DE69614754T2 - Drive arrangement and control method for auxiliary units of a hybrid vehicle - Google Patents
Drive arrangement and control method for auxiliary units of a hybrid vehicleInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf eine Energieabgabevorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung von dieser. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf eine Energieabgabevorrichtung zum Übertragen oder zur Verwendung von von einem Verbrennungsmotor abgegebener Energie mit hohem Wirkungsgrad und ein Verfahren zur Steuerung einer solchen Energieabgabevorrichtung.The present invention relates essentially to an energy output device and a method for controlling the same. More specifically, the invention relates to an energy output device for transmitting or using energy output from an internal combustion engine with high efficiency and a method for controlling such an energy output device.
Bei vorgeschlagenen Energieübertragungsvorrichtungen, die an einem Fahrzeug montiert sind, ist eine Abtriebswelle eines Verbrennungsmotors über eine elektromagnetische Kupplung mit einer mit einem Rotor eines Motors verbundenen Antriebswelle elektromagnetisch verbunden, so daß Energie des Verbrennungsmotors zur Antriebswelle übertragen wird (wie es z. B. in der japanischen Patentoffenlegung-Gazette Nr. 53-133814 offenbart ist). Wenn die Drehzahl des Motor, der mit dem Antrieb des Fahrzeugs beginnt, einen vorbestimmten Pegel erreicht, führt die vorgeschlagene Energieabgabevorrichtung einen Erregerstrom zur elektromagnetischen Kupplung, um den Verbrennungsmotor anzudrehen, und führt anschließend das Kraftstoffeinspritzen in den Verbrennungsmotors sowie das Funkenzünden aus, wodurch der Verbrennungsmotor gestartet wird und ermöglicht wird, daß der Verbrennungsmotor Energie zuführt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird und sich die Drehzahl des Motor auf den vorbestimmten Wert oder darunter verringert, beendet andererseits die Energieabgabevorrichtung die Zuführung des Erregerstroms zur elektromagnetischen Kupplung sowie das Kraftstoffeinspritzen in den Verbrennungsmotor und das Funkenzünden, wodurch der Betrieb des Verbrennungsmotors beendet ist.In proposed power transmission devices mounted on a vehicle, an output shaft of an internal combustion engine is electromagnetically connected to a drive shaft connected to a rotor of a motor via an electromagnetic clutch so that power of the internal combustion engine is transmitted to the drive shaft (as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open Gazette No. 53-133814). When the rotational speed of the engine that starts driving the vehicle reaches a predetermined level, the proposed power output device supplies an exciting current to the electromagnetic clutch to start the internal combustion engine, and then carries out fuel injection into the internal combustion engine and spark ignition, thereby starting the internal combustion engine and allowing the internal combustion engine to supply power. On the other hand, when the vehicle speed is reduced and the rotational speed of the engine decreases to the predetermined value or below, the power output device stops supplying the exciting current to the electromagnetic clutch. as well as fuel injection into the internal combustion engine and spark ignition, which terminates the operation of the internal combustion engine.
Beim Fahrzeug, das eine solche Energieabgabevorrichtung enthält, wird Energie, die zum Antrieb einer Hilfsanlage erforderlich ist, über die Rotation der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors erhalten oder mit der in einer Batterie gespeicherten elektrischen Energie ausgeglichen. Die Hilfsanlage weist Hilfsanlagen auf, die für den Betrieb der Energieabgabevorrichtung erforderlich sind, z. B. eine Pumpe zum Umführen des Kühlwassers des Verbrennungsmotors, und solche, die nicht für den Betrieb der Energieabgabevorrichtung, sondern für den Betrieb des Fahrzeugs erforderlich sind, wie z. B. eine Pumpe für die Servolenkung und eine Pumpe für eine Klimaanlage. Beim System zum Zuführen der Energie der Hilfsanlage von der Batterie ist es erforderlich, daß die Batterie eine große Kapazität hat und dadurch groß ist, um ausreichende elektrische Energie der Hilfsanlage zuzuführen. Die Batterie wird im allgemeinen mit der regenerativen elektrischen Energie geladen, die dem Schlupf der elektromagnetischen Kupplung entspricht. Der Gesamtenergie-Wirkungsgrad wird somit in Abhängigkeit vom Betriebswirkungsgrad der elektromagnetischen Kupplung und dem Lade- und Entladewirkungsgrad der Batterie verringert.In the vehicle incorporating such a power output device, power required to drive an auxiliary device is obtained through the rotation of the output shaft of the engine or balanced with the electric energy stored in a battery. The auxiliary device includes auxiliary devices required for the operation of the power output device, such as a pump for circulating the cooling water of the engine, and those required not for the operation of the power output device but for the operation of the vehicle, such as a pump for power steering and a pump for air conditioning. In the system for supplying the power of the auxiliary device from the battery, it is necessary that the battery has a large capacity and is therefore large in order to supply sufficient electric energy to the auxiliary device. The battery is generally charged with the regenerative electric energy corresponding to the slip of the electromagnetic clutch. The overall energy efficiency is thus reduced depending on the operating efficiency of the electromagnetic clutch and the charging and discharging efficiency of the battery.
Beim System, bei dem die Hilfsanlage mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors mechanisch verbunden ist, wird durch Drehung der Abtriebswelle erzeugte mechanische Energie als Energie der Hilfsanlage direkt zugeführt. Bei dieser Struktur werden nicht die vorstehend genannten Probleme erzeugt. Jedoch dreht sich die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors bei dieser Struktur nicht, wenn der Verbrennungsmotor seinen Betrieb stoppt, und das Fahrzeug wird nur mit der in der Batterie gespeicherten elektrischen Energie angetrieben. Die stillstehende Abtriebswelle erzeugt keine für den Betrieb der Hilfsanlage erforderliche Energie.In the system in which the auxiliary equipment is mechanically connected to the output shaft of the internal combustion engine, mechanical energy generated by rotation of the output shaft is directly supplied as energy to the auxiliary equipment. In this structure, the above-mentioned problems are not generated. However, in this structure, the output shaft of the internal combustion engine does not rotate when the internal combustion engine stops its operation, and the vehicle is driven only by the electric energy stored in the battery. The stationary output shaft does not generate any energy required to operate the auxiliary system.
Das Dokument EP-A-0 510 582 bezieht sich auf eine Fahrzeug-Antriebsmaschine mit einer Wärmeantriebseinrichtung (Verbrennungsmotor) und einer elektrischen Antriebseinrichtung (Elektromotor). Der Verbrennungsmotor ist über eine erste Kupplung mit einer Antriebswelle verbindbar. Ein Antrieb überträgt auswählend Energie von der Antriebswelle zu einer Welle, an der Hilfseinrichtungen installiert sind. Der Elektromotor ist mit der Antriebswelle über eine weitere Kupplung verbindbar. Der Verbrennungsmotor treibt die Welle und einen Generator über einen Antrieb an, Der Generator kann auch als Motor verwendet werden; in diesem Fall enthält der Antrieb eine weitere Kupplung, Diese Fahrzeug- Antriebsmaschine hat den Nachteil, daß die Energie, die vom Elektromotor zu den Rädern im Fall einer sehr niedrigen Drehzahl übertragen wird, nicht ausreichend sein kann, um die Hilfseinrichtung mit ausreichender Energie anzutreiben. Ferner ist der Wirkungsgrad dieser Fahrzeug-Antriebsmaschine nicht sehr hoch, da Energie an den Antrieben und den Kupplungen verbraucht wird. Außerdem erzeugt der vorliegende Generator ebenfalls Energie in dem Fall, daß die gesamte Energie vom Verbrennungsmotor vorzugsweise verwendet werden sollte, um nur die Antriebswelle und die Welle anzutreiben.Document EP-A-0 510 582 relates to a vehicle drive machine with a thermal drive device (internal combustion engine) and an electrical drive device (electric motor). The internal combustion engine is connectable to a drive shaft via a first clutch. A drive selectively transfers energy from the drive shaft to a shaft on which auxiliary devices are installed. The electric motor is connectable to the drive shaft via a further clutch. The internal combustion engine drives the shaft and a generator via a drive. The generator can also be used as a motor; in this case the drive contains a further clutch. This vehicle drive machine has the disadvantage that the energy transferred from the electric motor to the wheels in the case of a very low speed may not be sufficient to drive the auxiliary device with sufficient energy. Furthermore, the efficiency of this vehicle drive machine is not very high because energy is consumed at the drives and the clutches. In addition, the present generator also generates energy in the case that all the energy from the internal combustion engine should preferably be used to drive only the drive shaft and the shaft.
Das Dokument US-A-3 699 351 offenbart ein Fahrzeug mit zwei Betriebsweisen und zwei Motoren zum Antreiben einer Abtriebswelle, eines Hilfsgenerators und einer Ölpumpe, wobei jeder Motor seinen eigenen Stator hat. Daher haben die zwei Motoren zwei Statoren und zwei Rotoren. Diese Motoren können über eine Einrichtung gekoppelt werden, die eine beträchtliche Menge an elektrischer oder mechanischer Energie verbraucht. Folglich ist der Wirkungsgrad beim Antreiben einer Hilfseinrichtung nicht sehr hoch.Document US-A-3 699 351 discloses a vehicle with two modes of operation and two motors for driving an output shaft, an auxiliary generator and an oil pump, each motor having its own stator. Therefore, the two motors have two stators and two rotors. These motors can be coupled via a device which consumes a considerable amount of electrical or mechanical energy. Consequently, the efficiency in driving an auxiliary device is not very high.
Das nächstkommende Dokument zum Stand der Technik US 3 789 281 bezieht sich auf eine Vorrichtung, bei der die Abtriebswelle einer Antriebsmaschine mit einem Rotor einer elektromagnetischen Kupplung verbunden ist. Der andere Rotor der elektromagnetischen Kupplung ist auf einer Antriebswelle vorgesehen, die mit einem Rotor einer Rotationsmaschine verbunden ist. Auch in diesem Fall dreht sich die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors nicht, wenn der Verbrennungsmotor seinen Betrieb stoppt.The closest prior art document US 3 789 281 relates to a device in which the output shaft of a prime mover is connected to a rotor of an electromagnetic clutch. The other rotor of the electromagnetic clutch is provided on a drive shaft connected to a rotor of a rotating machine. Also in this case, the output shaft of the internal combustion engine does not rotate when the internal combustion engine stops its operation.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die die Nachteile der Strukturen nach dem Stand der Technik überwindet, besteht somit darin, durch einen Verbrennungsmotors erzeugte Energie mit einem hohen Wirkungsgrad zu übertragen oder zu verwenden und zu ermöglichen, daß einer Hilfsanlage, die zu einer Abtriebswelle des Verbrennungsmotors Verbindung herstellt, ausreichend Energie zugeführt wird, selbst wenn der Verbrennungsmotor seinen Betrieb stoppt und das Fahrzeug nur mit der in einer Batterie gespeicherten elektrischen Energie angetrieben wird.The object of the present invention, which overcomes the disadvantages of the prior art structures, is thus to transmit or use energy generated by an internal combustion engine with a high degree of efficiency and to enable sufficient energy to be supplied to an auxiliary system connected to an output shaft of the internal combustion engine even when the internal combustion engine stops operating and the vehicle is driven only by the electrical energy stored in a battery.
Diese Aufgabe wird durch Energieabgabevorrichtungen nach den Ansprüchen 1 und 5 und durch Verfahren entsprechend den Ansprüchen 8 und 10 gelöst.This object is achieved by energy delivery devices according to claims 1 and 5 and by methods according to claims 8 and 10.
Eine erste Energieabgabevorrichtung entsprechend dem Hintergrund der Erfindung weist auf: einen Verbrennungsmotor mit einer Abtriebswelle, einen ersten Motor mit einem mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors verbundenen ersten Rotor und einem mit der Antriebswelle verbundenen zweiten Rotor, wobei der zweite Rotor bezüglich des ersten Rotors koaxial und drehbar angeordnet ist und der erste und der zweite Rotor elektromagnetisch miteinander verbunden sind, wodurch zwischen der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors und der Antriebswelle über die elektromagnetische Verbindung des ersten und des zweiten Rotors Energie übertragen wird, eine Antriebsschaltung für den ersten Motor und zum Steuern eines Maßes an elektromagnetischer Verbindung des ersten Rotors und des zweiten Rotors im ersten Motor zum Regulieren der Rotation des zweiten Rotors bezüglich des ersten Rotors, einen mit der Antriebswelle verbunden zweiten Motor, eine Antriebsschaltung für den zweiten Motor zum Antreiben und Steuern des zweiten Motors, eine Speicherbatterie, die mit der durch den ersten Motor regenerierten elektrischen Energie über die Antriebsschaltung für den ersten Motor geladen wird, die mit der durch den zweiten Motor regenerierten elektrischen Energie über die Antriebsschaltung für den zweiten Motor geladen wird, die elektrische Energie, die zum Antreiben des ersten Motors erforderlich ist, über die Antriebsschaltung für den ersten Motor entlädt, und die elektrische Energie, die zum Antreiben des zweiten Motor erforderlich ist, über die Antriebsschaltung für den zweiten Motor entlädt, eine Hilfsanlage, die mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors verbunden ist und durch die Energie der Abtriebswelle angetrieben wird, und eine Hilfsanlagensteuereinrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den ersten Motor, um zu ermöglichen, daß der erste Motor der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors mit der in der Speicherbatterie gespeicherten elektrischen Energie ein Drehmoment zuführt, während der Verbrennungsmotor seinen Betrieb stoppt, wobei das Drehmoment ermöglicht, daß sich die Abtriebswelle des Verbrennungsmotor mit einer vorbestimmten Drehzahl dreht.A first energy output device according to the background of the invention comprises: an internal combustion engine with an output shaft, a first motor with a first rotor connected to the output shaft of the internal combustion engine and a second rotor connected to the drive shaft, wherein the second rotor is arranged coaxially and rotatably with respect to the first rotor and the first and second rotors are electromagnetically connected to one another, whereby between the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft via the electromagnetic connection of the first and second rotors, a drive circuit for the first motor and for controlling a degree of electromagnetic connection of the first rotor and the second rotor in the first motor for regulating the rotation of the second rotor with respect to the first rotor, a second motor connected to the drive shaft, a drive circuit for the second motor for driving and controlling the second motor, a storage battery charged with the electrical energy regenerated by the first motor via the drive circuit for the first motor, charged with the electrical energy regenerated by the second motor via the drive circuit for the second motor, discharging the electrical energy required to drive the first motor via the drive circuit for the first motor, and discharging the electrical energy required to drive the second motor via the drive circuit for the second motor, an auxiliary system connected to the output shaft of the internal combustion engine and driven by the energy of the output shaft, and an auxiliary system control device for controlling the drive circuit for the first motor to enable the first motor supplies a torque to the output shaft of the internal combustion engine using the electrical energy stored in the storage battery while the internal combustion engine stops operating, the torque enabling the output shaft of the internal combustion engine to rotate at a predetermined speed.
Selbst wenn der Verbrennungsmotors seinen Betrieb stoppt, kann die erste Energieabgabevorrichtung entsprechend dem Hintergrund der Erfindung den ersten Motor mit der in der Speicherbatterie gespeicherten elektrischen Energie antreiben, um die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors in Rotation zu versetzen und dadurch die Hilfsanlage, die mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors Verbindung herstellt, anzutreiben.According to the background of the invention, even if the internal combustion engine stops operating, the first power output device can drive the first motor with the electric energy stored in the storage battery to rotate the output shaft of the internal combustion engine and thereby drive the auxiliary equipment that connects to the output shaft of the internal combustion engine.
Entsprechend einem Aspekt der ersten Energieabgabevorrichtung entsprechend dem Hintergrund der Erfindung ist das Drehmoment ein erstes Drehmoment und weist die Hilfsanlagen-Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den zweiten Motor auf, um zu ermöglichen, daß der zweite Motor ein zweites Drehmoment an die Antriebswelle anlegt, um eine Änderung des Drehmoments der Antriebswelle durch die Rotation der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors mit der vorbestimmten Drehzahl bedingt zu verringern.According to an aspect of the first power output device according to the background of the invention, the torque is a first torque and the auxiliary equipment control means includes means for controlling the drive circuit for the second motor to enable the second motor to apply a second torque to the drive shaft to reduce a change in the torque of the drive shaft due to the rotation of the output shaft of the internal combustion engine at the predetermined speed.
Entsprechend einen noch weiteren Aspekt der ersten Energieabgabevorrichtung entsprechend dem Hintergrund der Erfindung weist die Hilfsanlagensteuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den zweiten Motor auf, um zu ermöglichen, daß der zweite Motor das zweite Drehmoment an die Antriebswelle als eine Summe des dritten Drehmoments und eines vierten Drehmoments anlegt, wobei das dritte Drehmoment angelegt wird, um die Antriebswelle in Rotation zu versetzen und das vierte Drehmoment eine Größe hat, die im wesentlichen gleich dem ersten Drehmoment ist, das durch den ersten Motor angelegt wird, um die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors mit der vorbestimmten Drehmoment jedoch entgegengesetzt zum ersten Drehmoment in Rotation zu versetzen.According to a still further aspect of the first power output device according to the background of the invention, the auxiliary equipment control means comprises means for controlling the drive circuit for the second motor to enable the second motor to apply the second torque to the drive shaft as a sum of the third torque and a fourth torque, the third torque being applied to rotate the drive shaft and the fourth torque having a magnitude substantially equal to the first torque applied by the first motor to rotate the output shaft of the internal combustion engine at the predetermined torque but opposite to the first torque.
Eine zweite Energieabgabevorrichtung entsprechend dem Hintergrund der Erfindung weist auf: einen Verbrennungsmotor mit einer Abtriebswelle, einen Komplexmotor mit einem mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors verbundenen ersten Rotor, einem mit der Antriebswelle verbundenen zweiten Rotor, der bezüglich des ersten Rotors koaxial und drehbar angeordnet ist, und einem Stator zur Rotation des zweiten Rotors, wobei der erste Rotor und der zweite Rotor einen ersten Motor bilden, der zweite Rotor und der Stator einen zweiten Motor bilden, eine Antriebsschaltung für den ersten Motor zum Antreiben und Steuern des ersten Motors im Komplexmotor, eine Antriebsschaltung für den zweiten Motor zum Antreiben und Steuern des zweiten Motors im Komplexmotor, eine Speicherbatterie, die mit elektrischer Energie, die durch den ersten Motor regeneriert wird, über die Antriebsschaltung für den ersten Motor geladen wird, die mit elektrischer Energie, die durch den zweiten Motor regeneriert wird, über die Antriebsschaltung für den zweiten Motor geladen wird, die elektrische Energie, die zum Antrieb des ersten Motors erforderlich ist, über die Antriebsschaltung für den ersten Motor entlädt und die elektrische Energie, die zum Antrieb des zweiten Motors erforderlich ist, über die Antriebsschaltung für den zweiten Motor entlädt, eine Hilfsanlage, die mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors verbunden ist und durch die Energie der Abtriebswelle angetrieben wird, und eine Hilfsanlagensteuereinrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den ersten Motor, um zu ermöglichen, daß der erste Motor im Komplexmotor ein Drehmoment an die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors mit der in der Speicherbatterie gespeicherten elektrischen Energie anlegt, während der Verbrennungsmotor seinen Betrieb anhält, wobei das Drehmoment ermöglicht, daß sich die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors mit einer vorbestimmten Drehzahl dreht.A second energy output device according to the background of the invention comprises: an internal combustion engine with an output shaft, a complex motor with a first rotor connected to the output shaft of the internal combustion engine, a second rotor connected to the drive shaft, which is arranged coaxially and rotatably with respect to the first rotor, and a stator for rotating the second rotor, wherein the first rotor and the second rotor form a first motor, the second rotor and the stator form a second motor, a drive circuit for the first motor for driving and controlling the first motor in the complex motor, a second motor drive circuit for driving and controlling the second motor in the complex motor, a storage battery charged with electric energy regenerated by the first motor via the first motor drive circuit, charged with electric energy regenerated by the second motor via the second motor drive circuit, discharging the electric energy required to drive the first motor via the first motor drive circuit, and discharging the electric energy required to drive the second motor via the second motor drive circuit, an auxiliary equipment connected to the output shaft of the internal combustion engine and driven by the energy of the output shaft, and an auxiliary equipment control device for controlling the first motor drive circuit to enable the first motor in the complex motor to apply torque to the output shaft of the internal combustion engine with the electric energy stored in the storage battery while the internal combustion engine stops operating, wherein the torque enables the output shaft of the internal combustion engine to rotate at a predetermined speed.
Selbst wenn der Verbrennungsmotor seinen Betrieb anhält kann die zweite Energieabgabevorrichtung entsprechend dem Hintergrund der Erfindung den ersten Motor im Komplexmotor mit der in der Speicherbatterie gespeicherten elektrischen Energie antreiben, um die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors in Rotation zu versetzen und dadurch die Hilfsanlage, die mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors Verbindung herstellt, anzutreiben. Bei der Struktur der zweiten Energieabgabevorrichtung ist der erste Motor mit dem zweiten Motor einstückig verbunden. Das verringert das Gewicht und die Größe der gesamten Energieabgabevorrichtung.According to the background of the invention, even if the internal combustion engine stops operating, the second power output device can drive the first motor in the complex engine with the electric energy stored in the storage battery to rotate the output shaft of the internal combustion engine and thereby drive the auxiliary equipment that connects to the output shaft of the internal combustion engine. In the structure of the second power output device, the first motor is integrally connected to the second motor. This reduces the weight and size of the entire power output device.
Entsprechend einem Aspekt der zweiten Energieabgabevorrichtung entsprechend dem Hintergrund der Erfindung ist das Drehmoment ein erstes Drehmoment und weist die Hilfsanlagensteuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den zweiten Motor auf, um zu ermöglichen, daß der zweite Motor im Komplexmotor ein zweites Drehmoment an die Antriebswelle anlegt, um eine Änderung des Drehmoments der Antriebswelle bedingt durch die Rotation der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors mit der vorbestimmten Drehzahl zu verringern.According to an aspect of the second power output device according to the background of the invention, the torque is a first torque and the auxiliary equipment control means includes means for controlling the drive circuit for the second motor to enable the second motor in the complex engine to apply a second torque to the drive shaft to reduce a change in the torque of the drive shaft due to the rotation of the output shaft of the internal combustion engine at the predetermined speed.
Entsprechend einem Aspekt der zweiten Energieabgabevorrichtung entsprechend dem Hintergrund der Erfindung steuert die Hilfsanlagensteuereinrichtung die Antriebsschaltung für den zweiten Motor, um zu ermöglichen, daß der zweite Motor im Komplexmotor das zweite Drehmoment an die Antriebswelle als eine Summe des dritten Drehmoments und eines vierten Drehmoments anlegt, wobei das dritte Drehmoment angelegt wird, um die Antriebswelle in Rotation zu versetzen und das vierte Drehmoment eine Größe hat, die im wesentlichen gleich dem ersten Drehmoment ist, das durch den ersten Motor im Komplexmotor angelegt wird, um die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors mit der vorbestimmten Drehzahl jedoch entgegengesetzt zum ersten Drehmoment zu drehen.According to an aspect of the second power output device according to the background of the invention, the auxiliary equipment control means controls the drive circuit for the second motor to enable the second motor in the complex engine to apply the second torque to the drive shaft as a sum of the third torque and a fourth torque, the third torque being applied to rotate the drive shaft and the fourth torque having a magnitude substantially equal to the first torque applied by the first motor in the complex engine to rotate the output shaft of the internal combustion engine at the predetermined speed but opposite to the first torque.
Entsprechend einem weiteren Aspekt des Hintergrunds der Erfindung weist eine dritte Energieabgabevorrichtung zur Abgabe von Energie zu einer Antriebswelle auf: einen Verbrennungsmotor mit einer Abtriebswelle, einen ersten Motor mit einem mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors verbundenen ersten Rotor und einem mit der Antriebswelle verbundenen zweiten Rotor, wobei der zweite Rotor bezüglich des ersten Rotors koaxial und drehbar angeordnet ist und der erste und der zweite Rotor elektromagnetisch miteinander verbunden sind, wodurch zwischen der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors und der Antriebswelle über die elektromagnetische Verbindung des ersten und des zweiten Rotors Energie übertragen wird, eine Antriebsschaltung für den erste Motor zum Steuern eines Maßes an elektromagnetischer Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor im ersten Motor und zum Regulieren der Rotation des zweiten Rotors bezüglich des ersten Rotors, einen zweiten Motor mit einem mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors verbundenen dritten Rotor, eine Antriebsschaltung für den zweiten Motor zum Antreiben und Steuern des zweiten Motors, eine Speicherbatterie, die mit elektrischer Energie, die durch den ersten Motor regeneriert wird, über die Antriebsschaltung für den ersten Motor geladen wird, die mit elektrischer Energie, die durch den zweiten Motor regeneriert wird, über die Antriebsschaltung für den zweiten Motor geladen wird, die elektrische Energie, die zum Antreiben des ersten Motors erforderlich ist, über die Antriebsschaltung für den ersten Motor entlädt und die elektrische Energie, die zum Antreiben des zweiten Motors erforderlich ist, über die Antriebsschaltung für den zweiten Motor entlädt, eine Hilfsanlage, die mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors verbunden ist und durch die Energie der Abtriebswelle angetrieben wird, und eine Hilfsanlagensteuereinrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, um zu ermöglichen, daß der zweite Motor ein Drehmoment an die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors mit der in der Speicherbatterie gespeicherten Energie anlegt, während der Verbrennungsmotor seinen Betrieb stoppt, wobei das Drehmoment ermöglicht, daß sich die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors mit einer vorbestimmten Drehzahl dreht.According to another aspect of the background of the invention, a third energy output device for outputting energy to a drive shaft comprises: an internal combustion engine with an output shaft, a first motor with a first rotor connected to the output shaft of the internal combustion engine and a second rotor connected to the drive shaft, wherein the second rotor is arranged coaxially and rotatably with respect to the first rotor and the first and second rotors are electromagnetically connected to one another, whereby between the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft via the electromagnetic connection of the first and second rotors energy is transmitted, a first motor drive circuit for controlling a degree of electromagnetic connection of the first rotor with the second rotor in the first motor and for regulating rotation of the second rotor with respect to the first rotor, a second motor having a third rotor connected to the output shaft of the internal combustion engine, a second motor drive circuit for driving and controlling the second motor, a storage battery charged with electrical energy regenerated by the first motor via the first motor drive circuit, charged with electrical energy regenerated by the second motor via the second motor drive circuit, discharging the electrical energy required to drive the first motor via the first motor drive circuit, and discharging the electrical energy required to drive the second motor via the second motor drive circuit, an auxiliary system connected to the output shaft of the internal combustion engine and driven by the energy of the output shaft, and an auxiliary system control device for controlling the second motor drive circuit Motor to enable the second motor to apply torque to the output shaft of the internal combustion engine with the energy stored in the storage battery while the internal combustion engine stops operating, the torque enabling the output shaft of the internal combustion engine to rotate at a predetermined speed.
Selbst wenn der Verbrennungsmotors seinen Betrieb stoppt, kann die dritte Energieabgabevorrichtung entsprechend dem Hintergrund der Erfindung den zweiten Motor mit der in der Speicherbatterie gespeicherten elektrischen Energie antreiben, um die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors in Rotation zu versetzen und dadurch die Hilfsanlage, die mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors Verbindung herstellt, anzutreiben.According to the background of the invention, even if the internal combustion engine stops operating, the third power output device can drive the second motor with the electric energy stored in the storage battery to rotate the output shaft of the internal combustion engine and thereby drive the auxiliary equipment that connects to the output shaft of the internal combustion engine.
Entsprechend einem Aspekt der dritten Energieabgabevorrichtung entsprechend dem Hintergrund der Erfindung ist das Drehmoment ein erstes Drehmoment und steuert die Hilfsanlagensteuereinrichtung die Antriebsschaltung für den zweiten Motor, um zu ermöglichen, daß der zweite Motor das erste Drehmoment, das größer als ein vom ersten Motor an die Antriebswelle angelegtes zweites Drehmoment ist, an die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors anlegt.According to an aspect of the third power output device according to the background of the invention, the torque is a first torque, and the auxiliary equipment control device controls the drive circuit for the second motor to enable the second motor to apply the first torque, which is greater than a second torque applied to the drive shaft by the first motor, to the output shaft of the internal combustion engine.
Entsprechend einem noch weiteren Aspekt entsprechend dem Hintergrund der Erfindung weist eine vierte Energieabgabevorrichtung zur Abgabe von Energie zu einer Antriebswelle auf: einen Verbrennungsmotors mit einer Abtriebswelle, einen Komplexmotor mit einem mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors verbundenen ersten Rotor, einem mit der Antriebwelle verbundenen zweiten Rotor, der bezüglich des ersten Rotors koaxial und drehbar angeordnet ist, und einem Stator zur Rotation des ersten Rotors, wobei der erste Rotor und der zweite Rotor einen ersten Motor bilden und der erste Rotor und der Stator einen zweiten Motor bilden, eine Antriebsschaltung für den ersten Motor zum Antreiben und Steuern des ersten Motors im Komplexmotor, eine Antriebsschaltung für den zweiten Motor zum Antreiben und Steuern des zweiten Motors im Komplexmotor, eine Speicherbatterie, die mit elektrischer Energie, die durch den ersten Motor regeneriert wird, über die Antriebsschaltung für den ersten Motor geladen wird, die mit elektrischer Energie, die durch den zweiten Motor regeniert wird, über die Antriebsschaltung für den zweiten Motor geladen wird, die elektrische Energie, die zum Antreiben des ersten Motors erforderlich ist, über die Antriebsschaltung für den ersten Motor entlädt, und die elektrische Energie, die zum Antrieb des zweiten Motors erforderlich ist, über die Antriebsschaltung für den zweiten Motor entlädt, eine Hilfsanlage, die mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors verbunden ist und durch die Energie der Abtriebswelle angetrieben wird, und eine Hilfsanlagensteuereinrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, um zu ermöglichen, daß der zweite Motor im Komplexmotor ein Drehmoment an die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors mit der in der Speicherbatterie gespeicherten elektrischen Energie anlegt, während der Verbrennungsmotors seinen Betrieb stoppt, wobei das Drehmoment ermöglicht, daß sich die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors mit einer vorbestimmten Drehzahl dreht.According to yet another aspect of the background of the invention, a fourth power output device for outputting power to a drive shaft comprises: an internal combustion engine having an output shaft, a complex motor having a first rotor connected to the output shaft of the internal combustion engine, a second rotor connected to the drive shaft and arranged coaxially and rotatably with respect to the first rotor, and a stator for rotating the first rotor, the first rotor and the second rotor forming a first motor and the first rotor and the stator forming a second motor, a first motor drive circuit for driving and controlling the first motor in the complex motor, a second motor drive circuit for driving and controlling the second motor in the complex motor, a storage battery charged with electric energy regenerated by the first motor via the first motor drive circuit, charged with electric energy regenerated by the second motor via the second motor drive circuit, the electric energy required to drive the first motor via the first motor drive circuit and discharges the electrical energy required to drive the second motor through the second motor drive circuit, an auxiliary system connected to the output shaft of the internal combustion engine and powered by the energy of the output shaft and an auxiliary equipment control device for controlling the drive circuit for the second motor to enable the second motor in the complex motor to apply a torque to the output shaft of the internal combustion engine with the electric energy stored in the storage battery while the internal combustion engine stops its operation, the torque enabling the output shaft of the internal combustion engine to rotate at a predetermined speed.
Selbst wenn der Verbrennungsmotor seinen Betrieb stoppt, kann die vierte Energieabgabevorrichtung entsprechend dem Hintergrund der Erfindung den zweiten Motor im Komplexmotor mit der in der Speicherbatterie gespeicherten elektrischen Energie antreiben, um die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors in Rotation zu versetzen und dadurch die Hilfsanlage, die mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors Verbindung herstellt, anzutreiben. Bei der Struktur der vierten Energieabgabevorrichtung ist der erste Motor mit dem zweiten Motor einstückig verbunden. Dieses verringert das Gewicht und die Größe der gesamten Energieabgabevorrichtung.According to the background of the invention, even if the internal combustion engine stops its operation, the fourth power output device can drive the second motor in the complex engine with the electric energy stored in the storage battery to rotate the output shaft of the internal combustion engine and thereby drive the auxiliary equipment that connects to the output shaft of the internal combustion engine. In the structure of the fourth power output device, the first motor is integrally connected to the second motor. This reduces the weight and size of the entire power output device.
Entsprechend einem Aspekt der vierten Energieabgabevorrichtung entsprechend dem Hintergrund der Erfindung ist das Drehmoment ein erstes Drehmoment und weist die Hilfsanlagensteuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der Antriebsschaltung für den zweiten Motor auf, um zu ermöglichen, daß der zweite Motor im Komplexmotor das erste Drehmoment, das größer als ein vom ersten Motor im Komplexmotor an die Antriebswelle angelegtes zweites Drehmoment ist, an die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors anlegt.According to an aspect of the fourth power output device according to the background of the invention, the torque is a first torque and the auxiliary equipment control means comprises means for controlling the drive circuit for the second motor to enable the second motor in the complex engine to apply the first torque, which is greater than a second torque applied to the drive shaft by the first motor in the complex engine, to the output shaft of the internal combustion engine.
Die vorstehenden und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden ebenfalls zumindest teilweise durch ein erstes Verfahren zum Steuern einer Energieabgabevorrichtung zur Abgabe von Energie an eine Antriebswelle entsprechend dem Hintergrund der Erfindung umgesetzt. Das erste Verfahren entsprechend dem Hintergrund der Erfindung weist die Schritte auf: (a) Vorsehen eines Verbrennungsmotors mit einer Abtriebswelle, eines ersten Motors mit einem mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors verbundenen ersten Rotor und einem mit der Antriebswelle verbundenen zweiten Rotor, wobei der zweite Rotor bezüglich des ersten Rotors koaxial und drehbar angeordnet ist und der erste und der zweite Rotor elektromagnetisch miteinander verbunden sind, wodurch zwischen der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors und der Antriebswelle über die elektromagnetische Verbindung des ersten und des zweiten Rotors Energie übertragen wird, eines zweiten Motors, der mit der Antriebswelle verbunden ist, einer Speicherbatterie, die mit elektrischer Energie, die durch den ersten Motor regeneriert wird, geladen wird, die mit elektrischer Energie, die durch den zweiten Motor regeneriert wird, geladen wird, die elektrische Energie, die zum Antreiben des ersten Motors erforderlich ist, entlädt und die elektrische Energie, die zum Antreiben des zweiten Motors erforderlich ist, entlädt und einer Hilfsanlage, die mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors verbunden ist und durch die Energie der Abtriebswelle angetrieben wird, und (b) Steuern des ersten Motor, um zu ermöglichen, daß der erste Motor ein Drehmoment auf die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors mit der in der Speicherbatterie gespeicherten elektrischen Energie aufbringt, während der Verbrennungsmotor seinen Betrieb stoppt, wobei das Drehmoment ermöglicht, daß sich die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors mit einer vorbestimmten Drehzahl dreht.The foregoing and other objects of the present invention are also achieved, at least in part, by a first method of controlling an energy delivery device to deliver energy to a drive shaft according to the background of the invention. The first method according to the background of the invention comprises the steps of: (a) providing an internal combustion engine having an output shaft, a first motor having a first rotor connected to the output shaft of the internal combustion engine and a second rotor connected to the drive shaft, the second rotor being arranged coaxially and rotatably with respect to the first rotor and the first and second rotors being electromagnetically connected to each other, whereby energy is transmitted between the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft via the electromagnetic connection of the first and second rotors, a second motor connected to the drive shaft, a storage battery charged with electrical energy regenerated by the first motor, charged with electrical energy regenerated by the second motor, discharging the electrical energy required to drive the first motor and discharging the electrical energy required to drive the second motor, and an auxiliary system connected to the output shaft of the internal combustion engine and driven by the energy of the output shaft and (b) controlling the first motor to enable the first motor to apply a torque to the output shaft of the internal combustion engine with the electrical energy stored in the storage battery while the internal combustion engine stops its operation, the torque enabling the output shaft of the internal combustion engine to rotate at a predetermined speed.
Selbst wenn der Verbrennungsmotor seinen Betrieb anhält kann das erste Verfahren entsprechend dem Hintergrund der Erfindung den ersten Motor mit der in der Speicherbatterie gespeicherten elektrischen Energie antreiben, um die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors in Rotation zu versetzen, und dadurch die Hilfsanlage, die mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors Verbindung herstellt, anzutreiben.Even if the internal combustion engine stops operating, the first method according to the background of the invention can drive the first motor with the electric energy stored in the storage battery to rotate the output shaft of the internal combustion engine, and thereby drive the auxiliary system which connects to the output shaft of the combustion engine.
Entsprechend einem Aspekt des ersten Verfahrens entsprechend dem Hintergrund der Erfindung ist das Drehmoment ein erstes Drehmoment und weist das erste Verfahren ferner den Schritt (c) des Steuerns des zweiten Motors, um zu ermöglichen, daß der zweite Motor ein zweites Drehmoment an die Antriebswelle als eine Summe eines dritten Drehmoments und eines vierten Drehmoments anlegt, wobei das dritte Drehmoment angelegt wird, um die Antriebswelle in Rotation zu versetzen und das vierte Drehmoment eine Größe hat, die im wesentlichen gleich dem ersten Drehmoment ist, das durch den ersten Motor angelegt wird, um die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors mit der vorbestimmten Drehzahl jedoch entgegengesetzt zum ersten Drehmoment zu drehen, auf.According to an aspect of the first method according to the background of the invention, the torque is a first torque and the first method further comprises the step (c) of controlling the second motor to enable the second motor to apply a second torque to the drive shaft as a sum of a third torque and a fourth torque, the third torque being applied to rotate the drive shaft and the fourth torque having a magnitude substantially equal to the first torque applied by the first motor to rotate the output shaft of the internal combustion engine at the predetermined speed but opposite to the first torque.
Ein zweites Verfahren entsprechend dem Hintergrund der Erfindung weist die Schritte auf: (a) Vorsehen eines Verbrennungsmotors mit einer Abtriebswelle, eines ersten Motor mit einem mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors verbundenen ersten Rotor und einem mit der Antriebswelle verbundenen zweiten Rotor, wobei der zweite Rotor bezüglich des ersten Rotors koaxial und drehbar angeordnet ist und der erste und der zweite Rotor elektromagnetisch miteinander verbunden sind, wodurch zwischen der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors und der Antriebswelle über die elektromagnetische Verbindung des ersten und des zweiten Rotors Energie übertragen wird, eines mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors verbundenen zweiten Motors, einer Speicherbatterie, die mit durch den ersten Motor regenerierter elektrischer Energie geladen wird, die mit durch den zweiten Motor regenerierter elektrischer Energie geladen wird, die elektrische Energie, die zum Antreiben des ersten Motors erforderlich ist, entlädt und die elektrische Energie, die zum Antreiben des zweiten Motors erforderlich ist, entlädt, und einer Hilfsanlage, die mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors verbunden ist und durch die Energie der Abtriebswelle angetrieben wird, und (b) Steuern des zweiten Motors, um zu ermöglichen, daß der zweite Motor ein Drehmoment an die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors mit der in der Speicherbatterie gespeicherten elektrischen Energie anlegt, während der Verbrennungsmotors seinen Betrieb stoppt, wobei das Drehmoment ermöglicht, daß sich die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors mit einer vorbestimmten Drehzahl dreht.A second method according to the background of the invention comprises the steps of: (a) providing an internal combustion engine having an output shaft, a first motor having a first rotor connected to the output shaft of the internal combustion engine and a second rotor connected to the drive shaft, the second rotor being coaxially and rotatably arranged with respect to the first rotor and the first and second rotors being electromagnetically connected to each other, whereby energy is transmitted between the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft via the electromagnetic connection of the first and second rotors, a second motor connected to the output shaft of the internal combustion engine, a storage battery charged with electrical energy regenerated by the first motor, charged with electrical energy regenerated by the second motor, discharging the electrical energy required to drive the first motor and discharging the electrical energy required to drive the second motor, and an auxiliary system connected to the output shaft of the internal combustion engine and driven by the energy of the output shaft, and (b) controlling the second motor to enable the second motor to apply a torque to the output shaft of the internal combustion engine with the electrical energy stored in the storage battery while the internal combustion engine stops its operation, the torque enabling the output shaft of the internal combustion engine to rotate at a predetermined speed.
Selbst wenn der Verbrennungsmotor seinen Betrieb stoppt, kann das zweite Verfahren entsprechend dem Hintergrund der Erfindung den zweiten Motor mit der in der Speicherbatterie gespeicherten elektrischen Energie antreiben, um die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors zu drehen und dadurch die Hilfsanlage, die mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors Verbindung herstellt, anzutreiben.Even if the internal combustion engine stops its operation, the second method according to the background of the invention can drive the second motor with the electric energy stored in the storage battery to rotate the output shaft of the internal combustion engine and thereby drive the auxiliary equipment that connects to the output shaft of the internal combustion engine.
Entsprechend einem Aspekt des zweiten Verfahrens entsprechend dem Hintergrund der Erfindung ist das Drehmoment ein erstes Drehmoment und weist das zweite Verfahren ferner den Schritt (c) des Steuerns der Antriebsschaltung für den zweiten Motor, um zu ermöglichen, daß der zweite Motor das erste Drehmoment, das größer als ein vom ersten Motor an die Antriebswelle angelegtes zweites Drehmoment ist, an die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors anlegt, auf.According to an aspect of the second method according to the background of the invention, the torque is a first torque and the second method further comprises the step (c) of controlling the drive circuit for the second motor to enable the second motor to apply the first torque, which is greater than a second torque applied to the drive shaft by the first motor, to the output shaft of the internal combustion engine.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele mit den beiliegenden 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.
Fig. 1 stellt schematisch die Struktur einer Energieabgabevorrichtung 20 als ein erstes Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung dar,Fig. 1 schematically illustrates the structure of an energy output device 20 as a first embodiment according to the present invention,
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die detaillierte Strukturen eines Kupplungsmotors 30 und eines Hilfsmotors 40 darstellt, die in der Energieabgabevorrichtung 20 von Fig. 1 enthalten sind,Fig. 2 is a cross-sectional view showing detailed structures of a clutch motor 30 and an auxiliary motor 40 included in the power output device 20 of Fig. 1,
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, die die allgemeine Struktur eines Fahrzeugs darstellt, in dem die Energieabgabevorrichtung 20 von Fig. 1 enthalten ist,Fig. 3 is a schematic view illustrating the general structure of a vehicle in which the energy output device 20 of Fig. 1 is incorporated,
Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die das Betriebsprinzip der Energieabgabevorrichtung 20 zeigt,Fig. 4 is a diagram showing the operation principle of the energy output device 20,
Fig. 5 ist ein Fließbild, das eine Drehmomentsteuerroutine zeigt, die durch die Steuereinrichtung 80 im ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird,Fig. 5 is a flowchart showing a torque control routine executed by the controller 80 in the first embodiment,
Fig. 6 ist ein Fließbild, das Einzelheiten des Steuerprozesses des Kupplungsmotors 30, der in Schritt S108 im Fließbild von Fig. 5 ausgeführt wird, zeigt,Fig. 6 is a flowchart showing details of the control process of the clutch motor 30 executed in step S108 in the flowchart of Fig. 5,
die Fig. 7 und 8 sind Fließbilder, die Einzelheiten des Steuerprozesse des Hilfsmotors 40, der in Schritt S110 im Fließbild von Fig. 5 ausgeführt werden, zeigt,Figs. 7 and 8 are flowcharts showing details of the control process of the assist motor 40 executed in step S110 in the flowchart of Fig. 5,
Fig. 9 ist ein Fließbild, das eine verbrennungsmotor- Anhaltezeit-Drehmomentsteuerroutine zeigt, die durch die Steuereinrichtung 80 im ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird,Fig. 9 is a flowchart showing an engine stop time torque control routine executed by the controller 80 in the first embodiment,
Fig. 10 stellt schematisch eine Energieabgabevorrichtung 20A als eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels dar,Fig. 10 schematically shows an energy output device 20A as a modification of the first embodiment,
Fig. 11 stellt schematisch eine Struktur einer weiteren Energieabgabevorrichtung 20B als ein zweites Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung dar,Fig. 11 schematically illustrates a structure of another energy output device 20B as a second embodiment according to the present invention,
Fig. 12 ist ein Fließbild, das eine Drehmomentsteuerroutine zeigt, die durch die Steuereinrichtung 80 im zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird,Fig. 12 is a flowchart showing a torque control routine executed by the controller 80 in the second embodiment,
Fig. 13 ist ein Fließbild, das eine Verbrennungsmotor- Anhaltezeit-Drehmomentsteuerroutine zeigt, die durch die Steuereinrichtung 80 im zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird,Fig. 13 is a flowchart showing an engine stop time torque control routine executed by the controller 80 in the second embodiment,
Fig. 14 stellt schematisch eine Energieabgabevorrichtung 20C als eine Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels dar, undFig. 14 schematically illustrates an energy output device 20C as a modification of the second embodiment, and
Fig. 15 stellt schematisch eine Energieabgabevorrichtung 20D als eine weitere Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels dar.Fig. 15 schematically illustrates an energy delivery device 20D as a further modification of the second embodiment.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die die Struktur einer Energieabgabevorrichtung 20 als ein erstes Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt; Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die detaillierte Strukturen eines Kupplungsmotors 30 und eines Hilfsmotors 40, die in der Energieabgabevorrichtung 20 von Fig. 1 enthalten sind, darstellt; Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, die eine allgemeine Struktur eines Fahrzeugs zeigt, das die Energieabgabevorrichtung 20 von Fig. 1 enthält. Die allgemeine Struktur des Fahrzeugs wird aus Gründen der Zweckmäßigkeit als erstes beschrieben.Fig. 1 is a schematic view showing the structure of a power output device 20 as a first embodiment according to the present invention; Fig. 2 is a cross-sectional view showing detailed structures of a clutch motor 30 and an auxiliary motor 40 included in the power output device 20 of Fig. 1; Fig. 3 is a schematic view showing a general structure of a vehicle incorporating the power output device 20 of Fig. 1. The general structure of the vehicle will be described first for convenience.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist das Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotors 50, der durch Benzin als Energiequelle angetrieben wird, versehen. Die von einem Luftzuführsystem über ein Drosselventil 66 aufgenommene Luft wird mit Kraftstoff, d. h. in diesem Ausführungsbeispiel mit Benzin, das von einem Kraftstoffeinspritzventil 51 eingespritzt wurde, gemischt. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird in eine Verbrennungskammer 52 geführt, um explosiv gezündet und verbrannt zu werden. Ein lineare Bewegung des Kolbens 54, der durch die Explosion des Luft/Kraftstoff-Gemisches niedergedrückt wird, wird in eine Rotationsbewegung einer Kurbelwelle 56 umgewandelt. Das Drosselventil 66 wird durch eine Betätigungseinrichtung 68 angetrieben, um sich zu öffnen und zu schließen. Eine Zündkerze 62 wandelt eine Hochspannung, die von einer Zündeinrichtung 58 über einen Verteiler 60 zugeleitet wird, in einen Funken um, der das Luft/Kraftstoff- Gemisch explosiv zündet und verbrennt.Referring to Fig. 3, the vehicle is provided with an internal combustion engine 50 which is driven by gasoline as a power source. The air taken in from an air supply system via a throttle valve 66 is charged with fuel, ie gasoline in this embodiment, which injected from a fuel injection valve 51. The air/fuel mixture is fed into a combustion chamber 52 to be explosively ignited and burned. A linear movement of the piston 54 depressed by the explosion of the air/fuel mixture is converted into a rotational movement of a crankshaft 56. The throttle valve 66 is driven by an actuator 68 to open and close. A spark plug 62 converts a high voltage supplied from an ignition device 58 via a distributor 60 into a spark which explosively ignites and burns the air/fuel mixture.
Der Betrieb des Verbrennungsmotor 50 wird durch eine elektronische Steuereinheit (im folgenden wird sich auf diese als EFIECU bezogen) 70 gesteuert. Die EFIECU 70 nimmt Informationen von zahlreichen Sensoren auf, die die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 50 erfassen. Diese Sensoren weisen einen Drosselventilpositionssensor 67 zum Erfassen der Position des Drosselventils 66, einen Krümmervakuumsensor 72 zum Messen einer auf den Verbrennungsmotor 50 aufgebrachten Last, einen Wassertemperatursensor 74 zum Messen der Temperatur des Kühlwassers im Verbrennungsmotor 50 und einen Geschwindigkeitssensor 76 und einen Winkelsensor 78, die am Verteiler 60 montiert sind, um die Drehzahl und den Rotationswinkel der Kurbelwelle 56 zu messen, auf. Ein Anlasserschalter 79 zum Erfassen eines Anlaßzustands ST eines Zündschalters (nicht gezeigt) ist ebenfalls mit der EFIECU 70 verbunden. Weitere Sensoren und Schalter, die mit der EFIECU 70 Verbindung herstellen, sind in den Zeichnungen weggelassen.The operation of the internal combustion engine 50 is controlled by an electronic control unit (hereinafter referred to as EFIECU) 70. The EFIECU 70 receives information from numerous sensors that detect the operating conditions of the internal combustion engine 50. These sensors include a throttle valve position sensor 67 for detecting the 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 distributor 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 switch (not shown) is also connected to the EFIECU 70. Other sensors and switches that connect to the EFIECU 70 are omitted from the drawings.
Die Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50 ist über einen Kupplungsmotor 30 und einen Hilfsmotor 40 (die später detailliert beschrieben werden) mit einer Antriebswelle 22 verbunden. Die Antriebswelle 22 ist ferner mit einem Differentialgetriebe 24 verbunden, das anschließend das von der Antriebswelle 22 der Energieabgabevorrichtung 20 abgegebene Drehmoment zu linken und rechten treibenden Rädern 26 und 28 überträgt. Der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 werden durch eine Steuereinrichtung 80 angetrieben und gesteuert. Die Steuereinrichtung 80 weist eine innere Steuer-CPU auf und nimmt Eingangssignale von einem Gangschaltpositionssenor 84, der an einer Gangschalteinrichtung 82 befestigt ist, und einem Fahrpedalpositionssensor 65, der an einem Fahrpedal 64 befestigt ist, wie es detailliert später beschrieben wird, auf. Die Steuereinrichtung 80 sendet eine Vielzahl von Daten und Informationen an die EFIECU 70 und empfängt diese von der EFIECU 70 mittels Kommunikation. Einzelheiten der Steuerprozedur einschließlich eines Kommunikationsprotokolls werden später beschrieben.The crankshaft 56 of the internal combustion engine 50 is connected to a drive shaft 22 via a clutch motor 30 and an auxiliary motor 40 (which will be described in detail later). The drive shaft 22 is further connected to a differential gear 24, which then Drive shaft 22 of power output device 20 transmits torque output to left and right driving wheels 26 and 28. The clutch motor 30 and the assist motor 40 are driven and controlled by a controller 80. The controller 80 has an internal control CPU and receives input signals from a gear shift position sensor 84 attached to a gear shift device 82 and an accelerator pedal position sensor 65 attached to an accelerator pedal 64, as will be described in detail later. The controller 80 sends a variety of data and information to and receives from the EFIECU 70 by communication. Details of the control procedure including a communication protocol will be described later.
Einige Hilfsanlagen sind direkt oder über einen Riemen 102 mit einer Kurbelwelle 56B verbunden, die vom Verbrennungsmotor 50 entgegengesetzt zur Kurbelwelle 56 hervorsteht. Die Hilfsanlagen weisen eine Kühlpumpe 104 zum Umführen von Kühlwasser für den Verbrennungsmotor 50 und eine P/S-Pumpe 106 zum Zuführen von Energie zu einer Servolenkung auf. Diese Hilfsanlagen nehmen Energie auf, die durch Drehung der Kurbelwelle 56B erzeugt wird.Some auxiliary systems are connected directly or through a belt 102 to a crankshaft 56B that projects from the engine 50 opposite to the crankshaft 56. The auxiliary systems include a cooling pump 104 for circulating cooling water for the engine 50 and a P/S pump 106 for supplying power to a power steering system. These auxiliary systems receive power generated by rotation of the crankshaft 56B.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 weist die Energieabgabevorrichtung 20 im wesentlichen den Verbrennungsmotor 50, den Kupplungsmotor 30 mit einem Außenrotor 32 und einem Innenrotor 34, den Hilfsmotor 40 mit einem Rotor 42 und die Steuereinrichtung 80 zum Antreiben und Steuern des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 auf. Der Außenrotor 32 des Kupplungsmotors 30 ist mit einem Endabschnitt der Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50 mechanisch verbunden, wohingegen der Innenrotor 34 von diesem mit dem Rotor 42 des Hilfsmotors 40 mechanisch verbunden ist.Referring to Fig. 1, the energy output device 20 essentially comprises the internal combustion engine 50, the clutch motor 30 having an outer rotor 32 and an inner rotor 34, the auxiliary motor 40 having a rotor 42 and the control device 80 for driving and controlling the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40. The outer rotor 32 of the clutch motor 30 is mechanically connected to an end portion of the crankshaft 56 of the internal combustion engine 50, whereas the inner rotor 34 thereof is mechanically connected to the rotor 42 of the auxiliary motor 40.
Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Kupplungsmotor 30 als ein Synchronmotor aufgebaut, bei dem Dauermagnete 35 an einer Innenfläche des Außenrotors 32 befestigt sind und Dreiphasenspulen 36 auf im Innenrotor 34 ausgebildete Schlitze gewickelt sind. Den Dreiphasenspulen 36 wird über einen Drehwandler 38 Energie zugeführt. Ein dünnes laminiertes Blech aus ungerichtetem elektromagnetischem Stahl wird verwendet, um Zähne und Schlitze für die Dreiphasenspulen 36 im Innenrotor 34 auszubilden. Ein Drehmelder 39 zum Messen eines Rotationswinkels θe der Kurbelwelle 56 ist an der Kurbelwelle 56 befestigt. Der Drehmelder 39 kann ebenfalls als der Winkelsensor 78, der am Verteiler 60 montiert ist, dienen.As shown in Fig. 1, 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 the inner rotor 34. Power is supplied to the three-phase coils 36 via a rotary converter 38. A thin laminated sheet of non-directional electromagnetic steel is used to form teeth and slots for the three-phase coils 36 in the inner rotor 34. A resolver 39 for measuring a rotation angle θe of the crankshaft 56 is fixed to the crankshaft 56. The resolver 39 can also serve as the angle sensor 78 mounted on the distributor 60.
Der Hilfsmotor 40 ist ebenfalls als ein Synchronmotor mit Dreiphasenspulen 44 aufgebaut, die auf einen Stator 43 gewickelt sind, der an einem Gehäuse 45 befestigt ist, um ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen. Der Stator 43 ist ebenfalls aus einem dünnen laminierten Blech aus ungerichtetem elektromagnetischen Stahl hergestellt. Ein Vielzahl von Dauermagneten 46 sind an einer Außenfläche des Rotors 42 befestigt. Im Hilfsmotor 40 führt eine Wechselwirkung zwischen einem durch die Dauermagneten 46 ausgebildeten Magnetfeld und einem durch die Dreiphasenspulen 44 ausgebildeten rotierenden Magnetfeld zu einer Rotation des Rotors 42. Der Rotor 42 ist mit der Antriebswelle 22 mechanisch verbunden, die als die Drehmomentabtriebswelle der Energieabgabevorrichtung 20 arbeitet. Ein Drehmelder 48 zum Messen eines Rotationswinkels 6d der Antriebswelle 22 ist an der Antriebswelle 22 befestigt, die ferner durch ein im Gehäuse 45 gehaltenes Lager 49 gelagert ist.The auxiliary motor 40 is also constructed as a synchronous motor with three-phase coils 44 wound on a stator 43 that is attached to a housing 45 to generate a rotating magnetic field. The stator 43 is also made of a thin laminated sheet of non-directional electromagnetic steel. A plurality of permanent magnets 46 are attached to an outer surface of the rotor 42. In the auxiliary motor 40, an interaction between a magnetic field formed by the permanent magnets 46 and a rotating magnetic field formed by the three-phase coils 44 results in rotation of the rotor 42. The rotor 42 is mechanically connected to the drive shaft 22, which functions as the torque output shaft of the power output device 20. A resolver 48 for measuring a rotation angle θd of the drive shaft 22 is attached to the drive shaft 22, which is further supported by a bearing 49 held in the housing 45.
Der Innenrotor 34 des Kupplungsmotors 30 ist mit dem Rotor 42 des Hilfsmotors 40 und ferner mit der Antriebswelle 22 mechanisch verbunden. Wenn die Rotation und das Axialdrehmoment der Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50 über den Außenrotor 32 zum Innenrotor 34 des Kupplungsmotors 30 übertragen werden, wird die Rotation und das Drehmoment durch den Hilfsmotor 40 zur übertragenen Rotation und zum übertragenen Drehmoment addiert bzw. von diesen subtrahiert.The inner rotor 34 of the clutch motor 30 is mechanically connected to the rotor 42 of the auxiliary motor 40 and further to the drive shaft 22. When the rotation and the axial torque of the crankshaft 56 of the internal combustion engine 50 are transmitted via the outer rotor 32 to the inner rotor 34 of the clutch motor 30, the rotation and torque are added or subtracted from the transmitted rotation and torque by the auxiliary motor 40.
Während der Hilfsmotor 40 als ein herkömmlicher Dauermagnet-Dreiphasen-Synchronmotor aufgebaut ist, weist der Kupplungsmotor 30 zwei Rotationselemente oder Rotoren auf, d. h. den Außenrotor 32 mit den Dauermagneten 35 und den Innenrotor 34 mit den Dreiphasenspulen 36. Die detaillierte Struktur des Kupplungsmotors 30 wird mittels der Querschnittsansicht von Fig. 2 beschrieben. Der Außenrotor 32 des Kupplungsmotors ist an einem Umfangendabschnitt eines Rades 57, das um die Kurbelwelle 56 herum angeordnet ist, mittels eines Druckstiftes 59a und einer Schraube 59b befestigt. Ein Mittelabschnitt des Rades 57 steht vor, um ein wellenartiges Element zu bilden, an dem der Innenrotor 34 mittels Lagern 37A und 37B drehbar befestigt ist. Ein Endabschnitt der Antriebswelle 22 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 elements or rotors, i.e., the outer rotor 32 having the permanent magnets 35 and the inner rotor 34 having the three-phase coils 36. The detailed structure of the clutch motor 30 will be described by means of the cross-sectional view of Fig. 2. The outer rotor 32 of the clutch motor is fixed to a peripheral end portion of a wheel 57 arranged around the crankshaft 56 by means of a push pin 59a and a screw 59b. 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 22 is attached to the inner rotor 34.
Eine Vielzahl von Dauermagneten 35, in diesem Ausführungsbeispiel vier, ist an der Innenfläche des Außenrotors 32 gemäß Vorbeschreibung befestigt. Die Dauermagneten 35 sind in die Richtung zum axialen Zentrum des Kupplungsmotors 30 hin magnetisiert und haben Magnetpole mit abwechselnden Richtungen. Die Dreiphasenspulen 36 des Innenrotors 34, die zu den Dauermagneten 35 über eine geringe Lücke weisen, sind auf insgesamt 24 Schlitze (nicht gezeigt), die im Innenrotor 34 ausgebildet sind, gewickelt. Die Zuführung von Elektrizität zu den jeweiligen Spulen bildet magnetische Flüsse heraus, die durch die Zähne verlaufen (nicht gezeigt), die die Schlitze voneinander trennen. Die Zuführung eines Dreiphasen-Wechselstroms zu den jeweiligen Spulen versetzt dieses Magnetfeld in Drehung. 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 22 befestigt sind, auf. Durch elektromagnetische Induktion wird ermöglicht, daß elektrische Energie von den Primärwicklungen 38a zu den Sekundärwicklungen 38b oder umgekehrt übertragen werden. Der Drehwandler 38 hat Wicklungen für drei Phasen, d. h. für eine U-, V- und W-Phase, um die Übertragung der elektrischen Dreiphasenströme zu ermöglichen.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 in the direction toward the axial center of the clutch motor 30 and have magnetic poles with alternating directions. The three-phase coils 36 of the inner rotor 34, which face the permanent magnets 35 across 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 that 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 secured to the housing 45 and secondary windings 38b secured to the drive shaft 22 coupled to the inner rotor 34. 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 three phases, ie, for a U, V and W phase, to enable the transfer of the three-phase electrical currents.
Die Wechselwirkung zwischen einem Magnetfeld, das durch ein benachbartes Paar an Dauermagneten 35 ausgebildet wird, und einem rotierenden Magnetfeld, das durch die Dreiphasenspulen 36 des Innenrotors 34 ausgebildet wird, führt zu eine 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 (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 und des Hilfsmotors 40 werden nachfolgend auf der Grundlage der Fließbilder 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 (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 and the auxiliary motor 40 are described below 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. 1 weist die Steuereinrichtung 80 eine erste Antriebsschaltung 91 zum Antreiben des Kupplungsmotors 30, eine zweite Antriebsschaltung 92 zum Antreiben des Hilfsmotors 40, eine Steuer-CPU 90 zum Steuern 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 sind, einem Eingabe/Ausgabe-Anschluß (nicht gezeigt) und einem seriellen Kommunikationsanschluß (nicht gezeigt), über den Daten zur EFIECU 70 gesendet und von dieser empfangen werden, auf. Die Steuer-CPU 90 nimmt eine Vielzahl von Daten über den Eingabe/Ausgabeanschluß auf. Die Eingabedaten beinhalten einen Rotationswinkel θe der Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors vom Drehmelder 39, einen Rotationswinkel θd der Antriebswelle 22 vom Drehmelder 48, eine Fahrpedalposition AP (Drückbetrag des Fahrpedals 64) vom Fahrpedalpositionssensor 65, eine Gangschaltposition SP vom Gangschaltsensor 84, Kupplungsmotorströme Iuc und Ivc von zwei Amperemetern 95 und 96 in der ersten Antriebsschaltung 91, Hilfsmotorströme Iua und Iva von zwei Amperemetern 97 und 98 in der zweiten Antriebsschaltung 92 und eine Restkapazität BRM der Batterie 94 von einem Restkapazitätsmesser 99. Der Restkapazitätsmesser 99 kann die Restkapazität BRM der Batterie 94 durch eine beliebige bekannte Methode 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 Lade- und Entladezeit oder durch das Verursachen eines plötzlichen Kurzschlusses zwischen den Anschlußklemmen der Batterie 94 und das Messen eines Innenwiderstandes über dem elektrischen Strom.As described above, the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 are driven and controlled by the controller 80. Referring again to Fig. 1, the controller 80 includes a first drive circuit 91 for driving the clutch motor 30, a second drive circuit 92 for driving the auxiliary motor 40, a control CPU 90 for controlling 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 one-chip microprocessor having a RAM 90a used as a working memory, a ROM 90b, in which numerous control programs are stored, an input/output port (not shown), and a serial communication port (not shown) through which data is sent to and received from the EFIECU 70. The control CPU 90 receives a variety of data through the input/output port. The input data includes a rotation angle θe of the crankshaft 56 of the internal combustion engine from the resolver 39, a rotation angle θd of the drive shaft 22 from the resolver 48, an accelerator pedal position AP (depression amount of the accelerator pedal 64) from the accelerator pedal position sensor 65, a gear shift position SP from the gear shift sensor 84, clutch motor currents Iuc and Ivc from two ammeters 95 and 96 in the first drive circuit 91, auxiliary motor currents Iua and Iva from two ammeters 97 and 98 in the second drive circuit 92, and a remaining capacity BRM of the battery 94 from a remaining capacity meter 99. The remaining capacity meter 99 can determine the remaining capacity BRM of the battery 94 by any known method, for example, B. 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 measuring an internal resistance across the electric 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 Antrieben 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 Quelle und als Senke bezüglich einem Paar von 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. Minusanschlüssen der Batterie 94 verbunden. Das erste Steuersignal SW1, das von der Steuer-CPU 90 abgegeben wird, steuert aufeinanderfolgend die Einschaltzeit der paarweise angeordneten Transistoren Tr1 bis Tr6. Der durch jede Spule 36 fließende Strom wird einer PWM (Impulsbreitenmodulation) unterzogen, um eine quasi sinusförmige Welle zu erhalten, die es ermöglicht, daß die Dreiphasenspulen 36 ein rotierendes Magnetfeld bilden.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 constitute a transistor inverter and are arranged in pairs to operate as a source and a sink with respect to a pair of power lines P1 and P2. The three-phase coils (U, V, W) 36 of the clutch motor 30 are connected via the Rotary converter 38 is connected to the respective contacts of the paired transistors. Power lines P1 and P2 are connected to the plus and minus terminals of the battery 94, respectively. The first control signal SW1 output from the control CPU 90 sequentially controls the turn-on time of the paired transistors Tr1 to Tr6. The current flowing through each coil 36 is subjected to PWM (Pulse Width Modulation) to obtain a quasi-sinusoidal wave, which 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 aufeinanderfolgend die Einschaltzeiten 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 es ermöglicht, daß die Dreiphasenspulen 44 ein rotierendes Magnetfeld bilden.The six transistors Tr11 to Tr16 in the second drive circuit 92 also form a transistor inverter and are arranged in the same manner as the transistors Tr1 to Tr6 in the first drive circuit 91. The three-phase coils (U, V, W) 44 of the auxiliary motor 40 are connected to the respective contacts of the paired transistors. The second control signal SW2 output from the control CPU 90 sequentially controls the turn-on times 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 allows the three-phase coils 44 to form a rotating magnetic field.
Die auf diese Weise aufgebaute Energieabgabevorrichtung 20 arbeitet entsprechend den nachstehend beschriebenen Arbeitsprinzipien, insbesondere mit dem Prinzip der Drehmomentumwandlung. Beispielsweise wird angenommen, daß sich der durch die EFIECU 70 angetriebene Verbrennungsmotor 50 mit einer Drehzahl Ne dreht, die gleich einem vorbestimmten Wert N1 ist. Während sich die Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 in der Aus-Position befinden, führt die Steuereinrichtung 80 keinen Strom zu den Dreiphasenspulen 36 des Kupplungsmotors 30 über den Drehwandler 38. Die fehlende Versorgung mit elektrischem Strom bewirkt, daß der Außenrotor 32 des Kupplungsmotor 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 Regeneration von Energie von den Dreiphasenspulen 36 auf; der Verbrennungsmotor 50 wird im Leerlauf gehalten.The energy output device 20 constructed in this way operates according to the working principles described below, in particular the principle of torque conversion. For example, it is assumed that the internal combustion engine 50 driven by the EFIECU 70 rotates at a speed Ne equal to a predetermined value N1. While the transistors Tr1 to Tr6 in the first drive circuit 91 are in the off position, the control device 80 does not supply current to the three-phase coils 36 of the clutch motor 30 via the rotary converter 38. The lack of supply of electrical 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 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 aus zu steuern, fließt ein konstanter elektrischer Strom durch die Dreiphasenspulen 36 des Kupplungsmotors 30 auf der Grundlage der Differenz zwischen der Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50 und einer Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 (d. h. der Differenz Nc (= Ne-Nd) zwischen der Drehzahl des Außenrotors 32 und der des Innenrotors 34 im Kupplungsmotor 34). Zwischen dem Außenrotor 32 und dem Innenrotor 34, die im Kupplungsmotor 30 miteinander verbunden sind, tritt dementsprechend ein bestimmter Schlupf auf. Zu diesem Zeitpunkt dreht sich der Innenrotor 34 mit der Drehzahl Nd, die niedriger als die Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50 ist. In diesem Zustand funktioniert der Kupplungsmotor 30 als Generator und führt den regenerativen Betrieb aus, um einen elektrischen Strom über die erste Antriebsschaltung 91 zu regenerieren. Um zu ermöglichen, daß der Hilfsmotor 40 Energie verbraucht, die mit der durch den Kupplungsmotor 30 regenerierten Energie identisch ist, steuert die Steuer-CPU 90 die Transistoren Tr11 bis T16 in der zweiten Antriebsschaltung 92 ein und aus. Die Ein- und Aus-Steuerung der Transistoren Tr11 bis Tr16 ermöglicht es, daß ein elektrischer Strom durch die Dreiphasenspulen 44 des Hilfsmotors strömt; der Hilfsmotor 40 führt folglich den Energiebetrieb aus, um ein Drehmoment zu erzeugen.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 Ne of the crankshaft 56 of the engine 50 and a rotational speed Nd of the drive shaft 22 (i.e., the difference Nc (= Ne-Nd) between the rotational speed of the outer rotor 32 and that of the inner rotor 34 in the clutch motor 34). Accordingly, a certain slip occurs between the outer rotor 32 and the inner rotor 34, which are connected to each other in the clutch motor 30. At this time, the inner rotor 34 rotates at the rotational speed Nd which is lower than the rotational speed Ne of the crankshaft 56 of the engine 50. In this state, the clutch motor 30 functions as a generator and performs the regenerative operation to regenerate an electric current via the first drive circuit 91. In order to allow the auxiliary motor 40 to consume energy identical to the energy regenerated by the clutch motor 30, the control CPU 90 controls the transistors Tr11 to T16 in the second drive circuit 92 on and off. The on and off control of the transistors Tr11 to Tr16 allows an electric current to flow through the three-phase coils 44 of the auxiliary motor; the auxiliary motor 40 thus performs the energy operation to generate torque.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird, während die Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors mit einer Drehzahl N1 und einem Drehmoment T1 angetrieben wird, Energie in einem Bereich G1 als elektrische Energie durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert. Die regenerierte Energie wird dem Hilfsmotor 40 zugeführt und in Energie in einem Bereich G2 umgewandelt, die ermöglicht, daß sich die Antriebswelle 22 mit einer Drehzahl N2 und einem Drehmoment T2 dreht. Die Drehmomentumwandlung wird in der vorstehend diskutierten Weise ausgeführt; Energie, die dem Schlupf im Verbrennungsmotors 30 oder der Drehzahldifferenz Nc (= Ne-Nd) entspricht, wird folglich als ein Drehmoment zur Antriebswelle 22 abgegeben.Referring to Fig. 4, while the crankshaft 56 of the engine is driven at a speed N1 and a torque T1, energy in a range G1 is regenerated as electric energy by the clutch motor 30. The regenerated energy is supplied to the auxiliary motor 40 and converted into energy in a range G2 that allows the drive shaft 22 to rotate at a speed N2 and a torque T2. The torque conversion is carried out in the manner discussed above; energy corresponding to the slip in the engine 30 or the speed difference Nc (= Ne-Nd) is thus output as a torque to the drive shaft 22.
In einem weiteren Beispiel wird angenommen, daß der Verbrennungsmotor 50 mit einer Drehzahl Ne=N2 und einem Drehmoment Te=T2 angetrieben wird, während sich die Antriebswelle 22 mit der Drehzahl N1 dreht, die größer als die Drehzahl N2 ist. In diesem Zustand dreht sich der Innenrotor 34 des Kupplungsmotors 30 bezüglich des Außenrotors 32 in Drehrichtung der Antriebswelle 22 mit einer Drehzahl, die durch den Absolutwert der Drehzahldifferenz Nc (= Ne-Nd) definiert ist. Während der Kupplungsmotor 30 als normaler Motor arbeitet, verbraucht dieser elektrische Energie, um die Energie der Rotationsbewegung an die Antriebswelle 22 anzulegen. Wenn die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 die zweite Antriebsschaltung 92 steuert, um zu ermöglichen, daß der Hilfsmotor elektrische Energie regeneriert, erzeugt ein Schlupf zwischen dem Rotor 42 und dem Stator 43 des Hilfsmotors 40, daß der regenerative Strom durch die Dreiphasenspulen 44 strömt. Um zu ermöglichen, daß der Kupplungsmotor 30 die durch den Hilfsmotor 40 regenerierte Energie verbraucht, steuert die Steuer-CPU 90 sowohl die erste Antriebsschaltung 91 als auch die zweite Antriebsschaltung 92. Dieses ermöglicht, daß der Kupplungsmotor 30 angetrieben wird, ohne daß in der Batterie 94 gespeicherte elektrische Energie verwendet wird.In another example, it is assumed that the internal combustion engine 50 is driven at a speed Ne=N2 and a torque Te=T2 while the drive shaft 22 rotates at the speed N1 which is greater than the speed N2. In this state, the inner rotor 34 of the clutch motor 30 rotates with respect to the outer rotor 32 in the direction of rotation of the drive shaft 22 at a speed defined by the absolute value of the speed difference Nc (= Ne-Nd). While the clutch motor 30 operates as a normal motor, it consumes electrical energy to apply the energy of the rotational motion to the drive shaft 22. When the control CPU 90 of the controller 80 controls the second drive circuit 92 to allow the auxiliary motor to regenerate electric energy, slip between the rotor 42 and the stator 43 of the auxiliary motor 40 causes the regenerative current to flow through the three-phase coils 44. To allow the clutch motor 30 to consume the energy regenerated by the auxiliary motor 40, the control CPU 90 controls both the first drive circuit 91 and the second drive circuit 92. This allows the clutch motor 30 to be driven without using electric energy stored in the battery 94.
Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 4 wird, wenn die Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50 mit der Drehzahl N2 und dem Drehmoment T2 angetrieben wird, Energie in der Summe der Bereich G2 und G3 als elektrische Energie durch den Hilfsmotor 40 regeneriert und dem Kupplungsmotor 30 zugeführt. Die Zuführung der regenerierten Energie ermöglicht es, daß sich die Antriebswelle 22 mit der Drehzahl N1 und dem Drehmoment T1 dreht.Referring again to Fig. 4, when the crankshaft 56 of the internal combustion engine 50 is driven at the speed N2 and the torque T2, energy in the sum of the areas G2 and G3 is regenerated as electrical energy by the auxiliary motor 40 and supplied to the clutch motor 30. The supply of the regenerated energy enables the drive shaft 22 to rotate at the speed N1 and the torque T1.
Im Unterschied zur Drehmomentumwandlung und zur Drehzahlumwandlung, die vorstehend erläutert wurden, kann die Energieabgabevorrichtung 20 des Ausführungsbeispiels die Batterie 95 mit einem Überschuß an elektrischer Energie laden oder die Batterie 94 entladen, um die elektrische Energie zu ergänzen. Dieses wird implementiert, indem die mechanische Energie, die vom Verbrennungsmotor 50 ausgegeben wird (d. h. das Produkt des Drehmoments Te und der Drehzahl Ne), die elektrische Energie, die durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert oder durch diesen verbraucht wird und die elektrische Energie, die durch den Hilfsmotor 40 regeneriert oder verbraucht wird, gesteuert werden. Die Abgabeenergie vom Verbrennungsmotor 50 kann somit als Energie zur Antriebswelle 22 mit einem höheren Wirkungsgrad übertragen werden.Unlike the torque conversion and the speed conversion explained above, the power output device 20 of the embodiment can charge the battery 95 with a surplus of electric energy or discharge the battery 94 to supplement the electric energy. This is implemented by controlling the mechanical energy output from the engine 50 (i.e., the product of the torque Te and the speed Ne), the electric energy regenerated or consumed by the clutch motor 30, and the electric energy regenerated or consumed by the assist motor 40. The output energy from the engine 50 can thus be transmitted as power to the drive shaft 22 with a higher efficiency.
Die vorstehend erläuterte Drehmomentumwandlung wird entsprechend dem Drehmomentsteuerprozeß, der im Fließbild von Fig. 5 dargestellt ist, implementiert. Nachfolgend werden der wesentliche Drehmomentsteuerprozeß, der in der Energieabgabevorrichtung 20 ausgeführt wird, und dann der ähnliche Prozeß im Nichtbetriebszustand des Verbrennungsmotors 50 beschrieben.The torque conversion explained above is implemented according to the torque control process shown in the flow chart of Fig. 5. Next, the main torque control process carried out in the power output device 20 and then the similar process in the non-operating state of the internal combustion engine 50 will be described.
Wenn das Programm in die Drehmomentsteuerroutine gelangt, nimmt die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 als erstes in Schritt S100 Daten der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 auf. Die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 kann aus dem Drehwinkel θd der Antriebswelle 22, der aus dem Drehmelder 48 gelesen wurde, berechnet werden. Im nachfolgenden Schritt S101 liest die Steuer-CPU 90 die Fahrpedalposition AP, die vom Fahrpedalpositionssensor 65 ausgegeben wurde. Der Fahrer tritt auf das Fahrpedal 64, wenn dieser ein unzureichendes Abtriebsdrehmoment empfindet. Der Wert der Fahrpedalposition AP stellt dementsprechend das gewünschte Abtriebsdrehmoment (d. h. das gewünschte Drehmoment der Antriebswelle 22), das der Fahrer benötigt, dar. Das Programm geht dann zu Schritt S102, in dem die Steuer-CPU 90 ein Soll-Abtriebsdrehmoment Td* (der Antriebswelle 22), das der eingegebenen Fahrpedalposition AP entspricht, berechnet. Auf das Sollabtriebsdrehmoment Td* wird sich ebenfalls als Abtriebsdrehmoment-Stellwert bezogen. Die Abtriebsdrehmoment-Stellwerte Td* wurden zuvor 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* herausgezogen.When the program enters the torque control routine, the control CPU 90 of the controller 80 first takes data of the rotational speed Nd of the drive shaft in step S100 22. The rotational speed Nd of the drive shaft 22 can be calculated from the rotation angle θd of the drive shaft 22 read from the resolver 48. In the subsequent step S101, the control CPU 90 reads the accelerator pedal position AP output from the accelerator pedal position sensor 65. The driver depresses the accelerator pedal 64 when he feels insufficient output torque. The value of the accelerator pedal position AP accordingly represents the desired output torque (ie, the desired torque of the drive shaft 22) required by the driver. The program then proceeds to step S102, in which the control CPU 90 calculates a target output torque Td* (of the drive shaft 22) corresponding to the inputted accelerator pedal position AP. The target output torque Td* is also referred to as the output torque setpoint. The output torque control values Td* were previously set for the respective accelerator pedal positions AP. In response to the input of the accelerator pedal position AP, the output torque control value Td* corresponding to the entered accelerator pedal position AP is extracted from the preset output torque control values Td*.
In Schritt S103 wird eine Menge an Energie Pd, die zur Antriebswelle 22 ausgegeben werden soll, entsprechend dem Ausdruck Pd = Td*xNd berechnet, d. h. indem der herausgezogene Abtriebsdrehmoment-Stellwert Td* (der Antriebswelle 22) mit der eingegebenen Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 multipliziert wird. Das Programm geht dann zu Schritt S104, in dem die Steuer-CPU 90 ein Soll-Verbrennungsmotordrehmoment Te* und eine Soll-Verbrennungsmotordrehzahl Ne* des Verbrennungsmotors 50 auf der Grundlage der abgegebenen Energie Pd, die somit erhalten wurde, einstellt. Hierbei wird angenommen, daß die gesamte Energie Pd, die zur Antriebswelle 22 abgegeben werden soll, durch den Verbrennungsmotor 50 zugeführt wird. Da die mechanische Energie, die vom Verbrennungsmotor 50 zugeführt wird, gleich dem Produkt des Drehmoments Te und der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 ist, kann die Beziehung zwischen der abgegebenen Energie Pd, dem Soll-Verbrennungsmotor-Drehmoment Te* und der Soll- Verbrennungsmotordrehzahl Ne* als Pd = Te*xNe* ausgedrückt werden. Es existieren aber zahlreiche Kombinationen des Soll-Verbrennungsmotordrehmoments Te* und der Soll-Verbrennungsmotordrehzahl Ne*, die die vorstehende Beziehung erfüllen. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine optimale Kombination aus dem Soll-Verbrennungsmotor-Drehmoment Te* und der Soll-Verbrennungsmotordrehzahl Ne* ausgewählt, um den Betrieb des Verbrennungsmotors 50 mit dem höchst möglichen Wirkungsgrad umzusetzen.In step S103, an amount of energy Pd to be output to the drive shaft 22 is calculated according to the expression Pd = Td*xNd, that is, by multiplying the extracted output torque set value Td* (of the drive shaft 22) by the input rotation speed Nd of the drive shaft 22. The program then goes to step S104, in which the control CPU 90 sets a target engine torque Te* and a target engine rotation speed Ne* of the engine 50 based on the output energy Pd thus obtained. Here, it is assumed that all of the energy Pd to be output to the drive shaft 22 is supplied by the engine 50. Since the mechanical energy supplied from the engine 50 is equal to the product of the torque Te and the rotation speed Ne of the engine 50, the relationship between the output power Pd, the target engine torque Te* and the target engine speed Ne* can be expressed as Pd = Te*xNe*. However, there are numerous combinations of the target engine torque Te* and the target engine speed Ne* that satisfy the above relationship. In this embodiment, an optimal combination of the target engine torque Te* and the target engine speed Ne* is selected to realize the operation of the engine 50 with the highest possible efficiency.
Im nachfolgenden Schritt S106 bestimmt die Steuer-CPU 90 einen Drehmoment-Stellwert Tc* des Kupplungsmotors 30 auf der Grundlage des Soll-Verbrennungsmotor-Drehmoments Te*, das in Schritt S104 eingestellt wurde. 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 Drehmoment-Stellwert Tc* des Kupplungsmotors 30 gleich dem Soll-Verbrennungsmotor-Drehmoment Te*.In the subsequent step S106, the control CPU 90 determines a torque set value Tc* of the clutch motor 30 based on the target engine torque Te* set in step S104. In order to keep the rotation speed Ne of the engine 50 at a substantially constant level, the torque of the clutch motor 30 is required to balance the torque of the engine 50. The processing in step S106 accordingly sets the torque set value Tc* of the clutch motor 30 equal to the target engine torque Te*.
Nach dem Einstellen des Drehmoment-Stellwertes 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 tatsächlichen Verarbeitung werden diese Steuervorgänge aber umfassend ausgeführt. Beispielsweise steuert die Steuer-CPU 90 gleichzeitig den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 durch Unterbrechungs-Verarbeitung, 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 actual processing, these control operations are comprehensively carried out. For example, the control CPU 90 simultaneously controls the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 by interrupt processing while sending a command to the EFIECU 70 by communication to simultaneously control the combustion engine 50.
Fig. 6 ist ein Fließbild, das Einzelheiten des Steuerprozesses des Kupplungsmotors 30 zeigt, der in Schritt S108 im Fließbild von Fig. 5 ausgeführt wird. Wenn das Programm in die Kupplungsmotor-Steuerroutine eintritt, liest die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 als erstes in Schritt S112 den Rotationswinkel θd der Antriebswelle 22 vom Drehmelder 48 und in Schritt S114 den Rotationswinkel θe der Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50 vom Drehmelder 39. Die Steuer-CPU 90 berechnet dann in Schritt S116 einen Relativwinkel θc der Antriebswelle 22 und der Kurbelwelle 56 durch die Gleichung θc = θe-θd.Fig. 6 is a flowchart showing details of the control process of the clutch motor 30 executed in step S108 in the flowchart of Fig. 5. When the program enters the clutch motor control routine, the control CPU 90 of the controller 80 first reads the rotation angle θd of the drive shaft 22 from the resolver 48 in step S112 and the rotation angle θe of the crankshaft 56 of the engine 50 from the resolver 39 in step S114. The control CPU 90 then calculates a relative angle θc of the drive shaft 22 and the crankshaft 56 by the equation θc = θe-θd in step S116.
Das Programm geht dann zu Schritt S118, in dem die Steuer-CPU 90 von den Amperemetern 95 und 96 Eingänge der Kupplungsmotorströme Iuc und Ivc aufnimmt, die jeweils durch die U-Phase und die V-Phase der Dreiphasenspulen 36 im Kupplungsmotor 30 fließen. Obwohl die Ströme natürlich durch alle drei Phasen U, V und W strömen, ist eine Messung nur für die Ströme erforderlich, die durch die zwei Phasen fließen, da die Summe der Ströme gleich Null ist. Im nachfolgenden Schritt S120 führt die Steuer-CPU 90 eine Koordinatenumwandlung (eine Umwandlung von drei Phasen in zwei Phasen) unter Verwendung der in Schritt S118 erhaltenen Werte der durch die drei Phasen fließenden Ströme aus. Bei der Koordinatenumwandlung werden die Werte der durch die drei Phasen fließenden Ströme über den Werten der Ströme abgebildet, die durch die d- und q-Achse des Dauermagnet- Synchronmotors verlaufen; die Koordinatenumwandlung wird entsprechend der nachfolgenden Gleichung (1) ausgeführt: The program then proceeds to step S118, where the control CPU 90 receives inputs from the ammeters 95 and 96 of the clutch motor currents Iuc and Ivc flowing through the U-phase and the V-phase of the three-phase coils 36 in the clutch motor 30, respectively. Although the currents naturally flow through all three phases U, V, and W, measurement is only required for the currents flowing through the two phases since the sum of the currents is zero. In the subsequent step S120, the control CPU 90 performs coordinate conversion (a conversion from three phases to two phases) using the values of the currents flowing through the three phases obtained in step S118. In the coordinate conversion, the values of the currents flowing through the three phases are mapped against the values of the currents passing through the d- and q-axes of the permanent magnet synchronous motor; the coordinate conversion is carried out according to the following equation (1):
Die Koordinatenumwandlung wird ausgeführt, da die durch die d- und q-Achse fließenden Ströme für die Drehmomentsteuerung im Synchronmotor vom Dauermagnet-Typ wesentlich sind. Alternativ dazu kann die Drehmomentsteuerung direkt mit den durch die drei Phasen fließenden Strömen ausgeführt werden.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 type synchronous motor. Alternatively, the torque control can be performed directly using the currents flowing through the three phases.
Nach der Umwandlung der Ströme von zwei Achsen berechnet die Steuer-CPU 90 Abweichungen der Ströme Idc und Iqc, die tatsächlich durch die d- und q-Achse fließen, von den Strom-Stellwerten Idc* und Iqc* der jeweiligen Achsen, die aus dem Drehmoment-Stellwert Tc* des Kupplungsmotors 30 berechnet werden, und bestimmt die Spannungsstellwerte Vdc und Vqc für die d- und q-Achse in Schritt S122. Entsprechend einer konkreten Prozedur führt die Steuer-CPU 90 Operationen entsprechend den nachfolgenden Gleichungen (2) und (3) aus:After converting the currents of two axes, the control CPU 90 calculates deviations of the currents Idc and Iqc actually flowing through the d- and q-axes from the current set values Idc* and Iqc* of the respective axes calculated from the torque set value Tc* of the clutch motor 30, and determines the voltage set 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 the following equations (2) and (3):
ΔIdc = Idc* - Idc ΔIqc = Iqc* - Iqc ... (2)ΔIdc = Idc* - Idc ΔIqc = Iqc* - Iqc ... (2)
Vdc = Kp1·ΔIdc + ΣKil Mdc Vqc = Kp2 - ΔIqc + ΣKi2 - ΔIqc ... (3)Vdc = Kp1·ΔIdc + ΔKil Mdc Vqc = Kp2 - ΔIqc + ΔKi2 - ΔIqc ... (3)
wobei Kp1, Kp2, Ki1 und Ki2 Koeffizienten darstellen, die eingestellt werden, um für die Eigenschaften des verwendeten Motors geeignet zu sein. Der Spannungsstellwert Vdc (Vqc) weist einen Teil proportional zur Abweichung ΔI vom Ist-Stellwert I* (erster Term auf der rechten Seite in Gleichung (3)) und eine Summierung der historischen Daten der Abweichungen ΔI für 'i' Zeitpunkte (zweiter Term auf der rechten Seite) auf.where Kp1, Kp2, Ki1 and Ki2 represent coefficients that are adjusted to suit the characteristics of the motor used. The voltage control value Vdc (Vqc) has a part proportional to the deviation ΔI from the actual control value I* (first term on the right-hand side in equation (3)) and a summation of the historical data of the deviations ΔI for 'i' times (second term on the right-hand side).
Die Steuer-CPU 90 wandelt dann in Schritt S124 die Koordinaten der somit erhaltenen Spannungs-Stellwerte zurück (Umwandlung von zwei Phasen in drei Phasen). Dieses entspricht einer Umkehrung der in Schritt S120 ausgeführten Umwandlung. Die Rückumwandlung bestimmt Spannungen Vuc, Vvc und Vwc, die tatsächlich an die Dreiphasenspulen 36 angelegt werden, wie es nachfolgend beschrieben ist: The control CPU 90 then converts the coordinates of the voltage control values thus obtained back in step S124 (Conversion from two phases to three phases). This corresponds to a reversal of the conversion performed in step S120. The reconversion determines voltages Vuc, Vvc and Vwc that are actually applied to the three-phase coils 36, as described below:
Die tatsächliche Spannungssteuerung der wirklichen Spannung 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 durch PWM (Impulsbreitenmodulation) gesteuert, um die Spannungs- Stellwerte Vuc, Vwc und Vwc, die in der vorstehenden Gleichung (4) bestimmt wurden, zu erhalten.The actual voltage control of the real voltage 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 Vuc, Vwc and Vwc determined in the above equation (4).
Der Drehmoment-Stellwert Tc* ist positiv, wenn ein positives Drehmoment an die Antriebswelle 22 in Rotationsrichtung der Kurbelwelle 56 angelegt wird. Beispielhaft wird angenommen, daß der Drehmoment-Stellwert Tc* auf einen positiven Wert gesetzt ist. Wenn die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 größer als die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 bei dieser Annahme ist, d. h. wenn die Drehzahldifferenz Nc (= Ne-Nd) positiv ist, wird der Kupplungsmotor 30 gesteuert, um den regenerativen Betrieb auszuführen und einen regenerativen Strom zu erzeugen, der der Drehzahldifferenz Nc entspricht. Wenn die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 kleiner als die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 ist, d. h. wenn die Drehzahldifferenz Nc (= Ne-Nd) negativ ist, wird im Gegensatz dazu der Kupplungsmotor 30 gesteuert, um den Energiebetrieb auszuführen und sich bezüglich der Kurbelwelle 56 in Drehrichtung der Antriebswelle 22 mit einer Drehzahl zu drehen, die durch den Absolutwert der Drehzahldifferenz Nc definiert ist. Für den positiven Drehmoment-Stellwert Tc* implementieren sowohl der regenerative Betrieb als auch der Energiebetrieb des Kupplungsmotors 30 die identische Schaltsteuerung. Entsprechend einer konkreten Prozedur werden die Transistoren Tr1 bis Tr6 der ersten Antriebsschaltung 91 gesteuert, um zu ermöglichen, daß ein positives Drehmoment an die Antriebswelle 22 durch die Kombination des Magnetfeldes, das durch die am Außenrotor 32 angeordneten Dauermagneten 35 erzeugt wird, mit dem rotierenden Magnetfeld, das durch die durch die Dreiphasenspulen 36 am Innenrotor 34 im Kupplungsmotor 30 strömenden Ströme erzeugt wird, angelegt wird. Die identische Schaltsteuerung wird sowohl für den regenerativen Betrieb als auch für den Energiebetrieb des Kupplungsmotors 30 ausgeführt, solange das Vorzeichen der Drehmoment-Stellwertes Tc* nicht geändert wird. Die Kupplungsmotor-Steuerroutine von Fig. 6 ist somit sowohl auf den regenerativen Betrieb als auch auf den Energiebetrieb anwendbar. Beim Bremsen der Antriebswelle 22 oder bei der Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs hat der Drehmoment-Stellwert Tc* das negative Vorzeichen. Die Kupplungsmotor-Steuerroutine von Fig. 6 ist ebenfalls auf die Steuerprozedur unter solchen Bedingungen anwendbar, wenn sich der Relativwinkel θc in Schritt ST26 in umgekehrte Richtung ändert.The torque set value Tc* is positive when a positive torque is applied to the drive shaft 22 in the rotation direction of the crankshaft 56. For example, it is assumed that the torque set value Tc* is set to a positive value. When the rotation speed Ne of the engine 50 is greater than the rotation speed Nd of the drive shaft 22 in this assumption, that is, when the rotation speed difference Nc (= Ne-Nd) is positive, the clutch motor 30 is controlled to perform the regenerative operation and generate a regenerative current corresponding to the rotation speed difference Nc. In contrast, when the rotation speed Ne of the engine 50 is smaller than the rotation speed Nd of the drive shaft 22, that is, when the rotation speed difference Nc (= Ne-Nd) is negative, the clutch motor 30 is controlled to perform the power operation and rotate with respect to the crankshaft 56 in the rotation direction of the drive shaft 22 at a speed determined by the absolute value the speed difference Nc. For the positive torque command value Tc*, both the regenerative operation and the power operation of the clutch motor 30 implement the identical switching control. According to a concrete procedure, the transistors Tr1 to Tr6 of the first drive circuit 91 are controlled to allow a positive torque to be applied to the drive shaft 22 by the combination of the magnetic field generated by the permanent magnets 35 arranged on the outer rotor 32 with the rotating magnetic field generated by the currents flowing through the three-phase coils 36 on the inner rotor 34 in the clutch motor 30. The identical switching control is carried out for both the regenerative operation and the power operation of the clutch motor 30 as long as the sign of the torque command value Tc* is not changed. The clutch motor control routine of Fig. 6 is thus applicable to both the regenerative operation and the power operation. When the drive shaft 22 is braked or the vehicle is moving backward, the torque command value Tc* has the negative sign. The clutch motor control routine of Fig. 6 is also applicable to the control procedure under such conditions when the relative angle θc changes in the reverse direction in step ST26.
Die Fig. 7 und 8 sind Fließbilder, die Einzelheiten des Steuerprozesses des Hilfsmotors 40, der in Schritt S110 im Fließbild von Fig. 5 ausgeführt wird, zeigt. Unter Bezugnahme auf das Fließbild von Fig. 7 nimmt, wenn das Programm in die Hilfsmotor-Steuerroutine eintritt, die Steuer-CPU 90 in Schritt S131 als erstes Daten der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 auf. Die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 wird aus dem Rotationswinkel θd der Antriebswelle 22, der vom Drehmelder 48 gelesen wird, berechnet. Die Steuer-CPU 90 nimmt dann Daten der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 in Schritt S132 auf. Die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 kann aus dem Drehwinkel θe der Kurbelwelle 56, der vom Drehmelder 39 gelesen wird, berechnet werden oder durch den am Verteiler 60 montierten Drehzahlsensor 76 direkt gemessen werden. Im letztgenannte Fall nimmt die Steuer-CPU 90 Daten der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 mittels Kommunikation mit der EFIECU 70 auf, die Verbindung mit dem Drehzahlsensor 76 herstellt.7 and 8 are flowcharts showing details of the control process of the auxiliary motor 40 executed in step S110 in the flowchart of Fig. 5. Referring to the flowchart of Fig. 7, when the program enters the auxiliary motor control routine, the control CPU 90 first takes in data of the rotational speed Nd of the drive shaft 22 in step S131. The rotational speed Nd of the drive shaft 22 is calculated from the rotational angle θd of the drive shaft 22 read from the resolver 48. 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 can be calculated from the rotational angle θe of the crankshaft 56, the read by the resolver 39, or directly measured by the speed sensor 76 mounted on the distributor 60. In the latter case, the control CPU 90 receives data on the speed Ne of the internal combustion engine 50 by communicating with the EFIECU 70, which establishes a connection with the speed sensor 76.
Eine Drehzahldifferenz Nc zwischen der Eingabedrehzahl Nd der Antriebswelle 22 und der Eingabedrehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 wird entsprechend der Gleichung Nc = Ne-Nd in Schritt S133 berechnet. Im nachfolgenden Schritt S134 wird die elektrische Leistung (Energie) Pc, die durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert oder verbraucht wird, entsprechend der nachfolgenden Gleichung (5) berechnet:A speed difference Nc between the input speed Nd of the drive shaft 22 and the input speed Ne of the engine 50 is calculated according to the equation Nc = Ne-Nd in step S133. In the following step S134, the electric power (energy) Pc regenerated or consumed by the clutch motor 30 is calculated according to the following equation (5):
Pc = Ksc · Nc · Tc (5)Pc = Ksc · Nc · Tc (5)
wobei Ksc den Wirkungsgrad des regenerativen Betriebes oder des Energiebetriebes im Kupplungsmotor 30 darstellt. Das Produkt NcxTc definiert die Energie, die dem Bereich G1 in der graphischen Darstellung von Fig. 4 entspricht, wobei Nc und Tc die Drehzahldifferenz und das Ist-Drehmoment, das durch den Kupplungsmotor 30 erzeugt wird, bezeichnen.where Ksc represents the efficiency of the regenerative operation or the energy operation in the clutch motor 30. The product NcxTc defines the energy corresponding to the area G1 in the graph of Fig. 4, where Nc and Tc denote the speed difference and the actual torque generated by the clutch motor 30.
In Schritt S135 wird ein Drehmoment-Stellwert Ta* des Hilfsmotors 40 durch die nachfolgende Gleichung (6) bestimmt:In step S135, a torque control value Ta* of the auxiliary motor 40 is determined by the following equation (6):
Ta* = ksa · Pc/Nd (6)Ta* = ksa · Pc/Nd (6)
wobei ksa den Wirkungsgrad des regenerativen Betriebs oder des Energiebetriebs im Hilfsmotor 40 darstellt. Der somit erhaltene Drehmoment-Stellwert Ta* des Hilfsmotors 40 wird in Schritt S136 mit einem maximalen Drehmoment Tamax, das der Hilfsmotor 40 potentiell annehmen kann, verglichen. Wenn der Drehmoment-Stellwert Ta* das maximale Drehmoment Tamax überschreitet, geht das Programm zu Schritt S138, in dem der Drehmoment-Stellwert Ta* auf das maximale Drehmoment Tamax beschränkt wird.where ksa represents the efficiency of the regenerative operation or the energy operation in the auxiliary motor 40. The torque control value Ta* of the auxiliary motor 40 thus obtained is compared in step S136 with a maximum torque Tamax that the auxiliary motor 40 can potentially assume. 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 Drehmoment-Stellwert Ta* in Schritt S138 gleich dem maximalen Drehmoment Tamax gesetzt wurde oder nachdem der Drehmoment-Stellwert Ta* in Schritt S136 so bestimmt wurde, daß dieser das maximale Drehmoment Tamax nicht überschreitet, geht das Programm im Fließbild von Fig. 8 zu Schritt S140. Die Steuer-CPU liest in Schritt S140 den Rotationswinkel θd der Antriebswelle 22 vom Drehmelder 48 und nimmt in Schritt S142 Daten der Hilfsmotorströme Iua und Iva, die durch den U-Phase bzw. die V-Phase der Dreiphasenspulen 44 im Hilfsmotor 40 strömen, von den Amperemetern 97 und 98 auf. Die Steuer-CPU 90 führt dann in Schritt S144 die Koordinatenumwandlung für die Ströme der drei Phasen aus, berechnet in Schritt S146 die Spannungs- Stellwerte Vda und Vga und führt in Schritt S148 die inverse Koordinatenumwandlung für die Spannungs-Stellwerte 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 (Impulsbreitenmodulations-Steuerung). Die Verarbeitung, die in den Schritten S144 bis S150 ausgeführt ist, ist ähnlich der, die in den Schritten S120 bis 5126 der im Fließbild von Fig. 6 gezeigten Kupplungsmotorsteuerroutine ausgeführt wird.After the torque set value Ta* is set equal to the maximum torque Tamax in step S138 or after the torque set value Ta* is determined not to exceed the maximum torque Tamax in step S136, the program proceeds to step S140 in the flow chart of Fig. 8. The control CPU reads the rotation angle θd of the drive shaft 22 from the resolver 48 in step S140 and receives data of the auxiliary motor currents Iua and Iva flowing through the U-phase and V-phase, respectively, of the three-phase coils 44 in the auxiliary motor 40 from the ammeters 97 and 98 in step S142. The control CPU 90 then carries out coordinate conversion for the currents of the three phases in step S144, calculates the voltage set values Vda and Vga in step S146, and carries out inverse coordinate conversion for the voltage set values in step S148. In the subsequent 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 similar to that carried out in steps S120 to S126 of the clutch motor control routine shown in the flowchart of Fig. 6.
Der Hilfsmotor 40 wird dem Energiebetrieb für den positiven Drehmoment-Stellwert Ta* und dem regenerativen Betrieb für den negativen Drehmoment-Stellwert Ta* unterzogen. Wie beim Energiebetrieb und regenerativen Betrieb des Kupplungsmotors 30 ist die Hilfsmotorsteuerroutine der Fig. 7 und 8 sowohl auf den Energiebetrieb als auch auf den regenerativen Betrieb des Hilfsmotors 40 anwendbar. Das trifft ebenfalls dann zu, wenn sich die Antriebswelle 22 zur Kurbelwelle 56 entgegengesetzt dreht, d. h. wenn sich das Fahrzeug rückwärts bewegt. Der Drehmoment-Stellwert Ta* des Hilfsmotors 40 ist positiv, wenn ein positives Drehmoment auf die Antriebswelle 22 in Rotationsrichtung der Kurbelwelle 56 aufgebracht wird.The auxiliary motor 40 is subjected to the power operation for the positive torque setpoint Ta* and the regenerative operation for the negative torque setpoint Ta*. As with the power operation and regenerative operation of the clutch motor 30, the auxiliary motor control routine of Figs. 7 and 8 is applicable to both the power operation and the regenerative operation of the auxiliary motor 40. This also applies when the drive shaft 22 rotates opposite to the crankshaft 56, ie when the vehicle moves backwards. The torque setting value Ta* of the auxiliary motor 40 is positive when a positive torque is applied to the drive shaft 22 in the direction of rotation of the crankshaft 56.
Die Steuerung des Verbrennungsmotors 50 (Schritt S111 in Fig. 5) wird in der folgenden Weise ausgeführt: Um einen stationären Antrieb mit dem Soll-Verbrennungsmotordrehoment Te* und der Soll-Verbrennungsmotordrehzahl Ne* (die in Schritt S104 in Fig. 5 eingestellt wurden) zu erreichen, reguliert die Steuer-CPU 90 das Drehmoment Te und die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50, um diese dem Soll- Verbrennungsmotordrehmoment Te* bzw. der Soll-Verbrennungsmotordrehzahl Ne* anzunähern. Entsprechend einer konkreten Prozedur sendet die Steuer-CPU 90 einen Befehl an die EFIECU 70 mittels Kommunikation, um die Menge an Kraftstoffeinspritzen oder die Drosselventilposition zu regulieren. Eine solche Regulierung bewirkt, daß das Drehmoment Te und die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 sich anschließend an das Soll-Verbrennungsmotordrehmoment Te* und die Soll- Verbrennungsmotordrehzahl Ne* annähern.The control of the engine 50 (step S111 in Fig. 5) is carried out in the following manner: In order to achieve a steady drive with the target engine torque Te* and the target engine speed Ne* (which were set in step S104 in Fig. 5), the control CPU 90 regulates the torque Te and the speed Ne of the engine 50 to approximate the target engine torque Te* and the target engine speed Ne*, respectively. According to a concrete 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*.
Diese Prozedur ermöglicht es, daß der Abtrieb (TexNe) des Verbrennungsmotors 50 einer freien Drehmomentumwandlung unterzogen wird und anschließend zur Antriebswelle 22 übertragen wird.This procedure enables the output (TexNe) of the internal combustion engine 50 to undergo a free torque conversion and then be transmitted to the drive shaft 22.
Die Ladesteuerung der Batterie 94 beginnt, wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 gleich einem Ladebeginnwert BL oder kleiner als dieser wird, der zuvor als ein Wert eingestellt wurde, bei dem der Ladeprozeß erforderlich ist. Die Ladeenergie Pbi, die zum Laden der Batterie 94 erforderlich ist, wird zur abgegebenen Energie Pd, die in Schritt S103 der Drehmomentsteuerroutine von Fig. 5 berechnet wurde, addiert. Die Verarbeitung in Schritt S104 und in den nachfolgenden Schritten wird mit der neu eingestellten abgegebenen Energie Pd ausgeführt. Andrerseits wird die Ladeenergie Pbi von der Energie Pc des Kupplungsmotors 30 subtrahiert, die in Schritt S134 der Hilfsmotorsteuerroutine von Fig. 7 berechnet wurde. Die Verarbeitung in Schritt 5135 und in den nachfolgenden Schritten wird mit der neu eingestellten Kupplungsmotorenergie Pc ausgeführt. Diese Prozedur ermöglicht es, daß die Batterie 94 mit der Ladeenergie Pbi geladen wird.The charge control of the battery 94 starts when the remaining capacity BRM of the battery 94 becomes equal to or smaller than a charge start value BL previously set as a value at which the charging process is required. The charging energy Pbi required to charge the battery 94 is added to the output energy Pd calculated in step S103 of the torque control routine of Fig. 5. The processing in step S104 and the subsequent steps is carried out with the newly set output energy Pd. On the other hand, the Charging energy Pbi is subtracted from the energy Pc of the clutch motor 30 calculated in step S134 of the assist motor control routine of Fig. 7. The processing in step S135 and subsequent steps is carried out with the newly set clutch motor energy Pc. This procedure allows the battery 94 to be charged with the charging energy Pbi.
Andrerseits beginnt die Entladesteuerung der Batterie 94, wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 gleich einem Entladebeginnwert BH oder größer als dieser wird, der zuvor als ein Wert eingestellt wurde, bei dem der Entladeprozeß erforderlich ist. Eine Entladeenergie Pbo, die zum Entladen der Batterie 94 erforderlich ist, wird von der abgegebenen Energie Pd, die in Schritt S103 der Drehmomentsteuerroutine von Fig. 5 berechnet wurde, subtrahiert. Die Verarbeitung in Schritt S104 und in den nachfolgenden Schritten wird mit der neu eingestellten abgegebenen Energie Pd ausgeführt. Andrerseits wird die Entladeenergie Pbo zur Energie Pc des Kupplungsmotors 30 addiert, die in Schritt S134 der Hilfsmotorsteuerroutine von Fig. 7 berechnet wurde. Die Verarbeitung in Schritt S135 und in den nachfolgenden Schritten wird mit der neu eingestellten Kupplungsmotorenergie Pc ausgeführt. Diese Prozedur ermöglicht es, daß die Batterie 94 mit der Entladeenergie Pbo entladen wird.On the other hand, the discharge control of the battery 94 starts when the remaining capacity BRM of the battery 94 becomes equal to or greater than a discharge start value BH previously set as a value at which the discharge process is required. A discharge energy Pbo required to discharge the battery 94 is subtracted from the output energy Pd calculated in step S103 of the torque control routine of Fig. 5. The processing in step S104 and subsequent steps is carried out with the newly set output energy Pd. On the other hand, the discharge energy Pbo is added to the energy Pc of the clutch motor 30 calculated in step S134 of the auxiliary motor control routine of Fig. 7. The processing in step S135 and subsequent steps is carried out with the newly set clutch motor energy Pc. This procedure allows the battery 94 to be discharged with the discharge energy Pbo.
In der Energieabgabevorrichtung des Ausführungsbeispiels kann, wenn die Batterie 94 eine ausreichende Restkapazität BRM hat, das Fahrzeug nur mit der elektrischen Energie angetrieben werden, die von der Batterie 94 zugeführt wird, während der Verbrennungsmotor 50 seinen Betrieb stoppt. In diesem Zustand wird die Verbrennungsmotor-Anhaltezeit-Drehmomentsteuerroutine, die im Fließbild von Fig. 9 gezeigt ist, ausgeführt, um die Drehmomentsteuerung nur mit der von der Batterie 94 zugeführten elektrischen Energie zu implementieren.In the power output device of the embodiment, when the battery 94 has a sufficient remaining capacity BRM, the vehicle can be driven only with the electric power supplied from the battery 94 while the engine 50 stops its operation. In this state, the engine stop time torque control routine shown in the flowchart of Fig. 9 is executed to implement the torque control only with the electric power supplied from the battery 94.
Wenn das Programm in die Verbrennungsmotor-Anhaltezeit- Drehmoment-Steuerroutine eintritt, nimmt die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 als erstes in Schritt S160 Daten der Fahrpedalposition AP vom Fahrpedalpositionssensor 65 auf und berechnet in Schritt S162 den Abtriebsdrehmoment- Stellwert Td*, der der eingegebenen Fahrpedalposition AP entspricht. Der Drehmoment-Stellwert Tc* des Kupplungsmotors 30 wird in Schritt S164 gleich einem Drehmoment der Rotationsbewegung TST gesetzt. Das Drehmoment der Rotationsbewegung TST ist ein Drehmoment, das zum Drehen der Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50 mit einer vorbestimmten Drehzahl erforderlich ist, während der Verbrennungsmotor 50 seinen Betrieb anhält. Indem der Drehmoment- Stellwert Tc* des Kupplungsmotors 30 gleich dem Drehmoment der Drehbewegung TST gesetzt wird, wird ermöglicht, daß die Hilfsmaschinen angetrieben werden, selbst wenn der Verbrennungsmotor 50 angehalten ist. Das Drehmoment der Rotationsbewegung TST, das der vorbestimmten Drehzahl der Kurbelwelle 56 entspricht, ändert sich in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Verbrennungsmotors 50 und von der Energie, die zum Antrieb der Hilfsmaschinen erforderlich ist, wie z. B. der Kühlpumpe 104 und der P/S-Pumpe 106, die mit der Kurbelwelle 56B direkt oder über den Riemen 102 verbunden sind. Im Ausführungsbeispiel werden, um die durch den Verbrennungsmotor 50 verbrauchte Energie zu minimieren, das Einlaßventil und das Auslaßventil des Verbrennungsmotors in der geschlossen Position gehalten, um das Einlassen und das Auslassen bei dieser Drehmomentsteuerroutine zu stoppen. Das ermöglicht, daß die Kompressionsenergie durch die Expansionsenergie ausgeglichen ist.When the program enters the engine stop time torque control routine, the control CPU 90 of the controller 80 first acquires data of the accelerator pedal position AP from the accelerator pedal position sensor 65 in step S160 and calculates the output torque command value Td* corresponding to the input accelerator pedal position AP in step S162. The torque command value Tc* of the clutch motor 30 is set equal to a rotational torque TST in step S164. The rotational torque TST is a torque required to rotate the crankshaft 56 of the engine 50 at a predetermined speed while the engine 50 stops its operation. By setting the torque set value Tc* of the clutch motor 30 equal to the rotational torque TST, the auxiliary machines are enabled to be driven even when the engine 50 is stopped. The rotational torque TST, which corresponds to the predetermined rotational speed of the crankshaft 56, changes depending on the characteristics of the engine 50 and the power required to drive the auxiliary machines, such as the cooling pump 104 and the P/S pump 106, which are connected to the crankshaft 56B directly or via the belt 102. In the embodiment, in order to minimize the power consumed by the engine 50, the intake valve and the exhaust valve of the engine are kept in the closed position to stop the intake and exhaust in this torque control routine. This allows the compression energy to be balanced by the expansion energy.
In Schritt S166 wird der Drehmoment-Stellwert Ta* des Hilfsmotors 40 entsprechend der nachfolgenden Gleichung (7) berechnet:In step S166, the torque control value Ta* of the auxiliary motor 40 is calculated according to the following equation (7):
Ta* = Td* + TST (7)Ta* = Td* + TST (7)
Der Drehmomentstellwert Ta*, der somit erhalten wurde, wird in Schritt S168 mit dem maximalen Drehmoment Tamax verglichen, das der Hilfsmotor 40 potentiell anlegen kann. Wenn der Drehmoment-Stellwert Ta* das maximale Drehmoment Tamax überschreitet, geht das Programm zu Schritt S170, in dem der Drehmoment-Stellwert Ta* auf das maximale Drehmoment Tamax begrenzt wird.The torque control value Ta* thus obtained is compared in step S168 with the maximum torque Tamax that the auxiliary motor 40 can potentially apply. If the torque control value Ta* exceeds the maximum torque Tamax, the program goes to step S170 where the torque control value Ta* is limited to the maximum torque Tamax.
Die Steuer-CPU 90 steuert dann in Schritt S172 den Kupplungsmotor 30, in Schritt S174 den Hilfsmotor 40 und in Schritt S176 den Verbrennungsmotor 50 auf der Grundlage der Drehmoment-Stellwerte, die gemäß Vorbeschreibung eingestellt sind. Die konkrete Prozedur der Kupplungsmotorsteuerung (Schritt S172) ist mit der, die vorstehend entsprechend dem Fließbild von Fig. 6 beschrieben wurde, identisch. Das Drehmoment der Drehbewegung TST, das als Drehmomentstellwert Tc* in Schritt S164 in der Verbrennungsmotor- Anhaltezeit-Drehmoment-Steuerroutine von Fig. 9 eingestellt wurde, wirkt entgegengesetzt zum Drehmoment-Stellwert Tc*, der im Prozeß der wesentlichen Drehmomentsteuerung zum Übertragen des Abtriebs vom Verbrennungsmotor 50 zur Antriebswelle 22 eingestellt wurde, und hat dadurch ein negatives Vorzeichen. Das bedeutet, daß die Spannungs- Stellwerte aus dem negativen Drehmoment-Stellwert Tc* in der Kupplungsmotorsteuerroutine von Fig. 6 berechnet werden.The control CPU 90 then controls the clutch motor 30 in step S172, the auxiliary motor 40 in step S174, and the engine 50 in step S176 based on the torque command values set as described above. The concrete procedure of the clutch motor control (step S172) is identical to that described above in accordance with the flow chart of Fig. 6. The torque of rotation TST set as the torque command value Tc* in step S164 in the engine stop time torque control routine of Fig. 9 acts in the opposite direction to the torque command value Tc* set in the process of the substantial torque control for transmitting the output from the engine 50 to the drive shaft 22, and thereby has a negative sign. This means that the voltage setpoints are calculated from the negative torque setpoint Tc* in the clutch motor control routine of Fig. 6.
Die konkrete Prozedur der Hilfsmotorsteuerung (Schritt S174) ist ähnlich der Verarbeitung der Schritte S140 bis S150 in der Hilfsmotorsteuerroutine von den Fig. 7 und 8, die im Prozeß der wesentlichen Drehmomentsteuerung ausgeführt wird. Der Grund dafür ist, daß der Drehmoment-Stellwert Ta* des Hilfsmotors 40 bereits durch die Verarbeitung der Schritt S166 bis S170 in der Verbrennungsmotor-Anhaltezeit-Drehmoment-Steuerroutine von Fig. 9 eingestellt wurde.The concrete procedure of the auxiliary motor control (step S174) is similar to the processing of steps S140 to S150 in the auxiliary motor control routine of Figs. 7 and 8, which is carried out in the process of the substantial torque control. This is because the torque set value Ta* of the auxiliary motor 40 has already been set by the processing of steps S166 to S170 in the engine stop time torque control routine of Fig. 9.
Die Verbrennungsmotorsteuerung (Schritt S176) hält den Nicht-Betriebszustand des Verbrennungsmotors 50 aufrecht und hält das Einlaßventil und das Auslaßventil des Verbrennungsmotors 50 unabhängig von der Drehung der Kurbelwelle 56 gemäß Vorbeschreibung in geschlossener Position.The engine controller (step S176) maintains the non-operating state of the engine 50 and keeps the intake valve and the exhaust valve of the engine 50 in the closed position regardless of the rotation of the crankshaft 56 as described above.
Die Energieabgabevorrichtung 20 des Ausführungsbeispiels kann die Kurbelwelle 56 in Rotation versetzen, selbst wenn der Verbrennungsmotor 50 angehalten ist, und dadurch die Hilfsanlage, die mit der Kurbelwelle 56B verbunden sind, wie z. B. die Kühlpumpe 104 und die P/S-Pumpe 106 antreiben. Der Drehmoment-Stellwert Ta* des Hilfsmotors 40 wird gleich der Summe des Abtriebsdrehmoment-Stellwerts Td* und des Drehmoments der Drehbewegung TST, das zur Rotation der Kurbelwelle 56 mit der vorbestimmten Drehzahl erforderlich ist, gesetzt. Der Fahrer empfindet dementsprechend keine Verringerung des Drehmoments bedingt durch die Rotation der Kurbelwelle 56, sondern erhält das Drehmoment, das dem Betätigungsbetrag des Fahrpedals 64 entspricht. Während der Verbrennungsmotor 50 seinen Betrieb stoppt, sind das Einlaßventil und das Auslaßventil des Verbrennungsmotors 50 geschlossen, um den Energieverbrauch im Verbrennungsmotor 50 zu minimieren.The power output device 20 of the embodiment can rotate the crankshaft 56 even when the engine 50 is stopped, and thereby drive the auxiliary equipment connected to the crankshaft 56B, such as the cooling pump 104 and the P/S pump 106. The torque command Ta* of the auxiliary motor 40 is set equal to the sum of the output torque command Td* and the rotational torque TST required to rotate the crankshaft 56 at the predetermined speed. Accordingly, the driver does not feel a reduction in torque due to the rotation of the crankshaft 56, but receives the torque corresponding to the amount of operation of the accelerator pedal 64. While the internal combustion engine 50 stops its operation, the intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine 50 are closed to minimize the energy consumption in the internal combustion engine 50.
Bei der Energieabgabevorrichtung 20 des Ausführungsbeispiels ist der Drehmoment-Stellwert Ta* des Hilfsmotors 40 gleich der Summe des Abtriebsdrehmoment-Stellwertes Td* und des Drehmoments der Rotationsbewegung TST in dem Zustand, in dem der Verbrennungsmotor 50 gestoppt ist, eingestellt. Entsprechend weiteren Anwendungen kann jedoch der Drehmomentstellwert Ta* des Hilfsmotors 40 gleich dem Abgabedrehmomentstellwert Td* oder der Summe des Abgabedrehmomentstellwertes Td* und eines weiteren Drehmoments, das sich vom Drehmoment der Rotationsbewegung TST unterscheidet, eingestellt werden.In the power output device 20 of the embodiment, the torque control value Ta* of the auxiliary motor 40 is set equal to the sum of the output torque control value Td* and the rotational torque TST in the state in which the engine 50 is stopped. However, according to other applications, the torque control value Ta* of the auxiliary motor 40 may be set equal to the output torque control value Td* or the sum of the output torque control value Td* and another torque that is different from the rotational torque TST.
Bei der Energieabgabevorrichtung 20 des Ausführungsbeispiels sind das Einlaßventil und das Auslaßventil des Verbrennungsmotors 50 beim Drehmoment-Steuerprozeß im Verbrennungsmotor-Anhaltezustand geschlossen. Entsprechend weiteren Anwendungen können jedoch sowohl das Einlaßventil als auch das Auslaßventil in geöffneter Position gehalten werden oder können entsprechend der Rotation der Kurbelwelle 56 geöffnet oder geschlossen werden. Bei der erstgenannten alternativen Struktur werden weder Kompression noch Expansion ausgeführt; somit wird die Pulsierung des Drehmoments wirksam verringert.In the power output device 20 of the embodiment, the intake valve and the exhaust valve of the engine 50 are closed in the torque control process in the engine stop state. However, according to other applications, both the intake valve and the exhaust valve may be kept in an open position or may be opened or closed according to the rotation of the crankshaft 56. In the former alternative structure, neither compression nor expansion is carried out; thus, the pulsation of the torque is effectively reduced.
Bei der Struktur der in Fig. 1 gezeigten Energieabgabevorrichtung 20 sind der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 an unterschiedlichen Positionen der Antriebswelle 22 getrennt befestigt. Wie bei einer modifizierten in Fig. 10 dargestellten Energieabgabevorrichtung 20A können jedoch der Kupplungsmotor und der Hilfsmotor einstückig miteinander verbunden sein. Ein Kupplungsmotor 30A der Energieabgabevorrichtung 20A weist einen Innenrotor 34A, der mit der Kurbelwelle 56 Verbindung herstellt, und einen Außenrotor 32A, der mit der Antriebswelle 22 verbunden ist, auf. Dreiphasenspulen 36A sind am Innenrotor 34A befestigt; Dauermagneten 35A sind am Außenrotor 32A in einer solchen Weise angeordnet, daß die Außenfläche und die Innenfläche von diesen unterschiedliche Magnetpole haben. Ein Hilfsmotor 40A weist den Außenrotor 32A des Kupplungsmotors 30A und einen Stator 43 auf, an dem Dreiphasenspulen 44 montiert sind. Bei dieser Struktur arbeitet der Außenrotor 32A des Kupplungsmotors 30A ebenfalls als ein Rotor des Hilfsmotors 40A. Da die Dreiphasenspulen 36A am Innenrotor 34A befestigt sind, der mit der Kurbelwelle 56 Verbindung herstellt, ist ein Drehwandler 38A zum Zuführen von elektrischer Energie zu den Dreiphasenspulen 36A des Kupplungsmotors 30A an der Kurbelwelle 56 befestigt.In the structure of the power output device 20 shown in Fig. 1, the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 are separately fixed to different positions of the drive shaft 22. However, as in a modified power output device 20A shown in Fig. 10, the clutch motor and the auxiliary motor may be integrally connected to each other. A clutch motor 30A of the power output device 20A has an inner rotor 34A that connects to the crankshaft 56 and an outer rotor 32A that connects to the drive shaft 22. Three-phase coils 36A are fixed to the inner rotor 34A; permanent magnets 35A are arranged on the outer rotor 32A in such a manner that the outer surface and the inner surface thereof have different magnetic poles. An auxiliary motor 40A includes the outer rotor 32A of the clutch motor 30A and a stator 43 on which three-phase coils 44 are mounted. In this structure, the outer rotor 32A of the clutch motor 30A also functions as a rotor of the auxiliary motor 40A. Since the three-phase coils 36A are fixed to the inner rotor 34A which connects to the crankshaft 56, a rotary converter 38A for supplying electric power to the three-phase coils 36A of the clutch motor 30A is fixed to the crankshaft 56.
Bei der Energieabgabevorrichtung 20A wird die Spannung, die an die Dreiphasenspulen 36A am Innenrotor 34A angelegt ist, gegenüber dem Innenflächenmagnetpol der Dauermagneten 35A, die am Außenrotor 32A angeordnet sind, gesteuert. Dieses ermöglicht, daß der Kupplungsmotor 30A auf die gleiche Weise wie der Kupplungsmotor 30 der in Fig. 1 gezeigten Energieabgabevorrichtung 20 arbeitet. Die Spannung, die an die Dreiphasenspulen 44 am Stator 43 angelegt ist, wird gegenüber dem Außenflächenmagnetpol der Dauermagneten 35A, die am Außenrotor 32A angeordnet sind, gesteuert. Das ermöglicht, daß der Hilfsmotor 40A in der gleichen Weise wie der Hilfsmotor 40 der Energieabgabevorrichtung 20 arbeitet. Die Drehmomentsteuerroutine von Fig. 5 und die Energie-Anhaltezeit-Drehmoment-Steuerroutine von Fig. 9 sind ebenfalls auf die in Fig. 10 gezeigte Energiabgabevorrichtung 20A anwendbar, die dementsprechend die gleichen Operationen implementiert und die gleichen Wirkungen hat, wie die der in Fig. 1 gezeigten Energieabgabevorrichtung 20.In the power output device 20A, the voltage applied to the three-phase coils 36A on the inner rotor 34A is controlled with respect to the inner surface magnetic pole of the permanent magnets 35A arranged on the outer rotor 32A. This allows the clutch motor 30A to operate in the same manner as the clutch motor 30 of the power output device 20 shown in Fig. 1. The voltage applied to the three-phase coils 44 on the stator 43 is controlled with respect to the outer surface magnetic pole of the permanent magnets 35A arranged on the outer rotor 32A. This allows the auxiliary motor 40A to operate in the same manner as the auxiliary motor 40 of the power output device 20. The torque control routine of Fig. 5 and the energy stopping time torque control routine of Fig. 9 are also applicable to the energy output device 20A shown in Fig. 10, which accordingly implements the same operations and has the same effects as those of the energy output device 20 shown in Fig. 1.
Gemäß Vorbeschreibung funktioniert der Außenrotor 32A gleichzeitig als einer der Rotoren im Kupplungsmotor 30A und als Rotor des Hilfsmotors 40A, wodurch die Größe und das Gewicht der gesamten Energieabgabevorrichtung 20A wirksam verringert werden.As described above, the outer rotor 32A functions simultaneously as one of the rotors in the clutch motor 30A and as the rotor of the auxiliary motor 40A, thereby effectively reducing the size and weight of the entire power output device 20A.
Fig. 11 stellt schematisch einen wesentlichen Abschnitt einer weiteren Energieabgabevorrichtung 20B als ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Die Energieabgabevorrichtung 20B von Fig. 11 hat eine ähnliche Struktur wie die Energieabgabevorrichtung 20 von Fig. 1, mit der Ausnahme, daß der Hilfsmotor 40 an der Kurbelwelle 56 befestigt ist, die sich zwischen dem Verbrennungsmotor 50 und dem Kupplungsmotor 30 befindet. Bei der Energieabgabevorrichtung 20B des zweiten Ausführungsbeispiels bezeichneten ähnlichen Zahlen und Symbole ähnliche Elemente wie bei der Energieabgabevorrichtung 20 von Fig. 1. Die Symbole, die in der Beschreibung verwendet werden, haben ähnliche Bedeutungen, sofern es nicht anders angegeben ist.Fig. 11 schematically shows an essential portion of another power output device 20B as a second embodiment of the present invention. The power output device 20B of Fig. 11 has a similar structure to the power output device 20 of Fig. 1, except that the auxiliary motor 40 is attached to the crankshaft 56 located between the internal combustion engine 50 and the clutch motor 30. In the power output device 20B of the second embodiment, similar numerals and symbols denote similar elements to those in the power output device 20 of Fig. 1. The symbols, used in the description have similar meanings unless otherwise stated.
Nachfolgend wird der wesentliche Betrieb der in Fig. 11 gezeigten Energieabgabevorrichtung 20B beschrieben. Beispielhaft wird angenommen, daß der Verbrennungsmotor 50 mit einem Drehmoment Te und einer Drehzahl Ne angetrieben wird. Wenn ein Drehmoment Ta durch den Hilfsmotor 40, der mit der Kurbelwelle 56 verbunden ist, zur Kurbelwelle 56 addiert wird, wirkt auf die Kurbelwelle 56 folglich die Summe der Drehmomente (Te+Ta). Wenn der Kupplungsmotor 30 gesteuert wird, um das Drehmoment Tc zu erzeugen, das gleich der Summe der Drehmomente (Te+Ta) ist, wird das Drehmoment Tc (= Te+Ta) zur Antriebswelle 22 übertragen.The following describes the essential operation of the power output device 20B shown in Fig. 11. For example, assume that the internal combustion engine 50 is driven with a torque Te and a rotational speed Ne. When a torque Ta is added to the crankshaft 56 by the auxiliary motor 40 connected to the crankshaft 56, the crankshaft 56 is consequently acted upon by the sum of the torques (Te+Ta). When the clutch motor 30 is controlled to generate the torque Tc equal to the sum of the torques (Te+Ta), the torque Tc (= Te+Ta) is transmitted to the drive shaft 22.
Wenn die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 größer als die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 ist, regeneriert der Kupplungsmotors 30 elektrische Energie auf der Grundlage der Drehzahldifferenz Nc zwischen der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 und der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22. Die regenerierte Energie wird dem Hilfsmotor 40 über die Energieleitungen P1 und P2 und die zweite Antriebsschaltung 92 zugeführt, um den Hilfsmotor 40 zu aktivieren. Unter der Voraussetzungen, daß das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 im wesentlichen äquivalent zur elektrischen Energie ist, die durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert wird, wird eine freie Drehmomentumwandlung für die vom Verbrennungsmotor 50 abgegebene Energie innerhalb eines Bereiches gestattet, der die Beziehung der nachfolgenden Gleichung (8) erfüllt. Da die Beziehung von Gleichung (8) den Idealzustand mit einem Wirkungsgrad von 100% darstellt, ist (Tc · Nd) im Ist-Zustand ein wenig kleiner als (Te · Nd).When the rotational speed Ne of the engine 50 is greater than the rotational speed Nd of the drive shaft 22, the clutch motor 30 regenerates electric energy based on the rotational speed difference Nc between the rotational speed Ne of the engine 50 and the rotational speed Nd of the drive shaft 22. The regenerated energy is supplied to the auxiliary motor 40 via the power lines P1 and P2 and the second drive circuit 92 to activate the auxiliary motor 40. Provided that the torque Ta of the auxiliary motor 40 is substantially equivalent to the electric energy regenerated by the clutch motor 30, free torque conversion is permitted for the energy output from the engine 50 within a range satisfying the relationship of the following equation (8). Since the relationship of equation (8) represents the ideal state with an efficiency of 100%, (Tc · Nd) is a little smaller than (Te · Nd) in the actual state.
Te · Ne = Tc · Nd (8)Te · Ne = Tc · Nd (8)
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird unter der Bedingung, daß sich die Kurbelwelle 56 mit dem Drehmoment T1 und mit der Drehzahl N1 dreht, die Energie, die der Summe der Bereiche G1+G3 entspricht, durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert und dem Hilfsmotor 40 zugeführt. Der Hilfsmotor 40 wandelt die aufgenommene Energie in der Summe der Bereiche G1+G3 in die Energie, die der Summe der Bereiche G2+G3 entspricht, um, und überträgt die umgewandelte Energie zur Kurbelwelle 56.Referring to Fig. 4, under the condition that the crankshaft 56 rotates at the torque T1 and at the speed N1, the energy corresponding to the sum of the areas G1+G3 is regenerated by the clutch motor 30 and supplied to the auxiliary motor 40. The auxiliary motor 40 converts the absorbed energy in the sum of the areas G1+G3 into the energy corresponding to the sum of the areas G2+G3, and transmits the converted energy to the crankshaft 56.
Wenn die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 50 kleiner als die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 ist, arbeitet der Kupplungsmotor 30 als normaler Motor. Im Kupplungsmotor 30 dreht sich der Innenrotor 34 bezüglich des Außenrotors 32 in Rotationsrichtung der Antriebswelle 22 mit einer Drehzahl, die durch den Absolutwert der Drehzahldifferenz Nc (= Ne-Nd) definiert ist. Unter der Voraussetzung, daß das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 auf einen negativen Wert eingestellt ist, was ermöglicht, daß der Hilfsmotor 40 elektrische Energie regeneriert, die im wesentlichen äquivalent zur durch den Kupplungsmotor 30 verbrauchten elektrischen Energie ist, ist eine freie Drehmomentumwandlung für die vom Verbrennungsmotor 50 ausgegebenen Energie innerhalb des Bereiches, der die Beziehung der vorstehenden Gleichung (8) erfüllt, ebenfalls gestattet.When the rotation speed Ne of the engine 50 is smaller than the rotation speed Nd of the drive shaft 22, the clutch motor 30 operates as a normal motor. In the clutch motor 30, the inner rotor 34 rotates with respect to the outer rotor 32 in the rotation direction of the drive shaft 22 at a rotation speed defined by the absolute value of the rotation speed difference Nc (= Ne-Nd). Provided that the torque Ta of the auxiliary motor 40 is set to a negative value, which allows the auxiliary motor 40 to regenerate electric energy substantially equivalent to the electric energy consumed by the clutch motor 30, free torque conversion for the energy output from the engine 50 is also permitted within the range satisfying the relationship of the above equation (8).
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird unter der Bedingung, daß sich die Kurbelwelle 56 mit dem Drehmoment T2 und der Drehzahl N2 dreht, die Energie, die dem Bereich G2 entspricht, durch den Hilfsmotor 40 regeneriert und durch den Kupplungsmotor 30 als die Energie, die dem Bereich G1 entspricht, verbraucht.Referring to Fig. 4, under the condition that the crankshaft 56 rotates at the torque T2 and the speed N2, the energy corresponding to the area G2 is regenerated by the assist motor 40 and consumed by the clutch motor 30 as the energy corresponding to the area G1.
Die Steuerprozedur des vorstehend erläuterten zweiten Ausführungsbeispiels folgt der im Fließbild von Fig. 12 gezeigten Drehmomentsteuerroutine. Wenn das Programm in die Drehomentsteuerroutine eintritt, führt die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 als erstes die Verarbeitung der Schritte S200 bis S208 aus, die mit der der Schritte S100 bis S104 im Fließbild von Fig. 5 identisch ist. Die Steuer- CPU 90 liest in Schritt S200 die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 und in Schritt S202 die Fahrpedalposition AP und berechnet in Schritt S204 den Abtriebsdrehmoment-Stellwert Td* aus der eingegebenen Fahrpedalposition AP. Die Steuer- CPU 90 berechnet dann in Schritt S206 die Energie Pd, die von der Antriebswelle 22 abgegeben werden soll, auf der Grundlage des berechneten Abgabedrehmoment-Stellwertes Td* und der aufgenommenen Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 und stellt das Soll-Verbrennungsmotordrehmoment Te* und die Soll-Verbrennungsmotordrehzahl Ne* des Verbrennungsmotors 50 in Schritt S208 ein.The control procedure of the second embodiment explained above follows the torque control routine shown in the flow chart of Fig. 12. When the program enters the torque control routine, the control CPU 90 executes the control device 80 first executes the processing of steps S200 to S208, which is identical to that of steps S100 to S104 in the flowchart of Fig. 5. The control CPU 90 reads the rotational speed Nd of the drive shaft 22 in step S200 and the accelerator pedal position AP in step S202, and calculates the output torque set value Td* from the input accelerator pedal position AP in step S204. The control CPU 90 then calculates the energy Pd to be output from the drive shaft 22 in step S206 based on the calculated output torque set value Td* and the input rotational speed Nd of the drive shaft 22, and sets the target engine torque Te* and the target engine speed Ne* of the engine 50 in step S208.
Im nachfolgenden Schritt S210 berechnet die Steuer-CPU 90 den Drehmoment-Stellwerte Ta* des Hilfsmotors 40 entsprechend der nachfolgenden Gleichung (9):In the following step S210, the control CPU 90 calculates the torque setting value Ta* of the auxiliary motor 40 according to the following equation (9):
Ta* = Ksc · (Td* - Te*) (9)Ta* = Ksc · (Td* - Te*) (9)
In Schritt S212 wird der Drehmomentstellwert Tc* des Kupplungsmotors 30 aus dem somit erhaltenen Drehmomentstellwert Ta* des Hilfsmotors 40 entsprechend der Gleichung (10) berechnet, die wie folgt lautet:In step S212, the torque control value Tc* of the clutch motor 30 is calculated from the thus obtained torque control value Ta* of the assist motor 40 according to the equation (10) which is as follows:
Tc* - Te* + Ta* (10)Tc* - Te* + Ta* (10)
Die Steuer-CPU 90 steuert den Kupplungsmotor 30 in Schritt S214, den Hilfsmotor 40 in Schritt S216 und den Verbrennungsmotor 50 in Schritt S217 auf der Grundlage der Drehmomentstellwerte Ta* und Tc*, des Soll-Verbrennungsmotordrehmoments Te* und der Soll-Verbrennungsmotordrehzahl Ne*, die somit erhalten wurden. Die konkrete Prozedur der Kupplungsmotorsteuerung (Schritt S214) ist identisch mit der, die entsprechend dem Fließbild von Fig. 6 vorstehend beschrieben wurde, wohingegen die konkrete Prozedur der Verbrennungsmotorsteuerung (Schritt S217) mit der des vorstehend erläuterten ersten Ausführungsbeispiels identisch ist. Die Hilfsmotorsteuerung, die in Schritt S216 ausgeführt wird, folgt im wesentlichen den Verarbeitungen der Schritt S140 bis S150 in der Hilfsmotorsteuerroutine von Fig. 8 mit der Ausnahme, daß der Rotationswinkel θe der Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50, der mit dem Drehmelder 39 gemessen wird, statt des Rotationswinkels 8d der Antriebswelle 22 verarbeitet wird. Diese Abwandlung wird der Position des Hilfsmotors 40 zugeschrieben, der an der Kurbelwelle 56 befestigt ist.The control CPU 90 controls the clutch motor 30 in step S214, the auxiliary motor 40 in step S216 and the engine 50 in step S217 based on the torque command values Ta* and Tc*, the target engine torque Te* and the target engine speed Ne* thus obtained. The concrete procedure of the clutch motor control (step S214) is identical to that described above according to the flow chart of Fig. 6, whereas the concrete procedure of the Engine control (step S217) is identical to that of the first embodiment explained above. The auxiliary motor control executed in step S216 follows substantially the processings of steps S140 to S150 in the auxiliary motor control routine of Fig. 8 except that the rotation angle θe of the crankshaft 56 of the engine 50 measured by the resolver 39 is processed instead of the rotation angle θd of the drive shaft 22. This modification is attributed to the position of the auxiliary motor 40 attached to the crankshaft 56.
Wie bei der Energieabgabevorrichtung 20 des ersten Ausführungsbeispiels kann die Batterie 94 entsprechend den Anforderungen in der Energieabgabevorrichtung 20B des zweiten Ausführungsbeispiels geladen und entladen werden. Das Fahrzeug kann nur mit der in der Batterie 94 gespeicherten elektrischen Energie angetrieben werden, während der Verbrennungsmotor 50 seinen Betrieb stoppt. Fig. 13 ist ein Fließbild, das eine Verbrennungsmotor-Anhaltezeit- Drehmoment-Steuerroutine, die im zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird, zeigt.As with the power output device 20 of the first embodiment, the battery 94 can be charged and discharged according to the requirements in the power output device 20B of the second embodiment. The vehicle can be driven only with the electric power stored in the battery 94 while the engine 50 stops its operation. Fig. 13 is a flowchart showing an engine stop time torque control routine executed in the second embodiment.
Wenn das Programm in die Verbrennungsmotor-Anhaltezeit- Drehmoment-Steuerroutine eintritt, nimmt die Steuer-CPU 80 als erstes in Schritt S220 Daten der Fahrpedalposition AP vom Fahrpedalpositionssensor 65 auf und berechnet in Schritt S222 den Abtriebsdrehmoment-Stellwert Td*, der der eingegebenen Fahrpedalposition AP entspricht. Der Drehmomentstellwert Ta* des Hilfsmotors 40 wird in Schritt S224 gleich der Summe des Abtriebsdrehmoment-Stellwertes Td* und des Drehmoments der Rotationsbewegung TST gesetzt. Der Drehmoment-Stellwert Ta*, der somit erhalten wurde, wird in Schritt S226 mit dem maximalen Drehmoment Tamax, das der Hilfsmotor 40 potentiell anlegen kann, verglichen. Wenn der Drehmoment-Stellwert Ta* das maximale Drehmoment Tamax überschreitet, geht das Programm zu Schritt S228, in dem der Drehmoment-Stellwert Ta* auf das maximale Drehmoment Tamax beschränkt wird. Der Drehmomentstellwert Tc* des Kupplungsmotors 30 wird dann bestimmt, indem das Drehmoment der Rotationsbewegung TST vom Drehmomentstellwert Ta* des Hilfsmotors 40 subtrahiert wird. Wenn der Drehmoment-Stellwert Ta* des Hilfsmotors 40 das maximale Drehmoment Tamax in Schritt S226 nicht überschreitet, wird der Drehmoment- Stellwert Tc* des Kupplungsmotors 30 gleich dem Abtriebsdrehmoment-Stellwert Td* eingestellt.When the program enters the engine stop time torque control routine, the control CPU 80 first acquires accelerator pedal position AP data from the accelerator pedal position sensor 65 in step S220 and calculates the output torque set value Td* corresponding to the input accelerator pedal position AP in step S222. The torque set value Ta* of the auxiliary motor 40 is set equal to the sum of the output torque set value Td* and the rotational motion torque TST in step S224. The torque set value Ta* thus obtained is compared with the maximum torque Tamax that the auxiliary motor 40 can potentially apply in step S226. If the torque set value Ta* exceeds the maximum torque Tamax, the program goes to step S228 in which the torque control value Ta* is limited to the maximum torque Tamax. The torque control value Tc* of the clutch motor 30 is then determined by subtracting the torque of the rotational movement TST from the torque control value Ta* of the auxiliary motor 40. If the torque control value Ta* of the auxiliary motor 40 does not exceed the maximum torque Tamax in step S226, the torque control value Tc* of the clutch motor 30 is set equal to the output torque control value Td*.
Die Steuer-CPU 90 steuert dann den Kupplungsmotor 30 in Schritt S232, den Hilfsmotor 40 in Schritt S234 und den Verbrennungsmotor 50 in Schritt S236 auf der Grundlage der Drehmoment-Stellwerte, die gemäß Vorbeschreibung eingestellt wurden. Die konkreten Prozeduren der Kupplungsmotorsteuerung (Schritt S232), der Hilfsmotorsteuerung (Schritt S234) und der Verbrennungsmotorsteuerung (Schritt S236) sind mit denen der Schritt S172, S174 und S176 in der Verbrennungsmotor-Anhaltezeit-Drehmoment-Steuerroutine von Fig. 9 mit der Ausnahme identisch, daß der Rotationswinkel θe der Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50 in der Hilfsmotorsteuerung statt des Rotationswinkels θd der Antriebswelle 22 verarbeitet wird.The control CPU 90 then controls the clutch motor 30 in step S232, the auxiliary motor 40 in step S234 and the engine 50 in step S236 based on the torque control values set as described above. The concrete procedures of the clutch motor control (step S232), the auxiliary motor control (step S234) and the engine control (step S236) are identical to those of steps S172, S174 and S176 in the engine stop time torque control routine of Fig. 9, except that the rotation angle θe of the crankshaft 56 of the engine 50 is processed in the auxiliary motor control instead of the rotation angle θd of the drive shaft 22.
Bei der Struktur der zweiten Ausführungsbeispiels wird eine Drehmomentdifferenz, die dem Drehmoment der Rotationsbewegung TST entspricht, zwischen dem Drehmoment-Stellwert Tc* des Kupplungsmotors 30 und dem Drehmoment-Stellwert Ta* des Hilfsmotors 40 eingestellt. Dieses erhöht die Drehzahl der Kurbelwelle 56 des Verbrennungsmotors 50 unter der Bedingung, daß der Verbrennungsmotor 50 seinen Betrieb stoppt. Gemäß Vorbeschreibung sind die Hilfsanlagen, wie z. B. die Kühlpumpe 104 und die P/S-Pumpe 106, direkt über den Riemen 102 mit der Kurbelwelle 56B verbunden. Die Kurbelwelle 56 dreht sich dementsprechend mit einer Drehzahl, die bewirkt, daß die Energie, die dem Drehmoment der Rotationsbewegung TST entspricht, gleich der Summe der Energie, die durch die kolbenartige Bewegung des Verbrennungsmotors 50 verbraucht wird, und der Energie, die durch den Betrieb der Hilfsanlagen verbraucht wird, gestaltet wird.In the structure of the second embodiment, a torque difference corresponding to the rotational torque TST is set between the torque set value Tc* of the clutch motor 30 and the torque set value Ta* of the auxiliary motor 40. This increases the rotational speed of the crankshaft 56 of the internal combustion engine 50 under the condition that the internal combustion engine 50 stops its operation. As described above, the auxiliary equipment such as the cooling pump 104 and the P/S pump 106 are directly connected to the crankshaft 56B via the belt 102. The crankshaft 56 accordingly rotates at a speed that causes the energy corresponding to the rotational torque TST to be equal to the sum of the Energy consumed by the piston-like movement of the internal combustion engine 50 and the energy consumed by the operation of the auxiliary systems.
Die Energieabgabevorrichtung 20B des zweiten Ausführungsbeispiels kann die Kurbelwelle 56 in Rotation versetzen, selbst wenn der Verbrennungsmotor 50 gestoppt ist, und dadurch die Hilfsmaschinen antreiben, die mit der Kurbelwelle 56B verbunden sind, wie z. B. die Kühlpumpe 104 und die P/S-Pumpe 106. Der Drehmoment-Stellwert Ta* des Hilfsmotors 40 ist gleich der Summe des Abtriebsdrehmoment- Stellwertes Td* und des Drehmoments der Rotationsbewegung TST, das zur Rotation der Kurbelwelle 56 mit der vorbestimmten Drehzahl erforderlich ist, eingestellt. Der Drehmoment-Stellwert Tc* des Kupplungsmotors 30 ist im allgemeinen gleich dem Abtriebsdrehmoment-Stellwert Td* eingestellt. Der Fahrer empfindet dementsprechend nicht die Verringerung des Drehmoments durch Rotation der Kurbelwelle 56, sondern erhält das Drehmoment, das dem Betätigungsbetrag des Fahrpedals 64 entspricht. Während der Verbrennungsmotor 50 seinen Betrieb stoppt, werden das Einlaßventil und das Auslaßventil des Verbrennungsmotors 50 geschlossen, um den Energieverbrauch im Verbrennungsmotor 50 zu minimieren.The power output device 20B of the second embodiment can rotate the crankshaft 56 even when the engine 50 is stopped, and thereby drive the auxiliary machines connected to the crankshaft 56B, such as the cooling pump 104 and the P/S pump 106. The torque command Ta* of the auxiliary motor 40 is set equal to the sum of the output torque command Td* and the rotational torque TST required to rotate the crankshaft 56 at the predetermined speed. The torque command Tc* of the clutch motor 30 is generally set equal to the output torque command Td*. Accordingly, the driver does not feel the reduction in torque due to rotation of the crankshaft 56, but receives the torque corresponding to the amount of operation of the accelerator pedal 64. While the internal combustion engine 50 stops its operation, the intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine 50 are closed to minimize the energy consumption in the internal combustion engine 50.
Bei der Energieabgabevorrichtung 20B von Fig. 11, das als vorstehend erläutertes zweites Ausführungsbeispiel gegeben ist, ist der Hilfsmotor 40 an der Kurbelwelle 56 befestigt, die sich zwischen dem Verbrennungsmotor 50 und dem Kupplungsmotor 30 befindet. Wie bei einer anderen Energieabgabevorrichtung 20C, die in Fig. 14 dargestellt ist, kann jedoch der Verbrennungsmotor 50 zwischen den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 zwischengeschaltet sein, wobei beide mit der Kurbelwelle 56 verbunden sind. Bei dieser Struktur sind die Hilfsanlagen, wie die Kühlpumpe 104 und die P/S-Pumpe 106, an der Kurbelwelle 56B befestigt, die sich weiter von der Kurbelwelle 56 erstreckt.In the power output device 20B of Fig. 11, which is given as the second embodiment explained above, the auxiliary motor 40 is fixed to the crankshaft 56, which is located between the engine 50 and the clutch motor 30. However, as in another power output device 20C shown in Fig. 14, the engine 50 may be interposed between the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40, both of which are connected to the crankshaft 56. In this structure, the auxiliary equipment such as the cooling pump 104 and the P/S pump 106 are fixed to the crankshaft 56B. which extends further from the crankshaft 56.
Bei der Energieabgabevorrichtung 20B von Fig. 11 sind der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 getrennt an unterschiedlichen Positionen der Kurbelwelle 56 befestigt. Wie bei einer in Fig. 15 gezeigten Energieabgabevorrichtung 20D können jedoch der Kupplungsmotor und der Hilfsmotor einstückig miteinander verbunden sein. Ein Kupplungsmotor 30D der Energieabgabevorrichtung 20D weist einen Außenrotor 32D, der mit der Kurbelwelle 56 Verbindung herstellt, und einen Innenrotor 34 auf, der mit der Antriebswelle 22 verbunden ist. Dreiphasenspulen 36 sind am Innenrotor 34 befestigt; Dauermagneten 35D sind am Außenrotor 32D in einer solchen Weise angeordnet, daß die Außenfläche und die Innenfläche von diesen unterschiedliche Magnetpole haben. Ein Hilfsmotor 40D weist den Außenrotor 32D des Kupplungsmotors 30D und einen Stator 43 auf, an dem Dreiphasenspulen 44 montiert sind. Bei dieser Struktur arbeitet der Außenrotor 32D des Kupplungsmotors 30D ebenfalls als ein Rotor des Hilfsmotors 40D.In the power output device 20B of Fig. 11, the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 are separately fixed to different positions of the crankshaft 56. However, as in a power output device 20D shown in Fig. 15, the clutch motor and the auxiliary motor may be integrally connected to each other. A clutch motor 30D of the power output device 20D has an outer rotor 32D that connects to the crankshaft 56 and an inner rotor 34 that connects to the drive shaft 22. Three-phase coils 36 are fixed to the inner rotor 34; permanent magnets 35D are arranged on the outer rotor 32D in such a manner that the outer surface and the inner surface thereof have different magnetic poles. An auxiliary motor 40D includes the outer rotor 32D of the clutch motor 30D and a stator 43 on which three-phase coils 44 are mounted. In this structure, the outer rotor 32D of the clutch motor 30D also functions as a rotor of the auxiliary motor 40D.
Bei der Energieabgabevorrichtung 20D wird die Spannung, die an die Dreiphasenspulen 36 am Innenrotor 34 angelegt wird, gegenüber dem Innenflächen-Magnetpol der Dauermagneten 35D, die am Außenrotor 32D angeordnet sind, gesteuert. Dieses ermöglicht, daß der Kupplungsmotor 30D in der gleichen Weise wie der Kupplungsmotor 30 der in Fig. 11 gezeigten Energieabgabevorrichtung 20B arbeitet. Die an die Dreiphasenspulen 44 am Stator 43 angelegte Spannung wird gegenüber dem Außenflächenmagnetpol der Dauermagneten 35D, die am Außenrotor 32D angeordnet sind, gesteuert. Dieses ermöglicht, daß der Hilfsmotor 40D in der gleichen Weise wie der Hilfsmotor 40 der Energieabgabevorrichtung 20B arbeitet. Die Drehmomentsteuerroutine von Fig. 12 und die Verbrennungsmotor-Anhaltezeit-Drehmoment-Steuerroutine von Fig. 13 sind ebenfalls auf die in Fig. 15 gezeigte Energieabgabevorrichtung 20D anwendbar, die dementsprechend die gleichen Operationen implementiert und die gleichen Wirkungen wie die in Fig. 11 gezeigte Energieabgabevorrichtung 20B hat.In the power output device 20D, the voltage applied to the three-phase coils 36 on the inner rotor 34 is controlled with respect to the inner surface magnetic pole of the permanent magnets 35D arranged on the outer rotor 32D. This enables the clutch motor 30D to operate in the same manner as the clutch motor 30 of the power output device 20B shown in Fig. 11. The voltage applied to the three-phase coils 44 on the stator 43 is controlled with respect to the outer surface magnetic pole of the permanent magnets 35D arranged on the outer rotor 32D. This enables the auxiliary motor 40D to operate in the same manner as the auxiliary motor 40 of the power output device 20B. The torque control routine of Fig. 12 and the engine stopping time torque control routine of Fig. 13 are also applicable to the power output device shown in Fig. 15. 20D, which accordingly implements the same operations and has the same effects as the energy output device 20B shown in Fig. 11.
Wie bei der in Fig. 10 gezeigten Energleabgabevorrichtung 20A funktioniert der Außenrotor 32D in der Energieabgabevorrichtung 20D von Fig. 15 gleichzeitig als einer der Rotoren im Kupplungsmotor 30D und als Rotor des Hilfsmotors 40D, wodurch die Größe und das Gewicht der gesamten Energieabgabevorrichtung 20D wirksam verringert werden.As with the energy output device 20A shown in Fig. 10, the outer rotor 32D in the energy output device 20D of Fig. 15 simultaneously functions as one of the rotors in the clutch motor 30D and as the rotor of the auxiliary motor 40D, thereby effectively reducing the size and weight of the entire energy output device 20D.
Es können viele andere Modifikationen, Abwandlungen und Änderungen entsprechend dem Verständnis des Fachmanns vorgenommen werden, ohne daß vom Geltungsbereich der wesentlichen Merkmale der Erfindung abgewichen wird. Es ist somit verständlich, daß die vorstehenden Ausführungsbeispiele nur illustrativ und nicht in irgendeiner Hinsicht beschränkend sind.Many other modifications, variations and changes may be made within the scope of those skilled in the art without departing from the scope of the essential characteristics of the invention. It is therefore to be understood that the foregoing embodiments are only illustrative and not restrictive in any respect.
Der Benzinmotor, der durch Benzin angetrieben wird, wird als Verbrennungsmotor in der vorstehenden Energieabgabevorrichtung verwendet. Das Prinzip der Erfindung ist jedoch auf andere Motoren mit innerer Verbrennung und andere Motoren mit äußerer Verbrennung, wie z. B. Dieselmotoren, Turbomotoren und Strahlmotoren, anwendbar.The gasoline engine driven by gasoline is used as the internal combustion engine in the above power output device. However, the principle of the invention is applicable to other internal combustion engines and other external combustion engines such as diesel engines, turbo engines and jet engines.
Für den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 in der vorstehenden beschriebenen Energieabgabevorrichtung werden Synchronmotoren vom Dauermagnet(PM)typ verwendet. Andere Motoren wie Synchronmotoren mit änderbarer Reluktanz (VR), Feinstellmotoren, Gleichstrommotoren, Induktionsmotoren, Supraleitmotoren und Schrittmotoren können für den regenerativen Betrieb und den Energiebetrieb verwendet werden.Permanent magnet (PM) type synchronous motors are used for the clutch motor 30 and the auxiliary motor 40 in the above-described power output device. Other motors such as variable reluctance (VR) synchronous motors, fine-tuning motors, DC motors, induction motors, superconducting motors and stepping motors can be used for the regenerative operation and power operation.
Der Drehwandler 38, der als Einrichtung zur Übertragung von elektrischer Energie zum Kupplungsmotor 30 verwendet wird, kann durch einen Schleifring-Bürsten-Kontakt, einen Schleifring-Quecksilber-Kontakt, eine Halbleiterkupplung von magnetischer Energie oder ähnliches ersetzt werden.The rotary converter 38, which is used as a device for transmitting electrical energy to the clutch motor 30 can be replaced by a slip ring-brush contact, a slip ring-mercury contact, a semiconductor coupling of magnetic energy or similar.
Bei den vorstehenden Energieabgabevorrichtungen werden für die erste und zweite Antriebsschaltung 91 und 92 Transitorinverter verwendet. Weitere Beispiele, die auf die Antriebsschaltungen 91 und 92 anwendbar sind, weisen IGBT- Inverter (Bipolartransistoren mit isolierter Torelektrode), Thyristorinverter, Spannungs-PWM(Impulsbreitenmodulation)- Inverter, Rechteckwelleninverter (Spannungsinverter und Strominverter) und Resonanzinverter auf.In the above power output devices, transistor inverters are used for the first and second drive circuits 91 and 92. Other examples applicable to the drive circuits 91 and 92 include IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) inverters, thyristor inverters, voltage PWM (Pulse Width Modulation) inverters, rectangular wave inverters (voltage inverters and current inverters), and resonance inverters.
Die Batterie 94 kann Pb-Zellen, NiMH-Zellen, Li-Zellen oder ähnliche Zellen aufweisen. Ein Kondensator kann statt der Batterie 94 verwendet werden.The battery 94 may comprise Pb cells, NiMH cells, Li cells or similar cells. A capacitor may be used instead of the battery 94.
Obwohl die Energieabgabevorrichtung in den vorstehenden Ausführungsbeispielen am Fahrzeug montiert ist, kann diese an anderen Transporteinrichtungen wie Schiffen, Flugzeugen sowie an einer Vielzahl von Industriemaschinen montiert sein.Although the energy delivery device is mounted on the vehicle in the above embodiments, it can be mounted on other transportation devices such as ships, aircraft, and a variety of industrial machines.
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