehmomentstellwert Ta* des Hilfsmotors 40 wird in Schritt S136 mit einem maximalen Drehmoment Tamax verglichen, das der Hilfsmotor 40 potentiell anlegen kann. Wenn der Drehmomentstellwert Ta* das maximale Drehmoment Tamax überschreitet, geht das Programm zu Schritt S138, in dem der Drehmomentstellwert Ta* auf das maximale Drehmoment Tamax beschränkt wird.where ksa represents an efficiency of the auxiliary motor 40. The torque control value Ta* of the auxiliary motor 40 thus obtained is compared with a maximum torque Tamax that the auxiliary motor 40 can potentially apply in step S136. If the torque control value Ta* exceeds the maximum torque Tamax, the program goes to step S138, in which the torque control value Ta* is limited to the maximum torque Tamax.

Nachdem der Drehmomentstellwert Ta* in Schritt S138 gleich dem maximalen Drehmoment Tamax gesetzt wurde oder nachdem in Schritt S136 bestimmt wurde, daß der Drehmomentstellwert Ta* nicht das maximale Drehmoment Tamax überschreitet, liest die Steuer-CPU 90 in Schritt S140 den Rotationswinkel θr der Antriebswelle 22B vom Drehmelder 48 und nimmt in Schritt S142 von den Amperemetern 97 und 98 Daten der Hilfsmotorströme Iua und Iva auf, die durch die U-Phase und die V-Phase der Dreiphasenspulen 44 im Hilfsmotor 40 strömen. Unter Bezugnahme auf das Fließbild von Fig. 8 führt die Steuer-CPU dann in Schritt S144 die Koordinatenumwandlung für die Ströme der drei Phasen aus, berechnet diese in Schritt S146 die Spannungsstellwerte Vda und Vqa und führt in Schritt S148 die umgekehrte Umwandlung der Koordinaten für die Spannungsstellwerte aus. Im nachfolgenden Schritt S150 bestimmt die Steuer-CPU 90 die Ein- und Aus-Zeiten der Transistoren Tr11 bis Tr16 in der zweiten Antriebsschaltung 92 für die PWM-Steuerung (Impulsbreitenmodulation-Steuerung). Die in den Schritten S144 bis S150 ausgeführte Verarbeitung ist mit der in den Schritten S120 bis S126 ausgeführten Verarbeitung der im Fließbild von Fig. 6 gezeigten Kupplungsmotorsteuerroutine identisch.After the torque set value Ta* is set equal to the maximum torque Tamax in step S138 or after it is determined that the torque set value Ta* does not exceed the maximum torque Tamax in step S136, the control CPU 90 reads the rotation angle θr of the drive shaft 22B from the resolver 48 in step S140 and receives data of the auxiliary motor currents Iua and Iva flowing through the U-phase and the V-phase of the three-phase coils 44 in the auxiliary motor 40 from the ammeters 97 and 98 in step S142. Then, referring to the flow chart of Fig. 8, the control CPU carries out the coordinate conversion for the currents of the three phases in step S144, calculates the voltage set values Vda and Vqa in step S146, and carries out the reverse conversion of the coordinates for the voltage set values in step S148. In the following step S150, the control CPU 90 determines the on and off times of the transistors Tr11 to Tr16 in the second drive circuit 92 for PWM (pulse width modulation) control. The processing carried out in steps S144 to S150 is identical to the processing carried out in steps S120 to S126 of the clutch motor control routine shown in the flow chart of Fig. 6.

Die Steuerung des Verbrennungsmotors 50 (Schritt S111 in Fig. 5) wird in der folgenden Weise ausgeführt. Um einen stationären Antrieb mit dem Sollverbrennungsmotordrehmoment Te und der Sollverbrennungsmotordrehzahl Ne (in Schritt S104 von Fig. 5 eingestellt) zu erhalten, reguliert die Steuer-CPU 90 das Drehmoment Te und die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50, um diese an das Soll-Verbrennungsmotordrehmoment Te bzw. die Soll-Verbrennungsmotordrehzahl Ne anzunähern. Entsprechend einer konkreten Prozedur sendet die Steuer-CPU 90 einen Befehl zur EFIECU 70 mittels Kommunikation, um die Menge an Kraftstoffeinspritzen oder die Drosselventilposition zu regulieren. Eine solche Regulierung bewirkt, daß sich das Drehmoment Te und die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 anschließend an das Sollverbrennungsmotordrehmoment Te und die Sollverbrennungsmotordrehzahl Ne annähern.The control of the engine 50 (step S111 in Fig. 5) is carried out in the following manner. In order to obtain a steady-state drive with the target engine torque Te and the target engine speed Ne (set in step S104 of Fig. 5), the control CPU 90 regulates the torque Te and the speed Ne of the engine 50 to approach the target engine torque Te and the target engine speed Ne, respectively. According to a concrete procedure, the control CPU 90 sends a command to the EFIECU 70 by communication to regulate the amount of fuel injection or the throttle valve position. Such regulation causes the torque Te and the speed Ne of the engine 50 to subsequently approach the target engine torque Te and the target engine speed Ne.

Entsprechend dem vorstehend beschriebenen Prozeß wandelt der Kupplungsmotor 30 das Drehmoment in elektrische Energie mit einem vorbestimmten Wirkungsgrad Ksc um. Anders ausgedrückt regeneriert der Kupplungsmotor 30 elektrische Energie proportional zur Differenz zwischen der Drehzahl der Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50 und der Drehzahl des Innenrotors 34 des Kupplungsmotors 30. Der Hilfsmotor 40 nimmt die auf diese Weise regenerierte elektrische Energie auf und legt ein entsprechendes Drehmoment an die Antriebswelle 22B zum Antrieb der Hinterräder an. Das an durch den Hilfsmotor 40 an die Antriebswelle 22B angelegte Drehmoment fällt mit dem Drehmoment zusammen, das durch den Kupplungsmotor 30 in elektrische Energie umgewandelt wurde. In der graphischen Darstellung von Fig. 46 wird die elektrische Energie im Bereich G1 zu der im Bereich G2 umgewandelt, um die Drehmomentumwandlung zu implementieren.According to the process described above, the clutch motor 30 converts the torque into electric energy with a predetermined efficiency Ksc. In other words, the clutch motor 30 regenerates electric energy in proportion to the difference between the rotational speed of the crankshaft 56 of the engine 50 and the rotational speed of the inner rotor 34 of the clutch motor 30. The auxiliary motor 40 receives the electric energy thus regenerated and applies a corresponding torque to the drive shaft 22B to drive the rear wheels. The torque applied to the drive shaft 22B by the auxiliary motor 40 coincides with the torque converted into electric energy by the clutch motor 30. In the graph of Fig. 46, the electric energy in the region G1 is converted to that in the region G2 to implement the torque conversion.

Es tritt natürlich im Kupplungsmotor 30, im Hilfsmotor 40, in der ersten Antriebsschaltung 91 und in der zweiten Antriebsschaltung 92 ein bestimmter Betrag an Energieverlust auf. Es ist dementsprechend selten, daß die Energie im Bereich G1 mit der Energie im Bereich G2 im praktischen Zustand genau zusammenfällt. Der Energieverlust im Kupplungsmotor 30 und im Hilfsmotor 40 ist relativ gering, da einige vor kurzem entwickelte Synchronmotoren einen Wirkungsgrad sehr nahe 1 haben. Der Energieverlust in der ersten Antriebsschaltung 91 und der zweiten Antriebsschaltung 92 kann ausreichend klein sein, da der Ein-Zustand- Widerstand der bekannten Transistoren, z. B. GTOs, die bei den Transistoren Tr1 bis Tr16 anwendbar sind, äußerst klein ist. Der größte Teil der Drehzahldifferenz zwischen der Kurbelwelle 56 und der Antriebswelle 22A oder des Schlupfes der Rotationen im Kupplungsmotor 30 wird somit durch die Dreiphasenspulen 36 in eine regenerative Energie umgewandelt und durch den Hilfsmotor 40 als ein Drehmoment zum Antreiben der Hinterradantriebswelle 22B ausgegeben.It naturally occurs in the clutch motor 30, in the auxiliary motor 40, in the first drive circuit 91 and in the second drive circuit 92. Accordingly, it is rare that the energy in the region G1 exactly coincides with the energy in the region G2 in a practical state. The energy loss in the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 is relatively small because some recently developed synchronous motors have an efficiency very close to 1. The energy loss in the first drive circuit 91 and the second drive circuit 92 can be sufficiently small because the on-state resistance of the known transistors, e.g. GTOs applicable to the transistors Tr1 to Tr16, is extremely small. Most of the speed difference between the crankshaft 56 and the drive shaft 22A or the slip of rotations in the clutch motor 30 is thus converted into a regenerative energy by the three-phase coils 36 and output by the auxiliary motor 40 as a torque for driving the rear wheel drive shaft 22B.

Ein zweites Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. Die Struktur der Energieübertragungsvorrichtung 20 im zweiten Ausführungsbeispiel ist mit der des vorstehend diskutierten ersten Ausführungsbeispiels identisch. Wenn die Hinterräder 27 und 29 im Schlamm steckenbleiben und sich im Leerlauf drehen oder bei diesen auf einer schneebedeckten Fahrbahn ein Schlupf auftritt, ermöglicht die Struktur des ersten Ausführungsbeispiels, die als Energieübertragungsvorrichtung 20 oder als Fahrzeug 15 mit Vierradantrieb, in dem die Energieübertragungsvorrichtung 20 enthalten ist, umgesetzt ist, daß die Vorderräder 26 und 28 mit dem Drehmoment Tc angetrieben werden. Das Fahrzeug kann dementsprechend aus dem Leerlaufzustand heraustreten und kann mit der Antriebskraft der Vorderräder 26 und 28 stabil fahren. Wenn die durch den Verbrennungsmotor 50 und den Kupplungsmotor 30 angetriebenen Vorderräder 26 und 28 im Schlamm feststecken und ihre Antriebskraft verloren geht, kann der Kupplungsmotor 30 andrerseits keine ausreichende elektrische Energie regenerieren. Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 46 entsprechen das durch den Hilfsmotor 40 erhaltene Drehmoment Tdr (das Solldrehmoment Ta* des Hilfsmotors 40) dem Quotienten, der erhalten wird, wenn die durch den Kupplungsmotor 30 regenerierte Energie (die dem Bereich G1 entsprechende Energie) durch die Drehzahl Ndr der Antriebswelle 22B dividiert wird. In dem Fall, in dem die Vorderräder 26 und 28 im Schlamm feststecken und sich im Leerlauf drehen, können die Vorderräder 26 und 28 nicht die Straßenoberfläche greifen und können nicht das Abtriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors 50 aufnehmen. Daraus ergibt sich, daß sich die Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A und die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 erhöhen und daß sich dadurch die Drehzahldifferenz Nc verringert. Der Kupplungsmotor 30 kann somit nicht ausreichend elektrische Energie regenerieren und das Abtriebsdrehmoment des Hilfsmotors 40 kann entsprechend verringert werden. Die Verteilung der Energie nur durch den Verbrennungsmotor 50 kann ein unzureichendes Drehmoment z. B. auf einer Steigung verursachen.A second embodiment according to the present invention will be described below. The structure of the power transmission device 20 in the second embodiment is identical to that of the first embodiment discussed above. When the rear wheels 27 and 29 get stuck in mud and rotate idly or slip on a snow-covered road, the structure of the first embodiment implemented as the power transmission device 20 or the four-wheel drive vehicle 15 in which the power transmission device 20 is incorporated enables the front wheels 26 and 28 to be driven with the torque Tc. The vehicle can accordingly come out of the idling state and can run stably with the driving force of the front wheels 26 and 28. On the other hand, when the front wheels 26 and 28 driven by the engine 50 and the clutch motor 30 get stuck in mud and their driving force is lost, the clutch motor 30 cannot supply sufficient electric power. regenerate. Referring again to Fig. 46, the torque Tdr obtained by the auxiliary motor 40 (the target torque Ta* of the auxiliary motor 40) corresponds to the quotient obtained when the energy regenerated by the clutch motor 30 (the energy corresponding to the area G1) is divided by the rotational speed Ndr of the drive shaft 22B. In the case where the front wheels 26 and 28 are stuck in mud and are idling, the front wheels 26 and 28 cannot grip the road surface and cannot receive the output torque of the engine 50. As a result, the rotational speed Ndf of the drive shaft 22A and the rotational speed Ne of the engine 50 increase, and the rotational speed difference Nc thereby decreases. The clutch motor 30 cannot thus sufficiently regenerate electric energy, and the output torque of the auxiliary motor 40 may be correspondingly reduced. The distribution of energy only by the combustion engine 50 can cause insufficient torque, e.g. on an incline.

Die Struktur des zweiten Ausführungsbeispiels steuert das durch den Hilfsmotor 40 an die Hinterrad-Antriebswelle 22B angelegte Drehmoment unabhängig von der durch den Kupplungsmotor 30 regenerierten elektrischen Energie. Fig. 9 ist ein Fließbild, das eine Hauptroutine der Drehmomentsteuerung zeigt, die im zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird. Die Routine von Fig. 9 entspricht der Routine von Fig. 5 im ersten Ausführungsbeispiel; die entsprechenden Schritte haben die gleichen Bezugszeichen in den unteren zwei Figur und sind nicht spezifisch beschrieben. Unter Bezugnahme auf das Fließbild von Fig. 9 wird, nachdem das für das Fahrzeug erforderliche Drehmoment Td* aus der Fahrpedalposition AP in Schritt S202 berechnet wurde, ein Drehmomentverhältnis RT, mit dem das Drehmoment zu den Vorderrädern 26 und 28 und den Hinterrädern 27 und 29 verteilt wird, entsprechend dem Antriebszustand in Schritt S213 bestimmt. In den nachfolgenden Schritten S214 und S216 werden die Solldrehmomente Tc* und Ta* der jeweiligen Antriebswelle 22A und 22B aus dem Drehmomentverhältnis RT berechnet. Die in Schritt S208 ausgeführte Kupplungsmotorsteuerung folgt der in Fig. 6 gezeigten Routine des ersten Ausführungsbeispiels mit dem somit erhaltenen Solldrehmoment Tc*. Die Hilfsmotorsteuerung, die in Schritt S210 ausgeführt wird, erfordert keine Verarbeitung der Schritte S131 bis S135 im Fließbild von Fig. 7 und beginnt die Verarbeitung von Schritt S136 mit dem somit erhaltenen Solldrehmoment Ta*. Da das Drehmoment Te des Verbrennungsmotors 50 gleich dem Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 ist, treibt die Verbrennungsmotorsteuerung, die in Schritt S211 zur Sicherung der erforderlichen Energie ausgeführt wird, den Verbrennungsmotor 50 im Antriebszustand, der definiert ist durch:The structure of the second embodiment controls the torque applied by the assist motor 40 to the rear wheel drive shaft 22B independently of the electric power regenerated by the clutch motor 30. Fig. 9 is a flowchart showing a main routine of the torque control executed in the second embodiment. The routine of Fig. 9 corresponds to the routine of Fig. 5 in the first embodiment; the corresponding steps have the same reference numerals in the lower two figures and are not specifically described. Referring to the flowchart of Fig. 9, after the vehicle required torque Td* is calculated from the accelerator pedal position AP in step S202, a torque ratio RT at which the torque is distributed to the front wheels 26 and 28 and the rear wheels 27 and 29 is determined according to the driving state in step S213. In subsequent steps S214 and S216 the target torques Tc* and Ta* of the respective drive shafts 22A and 22B are calculated from the torque ratio RT. The clutch motor control executed in step S208 follows the routine of the first embodiment shown in Fig. 6 with the target torque Tc* thus obtained. The auxiliary motor control executed in step S210 does not require processing of steps S131 to S135 in the flowchart of Fig. 7 and starts processing of step S136 with the target torque Ta* thus obtained. Since the torque Te of the engine 50 is equal to the torque Tc of the clutch motor 30, the engine control executed in step S211 to secure the required power drives the engine 50 in the driving state defined by:

Drehmoment Te = Tc; undTorque Te = Tc; and

Drehzahl Ne = (Tc·(Ndf-Ne) - Ta·Ndr)/TcSpeed Ne = (Tc·(Ndf-Ne) - Ta·Ndr)/Tc

Die Steuerprozedur des zweiten Ausführungsbeispiels kann das Drehmoment, das an die Vorderräder 26 und 28 und die Hinterräder 27 und 29 anlegbar ist, unabhängig von der regenerativen Energie des Verbrennungsmotors 50 sichern und das Drehmoment erzeugen, das größer als der Abtrieb des Verbrennungsmotors 50 ist, z. B. auf einer Neigung. Genauer gesagt gibt diese Struktur ein ausreichendes Drehmoment, um auf einer Neigung hochzufahren. Selbst in dem Fall, in dem die Vorderräder 26 und 28 im Schlamm feststecken und sich im Leerlauf drehen oder auf einer schneebedeckten Straße rutschen, sichert diese Struktur das Drehmoment der Hinterräder 27 und 29 ab und ermöglicht, daß das Fahrzeug aus dem Leerlaufzustand einfach heraustritt.The control procedure of the second embodiment can secure the torque applicable to the front wheels 26 and 28 and the rear wheels 27 and 29 independently of the regenerative energy of the engine 50 and generate the torque larger than the output of the engine 50, for example, on a slope. More specifically, this structure gives sufficient torque to climb up a slope. Even in the case where the front wheels 26 and 28 are stuck in mud and rotate in idle or slip on a snow-covered road, this structure secures the torque of the rear wheels 27 and 29 and allows the vehicle to easily come out of the idle state.

Die Steuerprozedur, die in diesem Zustand (Energiehilfssteuerung) ausgeführt wird, verwendet die elektrische Energie, die in der Batterie 94 gespeichert ist, um das Drehmoment sicherzustellen. Das vorstehende Ausführungsbeispiel sichert durchweg das Drehmoment des Hilfsmotors 40 mit dem vorbestimmten Drehmomentverhältnis RT und berücksichtigt nicht den Lade- und den Entladezustand der Batterie 94. Entsprechend einer weiteren bevorzugten Anwendung kann die Energiehilfssteuerung entsprechend dem Fließbild von Fig. 10 ausgeführt werden. Unter Bezugnahme auf Fig. 10 wird in Schritt S232 bestimmt, ob die vom Fahrpedalpositionssensor 65 gelesene Fahrpedalposition AP einen Schwellwert APmax überschreitet. Wenn AP APmax überschreitet, wird die verbleibende Ladung BRM der Batterie 94, die durch die Meßeinrichtung 99 für die verbleibende Ladung gemessen wurde, in Schritt S234 mit einem vorbestimmten Referenzwert Bref verglichen. Wenn die verbleibende Ladung BRM ausreichend ist, wird in Schritt S236 ein Solldrehmoment Tamax, das der verbleibenden Ladung BRM der Batterie 94 entspricht, eingestellt. Der Hilfsmotor 40 wird dann in Schritt S238 mit dem somit erhaltenen Solldrehmoment Tamax gesteuert. Die Steuerung des Hilfsmotors 40, die in Schritt S238 ausgeführt wird, folgt der vorstehend beschriebenen Prozedur der Fig. 7 und 8.The control procedure executed in this state (power assist control) uses the electric energy stored in the battery 94 to ensure the torque. The above embodiment consistently secures the torque of the assist motor 40 at the predetermined torque ratio RT and does not take into account the charge and discharge states of the battery 94. According to another preferred application, the power assist control may be carried out according to the flowchart of Fig. 10. Referring to Fig. 10, in step S232, it is determined whether the accelerator pedal position AP read by the accelerator pedal position sensor 65 exceeds a threshold value APmax. If AP exceeds APmax, the remaining charge BRM of the battery 94 measured by the remaining charge measuring device 99 is compared with a predetermined reference value Bref in step S234. If the remaining charge BRM is sufficient, a target torque Tamax corresponding to the remaining charge BRM of the battery 94 is set in step S236. The assist motor 40 is then controlled with the target torque Tamax thus obtained in step S238. The control of the assist motor 40 executed in step S238 follows the above-described procedure of Figs. 7 and 8.

Durch die Energiehilfssteuerung wird ermöglicht, daß die Antriebswellen 22A und 22B mit dem Drehmoment angetrieben werden, das größer als der Abtrieb des Verbrennungsmotors 50 ist. Die Größe des angelegten Drehmoments hängt von der verbleibenden Ladung BRM der Batterie 94 ab. Durch diese Struktur wird eine ausreichende Drehmomenterhöhung in dem Fall umgesetzt, daß die Batterie 94 eine ausreichende verbleibende Ladung aufweist, während die Batterie 94 vor einem übermäßigen Verbrauch in dem Fall, daß die Batterie 94 keine ausreichende verbleibende Ladung aufweist, wirksam geschützt wird.The power assist control enables the drive shafts 22A and 22B to be driven with the torque that is greater than the output of the engine 50. The amount of torque applied depends on the remaining charge BRM of the battery 94. This structure realizes a sufficient torque increase in the case that the battery 94 has a sufficient remaining charge, while effectively protecting the battery 94 from excessive consumption in the case that the battery 94 does not have a sufficient remaining charge.

Nachfolgend wird ein drittes Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Struktur der Energieübertragungsvorrichtung 20 im dritten Ausführungsbeispiel ist identisch mit der des ersten Ausführungsbeispiels. Beim vorstehend erläuterten zweiten Ausführungsbeispiel wird, wenn die durch den Kupplungsmotor 30 regenerierte elektrische Energie kein ausreichendes Drehmoment gibt, die Energiehilfssteuerung ausgeführt, um das unzureichende Drehmoment mit der in der Batterie 94 gespeicherten elektrischen Energie auszugleichen. Die Energiehilfssteuerung verbraucht jedoch die in der Batterie 94 gespeicherte elektrische Energie und kann die verbleibende Ladung BRM der Batterie 94 auf einen kritische Pegel verringern. Ein Laden der Batterie 94 ist dementsprechend notwendig, wenn sich die verbleibende Ladung BRM der Batterie 94 auf ein voreingestelltes gestattetes Minimum oder darunter verringert oder andernfalls immer dann, wenn der Fahrer es fordert. In jedem Fall wird die Batterie 94 mit der durch den Motor regenerierten elektrischen Energie geladen. Wie es beim ersten Ausführungsbeispiel diskutiert wurde, arbeitet im Prozeß der Hilfssteuerung der Kupplungsmotor 30 als ein Generator und regeneriert dieser eine elektrische Energie über die erste Antriebsschaltung 91. Ein Teil der regenerierten elektrischen Energie (d. h. der Teil, der durch den Hilfsmotor 40 nicht verwendet wird, um ein Hilfsdrehmoment zu erzeugen) kann zum Laden der Batterie 94 verwendet werden. Die durch den Kupplungsmotor 30 regenerierte elektrische Energie ist jedoch für das schnelle Laden unzureichend. Beim Fahrzeug 15 mit Vierradantrieb des dritten Ausführungsbeispiels wird die Batterie mit einer durch den Hilfsmotor 40 regenerierten elektrischen Energie sowie mit der durch den Kupplungsmotor 30 regenerierten elektrischen Energie geladenA third embodiment according to the present invention will be described below. The structure of the energy transmission device 20 in the third embodiment is identical to that of the first Embodiment. In the second embodiment explained above, when the electric energy regenerated by the clutch motor 30 does not give sufficient torque, the power assist control is executed to compensate for the insufficient torque with the electric energy stored in the battery 94. However, the power assist control consumes the electric energy stored in the battery 94 and may reduce the remaining charge BRM of the battery 94 to a critical level. Charging of the battery 94 is accordingly necessary when the remaining charge BRM of the battery 94 reduces to a preset allowable minimum or below, or otherwise whenever the driver requests it. In any case, the battery 94 is charged with the electric energy regenerated by the motor. As discussed in the first embodiment, in the process of the auxiliary control, the clutch motor 30 operates as a generator and regenerates electric energy through the first drive circuit 91. A part of the regenerated electric energy (that is, the part not used by the auxiliary motor 40 to generate an auxiliary torque) can be used to charge the battery 94. However, the electric energy regenerated by the clutch motor 30 is insufficient for rapid charging. In the four-wheel drive vehicle 15 of the third embodiment, the battery is charged with electric energy regenerated by the auxiliary motor 40 as well as the electric energy regenerated by the clutch motor 30.

Fig. 11 ist ein Fließbild, das eine Steuerroutine zeigt, die durch die Energieübertragungsvorrichtung 20 des dritten Ausführungsbeispiels ausgeführt wird. Wenn das Programm in die Steuerroutine von Fig. 11 tritt, nimmt die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 als erstes in Schritt S300 Daten der Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A zum Antrieb der Vorderräder 26 und 28 auf und liest in Schritt S302 die Fahrpedalposition AP vom Fahrpedalpositionssensor 65 in der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Die Steuer-CPU 90 berechnet dann in Schritt S304 den Abtriebsdrehmoment-Stellwert Td* (das Drehmoment der Antriebswelle 22A), der der Eingabefahrpedalposition AP entspricht.Fig. 11 is a flowchart showing a control routine executed by the power transmission device 20 of the third embodiment. When the program enters the control routine of Fig. 11, the control CPU 90 of the controller 80 first takes in data of the rotational speed Ndf of the drive shaft 22A for driving the front wheels 26 and 28 in step S300 and reads in Step S302, the accelerator pedal position AP from the accelerator pedal position sensor 65 in the same manner as in the first embodiment. The control CPU 90 then calculates the output torque set value Td* (the torque of the drive shaft 22A) corresponding to the input accelerator pedal position AP in step S304.

In Schritt S306 wird bestimmt, ob der Punkt, der durch den auf diese Weise berechneten Abgabedrehmoment-Stellwert Td* (Drehmoment der Antriebswelle 22A) und die Eingabedrehzahl Ndf der Antriebswelle 22A definiert ist, d. h. die Energieabgabe vom Verbrennungsmotor 50 (Td*·Ndf), innerhalb eines ladbaren Bereiches liegt oder nicht. Entsprechend einer konkreten Prozedur wird bestimmt, ob der Punkt der Koordinaten, der durch den Abgabedrehmoment-Stellwert Td* und die Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A definiert ist, innerhalb eines ladbaren Bereiches liegt, der in einer graphischen Darstellung des ladbaren Bereiches, wie es in Fig. 12 gezeigt ist, eingestellt ist. In der graphischen Darstellung von Fig. 12 ist das Drehmoment der Antriebswelle 22A als Ordinate und die Drehzahl der Antriebswelle 22a als Abszisse dargestellt. In einem ladbaren Bereich PE kann die vom Verbrennungsmotor 50 zugeführte Energie als eine elektrische Energie regeneriert werden. Der ladbare Bereich PE entspricht ebenfalls einem Betriebsbereich des Verbrennungsmotors 50. Bei einem Energiehilfsbereich PA wird andrerseits die vorstehend beschriebene Energiehilfssteuerung ausgeführt, um das unzureichende Drehmoment mit der in der Batterie 94 gespeicherten elektrischen Energie auszugleichen. Die in der Batterie 94 gespeicherten elektrische Energie wird im Energiehilfsbereich PA verbraucht, der dementsprechend einen nicht-ladbaren Bereich darstellt.In step S306, it is determined whether or not the point defined by the thus calculated output torque command value Td* (torque of the drive shaft 22A) and the input rotation speed Ndf of the drive shaft 22A, that is, the power output from the engine 50 (Td*·Ndf), is within a loadable range. According to a concrete procedure, it is determined whether or not the point of the coordinates defined by the output torque command value Td* and the rotation speed Ndf of the drive shaft 22A is within a loadable range set in a loadable range graph as shown in Fig. 12. In the graph of Fig. 12, the torque of the drive shaft 22A is shown as the ordinate and the rotation speed of the drive shaft 22A is shown as the abscissa. In a chargeable range PE, the energy supplied from the engine 50 can be regenerated as an electric energy. The chargeable range PE also corresponds to an operating range of the engine 50. In an energy assist range PA, on the other hand, the above-described energy assist control is carried out to compensate for the insufficient torque with the electric energy stored in the battery 94. The electric energy stored in the battery 94 is consumed in the energy assist range PA, which accordingly constitutes a non-chargeable range.

Wenn der definierte Punkt der Koordinaten in Schritt S306 nicht im ladbaren Bereich liegt, erkennt das Programm in Schritt S330 einen nicht-ladbaren Zustand und verläßt diese Steuerroutine. Wenn der definierte Punkt der Koordinaten in Schritt S306 im Gegensatz dazu im ladbaren Bereich liegt, geht das Programm zu Schritt S308, in dem die verbleibende Ladung BRM der Batterie 94, die durch die Meßeinrichtung 99 für die verbleibende Ladung gemessen wird, mit einem vorbestimmten geeigneten Pegel Bpr verglichen wird. Wenn die verbleibende Ladung BRM der Batterie 94 geringer als der vorbestimmte geeignete Pegel Bpr ist, fordert die Batterie 94 das Laden und das Programm geht zu Schritt S310. Wenn die verbleibende Ladung BRM andrerseits gleich dem vorbestimmten geeigneten Pegel Bpr ist oder größer als dieser ist, fordert die Batterie 94 nicht das Laden und das Programm erkennt in Schritt S330 den nicht-ladbaren Zustand und verläßt die Routine.If the defined point of the coordinates in step S306 is not in the loadable area, the program recognizes a non-loadable state in step S330 and exits this control routine. If the defined point of the coordinates in step S306, on the contrary, is in the chargeable range, the program goes to step S308 in which the remaining charge BRM of the battery 94 measured by the remaining charge measuring device 99 is compared with a predetermined appropriate level Bpr. If the remaining charge BRM of the battery 94 is less than the predetermined appropriate level Bpr, the battery 94 requests charging and the program goes to step S310. On the other hand, if the remaining charge BRM is equal to or greater than the predetermined appropriate level Bpr, the battery 94 does not request charging and the program recognizes the non-chargeable state in step S330 and exits the routine.

In Schritt S310 wird eine elektrische Energie W1, die durch den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 regenerierbar ist, entsprechend der folgenden Gleichung berechnet:In step S310, an electric energy W1 that can be regenerated by the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 is calculated according to the following equation:

W1 = P - (Td*·Ndf)W1 = P - (Td*·Ndf)

wobei P eine maximale Energie bezeichnet, die durch den Verbrennungsmotor 50 in einem bestimmten Zustand zuführbar ist. Die elektrische Energie W1, die durch den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 regenerierbar ist, entspricht einer verbleibenden Energie, die berechnet wird, indem die von der Antriebswelle 22A ausgegebene Energie, d. h. Td*Ndf, von der durch den Verbrennungsmotor 50 zuführbaren maximalen Energie P subtrahiert wird.where P denotes a maximum energy that can be supplied by the engine 50 in a certain state. The electric energy W1 that can be regenerated by the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 corresponds to a remaining energy that is calculated by subtracting the energy output from the drive shaft 22A, i.e., Td*Ndf, from the maximum energy P that can be supplied by the engine 50.

Im nachfolgenden Schritt S312 wird eine elektrische Energie W2, die in die Batterie 94 ladbar ist, aus der verbleibenden Ladung BRM der Batterie 94 berechnet, die durch die Meßeinrichtung 99 für die verbleibende Ladung gemessen wurde. Fig. 13 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der ladbaren elektrischen Energie und der verbleibenden Ladung der Batterie 94 im dritten Ausführungsbeispiel zeigt. In der graphischen Darstellung von Fig. 13 ist die elektrische Energie W2 [w], die in die Batterie 94 ladbar ist, als Ordinate und die verbleibende Ladung BRM [%] der Batterie 94 als Abszisse aufgezeichnet. Wie es in Fig. 13 gezeigt ist, verringert sich die elektrische Energie W2, die in die Batterie 94 ladbar ist, mit einer Erhöhung der verbleibenden Ladung BRM der Batterie 94.In the subsequent step S312, an electric energy W2 chargeable to the battery 94 is calculated from the remaining charge BRM of the battery 94 measured by the remaining charge measuring device 99. Fig. 13 is a graph showing the relationship between the chargeable electric energy and the remaining charge of the battery 94 in the third embodiment. In the graph of Fig. 13, the electric energy W2 [w] chargeable into the battery 94 is plotted as the ordinate and the remaining charge BRM [%] of the battery 94 is plotted as the abscissa. As shown in Fig. 13, the electric energy W2 chargeable into the battery 94 decreases with an increase in the remaining charge BRM of the battery 94.

Im nachfolgenden Prozeß vergleicht die Steuer-CPU 90 die elektrische Energie W1, die durch den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 regenerierbar ist, mit der elektrischen Energie W2, die in die Batterie 94 ladbar ist, und wählt die niedrigere Energie als eine eigentliche Ladeenergie W, mit der die Batterie 94 tatsächlich geladen wird, Entsprechend einer konkreten Prozedur wird in Schritt S314 die regenerierbare elektrische Energie W1 mit der ladbaren elektrischen Energie W2 verglichen. Wenn die regenerierbare elektrische Energie W1 niedriger als die ladbare elektrische Energie W2 ist, wird die regenerierbare elektrische Energie W1 in Schritt S316 als eigentliche Ladeenergie W ausgewählt. Wenn die ladbare elektrische Energie W2 niedriger als die regenerierbare elektrische Energie W1 ist, wird im Gegensatz dazu in Schritt S318 die ladbare elektrische Energie W2 als eigentliche Ladeenergie W ausgewählt.In the subsequent process, the control CPU 90 compares the electric energy W1 regenerable by the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 with the electric energy W2 chargeable into the battery 94, and selects the lower energy as an actual charging energy W with which the battery 94 is actually charged. According to a concrete procedure, in step S314, the regenerable electric energy W1 is compared with the chargeable electric energy W2. If the regenerable electric energy W1 is lower than the chargeable electric energy W2, the regenerable electric energy W1 is selected as the actual charging energy W in step S316. In contrast, if the chargeable electric energy W2 is lower than the regenerable electric energy W1, the chargeable electric energy W2 is selected as the actual charging energy W in step S318.

Die Steuer-CPU 90 bestimmt anschließend die Zuteilung der eigentlichen Ladeenergie W zum Kupplungsmotor 30 und zum Hilfsmotor 40. Entsprechend einer konkreten Prozedur wird die eigentliche Ladeenergie W in Schritt S320 in zwei Teile geteilt: d. h. eine elektrische Energie Wc, die durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert wurde, und eine elektrische Energie Wa, die durch den Hilfsmotor 40 regeneriert wurde. Die Steuer-CPU 90 spezifiziert in Schritt S322 die regenerative Energie Wc des Kupplungsmotors 30 und die regenerative Energie Wa des Hilfsmotors 40 auf der Grundlage der Zuteilung, um die Gleichung W = Wc + Wa zu erfüllen.The control CPU 90 then determines the allocation of the actual charging energy W to the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40. According to a concrete procedure, the actual charging energy W is divided into two parts in step S320: that is, an electric energy Wc regenerated by the clutch motor 30 and an electric energy Wa regenerated by the auxiliary motor 40. The control CPU 90 specifies the regenerative energy Wc of the clutch motor 30 and the regenerative energy Wa of the auxiliary motor 40 on the basis of the allocation in step S322 to obtain the equation W = Wc + Wa to be fulfilled.

Die Zuteilung der elektrischen Energie W zum Kupplungsmotor 30 und zum Hilfsmotor 40 wird bestimmt, indem die Erzeugungskapazität und der Erzeugungswirkungsgrad der jeweiligen Motoren oder die Abweichung von einer gestatteten maximalen Temperatur jedes Motors (d. h. die gestattete Maximaltemperatur - Ist-Temperatur) berücksichtigt werden.The allocation of the electric energy W to the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 is determined by taking into account the generation capacity and the generation efficiency of the respective motors or the deviation from an allowable maximum temperature of each motor (i.e., the allowable maximum temperature - actual temperature).

Nach dem Berechnen der regenerativen Energie des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 in Schritt S322 geht das Programm zu den Schritten S324, S326 und S328, um den Hilfsmotor 40, den Kupplungsmotor 30 bzw. den Verbrennungsmotor 50 zu steuern. Wie im Fließbild von Fig. 5 sind aus Gründen der Zweckmäßigkeit der Darstellung die Steuervorgänge des Hilfsmotors 40, des Kupplungsmotors 30 und des Verbrennungsmotors 50 als getrennte Schritte im Fließbild von Fig. 11 gezeigt. Bei der tatsächlichen Prozedur werden jedoch diese Steuervorgänge umfassend ausgeführt. Zum Beispiel implementiert die Steuer-CPU 90 alle Steueroperationen gleichzeitig unter Verwendung des Unterbrechprozesses.After calculating the regenerative energy of the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 in step S322, the program goes to steps S324, S326 and S328 to control the auxiliary motor 40, the clutch motor 30 and the engine 50, respectively. As in the flowchart of Fig. 5, for the sake of convenience of illustration, the control operations of the auxiliary motor 40, the clutch motor 30 and the engine 50 are shown as separate steps in the flowchart of Fig. 11. However, in the actual procedure, these control operations are comprehensively carried out. For example, the control CPU 90 implements all the control operations simultaneously using the interrupt process.

Die Steuerung des Hilfsmotors 40 (Schritt S324 in Fig. 11) wird entsprechend einer Hilfsmotorsteuerroutine, die nicht speziell gezeigt ist, implementiert. Wenn das Programm in die Routine eintritt, bestimmt die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 als erstes den Drehmomentstellwert Ta* des Hilfsmotors 40 durch die folgende Berechnung:The control of the auxiliary motor 40 (step S324 in Fig. 11) is implemented according to an auxiliary motor control routine, which is not specifically shown. When the program enters the routine, the control CPU 90 of the controller 80 first determines the torque command value Ta* of the auxiliary motor 40 by the following calculation:

Ta* = -{Wa/(Ksq·Ndr)}Ta* = -{Wa/(Ksq·Ndr)}

Das Solldrehmoment oder der Drehmomentstellwert Ta*, der durch den Hilfsmotor 40 erzeugt werden soll, wird bestimmt, indem die regenerative Energie Wa des Hilfsmotors 40 durch das Produkt des Erzeugungs(Regenerierungs)-Wirkungsgrades Ksa des Hilfsmotors 40 und der Drehzahl Ndr der Antriebswelle 22B zum Antreiben der Hinterräder 27 und 29 dividiert wird. Im Unterschied zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird der Hilfsmotor 40 im dritten Ausführungsbeispiel gesteuert, um nicht den Energiebetrieb, sondern den regenerativen Betrieb auszuführen. Das durch den Hilfsmotor 40 im dritten Ausführungsbeispiel erzeugte Drehmoment wirkt dementsprechend im umgekehrte Richtung des Drehmoments, das durch den Hilfsmotor 40 im ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel erzeugt wurde. Genauer gesagt wirkt das Drehmoment des Hilfsmotors 40 zur Rotation der Antriebswelle 22B entgegengesetzt. Der rechte Term der vorstehenden Gleichung erhält somit ein Minus-Zeichen.The target torque or torque setpoint Ta* to be generated by the auxiliary motor 40 is determined by dividing the regenerative energy Wa of the auxiliary motor 40 by the product of the generation (regenerative) efficiency Ksa of the auxiliary motor 40 and the rotational speed Ndr of the drive shaft 22B for driving the rear wheels 27 and 29. In contrast to the first and second Embodiment, the auxiliary motor 40 in the third embodiment is controlled to perform not the power operation but the regenerative operation. Accordingly, the torque generated by the auxiliary motor 40 in the third embodiment acts in the opposite direction of the torque generated by the auxiliary motor 40 in the first or second embodiment. More specifically, the torque of the auxiliary motor 40 acts in the opposite direction to the rotation of the drive shaft 22B. The right-hand term of the above equation is thus given a minus sign.

Der Hilfsmotor 40 wird dann mit dem somit bestimmten Drehmomentstellwert Ta* gesteuert. Der Steuervorgang folgt der Prozedur, die in den Schritt S140 bis S150 in den Fließbildern der Fig. 7 und 8 des ersten Ausführungsbeispiels ausgeführt wurde, Gemäß Vorbeschreibung ist festzuhalten, daß das durch den Hilfsmotor 40 im dritten Ausführungsbeispiel erzeugte Drehmoment in umgekehrte Richtung zum Drehmoment wirkt, das im ersten Ausführungsbeispiel erzeugt wurde, und daß der Drehmomentstellwert Ta* dadurch das Minuszeichen hat.The auxiliary motor 40 is then controlled with the torque control value Ta* thus determined. The control process follows the procedure carried out in steps S140 to S150 in the flow charts of Figs. 7 and 8 of the first embodiment. As described above, it should be noted that the torque generated by the auxiliary motor 40 in the third embodiment acts in the opposite direction to the torque generated in the first embodiment and that the torque control value Ta* therefore has the minus sign.

Die Steuerung des Kupplungsmotors 30 (Schritt S326 in Fig. 11) wird entsprechend einer Kupplungsmotorsteuerroutine, die nicht speziell gezeigt ist, implementiert. Wenn das Programm in die Routine eintritt, bestimmt die Steuer- CPU 90 der Steuereinrichtung 80 als erstes den Drehmomentstellwert Tc* des Kupplungsmotors 30 durch die folgende Berechnung:The control of the clutch motor 30 (step S326 in Fig. 11) is implemented according to a clutch motor control routine not specifically shown. When the program enters the routine, the control CPU 90 of the controller 80 first determines the torque command value Tc* of the clutch motor 30 by the following calculation:

Tc* = Td* - Ta*Tc* = Td* - Ta*

Gemäß Vorbeschreibung ist das Abtriebsdrehmoment (Drehmoment für das gesamte Fahrzeug 15 mit Vierradantrieb) als die Summe der Drehmomente des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 gegeben. Der Drehmomenstellwert Tc* des Kupplungsmotors 30 ist somit als die Differenz zwischen dem Abtriebsdrehmoment-Stellwert Td* und dem Drehmoment-Stellwert Ta* des Hilfsmotors 40 gegeben. Hierbei ist ebenfalls festzuhalten, daß das durch den Hilfsmotor 40 erzeugte Drehmoment umgekehrt zur Rotation der Antriebswelle 22B wirkt und daß der Drehmomentstellwert Ta* des Hilfsmotors 40 dadurch das Minuszeichen hat.According to the above description, the output torque (torque for the entire four-wheel drive vehicle 15) is given as the sum of the torques of the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40. The torque setting value Tc* of the clutch motor 30 is thus the difference between the Output torque setpoint Td* and the torque setpoint Ta* of the auxiliary motor 40. It should also be noted here that the torque generated by the auxiliary motor 40 acts inversely to the rotation of the drive shaft 22B and that the torque setpoint Ta* of the auxiliary motor 40 therefore has the minus sign.

Der Kupplungsmotor 30 wird dann mit dem Drehmomenstellwert Tc*, der auf diese Weise bestimmt wurde, gesteuert. Der Steuervorgang folgt der Prozedur, die in den Schritten S112 bis S126 im Fließbild von Fig. 6 des ersten Ausführungsbeispiels ausgeführt wurde.The clutch motor 30 is then controlled with the torque command value Tc* determined in this way. The control operation follows the procedure executed in steps S112 to S126 in the flow chart of Fig. 6 of the first embodiment.

Die Steuerung des Verbrennungsmotors 50 (Schritt S328 in Fig. 11) wird entsprechend einer Verbrennungsmotorsteuerroutine, die nicht spezifisch gezeigt ist, implementiert. Wenn das Programm in die Routine eintritt, setzt die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 als erstes das Soll- Verbrennungsmotordrehmoment oder den Drehmomentstellwert Te* des Verbrennungsmotors 50 auf der Grundlage des Drehmomentstellwertes Tc* des Kupplungsmotors 30. Gemäß Vorbeschreibung ist es, um die Drehzahl des Verbrennungsmotors 50 auf einem im wesentlichen konstanten Pegel zu halten, erforderlich, einen Ausgleich des Drehmoments des Kupplungsmotors 30 und des Drehmoments vom Verbrennungsmotor 50 herbeizuführen. Der Drehmomentstellwert Te* des Verbrennungsmotors 50 ist somit gleich dem Drehmomentstellwert Tc* des Kupplungsmotors 40 gesetzt.The control of the engine 50 (step S328 in Fig. 11) is implemented according to an engine control routine not specifically shown. When the program enters the routine, the control CPU 90 of the controller 80 first sets the target engine torque or torque command Te* of the engine 50 based on the torque command Tc* of the clutch motor 30. As described above, in order to keep the rotation speed of the engine 50 at a substantially constant level, it is necessary to balance the torque of the clutch motor 30 and the torque from the engine 50. The torque command Te* of the engine 50 is thus set equal to the torque command Tc* of the clutch motor 40.

Die Sollverbrennungsmotordrehzahl oder der Drehzahl- Stellwert Ne* des Verbrennungsmotors 50 wird dann durch die folgende Gleichung bestimmt:The target combustion engine speed or the speed control value Ne* of the combustion engine 50 is then determined by the following equation:

Ne* = Wc/(Ksc·Tc*) + Ndf (5)Ne* = Wc/(Ksc·Tc*) + Ndf (5)

Die Drehzahl im Kupplungsmotor 30 ist als die Differenz zwischen der Drehzahl des Verbrennungsmotors 50 (Drehzahl der Kurbelwelle 56) und der Drehzahl der Antriebswelle 22A zum Antreiben der Vorderräder 26 und 28 gegeben. Die Drehzahl im Kupplungsmotor 30 wird ebenfalls bestimmt, indem die elektrische Energie Wc, die durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert werden soll, durch das Produkt des Erzeugungs(Regenerierungs)-Wirkungsgrades Ksc des Kupplungsmotors und des Solldrehmoment oder des Drehmomentstellwertes Tc* des Kupplungsmotors 30 dividiert wird. Die Soll-Verbrennungsmotordrehzahl oder der Drehzahlstellwert Ne* des Verbrennungsmotors 50 wird somit als vorstehende Gleichung (5) ausgedrückt.The speed in the clutch motor 30 is defined as the difference between the speed of the combustion engine 50 (speed of the crankshaft 56) and the rotational speed of the drive shaft 22A for driving the front wheels 26 and 28. The rotational speed in the clutch motor 30 is also determined by dividing the electric energy Wc to be regenerated by the clutch motor 30 by the product of the generation (regenerating) efficiency Ksc of the clutch motor and the target torque or torque command value Tc* of the clutch motor 30. The target engine speed or speed command value Ne* of the engine 50 is thus expressed as the above equation (5).

Nach dem Bestimmen des Drehmomentstellwertes Te* und des Drehzahl-Stellwertes Ne* des Verbrennungsmotors 50 reguliert die Steuer-CPU 90 das Drehmoment und die Drehzahl des Verbrennungsmotors 50, um diese an die jeweiligen Stellwerte Te* und Ne* anzunähern. Entsprechend einer konkreten Prozedur sendet die Steuer-CPU 90 einen Befehl an die EFIECU 70 mittels Kommunikation, um die Menge an Kraftstoffeinsprizen oder die Drosselventilposition zu regulieren. Eine solche Regulierung bewirkt, daß sich das Drehmoment und die Drehzahl des Verbrennungsmotors 50 anschließend an das Soll-Verbrennungsmotordrehmoment Te* bzw. die Soll-Verbrennungsmotordrehzahl Ne* annähern.After determining the torque control value Te* and the speed control value Ne* of the engine 50, the control CPU 90 regulates the torque and the speed of the engine 50 to approximate the respective control values Te* and Ne*. According to a specific procedure, the control CPU 90 sends a command to the EFIECU 70 by communication to regulate the amount of fuel injection or the throttle valve position. Such regulation causes the torque and the speed of the engine 50 to subsequently approximate the target engine torque Te* and the target engine speed Ne*, respectively.

Fig. 14 zeigt die Zuteilung der Energie, die durch den Verbrennungsmotor 50 im dritten Ausführungsbeispiel zugeführt wird. In der graphischen Darstellung von Fig. 14 stellt Ndf die Drehzahl der Vorderrad-Antriebswelle 22A, Te das Drehmoment des Verbrennungsmotors 50 (Verbrennungsmotordrehmoment), Ne die Drehzahl des Verbrennungsmotors 50 (Verbrennungsmotordrehzahl), Tc das Drehmoment des Kupplungsmotors 30 und Ta das Drehmoment des Hilfsmotors 40 dar. Die durch den Verbrennungsmotor 50 zugeführte Energie ist als (TeNe) gegeben. Diese Energie wird in drei Teile unterteilt: Pd, Wc und Wa. Pd stellt die Abgabeenergie der Vorderradantriebswelle 22A dar, Wc die elektrische Energie, die durch den Kupplungsmotors 30 regeneriert wurde und zum Laden der Batterie 94 verwendet wird, Wa die elektrische Energie, die durch den Hilfsmotor 40 regeneriert wurde und zum Laden der Batterie 94 verwendet wird. Da der Hilfsmotor 40 und der Kupplungsmotor 30 getrennte Wellen haben, kann die elektrische Energie Wa, die durch den Hilfsmotor 40 erzeugt wurde und zum Laden der Batterie 94 verwendet wird, als ein unabhängiger Bereich Wa' betrachtet werden, wie es in Fig. 14 gezeigt ist. Beim Fahrzeug 15 mit Vierradantrieb als Ganzes kann jedoch die elektrische Energie Wa bestimmt werden, indem, die Energie, die über den Kupplungsmotor 30 ausgegeben wird, und die Energie, die durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert wird, von der Energie, die vom Verbrennungsmotor 50 ausgegeben wird, subtrahiert werden. Somit wird gelehrt, daß der Hilfsmotor 40 die elektrische Energie, die dem Bereich Wa entspricht, regeneriert.Fig. 14 shows the allocation of the energy supplied by the engine 50 in the third embodiment. In the graph of Fig. 14, Ndf represents the rotational speed of the front wheel drive shaft 22A, Te represents the torque of the engine 50 (engine torque), Ne represents the rotational speed of the engine 50 (engine speed), Tc represents the torque of the clutch motor 30, and Ta represents the torque of the auxiliary motor 40. The energy supplied by the engine 50 is given as (TeNe). This energy is divided into three parts: Pd, Wc, and Wa. Pd represents the output energy of the front wheel drive shaft 22A, Wc represents the electric energy regenerated by the clutch motor 30 and used to charge the battery 94, Wa the electric energy regenerated by the auxiliary motor 40 and used to charge the battery 94. Since the auxiliary motor 40 and the clutch motor 30 have separate shafts, the electric energy Wa generated by the auxiliary motor 40 and used to charge the battery 94 can be regarded as an independent area Wa' as shown in Fig. 14. However, in the four-wheel drive vehicle 15 as a whole, the electric energy Wa can be determined by subtracting the energy output via the clutch motor 30 and the energy regenerated by the clutch motor 30 from the energy output from the engine 50. Thus, the auxiliary motor 40 is taught to regenerate the electric energy corresponding to the area Wa.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Struktur mit Vierradantrieb ermöglicht die Prozedur des dritten Ausführungsbeispiels, daß sowohl der Kupplungsmotor 30 als auch der Hilfsmotor 40 elektrische Energie regenerieren. Die Batterie 94 wird dementsprechend mit der regenerativen Energie Wc des Kupplungsmotors 30 und der regenerativen Energie Wa des Hilfsmotors 40 geladen. Diese Struktur ermöglicht, daß die Batterie mit der elektrische Energie geladen wird, die größer als die Erzeugungskapazität des Kupplungsmotors 30 ist. Der Kupplungsmotor 30 kann ebenfalls gesteuert werden, um den Energiebetrieb in Richtung der Rotation des Verbrennungsmotors 50 mit der durch den Hilfsmotor 40 regenerierten Energie oder der in der Batterie 94 gespeicherten Energie zu implementieren. In diesem Fall wird die Antriebswelle 22A zum Antreiben der Vorderräder 26 und 28 mit einer Drehzahl gedreht, die größer als die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 ist, was im allgemeinen als Schnellgang-Zustand bezeichnet wird.In the four-wheel drive structure shown in Fig. 1, the procedure of the third embodiment enables both the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 to regenerate electric energy. The battery 94 is accordingly charged with the regenerative energy Wc of the clutch motor 30 and the regenerative energy Wa of the auxiliary motor 40. This structure enables the battery to be charged with the electric energy that is larger than the generation capacity of the clutch motor 30. The clutch motor 30 can also be controlled to implement the power operation in the direction of rotation of the engine 50 with the energy regenerated by the auxiliary motor 40 or the energy stored in the battery 94. In this case, the drive shaft 22A for driving the front wheels 26 and 28 is rotated at a speed higher than the speed Ne of the engine 50, which is generally referred to as an overdrive state.

Während der elektrische Strom durch den mit den Hinterräder 27 und 29 verbundenen Hilfsmotor 40 regeneriert wird, wird eine Bremskraft an die durch die Straßenoberfläche in Rotation versetze Hinterräder 27 und 29 angelegt. Wenn der Fahrer auf das Bremspedal 68 tritt, wird die erste Antriebsschaltung 91, die dem Kupplungsmotor 30 entspricht, in einen Aus-Zustand geschaltet, um die Antriebskraft der Vorderräder 26 und 28 gleich Null zu setzen und das Fahrzeug mit der regenerativen Bremskraft der Hinterräder 27 und 29 zu bremsen. In diesem Fall verhindert das Kraftstoffabsperren, daß der Verbrennungsmotor 50 durchdreht. Die Bremsprozedur mit dem Hilfsmotor 40 basiert auf dem gleichen Prinzip wie die bekannte Bremsprozedur in Elektrofahrzeugen. Die Wiedergewinnung von Energie im Prozeß des Bremsbetriebes und das Laden der Batterie 94 mit der wiedergewonnen Energie verbessern weiter den Energiewirkungsgrad des gesamten Fahrzeugs.While the electric current is regenerated by the auxiliary motor 40 connected to the rear wheels 27 and 29, a braking force is applied to the rear wheels 27 and 29 rotated by the road surface. When the driver steps on the brake pedal 68, the first drive circuit 91 corresponding to the clutch motor 30 is switched to an off state to set the driving force of the front wheels 26 and 28 to zero and brake the vehicle with the regenerative braking force of the rear wheels 27 and 29. In this case, the fuel cut prevents the internal combustion engine 50 from spinning. The braking procedure with the auxiliary motor 40 is based on the same principle as the known braking procedure in electric vehicles. The recovery of energy in the process of braking operation and the charging of the battery 94 with the recovered energy further improve the energy efficiency of the entire vehicle.

Ein Bremsbetrieb mit dem Kupplungsmotor 30 beim Fahrzeug 15 mit Vierradantrieb wird als ein viertes Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben. Um den Bremsbetrieb mit dem Kupplungsmotor 30 zu implementieren, legt der Kupplungsmotor 30 ein Drehmoment umgekehrt zur Drehung der Antriebswelle 22A, die mit den Vorderräder 26 und 28 verbunden ist, an. Hierbei wird angenommen, daß sich die Antriebswelle 22A in Vorwärtsbewegungsrichtung des Fahrzeugs (d. h. in positive Richtung) dreht, und daß ein Drehmoment Tc, das umgekehrt zur Rotation der Antriebswelle 22A wirkt (d. h. in negative Richtung), an die Antriebswelle 22A durch den Kupplungsmotor 30 angelegt wird. Ein Drehmoment Tc, das den gleichen Skalar wie das an die Antriebswelle 22A angelegte Drehmoment Tc hat, jedoch in umgekehrte Richtung (positive Richtung) wirkt, wird dann über den Außenrotor 32 an die Kurbelwelle 56 angelegt, wodurch der Verbrennungsmotor 50 durchdreht. Wenn das Kraftstoffeinspritzen unter solchen Bedingungen gestoppt wird, rotiert der Verbrennungsmotor 50 mit der Drehzahl, um zu bewirken, daß die Kraft, die für die Reibung und die Kompression des Kolbens von diesem erforderlich ist, mit der äußeren Kraft (Drehmoment Tc), die in positive Richtung wirkt, ausgeglichen ist. Beispielhaft zeigt die graphische Darstellung in Fig. 15 die Beziehung zwischen der äußeren Kraft (Drehmoment Tc) und der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 im Zustand des beendeten Kraftstoffeinspritzens. Der Verbrennungsmotor 50 rotiert mit einer Drehzahl Ne(A) über dem Drehmoment Tc, das als die äußere Kraft wirkt, die gleich einem Wert Tc(A) ist, und mit einer weitere Drehzahl Ne((B) über dem Drehmoment Tc, das gleich einem weiteren Wert Tc(B) ist.A braking operation with the clutch motor 30 in the four-wheel drive vehicle 15 will be described as a fourth embodiment according to the present invention. To implement the braking operation with the clutch motor 30, the clutch motor 30 applies a torque inverse to the rotation of the drive shaft 22A connected to the front wheels 26 and 28. Here, it is assumed that the drive shaft 22A rotates in the forward direction of the vehicle (ie, in the positive direction), and that a torque Tc acting inversely to the rotation of the drive shaft 22A (ie, in the negative direction) is applied to the drive shaft 22A by the clutch motor 30. A torque Tc having the same scalar as the torque Tc applied to the drive shaft 22A but acting in the opposite direction (positive direction) is then applied to the crankshaft 56 via the outer rotor 32, thereby cranking the engine 50. When the fuel injection is stopped under such conditions, the internal combustion engine 50 rotates at the speed to cause the force required for friction and compression of the piston to be balanced by the external force (torque Tc) acting in a positive direction. By way of example, the graph in Fig. 15 shows the relationship between the external force (torque Tc) and the speed Ne of the internal combustion engine 50 in the state of completed fuel injection. The internal combustion engine 50 rotates at a speed Ne(A) over the torque Tc acting as the external force equal to a value Tc(A) and at another speed Ne(B) over the torque Tc equal to another value Tc(B).

Der Kupplungsmotor treibt den mit der Antriebswelle 22A verbundenen Innenrotor 34 bezüglich des Außenrotors 32, der mit der sich mit der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 rotierenden Kurbelwelle 56 verbunden ist, an und versetzt diesen in Rotation. Die Drehzahl des Kupplungsmotors 30 ist dementsprechend gleich der Differenz Nc (= Ne-Ndf) zwischen der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 und der Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A. Es ist definiert, daß sich der Kupplungsmotor 30 in positive Richtung dreht, wenn sich der Innenrotor 34 bezüglich des Außenrotors 32 in positive Richtung (d. h. in Richtung der normalen Rotation der Antriebswelle 22A) dreht oder anders ausgedrückt, wenn die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 kleiner als die Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A ist (d. h. die Drehzahldifferenz Nc einen negativen Wert hat). Das Anlegen des Drehmoments Tc in negative Richtung an die Antriebswelle 22A durch den in positive Richtung rotierenden Kupplungsmotor 30 verringert dementsprechend die Verhältniszahl der relativen Rotation des Kupplungsmotors 30 in positive Richtung, wodurch die regenerative Steuerung des Kupplungsmotors 30 verwirklicht wird. In der nachfolgenden Beschreibung wird sich auf den Bremsbetrieb unter solchen Bedingungen als 'Bremsvorgang durch die regenerative Steuerung des Kupplungsmotors 30' bezogen.The clutch motor drives the inner rotor 34 connected to the drive shaft 22A with respect to the outer rotor 32, which is connected to the crankshaft 56 rotating at the speed Ne of the internal combustion engine 50, and causes it to rotate. The speed of the clutch motor 30 is accordingly equal to the difference Nc (= Ne-Ndf) between the speed Ne of the internal combustion engine 50 and the speed Ndf of the drive shaft 22A. It is defined that the clutch motor 30 rotates in the positive direction when the inner rotor 34 rotates in the positive direction (i.e., in the direction of normal rotation of the drive shaft 22A) with respect to the outer rotor 32, or in other words, when the rotational speed Ne of the engine 50 is smaller than the rotational speed Ndf of the drive shaft 22A (i.e., the rotational speed difference Nc has a negative value). Accordingly, the application of the torque Tc in the negative direction to the drive shaft 22A by the clutch motor 30 rotating in the positive direction reduces the ratio of the relative rotation of the clutch motor 30 in the positive direction, thereby realizing the regenerative control of the clutch motor 30. In the following description, the braking operation under such conditions will be referred to as 'braking operation by the regenerative control of the clutch motor 30'.

Wenn sich der Kupplungsmotor 30 in eine negative Richtung dreht, d. h. wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors 50 größer als die Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A ist, erhöht im Gegensatz dazu das Aufbringen des Drehmoments Tc in negative Richtung auf die Antriebswelle 22A durch den Kupplungsmotor 30 die Verhältniszahl der relativen Drehung in negative Richtung, wodurch die Energiesteuerung des Kupplungsmotors 30 verwirklicht wird. In der nachfolgenden Beschreibung wird sich auf den Bremsbetrieb unter solchen Umständen als 'Bremsbetrieb durch die Energiesteuerung des Kupplungsmotors 30' bezogen.In contrast, when the clutch motor 30 rotates in a negative direction, that is, when the rotation speed of the engine 50 is greater than the rotation speed Ndf of the drive shaft 22A, the application of the torque Tc in the negative direction to the drive shaft 22A by the clutch motor 30 increases the ratio of the relative rotation in the negative direction, thereby realizing the energy control of the clutch motor 30. In the following description, the braking operation under such circumstances will be referred to as 'braking operation by the energy control of the clutch motor 30'.

Fig. 16 ist eine graphische Darstellung, die die Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A über der Zeit t (Ebenenkurve A) und den Zustand des Kupplungsmotors 30 zeigt, wenn der negative Wert Tc(A) für das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 eingestellt wird. Die Ebenenkurve A stellt eine Änderung der Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A dar, wenn das Drehmoment Tc (= der Wert Tc(A)) in negative Richtung auf die Antriebswelle 22A durch den Kupplungsmotor 30 aufgebracht wird. Wenn das Drehmoment Tc (= der Wert Tc (A)) in negative Richtung im Kupplungsmotor 30 eingestellt ist, wird die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 gleich dem Wert Ne(A), der dem Drehmoment Tc entspricht (äußere Kraft), wie es zuvor bei der graphischen Darstellung von Fig. 15 beschrieben ist. Das Aufbringen des Drehmoments Tc in negative Richtung auf die Antriebswelle 22A durch den Kupplungsmotor 30 bewirkt die folgenden Bremsbetriebsweisen entsprechend der Position auf der Ebenenkurve A in Abhängigkeit von der Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A. Wenn die Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A größer als der Wert Ne(A) ist, d. h. in einem linken oberen Bereich (linke Seite eines Zeitpunktes t2) über einem Punkt PNe, der ein Schnittpunkt der Ebenenkurve A und einer gestrichelten Linie Ndf = Ne(A) ist, dreht sich der Kupplungsmotors 30 in positive Richtung und führt den Bremsbetrieb durch die regenerative Steuerung aus. Wenn die Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A niedriger als der Wert Ne(A) ist, d. h. in einem rechten unteren Bereich (rechte Seite des Zeitpunktes t2) über dem Punkt PNe ist, dreht sich der Kupplungsmotor 30 in negative Richtung und führt den Bremsbetrieb durch die Energiesteuerung aus.Fig. 16 is a graph showing the rotation speed Ndf of the drive shaft 22A versus time t (plane curve A) and the state of the clutch motor 30 when the negative value Tc(A) is set for the torque Tc of the clutch motor 30. The plane curve A represents a change in the rotation speed Ndf of the drive shaft 22A when the torque Tc (= the value Tc(A)) in the negative direction is applied to the drive shaft 22A by the clutch motor 30. When the torque Tc (= the value Tc(A)) is set in the negative direction in the clutch motor 30, the rotation speed Ne of the engine 50 becomes equal to the value Ne(A) corresponding to the torque Tc (external force), as previously described in the graph of Fig. 15. The application of the torque Tc in the negative direction to the drive shaft 22A by the clutch motor 30 causes the following braking operations according to the position on the plane curve A depending on the rotation speed Ndf of the drive shaft 22A. When the rotation speed Ndf of the drive shaft 22A is greater than the value Ne(A), that is, in a left upper region (left side of a time t2) above a point PNe which is an intersection point of the plane curve A and a dashed line Ndf = Ne(A), the clutch motor 30 rotates in the positive direction and performs the braking operation by the regenerative control. When the rotation speed Ndf of the input shaft 22A is lower than the value Ne(A), that is, in a right lower region (right side of time t2) above the point PNe, the clutch motor 30 rotates in the negative direction and performs the braking operation by the energy control.

Entsprechend einer konkreten Prozedur werden sowohl die regenerative Steuerung als auch die Energiesteuerung des Kupplungsmotors 30 durch Steuerung der Transistoren Tr1 bis Tr6 der ersten Antriebsschaltung 91 ausgeführt, um das Drehmoment Tc in negative Richtung durchweg zu erzeugen. Die Transistoren Tr1 bis Tr6 werden durch die am Außenrotor 32 befestigten Dauermagneten 35 und das sich drehende Magnetfeld gesteuert, das durch die durch die Dreiphasenspulen 36 des Innenrotors 34 verlaufenden Ströme erzeugt wird. Der gleiche Schaltbetrieb der Transistoren Tr1 bis Tr6 wird dementsprechend sowohl für die regenerative Steuerung als auch die Energiesteuerung ausgeführt. Während der Wert des Drehmoments Tc in negative Richtung, das durch den Kupplungsmotor 30 an die Antriebswelle 22A angelegt wird, konstant gehalten wird, ändert eine Änderung des Bremsbetriebes des Kupplungsmotors 30 von der regenerativen Steuerung zur Energiesteuerung nicht den Schaltbetrieb der Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91.According to a concrete procedure, both the regenerative control and the energy control of the clutch motor 30 are carried out by controlling the transistors Tr1 to Tr6 of the first drive circuit 91 to consistently generate the torque Tc in the negative direction. The transistors Tr1 to Tr6 are controlled by the permanent magnets 35 fixed to the outer rotor 32 and the rotating magnetic field generated by the currents passing through the three-phase coils 36 of the inner rotor 34. The same switching operation of the transistors Tr1 to Tr6 is accordingly carried out for both the regenerative control and the energy control. While the value of the negative direction torque Tc applied to the drive shaft 22A by the clutch motor 30 is kept constant, a change in the braking operation of the clutch motor 30 from the regenerative control to the energy control does not change the switching operation of the transistors Tr1 to Tr6 in the first drive circuit 91.

Wenn die Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A gleich einem ersten Wert Nd1 (zu einem Zeitpunkt t1(1)) oder gleich einem zweiten Wert Nd2 ((zu einem Zeitpunkt t1(2)) ist, der größer als der Wert Ne(A) ist, ist, arbeitet der Kupplungsmotors 30 als ein Generator und führt dieser die regenerative Steuerung aus, wobei dieses im Ansprechen auf das negative Drehmoment Tc(A) geschieht, das als das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 durch einen Betätigungsbetrieb des Bremspedals 68 eingestellt wurde. Der Kupplungsmotor 30 führt die Energiesteuerung aus, nachdem die Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A mit dem Wert Ne(A) (nach dem Punkt PNe) zusammenfällt. Wenn die Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A im Ansprechen auf das negative Drehmoment Tc(A), das als das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 durch einen Betätigungsbetrieb des Bremspedals 68 gesetzt wurde, gleich einem dritten Wert Nd3 (zu einem Zeitpunkt t1(3)) ist, der kleiner als der Wert Ne(A) ist, führt der Kupplungsmotor 30 nicht die regenerative Steuerung aus, sondern beginnt sofort die Energiesteuerung, da die Bremsstartposition nach dem Zeitpunkt t2 liegt.When the rotation speed Ndf of the drive shaft 22A is equal to a first value Nd1 (at a time t1(1)) or equal to a second value Nd2 (at a time t1(2)) which is larger than the value Ne(A), the clutch motor 30 operates as a generator and performs the regenerative control in response to the negative torque Tc(A) set as the torque Tc of the clutch motor 30 by an operation of the brake pedal 68. The clutch motor 30 performs the energy control after the rotation speed Ndf of the drive shaft 22A coincides with the value Ne(A) (after the point PNe). When the rotation speed Ndf of the drive shaft 22A is equal to a third value Nd3 (at a time t1(3)) smaller than the value Ne(A) in response to the negative torque Tc(A) set as the torque Tc of the clutch motor 30 by a depression operation of the brake pedal 68, the clutch motor 30 does not execute the regenerative control but immediately starts the energy control because the braking start position is after the time t2.

Die Steuerprozedur des Kupplungsmotors 30 für den Bremsbetrieb folgt den im Fließbild von Fig. 6 gezeigten Steuerschritten. Der Kupplungsmotor 30 führt auf der Grundlage der Beziehung zwischen der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 und der Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A, die mit den Vorderrädern 26 und 28 verbunden ist, entweder die Energiesteuerung oder die regenerative Steuerung für den Bremsbetrieb aus. In Abhängigkeit davon, ob die Drehzahl Ne oder die Drehzahl Ndf größer ist, wird entweder die Energiesteuerung oder die regenerative Steuerung ausgewählt. Die Drehzahl Nd des Verbrennungsmotors 50 kann in gewissem Umfang gesteuert werden, in dem die Menge an Kraftstoffeinspritzen in den Verbrennungsmotors 50 reguliert wird, so daß die Auswahl entweder der Energiesteuerung oder der regenerativen Steuerung für den Bremsbetrieb von der verbleibenden Ladung der Batterie 94 abhängen kann. Das Fahrzeug 15 mit Vierradantrieb mit der Energieübertragungsvorrichtung 20 einschließlich des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 kann die Energieverschwendung verhindern und die Antriebskraft frei steuern. Es ist dementsprechend von großer Bedeutung, die Batterie 94 mit einem hohen Wirkungsgrad zu laden und zu entladen. Die Steuerung des Verbrennungsmotors 50 mit Priorität bei der Ladung und Entladung der Batterie 94 ist somit praktikabel. Ein Beispiel für die Bremsprozeßroutine in solch einem Fall ist im Fließbild von Fig. 17 gezeigt.The control procedure of the clutch motor 30 for the braking operation follows the control steps shown in the flow chart of Fig. 6. The clutch motor 30 carries out either the energy control or the regenerative control for the braking operation based on the relationship between the rotational speed Ne of the engine 50 and the rotational speed Ndf of the drive shaft 22A connected to the front wheels 26 and 28. Depending on whether the rotational speed Ne or the rotational speed Ndf is greater, either the energy control or the regenerative control is selected. The rotational speed Nd of the engine 50 can be controlled to some extent by regulating the amount of fuel injection into the engine 50, so that the selection of either the energy control or the regenerative control for the braking operation can depend on the remaining charge of the battery 94. The four-wheel drive vehicle 15 with the power transmission device 20 including the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 can prevent the energy waste and freely control the driving force. Accordingly, it is of great importance to charge and discharge the battery 94 with high efficiency. Control of the engine 50 with priority to charge and discharge the battery 94 is thus practical. An example of the braking process routine in such a case is shown in the flow chart of Fig. 17.

Wenn das Programm in die Bremsprozeßroutine eintritt, liest die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 als erstes in Schritt S331 eine Bremspedalposition BP, die durch den am Bremspedal 68 montierten Bremspedalpositionssensor 69 erfaßt wurde, und bestimmt in Schritt S332 einen Drehmomentstellwert Tc* des Kupplungsmotors 30, der eine Bremskraft erzeugt, die der Eingabebremspedalposition BP entspricht. Die Drehmomentstellwerte Tc* wurden im voraus für die jeweiligen Bremspedalpositionen BP eingestellt und im ROM 90b gespeichert. Im Ansprechen auf eine Eingabe der Bremspedalposition BP wird der Drehmomentstellwert Tc*, der der Bremspedalposition BP entspricht, aus dem ROM 90b gelesen.When the program enters the braking process routine, the control CPU 90 of the controller 80 first reads a brake pedal position BP detected by the brake pedal position sensor 69 mounted on the brake pedal 68 in step S331 and determines a torque command value Tc* of the clutch motor 30 that generates a braking force corresponding to the input brake pedal position BP in step S332. The torque command values Tc* have been set in advance for the respective brake pedal positions BP and stored in the ROM 90b. In response to an input of the brake pedal position BP, the torque command value Tc* corresponding to the brake pedal position BP is read from the ROM 90b.

Die Steuer-CPU 90 nimmt dann in Schritt S336 einen Eingang der verbleibenden Ladung BRM der Batterie 94, die durch die Meßeinrichtung 99 für die verbleibende Ladung gemessen wurde, auf und vergleicht in Schritt S338 die eingegebene verbleibende Ladung BRM mit einem Schwellwert B1. Der Schwellwert B1 stellt einen nahezu vollständig geladenen Zustand der Batterie 94 da, d. h. den Zustand, in dem keine weitere Ladung erforderlich ist, und wird in Abhängigkeit vom Typ und den Merkmalen der Batterie 94 eingestellt.The control CPU 90 then receives an input of the remaining charge BRM of the battery 94 measured by the remaining charge measuring device 99 in step S336 and compares the input remaining charge BRM with a threshold value B1 in step S338. The threshold value B1 represents a nearly fully charged state of the battery 94, i.e., the state in which no further charging is required, and is set depending on the type and characteristics of the battery 94.

Wenn die verbleibende Ladung BRM der Batterie 94 nicht kleiner als der Schwellwert B1 ist, bestimmt das Programm, daß kein weiteres Laden erforderlich ist und geht dieses zu Schritt S340, um den Bremsbetrieb durch die Energiesteuerung des Kupplungsmotors 30 auszuführen. Wenn die verbleibende Ladung BRM der Batterie 94 niedriger als der Schwellwert B1 ist, bestimmt das Programm andrerseits, daß kein weiteres Laden erforderlich ist und geht zu Schritt S342, um den Bremsbetrieb durch die regenerative Steuerung des Kupplungsmotors 30 auszuführen. Gemäß Vorbeschreibung wird der eigentliche Bremsbetrieb durch die Energiesteuerung des Kupplungsmotors 30 ausgeführt, indem die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 größer als die Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A gemacht wird. Der Bremsbetrieb durch die regenerative Steuerung des Kupplungsmotors 30 wird verwirklicht, indem die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 kleiner als die Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A gemacht wird. Bei beiden Steuerprozeduren kann, während der Bremsbetrieb ausgeführt wird, die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors auf einem konstanten Wert gehalten werden oder es kann alternativ dazu die Differenz zwischen der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 und der Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A konstant gehalten werden. Andernfalls kann die Differenz zwischen der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 und der Drehzahl Ndf der Antriebswelle 22A aufeinanderfolgend geändert werden.If the remaining charge BRM of the battery 94 is not less than the threshold value B1, the program determines that no further charging is required and goes to step S340 to execute the braking operation by the energy control of the clutch motor 30. On the other hand, if the remaining charge BRM of the battery 94 is less than the threshold value B1, the program determines that no further charging is required and goes to step S342 to execute the braking operation by the regenerative control of the clutch motor 30. As described above, the actual braking operation is carried out by the energy control of the clutch motor 30 is carried out by making the rotation speed Ne of the engine 50 greater than the rotation speed Ndf of the drive shaft 22A. The braking operation by the regenerative control of the clutch motor 30 is realized by making the rotation speed Ne of the engine 50 smaller than the rotation speed Ndf of the drive shaft 22A. In both control procedures, while the braking operation is carried out, the rotation speed Ne of the engine may be kept at a constant value or, alternatively, the difference between the rotation speed Ne of the engine 50 and the rotation speed Ndf of the drive shaft 22A may be kept constant. Otherwise, the difference between the rotation speed Ne of the engine 50 and the rotation speed Ndf of the drive shaft 22A may be sequentially changed.

Die vorstehend beschriebene Bremsprozeßroutine implementiert entweder den Bremsbetrieb durch die Energiesteuerung des Kupplungsmotors 30 oder den Bremsbetrieb durch die regenerative Steuerung des Kupplungsmotors 30 entsprechend dem Zustand der Batterie 94 im Fahrzeug 15 mit Vierradantrieb. Der Bremsbetrieb kann somit ausgeführt werden, während die Batterie 94 mit der Energie geladen wird oder die Batterie 94 entladen wird, um die Energie freizugeben. Diese Struktur schützt wirksam die Batterie 94 vor einem übermäßigen Laden oder einem kompletten Entladen. Der Bremsbetrieb, der durch den Verbrauch oder die Regenerierung von elektrischem Strom im Kupplungsmotors 30 begleitet wird, kann mit dem Bremsbetrieb kombiniert werden, der durch den Verbrauch oder die Regenerierung von elektrischem Strom im Hilfsmotors 40 begleitet wird. Es ist ebenfalls vorzuziehen, diese Bremsbetriebsweisen zu kombinieren und die Bremskraft den vier Rädern in geeigneter Weise zuzuteilen.The braking process routine described above implements either the braking operation by the energy control of the clutch motor 30 or the braking operation by the regenerative control of the clutch motor 30 according to the state of the battery 94 in the four-wheel drive vehicle 15. The braking operation can thus be carried out while charging the battery 94 with the energy or discharging the battery 94 to release the energy. This structure effectively protects the battery 94 from being overcharged or completely discharged. The braking operation accompanied by the consumption or regeneration of electric power in the clutch motor 30 can be combined with the braking operation accompanied by the consumption or regeneration of electric power in the auxiliary motor 40. It is also preferable to combine these braking operations and to appropriately allocate the braking force to the four wheels.

Gemäß Vorbeschreibung können die Energieübertragungsvorrichtung 20 mit den zwei Abtriebswellen (d. h. den Antriebswelle 22A und 22B) und das Fahrzeug 15 mit Vierradantrieb, in dem die Energieübertragungsvorrichtung 20 enthalten ist, die Steuerprozedur der Abgabe der Drehmomente von beiden Abtriebswellen mit einem vorbestimmten Verhältnis, die Steuerprozedur des Übersteuerns der Vorderräder 26 und 28 und die Steuerprozedur des Ausführens des Bremsbetriebs durch die regenerative Steuerung der Energiesteuerung implementieren. Die Steuervorgänge des Fahrzeugs mit Vierradantrieb, bei dem die Energieübertragungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist jedoch nicht auf diese Steuerprozeduren beschränkt. Das Fahrzeug mit Vierradantrieb kann ebenfalls die Rückwärtsantriebssteuerung und die Startsteuerung implementieren.As described above, the energy transmission device 20 with the two output shafts (ie the drive shaft 22A and 22B) and the four-wheel drive vehicle 15 in which the power transmission device 20 is incorporated can implement the control procedure of outputting the torques from both output shafts at a predetermined ratio, the control procedure of oversteering the front wheels 26 and 28, and the control procedure of executing the braking operation by the regenerative control of the power control. However, the control operations of the four-wheel drive vehicle in which the power transmission device of the present invention is used is not limited to these control procedures. The four-wheel drive vehicle can also implement the reverse drive control and the start control.

Die folgenden drei Methoden können angewendet werden, um das Fahrzeug in Rückwärtsrichtung anzutreiben:The following three methods can be used to drive the vehicle in reverse:

(1) Das Kraftstoffeinspritzen in den Verbrennungsmotor 50 wird unterbrochen und es wird dem Kupplungsmotor 30 kein elektrischer Strom zugeführt. In diesem Fall ist das Abtriebsdrehmoment des Kupplungsmotors 30 gleich Null und die Antriebswelle 22A wird frei gehalten. Unter solchen Bedingungen dreht sich der Hilfsmotor 40 mit der in der Batterie 94 gespeicherten elektrischen Energie rückwärts zur Normalrotation während des Vorwärtsantriebs. Dieses führt zur Rotation der Antriebswelle 22B in Rückwärtsrichtung und ermöglicht, daß sich das Fahrzeug rückwärts bewegt.(1) The fuel injection into the engine 50 is stopped and no electric current is supplied to the clutch motor 30. In this case, the output torque of the clutch motor 30 is zero and the drive shaft 22A is kept free. Under such conditions, the auxiliary motor 40 rotates with the electric energy stored in the battery 94 in reverse to the normal rotation during forward propulsion. This causes the drive shaft 22B to rotate in the reverse direction and allows the vehicle to move backward.

(2) Der Verbrennungsmotor 50 wird im Leerlauf gehalten oder mit einer sehr geringen Drehzahl in Rotation versetzt, während die durch den Verbrennungsmotor 50 erzeugte Energie größtenteils durch den Kupplungsmotor 30 wiedergewonnen wird. Der Hilfsmotor 40 wird in Rückwärtsrichtung mit der wiedergewonnen Energie und der in der Batterie 94 gespeicherten Energie gedreht, um das Fahrzeug rückwärts zu bewegen. In diesem Fall kann sich, obwohl die Antriebswelle 22A zwangsweise in Rückwärtsrichtung mit der Rückwärtsrotation der Hinterräder 27 und 29 gedreht wird, das Fahrzeug auf jeden Fall rückwärts bewegen.(2) The engine 50 is kept idling or rotated at a very low speed while the energy generated by the engine 50 is mostly regenerated by the clutch motor 30. The auxiliary motor 40 is rotated in the reverse direction with the regenerated energy and the energy stored in the battery 94 to move the vehicle backward. In this case, although the drive shaft 22A is forced to rotate in the reverse direction with the reverse rotation, the rear wheels 27 and 29 are turned, the vehicle must definitely move backwards.

(3) Das Kraftstoffeinspritzen in den Verbrennungsmotor 50 wird unterbrochen und die Kurbelwelle 56 ist gestoppt. Unter solchen Bedingungen dreht sich der Kupplungsmotor 30 in Rückwärtsrichtung mit der in der Batterie 94 gespeicherten elektrischen Energie. In diesem Fall wird das Drehmoment des Kupplungsmotors 30 gesteuert, um nicht größer als das statische Drehmoment bedingt durch die statische Reibung des Verbrennungsmotors 50 bezüglich der Kurbelwelle 56 zu sein. Der Verbrennungsmotor 50 arbeitet somit bezüglich des Kupplungsmotors 30 als eine stationäre Wand. Dieses führt zur Rotation der Antriebswelle 22A und ermöglicht, daß sich das Fahrzeug rückwärts bewegt.(3) The fuel injection into the engine 50 is stopped and the crankshaft 56 is stopped. Under such conditions, the clutch motor 30 rotates in the reverse direction with the electric energy stored in the battery 94. In this case, the torque of the clutch motor 30 is controlled to be not greater than the static torque due to the static friction of the engine 50 with respect to the crankshaft 56. The engine 50 thus operates as a stationary wall with respect to the clutch motor 30. This causes the drive shaft 22A to rotate and allows the vehicle to move backward.

Beim Anlaßprozeß des Fahrzeugs wird der Hilfsmotor 40 durch Servorsteuerung mit der in der Batterie 94 gespeicherten elektrischen Energie festgestellt, um die Rotation der Antriebswelle 22B zu verhindern, während der Kupplungsmotor 30 angetrieben wird, um die Kurbelwelle 56 zum Andrehen in Rotation zu versetzen. In diesem Fall verhindert, obwohl die Antriebskraft zu den Vorderräder 26 und 28 des Fahrzeugs übertragen wird, der Hilfsmotor 40, der durch Servosteuerung festgestellt ist und der mit den Hinterrädern 27 und 29 direkt verbunden ist, im Prinzip eine Bewegung des Fahrzeugs 15 mit Vierradantrieb. Entsprechend einer weitere bevorzugten Struktur ist eine Kupplung zwischen die Antriebswelle 22A und das Untersetzungsgetriebe 23 zwischengefügt, um die Antriebswelle 22A während des Startvorgangs zu fixieren. Diese Struktur verhindert, daß die Antriebskraft zu den Vorderrädern 26 und 28 übertragen wird.In the starting process of the vehicle, the auxiliary motor 40 is fixed by servo control with the electric energy stored in the battery 94 to prevent the rotation of the drive shaft 22B, while the clutch motor 30 is driven to rotate the crankshaft 56 for starting. In this case, although the driving force is transmitted to the front wheels 26 and 28 of the vehicle, the auxiliary motor 40, which is fixed by servo control and which is directly connected to the rear wheels 27 and 29, basically prevents the movement of the four-wheel drive vehicle 15. According to another preferred structure, a clutch is interposed between the drive shaft 22A and the reduction gear 23 to fix the drive shaft 22A during the starting process. This structure prevents the driving force from being transmitted to the front wheels 26 and 28.

Nachfolgend wird ein fünftes Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei die Verteilungseinrichtung keinen Kupplungsmotor 30 ausweist, sondern ein Planetengetriebe verwendet. Fig. 18 zeigt die allgemeine Struktur des Fahrzeugs mit Vierradantrieb mit den Planetengetriebe. Die Hardwarestruktur mit Ausnahme der Verteilungseinrichtung ist im wesentlichen mit der des ersten Ausführungsbeispiels identisch; das Fahrpedal und die anderen peripheren Elemente sind somit aus der Darstellung weggelassen.A fifth embodiment according to the present invention is described below, wherein the distribution device does not have a clutch motor 30, but a planetary gear is used. Fig. 18 shows the general structure of the four-wheel drive vehicle with the planetary gear. The hardware structure except for the distribution device is substantially the same as that of the first embodiment; thus, the accelerator pedal and the other peripheral elements are omitted from the illustration.

(1) Hardware structure

Unter Bezugnahme auf Fig. 18 weist das Fahrzeug mit Vierradantrieb einen Benzinmotor (auf den sich nachfolgend einfach als Verbrennungsmotor bezogen wird) 150, ein Planetengetriebe 120, das mit einer Kurbelwelle 156 des Verbrennungsmotors 150 verbunden ist, einen ersten Motor MG1, der dem ersten Motor der vorliegenden Erfindung entspricht und mit einer Sonnenradwelle 125 des Planetengetriebes 120 Verbindung herstellt, ein Vorderrad-Differentialgetriebe 114, das die über einen Kettenriemen 129 übertragene Energie einer Hohlradwelle 126 des Planetengetriebes 120 aufnimmt, und einen zweiten Motor MG2, der in einem Hinterraddifferentialgetriebe 115 enthalten ist, auf. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf den Mechanismus der Energieübertragung durch diese Bestandteile.Referring to Fig. 18, the four-wheel drive vehicle includes a gasoline engine (hereinafter referred to simply as an internal combustion engine) 150, a planetary gear 120 connected to a crankshaft 156 of the internal combustion engine 150, a first motor MG1 corresponding to the first motor of the present invention and connecting to a sun gear shaft 125 of the planetary gear 120, a front wheel differential gear 114 receiving the power of a ring gear shaft 126 of the planetary gear 120 transmitted via a chain belt 129, and a second motor MG2 included in a rear wheel differential gear 115. The following description refers to the mechanism of power transmission by these components.

Die Kurbelwelle 156 des Verbrennungsmotors 150 ist durch den Kettenriemen 129 über das Planetengetriebe 120 mit einem Energieübertragungszahnrad 111 mechanisch verbunden, das um eine Antriebswelle 112 rotiert. Das Energieübertragungszahnrad 111 ist ferner mit dem Vorderraddifferentialgetriebe 114 verbunden. Die durch die Energieübertragungsvorrichtung 110 erzeugte Energie wird somit anschließend zu einem linken und einem rechten vorderen Antriebsrad 116 und 118 übertragen. Das linke und das rechte Antriebsrad 117 und 119 wird durch die Energie des zweiten Motors MG2 angetrieben. Sowohl der erste Motor MG1 als auch der zweite Motor MG2 ist mit einer Steuereinrichtung 180 elektrisch verbunden und wird durch diese gesteuert. Die Steuereinrichtung 180 hat die gleiche Struktur wie die Steuereinrichtung 80 des ersten Ausführungsbeispiels. Wie die Steuereinrichtung 80 des ersten Ausführungsbeispiels ist die Steuereinrichtung 180 mit einer Vielzahl von Sensoren verbunden, wie z. B. einem Gangschaltpositionssensor, der an einer Gangschaltung befestigt ist, die in der Darstellung weggelassen ist. Die Steuereinrichtung 180 sendet eine Vielzahl von Daten und Informationen zur EFIECU 170 und empfängt eine Vielzahl von diesen von der EFIECU 170, die den Betrieb des Verbrennungsmotors 150 steuert, mittels Kommunikation. Die EFIECU 170 hat die gleiche Struktur wie die EFIECU 170 des ersten Ausführungsbeispiels.The crankshaft 156 of the internal combustion engine 150 is mechanically connected by the chain belt 129 via the planetary gear 120 to a power transmission gear 111 which rotates about a drive shaft 112. The power transmission gear 111 is further connected to the front wheel differential gear 114. The power generated by the power transmission device 110 is thus subsequently transmitted to a left and a right front drive wheel 116 and 118. The left and the right drive wheel 117 and 119 are driven by the power of the second motor MG2. Both the first motor MG1 and the second motor MG2 are connected to a control device 180 and is controlled thereby. The controller 180 has the same structure as the controller 80 of the first embodiment. Like the controller 80 of the first embodiment, the controller 180 is connected to a plurality of sensors such as a gear shift position sensor attached to a gear shift, which is omitted from the illustration. The controller 180 sends a plurality of data and information to the EFIECU 170 and receives a plurality of them from the EFIECU 170 that controls the operation of the internal combustion engine 150 by means of communication. The EFIECU 170 has the same structure as the EFIECU 170 of the first embodiment.

Nachfolgend wird die Struktur des Planetengetriebes 120 und des ersten Motors MG1 auf der Grundlage der Zeichnung von Fig. 19 beschrieben. Das Planetengetriebe 120 weist ein Sonnenrad 121, das mit einer Sonnenrad-Hohlwelle 125 verbunden ist, durch die die Kurbelwelle 156 verläuft, ein Hohlrad 122, das mit einer Hohlradwelle 126 verbunden ist, die koaxial zur Kurbelwelle 156 verläuft, eine Vielzahl von Planetenrädern 123, die zwischen dem Sonnenrad 121 und dem Hohlrad 122 angeordnet sind, um sich um das Sonnenrad 121 bei der Rotation von diesem um seine Achse zu drehen, und einen Planetenradträger 124, der mit einem Endabschnitt der Kurbelwelle 156 Verbindung herstellt, um die Rotationswellen der Planetenräder 123 zu lagern, auf. Beim Planetengetriebe 120 arbeiten drei Wellen, d. h. die Sonnenradwelle 125, die Hohlradwelle 126 und die Kurbelwelle 156, die mit dem Sonnenrad 121, dem Hohlrad 122 bzw. dem Planetenradträger 124 Verbindung herstellen, als Eingabe- und Ausgabewelle für die Energie. Die Bestimmung der Energie, die in zwei der drei Wellen eingegeben wurde und durch diese ausgegeben wurde, bestimmt automatisch die Energie, die in die verbleibende eine Welle eingegeben und aus dieser ausgegeben wurde. Die Einzelheiten der Eingabe- und Ausgabevorgänge der Energie bezüglich den drei Wellen des Planetengetriebes 120 werden später diskutiert.Next, the structure of the planetary gear 120 and the first motor MG1 will be described based on the drawing of Fig. 19. The planetary gear 120 includes a sun gear 121 connected to a sun gear hollow shaft 125 through which the crankshaft 156 passes, a ring gear 122 connected to a ring gear shaft 126 coaxial with the crankshaft 156, a plurality of planet gears 123 disposed between the sun gear 121 and the ring gear 122 to rotate around the sun gear 121 as it rotates about its axis, and a planet gear carrier 124 connected to an end portion of the crankshaft 156 to support the rotation shafts of the planet gears 123. In the planetary gear 120, three shafts, ie, the sun gear shaft 125, the ring gear shaft 126 and the crankshaft 156, which connect with the sun gear 121, the ring gear 122 and the planetary carrier 124, respectively, function as input and output shafts for the energy. Determination of the energy input to and output through two of the three shafts automatically determines the energy input to and output from the remaining one shaft. The details of the input and output operations of energy regarding the three shafts of the planetary gear 120 will be discussed later.

Das Hohlrad 122 erstreckt sich zum ersten Motor MG1 hin und ist an einem Ende mit einem Energiezuführzahnrad 128 zum Herausnehmen der Energie verbunden. Das Energiezuführzahnrad 128 ist ferner mit dem Energieübertragungszahnrad 111 über den Kettenriemen 129 verbunden, so daß die Energie zwischen dem Energiezuführzahnrad 128 und dem Energieübertragungszahnrad 111 übertragen wird.The ring gear 122 extends toward the first motor MG1 and is connected at one end to a power supply gear 128 for taking out the power. The power supply gear 128 is further connected to the power transmission gear 111 via the chain belt 129 so that the power is transmitted between the power supply gear 128 and the power transmission gear 111.

Wie der Hilfsmotor 40 des ersten Ausführungsbeispiels ist der erste Motor MG1 als ein Synchronmotor-Generator aufgebaut und weist einen Rotor 132, der an seiner Außenfläche eine Vielzahl von Dauermagneten 135 aufweist, und einen Stator 133 mit Dreiphasenspulen 134 auf, die auf diesen gewickelt sind, um ein sich drehendes Magnetfeld auszubilden. Der Rotor 132 ist mit der Sonnenradwelle 125 verbunden, die mit dem Sonnenrad 121 des Planetengetriebes 120 Verbindung herstellt. Der Stator 133 wird hergestellt, indem dünne Bleche aus nicht-gerichtetem elektromagnetischem Stahl aufeinandergebracht werden, und ist an einem Gehäuse 137 befestigt. Der erste Motor MG1 arbeitet als ein Motor zur Rotation des Rotors 132 mittels Wechselwirkung zwischen einem durch die Dauermagneten 135 erzeugten Magnetfeld und einem durch die Dreiphasenspulen 134 erzeugten Magnetfeld, oder als ein Generator zum Erzeugen einer elektromotorischen Kraft an beiden Enden der Dreiphasenspulen 134 mittels Wechselwirkung zwischen dem durch die Dauermagneten 135 erzeugten Magnetfeld und der Rotation des Rotors 132. Die Sonnenradwelle 125 ist ferner mit einem Drehmelder 1395 zum Messen seines Rotationswinkels s versehen, wohingegen die Kurbelwelle 156 mit einem Drehmelder 139E zum Messen ihres Rotationswinkels e versehen ist.Like the auxiliary motor 40 of the first embodiment, the first motor MG1 is constructed as a synchronous motor generator and includes a rotor 132 having a plurality of permanent magnets 135 on its outer surface and a stator 133 having three-phase coils 134 wound thereon to form a rotating magnetic field. The rotor 132 is connected to the sun gear shaft 125 which connects to the sun gear 121 of the planetary gear 120. The stator 133 is made by stacking thin sheets of non-directional electromagnetic steel and is fixed to a casing 137. The first motor MG1 operates as a motor for rotating the rotor 132 by means of interaction between a magnetic field generated by the permanent magnets 135 and a magnetic field generated by the three-phase coils 134, or as a generator for generating an electromotive force at both ends of the three-phase coils 134 by means of interaction between the magnetic field generated by the permanent magnets 135 and the rotation of the rotor 132. The sun gear shaft 125 is further provided with a resolver 1395 for measuring its rotation angle s, whereas the crankshaft 156 is provided with a resolver 139E for measuring its rotation angle e.

Wie der erste Motor MG1 ist der zweite Motor MG2 ebenfalls als ein Synchronmotor-Generator aufgebaut und weist einen Rotor 142, an dessen Oberfläche eine Vielzahl von Dauermagneten 145 vorgesehen sind, und einen Stator 143 mit Dreiphasenspulen 144 auf, die auf diesen gewickelt sind, um ein sich drehendes Magnetfeld auszubilden, wie es in Fig. 20 gezeigt ist. Der Rotor 142 ist mit einer Achse 147 des Hinterrad-Differentialgetriebes 115 verbunden und der Stator ist an einem Gehäuse 148 befestigt. Der Stator 143 des zweiten Motor MG2 wird ebenfalls durch das Aufeinanderbringen von dünnen Blechen aus nicht-gerichtetem elektromagnetischem Stahl erzeugt. Wie der erste Motor MG1 arbeitet der zweite Motor MG2 ebenfalls als ein Motor oder als ein Generator. Die Achse 147 ist ferner mit einem Drehmelder 149 zum Messen ihres Rotationswinkels r versehen.Like the first motor MG1, the second motor MG2 is also constructed as a synchronous motor generator and has a rotor 142 on the surface of which a plurality of permanent magnets 145 are provided, and a stator 143 having three-phase coils 144 wound thereon to form a rotating magnetic field, as shown in Fig. 20. The rotor 142 is connected to an axle 147 of the rear wheel differential gear 115, and the stator is fixed to a casing 148. The stator 143 of the second motor MG2 is also formed by stacking thin sheets of non-directional electromagnetic steel. Like the first motor MG1, the second motor MG2 also functions as a motor or as a generator. The axle 147 is further provided with a resolver 149 for measuring its rotation angle r.

Die Steuereinrichtung 180 zum Antreiben und Steuern des ersten und des zweiten Motors MG1 und MG2 hat den folgenden Aufbau. Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 20 weist die Steuereinrichtung 180 eine erste Antriebsschaltung 191 zum Antreiben des ersten Motors MG1, eine zweite Antriebsschaltung 192 zum Antreiben des zweiten Motors MG2, eine Steuer- CPU 190 zum Steuern von sowohl der ersten als auch der zweiten Antriebsschaltung 191 und 192 und eine Batterie 194 mit einer Anzahl von Sekundärzellen auf. Diese Bestandteile sind mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch und sind somit nicht spezifisch beschrieben. Die Bestandteile der in Fig. 20 gezeigten Steuereinrichtung 180 haben die gleichen Bezugszeichen in den unteren zwei Figur wie beim in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel.The control device 180 for driving and controlling the first and second motors MG1 and MG2 has the following structure. Referring again to Fig. 20, the control device 180 includes a first drive circuit 191 for driving the first motor MG1, a second drive circuit 192 for driving the second motor MG2, a control CPU 190 for controlling both the first and second drive circuits 191 and 192, and a battery 194 having a number of secondary cells. These components are identical to those of the first embodiment and thus will not be specifically described. The components of the control device 180 shown in Fig. 20 have the same reference numerals in the lower two figures as in the first embodiment shown in Fig. 2.

(2) Operating principle

Das Fahrzeug mit Vierradantrieb, das auf diese Weise aufgebaut ist, arbeitet entsprechend den nachfolgend diskutierten Betriebsprinzipien, insbesondere nach dem Prinzip der Drehmomentwandlung. Beispielhaft wird angenommen, daß der Verbrennungsmotor 150 an einem Antriebspunkt P1 mit der Drehzahl Ne und dem Drehmoment Te angetrieben wird, und daß die Hohlradwelle 126 an einem weiteren Antriebspunkt P2 angetrieben wird, der eine andere Drehzahl Nr und ein anderes Drehmoment Tr hat, jedoch die gleiche Energie wie eine vom Verbrennungsmotor 150 ausgegebene Energie Pe aufweist. Das bedeutet, daß die vom Verbrennungsmotor 150 abgegebene Energie einer Drehmomentumwandlung unterzogen wird und an die Hohlradwelle 126 angelegt wird. Die Beziehung zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl des Verbrennungsmotors 150 und der Hohlradwelle 126 unter diesen Bedingungen ist in der graphischen Darstellung von Fig. 21 gezeigt.The four-wheel drive vehicle constructed in this way operates according to the operating principles discussed below, in particular according to the principle of torque conversion. For example, it is assumed that the internal combustion engine 150 is driven at a drive point P1 with the speed Ne and the torque Te, and that the ring gear shaft 126 is driven at another drive point P2 which has a different speed Nr and a different torque Tr, but has the same energy as an energy Pe output from the engine 150. That is, the energy output from the engine 150 undergoes torque conversion and is applied to the ring gear shaft 126. The relationship between the torque and the speed of the engine 150 and the ring gear shaft 126 under these conditions is shown in the graph of Fig. 21.

Entsprechend der Mechanik kann die Beziehung zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment der drei Welle im Planetengetriebe 120 (d. h. der Sonnenradwelle 125, der Hohlradwelle 126 und des Planetenradträgers 124) als ein in Fig. 22 dargestellte Nomogramm ausgedrückt und geometrisch gelöst werden. Die Beziehung zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment der drei Wellen im Planetengetriebe 120 kann numerisch durch Berechnung der Energien der jeweiligen Wellen ohne die Verwendung des Nomogramms analysiert werden. Um die Erläuterung verständlich zu machen, wird in diesem Ausführungsbeispiel das Nomogramm verwendet.According to the mechanics, the relationship between the rotational speed and the torque of the three shafts in the planetary gear 120 (i.e., the sun gear shaft 125, the ring gear shaft 126, and the planet carrier 124) can be expressed as a nomogram shown in Fig. 22 and solved geometrically. The relationship between the rotational speed and the torque of the three shafts in the planetary gear 120 can be analyzed numerically by calculating the energies of the respective shafts without using the nomogram. In order to make the explanation understandable, the nomogram is used in this embodiment.

Beim Nomogramm von Fig. 22 ist die Drehzahl der drei Wellen als Ordinate und das Positionsverhältnis der drei Wellen auf einer Koordinatenachse als Abszisse aufgezeichnet. Wenn eine Position S der Sonnenradwelle 125 und eine Position R der Hohlradwelle 126 an beiden Enden einer Strecke liegen, ist eine Position C des Planetenradträgers 124 als eine Innendivision der Positionen S und R im Verhältnis von l bis p gegeben, wobei ein Verhältnis der Zähnezahl des Sonnenrades 121 zu der des Hohlrads 122 darstellt und als nachfolgende Gleichung (6a) ausgedrückt ist:In the nomogram of Fig. 22, the rotational speed of the three shafts is plotted as the ordinate and the positional relationship of the three shafts on a coordinate axis as the abscissa. When a position S of the sun gear shaft 125 and a position R of the ring gear shaft 126 are at both ends of a line, a position C of the planet carrier 124 is given as an inner division of the positions S and R in the ratio of l to p, where represents a ratio of the number of teeth of the sun gear 121 to that of the ring gear 122 and is expressed as the following equation (6a):

ρ = Zähnezahl des Sonnenrades/Zähnezahl des Hohlrades (5)ρ = number of teeth of the sun gear/number of teeth of the ring gear (5)

Gemäß Vorbeschreibung wird der Verbrennungsmotor 150 mit der Drehzahl Ne angetrieben, während die Hohlradwelle 126 mit der Drehzahl Nr angetrieben wird. Die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotor 150 kann somit an der Position des Planetenradträgers 124, der mit der Kurbelwelle 156 des Verbrennungsmotors 150 verbunden ist, dargestellt werden, und die Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 an der Position R der Hohlradwelle 126. Es wird eine Gerade gezogen (auf diese wird sich nachfolgend als dynamische kollineare Linie bezogen), die durch beide Punkte verläuft. Der Wert an der Position S auf der dynamischen kollinearen Linie entspricht einer Drehzahl Ns der Sonnenradwelle 125. Genauer gesagt wird die dynamische kollineare Linie als eine Ebenenkurve zur proportionalen Berechnung der Drehzahl verwendet. Die Drehzahl Ns der Sonnenradwelle 125 kann aus der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 150 und der Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 entsprechend einem proportionalen Ausdruck berechnet werden, der als Gleichung (6b) nachstehend gegeben ist. Im Planetengetriebe 120 ergibt sich aus der Bestimmung der Rotation der zwei Räder aus den Zahnrädern Sonnenrad 121, Hohlrad 122 und Planetenradträger 124 das automatische Einstellen der Rotation des verbleibenden einen Rades.As described above, the engine 150 is driven at the speed Ne while the ring gear shaft 126 is driven at the speed Nr. The speed Ne of the engine 150 can thus be represented at the position of the planetary gear carrier 124 connected to the crankshaft 156 of the engine 150, and the speed Nr of the ring gear shaft 126 at the position R of the ring gear shaft 126. A straight line is drawn (hereinafter referred to as a dynamic collinear line) passing through both points. The value at the position S on the dynamic collinear line corresponds to a speed Ns of the sun gear shaft 125. More specifically, the dynamic collinear line is used as a plane curve for proportionally calculating the speed. The rotational speed Ns of the sun gear shaft 125 can be calculated from the rotational speed Ne of the internal combustion engine 150 and the rotational speed Nr of the ring gear shaft 126 according to a proportional expression given as equation (6b) below. In the planetary gear 120, determining the rotation of the two gears from the gears sun gear 121, ring gear 122 and planetary gear carrier 124 results in automatically adjusting the rotation of the remaining one gear.

Ns = Nr - (Nr-Ne) 1 + ρ/ρ (6b)Ns = Nr - (Nr-Ne) 1 + ρ/ρ (6b)

Das Drehmoment Te des Verbrennungsmotors 150 wird dann (in der Zeichnung) nach oben auf die dynamische kollineare Linie im Nomogramm von Fig. 22 in der Position C des Planetenradträgers 124 aufgebracht. Die dynamische kollineare Linie über dem Drehmoment kann als starrer Körper gehandhabt werden, der eine Kraft aufnimmt, die auf jedem Punkt als ein Vektor wirkt. Die auf einen Punkt wirkende Kraft wird somit in die auf zwei unterschiedliche Punkte wirkende Kräfte einfach unterteilt. Das nach oben in der Position C wirkende Drehmoment Te wird dann in ein Drehmoment Tes an der Position S und ein Drehmoment Ter an der Position R unterteilt. Die Größen der Drehmomente Tes und Ter sind durch die nachfolgenden Gleichungen (7) gegeben:The torque Te of the internal combustion engine 150 is then applied (in the drawing) upwards to the dynamic collinear line in the nomogram of Fig. 22 in position C of the planet carrier 124. The dynamic collinear line above the torque can be treated as a rigid body that receives a force acting on each point as a vector. The force acting on one point is thus easily divided into the forces acting on two different points. The torque Te acting upwards in position C is then converted into a torque Tes at the position S and a torque Ter at the position R. The magnitudes of the torques Tes and Ter are given by the following equations (7):

Tes = Te ρ/1 + ρTes = Te ρ/1 + ρ

Ter = Te ρ/1 + ρ (7)Ter = Te ρ/1 + ρ (7)

Das Drehmoment Te des Verbrennungsmotors 150, das auf die Position C wirkt, die die Position des Planetenradträgers 124 darstellt, wird als die Drehmomente an den Positionen S und R behandelt, die den jeweiligen Enden der dynamischen kollinearen Linie entsprechen. Die auf die dynamische kollineare Linie aufgebrachten Kräfte können dementsprechend durch die Bestimmung der Größen der Drehmomente analysiert werden, die auf die Positionen S und R an beiden Enden der dynamischen kollinearen Linie aufgebracht werden. Die Position S, die der Sonnenradwelle 125 entspricht, nimmt das Drehmoment des ersten Motors MG1 auf, wohingegen die Position R ein Reaktionsdrehmoment aufnimmt, das gleich dem Drehmoment Ter ist, das erzeugt wird, wenn die Hohlradwelle 126 mit der Drehzahl Nr angetrieben wird. In dem Fall, in dem die Reaktionskraft Tr mit dem Drehmoment identisch ist, das zum Antreiben des Fahrzeugs mit der momentanen Geschwindigkeit erforderlich ist, setzt das Fahrzeug sein Fahren mit einer Geschwindigkeit, die der Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 entspricht, fort. Heim Fahrzeug mit Vierradantrieb dieses Ausführungsbeispiels kann die Energie, die zum Antreiben des Fahrzeugs erforderlich ist, durch das Antreiben des zweiten Motors MG2 erhalten werden. Unter der Annahme, daß sich der Reibungskoeffizient der Straßenoberfläche in einem idealen Zustand befindet, kann das durch den zweiten Motor MG2 erzeugte Drehmoment Tm2 als ein auf die Position R wirkendes Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs angesehen werden. Ein durch den ersten Motor MG1 erzeugtes Drehmoment Tm wird auf die Position S aufgebracht. Um das Fahrzeug in einem gewünschten Zustand anzutreiben, ist es erforderlich, daß der Betrieb des ersten und zweiten Motors MG1 und MG2 gesteuert wird und die Drehmomente Tm1 und Tm2 reguliert werden. Wenn die Drehmomente im Zustand von Fig. 22 ausgeglichen sind, wird das durch den ersten Motor erzeugte Drehmoment Tm1 gleich der Drehmomentzuteilung Tes des Verbrennungsmotordrehmoments Te gesetzt. Das durch den zweiten Motor MG2 erzeugte Drehmoment Tm2 wird andrerseits gleich der Differenz (= Tr-Ter) zwischen dem Drehmoment, das für das Antreiben des Fahrzeugs mit der momentanen Geschwindigkeit (die Geschwindigkeit, die der Drehzahl Nr entspricht) erforderlich ist, das mit dem Reaktionsdrehmoment Tr identisch ist, und der Drehmomentzuteilung Ter des Verbrennungsmotordrehmoments Te gesetzt.The torque Te of the engine 150 acting on the position C representing the position of the planetary gear carrier 124 is treated as the torques at the positions S and R corresponding to the respective ends of the dynamic collinear line. The forces applied to the dynamic collinear line can accordingly be analyzed by determining the magnitudes of the torques applied to the positions S and R at both ends of the dynamic collinear line. The position S corresponding to the sun gear shaft 125 receives the torque of the first motor MG1, whereas the position R receives a reaction torque equal to the torque Ter generated when the ring gear shaft 126 is driven at the speed Nr. In the case where the reaction force Tr is identical to the torque required to drive the vehicle at the current speed, the vehicle continues traveling at a speed corresponding to the speed Nr of the ring gear shaft 126. In the four-wheel drive vehicle of this embodiment, the energy required to drive the vehicle can be obtained by driving the second motor MG2. Assuming that the friction coefficient of the road surface is in an ideal state, the torque Tm2 generated by the second motor MG2 can be regarded as a torque acting on the position R for driving the vehicle. A torque generated by the The torque Tm generated by the first motor MG1 is applied to the position S. In order to drive the vehicle in a desired state, it is necessary that the operation of the first and second motors MG1 and MG2 be controlled and the torques Tm1 and Tm2 be regulated. When the torques are balanced in the state of Fig. 22, the torque Tm1 generated by the first motor is set equal to the torque allocation Tes of the engine torque Te. The torque Tm2 generated by the second motor MG2, on the other hand, is set equal to the difference (= Tr-Ter) between the torque required for driving the vehicle at the current speed (the speed corresponding to the rotation speed Nr), which is identical to the reaction torque Tr, and the torque allocation Ter of the engine torque Te.

Der erste Motor MG1 legt das Drehmoment Tm1 umgekehrt zu seiner Rotation an und arbeitet dabei als ein Generator zum Regenerieren einer elektrischen Energie Pm1, die als das Produkt des Drehmoments Tm1 und der Drehzahl Ns gegeben ist, von der Sonnenradwelle 125. Der zweite Motor MG2 legt das Drehmoment Tm2 in Richtung seiner Rotation an und arbeitet dadurch als ein Motor zur Abgabe von elektrischer Energie oder Leistung Pm2, die als das Produkt aus Drehmoment Tm2 und der Drehzahl Nr gegeben ist, zur Achse der Hinterräder.The first motor MG1 applies the torque Tm1 in the reverse direction to its rotation, thereby operating as a generator for regenerating an electric energy Pm1 given as the product of the torque Tm1 and the rotation speed Ns from the sun gear shaft 125. The second motor MG2 applies the torque Tm2 in the direction of its rotation, thereby operating as a motor for outputting an electric energy or power Pm2 given as the product of the torque Tm2 and the rotation speed Nr to the axle of the rear wheels.

In dem Fall, in dem die elektrische Energie Pm1 mit der elektrischen Energie Pm2 identisch ist, kann die gesamte durch den zweiten Motor MG2 verbrauchte elektrische Energie durch die durch den ersten Motor MG1 regenerierte elektrische Energie zugeführt werden. Um einen solchen Zustand zu erhalten, sollte die gesamte aufgenommene Energie abgegeben werden; d. h. die vom Verbrennungsmotor 150 abgegebene Energie Pe sollte gleich der Summe der Energie Pf, die zur Sonnenradwelle 125 abgegeben wird, und der Energie, die vom zweiten Motor MG2 zur Achse der Hinterräder ausgegeben wird, sein. Unter Bezugnahme auf Fig. 21 wird die Energie, die als das Produkt des Drehmoments Te und der Drehzahl Ne ausgedrückt wird und vom am Antriebspunkte P2 angetriebenen Verbrennungsmotor 150 ausgegeben wird, einer Drehmomentwandlung unterzogen und über die Hohlradwelle 126 zur Achse der Vorderräder als die Energie, die durch das Produkt des Drehmoments Tr und der Drehzahl Nr ausgedrückt wird, und zur Achse der Hinterräder als die Energie, die durch das Produkt des Drehmoments Tm2 und der Drehzahl Nr ausgedrückt wird, abgegeben.In the case where the electric energy Pm1 is identical to the electric energy Pm2, the total electric energy consumed by the second motor MG2 can be supplied by the electric energy regenerated by the first motor MG1. To obtain such a state, the total absorbed energy should be discharged; that is, the energy Pe discharged by the internal combustion engine 150 should be equal to the sum of the energy Pf discharged to the sun gear shaft 125 and the energy discharged by the second motor MG2 to the axis of the rear wheels. Referring to Fig. 21, the energy expressed as the product of the torque Te and the rotational speed Ne and output from the engine 150 driven at the drive point P2 is subjected to torque conversion and output via the ring gear shaft 126 to the axis of the front wheels as the energy expressed by the product of the torque Tr and the rotational speed Nr, and to the axis of the rear wheels as the energy expressed by the product of the torque Tm2 and the rotational speed Nr.

Als nächstes wird die Steuerung der Drehmomentverteilung im Fahrzeug mit Vierradantrieb, das die vorstehende Hardwarestruktur hat, beschrieben. Die Steuereinrichtung 180 führt wiederholt eine Vierradantriebs-Steuerroutine, die im Fließbild von Fig. 23 gezeigt ist, aus. Wenn das Programm in die Routine eintritt, nimmt die Steuereinrichtung 180 als erstes in Schritt S400 Daten der Fahrpedalposition AP und der Fahrzeuggeschwindigkeit (Drehzahl na der Achse) auf. Die Fahrpedalposition AP wird von einem Fahrpedalpositionssensor 164a gelesen. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann aus der Drehzahl der Hinterradachse, die vom Drehmelder 149 gelesen wurde, berechnet werden oder andernfalls direkt aus einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (nicht gezeigt), der an einer Gelenkwelle montiert ist, gelesen werden.Next, the control of torque distribution in the four-wheel drive vehicle having the above hardware structure will be described. The controller 180 repeatedly executes a four-wheel drive control routine shown in the flowchart of Fig. 23. When the program enters the routine, the controller 180 first takes in data of the accelerator pedal position AP and the vehicle speed (rotational speed na of the axle) in step S400. The accelerator pedal position AP is read from an accelerator pedal position sensor 164a. The vehicle speed may be calculated from the rotational speed of the rear wheel axle read by the resolver 149 or, otherwise, read directly from a vehicle speed sensor (not shown) mounted on a propeller shaft.

Die Steuereinrichtung 180 berechnet dann einen Drehmomentstellwert Ta, der für das Fahrzeug erforderlich ist, und einen Ausgang Pa des Fahrzeugs aus der Fahrpedalposition AP und der Fahrzeuggeschwindigkeit (Drehzahl na) in Schritt S410. Der Drehmomentstellwert Ta, der für das Fahrzeug erforderlich ist, wird z. B. aus der graphischen Darstellung von Fig. 24 gelesen. Der Ausgang Pa des Fahrzeugs entspricht einem Antriebspunkt, der durch das Drehmoment Ta des Fahrzeugs und die Fahrzeuggeschwindigkeit (Drehzahl Na) definiert ist, wie es in Fig. 25 gezeigt ist. Unter der Annahme, daß der gesamte Ausgang Pa des Fahrzeugs durch den Verbrennungsmotor 150 erzeugt wird, bestimmt die Steuereinrichtung 180 anschließend einen Ausgang Pe des Verbrennungsmotors 150 (Pe Pa) und eine Drosselposition θth in Schritt S420. Im nachfolgenden Schritt S430 wird das Drehmoment Ta am Ausgang Pa des Verbrennungsmotors 150 zu einer Drehmomentzuteilung Tae des Verbrennungsmotors 150 und einer Drehmomentzuteilung Tam des zweiten Motors MG2 verteilt. Diese Prozeß bestimmt das Drehmomentverhältnis, mit dem das Drehmoment zu den Vorderräder und den Hinterrädern verteilt wird.The controller 180 then calculates a torque control value Ta required for the vehicle and an output Pa of the vehicle from the accelerator pedal position AP and the vehicle speed (rotational speed na) in step S410. The torque control value Ta required for the vehicle is read from, for example, the graph of Fig. 24. The output Pa of the vehicle corresponds to a driving point determined by the torque Ta of the vehicle and the vehicle speed (rotational speed Na) as shown in Fig. 25. Subsequently, assuming that the entire output Pa of the vehicle is generated by the engine 150, the controller 180 determines an output Pe of the engine 150 (Pe Pa) and a throttle position θth in step S420. In the subsequent step S430, the torque Ta at the output Pa of the engine 150 is distributed to a torque allocation Tae of the engine 150 and a torque allocation Tam of the second motor MG2. This process determines the torque ratio at which the torque is distributed to the front wheels and the rear wheels.

Die Steuereinrichtung 180 berechnet in Schritt S440 ein für den Verbrennungsmotor 150 erforderliche Drehmoment Te* aus der Drehmomentzuteilung Tae des Verbrennungsmotors 150 und dem Übersetzungsverhältnis des Planetengetriebes 120 und berechnet anschließend in Schritt S450 eine Soll-Drehzahl ne* des Verbrennungsmotors 150 aus dem Ausgang Pe und dem erforderlichen Drehmoment Te* des Verbrennungsmotors 150. Der erste Motor MG1 nimmt die Resultate dieser Berechnungen auf und ändert tatsächlich den Antriebszustand des Verbrennungsmotors 150. Wie es im Nomogramm von Fig. 22 gezeigt ist, wird die dynamische kollineare Linie durch die Drehmomente, die auf beide Enden von dieser wirken, geändert. Unter der Annahme, daß das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit fährt und daß das rechte Ende der dynamischen kollinearen Linie (Position R der Hohlradwelle 126) fixiert ist, kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors 150 geändert werden, indem der Drehmomentausgleich am linken Ende der dynamischen kollinearen Linie eingestellt wird. Eine Drehzahl ng des ersten Motor MG1 wird somit in Schritt S460 bestimmt, um die Drehzahl des Verbrennungsmotors 150 gleich ne* zu setzen. Die Steuereinrichtung 180 berechnet ebenfalls in Schritt S470 ein Drehmoment Tm*, das für den zweiten Motor MG2 erforderlich ist, aus der Drehmomentzuteilung Tam des zweiten Motors MG2.The controller 180 calculates a required torque Te* for the engine 150 from the torque allocation Tae of the engine 150 and the gear ratio of the planetary gear 120 in step S440, and then calculates a target rotation speed ne* of the engine 150 from the output Pe and the required torque Te* of the engine 150 in step S450. The first motor MG1 takes the results of these calculations and actually changes the driving state of the engine 150. As shown in the nomogram of Fig. 22, the dynamic collinear line is changed by the torques acting on both ends thereof. Assuming that the vehicle is traveling at a constant speed and that the right end of the dynamic collinear line (position R of the ring gear shaft 126) is fixed, the speed of the engine 150 can be changed by adjusting the torque balance at the left end of the dynamic collinear line. A speed ng of the first motor MG1 is thus determined in step S460 to set the speed of the engine 150 equal to ne*. The controller 180 also calculates a torque Tm* required for the second motor MG2 from the torque allocation Tam of the second motor MG2 in step S470.

Die vorstehenden Schritte bestimmen alle Betriebspunkte des Verbrennungsmotors 150 und des ersten und des zweiten Motors Mg1 und Mg2, die der Steuerung durch die Steuereinrichtung 180 unterworfen sind. Die Steuereinrichtung 180 gibt dementsprechend einen Befehl zur EFIECU 170, um die erste Antriebsschaltung 191 und die anderen erforderlichen Bestandteile zu regulieren, damit der Verbrennungsmotor 150 und die Motoren MG1 und MG2 in Schritt S480 tatsächlich gesteuert werden. Das Programm geht dann zu NÄCHSTER und verläßt diese Routine.The above steps determine all the operating points of the engine 150 and the first and second motors Mg1 and Mg2 that are subject to control by the controller 180. The controller 180 accordingly issues a command to the EFIECU 170 to regulate the first drive circuit 191 and the other necessary components to actually control the engine 150 and the motors MG1 and MG2 in step S480. The program then goes to NEXT and exits this routine.

Beim vorstehend diskutierten fünften Ausführungsbeispiel wird das Planetengetriebe 120 für die Verteilungseinrichtung übernommen; die Struktur der mechanischen Verteilung ermöglicht, daß die Energie des Verbrennungsmotors 150 zur Achse der Vorderräder und zur Achse der Hinterräder frei verteilt wird. Wenn der Verbrennungsmotor 150 mit einer hohen Drehzahl und einem niedrigen Drehmoment angetrieben wird, wird ein Teil der durch den Verbrennungsmotor 150 erzeugten Energie über das Planetengetriebe 120, die Hohlradwelle 126 und den Kettenriemen 129 zu den Vorderrädern ausgegeben, wohingegen die verbleibende Energie über die erste Antriebsschaltung 191 als der regenerative elektrische Strom aus dem ersten Motor MG1 entnommen wird. Der regenerative elektrische Strom wird dem zweiten Motor MG2 über die zweite Antriebsschaltung 192 als der elektrische Strom für den Energiebetrieb zugeführt. Diese Struktur ermöglicht, daß das Fahrzeug als Ganzes mit einem hohen Drehmoment angetrieben wird. Wenn der Verbrennungsmotor 150 mit einer niedrigen Drehzahl und einem hohen Drehmoment angetrieben wird, kann der elektrische Strom durch den zweiten Motor MG2 an der Seite der Hinterräder regeneriert werden und zugeführt werden, um den Energiebetrieb des ersten Motor MG1 an der Seite der Vorderräder umzusetzen. Diese Prozedur implementiert die Drehmomentwandlung zu einer hohen Drehzahl und einem niedrigen Drehmoment (Schnellgang). Die konkreten Prozeduren einer solchen Steuerung sind im wesentlichen mit den Prozeduren identisch, die durch das vorstehend diskutierte Fahrzeug mit Vierradantrieb auf der Basis von elektrischer Verteilung als erstes bis viertes Ausführungsbeispiel ausgeführt werden.In the fifth embodiment discussed above, the planetary gear 120 is adopted for the distribution means; the structure of the mechanical distribution enables the power of the engine 150 to be freely distributed to the axle of the front wheels and the axle of the rear wheels. When the engine 150 is driven at a high speed and a low torque, a part of the power generated by the engine 150 is output to the front wheels via the planetary gear 120, the ring gear shaft 126 and the chain belt 129, whereas the remaining power is taken out from the first motor MG1 via the first drive circuit 191 as the regenerative electric power. The regenerative electric power is supplied to the second motor MG2 via the second drive circuit 192 as the electric power for power operation. This structure enables the vehicle as a whole to be driven at a high torque. When the engine 150 is driven at a low speed and a high torque, the electric power can be regenerated by the second motor MG2 on the rear wheel side and supplied to realize the power operation of the first motor MG1 on the front wheel side. This procedure implements the torque conversion to a high speed and a low torque (overdrive). The concrete procedures of such control are substantially identical to the procedures executed by the above-discussed electric distribution-based four-wheel drive vehicle as the first to fourth embodiments.

Das Fahrzeug mit Vierradantrieb des fünften Ausführungsbeispiels führt die Betriebssteuerung auf der Grundlage einer Betriebssteuerroutine, die im Fließbild von Fig. 26 gezeigt ist, aus. Wenn das Programm in die Betriebssteuerroutine tritt, berechnet die Steuer-CPU 190 der Steuereinrichtung 180 als erstes in Schritt S500 eine Abtriebsenergie, die für das Fahrzeugs erforderlich ist, auf der Grundlage der Antriebszustände des Fahrzeugs, wie z. B. der Fahrpedalposition AP. Das Programm geht dann zu Schritt S508, um die verbleibende Ladung BRN der Batterie zu lesen, die mit der Meßeinrichtung 199 für die verbleibende Ladung gemessen wird, und zu Schritt S510, um den Betriebsmodus zu bestimmen. Die Bestimmung des Betriebsmodus wird entsprechend einer Betriebsmodus-Bestimmungsroutine, die im Fließbild von Fig. 27 gezeigt ist, ausgeführt. Die Betriebsmodus-Bestimmungsroutine wählt einen optimalen Betriebsmodus des Fahrzeugs mit Vierradantrieb unter den momentanen Bedingungen auf der Grundlage der Daten, die in den Schritten 5500 und 5508 in der Betriebssteuerroutine von Fig. 26 berechnet oder gelesen wurden, aus. Nachfolgend wird eine konkrete Prozedur zum Bestimmen des Betriebsmodus auf der Grundlage der Betriebsmodus-Bestimmungsroutine von Fig. 27 beschrieben.The four-wheel drive vehicle of the fifth embodiment executes the operation control based on an operation control routine shown in the flowchart of Fig. 26. When the program enters the operation control routine, first, in step S500, the control CPU 190 of the controller 180 calculates an output power required for the vehicle based on the driving conditions of the vehicle such as the accelerator pedal position AP. The program then goes to step S508 to read the remaining charge BRN of the battery measured by the remaining charge measuring device 199 and to step S510 to determine the operation mode. The determination of the operation mode is carried out according to an operation mode determination routine shown in the flowchart of Fig. 27. The operation mode determination routine selects an optimal operation mode of the four-wheel drive vehicle under the current conditions based on the data calculated or read in steps 5500 and 5508 in the operation control routine of Fig. 26. A concrete procedure for determining the operation mode based on the operation mode determination routine of Fig. 27 will be described below.

Wenn das Programm in die Betriebsmodus-Bestimmungsroutine tritt, bestimmt die Steuer-CPU 190 der Steuereinrichtung 180 als erstes in Schritt S530, ob die verbleibende Ladung BRM der Batterie 194 innerhalb eines durch einen ersten Schwellwert BL und einen zweiten Schwellwert BH definierten spezifischen Bereich liegt. Wenn die verbleibende Ladung BRM außerhalb des spezifischen Bereiches liegt, bestimmt das Programm die Notwendigkeit des Ladens oder Entladens der Batterie 194 und geht zu Schritt S532, in dem der Lade-Entlademouds als der optimale Betriebsmodus des Fahrzeugs mit Vierradantrieb ausgewählt wird. Der erste Schwellwert BL und der zweite Schwellwert BH stellen eine untere Grenze bzw. eine obere Grenze der verbleibenden Ladung BRM der Batterie 194 dar. In diesem Ausführungsbeispiel wird der erste Schwellwert BL gleich einem erforderlichen Betrag der elektrischen Energie für den kontinuierlichen Betrieb nur mit dem zweiten Motor MG2 in einem Motorantriebsmodus oder einer Addition der elektrischen Energie, die von der Batterie 194 entladen wird, in einem Energiehilfsmodus für einen vorbestimmten Zeitabschnitt oder größer als diese eingestellt. Der zweite Schwellwert BH wird andrerseits gleich einem Wert eingestellt, der durch das Subtrahieren eines Betrages an elektrischer Energie, die durch den ersten Motor MG1 oder den zweiten Motor MG2 regeneriert wird, wenn das Fahrzeug aus einem gewöhnlichen Fahrzustand stoppt, von der verbleibenden Ladung BRM im Volladezustand der Batterie 194 erhalten wird, oder kleiner als dieser Wert eingestellt.When the program enters the operation mode determination routine, the control CPU 190 of the controller 180 first determines in step S530 whether the remaining charge BRM of the battery 194 is within a specific range defined by a first threshold BL and a second threshold BH. If the remaining charge BRM is outside the specific range, the program determines the necessity of charging or discharging the battery 194 and goes to step S532 in which the charge-discharge mode is selected as the optimum operation mode of the four-wheel drive vehicle. The first threshold BL and the second threshold BH represent a lower limit and an upper limit of the remaining charge BRM of the battery 194, respectively. In this embodiment, the first threshold BL is set equal to or greater than a required amount of electric power for continuous operation with only the second motor MG2 in a motor drive mode or an addition of the electric power discharged from the battery 194 in a power assist mode for a predetermined period of time. The second threshold value BH, on the other hand, is set equal to or smaller than a value obtained by subtracting an amount of electric energy regenerated by the first motor MG1 or the second motor MG2 when the vehicle stops from an ordinary running state from the remaining charge BRM in the full charge state of the battery 194.

Wenn in Schritt S530 bestimmt wird, daß die verbleibende Ladung BRM der Batterie 194 innerhalb des spezifischen Bereiches liegt, der durch den ersten Schwellwert BL und den zweiten Schwellwert BH definiert ist, geht im Gegensatz dazu das Programm zu Schritt S543, in dem die Energie Pr, die als Antriebskraft des gesamten Fahrzeugs ausgegeben werden soll, mit einer maximalen Energie Pemax verglichen wird, die vom Verbrennungsmotor 150 ausgegeben werden kann. Wenn die Ausgabeenergie Pr die maximale Energie Pemax überschreitet, bestimmt das Programm die Notwendigkeit, die unzureichende maximale Energie Pemax, die vom Verbrennungsmotor 150 ausgegeben wird, mit der in der Batterie 194 gespeicherten Energie zu beaufschlagen, und geht dieses zu Schritt S536, in dem der Energiehilfsmodus als der optimale Betriebsmodus des Fahrzeugs mit Vierradantrieb ausgewählt wird.In contrast, when it is determined in step S530 that the remaining charge BRM of the battery 194 is within the specific range defined by the first threshold BL and the second threshold BH, the program goes to step S543 in which the energy Pr to be output as the driving force of the entire vehicle is compared with a maximum energy Pemax that can be output from the engine 150. If the output energy Pr exceeds the maximum energy Pemax, the program determines the need to supplement the insufficient maximum energy Pemax output from the engine 150 with the energy stored in the battery 194, and goes to step S536 in which the energy assist mode as the optimal operating mode of the four-wheel drive vehicle.

Wenn in Schritt S534 andrerseits die Energie Pr, die als Antriebskraft ausgegeben werden soll, gleich der maximalen Energie Pemax, die vom Verbrennungsmotor 150 ausgegeben werden kann, oder niedriger als diese ist, geht andrerseits das Programm zu Schritt S538, in dem bestimmt wird, ob die Summe Tr* der Drehmomentstellwerte der Vorderräder und der Hinterräder und eine axiale Drehzahl Nr innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegen. Wenn der Gesamt- Drehmomentstellwert Tr* und die Drehzahl Nr innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegen, wird in Schritt S540 ein Feststellmodus, in dem die Rotation der Sonnenradwelle 125 gestoppt ist, als der optimale Betriebsmodus des Fahrzeugs mit Vierradantriebs ausgewählt. Der vorbestimmte Bereich stellt hier einen spezifischen Bereich dar, der ermöglicht, daß der Verbrennungsmotor 150 mit einem hohen Wirkungsgrad angetrieben wird, während das Sonnenrad 121 seine Rotation stoppt. Entsprechend einer konkreten Prozedur wird die Beziehung zwischen der Drehzahl der Hohlradwelle 126 und dem Drehmoment, das durch die Hohlradwelle 126 ausgegeben wird, wenn der Verbrennungsmotor 150 an jeweiligen Antriebspunkten innerhalb des spezifischen Bereiches angetrieben wird, was ermöglicht, daß der Verbrennungsmotor 150 mit einem hohen Wirkungsgrad angetrieben wird, während das Sonnenrad 121 seinen Betrieb stoppt, zuvor vorbereitet und als eine graphische Darstellung im ROM 190b gespeichert. Es wird dementsprechend in Schritt S538 bestimmt, ob der Antriebspunkt, der durch den Gesamt-Dehmomentstellwert Tr* und die Drehzahl Nr definiert ist, innerhalb des Bereiches der graphischen Darstellung liegt. Der spezifische Bereich, der ermöglicht, daß der Verbrennungsmotor 150 mit einem hohen Wirkungsgrad angetrieben wird, ist als ein Bereich QW der Strichpunktlinie in der graphischen Darstellung von Fig. 21 gezeigt. In der graphischen Darstellung von Fig. 21 kann der Verbrennungsmotor 150 innerhalb eines Bereiches QE angetrieben werden, wohingegen der Verbrennungsmotor 150 mit einem hohen Wirkungsgrad im Bereich QW angetrieben werden kann. Der Bereich QW hängt vom Antriebswirkungsgrad des Verbrennungsmotors 150, der Emission und anderen Bedingungen ab und kann im voraus experimentell eingestellt werden.On the other hand, in step S534, when the energy Pr to be output as the driving force is equal to or less than the maximum energy Pemax that can be output from the engine 150, the program goes to step S538, where it is determined whether the sum Tr* of the torque commands of the front wheels and the rear wheels and an axial rotation speed Nr are within a predetermined range. If the total torque command Tr* and the rotation speed Nr are within the predetermined range, in step S540, a lock mode in which the rotation of the sun gear shaft 125 is stopped is selected as the optimum operation mode of the four-wheel drive vehicle. The predetermined range here represents a specific range that allows the engine 150 to be driven at a high efficiency while the sun gear 121 stops its rotation. According to a concrete procedure, the relationship between the rotational speed of the ring gear shaft 126 and the torque output by the ring gear shaft 126 when the engine 150 is driven at respective driving points within the specific range, which enables the engine 150 to be driven at a high efficiency while the sun gear 121 stops its operation, is prepared in advance and stored as a graph in the ROM 190b. Accordingly, it is determined in step S538 whether the driving point defined by the total torque set value Tr* and the rotational speed Nr is within the range of the graph. The specific range which enables the engine 150 to be driven at a high efficiency is shown as a range QW of the dashed line in the graph of Fig. 21. In the graph of Fig. 21, the engine 150 can be driven within a range QE whereas the internal combustion engine 150 can be driven at a high efficiency in the range QW. The range QW depends on the driving efficiency of the internal combustion engine 150, the emission and other conditions and can be set experimentally in advance.

Wenn in Schritt S538 bestimmt wird, daß der Gesamtdrehmomentstellwert Tr* und die axiale Drehzahl Nr außerhalb des vorbestimmten Bereiches liegen, geht das Programm weiter zu Schritt S542, in dem bestimmt wird, ob die Energie Pr, die als Antriebskraft ausgegeben werden soll, kleiner als die vorbestimmte Energie PML ist und ob die Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl NML ist. Wenn beide Antworten in Schritt S542 "Ja" sind, geht das Programm zu Schritt S544, um als optimalen Betriebsmodus des Fahrzeugs mit Vierradantrieb einen Motorantriebsmodus einzustellen, in dem nur der zweite Motor MG2 angetrieben wird. Da sich der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 150 unter der Bedingung von niedriger Drehzahl und kleinem Drehmoment verringert, werden die vorbestimmte Energie PML und die vorbestimmte Drehzahl NML als die Energie Pr und die Drehzahl Nr eingestellt, die einen bestimmten Betriebsbereich des Verbrennungsmotors 150 definieren, in dem der Antriebswirkungsgrad des Verbrennungsmotors 150 kleiner als ein vorbestimmten Pegel ist. Die konkreten Werte von PML und NML werden bestimmt, indem die Eigenschaften des Verbrennungsmotors 150 und das Übersetzungsverhältnis des Planetengetriebes 120 berücksichtigt werden. Wenn in Schritt S542 die Abtriebsenergie Pr gleich der vorbestimmten Energie PML oder größer als diese ist, oder wenn in Schritt S542 die Drehzahl Nr gleich der vorbestimmten Drehzahl NML oder größer als diese ist, geht das Programm zu Schritt S546, in dem ein gewöhnlicher Antriebsmodus als der optimale Betriebsmodus das Fahrzeugs mit Vierradantrieb für den gewöhnlichen Antrieb ausgewählt wird.If it is determined in step S538 that the total torque command value Tr* and the axial rotation speed Nr are outside the predetermined range, the program proceeds to step S542, where it is determined whether the energy Pr to be output as the driving force is less than the predetermined energy PML and whether the rotation speed Nr of the ring gear shaft 126 is less than a predetermined rotation speed NML. If both answers in step S542 are "Yes", the program proceeds to step S544 to set a motor drive mode in which only the second motor MG2 is driven as the optimum operation mode of the four-wheel drive vehicle. Since the efficiency of the engine 150 decreases under the condition of low speed and small torque, the predetermined energy PML and the predetermined speed NML are set as the energy Pr and the speed Nr that define a certain operating range of the engine 150 in which the driving efficiency of the engine 150 is less than a predetermined level. The specific values of PML and NML are determined by taking into account the characteristics of the engine 150 and the gear ratio of the planetary gear 120. When the output energy Pr is equal to or greater than the predetermined energy PML in step S542, or when the rotational speed Nr is equal to or greater than the predetermined rotational speed NML in step S542, the program goes to step S546, where an ordinary drive mode is selected as the optimum operation mode of the four-wheel drive vehicle for the ordinary drive.

Nach der Bestimmung des optimalen Betriebsmodus wird das Fahrzeug mit Vierradantrieb im ausgewählten Modus angetrieben und führt dieses die erforderliche Drehmomentsteuerung (Schritte S512 bis S520) aus. Die konkreten Prozeduren der Drehmomentsteuerung sind mit denen identisch, die durch das Fahrzeug mit Vierradantrieb auf der Grundlage von elektrischer Verteilung ausgeführt werden, und sind hier nicht spezifisch beschrieben. Energieflüsse in einigen der typischen Steuermodi sind in den Fig. 28 bis 33 gezeigt. Diese Zeichnungen entsprechen nicht perfekt den vorstehend diskutierten Betriebsmodi, sondern lehren die Differenz beim Energieübertragungsweg für die unterschiedlichen Drehmomentsteuermodi. In jeder Zeichnung zeigen die Pfeile die Energieflüsse; die schraffierten Pfeile stellen die Ist-Energieflüsse im Betriebsmodus dar, während die offenen Pfeile die virtuellen Energieflüsse darstellen. Fig. 28 zeigt einen Energiefluß im gewöhnlichen Antriebsmodus, bei dem die Energie durch das Planetengetriebe 120 zu den Vorderrädern und Hinterrädern verteilt wird. Fig. 29 zeigt einen Energiefluß im Zustand der Schnellgangsteuerung. Bei der Schnellgangsteuerung wird die Energie von den Hinterrädern wiedergewonnen, die die Antriebskraft der Vorderräder aufnehmen und sich demzufolge mit der gleichen Drehzahl wie die Vorderräder drehen. Die wiedergewonnene Energie wird durch den zweiten Motor MG2 regeneriert, um den ersten Motor MG1 anzutreiben, wodurch die Drehzahl der Vorderräder über das Planetengetriebe 120 erhöht wird, wodurch diese höher als die Drehzahl des Verbrennungsmotors 150 ist.After determining the optimal operating mode, the four-wheel drive vehicle is driven in the selected mode and performs the required torque control (steps S512 to S520). The concrete procedures of torque control are identical to those performed by the four-wheel drive vehicle based on electrical distribution and are not specifically described here. Energy flows in some of the typical control modes are shown in Figs. 28 to 33. These drawings do not correspond perfectly to the operating modes discussed above, but teach the difference in energy transfer path for the different torque control modes. In each drawing, the arrows show the energy flows; the hatched arrows represent the actual energy flows in the operating mode, while the open arrows represent the virtual energy flows. Fig. 28 shows an energy flow in the ordinary drive mode in which the energy is distributed to the front wheels and rear wheels by the planetary gear 120. Fig. 29 shows a flow of energy in the state of overdrive control. In overdrive control, energy is recovered from the rear wheels, which receive the driving force of the front wheels and thus rotate at the same speed as the front wheels. The recovered energy is regenerated by the second motor MG2 to drive the first motor MG1, thereby increasing the speed of the front wheels via the planetary gear 120, making it higher than the speed of the engine 150.

Die Fig. 30 und 31 zeigen die Energieflüsse in einem spezifischen Antriebsmodus, in dem der Abtrieb des Verbrennungsmotors 150 nur zu den Vorderrädern oder den Hinterrädern übertragen wird. Die gesamte Energie des Verbrennungsmotors 150 wird beim Fluß aus Fig. 30 nur zu den Vorderrädern ausgegeben, während die gesamte Energie des Verbrennungsmotors 150 im Fluß von Fig. 31 nur zu den Hinterrädern ausgegeben wird. In diesen Fällen ist es erforderlich, die Hohlradwelle 126 festzustellen und die Vorderräder 116 und 118 in einem neutralen Zustand zu halten. Fig. 32 zeigt einen Energiefluß, bei dem die gesamte Energie des Verbrennungsmotors 150 durch den ersten Motor MG1 in Form von regenerativem elektrischen Strom wiedergewonnen wird, der in der Batterie 194 gespeichert wird und dann nur zu den Hinterrädern ausgegeben wird. Der regenerative elektrische Strom wird in der Batterie 194 gespeichert, da nur eine kleine Menge an Energie zum Antreiben des Fahrzeugs erforderlich ist und der Verbrennungsmotor 150 diskontinuierlich betrieben wird. Beim Fluß aus Fig. 33 führt der zweite Motor MG2 zusätzlich zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen der Batterie 194 und den Motoren MG1 und MG2 den regenerativen Betrieb aus.Fig. 30 and 31 show the energy flows in a specific drive mode in which the output of the internal combustion engine 150 is only transmitted to the front wheels or the rear wheels. The entire energy of the internal combustion engine 150 is only output to the front wheels in the flow of Fig. 30, while the entire energy of the internal combustion engine 150 in the flow of Fig. 31 is output only to the rear wheels. In these cases, it is necessary to fix the ring gear shaft 126 and keep the front wheels 116 and 118 in a neutral state. Fig. 32 shows a power flow in which all the energy of the engine 150 is recovered by the first motor MG1 in the form of regenerative electric power, which is stored in the battery 194 and then output only to the rear wheels. The regenerative electric power is stored in the battery 194 because only a small amount of energy is required to drive the vehicle and the engine 150 is operated intermittently. In the flow of Fig. 33, the second motor MG2 performs the regenerative operation in addition to transferring electric power between the battery 194 and the motors MG1 and MG2.

Nachfolgend wird ein sechstes Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben. Ein Fahrzeug mit Vierradantrieb des sechsten Ausführungsbeispiels hat die in Fig. 34 gezeigte Struktur. Die Struktur des Fahrzeugs mit Vierradantrieb beim sechsten Ausführungsbeispiel ist mit der des fünften Ausführungsbeispiels mit der Ausnahme identisch, daß ein dritten Motor MG3, der dem dritten Motor der vorliegenden Erfindung entspricht, mit der Hohlradwelle 126 verbunden ist. Der dritte Motor MG3 hat die gleiche Struktur wie der erste Motor MG1. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Steuereinrichtung 180 ferner eine dritte Antriebsschaltung 193 auf, die die gleiche Struktur wie die erste Antriebsschaltung 191 hat. Das Fahrzeug mit Vierradantrieb, das auf diese Weise aufgebaut ist, führt einen im Fließbild von Fig. 35 gezeigten Steuerprozeß aus.Next, a sixth embodiment according to the present invention will be described. A four-wheel drive vehicle of the sixth embodiment has the structure shown in Fig. 34. The structure of the four-wheel drive vehicle in the sixth embodiment is identical to that of the fifth embodiment except that a third motor MG3 corresponding to the third motor of the present invention is connected to the ring gear shaft 126. The third motor MG3 has the same structure as the first motor MG1. In this embodiment, the controller 180 further includes a third drive circuit 193 having the same structure as the first drive circuit 191. The four-wheel drive vehicle thus constructed executes a control process shown in the flow chart of Fig. 35.

Wenn das Programm in die Vierradantrieb-Steuerroutine von Fig. 35 eintritt, nimmt die Steuereinrichtung 180 als erstes in Schritt S600 Daten der Fahrpedalposition AP und der Fahrzeuggeschwindigkeit (Drehzahl Na des Achse) auf. Die Fahrpedalposition AP wird aus einem Fahrpedalpositionssensor 164a gelesen. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann aus der Drehzahl der Hinterradachse, die vom Drehmelder gelesen wurde, berechnet werden oder andernfalls direkt aus einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (nicht gezeigt), der an einer Gelenkwelle montiert ist, gelesen werden.When the program enters the four-wheel drive control routine of Fig. 35, the controller 180 first takes data of the accelerator pedal position AP and the vehicle speed (axle speed Na). The accelerator pedal position AP is read from an accelerator pedal position sensor 164a. The vehicle speed can be calculated from the rear wheel axle speed read by the resolver or otherwise read directly from a vehicle speed sensor (not shown) mounted on a propeller shaft.

Die Steuereinrichtung 180 berechnet dann in Schritt S610 einen Drehmomentstellwert Ta, der für das Fahrzeug erforderlich ist, und einen Ausgang Pa des Fahrzeugs aus der Fahrpedalposition AP und der Fahrzeuggeschwindigkeit (Drehzahl na). Der Drehmomentstellwert Ta, der für das Fahrzeug erforderlich ist, wird z. B. aus der graphischen Darstellung von Fig. 24 gemäß der Beschreibung beim fünften Ausführungsbeispiel gelesen. Der Ausgang Pa des Fahrzeugs entspricht einem Antriebspunkt, der durch das Drehmoment Ta des Fahrzeugs und die Fahrzeuggeschwindigkeit (Drehzahl na) definiert ist, wie es in Fig. 25 gezeigt ist. Unter der Annahme, daß der gesamte Ausgang Pa des Fahrzeugs durch den Verbrennungsmotors 150 erzeugt wird, bestimmt die Steuereinrichtung 180 nachfolgend in Schritt S620 einen Ausgang Pe des Verbrennungsmotors 150 (Pe < -Pa) und eine Drosselposition θth. Im nachfolgenden Schritt S630 wird das Drehmoment Ta beim Ausgang Pa des Verbrennungsmotors 150 zu einer Drehmomentzuteilung Tf der Vorderräder und einer Drehmomentzuteilung Tr der Hinterräder verteilt. Dieser Prozeß bestimmt das Drehmomentverhältnis, mit dem das Drehmoment zu den Vorderräder und den Hinterrädern verteilt wird.The controller 180 then calculates a torque command Ta required for the vehicle and an output Pa of the vehicle from the accelerator pedal position AP and the vehicle speed (rotational speed na) in step S610. The torque command Ta required for the vehicle is read from, for example, the graph of Fig. 24 as described in the fifth embodiment. The output Pa of the vehicle corresponds to a driving point defined by the torque Ta of the vehicle and the vehicle speed (rotational speed na) as shown in Fig. 25. Assuming that the entire output Pa of the vehicle is generated by the engine 150, the controller 180 subsequently determines an output Pe of the engine 150 (Pe < -Pa) and a throttle position θth in step S620. In the subsequent step S630, the torque Ta at the output Pa of the engine 150 is distributed to a torque allocation Tf of the front wheels and a torque allocation Tr of the rear wheels. This process determines the torque ratio at which the torque is distributed to the front wheels and the rear wheels.

Die Steuereinrichtung 180 berechnet in Schritt S640 ein Drehmoment Te*, das für den Verbrennungsmotor 150 erforderlich ist, aus der Drehmomentzuteilung Tf der Vorderräder und dem Übersetzungsverhältnis des Planetengetriebes 120 und berechnet anschließend in Schritt S650 eine Solldrehzahl ne* des Verbrennungsmotors 150 aus dem Ausgang Pe und dem erforderlichen Drehmoment Te* des Verbrennungsmotors 150. Der erste Motor MG1 nimmt die Ergebnisse dieser Berechnungen auf und ändert tatsächlich den Antriebszustand des Verbrennungsmotors 150. In Schritt S660 wird dann eine Drehzahl ng des ersten Motor MG1 bestimmt, um die Drehzahl des Verbrennungsmotors 150 gleich der ne* zu gestalten. Die Steuereinrichtung 180 berechnet anschließend in Schritt S670 ein Abtriebsdrehmoment Tm des zweiten Motors MG2, der mit den Hinterrädern direkt verbunden ist, aus der Drehmomentzuteilung Tr der Hinterräder, und steuert den zweiten Motor MG2.The control device 180 calculates a torque Te* required for the internal combustion engine 150 from the torque allocation Tf of the front wheels and the gear ratio of the planetary gear 120 in step S640 and then calculates a target speed ne* of the internal combustion engine 150 from the output Pe and the required torque Te* of the internal combustion engine in step S650. 150. The first motor MG1 receives the results of these calculations and actually changes the driving state of the engine 150. Then, in step S660, a rotation speed ng of the first motor MG1 is determined to make the rotation speed of the engine 150 equal to ne*. The controller 180 then calculates an output torque Tm of the second motor MG2 directly connected to the rear wheels from the torque allocation Tr of the rear wheels in step S670, and controls the second motor MG2.

Die vorstehenden Schritte bestimmen alle Betriebspunkte des Verbrennungsmotors 150 und des ersten und zweiten Motors MG1 und MG2, die der Steuerung durch die Steuereinrichtung 180 unterzogen sind. Die Steuereinrichtung 180 gibt in den Schritten S660 und S670 dementsprechend einen Befehl zur EFIECU 170, um die erste Antriebsschaltung 190 und die anderen erforderlichen Bestandteile zu regulieren, um den Verbrennungsmotor 150 und die Motoren MG1 und MG2 tatsächlich zu steuern. Das Programm geht dann zu "NÄCHSTER" und verläßt diese Routine.The above steps determine all the operating points of the engine 150 and the first and second motors MG1 and MG2 that are subject to control by the controller 180. The controller 180 accordingly issues a command to the EFIECU 170 in steps S660 and S670 to regulate the first drive circuit 190 and the other necessary components to actually control the engine 150 and the motors MG1 and MG2. The program then goes to "NEXT" and exits this routine.

Im Vergleich zur Struktur des fünften Ausführungsbeispiels hat das Fahrzeug mit Vierradantrieb des vorstehend erläuterten sechsten Ausführungsbeispiels den dritten Motor MG3, der dem dritten Motor der vorliegenden Erfindung entspricht, im Pfad der Energieübertragung. Das maximale Antriebsdrehmoment, das zur Achse der vorderen Antriebsräder 116 und 118 ausgegeben werden kann, wird somit erhalten, indem das Drehmoment des dritten Motors MG3 zum Drehmoment des Verbrennungsmotors 150 addiert wird, wie es in Fig. 36 gezeigt ist. Das Antriebsdrehmoment, das zur Achse der hinteren Antriebsräder 117 und 119 ausgegeben werden kann, wird andrerseits durch das Drehmoment des zweiten Motors MG2 bestimmt. Die Struktur, die den dritten Motor MG3 aufweist, gibt im Vergleich zum Antriebsdrehmoment, das durch die Struktur ohne den dritten Motor MG3 gegeben wird (in Fig. 37 dargestellt), das größere maximale Antriebsdrehmoment zu den Vorderrädern. Daraus ergibt sich ein äußerst großer Freiheitsgrad bei der Drehmomentverteilung zu den Vorderrädern und den Hinterrädern. Bei der Struktur des fünften Ausführungsbeispiels ist das maximale Antriebsdrehmoment, das zu den Vorderrädern gegeben wird, auf das maximale Antriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors 150 im Moment begrenzt. Genauer gesagt ist der Bereich des Verteilungsverhältnisses Ya bis Yb durch das Abtriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors 150 beschränkt. Bei der Struktur des sechsten Ausführungsbeispiels ist andrerseits der Bereich des Verteilungsverhältnisses (Xa + Xb) zu Xc nicht durch das Abtriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors 150 beschränkt. Diese Struktur verbessert deutlich den Freiheitsgrad bei der Verteilung der Antriebskraft.As compared with the structure of the fifth embodiment, the four-wheel drive vehicle of the above-mentioned sixth embodiment has the third motor MG3 corresponding to the third motor of the present invention in the power transmission path. The maximum drive torque that can be output to the axle of the front drive wheels 116 and 118 is thus obtained by adding the torque of the third motor MG3 to the torque of the engine 150, as shown in Fig. 36. On the other hand, the drive torque that can be output to the axle of the rear drive wheels 117 and 119 is determined by the torque of the second motor MG2. The structure having the third motor MG3 gives a higher drive torque than the drive torque given by the structure without the third motor MG3. (shown in Fig. 37), the larger maximum driving torque is given to the front wheels. This results in an extremely large degree of freedom in the torque distribution to the front wheels and the rear wheels. In the structure of the fifth embodiment, the maximum driving torque given to the front wheels is limited to the maximum driving torque of the engine 150 at the moment. More specifically, the range of the distribution ratio Ya to Yb is limited by the output torque of the engine 150. In the structure of the sixth embodiment, on the other hand, the range of the distribution ratio (Xa + Xb) to Xc is not limited by the output torque of the engine 150. This structure significantly improves the degree of freedom in the distribution of the driving force.

Nachfolgend wird ein siebentes Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben. Ein Fahrzeug mit Vierradantrieb und eine Energieübertragungsvorrichtung, die in diesem enthalten ist, haben die gleiche Hardwarestruktur wie beim sechsten Ausführungsbeispiel, folgen jedoch unterschiedlichen Steuerprozeduren. Fig. 38 ist ein Fließbild, das einen Steuerprozeß zeigt, der im siebenten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird. Wenn das Programm in die Vierradantriebs-Steuerroutine von Fig. 38 eintritt, nimmt die Steuereinrichtung 180 als erstes in Schritt S700 Daten der Fahrpedalposition AP und der Fahrzeuggeschwindigkeit (Drehzahl Na der Achse) auf.Next, a seventh embodiment according to the present invention will be described. A four-wheel drive vehicle and a power transmission device included therein have the same hardware structure as the sixth embodiment, but follow different control procedures. Fig. 38 is a flowchart showing a control process executed in the seventh embodiment. When the program enters the four-wheel drive control routine of Fig. 38, the controller 180 first acquires data of the accelerator pedal position AP and the vehicle speed (axle rotation speed Na) in step S700.

Die Steuereinrichtung 180 berechnet dann in Schritt S710 einen Drehmomentstellwert Ta, der für das Fahrzeug erforderlich ist, und einen Ausgang PP des Fahrzeugs aus der Fahrpedalposition AP und der Fahrzeuggeschwindigkeit (Drehzahl Na). Unter der Annahme, daß der gesamte Ausgang PP des Fahrzeugs durch den Verbrennungsmotor 150 erzeugt wird, bestimmt die Steuereinrichtung 180 anschließend in Schritt S720 einen Ausgang Pe des Verbrennungsmotors 150 (Pe < -PP) und berechnet eine Drosselposition θth und eine Solldrehzahl Ne* des Verbrennungsmotors 150, um diesen Ausgang zu erhalten. In Schritt S720 wird nicht nur der Ausgang Pe, sondern die Solldrehzahl Ne* des Verbrennungsmotors 150 bestimmt, um zu ermöglichen, daß der Verbrennungsmotor 150 in einem Zustand des geringsten Kraftstoffverbrauchs oder der besten Emission wie vorstehend diskutiert angetrieben wird.The controller 180 then calculates a torque control value Ta required for the vehicle and an output PP of the vehicle from the accelerator pedal position AP and the vehicle speed (revolutions speed Na) in step S710. Assuming that the entire output PP of the vehicle is generated by the internal combustion engine 150, the controller 180 then determines an output Pe of the internal combustion engine 150 (Pe < -PP) in step S720. and calculates a throttle position θth and a target rotation speed Ne* of the engine 150 to obtain this output. In step S720, not only the output Pe but the target rotation speed Ne* of the engine 150 is determined to enable the engine 150 to be driven in a state of the lowest fuel consumption or the best emission as discussed above.

Fig. 39 ist einen graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Antriebspunkt des Verbrennungsmotors 150 (durch das Verbrennungsmotordrehmoment Te und die Verbrennungsmotordrehzahl Ne definiert) und dem Wirkungsgrad des Verbrennungsmotor 150 zeigt. Die Kurve B in Fig. 39 stellt eine Grenze eines Verbrennungsmotorbetriebsbereiches dar, in dem der Verbrennungsmotor 150 angetrieben werden kann. Beim Verbrennungsmotorbetriebsbereich können Wirkungsgradkurven, wie z. B. die Kurven 1 bis 6 gezeichnet werden, indem die Antriebspunkte mit identischem Wirkungsgrad aufeinanderfolgend verbunden werden. Beim Verbrennungsmotorbetriebsbereich können Kurven mit konstanter Energie, die als das Produkt des Drehmoments Te und der Drehzahl Ne ausgedrückt werden, wie z. B. die Kurven C1-C1 bis C3-C3 ebenfalls gezeichnet werden. Die graphische Darstellung von Fig. 40 zeigt den Wirkungsgrad der jeweiligen Antriebspunkte entlang der Kurven C1-C1 bis C3-C3 mit konstanter Energie dargestellt über der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 150.Fig. 39 is a graph showing the relationship between the drive point of the engine 150 (defined by the engine torque Te and the engine speed Ne) and the efficiency of the engine 150. Curve B in Fig. 39 represents a boundary of an engine operating range in which the engine 150 can be driven. In the engine operating range, efficiency curves such as curves 1 to 6 can be drawn by sequentially connecting the drive points with identical efficiency. In the engine operating range, constant energy curves expressed as the product of the torque Te and the speed Ne such as curves C1-C1 to C3-C3 can also be drawn. The graphical representation of Fig. 40 shows the efficiency of the respective drive points along the curves C1-C1 to C3-C3 with constant energy plotted against the speed Ne of the internal combustion engine 150.

Unter Bezugnahme auf Fig. 40 wird der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 150 bezüglich der gleichen Abtriebsenergie durch die Antriebspunkte des Verbrennungsmotors 150 deutlich geändert. Bei der Kurve C1-C1 mit konstanter Energie erreicht z. B. der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 150 sein Maximum, wenn der Verbrennungsmotor 150 an einem Antriebspunkt A1 angetrieben wird (Drehmoment Tel und Drehzahl Ne1). Ein solcher Antriebspunkt, der den höchst möglichen Wirkungsgrad erreicht, liegt bei jeder Kurve mit konstanter Energie vor, ein Antriebspunkt A2 für die Kurve C2-C2 mit konstanter Energie und ein Antriebspunkt A3 für die Kurve C3-C3 mit konstanter Energie. Die Kurve A in Fig. 39 wird erhalten, indem solche Antriebspunkte, die den höchstmöglichen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 150 für die jeweiligen Menge an Abtriebsenergie Pr erreichen, durch eine kontinuierliche Kurve verbunden werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen jedem Antriebspunkt (Drehmoment Te und Drehzahl Ne) auf der Kurve A und der Abtriebsenergie Pr darstellt, zum Einstellen der Solldrehzahl Ne* des Verbrennungsmotors 150 verwendet. Die Kurve A ist als eine kontinuierliche Kurve gezeichnet, um eine diskontinuierliche plötzliche Änderung der Energie Pr zu verhindern.Referring to Fig. 40, the efficiency of the engine 150 is significantly changed with respect to the same output energy by the drive points of the engine 150. For example, in the constant energy curve C1-C1, the efficiency of the engine 150 reaches its maximum when the engine 150 is driven at a drive point A1 (torque Tel and speed Ne1). Such a drive point, which has the highest possible efficiency is achieved, there is a drive point A2 for the constant energy curve C2-C2 and a drive point A3 for the constant energy curve C3-C3. The curve A in Fig. 39 is obtained by connecting such drive points which achieve the highest possible efficiency of the internal combustion engine 150 for the respective amounts of output energy Pr by a continuous curve. In this embodiment, the graph showing the relationship between each drive point (torque Te and rotational speed Ne) on the curve A and the output energy Pr is used to set the target rotational speed Ne* of the internal combustion engine 150. The curve A is drawn as a continuous curve to prevent a discontinuous sudden change in the energy Pr.

Nach dem Bestimmen des optimalen Antriebszustandes des Verbrennungsmotors 150, um den erforderlichen Ausgang PP zu erreichen, steuert die Steuereinrichtung 180 in Schritt S730 den ersten Motor MG1, um die Drehzahl des Verbrennungsmotors 150 gleich der Solldrehzahl Ne* zu setzen. Genauer gesagt verschiebt der erste Motor MG1 den Antriebszustand des Verbrennungsmotors 150 entlang der in Fig. 39 gezeigten Kurve A zum optimalen Punkt des niedrigen Kraftstoffverbrauchs. Im nachfolgenden Schritt S740 berechnet die Steuereinrichtung 180 ein Drehmoment tg, das durch den Betrieb des ersten Motors MG1 beigetragen wird. Da der erste Motor MG1 mit dem Planetengetriebe 120 verbunden ist, trägt der Betrieb des ersten Motors MG1 zu dem Drehmoment bei, das zur Achse gegeben wird.After determining the optimum driving state of the engine 150 to achieve the required output PP, the controller 180 controls the first motor MG1 to set the rotation speed of the engine 150 equal to the target rotation speed Ne* in step S730. More specifically, the first motor MG1 shifts the driving state of the engine 150 along the curve A shown in Fig. 39 to the optimum point of low fuel consumption. In the subsequent step S740, the controller 180 calculates a torque tg contributed by the operation of the first motor MG1. Since the first motor MG1 is connected to the planetary gear 120, the operation of the first motor MG1 contributes to the torque given to the axle.

Die Steuereinrichtung 180 bestimmt anschließend in Schritt S750 ein Verteilungsverhältnis, mit dem die Antriebskraft zu den Vorderräder und den Hinterrädern verteilt wird. Wenn das Verteilungsverhältnis der Antriebskraft als β ausgedrückt wird, ist die Verteilung der Antriebskraft zu den Vorderrädern und den Hinterrädern als β·(1 - β)(0 ≤ β ≤ 1)gegeben. Im nachfolgenden Schritt S760 werden eine Drehmomentzuteilung Tf der Vorderräder und eine Drehmomentzuteilung Tr der Hinterräder aus dem Verteilungsverhältnis β berechnet. Die Drehmomentzuteilung Tf der Vorderräder und die Drehmomentzuteilung Tr der Hinterräder wird durch Gleichung (8) aus einem Drehmoment Tp, das für das gesamte Fahrzeug erforderlich ist, dem beitragenden Drehmoment tg des ersten Motors MG1 und dem Verteilungsverhältnis β berechnet:The controller 180 then determines a distribution ratio with which the driving force is distributed to the front wheels and the rear wheels in step S750. When the distribution ratio of the driving force is expressed as β, the distribution of the driving force to the front wheels and the rear wheels is β·(1 - β)(0 ≤ β ≤ 1). In the subsequent step S760, a front wheel torque allocation Tf and a rear wheel torque allocation Tr are calculated from the distribution ratio β. The front wheel torque allocation Tf and the rear wheel torque allocation Tr are calculated by equation (8) from a torque Tp required for the entire vehicle, the contributing torque tg of the first motor MG1, and the distribution ratio β:

Tf < -β·Tp-tgTf < -β·Tp-tg

Tr < -(1-β)·Tp (8)Tr < -(1-β)·Tp (8)

Die Steuereinrichtung 180 steuert in Schritt S770 die Motoren MG2 und MG3, um die Drehmomentzuteilungen der Vorderräder und der Hinterräder zu erreichen. Das Programm geht dann zu NÄCHSTER und verläßt diese Routine.The controller 180 controls the motors MG2 and MG3 to achieve the torque allocations of the front wheels and the rear wheels in step S770. The program then goes to NEXT and exits this routine.

Die Struktur des siebenten Ausführungsbeispiels kann das Verteilungsverhältnis β zwischen 0 und 1 frei ändern, wodurch ermöglicht wird, daß die Verteilung der Antriebskraft zu den Vorderräder und den Hinterrädern in einem äußerst breiten Bereich mit Priorität bei der Steuerung des Antriebszustands des Verbrennungsmotors 150 frei gesteuert wird. Das Verteilungsverhältnis kann entsprechend dem Betriebsmodus und dem Zustand des Straßenoberfläche eingestellt werden. Diese Struktur setzt eine beliebige Verteilung der Antriebskraft um, während der Kraftstoffverbrauch und die Emission des Verbrennungsmotors 150 berücksichtigt werden. Die Struktur des siebenten Ausführungsbeispiels ermöglicht ebenfalls, daß die Bremskraft durch die regenerative Steuerung zu den Vorderrädern und den Hinterrädern frei verteilt wird, wodurch das Antibremssystem und die Steuerung der Antriebskraft umgesetzt werden.The structure of the seventh embodiment can freely change the distribution ratio β between 0 and 1, thereby enabling the distribution of the driving force to the front wheels and the rear wheels to be freely controlled in an extremely wide range with priority in controlling the driving state of the engine 150. The distribution ratio can be set according to the operation mode and the state of the road surface. This structure implements arbitrary distribution of the driving force while taking into account the fuel consumption and emission of the engine 150. The structure of the seventh embodiment also enables the braking force to be freely distributed to the front wheels and the rear wheels by the regenerative control, thereby implementing the anti-braking system and the control of the driving force.

Beim siebenten Ausführungsbeispiel ist der Abtrieb des Verbrennungsmotors 150 mit der Antriebswelle der Vorderräder verbunden. Entsprechend einer alternativen Struktur kann der Abtrieb des Verbrennungsmotors 150 mit der Antriebswelle der Hinterräder verbunden sein. In diesem Fall wird das Drehmoment zu den Vorderrädern und den Hinterrädern mit dem Verteilungsverhältnis β entsprechend der Gleichung (9) verteilt, die gegeben ist als:In the seventh embodiment, the output of the combustion engine 150 is connected to the drive shaft of the front wheels According to an alternative structure, the output of the internal combustion engine 150 may be connected to the drive shaft of the rear wheels. In this case, the torque is distributed to the front wheels and the rear wheels with the distribution ratio β according to the equation (9), which is given as:

Tf < -β·Tp + tgTf < -β·Tp + tg

Tr < -(1-β)Tp - tg (9)Tr < -(1-β)Tp - tg (9)

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern es können viele Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Geltungsbereich oder vom Geist der Hauptmerkmale der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann die Anordnung der Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 bezüglich den Vorderrädern und den Hinterrädern sowie die Anordnung der Motoren MG1 bis MG3 bezüglich den Vorderrädern und den Hinterrädern entsprechend den Anforderungen umgekehrt werden. Wie es in Fig. 41 gezeigt ist, kann statt des Kettenriemens 129 eine Doppelzahnradstruktur 200 einschließlich eines Umkehrmechanismus für die Stelle verwendet werden, an der die Energie dem Planetengetriebe 120 zur Achse der Vorderräder entnommen wird. Die Doppelzahnradstruktur 200 weist ein erstes Zahnrad 231, das mit einem mit dem Hohlrad 122 verbundenen ersten Verbindungszahnrad 221 in Eingriff steht, und ein zweites Zahnrad 232 auf, das mit einem zweiten Verbindungszahnrad 222 in Eingriff steht, das über ein Umkehrrotationszahnrad 232 mit dem Hohlrad 122 verbunden ist. Die Zahnradschalteinrichtung 210 hat die Aufgabe, eine Antriebswelle 242 des Energieübertragungszahnrads 111 zu schalten, um entweder einen Eingriff mit dem ersten Zahnrad 231 oder mit dem zweiten Zahnrad 232 vorzunehmen. Dieses ermöglicht, daß der Abtrieb des Planetengetriebes 120 entweder in Normalrichtung oder umgekehrte Richtung gedreht wird, wodurch ermöglicht wird, daß sich das Fahrzeug rückwärts bewegt, wobei sich der Verbrennungsmotor 150 in eine festgelegte Richtung dreht.The present invention is not limited to the above embodiments, but many modifications and changes can be made without departing from the scope or spirit of the main features of the present invention. For example, the arrangement of the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 with respect to the front wheels and the rear wheels and the arrangement of the motors MG1 to MG3 with respect to the front wheels and the rear wheels can be reversed according to requirements. As shown in Fig. 41, instead of the chain belt 129, a double gear structure 200 including a reversing mechanism can be used for the place where the power is taken out from the planetary gear 120 to the axis of the front wheels. The double gear structure 200 has a first gear 231 that meshes with a first connecting gear 221 connected to the ring gear 122, and a second gear 232 that meshes with a second connecting gear 222 that is connected to the ring gear 122 via a reversing rotation gear 232. The gear switching device 210 has the task of switching a drive shaft 242 of the energy transmission gear 111 to engage either the first gear 231 or the second gear 232. This enables the output of the planetary gear 120 to be rotated in either the normal direction or the reverse direction, thereby enabling the vehicle moves backwards, with the combustion engine 150 rotating in a fixed direction.

Bei den Strukturen des sechsten und siebenten Ausführungsbeispiels sind die Motoren MG1 und MG3 und das Planetengetriebe 120 mit der Kurbelwelle 156 des Verbrennungsmotors 150 verbunden. Es gibt jedoch zahlreiche mögliche Änderungen. Beispielsweise kann der Verbrennungsmotor 150, wie es in Fig. 42 gezeigt ist, zwischen die Motoren MG1 und MG3 zwischengefügt sein. Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen wird die Energie, die zur Hohlradwelle 126 abgegeben wird, aus dem Raum zwischen den Motoren MG1 bis MG3 über das Energiezuführzahnrad 128, das mit dem Hohlrad 122 verbunden ist, entnommen. Bei einer anderen möglichen Struktur, die in Fig. 43 gezeigt ist, ist eine Hohlradwelle 126E ausgedehnt und wird die Energie dem Gehäuse 137 entnommen.In the structures of the sixth and seventh embodiments, the motors MG1 and MG3 and the planetary gear 120 are connected to the crankshaft 156 of the engine 150. However, there are many possible changes. For example, the engine 150 may be interposed between the motors MG1 and MG3 as shown in Fig. 42. In the above embodiments, the power output to the ring gear shaft 126 is taken from the space between the motors MG1 to MG3 via the power supply gear 128 connected to the ring gear 122. In another possible structure shown in Fig. 43, a ring gear shaft 126E is extended and the power is taken from the housing 137.

Beim ersten bis vierten Ausführungsbeispiel, die auf dem elektrischen Verteilungsmechanismus basieren, gibt es auch einige Abwandlungen. Beispielsweise können wie beim sechsten und siebenten Ausführungsbeispiel ein Motor 300, der dem dritten Motor der vorliegenden Erfindung entspricht, sowie der Kupplungsmotor 30 mit der Achse der Vorderräder verbunden sein, wie es in Fig. 44 gezeigt ist. Die Achse der Vorderräder wird durch die Energie, die sowohl vom Kupplungsmotor 30 als auch vom Motor 300 ausgegeben wird, angetrieben, wohingegen die Achse der Hinterräder durch den Hilfsmotor 40 angetrieben wird. Beim in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ist der Hilfsmotor 40 von der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors 50 vollständig getrennt. Entsprechend einer weiteren möglichen Struktur, die in Fig. 45 gezeigt ist, sind zwei Kupplungsmotoren 30A und 30B an den beiden Enden der Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50 befestigt. In diesem Fall kann der Hilfsmotor 40 mit der Antriebswelle 22B verbunden sein, die die Abtriebswelle des zweiten Kupplungsmotors 30B ist.In the first to fourth embodiments based on the electric distribution mechanism, there are also some modifications. For example, as in the sixth and seventh embodiments, a motor 300 corresponding to the third motor of the present invention and the clutch motor 30 may be connected to the axle of the front wheels as shown in Fig. 44. The axle of the front wheels is driven by the power output from both the clutch motor 30 and the motor 300, whereas the axle of the rear wheels is driven by the auxiliary motor 40. In the first embodiment shown in Fig. 1, the auxiliary motor 40 is completely separated from the output shaft of the engine 50. According to another possible structure shown in Fig. 45, two clutch motors 30A and 30B are attached to the two ends of the crankshaft 56 of the engine 50. In this case, the auxiliary motor 40 may be connected to the drive shaft 22B, which is the output shaft of the second clutch motor 30B.

Die Positionsbeziehung zwischen dem Kupplungsmotor 30B und dem Hilfsmotor 40 kann umgekehrt sein, d. h. der Hilfsmotor 40 ist mit der Kurbelwelle 56 direkt verbunden und der zweite Kupplungsmotor 30B ist mit der Abtriebswelle des Hilfsmotors 40 verbunden.The positional relationship between the clutch motor 30B and the auxiliary motor 40 may be reversed, i.e., the auxiliary motor 40 is directly connected to the crankshaft 56 and the second clutch motor 30B is connected to the output shaft of the auxiliary motor 40.

Der Benzinmotor, der mittels Benzin angetrieben wird, wird in den vorstehenden Ausführungsbeispielen als Verbrennungsmotor 50 verwendet. Das Prinzip der Erfindung ist jedoch auf andere Motoren mit innerer Verbrennung und andere Motoren mit äußerer Verbrennung anwendbar, wie z. B. Hubkolbenmaschinen wie Dieselmotoren, Turbinenmotoren, Strahltriebwerke und Rotationsmotoren.The gasoline engine driven by gasoline is used as the internal combustion engine 50 in the above embodiments. However, the principle of the invention is applicable to other internal combustion engines and other external combustion engines, such as reciprocating engines such as diesel engines, turbine engines, jet engines and rotary engines.

In den vorstehenden Ausführungsbeispielen werden Dauermagnet(PM)-Synchronmotoren für den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 verwendet. Entsprechend den Anforderungen können jedoch beliebige andere Motoren verwendet werden, die sowohl den regenerativen Betrieb als auch den Energiebetrieb implementieren können, wie z. B. Synchronmotoren mit änderbarer Reluktanz (VR), Feinstellmotoren, Gleichstrommotoren, Induktionsmotoren und Supraleitmotoren. Schrittmotoren sind ebenfalls anwendbar, jedoch nur für den Energiebetrieb.In the above embodiments, permanent magnet (PM) synchronous motors are used for the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40. However, according to requirements, any other motors that can implement both the regenerative operation and the energy operation may be used, such as variable reluctance (VR) synchronous motors, fine-tuning motors, DC motors, induction motors, and superconducting motors. Stepper motors are also applicable, but only for the energy operation.

Beim Kupplungsmotor 30 ist der Außenrotor 32 mit der Kurbelwelle 56 verbunden, während der Innenrotor 34 mit der Antriebswelle 22A verbunden ist. Diese Anordnung kann jedoch auch umgekehrt werden, d. h., daß der Außenrotor 32 mit der Antriebswelle 22A verbunden ist und der Innenrotor 34 mit der Kurbelwelle 56. Statt des Außenrotors 32 und des Innenrotors 34 kann ein Paar von scheibenförmigen Rotoren, die zueinander weisen, verwendet werden.In the clutch motor 30, the outer rotor 32 is connected to the crankshaft 56, while the inner rotor 34 is connected to the drive shaft 22A. However, this arrangement can also be reversed, i.e., the outer rotor 32 is connected to the drive shaft 22A and the inner rotor 34 is connected to the crankshaft 56. Instead of the outer rotor 32 and the inner rotor 34, a pair of disk-shaped rotors facing each other can be used.

Der Drehwandler 38, der in den Ausführungsbeispielen als Einrichtung zum Übertragen von elektrischer Energie zum Kupplungsmotor 30 verwendet wird, kann durch einen Schleifring-Bürsten-Kontakt, einen Schleifring-Quecksilber-Kontakt, eine Halbleiterkupplung mit magnetischer Energie oder ähnliches ersetzt werden.The rotary converter 38, which is used in the embodiments as a device for transmitting electrical energy to the clutch motor 30, can be formed by a slip ring brush contact, a slip ring mercury contact, a semiconductor coupling with magnetic energy or similar.

Für die erste und zweite Antriebsschaltung 91 und 92 der vorstehenden Ausführungsbeispiele werden Transistorinverter verwendet. Andere verfügbare Beispiele weisen IGBT- Inverter (Inverter mit Bipolar-Transistor mit isolierter Torelektrode), Thyristor-Inverter, Spannungs- PWM(Impulsbreitenmodulation)-Inverter, Rechteckwellen- Inverter (Spannungsinverter und Strominvertex) und Resonanzinverter auf.For the first and second drive circuits 91 and 92 of the above embodiments, transistor inverters are used. Other available examples include IGBT inverters (Insulated Gate Bipolar Transistor inverters), thyristor inverters, voltage PWM (Pulse Width Modulation) inverters, square wave inverters (voltage inverters and current inverters), and resonant inverters.

Die Batterie 94, die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen aus den Sekundärzellen besteht, kann Pb-Zellen, NiMH-Zellen, Li-Zellen oder ähnliche Zellen aufweisen. Statt der Batterie 94 kann ein Kondensator verwendet werden.The battery 94, which in the above embodiments consists of the secondary cells, can comprise Pb cells, NiMH cells, Li cells or similar cells. Instead of the battery 94, a capacitor can be used.

Bei der vorstehenden Diskussion sind die Umwandlungswirkungsgrade der Bestandteile einschließlich des Kupplungsmotors 30, des Planetengetriebes 120, der Motoren MG1 bis MG3 und der Transistoren Tr1 bis Tr16 gleich dem Wert '1' (d. h. 100%), sofern es nicht anders angeführt ist. Im tatsächlichen Zustand ist jedoch der Umwandlungswirkungsgrad niedriger als der Wert '1'. Um die abschließende Drehmomentverteilung umzusetzen, ist es dementsprechend erforderlich, daß die Energie Pe, die vom Verbrennungsmotor 150 ausgegeben wird, etwas größer als die Energie Pr gestaltet wird, die zur Hohlradwelle 126 ausgegeben wird, oder alternativ, die Energie Pr, die zur Hohlradwelle 126 ausgegeben wird, etwas kleiner als die Energie Pe zu gestalten, die vom Verbrennungsmotor 150 ausgegeben wird. Beispielsweise wird die Energie Pe, die vom Verbrennungsmotor 150 ausgegeben wird, bestimmt, indem die Energie Pr, die zur Hohlradwelle 126 ausgegeben wird, mit dem Reziproken des Umwandlungswirkungsgrades multipliziert wird.In the above discussion, the conversion efficiencies of the components including the clutch motor 30, the planetary gear 120, the motors MG1 to MG3, and the transistors Tr1 to Tr16 are equal to the value '1' (i.e., 100%) unless otherwise stated. However, in the actual state, the conversion efficiency is lower than the value '1'. Accordingly, in order to implement the final torque distribution, it is necessary to make the energy Pe output from the engine 150 slightly larger than the energy Pr output to the ring gear shaft 126, or alternatively, to make the energy Pr output to the ring gear shaft 126 slightly smaller than the energy Pe output from the engine 150. For example, the energy Pe output from the internal combustion engine 150 is determined by multiplying the energy Pr output to the ring gear shaft 126 by the reciprocal of the conversion efficiency.

Obwohl der Hilfsmotor 40 und das Planetengetriebe 120 ihre Energie in Form von Wärme bedingt durch die mechanische Reibung oder ähnliches verlieren, ist der Energieverlust bezüglich der gesamten Menge an Energie äußerst klein. Der Wirkungsgrad der Synchronmotoren, die für die Motoren Mg1 und MG2 verwendet werden, ist tatsächlich sehr nahe dem Wert '1'. Der Ein-Zustand-Widerstand der bekannten Transistoren wie z. B. von GTOs, die für die Transistoren Tr1 bis Tr16 einsetzbar sind, ist ebenfalls äußerst gering. Der Umwandlungswirkungsgrad der Energie ist somit nahe dem Wert '1' und wird in den vorstehenden Ausführungsbeispielen aus Gründen der Zweckmäßigkeit als Wert '1' (100%) behandelt.Although the auxiliary motor 40 and the planetary gear 120 lose their energy in the form of heat due to mechanical friction or the like, the energy loss is extremely small in relation to the total amount of energy. The efficiency of the synchronous motors used for the motors Mg1 and MG2 is actually very close to '1'. The on-state resistance of the known transistors such as GTOs usable for the transistors Tr1 to Tr16 is also extremely small. The energy conversion efficiency is thus close to '1' and is treated as '1' (100%) in the above embodiments for the sake of convenience.

Industrial applicability

Die Energieumwandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist beim Fahrzeug mit Vierradantrieb in den vorstehenden Ausführungsbeispielen anwendbar. Das Prinzip der Erfindung ist jedoch auf eine beliebige Struktur mit zwei Abtriebswellen anwendbar, wie z. B. Transporteinrichtungen wie Schiffe und Flugzeuge sowie eine Vielzahl von Industriemaschinen. Die Struktur des Fahrzeugs mit Vierradantrieb der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls auf eine Vielzahl von Fahrzeugen anwendbar, wie z. B. Automobile, LKWs, Motor-Spezialfahrzeuge und Geländefahrzeuge.The power conversion device of the present invention is applicable to the four-wheel drive vehicle in the above embodiments. However, the principle of the invention is applicable to any structure having two output shafts, such as transportation equipment such as ships and aircraft, and a variety of industrial machines. The structure of the four-wheel drive vehicle of the present invention is also applicable to a variety of vehicles such as automobiles, trucks, special motor vehicles, and off-road vehicles.

Claims

1. Energy transmission device with a rotary shaft (56; 156) to which energy output from an internal combustion engine (50; 150) is transmitted and transmits the energy received by the rotary shaft (56; 156) from the internal combustion engine to a first output shaft (22A) and a second output shaft (22B) different from the first output shaft, the energy transmission device comprising:

a first motor (30; MG1) to which energy delivered by the combustion engine (50; 150) can be transmitted via the rotation shaft (56; 156),

a distribution device for regulating the distribution of the energy absorbed by the rotary shaft (56; 156), the mechanical energy absorbed by and output from the first output shaft (22A), and the electrical energy absorbed by and output from the first motor (30; MG1) in such a way that the total energy absorbed is balanced with the total energy output,

a second motor (40; MG2) connected to the second output shaft (22B),

a first energy control device (91; 191) for controlling the electrical energy received by the first motor (30; MG1) and the electrical energy output by the first motor (30; MG1), whereby the driving state of the first motor (30; MG1) is changed and the distribution of the energy carried out in the distribution device is controlled, and

a second energy control device (92; 192) for controlling the operation of the second motor (40; MG2) on the basis of the electrical energy received by the first motor (30; MG1) via the first energy control device (91) and output by it via the first energy control device (91), thereby regulating the energy output to the second output shaft (22B),

marked by

a distribution determination device for determining the distribution of the energy delivered to and absorbed by the first output shaft (22A) and the second output shaft (22B),

wherein the first energy control means (91; 191) and the second energy control means (92; 192) carry out the control by setting the energy allocations determined by the distribution determination means to target values.

2. Energy transmission device with a rotary shaft (56; 156) to which energy output from an internal combustion engine (50; 150) is transmitted and transmits the energy absorbed by the rotary shaft (56; 156) from the internal combustion engine to a first output shaft (22A) and a second output shaft (22B) different from the first output shaft, the energy transmission device comprising:

a second motor (40; MG2) connected to the second output shaft (22B),

a first energy control device (91; 191) for controlling the electrical energy received by the first motor (30; MG1) and the electrical energy output therefrom, thereby changing the driving state of the first motor (30; MG1) and the distribution of energy carried out in the distribution facility is controlled, and

marked by

a third motor (300; MG3) connected to the first output shaft (22A),

a third energy control device (93; 193) for controlling the operation of the third motor (300; MG2) to deliver energy to and from the first output shaft (22A) through the third motor, the first output shaft (22A) receiving and delivering mechanical energy via the distribution device,

an internal combustion engine operating device for controlling the power from the first motor (30; MG3) via the first power control device (91; 191), thereby enabling the internal combustion engine (50; 150) to be driven within a desired operating range, and

a distribution determination device for determining the distribution of the energy absorbed by and output from the first output shaft (22A) and the second output shaft (22B),

wherein the third energy control means (93; 193) carries out the control by setting the energy allocation for the first output shaft (22a) determined by the distribution determination means to a target value, and

the second energy control means carries out the control by setting the energy allocation for the second output shaft (22B) determined by the distribution determining means to a target value.

3. Energy transmission device according to one of claims 1 and 2, wherein the first motor (30) has a first rotor mechanically connected to a rotation shaft (56) of the internal combustion engine and a second rotor electromagnetically connected to the first rotor to rotate relative to the first rotor and mechanically connected to the first output shaft (22A), thereby forming the distribution device,

wherein the first energy control device (91) and the second energy control device (92) comprise:

a first motor drive circuit (91) for controlling the electromagnetic connection between the first rotor and the second rotor in the first motor (30) by multiphase alternating current to enable the electrical energy to be transmitted between the first motor drive circuit (91) and the first motor (30) in at least one direction,

a second motor drive circuit (92) that enables electrical energy to be transmitted between the second motor drive circuit (92) and the second motor (40) in at least one direction, and

a power distribution control device for controlling the first motor drive circuit (91) and the first motor drive circuit (92) to regulate the distribution of the power received by and output from the first output shaft (22A) and the second output shaft (22B).

4. Energy transmission device according to claim 3, wherein the energy transmission device further comprises a storage battery (94) for storing at least a part of the electrical energy generated either between the first motor (30) and the drive circuit (91) for the first motor or between the second motor (40) and the drive circuit (92) for the second motor,

wherein the power distribution control means controls, in addition to the transmission of electric power between the first motor (30) and the drive circuit (91) for the first motor and the transmission of electric power between the second motor (40) and the drive circuit (92) for the second motor, which are carried out by the control of the drive circuit (91) for the first motor and the drive circuit (92) for the second motor, thereby regulating the distribution of the power received by and output from the first output shaft (22A) and the second output shaft (22B), the storage of the electric power in the storage battery (94) and the output of electric power from the storage battery (94).

5. Energy transmission device according to one of claims 3 and 4, wherein the energy distribution control device comprises:

a generator operation control device for controlling the drive circuit (91) for the first motor, thereby enabling electrical energy corresponding to a slip rotation between the first rotor and the second rotor to be generated by the first motor (30) via the drive circuit (91) for the first motor,

a power operation control device that enables the second motor (40) to perform the power operation via the second motor drive circuit (92) with at least a portion of the electrical energy generated by the first motor (30).

6. Energy transmission device according to claim 4, wherein the energy distribution control device comprises:

a first power control device for controlling the drive circuit (91) for the first motor, thereby enabling the first motor (30) to perform the power operation by the electric energy stored in the storage battery (94), and

a second power operation control means for controlling the drive circuit (92) for the second motor, thereby enabling the second motor (40) to perform the power operation by the electric energy stored in the storage battery (94).

7. Energy transmission device according to one of claims 1 and 2, wherein the distribution device comprises a three-shaft energy input/output device (120), wherein the three shafts are connected to a rotation shaft (156) of the internal combustion engine, the first output shaft and a rotation shaft of the first motor (MG1), respectively, wherein the three-shaft energy input/output device (120) determines the energy input and output from the shaft connected to the first output shaft based on energies input and output from the shaft connected to the rotation shaft (156) of the internal combustion engine and the shaft connected to the rotation shaft of the first motor (MG1),

wherein the first energy control device (191) and the second energy control device (192) comprise:

a first motor drive circuit (191) that allows the electrical energy to be transmitted between the first motor drive circuit (191) and the first motor (MG1) in at least one direction,

a second motor drive circuit (192) that allows the electrical energy to be transmitted between the second motor drive circuit (192) and the second motor (MG2) in at least one direction, and

a power distribution control device for controlling the drive circuit (191) for the first motor and the drive circuit (192) for the second motor to regulate the distribution of the power received by and output from the first output shaft and the second output shaft.

8. The power transmission device according to claim 7, wherein the power transmission device further comprises a storage battery (194) for storing at least a part of the electric energy generated by the first motor (MG1) via the first motor drive circuit (191) and generated by the second motor (MG2) via the second motor drive circuit (192).

wherein the power distribution control means in addition to the transmission of electric power between the first motor (MG1) and the drive circuit (191) for the first motor and the transmission of electric power between the second motor (MG2) and the drive circuit (192) for the second motor, which are carried out by the control of the drive circuit (191) for the first motor and the drive circuit (192) for the second motor, thereby regulating the distribution of power received from and outputted from the first output shaft and the second output shaft, controls the storage of electric power in the storage battery (194) and the output of electric power from the storage battery (194).

9. Energy transmission device according to one of claims 7 and 8, wherein the energy distribution control device comprises:

a generator operation control device for controlling the drive circuit (191) for the first motor to allow electric power corresponding to a difference between the power received by and output from the rotary shaft (156) of the internal combustion engine and the power received by and output from the first output shaft to be generated by the first motor (MG1) via the drive circuit (191) for the first motor, and

a power operation control device which enables the second motor (MG2) to control the power operation via the Drive circuit (192) for the second motor with at least a part of the electrical energy generated by the first motor (MG1).

10. Energy transmission device according to claim 8, wherein the energy distribution control device comprises:

a first power operation control means for controlling the drive circuit (191) for the first motor, thereby enabling the first motor (MG1) to perform the power operation by the electric energy stored in the storage battery (194), and

a second power operation control means for controlling the drive circuit (192) for the second motor, thereby enabling the second motor (MG2) to perform the power operation with the electric energy stored in the storage battery (194).

11. A method of operating an energy transmission device according to claim 1 for transmitting mechanical energy output from the internal combustion engine (50) via a rotary shaft (56) to a first motor (30), and for enabling a portion of the transmitted mechanical energy to be converted into electrical energy by the first motor (30) and extracted as such, comprising the steps of:

Delivering the remaining mechanical energy to a first output shaft (22A), while at least part of the electrical energy taken from the first motor (30) is used to drive a second motor (40) and delivered to a second output shaft (22B) different from the first output shaft (22A),

Controlling the distribution of the mechanical energy transmitted to the first motor (30) and the electrical energy extracted from the first motor (30) to regulate the energy allocations delivered to the first output shaft (22A) and the second output shaft (22B) to respective target values.

12. Energy transmission device according to Claim 2, wherein the first motor (MG1) has a first rotor connected to a rotation shaft (56) of the internal combustion engine, and a second rotor electromagnetically connected to the first rotor to rotate relative to the first rotor and mechanically connected to the first output shaft, thereby forming the distribution device.

13. The power transmission device according to claim 2, wherein the distribution device comprises a three-shaft power input/output device (120), the three shafts being connected to a rotation shaft (56) of the internal combustion engine, the first output shaft and a rotation shaft of the first motor (MG1), respectively, the three-shaft power input/output device (120) determining the power received by and outputted through the shaft connected to the first output shaft based on powers received by and outputted through the shaft connected to the rotation shaft (156) of the internal combustion engine and the shaft connected to the rotation shaft of the first motor (MG1).

14. Energy transmission device according to one of the preceding claims, wherein each motor (30, 40; MG1, MG2; 30, 40, 300; MG1, MG2, MG3) is a synchronous motor which rotates by the interaction between a rotating magnetic field formed by a multiphase alternating current and a magnetic field formed by a permanent magnet.

15. A four-wheel drive vehicle for independently transferring power to a first axle and a second axle of the vehicle, the four-wheel drive vehicle comprising:

an internal combustion engine (50; 150) with a rotational shaft (56; 156) from which energy is extracted, wherein the internal combustion engine sets the rotational shaft (56; 156) in rotation, and

a power transmission device according to one of claims 1 to 10 and 12 to 14, wherein the first output shaft is the first axis and the second output shaft is the second axis.

16. A four-wheel drive vehicle according to claim 15 when dependent on claim 3, wherein the power distribution control means controls the first motor drive circuit (91) and the second motor drive circuit (92) to distribute the power of the engine (50) to the first axle and the second axle at a predetermined distribution ratio.

17. A four-wheel drive vehicle according to claim 15 when dependent on claim 3, 4, 7 or 8, wherein the power distribution control device comprises:

a generator operation control device for controlling the drive circuit (91) for the second motor, thereby enabling electrical energy to be generated by the second motor (40) driven by rotation of the second axis, and

a power operation control device for enabling the first motor (30) to perform the power operation via the first motor drive circuit (91) with at least a part of the electric power generated by the second motor (40).

18. A four-wheel drive vehicle according to claim 15 when dependent on claim 4 or 8, wherein the power distribution control device comprises:

a first generator operation control device which controls the drive circuit (91) for the first motor, thereby enabling electrical energy supplied to the Slip rotation between the first rotor and the second rotor is generated by the first motor (30) via the drive circuit (91) for the first motor, and

a second generator operation control device which controls the drive circuit (92) for the second motor, thereby enabling electrical energy to be generated by the second motor (40) driven by rotation of the second axis,

wherein at least a portion of the generated electrical energy is stored in the storage battery (94).

19. A four-wheel drive vehicle according to claim 15 when dependent on claim 8, wherein the power distribution control means uses the electrical energy stored in the storage battery (194) and comprises:

a first power operation control means (191) for controlling the drive circuit (191) for the first motor, thereby enabling the first motor (MG1) to perform the power operation, and

a second power operation control means (192) for controlling the second motor drive circuit (192), thereby enabling the second motor (MG2) to perform the power operation.

20. Four-wheel drive vehicle with an energy transfer device according to claim 1 for transferring energy from the internal combustion engine (50) to a first axle of the vehicle and to a second axle which is not in direct mechanical connection with the first axle,

wherein the internal combustion engine (50) has a rotary shaft for delivering energy, wherein the internal combustion engine (50) causes the rotary shaft to rotate,

wherein the first output shaft is the first axis and the second output shaft is the second axis,

wherein the first motor has a first rotor mechanically connected to the rotation shaft of the internal combustion engine (50) and a second rotor electromagnetically connected to the first rotor for rotating relative to the first rotor, the second rotor being mechanically connected to the first axis,

wherein a first motor drive circuit is provided for controlling the electromagnetic connection between the first rotor and the second rotor in the first motor by a multiphase alternating current to enable a transmission of electrical energy between the first motor drive circuit (91) and the first motor at least in one direction, wherein a second motor has a third rotor mechanically connected to another rotation shaft of the internal combustion engine (50) and a fourth rotor electromagnetically connected to the third rotor to rotate with respect to the third rotor, wherein the fourth rotor is mechanically connected to the second axis,

wherein a second motor drive circuit (92) is provided for controlling the electromagnetic connection between the third rotor and the fourth rotor in the second motor by multiphase alternating current to enable transmission of electrical energy between the second motor drive circuit and the second motor in at least one direction, and

wherein the power distribution control means is provided for controlling the drive circuit (91) for the first motor and the drive circuit (92) for the second motor, thereby enabling the power of the internal combustion engine (50) to be output to the first axle and the second axle at a predetermined distribution ratio.

21. A four-wheel drive vehicle according to claim 20, wherein the four-wheel drive vehicle further comprises a storage battery (94) for storing at least a portion of the electrical energy transmitted between either the first motor and the drive circuit (91) for the first motor or between the second motor and the drive circuit (92) for the second motor,

wherein the energy distribution control device comprises a storage battery control device which, in addition to the generation and consumption of electrical energy, controls the storage of electrical energy in the storage battery (94) and/or the output of electrical energy from the storage battery (94) via the control of the drive circuit (91) for the first motor and the drive circuit (92) for the second motor.

22. A four-wheel drive vehicle comprising an energy transfer device according to claim 1 for transferring energy from the internal combustion engine (50) to a first axle and a second axle of the vehicle,

wherein the first output shaft is the first axle and the second output shaft is the second axle,

wherein the internal combustion engine (50) has a rotary shaft for outputting energy, wherein the internal combustion engine (50) causes the rotary shaft to rotate,

wherein the first motor (30) has a first rotor mechanically connected to the rotation shaft of the internal combustion engine (50) and a second rotor electromagnetically connected to the first rotor to rotate relative to the first rotor, the second rotor being mechanically connected to the first axis,

wherein a drive circuit (91) for the first motor is provided which controls the electromagnetic connection between the first rotor and the second rotor in the first motor (30) by a multi-phase alternating current in order to enable a transmission of electrical energy between the drive circuit (91) for the first motor and the first motor in at least one direction,

wherein a drive circuit (92) for the second motor is provided, which enables the transmission of electrical energy between the drive circuit (92) for the second Motor and the second motor (40) at least in one direction, and

a braking force control device which controls the drive circuit (91) for the first motor and the drive circuit (92) for the second motor, whereby a braking torque is provided on the first axle and/or on the second axle.

23. A method for controlling the distribution of energy received from an internal combustion engine (50) via a rotating shaft (56) to an energy allocation received by and output from a first output shaft (22A) connected to a first motor and to an energy allocation received by and output from a second output shaft (22B) different from the first output shaft (22A) and connected to a second motor (40), the method comprising the steps of:

(a) determining the distribution of the energy absorbed by and emitted by the first output shaft (22A) and the second output shaft (22B),

(b) providing a distribution device for regulating the distribution of the energy absorbed by the rotary shaft (65), the mechanical energy absorbed by and output from the first output shaft (22A) and the electrical energy absorbed by and output from the first motor (30) in such a way that the total energy absorbed is balanced with the total energy output,

(c) controlling the electrical energy received by and output from the first motor (30), thereby changing a drive state of the first motor (30) and controlling the distribution of the energy carried out in the distribution device,

(d) controlling the operation of the second motor (40) based on the electrical energy absorbed and emitted by the first motor (30) by the operation of the distribution device, whereby the energy delivered by the second output shaft (22B) is regulated,

wherein the control in steps (c) and (d) is carried out by setting the energy allocations determined in step (a) to target values.

24. A method of controlling a four-wheel drive using the method of claim 23, wherein the first output shaft (22A) is the first axle and the second output shaft (22B) is the second axle.