DE69609562T2

DE69609562T2 - Antriebsanordnung für ein Hybridfahrzeug und Steuerungsverfahren zur Unterdrückung von Schwingungen

Info

Publication number: DE69609562T2
Application number: DE69609562T
Authority: DE
Inventors: Yasutomo Kawabata; Takao Miyatani; Eiji Yamada
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1996-05-20
Publication date: 2001-04-05
Anticipated expiration: 2016-05-21
Also published as: DE69609764T2; DE69609764D1; DE69614755T2; DE69609561T2; DE69615744D1; DE69614640D1; DE69609562D1; DE69609378D1; DE69609561D1; DE69614754T2; DE69615744T2; DE69615745D1; DE69614754D1; DE69609378T2; DE69614640T2; DE69614755D1; DE69615745T2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Antriebsvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern derselben. Ganz besonders betrifft die Erfindung eine Antriebsvorrichtung zur Ausgabe oder Verwendung einer durch einen Motor mit hoher Wirksamkeit erzeugten Kraft bzw. Leistung und ein Verfahren zum Steuern einer solchen Antriebsvorrichtung.

Beschreibung des Standes der Technik

Bei bekannten Antriebsvorrichtungen zur Übertragung einer durch einen Motor erzeugten Kraft auf eine Abtriebswelle werden Drehmomentenwandler, welche ein Fluid verwenden, im Allgemeinen benutzt, um die Kraft des Motors in ein auf die Abtriebswelle übertragenes Drehmoment umzuwandeln bzw. zu konvertieren. Bei herkömmlichen auf einem Fluid basierenden Drehmomentenwandlern werden eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle nicht vollständig miteinander blockiert bzw. verbunden und ist dementsprechend ein Energieverlust entsprechend einem Schlupf, der zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle auftritt, vorhanden. Der Energieverlust, welcher als Wärme verbraucht wird, ist als das Produkt der Drehzahldifferenz zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle und des zu diesem Zeitpunkt übertragenen Drehmomentes ausgedrückt.
Bei Fahrzeugen mit einer solchen daran angebrachten Kraftübertragungsvorrichtung tritt ein großer Energieverlust in einem Übergangszustand bzw. vorübergehenden Zustand, wie einer Startzeit, auf. Der Energiewirkungsgrad beträgt selbst in einem stationären Antriebszustand nicht 100%. Verglichen mit Wechselschaltgetrieben führen die Drehmomentenwandler zu einem niedrigeren Kraftstoffverbrauch.
Antriebsvorrichtungen zur Übertragung einer Kraft durch eine mechanisch-elektrisch-mechanische Umwandlung bzw. Konvertierung sind vorgeschlagen worden, um einen solchen Nachteil zu beseitigen (wie zum Beispiel in der JAPANESE PATENT APPLICATION GAZETTE Nr. 51-22132 "ARRANGEMENT OF ROTARY POWER- DRIVEN MACHINES"). Dieses vorgeschlagene System verbindet eine durch einen Motor erzeugte Kraft mit einer Kraftübertragungseinrichtung, die eine elektromagnetische Kupplung und einen Drehanker umfasst, und verwirklicht ein Verkleinerungsverhältnis bzw. Übertragungsverhältnis (Drehmomentenumwandlungsverhältnis) von 1+P2/P1, wobei P1 eine Anzahl von Polen des Drehankers darstellt und P2 eine Anzahl von Polen der elektromagnetischen Kupplung darstellt. Anders als die herkömmlichen auf einem Fluid basierenden Drehmomentenwandler weist diese Anordnung im Wesentlichen keinen Energieverlust aufgrund des Schlupfes auf. Es ist dementsprechend möglich, den Energieverlust in der Kraftübertragungseinrichtung relativ klein zu halten, indem die Wirkungsgrade der elektromagnetischen Kupplung und des Drehankers verbessert werden.
Die vorgeschlagene Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft durch eine mechanisch-elektrisch-mechanische Umwandlung weist allerdings ein festgelegtes Drehmomentenumwandlungsverhältnis auf und ist daher nicht auf Systeme, die eine breite Variierung beim Drehmomentenumwandlungsverhältnis, wie zum Beispiel Fahrzeuge, erforderlich machen, anwendbar. Es ist schwierig, ein gewünschtes Drehmomentenumwandlungsverhältnis entsprechend den Antriebsbedingungen des Fahrzeugs und des Motors zu realisieren. Wie oben erörtert ist, können eine Flüs sigkeit verwendende Antriebsvorrichtungen von einem Energieverlust aufgrund eines Schlupfes, der zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle auftritt, nicht befreit werden.
Bei Motoren, welche die Ausgangswelle durch eine Schwingungskraft drehen, wie zum Beispiel Verbrennungsmotoren, die eine mechanische Energie durch einen Einlass-, Verdichtungs-, Verbrennungs- und Auslasszyklus erzeugen, kann die Schwingungskraft auf die Abtriebswelle übertragen werden. Wenn eine Antriebsvorrichtung mit einem solchen Motor zur Übertragung einer Schwingungskraft in einem Fahrzeug montiert ist, versetzt die auf die Abtriebswelle übertragene Schwingungskraft unerwünschterweise das Fahrzeug selbst oder die übrige in dem Fahrzeug angeordnete Ausstattung in Schwingung.
Einige Vorrichtungen sind vorgeschlagen worden, um die Schwingung eines übertragenen Drehmomentes in dem Motor, welcher die Ausgangswelle dreht, durch dessen Schwingungskraft zu unterdrücken. Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung ist mit einem Motor, der ein an einer Kurbelwelle oder Ausgangswelle des Motors als dessen Rotor befestigtes Schwungrad verwendet, vorgesehen, wie in der JAPANESE PATENT LAYING-OPEN GAZETTE No. 61- 155635 offenbart ist. Dieses System ermöglicht einem Drehmoment, das eine Umkehrphase zu derjenigen des auf die Kurbelwelle übertragenen Schwingungsdrehmomentes aufweist, von dem Motor auf die Kurbelwelle über das Schwungrad angelegt zu werden, wobei die Schwingung des Drehmomentes vermindert wird. Bei diesem System wird allerdings das an der Kurbelwelle des Motors direkt befestigte Schwungrad, welches die Quelle einer Drehmomentenschwingung ist, verwendet, um die Drehmomentenschwingung zu vermindern. Dies führt zu einer ziemlich kleinen Dämpfung der Schwingungskomponente (das heißt einem ziemlich kleinen Glättungseffekt) und erfordert ein großes Drehmoment, um die Schwingungskomponente zu kompensieren.
Die Schwingungskraft beeinflusst das Verhalten des zu steuernden bzw. zu regelnden bzw. zu überwachenden Gegenstandes in dem Verfahren der Steueroperation bzw. Regeloperation bzw. Überwachungsoperation des Motors oder der Steuerung bzw. Regelung bzw. Überwachung der Kraftübertragungseinrichtung. Die Protokollsteuerung bzw. Minutensteuerung ermittelt das Verhalten aufgrund der Kraftschwingung und implementiert dabei die unerwünschte Steuerung, welche auf dem ermittelten Verhalten basiert.
Das nächstkommende Dokument AU-A-58401/73 aus dem Stand der Technik (vgl. die Oberbegriffe der Ansprüche 1, 7, 20 und 21) betrifft ein Fahrzeug mit einem dualen Modus, das auf herkömmlichen Straßen oder auf elektrischen Straßen fahren kann und das einen Wärmemotor, einen Motor und einen Generator umfasst. Eine Schwingungskomponente kann in einem solchen Fahrzeug nicht gedämpft werden.
Das Dokument EP-A-0 604 979 betrifft ein Schwingungsdämpfungssteuersystem für selbstfahrende Fahrzeuge, das wirksam ist, einen breiten Bereich einer Fahrzeugvibration, welche durch eine Motorumdrehung erzeugt ist, zu minimieren. Eine Steuereinrichtung betreibt einen Motor-Generator, um eine Drehmomentenschwingung in einer entgegengesetzten Phase zu der Fahrzeugvibration vorzusehen, die auf einer Phasendifferenz zwischen einer Motorumdrehung und einer Frequenz der Fahrzeugvibration basiert. Allerdings können Schwingungskomponenten in einer Anordnung, welche einen Kupplungsmotor umfasst, nicht vermindert werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine durch einen Motor erzeugte Kraft auf bzw. an eine Abtriebswelle mit einem hohen Wirkungsgrad auszugeben oder alternativ die Kraft mit einem hohen Wirkungsgrad zu verwenden, um ein Drehmoment in der Drehrichtung der Abtriebswelle des Motors auszugeben.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schwingungskomponente der von dem Motor ausgegebenen Kraft, welche die Ausgangswelle durch deren Schwingungskraft dreht, zu beseitigen.
Die Aufgabe wird durch Vorrichtungen gemäß den Ansprüchen 1 und 7 und durch Verfahren gemäß Anspruch 20 und 21 gelöst.
Ganz besonders werden die obigen und weitere dazugehörige Aufgaben der vorliegenden Erfindung wenigstens teilweise durch eine erste Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf bzw. an eine Abtriebswelle verwirklicht. Die erste Antriebsvorrichtung umfasst: Einen Motor, der eine Ausgangswelle aufweist, wobei der Motor die Ausgangswelle durch eine Schwingungskraft davon dreht; eine Sollzustandsbestimmungseinrichtung zum Einstellen eines Sollzustands der Ausgangswelle des Motors; eine Motorsteuereinrichtung zum Steuern eines Betriebs des Motors, um die Ausgangswelle des Motors den Sollzustand, welcher durch die Sollzustandsbestimmungseinrichtung eingestellt ist, erreichen zu lassen; eine Ausgangswellenzustandsmessungseinrichtung zum Messen eines Zustands der Ausgangswelle des Motors; einen Kupplungsmotor, der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, und einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden ist, umfasst, wobei der zweite Rotor koaxial und relativ drehbar zu dem ersten Rotor ist, wobei der erste und der zweite Rotor miteinander elektromagnetisch verbunden sind, wobei eine Kraft zwischen der Ausgangswelle des Motors und der Abtriebswelle über die elektromagnetische Verbindung des ersten und des zweiten Rotors übertragen wird; und eine Kupplungsmotorsteuereinrichtung zum Steuern eines Grades der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors und des zweiten Rotors in dem Kupplungsmotor und zum Verändern bzw. Regulieren bzw. Steuern bzw. Regeln der Drehung des zweiten Rotors relativ zu dem ersten Rotor, um dem Zustand der Ausgangswelle des Motors, der durch die Ausgangswellenzustandsmessungseinrichtung gemessen ist, zu ermöglichen, in einem vorbestimmten Bereich als ein Unempfindlichkeitsbereich bzw. eine neutrale Zone bzw. eine Totzone, welcher bzw. welche den durch die Sollzustandsbestimmungseinrichtung eingestellten Sollzustand umfasst, zu liegen.
Die erste Antriebsvorrichtung der Erfindung kann die Schwingungskomponente bzw. schwingende Komponente einer Kraft, welche durch den Motor erzeugt ist, reduzieren und die Kraft ohne oder mit einer verminderten Schwingung auf die Abtriebswelle übertragen bzw. an diese ausgeben. Wenn der Zustand bzw. die Bedingung der Ausgangswelle des Motors in dem vorbestimmten Bereich, welcher den Sollzustand umfasst, liegt, wird die Kupplungsmotorsteuereinrichtung nicht aktiviert, um den Zustand der Ausgangswelle des Motors den Sollzustand erreichen zu lassen. Dies impliziert, dass der vorbestimmte Zustand ein Unempfindlichkeitsbereich bzw. eine neutrale Zone bzw. eine Totzone ist. Selbst wenn die Schwingungskomponente der durch den Motor erzeugten Kraft den Zustand bzw. die Bedingung der Ausgangswelle des Motors verändert, solange sich die Veränderung in dem vorbestimmten Bereich, welcher den Sollzustand umfasst, befindet, variiert die Kupplungsmotorsteuereinrichtung den Grad der elektromagnetischen Kopplung bzw. Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor in dem Kupplungsmotor nicht. Die Schwingungskomponente der Kraft wird dementsprechend nicht an die Abtriebswelle ausgegeben. Wenn der dafür vorbestimmte Bereich kleiner ist als der Bereich eines variierten Zustandes bzw. einer veränderten Bedingung der Ausgangsweile des Motors aufgrund der Schwingung der Kraft, wird die Kraft mit einer reduzierten Schwingung an die Abtriebswelle ausgegeben.
Gemäß einem Aspekt der ersten Antriebsvorrichtung ist der vorbestimmte Bereich ein vorbestimmter erster Bereich und umfasst die Kupplungsmotorsteuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern des Kupplungsmotors, um dem Zustand der Ausgangswelle des Motors zu gestatten, in dem vorbestimmten ersten Bereich zu liegen, während der Zustand der Ausgangswelle des Motors, wel cher durch die Ausgangswellenzustandsmessungseinrichtung gemessen wird, in einem vorbestimmten zweiten Bereich, der den vorbestimmten ersten Bereich umfasst, liegt.
Gemäß einem anderen Aspekt der ersten Antriebsvorrichtung wird der Zustand bzw. die Bedingung der Ausgangswelle des Motors durch die Schwingungskraft des Motors in dem vorbestimmten zweiten Bereich variiert, wenn die Motorsteuereinrichtung den Betrieb des Motors steuert, um dem Zustand der Ausgangswelle zu gestatten, den Sollzustand, welcher durch die Sollzustandsbestimmungseinrichtung eingestellt ist, zu erreichen.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der ersten Antriebsvorrichtung ist der Zustand der Ausgangswelle des Motors eine Änderung der Drehzahl der Ausgangswelle.
Gemäß einem weiteren anderen Aspekt der ersten Antriebsvorrichtung ist der Zustand der Ausgangswelle des Motors ein Ausgangszustand eines Drehmomentes auf die Ausgangswelle des Motors.
Gemäß einem anderen Aspekt der ersten Antriebsvorrichtung ist der Zustand der Ausgangswelle des Motors eine Differenz zwischen einer Drehzahl der Ausgangswelle des Motors und einer Drehzahl der Abtriebswelle.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine zweite Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf eine Abtriebswelle: Einen Motor, der eine Ausgangswelle aufweist, wobei der Motor die Ausgangswelle durch eine Schwingungskraft davon dreht; eine Sollzustandsbestimmungseinrichtung zum Einstellen eines Sollzustands der Ausgangswelle des Motors; eine Motorsteuereinrichtung zum Steuern eines Betriebs des Motors, um die Ausgangswelle des Motors den Sollzustand, welcher durch die Sollzustandsbestimmungseinrichtung eingestellt ist, erreichen zu lassen; eine Ausgangswellenzustandsmessungseinrichtung zum Messen eines Zustands der Ausgangswel le des Motors; einen Kupplungsmotor, der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, und einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden ist, umfasst, wobei der zweite Rotor koaxial und relativ drehbar zu dem ersten Rotor ist, wobei der erste und der zweite Rotor miteinander elektromagnetisch verbunden sind, wobei eine Kraft zwischen der Ausgangswelle des Motors und der Abtriebswelle über die elektromagnetische Verbindung des ersten und des zweiten Rotors übertragen wird; eine Kupplungsmotorsteuereinrichtung zum Steuern eines Grades der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors und des zweiten Rotors in dem Kupplungsmotor und zum Verändern bzw. Regulieren bzw. Steuern bzw. Regeln der Drehung des zweiten Rotors relativ zu dem ersten Rotor, um dem Zustand der Ausgangswelle des Motors, der durch die Ausgangswellenzustandsmessungseinrichtung gemessen ist, zu ermöglichen, den durch die Sollzustandsbestimmungseinrichtung eingestellten Sollzustand zu erreichen; einen Hilfsmotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden ist; und eine Hilfsmotorsteuereinrichtung zum Steuern des Hilfsmotors, um eine Schwingungskomponente bzw. schwingende Komponente der Kraft, welche auf die Abtriebswelle durch den Kupplungsmotor übertragen wird, aufzuheben bzw. zu beseitigen.
Gemäß einem Aspekt der zweiten Antriebsvorrichtung umfasst die Hilfsmotorsteuereinrichtung weiterhin: Eine Schwingungskomponentenmessungseinrichtung zum Messen der Schwingungskomponente der auf die Abtriebswelle übertragenen Kraft, und eine Schwingungskomponentenverminderungseinrichtung zum Steuern des Hilfsmotors, um die Schwingungskomponente, welche durch die Schwingungskomponentenmessungseinrichtung gemessen wird, aufzuheben. Bei dieser Anordnung kann die Schwingungskomponentenmessungseinrichtung eine Einrichtung zum Messen der Schwingungskomponente der Kraft, die auf dem Grad der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors und des zweiten Rotors, welche durch die Kupplungsmotorsteuereinrichtung gesteuert wird, basiert, umfassen oder kann die Schwingungskomponentenmessungseinrichtung eine Einrichtung zum Messen der Schwin gungskomponente der Kraft, die auf dem Zustand der Ausgangswelle des Motors, welcher durch die Ausgangswellenzustandsmessungseinrichtung gemessen wird, basiert, umfassen. Die Schwingungskomponentenverminderungseinrichtung kann eine Einrichtung zum Steuern des Hilfsmotors umfassen, um dem Hilfsmotor zu gestatten, eine spezifische Kraft an die Abtriebswelle abzugeben, wobei die spezifische Kraft die gleiche Größe wie diejenige der Schwingungskomponente der Kraft, welche auf die Abtriebswelle übertragen wird, aufweist, aber eine Phasendifferenz um die Hälfte des Zyklus der Schwingungskomponente besitzt.
Gemäß einem Aspekt der zweiten Antriebsvorrichtung umfasst die Hilfsmotorsteuereinrichtung weiterhin: Eine Schwingungskomponentenmessungseinrichtung zum Messen der Schwingungskomponente der Kraft, welche auf die Abtriebswelle übertragen wird; eine Frequenzberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Frequenz der Schwingungskomponente der Kraft, welche von der Schwingungskomponentenmessungseinrichtung gemessen wird; eine Sinusleistungsbeaufschlagungseinrichtung bzw. Sinuswellenbeaufschlagungseinrichtung zum nachfolgenden Steuern einer Amplitude und einer Phase einer Sinusleistung bzw. Sinuswelle mit einer Frequenz, welche durch die Frequenzberechnungseinrichtung berechnet wird, und zum Einschalten des Hilfsmotors, um die Sinusleistung mit der gesteuerten Amplitude und Phase auf die Abtriebswelle aufzubringen; und eine Zusatzstromeinstellungseinrichtung zum Abgreifen einer optimalen Sinusleistung mit einer optimalen Amplitude und einer optimalen Phase, welche die Schwingungskomponente der Kraft, welche durch die Schwingungskomponentenmessungseinrichtung gemessen wird, aus der Sinusleistung, die nachfolgend durch die Sinusleistungsbeaufschlagungseinrichtung aufgebracht wird, zu vermindern, und zum Einstellen einer Zusatzkraft, welche durch den Hilfsmotor auf die Abtriebswelle aufgebracht wird. Bei dieser Anordnung kann die Schwingungskomponentenmessungseinrichtung eine Einrichtung zum Messen der Schwingungskomponente der Kraft, welche auf einem Drehzustand der Abtriebswelle basiert, umfassen.
Gemäß einem anderen Aspekt der zweiten Antriebsvorrichtung umfasst die Hilfsmotorsteuereinrichtung des Weiteren: Eine Schwingungskomponentenmessungseinrichtung zum Messen der Schwingungskomponente der Kraft, welche auf die Abtriebswelle übertragen wird; eine Frequenzberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Frequenz der Schwingungskomponente der auf die Abtriebswelle übertragenen Kraft, welche auf dem Zustand der Ausgangswelle des Motors, der durch die Ausgangswellenzustandsmessungseinrichtung gemessen wird, basiert; eine Sinusleistungsbeaufschlagungseinrichtung zum eine Frequenzberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Frequenz der Schwingungskomponente der Kraft, welche von der Schwingungskomponentenmessungseinrichtung gemessen wird; eine Sinusleistungsbeaufschlagungseinrichtung zum nachfolgenden Steuern einer Amplitude und einer Phase einer Sinusleistung mit einer Frequenz, welche durch die Frequenzberechnungseinrichtung berechnet wird, und zum Einschalten des Hilfsmotors, um die Sinusleistung mit der gesteuerten Amplitude und Phase auf die Abtriebswelle aufzubringen; und eine Zusatzstromeinstellungseinrichtung zum Abgreifen einer optimalen Sinusleistung mit einer optimalen Amplitude und einer optimalen Phase, welche die Schwingungskomponente der Kraft, welche durch die Schwingungskomponentenmessungseinrichtung gemessen wird, aus der Sinusleistung, die nachfolgend durch die Sinusleistungsbeaufschlagungseinrichtung aufgebracht wird, zu vermindern, und zum Einstellen einer Zusatzkraft, welche durch den Hilfsmotor auf die Abtriebswelle aufgebracht wird.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der zweiten Antriebsvorrichtung ist der Zustand der Ausgangswelle des Motors ein Drehzustand der Ausgangswelle.
Gemäß einem weiteren anderen Aspekt der zweiten Antriebsvorrichtung ist der Zustand der Ausgangswelle des Motors ein Ausgangszustand eines Drehmomentes auf die Ausgangswelle des Motors.
Gemäß einem anderen Aspekt der zweiten Antriebsvorrichtung ist der Zustand der Ausgangswelle des Motors eine Differenz zwischen einer Drehzahl der Ausgangswelle des Motors und einer Drehzahl des zweiten Rotors des Kupplungsmotors.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine dritte Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf eine Abtriebswelle: Einen Motor, der eine Ausgangswelle aufweist, wobei der Motor die Ausgangswelle durch eine Schwingungskraft davon dreht; eine Sollzustandsbestimmungseinrichtung zum Einstellen eines Sollzustands der Ausgangswelle des Motors; eine Motorsteuereinrichtung zum Steuern eines Betriebs des Motors, um die Ausgangswelle des Motors den Sollzustand, welcher durch die Sollzustandsbestimmungseinrichtung eingestellt ist, erreichen zu lassen; eine Ausgangswellenzustandsmessungseinrichtung zum Messen eines Zustands der Ausgangswelle des Motors; einen komplexen Motor, der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden, koaxial und relativ drehbar zu dem ersten Rotor ist, und einen Stator zum Drehen des zweiten Rotors umfasst, wobei der erste Rotor und der zweite Rotor einen ersten Motor bilden, der zweite Rotot und der Stator einen zweiten Motor bilden; eine erste Motorsteuereinrichtung zum Steuern eines Grades der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors und des zweiten Rotors in dem ersten Motor des komplexen Motors und zum Verändern bzw. Regulieren bzw. Steuern bzw. Regeln der Drehung des zweiten Rotors relativ zu dem ersten Rotor, um dem Zustand der Ausgangswelle des Motors, der durch die Ausgangswellenzustandsmessungseinrichtung gemessen ist, zu ermöglichen, in einem vorbestimmten Bereich als ein Unempfindlichkeitsbereich bzw. eine neutrale Zone bzw. eine Totzone, welcher bzw. welche den durch die Sollzustandsbestimmungseinrichtung eingestellten Sollzustand umfasst, zu liegen; und eine zweite Motorsteuereinrichtung zum Steuern des zweiten Motors in dem komplexen Motor.
Die dritte Antriebsvorrichtung der Erfindung kann die Kraft ohne oder mit zumindest einer reduzierten Schwingung an die Abtriebswelle ausgeben. Diese Anordnung, bei welcher der erste Motor mit dem zweiten Motor integral verbunden ist, kann das Gewicht und die Größe der gesamten Antriebsvorrichtung vermindern.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine vierte Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf eine Abtriebswelle: Einen Motor, der eine Ausgangswelle aufweist, wobei der Motor die Ausgangswelle durch eine Schwingungskraft davon dreht; eine Sollzustandsbestimmungseinrichtung zum Einstellen eines Sollzustands der Ausgangswelle des Motors; eine Motorsteuereinrichtung zum Steuern eines Betriebs des Motors, um die Ausgangswelle des Motors den Sollzustand, welcher durch die Sollzustandsbestimmungseinrichtung eingestellt ist, erreichen zu lassen; eine Ausgangswellenzustandsmessungseinrichtung zum Messen eines Zustands der Ausgangswelle des Motors; einen komplexen Motor, der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden, koaxial und relativ drehbar zu dem ersten Rotor ist, und einen Stator zum Drehen des zweiten Rotors umfasst, wobei der erste Rotor und der zweite Rotor einen ersten Motor bilden, der zweite Rotor und der Stator einen zweiten Motor bilden; eine erste Motorsteuereinrichtung zum Steuern eines Grades der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors und des zweiten Rotors in dem ersten Motor des komplexen Motors und zum Verändern bzw. Regulieren bzw. Steuern bzw. Regeln der Drehung des zweiten Rotors relativ zu dem ersten Rotor, um dem Zustand der Ausgangswelle des Motors, der durch die Ausgangswellenzustandsmessungseinrichtung gemessen ist, zu ermöglichen, den durch die Sollzustandsbestimmungseinrichtung eingestellten Sollzustand zu erreichen; und eine zweite Motorsteuereinrichtung zum Steuern des zweiten Motors des komplexen Motors, um eine Schwingungskomponente bzw. schwingende Komponente der Kraft, welche auf die Abtriebswelle durch den ersten Motor des komplexen Motors übertragen wird, aufzuheben bzw. zu beseitigen.
Die vierte Antriebsvorrichtung der Erfindung kann die Kraft ohne oder mit einer wenigstens verminderten Dämpfung auf die Abtriebswelle übertragen. Diese Anordnung, bei welcher der erste Motor mit dem zweiten Motor integral verbunden ist, kann das Gewicht und die Größe der gesamten Antriebsvorrichtung vermindern.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine fünfte Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf die Abtriebswelle umfassen: Einen Motor, der eine Ausgangswelle aufweist, wobei der Motor die Ausgangswelle durch eine Schwingungskraft davon dreht; eine Sollzustandsbestimmungseinrichtung zum Einstellen eines Sollzustands der Ausgangswelle des Motors; eine Motorsteuereinrichtung zum Steuern eines Betriebs des Motors, um die Ausgangswelle des Motors den Sollzustand, welcher durch die Sollzustandsbestimmungseinrichtung eingestellt ist, erreichen zu lassen; eine Ausgangswellenzustandsmessungseinrichtung zum Messen eines Zustands der Ausgangswelle des Motors; einen komplexen Motor, der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden, koaxial und relativ drehbar zu dem ersten Rotor ist, und einen Stator zum Drehen des zweiten Rotors umfasst, wobei der erste Rotor und der zweite Rotor einen ersten Motor bilden, der zweite Rotor und der Stator einen zweiten Motor bilden; eine erste Motorsteuereinrichtung zum Steuern eines Grades der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors und des zweiten Rotors in dem ersten Motor des komplexen Motors und zum Verändern bzw. Regulieren bzw. Steuern bzw. Regeln der Drehung des zweiten Rotors relativ zu dem ersten Rotor, um dem Zustand der Ausgangswelle des Motors, der durch die Ausgangswellenzustandsmessungseinrichtung gemessen ist, zu ermöglichen, in einem vorbestimmten Bereich als ein Unempfindlichkeitsbereich bzw. eine neutrale Zone bzw. eine Totzone, welcher bzw. welche den durch die Sollzustandsbestimmungseinrichtung eingestellten Sollzustand umfasst, zu liegen; und eine zweite Motorsteuereinrichtung zum Steuern des zweiten Motors in dem komplexen Motor.
Die fünfte Antriebsvorrichtung der Erfindung kann die Kraft ohne oder mit einer wenigstens verminderten Schwingung auf die Abtriebswelle übertragen. Diese Anordnung, bei welcher der erste Motor mit dem zweiten Motor integral verbunden ist, kann das Gewicht und die Größe der gesamten Antriebsvorrichtung vermindern.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein erstes Verfahren zum Steuern einer Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf eine Abtriebswelle gerichtet. Das erste Verfahren umfasst die Schritte: (a) Bereitstellen eines Motors, der eine Ausgangswelle aufweist, wobei der Motor die Ausgangswelle durch eine Schwingungskraft davon dreht, und eines Kupplungsmotors, der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, und einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden ist, umfasst, wobei der zweite Rotor koaxial und relativ drehbar zu dem ersten Rotor ist, wobei der erste und der zweite Rotor miteinander elektromagnetisch verbunden sind, wobei eine Kraft zwischen der Ausgangswelle des Motors und der Abtriebswelle über die elektromagnetische Verbindung des ersten und des zweiten Rotors übertragen wird; (b) Einstellen eines Sollzustands der Ausgangswelle des Motors; (c) Steuern eines Betriebs des Motors, um die Ausgangswelle des Motors den Sollzustand erreichen zu lassen; (d) Messen eines Zustands der Ausgangswelle des Motors; und (e) Verändern eines Grades der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors und des zweiten Rotors in dem Kupplungsmotor, um dem Zustand der Ausgangswelle des Motors zu ermöglichen, in einem vorbestimmten Bereich als Unempfindlichkeitsbereich bzw. neutrale Zone bzw. Totzone, welcher bzw. welche den Sollzustand umfasst, zu liegen.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein zweites Verfahren zum Steuern einer Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf eine Abtriebswelle gerichtet. Das zweite Verfahren umfasst die Schritte: (a) Bereitstellen eines Motors, der eine Ausgangswelle aufweist, wobei der Motor die Ausgangswelle durch eine Schwingungskraft davon dreht, eines Kupplungsmotors, der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, und einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden ist, umfasst, wobei der zweite Rotor koaxial und relativ drehbar zu dem ersten Rotor ist, wobei der erste und der zweite Rotor miteinander elektromagnetisch verbunden sind, wobei eine Kraft zwischen der Ausgangswelle des Motors und der Abtriebswelle über die elektromagnetische Verbindung des ersten und des zweiten Rotors übertragen wird, und eines Hilfsmotors, welcher mit der Abtriebswelle verbunden ist; (b) Einstellen eines Sollzustands der Ausgangswelle des Motors; (c) Steuern eines Betriebs des Motors, um die Ausgangswelle des Motors den Sollzustand, erreichen zu lassen; (d) Messen eines Zustands der Ausgangswelle des Motors; und (e) Steuern eines Grades der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors und des zweiten Rotors in dem Kupplungsmotor, um dem Zustand der Ausgangswelle des Motors zu ermöglichen, den Sollzustand zu erreichen; und (f) Steuern des Hilfsmotors, um eine Schwingungskomponente der Kraft, welche auf die Abtriebswelle durch den Kupplungsmotor übertragen wird, aufzuheben.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen mit den anliegenden Zeichnungen näher erläutert.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Anordnung einer Antriebsvorrichtung 20 als eine erste Ausfüh rungsform gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die detaillierte Anordnungen eines Kupplungsmotors 30 und eines Hilfsmotors 40, welche in der Antriebsvorrichtung 20 der Fig. 1 enthalten sind, darstellt,
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, die eine allgemeine Struktur eines Fahrzeugs mit der darin eingebrachten Antriebsvorrichtung 20 der Fig. 1 darstellt,
Fig. 4 ist eine grafische Darstellung, welche den prinzipiellen Betrieb der Antriebsvorrichtung 20 zeigt,
Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Drehmomentensteuerroutine, welche durch die Steuereinrichtung 80 ausgeführt wird, zeigt;
Fig. 6 und 7 sind Ablaufdiagramme, die Einzelheiten des Steuerverfahrens des Kupplungsmotors 30, welches in Schritt S108 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 5 ausgeführt wird, zeigen;
Fig. 8 zeigt eine Schwingung des Drehmomentes Te und der Drehzahl Ne des Motors 50;
Fig. 9 ist eine grafische Darstellung, welche das Verfahren einer Regelung bzw. Feedback-Steuerung darstellt;
Fig. 10 und 11 sind Ablaufdiagramme, welche Einzelheiten des Steuerverfahrens des Hilfsmotors 40, welches in Schritt S110 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 5 ausgeführt wird, zeigen;
Fig. 12 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Teil des Steuerverfahrens des Kupplungsmotors 30, welches durch die Steuereinrichtung 80 in einer Antriebsvorrichtung 20B einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, zeigt;
Fig. 13 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Teil des Steuerverfahrens des Hilfsmotors 40, welches durch die Steuereinrichtung 80 in der Antriebsvorrichtung 20B der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird, zeigt;
Fig. 14 zeigt die Drehzahl Ne des Motors 50, das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30, das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 und das Drehmoment Td, das auf die Abtriebswelle 22 übertragen wir, wenn sich der Motor 50 in einem stationären Antriebszustand an den festgelegten Antriebspunkten des Sollmotordrehmomentes Te* und der Sollmotordrehzahl Ne* bei der zweiten Ausführungsform befindet;
Fig. 15 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Teil des Steuerverfahrens des Hilfsmotors 40, welches durch die Steuereinrichtung 80 in einer Antriebsvorrichtung 20C einer dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung ausgeführt wird, zeigt;
Fig. 16 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Sinusleistungsdrehmomentenbestimmungsroutine, welche durch die Steuereinrichtung 80 der Antriebsvorrichtung 20C der dritten Ausführungsform ausgeführt wird, zeigt;
Fig. 17 stellt schematisch eine Antriebsvorrichtung 20D als eine Modifikation der Antriebsvorrichtungen der ersten bis dritten Ausführungsformen dar;
Fig. 18 zeigt schematisch eine andere Antriebsvorrichtung 20E als eine Modifikation der ersten Ausführungsform;
Fig. 19 zeigt schematisch eine Antriebsvorrichtung 20F als eine andere Modifikation der ersten Ausführungsform;
und
Fig. 20 zeigt schematisch eine Antriebsvorrichtung 20G als eine noch andere Modifikation der ersten Ausführungsform.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, welche die Anordnung einer Antriebsvorrichtung 20 als eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; die Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, welche die detaillierten Anordnungen eines Kupplungsmotors 30 und eines Hilfsmotors 40, welche in der Antriebsvorrichtung 20 der Fig. 1 enthalten sind, zeigt; und die Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, welche eine allgemeine Struktur eines Fahrzeugs mit der darin enthaltenen Antriebsvorrichtung 20 der Fig. 1 darstellt. Die allgemeine Anordnung des Fahrzeugs wird zum besseren Verständnis zunächst beschrieben.
Bezugnehmend auf die Fig. 3 ist das Fahrzeug mit einem Motor bzw. einer Maschine 50, der mit Benzin als Leistungsquelle angetrieben wird, vorgesehen. Die Luft, die aus einem Luftzufuhrsystem über ein Drosselventil 66 aufgenommen wird, wird mit Kraftstoff, d. h. bei dieser Ausführungsform Benzin, der aus einem Kraftstoffeinspritzventil bzw. Kraftstoffinjektionsventil 51 eingespritzt bzw. injiziert wird, gemischt. Das Luft-/Kraftstoff-Gemisch wird einer Verbrennungskammer 52 zugeführt, um explosiv gezündet und verbrannt zu werden. Eine Linearbewegung des Kolbens 54, welcher durch die Explosion des Luft-/Kraftstoff-Gemisches nach unten gedrückt bzw. bewegt wird, wird in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle 56 umgewandelt. Das Drosselventil 66 wird angetrieben, um ein Bewegungselement 68 zu öffnen und zu schließen. Eine Zündkerze 62 wandelt eine hohe Spannung, welche von einer Zündvorrichtung 58 über einen Verteiler 60 an eine Zündkerze angelegt wird, die das Luft-/Kraftstoff-Gemisch explosiv zündet und verbrennt, um.
Der Betrieb bzw. die Betätigung des Motors 50 wird durch eine elektronische Steuereinheit (nachfolgend als EFIECU bezeichnet) 70 gesteuert. Die EFIECU 70 empfängt Informationen von verschiedenen Sensoren, welche die Betriebsbedingungen des Motors 50 erfassen. Diese Sensoren umfassen einen Drosselventilpositionssensor 67 zum Erfassen der Position des Drosselventils 66, einen Gesamtvakuumsensor 72 zum Messen einer auf den Motor 50 ausgeübten Last, einen Wassertemperatursensor 74 zum Messen der Temperatur von Kühlwasser in dem Motor 50 und einen Geschwindigkeitssensor 76 sowie einen Winkelsensor 78, der an dem Verteiler 60 montiert ist, zum Messen der Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit und des Drehwinkels der Kurbelwelle 56. Ein Startschalter 79 zum Erfassen eines Startzustandes ST eines Zündschlüssels (nicht gezeigt) ist ebenso mit der EFIECU 70 verbunden. Weitere Sensoren und Schalter, die mit der EFIECU 70 verbunden sind, sind in den Zeichnungen weggelassen.
Die Kurbelwelle 56 des Motors 50 ist mit einer Abtriebswelle 22 über einen Kupplungsmotor 30 und einen Hilfsmotor 40 (später im einzelnen beschrieben) verbunden. Die Abtriebswelle 22 verbindet weiterhin ein Differentialgetriebe 24, das gegebenenfalls den Drehmomentenausgang von der Abtriebswelle 22 der Antriebsvorrichtung 20 auf das linke und rechte Antriebsrad 26 und 28 überträgt. Der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 sind durch eine Steuereinrichtung 80 angetrieben und gesteuert bzw. geregelt bzw. überwacht bzw. kontrolliert. Die Steuereinrichtung 80 umfasst eine interne Steuer-CPU und empfängt Eingänge von einem Schalthebelpositionssensor 84, der an einem Schalthebel 82 befestigt ist, und einen Beschleunigungspositionssensor 65, der an einem Gaspedal 64 befestigt ist, wie später im einzelnen beschrieben ist. Die Steuereinrichtung 80 sendet und empfängt eine Vielzahl von Daten und Informationen an die und von der EFIECU 70 mittels Kommunikation. Einzelheiten des Steuervorgangs einschließlich eines Kommunikationsprotokolls werden später beschrieben.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 umfasst die Antriebsvorrichtung 20 im Wesentlichen den Motor 50, den Kupplungsmotor 30 mit einem Außenrotor 32 und einem Innenrotor 34, den Hilfsmotor 40 mit einem Rotor 42 und die Steuereinrichtung 80 zum Antrieb und zum Steuern des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40. Der Außenrotor 32 des Kupplungsmotors 30 ist mechanisch mit der Kurbelwelle 56 des Motors 50 verbunden, während dessen Innenrotor 34 mechanisch mit dem Rotor 42 des Hilfsmotors 40 verbunden ist.
Wie in der Fig. 1 gezeigt ist, ist der Kupplungsmotor als ein Synchronmotor ausgebildet, der Permanentmagnete 35, welche an einer Innenfläche des Außenrotors 32 befestigt sind, und dreiphasige Spulen 36, welche an in dem Innenrotor 34 angeformte Schlitze (auf-)gewickelt sind, aufweist. Strom wird den dreiphasigen Spulen 36 über einen drehenden Umformer bzw. Transformator bzw. Dynamotor 38 zugeführt. Ein dünn laminiertes. Blech aus ungerichtetem, elektromagnetischem Stahl wird verwendet, um Vorsprünge und Schlitze für die dreiphasigen Spulen 36 in dem Innenrotor 34 zu bilden. Ein Funktionsgeber bzw. Resolver 39 zum Messen eines Drehwinkels 8e der Kurbelwelle 56 ist an der Kurbelwelle 56 befestigt. Der Funktionsgeber 39 kann ebenso als der Winkelsensor 78, welcher an dem Verteiler 60 montiert ist, dienen.
Der Hilfsmotor 40 ist ebenso als ein Synchronmotor ausgebildet, der dreiphasige Spulen 44 aufweist, welche an einem Stator 43, der an einem Gehäuse 45 befestigt ist, (auf-)gewickelt sind, um ein drehendes Magnetfeld zu erzeugen. Der Stator 43 ist ebenso aus einem dünn laminierten Blech aus ungerichtetem, elektromagnetischen Stahl hergestellt. Eine Vielzahl von Permanentmagneten 46 sind an einer Außenfläche des Rotors 42 angebracht. In dem Hilfsmotor 40 führt ein Zusammenwirken zwischen einem Magnetfeld, das durch die Permanentmagnete 46 gebildet ist, und einem drehenden Magnetfeld, das durch die dreiphasigen Spulen 44 gebildet ist, zu einer Drehung des Ro tors 42. Der Rotor 42 ist mechanisch mit der Abtriebswelle 22, die als Drehmomentenausgangswelle der Antriebsvorrichtung 20 arbeitet, verbunden. Ein Funktionsgeber bzw. Resolver 48 zum Messen eines Drehwinkels 6d der Abtriebswelle 22 ist an der Abtriebswelle 22 angebracht, die weiterhin durch ein Lager 49, das in dem Gehäuse 45 gehalten ist, abgestützt ist.
Der Innenrotor 34 des Kupplungsmotors 30 ist mechanisch mit dem Rotor 42 des Hilfsmotors 40 und weiterhin mit der Abtriebswelle 22 verbunden. Wenn die Drehung und das Axialdrehmoment der Kurbelwelle 56 des Motors 50 über den Außenrotor 32 auf den Innenrotor 34 des Kupplungsmotors 30 übertragen werden, werden die Drehung und das Drehmoment durch den Hilfsmotor 40 zu der übertragenen Drehung und dem übertragenen Drehmoment hinzuaddiert oder von diesen subtrahiert.
Während der Hilfsmotor 40 als ein herkömmlicher dreiphasiger Synchronmotor vom Permanentmagnet-Typ ausgebildet ist, umfasst der Kupplungsmotor 30 zwei drehende Elemente bzw. Drehelemente oder Rotoren, d. h. den Außenrotor 32 mit den Permanentmagneten 35 und den Innenrotor 34 mit den dreiphasigen Spulen 36. Der detaillierte Aufbau des Kupplungsmotors 30 wird anhand der Querschnittsansicht der Fig. 2 beschrieben. Der Außenrotor 32 des Kupplungsmotors 30 ist an einem Umfangsende eines Rades 57, das um die Kurbelwelle 56 umläuft, mittels eines Druckbolzens 59a und einer Schraube 59b befestigt. Ein mittlerer Abschnitt des Rades 57 steht vor, um ein wellenförmiges Element zu bilden, an welchem der Innenrotor 34 mittels Lager 37A und 37B drehbar befestigt ist. Ein Ende der Abtriebswelle 22 ist an dem Innenrotor 34 fixiert.
Eine Vielzahl von Permanentmagneten 35, vier bei dieser Ausführungsform, sind an der Innenfläche des Außenrotors 32 befestigt, wie zuvor erwähnt ist. Die Permanentmagneten 35 werden in Richtung hin zu der axialen Mitte des Kupplungsmotors 30 magnetisiert und weisen magnetische Pole von abwechselnd entgegengesetzten Richtungen auf. Die dreiphasigen Spulen 36 des Innenrotors 34, welche den Permanentmagneten 35 mit einem kleinen Spalt gegenüberliegen, sind auf insgesamt 24 Schlitze (nicht gezeigt), welche in den Innenrotor 34 eingebracht sind, (auf-)gewickelt. Eine Zufuhr von Elektrizität zu den entsprechenden Spulen erzeugt magnetische Flüsse, die durch die Vorsprünge bzw. Zähne (nicht gezeigt), welche die Schlitze voneinander trennen, verlaufen. Eine Zufuhr eines dreiphasigen Wechselstroms zu den entsprechenden Spulen dreht dieses magnetische Feld. Die dreiphasigen Spulen 36 sind verbunden, um elektrischen Strom, der von dem drehenden Umformer bzw. Transformator 38 geliefert wird, zu empfangen. Der drehende Umformer bzw. Transformator 38 umfasst Primärwindungen 38a, die an dem Gehäuse 45 befestigt sind, und Sekundärwindungen 38b, die an der Abtriebswelle 22, welche mit dem Innenrotor 34 gekoppelt ist, befestigt sind. Eine elektromagnetische Induktion gestattet elektrischem Strom, von den Primärwindungen 38a zu den Sekundärwindungen 38b oder umgekehrt übertragen zu werden. Der drehende Umformer bzw. Transformator 38 weist Windungen für drei Phasen, d. h. die U-, V- und W-Phasen, auf, um die Übertragung von dreiphasigen elektrischen Strömen zu ermöglichen.
Eine gegenseitige Beeinflussung eines Magnetfeldes, das durch ein benachbartes Paar von Permanentmagneten 35 gebildet ist, und einem drehenden Magnetfeld, das durch die dreiphasigen Spulen 36 des Innenrotors 34 gebildet ist, führt zu einer Vielfalt von Verhalten des Außenrotors 32 und des Innenrotors 34. Die Frequenz des dreiphasigen Wechselstroms, welcher den dreiphasigen Spulen 36 zugeführt wird, ist im Allgemeinen gleich einer Differenz zwischen der Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit (Umdrehungen pro Sekunde) des mit der Kurbelwelle 56 direkt verbundenen Außenrotors 32 und der Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit des Innenrotors 34. Dies führt zu einem Schlupf zwischen den Drehungen des Außenrotors 32 und des Innenrotors 34. Einzelheiten der Steuervorgänge des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 werden später anhand der Ablaufdiagramme beschrieben.
Wie oben erwähnt ist, werden der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 durch die Steuereinrichtung 80 angetrieben und gesteuert. Nun zurückkommend auf die Fig. 1 umfasst die Steuereinrichtung 80 eine erste Antriebsschaltung 91 zum Antrieb des Kupplungsmotors 30, eine zweite Antriebsschaltung 92 zum Antrieb des Hilfsmotors 40, eine Steuer-CPU 90 zum Steuern der ersten und zweiten Antriebsschaltungen 91 und 92 sowie eine Batterie 94, welche eine Anzahl von Sekundärzellen bzw. Sekundärelementen umfasst. Die Steuer-CPU 90 ist ein Ein-Chip- Mikroprozessor, der einen RAM 90a, welcher als ein Arbeitsspeicher verwendet ist, einen ROM 90b, in welchem verschiedene Steuerprogramme gespeichert sind, eine Eingangs-/Ausgangsschnittstelle bzw. einen Eingangs-/Ausgangsport (nicht gezeigt) und eine serielle Kommunikationsschnittstelle bzw. einen seriellen Kommunikationsport (nicht gezeigt), durch welche bzw. welchen Daten zu der EFIECU 70 gesendet und von dieser empfangen werden, umfasst. Die Steuer-CPU 90 empfängt eine Vielzahl von Daten durch die Eingangs-/Ausgangsschnittstelle. Die Eingangsdaten umfassen einen Drehwinkel θe der Kurbelwelle 56 des Motors 50 von dem Funktionsgeber 39, einen Drehwinkel θd der Abtriebswelle 22 von dem Funktionsgeber 48, eine Gaspedalstellung AP (Druckbetrag des Gaspedals 64) von dem Gaspedalpositionssensor 65, eine Schalthebelstellung SP von dem Schalthebelpositionssensor 84, Ströme Iuc und Ivc des Kupplungsmotors von zwei Amperemetern bzw. Amperestundenzählern 95 und 96 in der ersten Antriebsschaltung 91, Ströme Iua und Iva des Hilfsmotors von zwei Amperemetern bzw. Amperestundenzählern 97 und 98 in der zweiten Antriebsschaltung 92 und eine Restkapazität BRM der Batterie 94 von einem Restkapazitätsmesser 99. Der Restkapazitätsmesser 99 kann die Restkapazität BRM der Batterie 94 durch jedes bekannte Verfahren, zum Beispiel durch Messen des spezifischen Gewichts einer elektrolytischen Lösung in der Batterie 94 oder des Gesamtgewichts der Batterie 94, durch Berechnen der Ströme und Lade- sowie Entladezeit oder durch Hervorrufen eines augenblicklichen Kurzschlusses zwischen Anschlüssen der Batterie und Messen des inneren Wider standes gegen den elektrischen Strom, bestimmt werden.
Die Steuer-CPU 90 gibt ein erstes Steuersignal SW1 zum Antrieb von sechs Transistoren Tr1 bis Tr6, welche als Schaltungselemente der ersten Antriebsschaltung 91 arbeiten, und ein zweites Steuersignal SW2 zum Antrieb von sechs Transistoren Tr11 bis Tr16, die als Schaltungselemente für die zweite Antriebsschaltung 92 arbeiten, aus. Die sechs Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 bilden einen Transistorinverter und sind in Paaren angeordnet, um als eine Quelle und eine Senke in Bezug auf ein Paar von Stromleitungen P1 und P2 zu arbeiten. Die dreiphasigen Spulen (U, V, W) 36 des Kupplungsmotors 30 sind über den drehenden Umformer bzw. Transformator 38 mit den entsprechenden Kontakten der gepaarten Transistoren verbunden. Die Stromleitungen P1 und P2 sind jeweils mit Plus- und Minusanschlüssen der Batterie 94 verbunden. Das erste Steuersignal SW1, das von der Steuer-CPU 90 ausgegeben wird, steuert nacheinander die Einschaltzeit der gepaarten Transistoren Tr1 bis Tr6. Der elektrische Strom, der durch jede Spule 36 fließt, macht eine PWM (Pulsbreiten-Modulation) durch, um eine quasi-sinusförmige Schwingung zu erzeugen, welche den dreiphasigen Spulen 36 gestattet, ein rotierendes Magnetfeld zu bilden.
Die sechs Transistoren Tr11 bis Tr16 in der zweiten Antriebsschaltung 92 bilden ebenso einen Transistorinverter und sind in der gleichen Weise wie die Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 angeordnet. Die dreiphasigen Spulen (U, V, W) 44 des Hilfsmotors 40 sind mit den entsprechenden Kontakten der gepaarten Transistoren verbunden. Das zweite Steuersignal SW2, das von der Steuer-CPU 90 ausgegeben wird, steuert aufeinanderfolgend die Einschaltzeit der gepaarten Transistoren Tr11 bis Tr16. Der elektrische Strom, der durch jede Spule 44 fließt, macht eine PWM durch, um eine quasisinusförmige Schwingung zu erzeugen, welche den dreiphasigen Spulen 44 ermöglicht, ein rotierendes Magnetfeld zu bilden.
Die so ausgestaltete Antriebsvorrichtung 20 arbeitet gemäß den unten beschriebenen Betriebsgrundsätzen, insbesondere dem Grundsatz einer Drehmomentenwandlung. Beispielsweise wird angenommen, dass der durch die EFIECU 70 angetriebene Motor 50 mit einer Drehzahl Ne gleich einem vorbestimmten Wert N1 dreht. Während sich die Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 in einer AUS-Stellung befinden, führt die Steuereinrichtung 80 den dreiphasigen Spulen 36 des Kupplungsmotors 30 über den drehenden Umformer bzw. Transformator 38 keinen Strom zu. Keine Zufuhr von elektrischem Strom veranlasst den Außenrotor 32 des Kupplungsmotors 30, elektromagnetisch von dem Innenrotor 34 getrennt zu werden. Dies führt zu einem Durchdrehen der Kurbelwelle 56 des Motors 50. Unter der Bedingung, dass sich sämtliche Transistoren Tr1 bis Tr6 in der AUS-Stellung befinden, erfolgt keine Regenerierung von Energie aus den dreiphasigen Spulen 36 und wird der Motor 50 in einem Leerlauf gehalten.
Wenn die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 das erste Steuersignal SW1 ausgibt, um die Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 ein- und auszuschalten bzw. ein- und auszusteuern, wird ein konstanter elektrischer Strom durch die dreiphasigen Spulen 36 des Kupplungsmotors 30, der auf der Differenz zwischen der Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56 des Motors 50 und einer Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 (d. h. einer Differenz Nc(=Ne-Nd) zwischen der Drehzahl des Außenrotors 32 und derjenigen des Innenrotors 34 in dem Kupplungsmotor 30) basiert, geschickt. Ein bestimmter Schlupf existiert dementsprechend zwischen dem Außenrotor 32 und dem Innenrotor 34, die miteinander in dem Kupplungsmotor 30 verbunden sind. Zu diesem Zeitpunkt dreht der Innenrotor 34 mit der Drehzahl Nd, die kleiner ist als die Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56 des Motors 50. In diesem Zustand arbeitet der Kupplungsmotor 30 als ein Generator und führt die regenerative Operation durch, um einen elektrischen Strom über die erste Antriebsschaltung 91 zu regenerieren. Um dem Hilfsmotor 40 zu gestatten, eine Energie, die identisch zu der elektrischen Energie ist, welche durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert wird, zu verbrauchen, schaltet bzw. steuert die Steuer-CPU 90 die Transistoren Tr11 bis Tr16 in der zweiten Antriebsschaltung 92 ein und aus. Die Ein-/Aus-Schaltung bzw. Ein-/Aus-Steuerung der Transistoren Tr11 bis Tr16 gestattet einem elektrischen Strom, durch die dreiphasigen Spulen 44 des Hilfsmotors 40 zu fließen, und führt folglich der Hilfsmotor 40 die Stromoperation durch, um ein Drehmoment zu erzeugen.
Bezugnehmend auf die Fig. 4 wird, während die Kurbelwelle 56 des Motors 50 mit einer Drehzahl N1 und einem Drehmoment T1 angetrieben wird, eine Energie in einem Bereich G1 als elektrischer Strom durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert. Der regenerierte Strom Wird dem Hilfsmotor 40 zugeführt und in eine Energie in einem Bereich G2, welche der Abtriebswelle 22 ermöglicht, sich mit einer Drehzahl N2 und einem Drehmoment T2 zu drehen, umgewandelt. Die Drehmomentenumwandlung wird auf die oben erörterte Weise durchgeführt und die Energie wird folglich entsprechend dem Schlupf in dem Kupplungsmotor 30 oder der Drehzahldifferenz Nc (=Ne-Nd) als ein Drehmoment zu der Abtriebswelle 22 erzeugt.
Bei einem anderen Beispiel wird angenommen, dass der Motor 50 mit einer Drehzahl Ne=N2 und einem Drehmoment Te=T2 angetrieben wird, wobei die Abtriebswelle 22 mit der Drehzahl N1 gedreht wird, welche größer ist als die Drehzahl N2. In diesem Zustand dreht sich der Innenrotor 34 des Kupplungsmotors 30 relativ zu dem Außenrotor 32 in der Drehrichtung der Abtriebswelle 22 mit einer Drehzahl, welche durch den absoluten Wert der Drehzahldifferenz Nc (=Ne-Nd) definiert ist. Beim Arbeiten als normaler Motor verbraucht der Kupplungsmotor 30 elektrischen Strom, um die Energie einer Drehbewegung an die Abtriebswelle 22 anzulegen. Wenn die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 die zweite Antriebsschaltung 92 steuert, um dem Hilfsmotor 40 zu ermöglichen, elektrische Energie zu regenerieren, lässt ein Schlupf zwischen dem Rotor 42 und dem Stator 43 des Hilfsmotors 40 den regenerativen Strom durch die drei phasigen Spulen 44 fließen. Um dem Kupplungsmotor 30 zu gestatten, die durch den Hilfsmotor 40 regenerierte Energie zu konsumieren, steuert die Steuer-CPU 90 die erste Antriebsschaltung 91 und die zweite Antriebsschaltung 92. Dies ermöglicht dem Kupplungsmotor 30, ohne Verwendung eines elektrischen Stroms, der in der Batterie 94 gespeichert ist, angetrieben zu werden.
Auf die Fig. 4 zurückkommend wird, wenn die Kurbelwelle 56 des Motors 50 mit der Drehzahl N2 und dem Drehmoment T2 angetrieben wird, die Energie in der Summe der Bereiche G2 und G3 durch den Hilfsmotor 40 als ein elektrischer Strom regeneriert und an den Kupplungsmotor 30 geliefert. Eine Zufuhr von regeneriertem Strom ermöglicht der Abtriebswelle 22, sich mit der Drehzahl N1 und dem Drehmoment T1 zu drehen.
Anders als die oben erörterte Drehmomentenumwandlung und Drehzahlumwandlung kann die Antriebsvorrichtung 20 der Ausführungsform die Batterie 94 mit einem Überschuss an elektrischer Energie laden oder die Batterie 94 entladen, um die elektrische Energie zu ergänzen. Dies ist durch Steuern des mechanischen Energieausgangs aus dem Motor 50 (d. h. das Produkt des Drehmomentes Te und der Drehzahl Ne), der durch den Kupplungsmotor 30 regenerierten oder verbrauchten elektrischen Energie und der durch den Hilfsmotor 40 regenerierten oder verbrauchten elektrischen Energie implementiert. Die Ausgangsenergie aus dem Motor 50 kann daher als Kraft auf bzw. an die Abtriebswelle 22 mit einem höheren Wirkungsgrad übertragen werden.
Die oben erörterte Drehmomentenumwandlung wird gemäß einem Drehmomentensteuerverfahren, das in dem Ablaufdiagramm der Fig. 5 dargestellt ist, durchgeführt. Wenn das Programm mit der Drehmomentensteuerroutine beginnt, empfängt die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 zunächst Daten der Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit NTd der Abtriebswelle 22 in Schritt S100. Die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 kann aus dem Von dem Funktionsgeber 48 gelesenen Drehwinkel Ad der Abtriebswelle 22 berechnet bzw. errechnet werden. In nachfolgendem Schritt S101 liest die Steuer-CPU 90 die Gaspedalstellung AP von dem Gaspedalpositionssensor 65 (aus). Der Fahrer tritt auf das Gaspedal 64, wenn eine Unwirksamkeit des Drehmomentenausgangs wahrgenommen wird. Der Wert der Gaspedalstellung AP entspricht demgemäß dem gewünschten Ausgangsdrehmoment (d. h. dem gewünschten Drehmoment der Abtriebswelle 22), welches der Fahrer wünscht. Das Programm fährt dann mit Schritt S102 fort, in welchem die Steuer-CPU 90 ein Soll-Ausgangsdrehmoment (der Abtriebswelle 22) Td* berechnet bzw. errechnet, welches dem Gaspedalstellungseingang AP entspricht. Das Soll-Ausgangsdrehmoment Td* wird also als der Drehmomentenausgangssteuerwert bezeichnet. Drehmomentenausgangssteuerwerte Td* sind zuvor für die entsprechenden Gaspedalstellungen AP festgelegt worden. In Antwort auf einen Eingang der Gaspedalstellung AP wird der Drehmomentenausgangssteuerwert Td* entsprechend dem Gaspedalstellungsseingang AP aus den voreingestellten Drehmomentenausgangssteuerwerten Td* entnommen.
In Schritt S103 wird ein Betrag einer auf die Abtriebswelle 22 aufzubringende Energie Pd entsprechend dem Ausdruck Pd=Td*xNd berechnet bzw. errechnet, d. h. wird der entnommene Drehmomentenausgangssteuerwert Td* (der Abtriebswelle 22) mit dem Drehzahleingang Nd der Abtriebswelle 22 multipliziert. Das Programm fährt dann mit Schritt S104 fort, in welchem die Steuer- CPU 90 ein Sollmotordrehmoment Te* und eine Sollmotordrehzahl Ne* des Motors 50, die auf dem so erhaltenen Energieausgang Pd basieren, eingestellt. Es wird hier angenommen, dass die gesamte Energie Pd, die von der Abtriebswelle 22 auszugeben ist, von dem Motor 50 geliefert wird. Da die von dem Motor 50 gelieferte mechanische Energie gleich dem Produkt des Drehmomentes Te und der Drehzahl Ne des Motors 50 ist, kann die Beziehung zwischen dem Energieausgang Pd und dem Sollmotordrehmoment Te* sowie der Sollmotordrehzahl Ne* als Pd=Te*xNe* ausgedrückt werden. Dabei sind allerdings zahlreiche Kombinationen des Sollmotordrehmomentes Te* und der Sollmotordrehzahl Ne*, welche obige Beziehung erfüllen, vorhanden. Bei dieser Ausführungsform wird eine optimale Kombination des Sollmotordrehmomentes Te* und der Sollmotordrehzahl Ne* (aus-)gewählt, um einen Betrieb des Motors 50 mit höchstmöglichem Wirkungsgrad zu realisieren.
In nachfolgendem Schritt S106 bestimmt die Steuer-CPU 90 einen Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30, der auf dem in Schritt S104 eingestellten Sollmotordrehmoment Te* basiert. Um die Drehzahl Ne des Motors 50 auf einem im Wesentlichen konstanten Niveau zu halten, ist es erwünscht, das Drehmoment des Kupplungsmotors 30 mit dem Drehmoment des Motors 50 gleichzusetzen. Das Verfahren in Schritt S106 setzt den Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 demgemäß gleich dem Sollmotordrehmoment Te*.
Nach Einstellen des Drehmomentensteuerwertes Tc* des Kupplungsmotors in Schritt S106 fährt das Programm mit den Schritten S108, S110 und S111 fort, um den Kupplungsmotor 30, den Hilfsmotor 40 bzw. den Motor 50 zu steuern. Vorteilhafterweise sind die Steuervorgänge des Kupplungsmotors 30, des Hilfsmotors 40 und des Motors 50 als getrennte Schritte gezeigt. Bei dem aktuellen Verfahren allerdings werden diese Steuervorgänge umfassend ausgeführt. Zum Beispiel steuert die Steuer-CPU 90 gleichzeitig den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 durch ein Unterbrechungsverfahren, während eine Anweisung an die EFIECU 70 durch Kommunikation weitergeleitet wird, um gleichzeitig den Motor 50 zu steuern.
Die Fig. 6 und 7 sind Ablaufdiagramme, die Einzelheiten des Steuerverfahrens des Kupplungsmotors 30 zeigen, welches in Schritt S108 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 5 ausgeführt wird. Wenn das Programm mit der Kupplungsmotorroutine beginnt, bestimmt die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 in Schritt S120 zunächst, ob das Sollmotordrehmoment Te* oder die Sollmotordrehzahl Ne* des Motors 50 gegenüber den korrespondierenden Daten des vorhergehenden Zyklus geändert worden sind. Das Sollmotordrehmoment Te* und die Sollmotordrehzahl Ne* werden mit einer Veränderung in der Gaspedalstellung AP (das ist eine Veränderung in einem Durchdrückungsgrad des Gaspedals 64 durch den Fahrer) oder mit einer Veränderung an bzw. in einem Antriebspunkt des Motors 50 durch einen anderen Grund variiert. Wenn der Antriebspunkt des Motors 50 geändert worden ist, bestimmt das Programm in Schritt S120, dass das Sollmotordrehmoment Te* oder die Sollmotordrehzahl Ne* des Motors 50 gegenüber den vorhergehenden Daten geändert worden sind und fährt mit Schritt S134 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 7 fort.
Die Steuer-CPU 90 liest zunächst den Drehwinkel 8d der Abtriebswelle 22 von dem Funktionsgeber 48 in Schritt S134 und den Drehwinkel 8e der Kurbelwelle 56 des Motors 50 von dem Funktionsgeber 39 in Schritt S136 (aus). Die Steuer-CPU 90 berechnet bzw. errechnet dann einen Relativwinkel θc der Abtriebswelle 22 und der Kurbelwelle 56 durch die Gleichung θc=θe-θd in Schritt S138.
Das Programm fährt mit Schritt S140 fort, in welchem die Steuer-CPU 90 Eingänge der Kupplungsmotorströme Iuc und Ivc, welche entsprechend durch die U-Phase und V-Phase der dreiphasigen Spulen 36 in dem Kupplungsmotor 30 fließen, von den Amperemetern 95 und 96 empfängt. Obschon die Ströme natürlich durch sämtliche drei Phasen U, V und W fließen, ist eine Messung nur für die Ströme, welche durch die zwei Phasen hindurchgehen, erforderlich, da die Summe der Ströme gleich Null ist. In nachfolgendem Schritt S142 führt die Steuer-CPU 90 eine Transformation von Koordinaten (eine Drei-Phasen- in eine Zwei-Phasentransformation) aus, wobei die Werte der Ströme, die durch die drei Phasen fließen, welche in Schritt S140 erhalten werden, verwendet werden. Die Transformation von Koordinaten bildet die Werte der Ströme, welche durch die drei Phasen fließen, auf die Werte von Strömen, welche durch d- und q-Achsen des Synchronmotors vom Permanentmagnet-Typ hindurchgehen, ab und wird gemäß der unten vorgegebenen Gleichung (1) ausgeführt:
Die Transformation von Koordinaten wird durchgeführt, da die Ströme, welche durch die d- und q-Achsen fließen, für die Drehmomentensteuerung in dem Synchronmotor vom Permanentmagnet-Typ wesentlich sind.
Alternativ kann die Drehmomentensteuerung direkt mit den Strömen, welche durch die drei Phasen fließen, ausgeführt werden. Nach der Transformation in die Ströme der zwei Achsen berechnet bzw. errechnet die Steuer-CPU 90 Abweichungen der Ströme Idc und Iqc, die tatsächlich durch die d- und q-Achsen fließen, aus den Stromsteuerwerten Idc* und Iqc* der jeweiligen Achse, welche aus dem Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 berechnet bzw. errechnet werden, und bestimmt Spannungssteuerwerte Vdc und Vqc für die d- und q-Achsen in Schritt S144. Gemäß einem konkreten Verfahren führt die Steuer-CPU 90 Operationen, welche den unten angeführten Gleichungen (2) und Gleichungen (3) folgen, aus:
ΔIdc = Idc* - Idc
ΔIqc = Iqc* - Iqc.......... (2)
Vdc = Kp1 · ΔIdc + ΣKi1 · ΔIdc
Vqc = Kp2 · ΔIqc + XKi2 · ΔIqc.......... (3)
wobei Kp1, Kp2, Ki1 und Ki2 Koeffizienten darstellen, welche eingestellt werden, um auf die Eigenschaften des verwendeten Motors angepasst zu werden. Der Spannungssteuerwert Vdc (Vqc) umfasst einen Teil im Verhältnis zu der Abweichung ΔI von dem Stromsteuerwert I* (erster Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (3)) und eine Summierung von historischen Daten der Abweichungen ΔI für "i"-male (zweiter Ausdruck auf der rechten Seite).
Die Steuer-CPU 90 transformiert dann die Koordinaten der so erhaltenen Spannungssteuerwerte (eine Zwei-Phasen- in eine Drei-Phasen-Transformation) in Schritt S146 zurück. Dies entspricht einer Umkehr der in Schritt S142 durchgeführten Transformation. Die Umkehrtransformation bestimmt Spannungen Vuc, Vvc und Vwc, die tatsächlich an die dreiphasigen Spulen 36 angelegt sind, wie unten vorgegeben:
Die tatsächliche Spannungssteuerung wird durch eine Ein-Aus- Operation der Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 begleitet. In Schritt S148 ist die Ein- und Ausschaltzeit der Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 eine PWM (Pulsbreitenmodulation), die gesteuert wird, um die Spannungssteuerwerte Vuc, Vvc und Vwc, welche durch die obige Gleichung (4) bestimmt sind, zu gewinnen.
Wenn die Kupplungsmotorsteuerung an einem festgelegten Antriebspunkt des Motors 50 durchgeführt wird, bestimmt das Programm in Schritt S120 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 6 andererseits, dass weder das Sollmotordrehmoment Te* noch die Sollmotordrehzahl Ne* des Motors 50 gegenüber den vorhergehenden Daten geändert worden sind und fährt mit Schritt S122 fort, um Daten der Drehzahl Ne des Motors 50 zu erhalten. Die Drehzahl Ne des Motors 50 kann aus dem Drehwinkel θe der Kurbelwelle 56, der von dem Funktionsgeber bzw. Resolver 39 (aus-)gelesen wird, berechnet bzw. errechnet oder unmittelbar durch den Geschwindigkeitssensor 76, der an dem Verteiler 60 montiert ist, gemessen werden. In letzterem Fall empfängt die Steuer-CPU 90 Daten der Drehzahl Ne des Motors 50 mittels Kommunikation mit der EFIECU 70, welche mit dem Geschwindigkeitssensor 76 verbunden ist.
Die Steuer-CPU 90 berechnet bzw. errechnet in Schritt S124 eine Abweichung ΔNe durch Subtrahieren der eingegebenen Drehzahl Ne von der Sollmotordrehzahl Ne*. Der absolute Abweichungswert ΔNe wird in Schritt S126 mit einem ersten Schwellenwert Nref1 und dann in Schritt S128 mit einem zweiten Schwellenwert Nref2 verglichen. Der erste Schwellenwert Nref1 wird verwendet, um einen Bereich zu definieren, in welchem der Motor 50 angenommen wird, sich in einem stationären Antriebszustand an dem festgelegten Antriebspunkt zu befinden. Wenn sich die Drehzahl Ne in diesem Bereich befindet, d. h. in dem Bereich (Sollmotordrehzahl Ne* - ersten Schwellenwert Nref1) bis (Sollmotordrehzahl Ne* + erster Schwellenwert Nref1) wird eine Regelung bzw. Feedback-Steuerung durchgeführt, um einen stabilen Antrieb des Motors 50 sicherzustellen. Die Drehzahl Ne des Motors 50 wird mit den Feedback-Daten des übertragenen Drehmomentes Tc des Kupplungsmotors 30 (das heißt des Drehmomentes Te* des Motors 50) gesteuert, wie später im Einzelnen beschrieben wird. Der Bereich, in welchem der Motor 50 angenommen werden kann, sich in einem stationären Antriebszustand an dem festgelegten Antriebspunkt zu befinden, wird abhängig von dem Typ, den Charakteristiken und dem Antriebspunkt des Motors 50 bestimmt. Der erste Schwellenwert Nref1 wird daher individuell eingestellt, indem solche Eigenschaften des Motors 50 Berücksichtigung finden.
Der zweite Schwellenwert Nref2 wird verwendet, um einen Unempfindlichkeitsbereich bzw. eine neutrale Zone bzw. eine Totzone von der Sollmotordrehzahl Ne* in der Regelung bzw. Feedback- Steuerung zu definieren. Der Unempfindlichkeitsbereich bzw. die neutrale Zone bzw. die Totzone wird eingestellt, um die Schwingungskomponenten bzw. schwingenden Komponenten der Drehzahl Ne (Ungleichmäßigkeit oder breite Variierung in einer Drehung) aufgrund von Schwingungsausgängen des Motors 50 (Aus gänge in dem Einlass-, Verdichtungs-, Verbrennungs- und Auslasszyklus), wenn der Motor 40 mit dem Sollmotordrehmoment Te* und der Sollmotordrehzahl Ne* angetrieben wird, zu umfassen. Die Fig. 8 zeigt eine Schwingung bzw. Pulsierung des Drehmomentes Te und der Drehzahl Ne des Motors 50. Bei dieser Ausführungsform wird der zweite Schwellenwert Nref2 eingestellt, um ein wenig größer zu sein als die Amplitude der Welle der Schwingungsdrehzahl Ne, wie deutlich in der Fig. 8 ersichtlich ist. Die Schwingungskomponenten der Drehzahl Ne variieren abhängig von dem Typ, den Charakteristiken und dem Antriebspunkt des Motors 50. Der zweite Schwellenwert Nref2 wird daher individuell eingestellt, indem solche Eigenschaften des Motors 50 berücksichtigt werden.
Wenn der absolute Abweichungswert ΔNe in Schritt S126 größer ist als der erste Schwellenwert Nref1, bestimmt das Programm, dass der Motor 50 einen stationären Antriebszustand noch nicht erreicht hat und fährt mit Schritt S134 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 7 fort. Wenn der absolute Abweichungswert ΔNe in Schritt S126 nicht größer ist als der erste Schwellenwert Nref1, jedoch in Schritt S128 größer ist als der zweite Schwellenwert Nref2, stellt die Steuer-CPU 90 in Schritt S130 einen neuen Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 ein. Der neue Drehmomentensteuerwert Tc* wird bestimmt, indem das Produkt aus einem Steuergewinn bzw. Steuerzuwachs Kn und der Abweichung ΔNe von den existierenden Daten eines in dem vorhergehenden Zyklus der Kupplungsmotorsteuerung eingestellten Drehmomentensteuerwertes Tc* abgezogen wird:
Tc* = Vorhergehender Tc* - Kn · ΔNe (5)
In dem Fall, dass die Ausgangsenergie Pd des Motors 50 konstant ist, ist das Drehmoment Te des Motors 50 gleich dem Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30. Die Ausgangsenergie Pd ist gleich dem Produkt der Drehzahl Ne und des Drehmomentes Te des Motors 50. Die Drehzahl Ne des Motors 50 ist daher umgekehrt proportional zu dem Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30. Dies ist der Grund, aus welchem der neue Drehmomentensteuerwert Tc* entsprechend der Gleichung (5), die oben in Schritt S130 vorgegeben ist, berechnet bzw. errechnet wird. Die Regelung bzw. Feedback-Steuerung der Drehzahl Ne des Motors 50 kann einen stabilen Antrieb des Motors 50 erzielen.
Wenn der absolute Abweichungswert ΔNe in Schritt S128 nicht größer ist als der zweite Schwellenwert Nref2, werden die existierenden Daten eines Drehmomentensteuerwertes Tc* andererseits in Schritt S132 als ein neuer Drehmomentensteuerwert Tc* eingestellt. Nach Abarbeiten entweder von Schritt S130 oder Schritt S132 fährt das Programm mit Schritt S134 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 7 fort.
Die Fig. 9 ist eine grafische Darstellung, welche das konkrete Verfahren der Schritte S126 bis S132 darstellt. Wenn das Sollmotordrehmoment Te* und die Sollmotordrehzahl Ne* des Motors 50 festgelegt sind, wird das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 mit dem Sollmotordrehmoment Te* gleichgesetzt. Der Motor 50 wird gleichzeitig gesteuert, um das Sollmotordrehmoment Te* und die Sollmotordrehzahl Ne* durch das Motorsteuerverfahren (Steuerung der Drosselventilstellung, Kraftstoffeinspritzung bzw. Kraftstoffinjizierung und Funkenzündung durch die EFIECU 70, wie später beschrieben ist), welches in Schritt S111 in der Drehmomentensteuerroutine der Fig. 5 durchgeführt wird, zu erhalten. Wenn der Motor 50 den Bereich eines stationären Antriebszustandes erreicht, d. h. wenn die Drehzahl Ne den Bereich (Sollmotordrehzahl Ne* - erster Schwellenwert Nref1) bis (Sollmotordrehzahl Ne* + erster Schwellenwert Nref1) erreicht, wird die Drehzahl Ne des Motors 50 auf der Kurve einer konstanten Ausgangsenergie Pd (Pd = TcxNe) mit den Feedback-Daten eines übertragenen Drehmomentes Tc des Kupplungsmotors 30 (d. h. dem Drehmoment Te des Motors 50) gesteuert. Wenn die Drehzahl Ne des Motors 50 in den Unempfindlichkeitsbereich bzw. die neutrale Zone bzw. die Totzone, welcher bzw. welche durch den Bereich (Sollmotordrehzahl Ne* - zweiter Schwellenwert Nref2) bis (Sollmotordrehzahl Ne* + zweiter Schwellenwert Nref2) gelangt, d. h. wenn die Drehzahl Ne in den kastenförmigen Bereich bzw. die kastenförmige Zone in der grafischen Darstellung der Fig. 9 eintritt, wird keine Regelung bzw. Feedback-Steuerung durchgeführt, wird jedoch die Drehzahl Ne in diesem Zustand gehalten. Wenn keine Regelung bzw. Feedback- Steuerung basierend auf den Schwingungskomponenten der Drehzahl Ne (Ungleichmäßigkeit oder breite Variation in einer Drehung) durchgeführt wird, werden keine Schwingungsausgänge auf bzw. an die Abtriebswelle 22 übertragen.
Der Drehmomentensteuerwert Tc* ist positiv, wenn ein positives Drehmoment auf die Abtriebswelle 22 in der Drehrichtung der Kurbelwelle 56 aufgebracht wird. Beispielsweise wird angenommen, dass ein positiver Wert zu dem Drehmomentensteuerwert Tc* eingestellt ist. Wenn die Drehzahl Ne des Motors 50 bei dieser Annahme größer ist als die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22, d. h. wenn die Drehzahldifferenz Nc (=Ne-Nd) positiv ist, wird der Kupplungsmotor 30 gesteuert, um die regenerative Operation durchzuführen und einen regenerativen Strom entsprechend der Drehzahldifferenz Nc zu erzeugen. Wenn die Drehzahl Ne des Motors 50 kleiner ist als die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22, d. h. wenn die Drehzahldifferenz Nc (=Ne-Nd) negativ ist, wird der Kupplungsmotor 30 hingegen gesteuert, um die Stromoperation durchzuführen und sich relativ zu der Kurbelwelle 56 in der Drehrichtung der Abtriebswelle 22 mit einer Drehzahl, welche durch den absoluten Wert der Drehzahldifferenz Nc definiert ist, zu drehen. Für den positiven Drehmomentensteuerwert Tc* führen die regenerative Operation und die Stromoperation des Kupplungsmotors 30 die identische Schaltungssteuerung durch. Gemäß einem konkreten Verfahren werden die Transistoren Tr1 bis Tr6 der ersten Antriebsschaltung 91 gesteuert, um einem positiven Drehmoment zu ermöglichen, an die Abtriebswelle 22 durch die Kombination des Magnetfeldes, das durch die Permanentmagneten 35, welche auf den Außenrotor 32 (auf-)gebracht sind, erzeugt wird, mit dem drehenden Magnetfeld, das durch die Ströme, welche durch die dreiphasigen Spulen 36 an dem Innenrotor 34 in dem Kupplungsmotor 30 fließen, erzeugt wird, angelegt zu werden. Die identische Schaltungssteuerung wird für die regenerative Operation und die Stromoperation des Kupplungsmotors 30 so lange ausgeführt, solange das Vorzeichen des Drehmomentensteuerwertes Tc* nicht geändert wird. Die Kupplungsmotorsteuerroutine der Fig. 6 und 7 ist daher auf die regenerative Operation und die Stromoperation anwendbar. Unter der Bedingung einer (Ab-)Bremsung der Abtriebswelle 22 oder einer Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs weist der Drehmomentensteuerwert Tc* ein negatives Vorzeichen auf. Die Kupplungsmotorsteuerroutine der Fig. 6 und 7 ist also auf den Steuervorgang unter solchen Bedingungen anwendbar, wenn der Relativwinkel 9c in Umkehrrichtung in Schritt S138 variiert wird.
Die Fig. 10 und 11 sind Ablaufdiagramme, welche Einzelheiten des Steuerverfahrens des Hilfsmotors 40 zeigen, welche in Schritt S110 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 5 ausgeführt werden. Bezugnehmend auf das Ablaufdiagramm der Fig. 10 empfängt, wenn das Programm in die Hilfsmotorsteuerroutine eintritt, die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 zunächst Daten der Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 in Schritt S150. Die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 wird aus dem Drehwinkel 9d der Abtriebswelle 22, die von dem Funktionsgeber 48 (aus-)gelesen wird, berechnet bzw. errechnet. Die Steuer-CPU 90 empfängt dann Daten der Drehzahl Ne des Motors 50 in Schritt S152.
Eine Drehzahldifferenz Nc zwischen dem Drehzahleingang Nd der Abtriebswelle 22 und dem Drehzahleingang Ne des Motors 50 wird entsprechend der Gleichung Nc=Ne-Nd in Schritt S154 berechnet bzw. errechnet. In nachfolgendem Schritt S156 wird der elektrische Strom (die Energie) Pc, der durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert oder verbraucht wird, entsprechend der vorgegebenen Gleichung (6) berechnet:
Pc = Ksc · Nc · Tc (6)
wobei Ksc den Wirkungsgrad einer regenerativen Operation oder einer Stromoperation in dem Kupplungsmotor 30 darstellt. Das Produkt NcxTc definiert den Strom entsprechend dem Bereich G1 in der grafischen Darstellung der Fig. 4, wobei Nc bzw. Tc die Drehzahldifferenz bzw. das aktuelle Drehmoment, welche durch den Kupplungsmotor 30 erzeugt werden, bezeichnen.
In Schritt S158 wird ein Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 durch die vorgegebene Gleichung (7) bestimmt:
Ta* = Ksa · Pc/Nd (7)
wobei Ksa den Wirkungsgrad der regenerativen Operation oder der Stromoperation in dem Hilfsmotor 40 darstellt. Der so erhaltene Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 wird mit einem maximalen Drehmoment Tamax, welches den Hilfsmotor 40 potentiell belastet, in Schritt S160 verglichen. Wenn der Drehmomentensteuerwert Ta* das maximale Drehmoment Tamax überschreitet, springt das Programm auf Schritt S162, in welchem der Drehmomentensteuerwert Ta* auf das maximale Drehmoment Tamax beschränkt wird.
Nachdem der Drehmomentensteuerwert Ta* mit dem maximalen Drehmoment Tamax in Schritt S162 gleichgesetzt ist oder nachdem der Drehmomentensteuerwert Ta* in Schritt S160 bestimmt ist, das maximale Drehmoment Tamax nicht zu überschreiten, fährt das Programm mit Schritt S164 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 11 fort. Die Steuer-CPU 90 liest den Drehwinkel θd der Abtriebswelle 22 von dem Funktionsgeber 48 in Schritt S164 (aus) und empfängt Daten der Ströme Iua und Iva des Hilfsmotors, welche entsprechend durch die U-Phase und die V-Phase der dreiphasigen Spulen 44 in dem Hilfsmotor 40 fließen, von den Amperemetern 97 und 98 in Schritt S166. Die Steuer-CPU 90 führt dann eine Transformation von Koordinaten für die Ströme der drei Phasen in Schritt S168 aus, berechnet bzw. errechnet Spannungssteuerwerte Vda und Vqa in Schritt S170 und führt eine Umkehrtransformation von Koordinaten für die Spannungssteuerwerte in Schritt S172 durch. In nachfolgendem Schritt S174 bestimmt die Steuer-CPU 90 die Ein- und Ausschaltzeit der Transistoren Tr11 bis Tr16 in der zweiten Antriebsschaltung 92 für eine PWM (Pulsbreitenmodulations)-Steuerung. Das in den Schritten S168 bis S174 durchgeführte Verfahren gleicht demjenigen, welches in den Schritten S142 bis S148 der Kupplungsmotorsteuerroutine, welche in dem Ablaufdiagrammen der Fig. 6 und 7 gezeigt ist, durchgeführt wird.
Der Hilfsmotor 40 ist abhängig von der Stromoperation für den positiven Drehmomentensteuerwert Ta* und von der regenerativen Operation für den negativen Drehmomentensteuerwert Ta*. Wie die Stromoperation und die regenerative Operation des Kupplungsmotors 30 ist die Hilfsmotorsteuerroutine der Fig. 10 und 11 auf die Stromoperation und die regenerative Operation des Hilfsmotors 40 anwendbar. Dies ist ebenso zutreffend, wenn sich die Abtriebswelle 22 in entgegengesetzter Richtung der Kurbelwelle 56 dreht, d. h. wenn sich das Fahrzeug rückwärts bewegt. Der Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 ist positiv, wenn ein positives Drehmoment auf die Abtriebswelle 22 in der Drehrichtung der Kurbelwelle 56 übertragen wird.
Die Steuerung des Motors 50 (Schritt S111 in der Fig. 5) wird auf folgende Weise durchgeführt. Um einen ortsfesten Antrieb mit dem Sollmotordrehmoment Te* und der Sollmotordrehzahl Ne* (in Schritt S104 in der Fig. 5 eingestellt) zu erhalten, steuert bzw. regelt die Steuer-CPU 90 das Drehmoment Te und die Drehzahl Ne des Motors 50, um sie dem Sollmotordrehmoment Te* bzw. der Sollmotordrehzahl Ne* anzunähern. Gemäß einem konkreten Verfahren sendet die Steuer-CPU 90 eine Anweisung an die EFIECU 70 durch Kommunikation, um den Betrag einer Kraftstoffeinspritzung bzw. Kraftstoffinjektion oder die Drosselventilstellung zu steuern bzw. zu regeln. Eine solche Steuerung bzw. Regelung lässt das Drehmoment Te und die Drehzahl Ne des Motors 50 eventuell an das Sollmotordrehmoment Te* und die Sollmotordrehzahl Ne* annähern.
Dieses Verfahren gestattet dem Ausgang (TexNe) des Motors 50, eine freie Drehmomentenumwandlung durchzuführen und gegebenen falls auf die Abtriebswelle 22 übertragen zu werden.
Bei der Anordnung der ersten Ausführungsformen wird, wenn die Drehzahl Ne des Motors 50 in dem Bereich (Sollmotordrehzahl Ne* - erster Schwellenwert Nref1) bis (Sollmotordrehzahl Ne* + erster Schwellenwert Nref1) liegt, die Drehzahl Ne mit den Feedback-Daten des Drehmomentes Tc des Kupplungsmotors 30 gesteuert. Der Motor 50 wird dann an dem Antriebspunkt des Sollmotordrehmomentes Te* und der Sollmotordrehzahl Ne* konstant bzw. gleichmäßig angetrieben. Wenn sich die Drehzahl Ne des Motors 50 in dem Bereich (Sollmotordrehzahl Ne* - zweiter Schwellenwert Nref2) bis (Sollmotordrehzahl Ne* + zweiter Schwellenwert Nref2) befindet, wird keine Regelung bzw. Feedback-Steuerung der Drehzahl Ne basierend auf dem Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 durchgeführt. Die Ungleichmäßigkeit in einer Drehung der Kurbelwelle 56 (Schwingungsdrehmoment) aufgrund von Schwingungsausgängen des Motors 50 wird dementsprechend nicht auf bzw. an die Abtriebswelle 22 übertragen. Dies verhindert wirksam, dass das Fahrzeug durch die Schwingungsausgänge des Motors 50 in Schwingung versetzt wird, wobei ein bessertes Fahrverhalten sichergestellt wird.
Bei der ersten Ausführungsform wird die Drehzahl Ne des Motors 50 durch das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 geregelt bzw. Feedback-gesteuert, wenn die Drehzahl Ne in dem Bereich (Ne* - Nref1) bis (Ne* + Nref1) liegt. Eine alternative Anordnung kann jedoch nur die Nicht-Regelungszone bzw. Nicht- Feedback-Steuerzone (der Bereich (Ne* - Nref2) bis (Ne* + Nref2)) bestimmen, ohne den ersten Schwellenwert Nref1 einzustellen.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist durch eine Antriebsvorrichtung 20B verwirklicht, welche die Hardware aufweist, die zu derjenigen der Antriebsvorrichtung 20 der ersten Ausführungsform identisch ist. Auf eine Beschreibung für die konkrete Hardwareanordnung und die wesentlichen Wirkungsprinzipien der Antriebsvorrichtung 20B der zweiten Ausführungsform wird dementsprechend verzichtet. Die in der Beschreibung der ersten Ausführungsform verwendeten Symbole weisen die gleiche Bedeutung bei der zweiten Ausführungsform auf, soweit nichts Anderes spezifiziert wird.
Die Antriebsvorrichtung 20B der zweiten Ausführungsform führt ebenso die Drehmomentensteuerroutine der Fig. 5 durch, welche durch die Steuereinrichtung 80 der Antriebsvorrichtung 20 der ersten Ausführungsform durchgeführt wird. Bei der zweiten Ausführungsform folgt jedoch dem Verfahren des Schrittes 5108 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 5 die Kupplungsmotorsteuerroutine der Fig. 12 und 7 anstelle der Kupplungsmotorsteuerroutine der Fig. 6 und 7 bei der ersten Ausführungsform. Das Verfahren des Schrittes S110 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 5 folgt der Hilfsmotorsteuerroutine der Fig. 13 und 11 anstelle der Hilfsmotorsteuerroutine der Fig. 10 und 11 bei der ersten Ausführungsform. Das Nachfolgende beschreibt vornehmlich die unterschiedlichen Punkte der Kupplungsmotorsteuerung und der Hilfsmotorsteuerung, welche durch die Antriebsvorrichtung 20B der zweiten Ausführungsform durchgeführt werden, gegenüber der Steuerung der ersten Ausführungsform.
Wenn das. Programm mit der Kupplungsmotorsteuerroutine der Fig. 12 beginnt, führt die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 das Verfahren der Schritte S220 bis S226 aus, welche zu den Schritten S120 bis S126 in der Kupplungsmotorsteuerroutine der ersten Ausführungsform, die in der Fig. 6 gezeigt ist, identisch sind. Die Steuer-CPU 90 bestimmt zunächst in Schritt S220, ob das Sollmotordrehmoment Te* oder die Sollmotordrehzahl Ne* des Motors 50 gegenüber den korrespondierenden Daten des vorhergehenden Zyklus geändert worden sind. Wenn weder das Sollmotordrehmoment Te* noch die Sollmotordrehzahl Ne* geändert worden sind, fährt das Programm mit Schritt S222 fort, um Daten einer Drehzahl Ne des Motors 50 zu empfangen. Die Steuer-CPU 90 berechnet bzw. errechnet dann in Schritt S224 eine Abweichung ΔNe durch Subtrahieren der eingegebenen Drehzahl Ne von der Sollmotordrehzahl Ne*. Der absolute Abweichungswert ΔNe wird in Schritt S226 mit einem Schwellenwert Nref1 verglichen.
Wenn der absolute Abweichungswert ΔNe in Schritt S226 nicht größer ist als der Schwellenwert Nref1, d. h. wenn die Drehzahl Ne des Motors 50 in dem Bereich (Sollmotordrehzahl Ne* - Schwellenwert Nref1) bis (Sollmotordrehzahl Ne* + Schwellenwert Nref1), bestimmt das Programm, dass sich der Motor 50 in dem Bereich eines stationären Antriebszustandes befindet. Die Steuer-CPU 90 stellt dann in Schritt S230 einen neuen Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 ein, indem das Produkt des Steuergewinns bzw. Steuerzuwachses Kn und der Abweichung ΔNe von den existierenden Daten des Drehmomentensteuerwertes Tc*, die in dem vorhergehenden Zyklus der Kupplungsmotorsteuerung eingestellt sind, subtrahiert werden. Das Programm führt nachfolgend die Schritte S134 bis S148 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 7, wie zuvor beschrieben, aus.
Während der Unempfindlichkeitsbereich bzw. die neutrale Zone bzw. die Totzone, in welchem bzw. in welcher sich die Drehzahl Ne in dem Bereich (Sollmotordrehzahl Ne* - zweiter Schwellenwert Nref2) bis (Sollmotordrehzahl Ne* + zweiter Schwellenwert Nref2) befindet, in der Kupplungsmotorsteuerung der ersten Ausführungsform eingestellt wird, wird ein solcher Unempfindlichkeitsbereich bzw. eine solche neutrale Zone bzw. eine solche Totzone in der Kupplungsmotorsteuerung der zweiten Ausführungsform nicht eingestellt. Die Regelung bzw. Feedback- Steuerung wird dementsprechend mit den Schwingungskomponenten der Drehzahl Ne aufgrund der Schwingungsausgänge des Motors 50 implementiert. Dies veranlasst das Schwingungsdrehmoment, auf die Abtriebswelle 22 übertragen zu werden. Bei der zweiten Ausführungsform wird das auf die Abtriebswelle 22 übertragene Schwingungsdrehmoment durch die Hilfsmotorsteuerung vermindert, die unten erörtert ist.
Wenn das Programm mit der Hilfsmotorsteuerroutine der Fig. 13 beginnt, führt die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 das Verfahren der Schritte S250 bis S258 aus, welche zu den Schritten S150 bis S158 in der Hilfsmotorsteuerroutine der ersten Ausführungsform, die in der Fig. 10 gezeigt ist, identisch sind. Die Steuer-CPU 90 empfängt in Schritt S250 Daten der Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 und in S252 Daten der Drehzahl Ne des Motors 50 und berechnet in Schritt S254 die Drehzahldifferenz Nc. Die Steuer-CPU 90 berechnet bzw. errechnet daraufhin in S256 den durch den Kupplungsmotor 30 regenerierten elektrischen Strom Pc und in Schritt S258 den Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40.
In nachfolgendem Schritt S259 wird ein neuer Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 entsprechend der unten vorgegebenen Gleichung (8), d. h. durch Subtrahieren der Differenz zwischen dem Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 und dem Sollmotordrehmoment Te* von dem Drehmomentensteuerwert Ta*, der in Schritt S258 berechnet ist, berechnet:
Neuer Ta* = Ta* - (Tc*-Te*) (8)
wobei der Drehmomentensteuerwert Tc* durch das Verfahren der Schritte S220 bis S230 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 12 bestimmt und für das Verfahren der Schritte S134 bis S148 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 7 verwendet wird. Der Drehmomentensteuerwert Tc* in der Gleichung (8) kann der neue Drehmomentensteuerwert Tc*, der in Schritt S230 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 12 eingestellt ist, oder andererseits der Drehmomentensteuerwert Tc*, der in dem Schritt S108 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 5 eingestellt ist, sein.
Nach Einstellung des neuen Drehmomentensteuerwertes Ta* in Schritt S159 vergleicht die Steuer-CPU 90 in Schritt S260 den so erhaltenen neuen Drehmomentensteuerwert Ta* mit dem maximalen Drehmoment Tamax, welchen der Hilfsmotor 40 potentiell aufbringen kann. Wenn der Drehmomentensteuerwert Ta* das maximale Drehmoment Tamax übersteigt, fährt das Programm mit Schritt S263 fort, in welchem der Drehmomentensteuerwert Ta* auf das maximale Drehmoment Tamax beschränkt wird. Das Programm fährt dann mit den Schritten S164 bis S174 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 11, das zuvor beschrieben ist, fort.
Bei der Antriebsvorrichtung 20B der zweiten Ausführungsform wird die Kupplungsmotorsteuerung synchron mit der Hilfsmotorsteuerung ausgeführt. Gemäß einem konkreten Verfahren wird die Operation der Spannungen Vuc, Vvc und Vwc, die an die dreiphasigen Spulen 36 bei der Kupplungsmotorsteuerung angelegt werden, gleichzeitig mit denjenigen der Spannungen Vua, Vva und Vwa, welche an die dreiphasigen Spulen 44 bei der Hilfsmotorsteuerung angelegt werden, ausgeführt. Die PWM-Steuerung der Ein- und Ausschaltung der Transistoren Tr1 bis Tr6 bei der Kupplungsmotorsteuerung (Schritt S148 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 7) läuft synchron mit derselben der Transistoren Tr11 bis Tr16 bei der Hilfsmotorsteuerung (Schritt S174 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 11) ab.
Die zweite Ausführungsform ist durch die zu der Hilfsmotorsteuerung synchrone Kupplungsmotorsteuerung und die Operation der an die dreiphasigen Spulen 44 angelegten Spannungen basierend auf dem Drehmomentensteuerwert Ta*, welcher gemäß der Gleichung (8) in Schritt S259 bei der Hilfsmotorsteuerung berechnet bzw. errechnet wird, gekennzeichnet. Diese Charakteristiken erlauben dem Hilfsmotor 40, das Schwingungsdrehmoment, welches über den Kupplungsmotor 30 auf die Abtriebswelle 22 übertragen wird, zu beseitigen.
Die Fig. 14 zeigt die Drehzahl Ne des Motor 50, das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30, das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 und das Drehmoment Td, das an die Abtriebswelle 22 ausgegeben wird, wenn sich der Motor 50 in einem stationären Antriebszustand an einem festgelegten Antriebspunkt des Sollmotordrehmomentes Te* und der Sollmotordrehzahl Ne* befindet. Die Drehzahl Ne des Motors 50 wird auf eine periodische Weise um die Sollmotordrehzahl Ne* variiert. Um die Drehzahl Ne des Motors 50 der Sollmotordrehzahl Ne* annähern zu lassen, wird das übertragene Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 um das Sollmotordrehmoment Te* in Schwingung versetzt. In dem stationären Antriebszustand ergibt eine Berechnung des Schrittes S258 einen konstanten Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40. Der Enddrehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40, der in Schritt S259 bestimmt wird, indem die Differenz zwischen dem Drehmomentensteuerwert Tc* und dem Sollmotordrehmoment Te* von dem konstanten Drehmomentensteuerwert Ta* abgezogen wird, wird jedoch mit derselben Amplitude wie das übertragene Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 in Schwingung versetzt. Da die Kupplungsmotorsteuerung synchron mit der Hilfsmotorsteuerung erfolgt, weist der Schwingungsdrehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 eine Phasendifferenz π von dem Schwingungsdrehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 auf. Die Abtriebswelle 22 empfängt das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 und das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40. Das Schwingungsdrehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 und das Schwingungsdrehmoment Ta des Hilfsmotors 40 weisen die zueinander aufgehobene Phasendifferenz π auf, so dass ein Nicht-Schwingungsdrehmoment an die Abtriebswelle 22 angelegt wird.
Bei der Antriebsvorrichtung 20B der zweiten Ausführungsform wird das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40, selbst wenn die Regelung bzw. Feedback-Steuerung der Drehzahl Ne des Motors 50, die auf dem Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 basiert, die Schwingungskraft des Motors 50 veranlasst, auf die Abtriebswelle 22 übertragen zu werden, gesteuert, um das mit einer Schwingung übertragene Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 auszugleichen. Ein Nicht-Schwingungsdrehmoment wird gegebenenfalls an die Abtriebswelle 22 abgegeben. Diese Anordnung verhindert wirksam, dass das Fahrzeug durch die Schwingungsausgänge des Motors 50 unter Schwingung gesetzt wird, wobei ein verbessertes Fahrverhalten sichergestellt wird.
Die Anordnung der zweiten Ausführungsform subtrahiert das Schwingungsdrehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 von dem Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40, um das Schwin gungsdrehmoment, das über den Kupplungsmotor 30 auf die Abtriebswelle 22 übertragen wird, auszugleichen. Gemäß einer modifizierten Anordnung werden Wellenformen des Schwingungsdrehmomentes, das auf die Abtriebswelle 22 durch den Kupplungsmotor 30 übertragen wird, an verschiedenen Antriebspunkten des Motors 50 gemessen und im Voraus gespeichert. Die Wellenform des Schwingungsdrehmomentes wird entsprechend einem bestimmten Antriebspunkt des Motors 50 invertiert und dem Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 hinzugefügt, um das Schwingungsdrehmoment, das über den Kupplungsmotor 30 auf die Abtriebswelle 22 übertragen wird, zu beseitigen. Bei dieser Anordnung ist es nicht erforderlich, die Kupplungsmotorsteuerung synchron mit der Hilfsmotorsteuerung durchzuführen. Die invertierte Wellenform des Schwingungsdrehmomentes sollte dem Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 bei einer spezifischen Zeitsteuerung, die auf dem Drehwinkel θe der Kurbelwelle 56 des Motors 50 durch den Funktionsgeber 39 gemessen wird, addiert werden.
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durch eine Antriebsvorrichtung 20C verwirklicht, welche die Hardware aufweist, die zu derjenigen der Antriebsvorrichtung 20 der ersten Ausführungsform identisch ist. Auf eine Beschreibung für die konkrete Hardwareanordnung und die wesentlichen Wirkungsprinzipien der Antriebsvorrichtung 20C der dritten Ausführungsform wird dementsprechend verzichtet. Die in der Beschreibung der ersten Ausführungsform verwendeten Symbole weisen die gleiche Bedeutung bei det dritten Ausführungsform auf, soweit nichts Anderes spezifiziert wird.
Die Antriebsvorrichtung 20C der dritten Ausführungsform führt ebenso die Drehmomentensteuerroutine der Fig. 5 durch, welche durch die Steuereinrichtung 80 der Antriebsvorrichtung 20 der ersten Ausführungsform durchgeführt wird. Bei der dritten Ausführungsform folgt jedoch ähnlich der zweiten Ausführungsform dem Verfahren des Schrittes S108 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 5 die Kupplungsmotorsteuerroutine der Fig. 12 und 7 an stelle der Kupplungsmotorsteuerroutine der Fig. 6 und 7 bei der ersten Ausführungsform. Das Verfahren des Schrittes S110 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 5 folgt der Hilfsmotorsteuerroutine der Fig. 10 und 15 anstelle der Hilfsmotorsteuerroutine der Fig. 10 und 11 bei der ersten Ausführungsform. Die Kupplungsmotorsteuerung ist bereits bei der zweiten Ausführungsform beschrieben worden und wird daher an dieser Stelle nicht mehr erläutert. Das Nachfolgende beschreibt vornehmlich die unterschiedlichen Punkte der Kupplungsmotorsteuerung und der Hilfsmotorsteuerung, welche durch die Antriebsvorrichtung 20C der dritten Ausführungsform durchgeführt werden, gegenüber der Steuerung der ersten Ausführungsform.
Wenn das Programm mit der Hilfsmotorsteuerroutine beginnt, führt die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 zunächst das Verfahren der Schritte S150 bis S162 in der Hilfsmotorsteuerroutine der ersten Ausführungsform, die in der Fig. 10 gezeigt ist, aus, welche bereits bei der ersten Ausführungsform beschrieben worden ist und daher an dieser Stelle nicht mehr erläutert wird.
Die Steuer-CPU 90 liest dann in Schritt S360 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 15 den Drehwinkel Ad der Abtriebswelle 22 von dem Funktionsgeber 48 (aus). In nachfolgendem Schritt S362 wird bestimmt, ob ein notwendiges Sinusleistungsdrehmoment bzw. Sinuswellendrehmoment bereits bestimmt worden ist. Das notwendige Sinusleistungsdrehmoment dient dazu, das auf die Abtriebswelle 22 übertragene Schwingungsdrehmoment zu reduzieren, und wird gemäß einer Sinusleistungsdrehmomentenbestimmungsroutine der Fig. 16 bestimmt.
Die Sinusleistungsdrehmomentenbestimmungsroutine wird ausgeführt, um ein erforderliches Sinusleistungsdrehmoment, welches das auf die Abtriebswelle 22 übertragene Schwingungsdrehmoment reduzieren kann, zu bestimmen, wenn die Regelung bzw. Feedback-Steuerung in der Kupplungsmotorsteuerroutine der Fig. 12 initiiert wird, um die Drehzahl Ne des Motors 50, die auf den Feedback-Daten des Drehmomentes Tc des Kupplungsmotors 30 basiert, zu steuern, d. h. wenn der absolute Abweichungswert ΔNe gleich oder kleiner wird als der Schwellenwert Nref1 in Schritt S226.
Wenn das Programm mit der Sinusleistungsdrehmomentenbestimmungsroutine der Fig. 16 beginnt, liest die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 zunächst in Schritt S380 die Daten einer Drehzahl Ne des Motors 50 (aus). Die Frequenz des auf die Abtriebswelle 22 übertragenen Schwingungsdrehmomentes wird in Schritt S382 aus der eingegebenen Drehzahl Ne des Motors 50 berechnet bzw. errechnet. Das Schwingungsdrehmoment, das auf die Abtriebswelle 22 übertragen wird, wird den Schwingungsausgängen des Motors 50 zugrundegelegt. Wenn die Anzahl von Schwingungen pro Umdrehung des Motors 50 bekannt ist, kann die Frequenz des Schwingungsdrehmomentes durch Messung der Drehzahl Ne des Motors 50 bestimmt werden. Die Anzahl von Schwingungen pro Umdrehung des Motors 50 kann gemäß dem Typ und der Anzahl von Zylindern des Motors 50 und der Verbindung des Kolbens von jedem Zylinder mit der Kurbelwelle 56 bestimmt werden.
Sinusleistungsdrehmomente mit einer vorgegebenen Amplitude, jedoch mit unterschiedlichen Phasen werden aufeinander folgend an die Abtriebswelle 22 in der spezifischen Frequenz, welche aus der Drehzahl Ne des Motors 50 berechnet bzw. errechnet wird, angelegt. Die Steuer-CPU 90 misst gleichzeitig die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22, um eine Veränderung in einer Drehung der Abtriebswelle 22 zu ermitteln. Die Steuer-CPU 90 entnimmt die optimale Phase, welche die Amplitude der Variation in einer Drehung minimieren kann, und bestimmt in Schritt S384 die optimale Phase als eine festgelegte Phase eines notwendigen Sinusleistungsdrehmomentes. Die vorgegebene Amplitude wird zum Beispiel als der Durchschnitt des Schwingungsdrehmomentes, das auf die Abtriebswelle 22 übertragen wird, basierend auf den historischen experimentellen Daten bestimmt. Die vorgegebene Amplitude kann jedoch jeder willkürliche Wert sein, solange sie die Veränderung in einer Drehung der Abtriebswelle 22 bewirken kann. Die Variation in einer Drehung der Abtriebswelle 22 wird bestimmt, indem die Drehzahl Ne der Abtriebswelle 22 in einer Vielzahl von Zeiten zu vorgegebenen Intervallen gemessen wird. Die Amplitude der Variation einer Drehung hängt von der Amplitude einer Schwingung ab. Das Sinusleistungsdehmoment kann zu der Abtriebswelle 22 durch jedes gewünschte Verfahren hinzugefügt werden. Beispielsweise wird ein neuer Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 30 bestimmt, indem ein Wert eines Sinusleistungsdrehmomentes, das zu dem Drehwinkel Ad der Abtriebswelle 22 zu dem Drehmomentensteuerwert Ta* korrespondiert, hinzugefügt wird, und wird das Verfahren der Schritte S166 bis S174 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 11 bei der ersten Ausführungsform mit dem neuen Drehmomentensteuerwert Ta* ausgeführt. Obschon die Differenz in einer Phase zwischen jedem Paar von Sinusleistungsdrehmomenten, welche an die Abtriebswelle 22 in Schritt S384 angelegt werden, π/64 bei der dritten Ausführungsform beträgt, können die Sinusleistungsdrehmomente jede Phasenänderung aufweisen.
Während Sinusleistungsdrehmomente mit der festgelegten Phase, aber verschiedenen Amplituden der Abtriebswelle 22 nacheinander hinzugefügt werden, wird eine Variation in einer Drehung der Abtriebswelle 22 ermittelt. Die Steuer-CPU 90 entnimmt die optimale Amplitude, welche die Amplitude der Variation in einer Drehung minimiert, und bestimmt in Schritt S386 die optimale Amplitude als eine festgelegte Amplitude des erforderlichen Sinusleistungsdrehmomentes. Das Programm verlässt dann die Sinusleistungsdrehmomentenbestimmungsroutine und kehrt zu der Hilfsmotorsteuerroutine der Fig. 15 zurück. Obschon die Amplitude von Sinusleistungsdrehmomenten, welche der Abtriebswelle 22 hinzugefügt werden, in Schritt S386 von der vorgegebenen Amplitude durch die Größe von 1/50 zu einer Zeit variiert wird, kann die Amplitude zu jeder gewünschten Größe zu einer Zeit verändert werden. Auf diese Weise bestimmt die Steuer-CPU 90 die Frequenz, die Phase und die Amplitude des erforderlichen Sinusleistungsdrehmomentes, welches das auf die Abtriebswelle 22 übertragene Schwingungsdrehmoment reduzieren kann.
Die Sinusleistungsdrehmomentbestimmungsroutine der Fig. 16 wird ausgeführt, um ein erforderliches Sinusleistungsdrehmoment zu bestimmen, wenn die Drehzahl Ne des Motors 50 bestimmt wird, einen stationären Zustand zu erreichen. Wenn die Drehzahl Ne des Motors 50 einen stationären Zustand noch nicht erreicht hat oder wenn andererseits die Sinusleistungsdrehmomentenbestimmungsroutine der Fig. 16 noch nicht abgeschlossen worden ist, um ein erforderliches Sinusleistungsdrehmoment zu bestimmen, wird in Schritt S362 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 15 bestimmt, dass ein gewünschtes Sinusleistungsdrehmoment noch nicht bestimmt worden ist. In diesem Fall fährt das Programm mit den Schritten S366 bis S374 fort, welche zu den Schritten S166 bis S174 der ersten Ausführungsform, die in der Fig. 11 gezeigt ist und daher an dieser Stelle nicht beschrieben wird, fort.
Wenn in Schritt S362 festgestellt wird, dass ein notwendiges Sinusleistungsdrehmoment bereits bestimmt worden ist, fährt das Programm mit Schritt S364 fort, um ein zusätzliches Drehmoment Tas zu bestimmen. Das zusätzliche Drehmoment Tas stellt den Wert eines Sinusleistungsdrehmomentes entsprechend dem Drehwinkel θd der Abtriebswelle 22, das in Schritt S360 eingegeben wird (ganz besonders den Wert einer Gleichung eines Sinusleistungsdrehmomentes zu einem Zeitpunkt entsprechend dem Drehwinkel θd der Abtriebswelle 22), dar. Ein neuer Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 wird in Schritt S356 bestimmt, indem das zusätzliche Drehmoment Tas zu dem Drehmomentensteuerwert Ta* addiert wird. Das Verfahren der Schritte S366 bis S374 wird dann mit dem neuen Drehmomentensteuerwert Ta* ausgeführt.
Bei der Antriebsvorrichtung 20C der dritten Ausführungsform kann das auf die Abtriebswelle 22 übertragene Schwingungsdrehmoment reduziert werden, indem ein Sinusleistungsdrehmo ment mit einer spezifischen Frequenz, welche auf der Drehzahl Ne des Motors 50, der optimalen Phase und der optimalen Amplitude basiert, an die Abtriebswelle 22 angelegt werden. Diese Anordnung verhindert wirksam, dass das Fahrzeug durch Schwingungsausgänge des Motors 50 in Schwingung versetzt wird, wobei ein verbessertes Fahrverhalten sichergestellt wird. Die Phase und die Amplitude des zusätzlichen Sinusleistungsdrehmomentes werden jederzeit bestimmt, wenn die Drehzahl Ne des Motors einen stationären Zustand erreicht. Die variierende Schwingung kann daher verhindert werden, selbst wenn das auf die Abtriebswelle 22 übertragene Schwingungsdrehmoment mit der Zeitverstreichung variiert wird.
Bei der Antriebsvorrichtung 20C der dritten Ausführungsform wird das auf die Abtriebswelle 22 übertragene Schwingungsdrehmoment durch das Sinusleistungsdrehmoment mit der optimal eingestellten Frequenz, Phase und Amplitude reduziert. Eine modifizierte Anordnung kann eine weitere Variation in einer Drehung der Abtriebswelle 22, welche auf den Daten einer Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 nach Hinzufügung des Sinusleistungsdrehmomentes ermitteln, ein zweites Sinusleistungsdrehmoment, welches die weitere Variation in einer Drehung vermindern kann, bestimmen und das zweite Sinusleistungsdrehmoment der Abtriebswelle 22 hinzufügen. Bei dieser Anordnung wird das zweite Sinusleistungsdrehmoment in Antwort auf das Schwingungsdrehmoment, das nach Anlegung des Sinusleistungsdrehmomentes auf die Abtriebswelle 22 erzeugt wird, bestimmt. Die Frequenz des zweiten Sinusleistungsdrehmomentes kann basierend auf der Variation in einer Drehung der Abtriebswelle 22 eingestellt werden, wobei die Phase und die Amplitude des zweiten Sinusleistungsdrehmomentes auf die gleiche Weise wie oben bestimmt werden. Dritte, vierte und weitere Sinusleistungsdrehmomente können an die Abtriebswelle 22 entsprechend den Erfordernissen angelegt werden.
Die oben beschriebene erste bis dritte Ausführungsform steuert den Motor 50, um die Drehzahl Ne des Motors 50 der Sollmo tordrehzahl Ne* annähern zu lassen. Bei einer anderen bevorzugten Anordnung kann der Motor 50 gesteuert werden, um das Drehmoment Te* zu erzeugen. In letzterem Fall kann das Drehmoment Te des Motors 50 aus den Daten von Spannungsdehnungskurven, die mit einem Dehnmessstreifen, welcher an der Kurbelwelle 56 befestigt ist, gemessen sind; (aus-)gelesen oder von dem Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 und der Drehzahl Ne des Motors 50 abgeleitet werden.
Bei der oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsform wird die Drehzahl Ne des Motors 50 mit den Feedback-Daten eines Drehmomentes Tc des Kupplungsmotors 30 gesteuert. Eine andere modifizierte Anordnung kann die Differenz zwischen der Drehzahl Ne des Motors 50 und der Drehzahl Ne der Abtriebswelle 22 mit den Daten eines Drehmomentes Tc des Kupplungsmotors 30 regeln bzw. Feedback-steuern, um die Differenz zwischen Ne und Nd mit der Differenz zwischen der Sollmotordrehzahl Ne* und der Drehzahl Nd zusammenfallen zu lassen.
Bei der ersten bis dritten Ausführungsform sind der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 getrennt an verschiedenen Stellen der Abtriebswelle 22 angebracht. Ähnlich einer modifizierten Antriebsvorrichtung 20D, die in der Fig. 17 gezeigt ist, können der Kupplungsmotor und der Hilfsmotor jedoch integral miteinander verbunden sein. Ein Kupplungsmotor 30D der Antriebsvorrichtung 20D umfasst einen Innenrotor 34D, der die Kurbelwelle 56 verbindet, und einen Außenrotor 32D, der mit der Abtriebswelle 22 verbunden ist. Dreiphasige Spulen 36D sind an dem Innenrotor 34D angebracht und Permanentmagnete 35D sind an dem Außenrotor 32D angeordnet, derart, dass die Außenfläche und die Innenfläche davon unterschiedliche Magnetpole aufweisen. Ein Hilfsmotor 40D umfasst den Außenrotor 32D des Kupplungsmotors 30D und einen Stator 43 mit daran angebrachten dreiphasigen Spulen 44. Bei diesem Aufbau wirkt der Außenrotor 32D des Kupplungsmotors 30D auch als ein Rotor des Hilfsmotors 40D. Da die dreiphasigen Spulen 36D an dem Innenrotor 34D, welcher die Kurbelwelle 56 verbindet, angebracht sind, ist ein drehende Umformer bzw. Transformator 38D zum Zuführen von elektrischen Strom zu den dreiphasigen Spulen 36D des Kupplungsmotors 30D an der Kurbelwelle 56 befestigt.
Bei der Antriebsvorrichtung 20D wird die Spannung, welche an die dreiphasigen Spulen 36D an dem Innenrotor 34D angelegt wird, gegenüber dem Innenflächenmagnetpol der Permanentmagnete 35D, die an dem Außenrotor 32D angeordnet sind, gesteuert. Dies gestattet dem Kupplungsmotor 30D, auf die gleiche Weise wie der Kupplungsmotor 30D der Antriebsvorrichtung 20, die in der Fig. 1 gezeigt ist, zu arbeiten. Die an die dreiphasigen Spulen 44 an dem Stator 43 angelegte Spannung wird gegenüber dem Außenflächenmagnetpol der Permanentmagnete 35D, die an dem Außenrotor 32D angeordnet sind, gesteuert. Dies gestattet dem Hilfsmotor 40D, in der gleichen Weise wie der Hilfsmotor 40 der Antriebsvorrichtung 20 zu arbeiten. Die Drehmomentensteuerroutine der Fig. 5, die Kupplungsmotorsteuerroutinen der Fig. 6, 7 und 12 und die Hilfsmotorsteuerroutinen der Fig. 10, 11, 13 und 15 sind ebenso auf die Antriebsvorrichtung 20D, die in der Fig. 17 gezeigt ist, anwendbar, welche dementsprechend dieselben Operationen ausführen und dieselben Wirkungen wie diejenigen Antriebsvorrichtung 20, die in der Fig. 1 gezeigt ist, ausüben.
Wie oben erörtert ist, arbeitet der Außenrotor 32D gleichzeitig wie einer der Rotoren in dem Kupplungsmotor 30D und wie der Rotor des Hilfsmotors 40D, wobei die Größe und das Gewicht der gesamten Antriebsvorrichtung 20D wirksam reduziert werden.
Die Steuerverfahren der ersten Ausführungsform sind ebenso auf eine weitere modifizierte Antriebsvorrichtung 20E, die in der Fig. 18 gezeigt ist, wobei der Hilfsmotor 40 zwischen dem Motor 50 und dem Kupplungsmotor 3U angeordnet ist, oder auf eine noch andere modifizierte Antriebsvorrichtung 20F, die in der Fig. 19 gezeigt ist, wobei der Motor 50 zwischen dem Kupplungsmotor 30 und dem Hilfsmotor 40 angeordnet ist, anwendbar. Das Nachfolgende beschreibt die wesentlichen Vorgänge der An triebsvorrichtung 20E, die in der Fig. 18 gezeigt ist, und der Antriebsvorrichtung 20F, die in der Fig. 19 gezeigt ist.
Beispielsweise wird angenommen, dass der Motor 50 an bzw. in einem Antriebspunkt eines Drehmomentes Te und einer Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit Ne angetrieben wird. Wenn ein Drehmoment Ta zu der Kurbelwelle 56 durch den mit der Kurbelwelle 56 verbundenen Hilfsmotor 40 hinzugefügt wird, wirkt die Summe der Drehmomente (Te + Ta) folglich auf die Kurbelwelle 56 ein. Wenn der Kupplungsmotor 30 gesteuert wird, um das Drehmoment Tc gleich der Summe der Drehmomente (Te + Ta) zu erzeugen, wird das Drehmoment Tc (= Te + Ta) auf die Abtriebswelle 22 übertragen.
Wenn die Drehzahl Ne des Motors 50 größer ist als die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22, regeneriert der Kupplungsmotor 30 einen elektrischen Strom, der auf der Drehzahldifferenz Nc zwischen der Drehzahl Ne des Motors 50 und der Drehzahl Nd und der Abtriebswelle 22 basiert. Der regenerierte Strom wird dem Hilfsmotor 40 über die Stromleitungen P1 und P2 und die zweite Antriebsschaltung 92 zugeführt, um den Hilfsmotor 40 zu aktivieren. Unter der Voraussetzung, dass das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 im Wesentlichen gleich zu dem durch den Kupplungsmotor 30 regenerierten elektrischen Strom ist, wird eine freie Drehmomentenumwandlung für den Energieausgang von dem Motor 50 in einem Bereich, welcher der Beziehung der unten vorgegebenen Gleichung (9) entspricht, gestattet. Da die Beziehung der Gleichung (9) den Idealzustand mit einem Wirkungsgrad von 100% darstellt, ist (TcxNd) ein wenig kleiner als (TexNe) in dem Ist-Zustand:
Te · Ne = Tc · Nd (9)
Bezugnehmend auf die Fig. 4 wird, unter der Bedingung, dass sich die Kurbelwelle 56 mit dem Drehmoment T1 und mit der Drehzahl N1 dreht, die Energie entsprechend der Summe der Bereiche G1 + G3 durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert und dem Hilfsmotor 40 zugeführt. Der Hilfsmotor 40 wandelt die erhaltene Energie in der Summe der Bereiche G1 + G3 in die Energie entsprechend der Summe der Bereiche G2 + G3 um und überträgt die umgewandelte Energie auf die Kurbelwelle 56.
Wenn die Drehzahl Ne des Motors 50 kleiner ist als die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22, arbeitet der Kupplungsmotor 30 als ein normaler Motor. In dem Kupplungsmotor 30 dreht sich der Innenrotor 34 relativ zu dem Außenrotor 32 in der Drehrichtung der Abtriebswelle 22 mit einer Drehzahl, welche durch den absoluten Wert der Drehzahldifferenz Nc(=Ne-Nd) definiert ist. Unter der Voraussetzung, dass das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 auf einen negativen Wert eingestellt ist, der dem Hilfsmotor 40 gestattet, elektrischen Strom im Wesentlichen gleich zu der elektrischen Energie, welche durch den Kupplungsmotor 30 verbraucht wird, zu regenerieren, wird ebenso eine freie Drehmomentenumwandlung für den Energieausgang aus dem Motor 50 innerhalb des Bereichs, welcher der Beziehung der oben vorgegebenen Gleichung (9) entspricht, gestattet.
Bezugnehmend auf die Fig. 4 wird, unter der Bedingung, dass sich die Kurbelwelle 56 mit dem Drehmoment T2 und mit der Drehzahl N2 dreht, die Energie entsprechend dem Bereich G2 durch den Hilfsmotor 40 regeneriert und durch den Kupplungsmotor 30 wie die Energie entsprechend dem Bereich G1 verbraucht.
Die Kupplungsmotoren 30 der Antriebsvorrichtung 20E und der Antriebsvorrichtung 20F arbeiten auf dieselbe Weise wie der Kupplungsmotor 30 der Antriebsvorrichtung 20 der ersten Ausführungsform. Die Steuerverfahren der ersten Ausführungsform sind daher auf diese Antriebsvorrichtungen 20E und 20F anwendbar.
Bei der Antriebsvorrichtung 20E der Fig. 18 sind der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 getrennt an verschiedenen Stellen der Kurbelwelle 56 angebracht. Ähnlich einer noch anderen Antriebsvorrichtung 20G, die in der Fig. 20 gezeigt ist, können der Kupplungsmotor und der Hilfsmotor integral miteinander verbunden sein. Ein Kupplungsmotor 30G der Antriebsvorrichtung 20G umfasst einen Außenrotor 32G, der die Kurbelwelle 56 verbindet, und einen Innenrotor 34, der mit der Abtriebswelle 22 verbunden ist. Dreiphasige Spulen 36 sind an dem Innenrotor 34 angebracht und Permanentmagnete 35G sind an dem Außenrotor 32G angeordnet, derart, dass die Außenfläche und die Innenfläche davon unterschiedliche Magnetpole aufweisen. Ein Hilfsmotor 40G umfasst den Außenrotor 32G des Kupplungsmotors 30G und einen Stator 43 mit daran angebrachten dreiphasigen Spulen 44. Bei diesem Aufbau wirkt der Außenrotor 32G des Kupplungsmotors 30G als ein Rotor des Hilfsmotors 40G.
Bei der Antriebsvorrichtung 20G wird die an die dreiphasigen Spulen 36 an dem Innenrotor 34 angelegte Spannung gegenüber dem Innenflächenmagnetpol der Permanentmagnete 35G, die an dem Außenrotor 32G angebracht sind, gesteuert. Dies gestattet dem Kupplungsmotor 30G in derselben Weise wie der Kupplungsmotor 30 der Antriebseinrichtung 20E, die in der Fig. 18 gezeigt ist, zu arbeiten. Die an die dreiphasigen Spulen 44 an dem Stator 43 angelegte Spannung wird gegenüber dem Außenflächenmagnetpol der Permanentmagnete 35G, die an dem Außenrotor 32G angebracht sind, gesteuert. Dies gestattet dem Hilfsmotor 40G, auf dieselbe Weise wie der Hilfsmotor 40 der Antriebsvorrichtung 20E zu arbeiten. Die Steuerverfahren der ersten Ausführungsform sind ebenso auf die Antriebsvorrichtung 20 G, die in der Fig. 20 gezeigt ist, anwendbar, welche dementsprechend dieselben Operationen ausführen und dieselben Wirkungen wie diejenigen der Antriebsvorrichtung 20E, die in der Fig. 18 gezeigt ist, ausüben.
Ähnlich der Antriebsvorrichtung 20D, die in der Fig. 17 gezeigt ist, sind der Kupplungsmotor und der Hilfsmotor miteinander integral verbunden, wobei die Größe und das Gewicht der gesamten Antriebsvorrichtung 20G wirksam vermindert werden.
Bei den obigen Ausführungsformen wird der Benzinmotor, welcher Benzin als Energie verwendet, als der Motor 50 verwendet. Das Prinzip der Erfindung besteht jedoch darin, auf andere Motoren, welche einen Schwingungskraft ausgeben, anwendbar zu sein.
Synchronmotoren vom Permanent(PM)-Typ werden für den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 bei den oben beschriebenen Antriebsvorrichtungen verwendet. Andere Motoren, wie Synchronmotoren vom variablen Reluktanz(VR)-Typ, Verniertriebwerke, Gleichstrommotoren, Induktionsmotoren, superleitende Motoren und Schrittmotoren, können für die regenerative Operation und die Stromoperation verwendet werden.
Der drehende Umformer bzw. Transformator 38, der als eine Einrichtung zum Übertragen von elektrischem Strom zu dem Kupplungsmotor 30 verwendet ist, kann durch einen Schleifring- Bürstenkontakt, Schleifring-Quecksilberkontakt, eine Halbleiterkupplung einer magnetischen Energie oder dergleichen ersetzt werden.
Bei den obigen Antriebsvorrichtungen werden Transistorinverter für die erste und die zweite Antriebsschaltung 91 und 92 verwendet. Andere Beispiele, die für die Antriebsschaltungen 91 und 92 anwendbar sind, umfassen IGBT-(isolierter Gate-Bipolar- Modustransistor)-Inverter, Thyristorinverter, Spannungs-PWM (Pulsbreitenmodulations)-Inverter, Quadratwellen-Inverter (Spannungsinverter und Strominverter) und Resonanzinverter.
Die Batterie 94 kann Pb-Zellen, NiMH-Zellen, Li-Zellen oder dergleichen Zellen umfassen. Ein Kondensator kann anstelle der Batterie 94 verwendet werden.
Obschon die Antriebsvorrichtung bei den obigen Ausführungsformen an bzw. in einem Fahrzeug angebracht ist, kann sie an bzw. in anderen Transporteinrichtungen, wie Schiffen und Flugzeugen ebenso wie an einer Vielzahl von Industriemaschinen bzw. -anlagen, montiert werden.

Claims

1. Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf eine Abtriebswelle (22), wobei die Antriebsvorrichtung umfasst:

Einen Motor (50), der eine Ausgangswelle (56) aufweist, wobei der Motor die Ausgangswelle (56) durch eine Schwingungskraft davon dreht,

einen Kupplungsmotor (30; 30D, G), der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle (56) des Motors verbunden ist, und einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle (22) verbunden ist, umfasst, wobei der zweite Rotor koaxial und relativ drehbar zu dem ersten Rotor ist, wobei der erste und der zweite Rotor miteinander elektromagnetisch verbunden sind, wobei eine Kraft zwischen der Ausgangswelle (56) des Motors und der Abtriebswelle (22) über die elektromagnetische Verbindung des ersten und des zweiten Rotors übertragen wird,

gekennzeichnet durch

eine Sollzustandsbestimmungseinrichtung zum Einstellen (S104) eines Sollzustands (Te*; Ne*-Nd) der Ausgangswelle (56) des Motors,

eine Motorsteuereinrichtung zum Steuern (S111) eines Betriebs des Motors (50), um die Ausgangswelle (56) des Motors den Sollzustand (Te*; Ne*-Nd), welcher durch die Sollzustandsbestimmungseinrichtung eingestellt ist, erreichen zu lassen,

eine Ausgangswellenzustandsmessungseinrichtung zum Messen (S122) eines Zustands (ΔNe; Te; Ne-Nd) der Ausgangswelle des Motors, und

eine Kupplungsmotorsteuereinrichtung (S108) zum Steuern der Drehung des zweiten Rotors relativ zu dem ersten Rotor und zum Verändern des Grades der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors und des zweiten Rotors in dem Kupplungsmotor (30), wenn sich der Zustand (ΔNe; Te; Ne-Nd) der Ausgangswelle (56) außerhalb eines vorbestimmten Bereiches (Nref2) befindet, welcher den Sollzustand (Te*; Ne*-Nd) umfasst, um den Zustand (ΔNe; Te; Ne-Nd) der Ausgangswelle (56) des Motors den Sollzustand erreichen zu lassen.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1,

bei welcher der vorbestimmte Bereich ein vorbestimmter erster Bereich (Nref2) ist, und

bei welcher die Kupplungsmotorsteuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern des Kupplungsmotors (30; 30D, 30 G) umfasst, um dem Zustand (ΔNe) der Ausgangswelle (56) des Motors zu gestatten, in dem vorbestimmten ersten Bereich (Nref2) zu liegen, während der Zustand (Ne) der Ausgangswelle (56) des Motors (50), welcher durch die Ausgangswellenzustandsmessungseinrichtung gemessen wird, in einem vorbestimmten zweiten Bereich (Nref1), der den vorbestimmten ersten Bereich (Nref2) umfasst, liegt.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher der Zustand der Ausgangswelle des Motors durch die Schwingungskraft des Motors in dem vorbestimmten zweiten Bereich (Nref1) variiert wird, wenn die Motorsteuereinrichtung den Betrieb des Motors steuert, um dem Zustand der Ausgangswelle zu gestatten, den Sollzustand, welcher durch die Sollzustandsbestimmungseinrichtung eingestellt ist, zu erreichen.

4. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Zustand der Ausgangswelle des Motors eine Änderung (ΔNe) der Drehzahl der Ausgangswelle (56) ist.

5. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der Zustand der Ausgangswelle des Motors ein Aus gangszustand eines Momentes (Te) auf die Ausgangswelle (56) des Motors ist.

6. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der Zustand der Ausgangswelle des Motors eine Differenz zwischen der Drehzahl (Ne) der Ausgangswelle des Motors und einer Drehzahl (Nd) der Abtriebswelle ist.

7. Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf eine Abtriebswelle (22), wobei die Antriebsvorrichtung umfasst:

gekennzeichnet durch

eine Sollzustandsbestimmungseinrichtung zum Einstellen (S104) eines Sollzustands (Ne*; Te*; Ne*-Nd) der Ausgangswelle (56) des Motors,

eine Motorsteuereinrichtung zum Steuern (S111) eines Betriebs des Motors (50), um die Ausgangswelle (56) des Motors den Sollzustand (Ne*; Te*; Ne*-Nd), welcher durch die Sollzustandsbestimmungseinrichtung eingestellt ist, erreichen zu lassen,

eine Ausgangswellenzustandsmessungseinrichtung zum Messen (S222) eines Zustands (Ne; Te; Ne-Nd) der Ausgangswelle des Motors, und

eine Kupplungsmotorsteuereinrichtung zum Steuern (S108) eines Grades der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors und des zweiten Rotors in dem Kupplungsmotor und zum Steuern der Drehung des zweiten Rotors relativ zu dem ersten Rotor, um den Zustand (Ne; Te; Ne-Nd) der Ausgangswelle (56) des Motors den Sollzustand (Ne*; Te*; Ne*-Nd) erreichen zu lassen,

einen Hilfsmotor (40; 40D, G), welcher mit der Abtriebswelle (22) verbunden ist, und

eine Hilfsmotorsteuereinrichtung zum Steuern (S110) des Hilfsmotors (40; 40D, G), um eine Schwingungskomponente (Tc*-Te*; Tas) der Kraft, welche auf die Abtriebswelle (22) durch den Kupplungsmotor (30) übertragen wird, aufzuheben (S259; S365).

8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die Hilfsmotorsteuereinrichtung weiterhin umfasst:

eine Schwingungskomponentenmessungseinrichtung zum Messen der Schwingungskomponente (Tc*-Te*) der auf die Abtriebswelle (22) übertragenen Kraft, und

eine Schwingungskomponentenverminderungseinrichtung zum Steuern des Hilfsmotors (40; 40D, G), um die Schwingungskomponente (Tc*-Te*), welche durch die Schwingungskomponentenmessungseinrichtung gemessen wird, aufzuheben.

9. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher die Schwingungskomponentenmessungseinrichtung eine Einrichtung zum Messen der Schwingungskomponente der Kraft, die auf dem Grad der elektromagnetischen Verbindung (Tc*) des ersten Rotors und des zweiten Rotors, welche durch die Kupplungsmotorsteuereinrichtung gesteuert wird, basiert.

10. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher die Schwingungskomponentenmessungseinrichtung eine Einrichtung zum Messen der Schwingungskomponente der Kraft, die auf dem Zustand (Ne) der Ausgangswelle des Motors, welcher durch die Ausgangswellenzustandsmessungseinrichtung gemessen wird (S222), basiert.

11. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, bei welcher die Schwingungekomponentenverminderungseinrichtung eine Einrichtung zum Steuern des Hilfsmotors (40; 40D, G) umfasst, um dem Hilfsmotor zu gestatten, eine spezifische Kraft (Tc*-Te*) an die Abtriebswelle (22) abzugeben (S259), wobei die spezifische Kraft (Tc*-Te*) die gleiche Größe wie diejenige der Schwingungskomponente der Kraft, welche auf die Abtriebswelle (22) übertragen wird, aufweist, aber eine Phasendifferenz um die Hälfte des Zyklus der Schwingungskomponente besitzt.

12. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die Hilfsmotorsteuereinrichtung weiterhin umfasst:

eine Schwingungskomponentenmessungseinrichtung zum Messen der Schwingungskomponente der Kraft, welche auf die Abtriebswelle (22) übertragen wird,

eine Frequenzberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Frequenz der Schwingungskomponente der Kraft, welche von der Schwingungskomponentenmessungseinrichtung gemessen wird,

eine Sinusleistungsbeaufschlagungseinrichtung zum nachfolgenden Steuern einer Amplitude und einer Phase einer Sinusleistung mit einer Frequenz, welche durch die Frequenzberechnungseinrichtung berechnet wird, und zum Einschalten des Hilfsmotors (40; 40D, G), um die Sinusleistung mit der gesteuerten Amplitude und Phase auf die Abtriebswelle (22) aufzubringen und

eine Zusatzstromeinstellungseinrichtung zum Abgreifen einer optimalen Sinusleistung mit einer optimalen Amplitude und einer optimalen Phase, welche die Schwingungskomponente der Kraft, welche durch die Schwingungskomponentenmessungseinrichtung gemessen wird, aus der Sinusleistung, die nachfolgend durch die Sinusleistungsbeaufschlagungseinrichtung aufgebracht wird, zu vermindern, und zum Einstellen (S364) einer Zusatzkraft (Tas), welche durch den Hilfsmotor (40; 40D, G) auf die Abtriebswelle (22) aufgebracht wird.

13. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher die Schwingungskomponentenmessungseinrichtung eine Einrichtung zum Messen der Schwingungskomponente der Kraft, welche auf einem Drehzustand (θd) der Abtriebswelle (22) basiert, umfasst.

14. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die Hilfsmotorsteuereinrichtung weiterhin umfasst:

eine Schwingungskomponentenmessungseinrichtung zum Messen (S364) der Schwingungskomponente der Kraft, welche auf die Abtriebswelle (22) übertragen wird,

eine Frequenzberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Frequenz der Schwingungskomponente der auf die Abtriebswelle (22) übertragenen Kraft, welche auf dem Zustand der Ausgangswelle des Motors, der durch die Ausgangswellenzustandsmessungseinrichtung gemessen wird, basiert,

eine Sinusleistungsbeaufschlagungseinrichtung zum eine Frequenzberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Frequenz der Schwingungskomponente der Kraft, welche von der Schwingungskomponentenmessungseinrichtung gemessen wird,

eine Sinusleistungsbeaufschlagungseinrichtung zum nachfolgenden Steuern einer Amplitude und einer Phase einer Sinusleistung mit einer Frequenz, welche durch die Frequenzberechnungseinrichtung berechnet wird, und zum Einschalten des Hilfsmotors (40; 40D, G), um die Sinusleistung mit der gesteuerten Amplitude und Phase auf die Abtriebswelle (22) aufzubringen, und

15. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, bei welcher der Zustand der Ausgangswelle des Motors ein Drehzustand (Ne) der Ausgangswelle ist.

16. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, bei welcher der Zustand der Ausgangswelle des Motors ein Ausgangszustand eines Momentes (Te) auf die Ausgangswelle des Motors ist.

17. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, bei welcher der Zustand der Ausgangswelle des Motors eine Differenz zwischen einer Drehzahl (Ne) der Ausgangswelle des Motors und einer Drehzahl (Nd) des zweiten Rotors des Kupplungsmotors ist.

18. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Übertragung einer Kraft auf eine Abtriebswelle (22), wobei die Antriebsvorrichtung weiterhin umfasst:

einen komplexen Motor (20D, 20G), der einen Kupplungsmotor (30D; 30G) und einen Stator zum Drehen des zweiten Rotors umfasst, wobei der Stator und der zweite Rotor oder der erste Rotor einen zweiten Motor (40D; 40G) bilden, und eine zweite Motorsteuereinrichtung zum Steuern des zweiten Motors (40) in dem komplexen Motor (30D; 30G).

19. Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf die Abtriebswelle (22) nach einem der Ansprüche 7 bis 17, wobei die Antriebsvorrichtung umfasst:

einen komplexen Motor (20D), der einen Kupplungsmotor (30D) und einen Stator zum Drehen des zweiten Rotors umfasst, wobei der zweite Rotor und der Stator den Hilfsmotor (40D) bilden.

20. Verfahren zum Steuern einer Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf eine Abtriebswelle, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

(a) Bereitstellen eines Motors (50), der eine Ausgangswelle (56) aufweist, wobei der Motor die Ausgangswelle (56) durch eine Schwingungskraft davon dreht, und

eines Kupplungsmotors (30; 30D, G), der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle (56) des Motors verbunden ist, und einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle (22) verbunden ist, umfasst, wobei der zweite Rotor koaxial und relativ drehbar zu dem ersten Rotor ist, wobei der erste und der zweite Rotor miteinander elektromagnetisch verbunden sind, wobei eine Kraft zwischen der Ausgangswelle (56) des Motors und der Abtriebswelle (22) über die elektromagnetische Verbindung des ersten und des zweiten Rotors übertragen wird,

gekennzeichnet durch die Schritte:

(b) Einstellen (S104) eines Sollzustands der Ausgangswelle (56) des Motors,

(c) Steuern (S111) eines Betriebs des Motors, um die Ausgangswelle (56) des Motors den Sollzustand erreichen zu lassen,

(d) Messen eines Zustands (ΔNe; Te; Ne-Nd) der Ausgangswelle (56) des Motors, und

(e) Verändern des Grades der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors und des zweiten Rotors in dem Kupplungsmotor (30), wenn sich der Zustand (ΔNe; Te; Ne-Nd) der Ausgangswelle (56) außerhalb eines vorbestimmten Bereiches (Nref2) befindet, welcher den Sollzustand (Te*; Ne*-Nd) umfasst, um den Zustand (ΔNe; Te; Ne-Nd) der Ausgangswelle (56) des Motors den Sollzustand erreichen zu lassen.

21. Verfahren zum Steuern einer Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf eine Abtriebswelle (22), wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

(a) Bereitstellen eines Motors (50), der eine Ausgangswelle (56) aufweist, wobei der Motor die Ausgangswelle (56) durch eine Schwingungskraft davon dreht,

eines Kupplungsmotors (30; 30D, G), der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle (56) des Motors verbunden ist, und einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle (22) verbunden ist, umfasst, wobei der zweite Rotor koaxial und relativ drehbar zu dem ersten Rotor ist, wobei der erste und der zweite Rotor miteinander elektromagnetisch verbunden sind, wobei eine Kraft zwischen der Ausgangswelle (56) des Motors und der Abtriebswelle (22) über die elektromagnetische Verbindung des ersten und des zweiten Rotors übertragen wird, und

eines Hilfsmotors (40; 40D, G), welcher mit der Abtriebswelle (22) verbunden ist,

gekennzeichnet durch die Schritte:

(b) Einstellen (S104) eines Sollzustands der Ausgangswelle (56) des Motors,

(c) Steuern eines Betriebs des Motors, um die Ausgangswelle (56) des Motors den Sollzustand, erreichen zu lassen,

(e) Steuern eines Grades der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors und des zweiten Rotors in dem Kupplungsmotor (30), um den Zustand (Ne; Te; Ne-Nd) der Ausgangswelle (56) des Motors den Sollzustand (Ne*; Te*; Ne*-Nd) erreichen zu lassen, und

(f) Steuern eines Hilfsmotors (40; 40D, G), um eine Schwingungskomponente der Kraft, welche auf die Abtriebswelle (22) durch den Kupplungsmotor (30; 30D, G) übertragen wird, aufzuheben.