DE69609764T2

DE69609764T2 - Antriebsanordnung für Batterieladung ohne Übertragung von Antriebsdrehmoment in einem Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE69609764T2
Application number: DE69609764T
Authority: DE
Inventors: Akihiko Kanamori; 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: 2001-04-12
Anticipated expiration: 2016-05-21
Also published as: DE69614754T2; DE69609378D1; DE69614755D1; DE69609562D1; DE69615744T2; DE69615744D1; DE69615745T2; DE69609562T2; DE69609764D1; DE69609561D1; DE69609378T2; DE69614640D1; DE69614640T2; DE69614754D1; DE69614755T2; DE69609561T2; DE69615745D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einem Motor, einem ersten Motor und einem zweiten. Motor sowie ebenso ein Verfahren zum Steuern derselben. Ganz besonders betrifft die Erfindung eine Antriebsvorrichtung, die ein Ausgangsdrehmoment einer Abtriebswelle im Wesentlichen gleich Null erzeugen kann, ebenso wie ein Verfahren zum Steuern einer solchen Antriebsvorrichtung.

Beschreibung des Standes der Technik

Einige vorgeschlagene Antriebsvorrichtungen zur Ausgabe einer durch einen Motor erzeugten Kraft übertragen die Kraft durch eine mechanisch-elektrisch-mechanische Umwandlung bzw. Konvertierung. Zum Beispiel verbindet eine Antriebsvorrichtung, die in der JAPANESE PATENT LAYING-OPEN GAZETTE Nr. 53-133814 offenbart ist, eine Ausgangswelle eines Motors mit einer drehenden Welle eines Gleichstrommotors über eine elektromagnetische Kupplung, um die drehende Welle als Abtriebswelle arbeiten zu lassen. Der Motor treibt einen Rotor auf Seiten einer Gleichstromfeldwicklung der elektromagnetischen Kupplung an, während der andere Rotor auf Seiten einer Wechselstromankerwicklung die drehende Welle des Gleichstrommotors oder die Abtriebswelle antreibt. Elektrische Energie bzw. elektrischer Strom, welche bzw. welcher durch einen Schlupf zwischen den zwei Rotoren der elektromagnetischen Kupplung erzeugt wird, wird von dem Rotor auf Seiten der Wechselstromankerwicklung zu dem Gleichstrommotor über einen Gleichrichter zugeführt. Der Gleichstrom empfängt auch elektrischen Strom von einer Batterie, um die Ab triebswelle zu drehen. Ungleich herkömmlichen auf einem Fluid basierenden Drehmomentenwandlern weist diese vorgeschlagene Anordnung im Wesentlichen keinen Energieverlust aufgrund des Schlupfes auf. Es ist demgemäß möglich, den Energieverlust bei der Kraftübertragung bzw. Stromübertragung relativ klein zu halten, indem der Wirkungsgrad der elektromagnetischen Kupplung und des Gleichstrommotors verbessert werden.
Bei den vorgeschlagenen Abtriebsvorrichtungen, die oben erörtert sind, wird allerdings die Abtriebswelle durch die elektromagnetische Kupplung und den Gleichstrommotor angetrieben, so dass von der Abtriebswelle eine bestimmte Größe eines Drehmomentes ständig ausgegeben wird. Die vorgeschlagene Anordnung berücksichtigt daher nicht die Betriebszustände, in welchen das Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle annähernd Null gesetzt wird.
Das Dokument DE 30 25 756 (vgl. die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 22) betrifft eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Umwandlung bzw. Konvertierung des Drehmomentes und der Drehzahl in einem Hybridfahrzeug. Die Ströme in den Spulen eines Motors, der eine Ausgangswelle und eine Abtriebswelle verbindet, und diejenigen in den zwei Motoren, die eine vorbestimmte Drehung der Ausgangswelle und der Abtriebswelle hervorrufen, werden in Abhängigkeit der Stellung des Gaspedals, der Stellung des Bremspedals, der Restkapazität einer Batterie und anderer Parameter gesteuert. Es ist dabei keine spezifische Steuerung in einem vorbestimmten Zustand der Pedale offenbart.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Antriebsvorrichtung, welche das Ausgangsdrehmoment einer Abtriebswelle im Wesentlichen gleich Null setzen kann, ebenso wie ein Verfahren zum Steuern einer solchen Antriebsvorrichtung vorzusehen.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung, welche elektrischen Strom einer Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischem Strom, wie einer Batterie, zuführen oder alternativ den in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Strom verbrauchen bzw. aufbrauchen kann, wenn das Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle annähernd gleich Null gesetzt ist, ebenso wie ein Verfahren zum Steuern einer solchen Antriebsvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Die obigen und weitere dazugehörige Aufgaben werden durch eine Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf eine Abtriebswelle gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 22 verwirklicht. Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Die erste Antriebsvorrichtung umfasst: Einen Motor, der eine Ausgangswelle aufweist; einen ersten Motor, der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, und einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden ist, umfasst, wobei der zweite Rotor koaxial und relativ drehbar zum 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, wobei der erste Motor ein erstes Drehmoment auf die Abtriebswelle anlegt; eine erste Motorantriebseinrichtung zum Austauschen von elektrischen Strömen mit dem ersten Motor, um die elektromagnetische Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor zu verändern; einen zweiten Motor, der einen Stator und einen dritten Rotor, der mit der Abtriebswelle verbunden ist, umfasst, wobei der Stator elektromagnetisch mit dem dritten Rotor verbunden ist, wobei der zweite Motor ein zweites Drehmoment an die Abtriebswelle anlegt; eine zweite Motorantriebseinrichtung zum Austauschen von elektrischen Strömen mit dem zweiten Motor, um die elektrische Verbindung des Stators mit dem dritten Rotor zu verändern; und eine Steuereinrichtung zum Steuern der ersten und der zweiten Motorantriebseinrichtung, um das erste und das zweite Drehmoment einzustellen, so dass das zweite Drehmoment im Wesentlichen gleich in der Größe in entgegengesetzter Richtung zu dem ersten Drehmoment ist.
Bei der Anordnung der ersten Antriebsvorrichtung ist das zweite Drehmoment im Wesentlichen gleich in der Größe, jedoch in entgegengesetzter Richtung zu dem ersten Drehmoment, so dass sich das erste Drehmoment und das zweite Drehmoment an der Abtriebswelle einander aufheben. Die Anordnung kann daher das Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle annähernd gleich Null machen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der ersten Motorantriebseinrichtung, um dem ersten Motor zu gestatten, elektrischen Strom zu regnerieren, und zum Steuern der zweiten Motorantriebseinrichtung, um dem zweiten Motor zu gestatten, elektrischen Strom zu regenerieren.
Diese Anordnung kann das Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle annähernd gleich Null machen, während dem ersten Motor und dem zweiten Motor ermöglicht wird, elektrischen Strom zu regenerieren. Diese Anordnung ist besonders geeignet für die Fälle, in welchen viel elektrischer Strom benötigt wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die erste Antriebsvorrichtung weiterhin: Eine Speichereinrichtung zum Speichern eines elektrischen Stroms; und wobei die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der ersten Motorantriebseinrichtung, um den in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Strom dem ersten Motor zur Aktivierung des ersten Motors zuzuführen, und zum Steuern der zweiten Motorantriebseinrichtung, um den in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Strom dem zweiten Motor zur Aktivierung des zweiten Motors zuzuführen, umfasst.
Diese Anordnung kann das Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle annähernd gleich Null setzen, während der erste Motor und der zweite Motor mit dem in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Strom angetrieben werden. Diese Anordnung verbraucht den elektrischen Strom in der Speichereinrichtung und ist daher für die Fälle, in welchen die Speichereinrichtung einen Überschuss an Restkapazität von elektrischem Strom aufweist, geeignet.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der zweiten Motorantriebseinrichtung, um dem zweiten Motor zu gestatten, elektrischen Strom zu regenerieren, und zum Steuern der ersten Motorantriebseinrichtung, um den regenerierten elektrischen Strom dem ersten Motor zur Aktivierung des ersten Motors zuzuführen.
Bei dieser Anordnung kann das Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle annähernd gleich Null gesetzt werden. Der durch den zweiten Motor regenerierte elektrische Strom wird hauptsächlich von dem ersten Motor verbraucht bzw. aufgebraucht, während der verbleibende elektrische Strom für einen anderen Zweck verwendet werden kann.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die erste Antriebsvorrichtung weiterhin: Eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischem Strom; und wobei die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der ersten Motorantriebseinrichtung, um dem ersten Motor zu gestatten, elektrischen Strom zu regenerieren, und zum Steuern der zweiten Motorantriebseinrichtung, um den regenerierten elektrischen Strom und den in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Strom dem zweiten Motor zur Aktivierung des zweiten Motors zuzuführen, umfasst.
Diese Anordnung kann das Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle annähernd gleich Null machen. Der zweite Motor wird mit dem in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Strom ebenso wie mit dem regenerierten elektrischen Strom angetrieben. Diese Anordnung verbraucht den elektrischen Strom in der Speichereinrichtung und ist daher für die Fälle, in welchen die Spei chereinrichtung einen Überschuss an Restkapazität von elektrischem Strom besitzt, geeignet.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine zweite Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf eine Abtriebswelle: Einen Motor, der eine Ausgangswelle aufweist und ein erstes Drehmoment an die Ausgangswelle überträgt; einen ersten Motor, der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, und einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden ist, umfasst, wobei der zweite Rotor koaxial und relativ drehbar zum 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 erste Motorantriebseinrichtung zum Austauschen von elektrischen Strömen mit dem ersten Motor, um die elektromagnetische Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor zu verändern; einen zweiten Motor, der einen Stator und einen dritten Rotor, der mit der Abtriebswelle verbunden ist, umfasst, wobei der Stator elektromagnetisch mit dem dritten Rotor verbunden ist, wobei der zweite Motor ein zweites Drehmoment an die Abtriebswelle anlegt; eine zweite Motorantriebseinrichtung zum Austauschen von elektrischen Strömen mit dem zweiten Motor, um die elektrische Verbindung des Stators mit dem dritten Rotor zu verändern; und eine Steuereinrichtung zum Steuern der ersten Motorantriebseinrichtung, um den ersten Rotor relativ zu dem zweiten Rotor des ersten Motors elektromagnetisch zu blockieren und dabei der Ausgangswelle des Motors zu gestatten, sich mit der Abtriebswelle auf eine im Wesentlichen integrale Weise zu drehen, und zum Steuern der zweiten Motorantriebseinrichtung, um dem zweiten Motor zu gestatten, elektrischen Strom zu regenerieren, wobei das zweite Drehmoment im Wesentlichen gleich in der Größe in entgegengesetzter Richtung zu dem ersten Drehmoment ist.
Die Anordnung der zweiten Antriebsvorrichtung kann das Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle annähernd gleich Null machen, während dem zweiten Motor gestattet wird, elektrischen Strom zu regenerieren. Diese Anordnung ist für die Fälle, welche zusätzlichen elektrischen Strom benötigen, besonders geeignet.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein dritte Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf eine Abtriebswelle: Einen Motor, der eine Ausgangswelle aufweist; einen ersten Motor, der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, und einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden ist, umfasst, wobei der zweite Rotor koaxial und relativ drehbar zum 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 erste Motorantriebseinrichtung zum Austauschen von elektrischen Strömen mit dem ersten Motor, um die elektromagnetische Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor zu verändern; einen zweiten Motor, der einen Stator und einen dritten Rotor, der mit der Abtriebswelle verbunden ist, umfasst, wobei der Stator elektromagnetisch mit dem dritten Rotor verbunden ist; eine zweite Motorantriebseinrichtung zum Austauschen von elektrischen Strömen mit dem zweiten Motor, um die elektrische Verbindung des Stators mit dem dritten Rotor zu verändern; eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischem Strom; und eine Steuereinrichtung zum Steuern der ersten Motorantriebseinrichtung, um den ersten Rotor relativ zu dem zweiten Rotor des ersten Motors elektromagnetisch zu blockieren und dabei der Ausgangswelle des Motors zu gestatten, sich mit der Abtriebswelle auf eine im Wesentlichen integrale Weise zu drehen, und zum Steuern der zweiten Motorantriebseinrichtung, um den in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Strom dem zweiten Motor zur Aktivierung des zweiten Motors zuzuführen und dabei den zweiten Motor ein Drehmoment auf die Abtriebswelle übertragen zu lassen.
Bei der dritten Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung steuert die Steuereinrichtung die erste Motorantriebseinrich tung, um den ersten Rotor relativ zu dem zweiten Rotor des ersten Motors elektromagnetisch zu blockieren und dabei der Ausgangswelle des Motors zu gestatten, mit der Abtriebswelle auf eine im Wesentlichen integrale Weise zu drehen. Die Steuereinrichtung steuert gleichzeitig die zweite Motorantriebseinrichtung, um den zweiten Motor mit dem in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Strom zu aktivieren und dem zweiten Motor zu gestatten, ein Drehmoment auf die Abtriebswelle anzulegen. Da die Ausgangswelle des Motors mit der Abtriebswelle im Wesentlichen integral ist, gestattet das durch den zweiten Motor erzeugte Drehmoment dem Motor, eine Wirkung als Motorbremse auszuüben. Die Ausgangswelle des Motors empfängt dementsprechend ein durch den Motor erzeugtes Reibungsdrehmoment. Das Reibungsdrehmoment ist im Wesentlichen gleich groß, jedoch entgegengesetzt dem Drehmoment des zweiten Motors, so dass das Reibungsdrehmoment und das Drehmoment des zweiten Motors auf der stationären Achse, welche aus der Ausgangswelle des Motors und der Abtriebswelle besteht, einander aufheben.
Die Anordnung der dritten Antriebsvorrichtung kann das Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle annähernd gleich Null machen. Der zweite Motor wird mit dem in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Strom angetrieben. Diese Anordnung verbraucht den elektrischen Strom in der Speichereinrichtung und ist daher für die Fälle, in welchen die Speichereinrichtung einen Überschuss an Restkapazität von elektrischem Strom besitzt, geeignet.
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; einen ersten Motor, der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, und einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden ist, umfasst, wobei der zweite Rotor koaxial und relativ drehbar zum 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 erste Motorantriebseinrichtung zum Austauschen von elektrischen Strömen mit dem ersten Motor, um die elektromagnetische Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor zu verändern; einen zweiten Motor, der einen Stator und einen dritten Rotor, der mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, umfasst, wobei der Stator elektromagnetisch mit dem dritten Rotor verbunden ist; eine zweite Motorantriebseinrichtung zum Austauschen von elektrischen Strömen mit dem zweiten Motor, um die elektrische Verbindung des Stators mit dem dritten Rotor zu verändern; und eine Steuereinrichtung zum Steuern der ersten Motorantriebseinrichtung, um die elektromagnetische Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor in dem ersten Motor im Wesentlichen zu unterbrechen, und zum Steuern der zweiten Motorantriebseinrichtung, um dem zweiten Motor zu gestatten, elektrischen Strom zu regenerieren.
Bei der vierten Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung steuert die Steuereinrichtung die erste Motorantriebseinrichtung, um die elektromagnetische Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor in dem ersten Motor im Wesentlichen zu unterbrechen. Die Steuereinrichtung steuert gleichzeitig die zweite Motorantriebseinrichtung, um dem zweiten Motor zu gestatten, elektrischen Strom über die zweite Motorantriebseinrichtung zu regenerieren. Die wesentliche Unterbrechung der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor macht die Abtriebswelle getrennt und frei von der Ausgangswelle des Motors, so dass kein Drehmoment auf die Abtriebswelle durch den ersten Motor übertragen wird.
Die Anordnung der vierten Antriebsvorrichtung kann das Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle nahezu gleich Null machen, während der zweite Motor in die Lage versetzt wird, elektrischen Strom zu regenerieren. Diese Anordnung ist für die Fälle, welche zusätzlichen elektrischen Strom benötigen, besonders geeignet.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung um fasst eine fünfte Antriebsvorrichtung zur Ausgabe einer Kraft an eine Abtriebswelle: Einen Motor, der eine Ausgangswelle aufweist; einen ersten Motor, der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, und einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden ist, umfasst, wobei der zweite Rotor koaxial und relativ drehbar zum 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 erste Motorantriebseinrichtung zum Austauschen von elektrischen Strömen mit dem ersten Motor, um die elektromagnetische Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor zu verändern; einen zweiten Motor, der einen Stator und einen dritten Rotor, der mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, umfasst, wobei der Stator elektromagnetisch mit dem dritten Rotor verbunden ist; eine zweite Motorantriebseinrichtung zum Austauschen von elektrischen Strömen mit dem zweiten Motor, um die elektrische Verbindung des Stators mit dem dritten Rotor zu verändern; eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischem Strom; und eine Steuereinrichtung zum Steuern der ersten Motorantriebseinrichtung, um die elektromagnetische Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor in dem ersten Motor im Wesentlichen zu unterbrechen, und zum Steuern der zweiten Motorantriebseinrichtung, um den in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Strom dem zweiten Motor zur Aktivierung des zweiten Motors zuzuführen.
Bei der fünften Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung steuert die Steuereinrichtung die erste Motorantriebseinrichtung, um die elektromagnetische Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor in dem ersten Motor im Wesentlichen zu unterbrechen. Die Steuereinrichtung steuert gleichzeitig die zweite Motorantriebseinrichtung, um den zweiten Motor mit dem in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Strom zu aktivieren. Die wesentliche Trennung der elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor macht die Abtriebswelle getrennt und frei von der Ausgangswelle des Mo tors, so dass kein Drehmoment auf die Abtriebswelle durch den ersten Motor übertragen wird.
Die Anordnung der fünften Antriebsvorrichtung kann das Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle annähernd gleich Null machen. Der zweite Motor wird mit dem in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Strom angetrieben. Diese Anordnung verbraucht den elektrischen Strom in der Speichereinrichtung und ist daher für die Fälle, in welchen die Speichereinrichtung eine übermäßige Restkapazität von elektrischem Strom aufweist, geeignet.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine sechste Antriebsvorrichtung, die an einem Transportsystem angebracht ist, zur Übertragung einer Kraft auf eine Abtriebswelle, um das Transportsystem anzutreiben: Einen Motor, der eine Ausgangswelle aufweist; einen ersten Motor, der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, und einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden ist, umfasst, wobei der zweite Rotor koaxial und relativ drehbar zu dem ersten Rotor ist, wobei 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; einen zweiten Rotor, der einen Stator und einen dritten Rotor, welcher jeweils mit der Abtriebswelle und der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, umfasst; eine Antriebszustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Antriebszustands des Transportsystems; und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Motors, des ersten Motors und des zweiten Motors, wenn der durch die Antriebszustandserfassungseinrichtung ermittelte Antriebszustand einen vorbestimmten Zustand darstellt, um einen Drehmomentenausgang an die Abtriebswelle annähernd gleich Null zu machen.
Dies ermöglichst dem Stromantriebszustand, aufrechterhalten zu werden.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine siebte Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf eine Abtriebswelle: Einen Motor, der mit einer drehenden Welle verbunden ist; einen ersten Motor, der mit der Abtriebswelle verbunden ist; und einen zweiten Motor, der mit der drehenden Welle verbunden ist; wobei der Motor eine mechanische Energie erzeugt und die mechanische Energie auf die drehende Welle überträgt; der erste Motor einen Teil der über die drehende Welle übertragenen mechanischen Energie in elektrische Energie umwandelt bzw. konvertiert, während er die restliche mechanische Energie auf den zweiten Motor überträgt; und der zweite Motor die von dem ersten Motor übertragene mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt bzw. konvertiert, ohne mechanische Energie auf die Abtriebswelle zu übertragen.
Diese Anordnung, welche die von dem Motor ausgegebene mechanische Energie mit dem ersten Motor und dem zweiten Motor in elektrische Energie umwandelt bzw. konvertiert, ist für Fälle, welche eine große Menge an elektrischer Energie benötigen, besonders geeignet.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine achte Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer mechanischen Energie als Kraft bzw. Leistung auf eine Abtriebswelle: Einen Motor, der mit einer drehenden Welle verbunden ist; einen ersten Motor, der mit der drehenden Welle verbunden ist; einen zweiten Motor, der mit der Abtriebswelle verbunden ist; und eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie; wobei der erste Motor die von der Speichereinrichtung zugeführte elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt bzw. konvertiert und die Summe der aus der elektrischen Energie umgewandelten bzw. konvertierten mechanischen Energie und einer von einem zweiten Motor übertragenen mechanischen Energie auf die drehende Welle überträgt; der zweite Motor die von der Speichereinrichtung gelieferte elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt bzw. konvertiert und die mechanische Energie auf den ersten Motor überträgt, ohne mechanische Energie auf die Abtriebswelle zu übertragen; und der Motor die über die drehende Welle übertragene mechanische Energie in eine andere Form von Energie umwandelt bzw. konvertiert.
Die Anordnung der achten Antriebsvorrichtung überträgt keine mechanische Energie auf die Abtriebswelle, wobei das Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle in die Lage versetzt wird, annähernd gleich Null zu sein. Die in der Speichereinrichtung gespeicherte elektrische Energie wird in mechanische Energie und dann in Wärme oder eine andere Form von Energie umgewandelt bzw. konvertiert. Dies vermindert die in der Speichereinrichtung gespeicherte elektrische Energie. Diese Anordnung ist für die Fälle, in welchen die Speichereinrichtung einen Überschuss an elektrischer Energie aufweist, besonders geeignet.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine neunte Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer mechanischen Energie als Kraft auf eine Abtriebswelle: Einen Motor, der mit einer drehenden Welle verbunden ist; einen ersten Motor, der mit der drehenden Welle verbunden ist; und einen zweiten Motor, der mit der drehenden Welle verbunden ist; wobei der Motor eine mechanische Energie erzeugt und die mechanische Energie auf die drehende Welle überträgt; der erste Motor die von dem zweiten Motor zugeführte elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt bzw. konvertiert und die Summe der aus der elektrischen Energie umgewandelten bzw. konvertierten mechanischen Energie und der über die drehende Welle übertragenen mechanischen Energie auf den zweiten Motor überträgt; und der zweite Motor die von dem ersten Motor übertragene mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt bzw. konvertiert, ohne mechanische Energie auf die Abtriebswelle zu übertragen, und einen Teil der aus der mechanischen Energie umgewandelten bzw. konvertierten elektrischen Energie dem ersten Motor zuführt.
Diese Anordnung der neunten Antriebsvorrichtung überträgt keine mechanische Energie auf die Abtriebswelle, wobei dem Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle ermöglicht ist, nahezu gleich Null zu sein. Ein Teil der durch den zweiten Motor erhaltenen elek trischen Energie wird dem ersten Motor zugeführt und in mechanische Energie umgewandelt bzw. konvertiert. Die verbleibende elektrische Energie kann für einen anderen Zweck entsprechend den Erfordernissen verwendet werden.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine zehnte Antriebsvorrichtung zur Ausgabe einer mechanischen Energie als Kraft auf eine Abtriebswelle: Einen Motor, der mit einer drehenden Welle verbunden ist; einen ersten Motor, der mit der drehenden Welle verbunden ist; einen zweiten Motor, der mit der Abtriebswelle verbunden ist; und eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie; wobei der erste Motor einen Teil einer von dem zweiten Motor übertragenen mechanischen Energie in elektrische Energie umwandelt bzw. konvertiert, die elektrische Energie dem zweiten Motor zuführt und die verbleibende mechanische Energie auf die drehende Welle überträgt; der zweite Motor die von dem ersten Motor gelieferte elektrische Energie umwandelt bzw. konvertiert und die von der Speichereinrichtung zugeführte elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt bzw. konvertiert, und die mechanische Energie auf den ersten Motor überträgt, ohne mechanische Energie auf die Abtriebswelle zu übertragen; und der Motor die über die drehende Welle übertragene mechanische Energie in eine andere Form von Energie umwandelt bzw. konvertiert.
Die Anordnung der zehnten Ausführungsform überträgt keine mechanische Energie auf die Abtriebswelle, wobei das Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle in die Lage versetzt wird, annähernd gleich Null zu sein. Die in der Speichereinrichtung gespeicherte elektrische Energie wird in mechanische Energie und dann in Wärme oder eine andere Form von Energie umgewandelt bzw. konvertiert. Dies vermindert die in der Speichereinrichtung gespeicherte elektrische Energie. Diese Anordnung ist für die Fälle, in welchen die Speichereinrichtung einen Überschuss an elektrischer Energie aufweist, besonders geeignet.
Die obigen Aufgaben werden ebenso durch ein Verfahren zum Steuern einer Antriebsvorrichtung zur Übertragung einer Kraft auf eine Abtriebswelle verwirklicht.
Das Verfahren umfasst die Schritte: (a) Bereitstellen eines Motors, der eine Ausgangswelle aufweist, eines ersten Motors, der einen ersten Rotor, welcher mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, und einen zweiten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden ist, umfasst, wobei der zweite Rotor koaxial und relativ drehbar zu dem ersten Rotor ist, wobei 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, wobei der erste Motor ein erstes Drehmoment auf die Abtriebswelle aufbringt, und eines zweiten Motors, der einen Stator und einen dritten Rotor, welcher mit der Abtriebswelle verbunden sind, umfasst, wobei der Stator mit dem dritten Rotor elektromagnetisch verbunden ist, wobei der zweite Motor ein zweites Drehmoment auf die Abtriebswelle aufbringt; (b) Einstellen des ersten und des zweiten Drehmomentes, so dass das zweite Drehmoment im Wesentlichen gleich in der Größe in entgegengesetzter Richtung zu dem ersten Drehmoment ist.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird die erste Motorantriebseinrichtung gesteuert, um den ersten Motor in die Lage zu versetzen, ein erstes Drehmoment auf die Abtriebswelle aufzubringen, wobei die zweite Motorantriebseinrichtung gesteuert wird, dem zweiten Motor zu gestatten, ein zweites Drehmoment auf die Abtriebswelle aufzubringen. Das zweite Drehmoment ist im Wesentlichen gleich groß entgegengesetzt dem ersten Drehmoment, so dass sich das erste Drehmoment und das zweite Drehmoment an der Abtriebswelle einander aufheben.
Das Verfahren kann das Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle annähernd gleich Null machen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (a) den Schritt zum Bereitstellen einer Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischem Strom; und umfasst der Schritt (b) die Schritte: (b-1) Ermöglichen des ersten Motors, elektrischen Strom zu regenerieren; (b-2) Ermöglichen des zweiten Motors, elektrischen Strom zu regenerieren; und (b-3) Speichern wenigstens eines Teils des regenerierten elektrischen Stroms in der Speichereinrichtung.
Das Verfahren kann das Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle annähernd gleich Null machen, während der erste Motor und der zweite Motor in die Lage versetzt werden, elektrischen Strom zu regenerieren. Diese Anordnung ist für die Fälle, welche viel elektrischen Strom benötigen, besonders geeignet. Das Verfahren gestattet wenigstens einem Teil des regenerierten elektrischen Stroms, der Speichereinrichtung zugeführt zu werden und dabei den elektrischen Strom der Speichereinrichtung zu ergänzen. Dies verschwendet den regenerierten elektrischen Strom nicht, aber gestattet eine wirksame Verwendung des elektrischen Stroms entsprechend den Erfordernissen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (a) den Schritt zum Bereitstellen einer Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischem Strom; und umfasst der Schritt (b) die Schritte: (b-1) Zuführen des in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Stroms zu dem ersten Motor, um den ersten Motor zu aktivieren; und (b-2) Zuführen des in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Stroms zu dem zweiten Motor, um den zweiten Motor zu aktivieren.
Das Verfahren kann das Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle annähernd gleich Null machen, während der erste Motor und der zweite Motor mit dem in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Strom angetrieben werden. Diese Anordnung verbraucht den elektrischen Strom in der Speichereinrichtung und ist daher für die Fälle, in welchen die Speichereinrichtung einen Überschuss an Restkapazität von elektrischem Strom aufweist, geeignet.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung um fasst der Schritt (a) den Schritt eines Bereitstellens einer Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischem Strom; und umfasst der Schritt (b) die Schritte: (b-1) Ermöglichen des zweiten Motors, elektrischen Strom zu regenerieren; (b-2) Zuführen des elektrischen Stroms zu dem ersten Motor, um den ersten Motor zu aktivieren; und (b-3) Speichern wenigstens eines Teils des regenerierten Stroms in der Speichereinrichtung.
Das Verfahren kann das Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle annähernd gleich Null setzen. Das Verfahren gestattet wenigstens einem Teil des durch den zweiten Motor regenerierten elektrischen Stroms, der Speichereinrichtung zugeführt zu werden und dabei den elektrischen Strom der Speichereinrichtung zu ergänzen. Dies gestattet eine wirksame Verwendung des elektrischen Stroms gemäß den Erfordernissen.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (a) den Schritt eines Bereitstellens einer Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischem Strom; und umfasst der Schritt (b) die Schritte: (b-1) Ermöglichen des ersten Motors, elektrischen Strom zu regenerieren; und (b-2) Zuführen des regenerierten elektrischen Stroms und des in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Stroms zu dem zweiten Motor, um den zweiten Motor zu aktivieren. Das Verfahren kann das Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle annähernd gleich Null machen. Der zweite Motor wird mit dem in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Strom ebenso wie mit dem regenerierten elektrischen Strom angetrieben. Diese Anordnung verbraucht den elektrischen Strom in der Speichereinrichtung und ist daher für die Fälle, in welchen die Speichereinrichtung einen Überschuss an Restkapazität von elektrischem Strom aufweist, geeignet.
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 Ausführungsform 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 zeigt Drehmomente, die auf die Abtriebswelle 22 und die Kurbelwelle 56 der Antriebsvorrichtung 20 der Fig. 1 in einer ersten Betriebsanordnung aufgebracht werden,
Fig. 5 zeigt Drehmomente, die auf die Abtriebswelle 22 und die Kurbelwelle 56 der Antriebsvorrichtung 20 der Fig. 1 in einer zweiten Betriebsanordnung aufgebracht werden,
Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Steuerroutine, welche durch die Steuer-CPU 90 der Antriebsvorrichtung 20 ausgeführt wird, um das Fahrzeug in die Lage zu versetzen, in einen Freilaufzustand unter einer normalen Antriebsbedingung zu fallen, zeigt,
Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten eines Verfahrens zum Zuführen von elektrischem Strom, welches in Schritt S32 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 6 ausgeführt wird, zeigt,
Fig. 8 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten eines Steuerverfahrens des Kupplungsmotors 30, welches in Schritt S38 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 6 ausgeführt wird, zeigt,
Fig. 9 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten eines Steuerverfahrens des Hilfsmotors 40, welches in Schritt S40 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 6 ausgeführt wird, zeigt,
Fig. 10 ist eine grafische Darstellung, die in der ersten Betriebsanordnung einen Betrag eines Stroms, welcher durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert ist, und desjenigen, welcher durch den Hilfsmotor 40 regeneriert ist, auf schematische Weise darstellt,
Fig. 11 zeigt einen Energiefluss zwischen dem Benzinmotor 50, dem Kupplungsmotor 30, dem Hilfsmotor 40 und der Batterie 94 in der ersten Betriebsanordnung,
Fig. 12 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten eines Verfahrens zum Verbrauch von elektrischem Strom, welches in Schritt S36 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 6 ausgeführt wird, zeigt,
Fig. 13 ist eine grafische Darstellung, die in der zweiten Betriebsanordnung einen Betrag einer Energie, welche durch den Kupplungsmotor 30 umgewandelt ist, und derjenigen, welche durch den Hilfsmotor 40 konvertiert ist, schematisch darstellt,
Fig. 14 zeigt einen Energiefluss zwischen dem Benzinmotor 50, dem Kupplungsmotor 30, dem Hilfsmotor 40 und der Batterie 94 in der zweiten Betriebsanordnung,
Fig. 15 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten eines Verfahrens zum Aufrechterhalten von elektrischem Strom, welches in Schritt S34 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 6 ausgeführt wird, zeigt,
Fig. 16 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Steuerroutine, welche durch die Steuer-CPU 90 der Antriebsvorrichtung 20 ausgeführt wird, um das Fahrzeug in die Lage zu versetzen, in einen Freilaufzustand unter einem Schnellgangzustand bzw. Schonganggetriebegetriebezustand bzw. Overdrive-Zustand als eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zu fallen, zeigt,
Fig. 17 ist eine grafische Darstellung, welche in einer vierten Betriebsanordnung einen Betrag einer Energie, welche durch den Kupplungsmotor 30 konvertiert ist, und derjenigen, welche durch den Hilfsmotor 40 umgewandelt ist, schematisch darstellt,
Fig. 18 zeigt einen Energiefluss zwischen dem Benzinmotor 50, dem Kupplungsmotor 30, dem Hilfsmotor 40 und der Batterie 94 in der vierten Betriebsanordnung,
Fig. 19 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten eines Verfahrens zum Verbrauch von elektrischem Strom, welches in Schritt S76 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 16 ausgeführt wird, zeigt,
Fig. 20 ist eine grafische Darstellung, die in einer fünften Betriebsanordnung einen Betrag einer Energie, welche durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert ist, und derjenigen, welche durch den Hilfsmotor 40 konvertiert ist, schematisch darstellt,
Fig. 21 zeigt einen Energiefluss zwischen dem Benzinmotor 50, dem Kupplungsmotor 30, dem Hilfsmotor 40 und der Batterie 94 in der fünften Betriebsanordnung,
Fig. 22 zeigt Drehmomente, die auf die Abtriebswelle 22 und die Kurbelwelle 56 der Antriebsvorrichtung 20 in einer sechsten Betriebsanordnung als eine dritte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung aufge bracht werden,
Fig. 23 zeigt Drehmomente, die auf die Abtriebswelle 22 und die Kurbelwelle 56 der Antriebsvorrichtung 20 in einer siebten Betriebsanordnung aufgebracht werden,
Fig. 24 ist eine tabellarische Anordnung der ersten bis siebten Betriebsanordnungen bei der ersten bis dritten Ausführungsform,
Fig. 25 ist eine schematische Darstellung, die einen wesentlichen Teil einer anderen Antriebsvorrichtung 20A als eine Modifikation der Erfindung darstellt,
Fig. 26 ist eine schematische Ansicht, die einen wesentlichen Teil einer noch anderen Antriebsvorrichtung 20B als eine andere Modifikation der Erfindung darstellt,
Fig. 27 zeigt Drehmomente, die auf die Abtriebswelle 22 und die Kurbelwelle 56 der Antriebsvorrichtung 20B der Fig. 26 aufgebracht werden,
Fig. 28 zeigt Drehmomente, die auf die Abtriebswelle 22 und die Kurbelwelle 56 der Antriebsvorrichtung 20B der Fig. 26 aufgebracht werden,
Fig. 29 ist eine schematische Darstellung, die einen wesentlichen Teil einer anderen Antriebsvorrichtung 20C als eine noch andere Modifikation der Erfindung darstellt, und
Fig. 30 ist eine schematische Ansicht, die einen wesentlichen Teil einer noch anderen Antriebsvorrichtung 20D als eine andere Modifikation der Erfindung darstellt.

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 Benzinmotor bzw. einer Verbrennungskraftmaschine 50, der bzw. die mit Benzin als Leistungsquelle oder Antriebskraft 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 Benzinmotors 50 wird durch eine elektronische Steuereinheit (nachfolgend als EFIECU bezeichnet) 70 gesteuert. Die EFIECU 70 empfängt Informationen von verschiedenen Sensoren, welche die Betriebsbedingungen des Benzinmotors 50 erfassen. Diese Sensoren umfassen einen Drosselventilpositionssensor 67 zum Erfassen der Position des Drosselventils 66, einen Gesamtvakuumsensor 72 zum Messen einer auf den Benzinmotor 50 ausgeübten Last, einen Wassertemperatursensor 74 zum Messen der Temperatur von Kühlwasser in dem Benzin 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 Benzinmotors 50 ist mit einer Abtriebswelle 22 über einen Kupplungsmotor 30 und einen Hilfsmotor 40 verbunden. Die Abtriebswelle 22 verbindet weiterhin ein Differentialgetriebe 24, das gegebenenfalls den Drehmomentenausgang von der Abtriebswelle 22 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 Benzinmotor zum Erzeugen einer Kraft 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 Benzinmotors 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 9e 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 Rotors 42. Der Rotor 42 ist mechanisch mit der Abtriebswelle 22, die als Drehmomentenausgangswelle der Antriebsvorrichtung 20 arbeitet, verbunden. Ein Funktionsgeber bzw. Resolver 48 zum Messen eines Drehwinkels 9d 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 Benzinmotors 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, be festigt 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 6e der Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50 von dem Funktionsgeber 39, einen Drehwinkel 9d 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 bekannten Verfahren, zum Beispiel durch Messen des spezifischen Gewichts einer elektrolytischen Lösung in der Batterie 94 oder des Gesamtgewichts der Batterie 94, durch Berechnen der Ströme und Lade- sowie Entladezeit oder durch Hervorrufen eines augenblicklichen Kurzschlusses zwischen Anschlüssen der Batterie und Messen des inneren Widerstandes gegen den elektrischen Strom, bestimmt werden.
Die Steuer-CPU 90 gibt ein erstes Steuersignal 5W1 zum Antrieb von sechs Transistoren Trl bis Tr6, welche als Schaltungselemente der ersten Antriebsschaltung 91 arbeiten, und ein zweites Steuersignal 5W2 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 5W1, das von der Steuer-CPU 90 ausgegeben wird, steuert nacheinander die Einschaltzeit der gepaarten Transistoren Trl bis Tr6. Der elektrische Strom, der durch jede Spule 36 fließt, macht eine PWM (Pulsbreiten-Modulation) durch, um eine quasisinusförmige 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 5W2, 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.
Das Nachfolgende beschreibt den wesentlichen Betrieb der Antriebsvorrichtung 20 in einem normalen Antriebszustand des Fahrzeugs, wenn die Abtriebswelle 22 mit einer niedrigeren Drehzahl als diejenige der Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50 gedreht wird. Beispielsweise wird angenommen, dass der durch die EFIECU 70 angetriebene Benzinmotor 50 mit einer vorbestimmten Drehzahl Ne dreht und dass die Abtriebswelle 22 in Drehrichtung der Kurbelwelle 56 mit einer Drehzahl Nd kleiner als die vorbestimmte Drehzahl Ne (Nd< Ne) dreht.
Die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 bezieht sich auf Ausgangsdaten der Restkapazitätsmesseinrichtung 99 und bestimmt, ob die Restkapazität BRM der Batterie 94 außerhalb eines zulässigen Bereiches (d. h. entweder kleiner als ein zulässiger Minimalwert Bmin oder größer als ein zulässiger Maximalwert Bmax) oder innerhalb des zulässigen Bereiches (d. h. nicht kleiner als der zulässige Minimalwert Bmin und nicht größer als der zulässige Maximalwert Bmax) liegt. Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 bestimmt wird, sich außerhalb des zulässigen Bereiches zu befinden, gibt die Steuer-CPU 90 das erste Steuersignal 5W1 aus, um die Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 gleichzeitig mit Ausgabe des zweiten Steuersignals 5W2, um die Transistoren Tr11 bis Tr16 in der zweiten Antriebsschaltung 92 auszuschalten, ein- und auszusteuern. Dieser Betrieb ermöglicht einem elektrischen Strom, durch die dreiphasigen Spulen 36 in dem Kupplungsmotor 30 zu fließen und dabei den Außenrotor 32 mit dem Innenrotor 34 elektromagnetisch zu verbinden. Ein elektrischer Strom wird ebenso veranlasst, durch die dreiphasigen Spulen 44 in dem Hilfsmotor 40 zu fließen, so dass der Rotor 42 mit dem Stator 43 elektromagnetisch verbunden wird. Der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 können als ein normaler Motor arbeiten, um die Stromoperation durchzuführen, oder alternativ als ein Generator arbeiten, um die regenerative Operation durchzuführen.
Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 kleiner ist als der zulässige Minimalwert Bmin und daher bestimmt wird, außerhalb des zulässigen Bereiches zu liegen, werden der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 jeweils gesteuert, um die regenerative Operation durchzuführen. Dies entspricht einer ersten Betriebsanordnung, in welcher der Kupplungsmotor 30 elektrischen Strom über die erste Antriebsschaltung 91 regeneriert, während der Hilfsmotor 40 elektrischen Strom über die zweite Antriebsschaltung 92 regeneriert. Der so durch den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 erzeugte elektrische Strom wird der Batterie 94 zugeführt und in dieser gespeichert.
Die Fig. 4 zeigt Drehmomente, die auf die Abtriebswelle 22 und die Kurbelwelle 56 der Antriebsvorrichtung 20 der Fig. 1 in der ersten Betriebsanordnung angelegt werden. Beispielsweise wird angenommen, dass die Kurbelwelle 96 des Benzinmotors 50 mit einer vorbestimmten Drehzahl Ne in der Richtung, welche durch den offenen Pfeil der Fig. 4 definiert ist, gedreht wird, während die Abtriebswelle 22 in der gleichen Richtung, welche durch den offenen Pfeil definiert ist, mit einer Drehzahl Nd, welche kleiner ist als die Drehzahl Ne (Nd< Ne), gedreht wird. Wie zuvor erwähnt ist, werden der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 gesteuert, um die regenerative Operation in der ersten Betriebsanordnung zu implementieren. Die Kurbelwelle 56 empfängt ein durch den Benzinmotor 50 erzeugtes Drehmoment Te in Drehrichtung der Kurbelwelle 56 ebenso wie ein durch den Kupplungsmotor 30 erzeugtes Drehmoment Tc in entgegengesetzter Drehrichtung der Kurbelwelle 56. In einem stationären Zustand, in welchem die Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56 praktischerweise konstant gehalten wird, gleicht sich das Drehmoment Te im Wesentlichen mit dem Drehmoment Tc aus. Dies bedeutet, dass die Größe des Drehmomentes Te im Wesentlichen gleich derjenigen des Drehmomentes Tc ist. Die Abtriebswelle 22 empfängt andererseits ein durch den Kupplungsmotor 30 erzeugtes Drehmoment Tc in Drehrichtung der Abtriebswelle 22 ebenso wie ein durch den Hilfsmotor 40 erzeugtes Drehmoment Ta in entgegengesetzter Drehrichtung der Abtriebswelle 22. Das durch den Kupplungsmotor 30 auf die Abtriebswelle 22 aufgebrachte Drehmoment Tc ist entgegengesetzt der Richtung zu dem durch den Hilfsmotor 40 auf die Abtriebswelle 22 aufgebrachten Drehmoment Ta. Ist vorgesehen, dass die Größe des Drehmomentes Tc identisch ist zu derjenigen des Drehmomentes Ta, heben sich die Drehmomente Tc und Ta an der Abtriebswelle 22 einander auf. Der Drehmomentenausgang Td der Abtriebswelle 22 wird daher im Wesentlichen gleich Null. In der ersten Betriebsanordnung, die in der Fig. 4 gezeigt ist, ist das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30, das auf die Abtriebswelle 22 aufgebracht wird, eine Reaktion des Drehmomentes Tc, das auf die Kurbelwelle 56 aufgebracht wird.
Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 größer ist als der zulässige Maximalwert Bmax und daher bestimmt wird, außerhalb des zulässigen Bereiches zu liegen, werden der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 gesteuert, um die Stromoperation mit von der Batterie 94 geliefertem elektrischen Strom durchzuführen. Dies entspricht einer zweiten Betriebsanordnung, in welcher der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 den in der Batterie 94 gespeicherten elektrischen Strom verbrauchen bzw. aufbrauchen.
Die Fig. 5 zeigt Drehmomente, die auf die Abtriebswelle 22 und die Kurbelwelle 56 der Antriebsvorrichtung 20 der Fig. 1 bei der zweiten Betriebsanordnung aufgebracht werden. Wie zuvor erwähnt ist, werden der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 gesteuert, um die Stromoperation in der zweiten Betriebsanordnung zu implementieren. Die Kurbelwelle 56 empfängt ein durch den Kupplungsmotor 30 erzeugtes Drehmoment Tc in Drehrichtung der Kurbelwelle 56. Da das Drehmoment Tc wirkt, um die Drehung der Kurbelwelle 56 zu verstärken, wirkt der Benzinmotor 50 als Motorbremse. Die Kurbelwelle 56 empfängt dementsprechend ein durch den Benzinmotor 50 erzeugtes Reibungsdrehmoment Tef, das in der Größe gleich, jedoch in der Richtung entgegengesetzt zu dem Drehmoment Tc ist. Die Abtriebswelle 22 empfängt andererseits ein durch den Kupplungsmotor 30 erzeugtes Drehmoment Tc in entgegengesetzter Drehrichtung der Abtriebswelle 22 ebenso wie ein durch den Hilfsmotor 40 erzeugtes Drehmoment Ta in Drehrichtung der Abtriebswelle 22. Das durch den Kupplungsmotor 30 auf die Abtriebswelle 22 aufgebrachte Drehmoment Tc ist entgegengesetzt zu der Richtung des durch den Hilfsmotor 40 auf die Abtriebswelle 22 aufgebrachten Drehmomentes Ta. Ist vorgesehen, das die Größe des Drehmomentes Tc identisch zu derjenigen des Drehmomentes Ta ist, heben sich die Drehmomente Tc und Ta an der Abtriebswelle 22 einander auf. Der Drehmomentenausgang Td der Abtriebswelle 22 wird daher im Wesentlichen gleich Null. Ähnlich der ersten Betriebsanordnung, die in der Fig. 4 gezeigt ist, ist das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30, das auf die Abtriebswelle 22 aufgebracht wird, eine Reaktion des Drehmomentes Tc, das auf die Kurbelwelle 56 in der zweiten Betriebsanordnung, die in der Fig. 5 gezeigt ist, aufgebracht wird.
Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 bestimmt wird, in dem zulässigen Bereich zu liegen, steuert die Steuer-CPU 90 die erste Antriebsschaltung 91 und die zweite Antriebsschaltung 92, um elektrische Ströme vom Durchfluss durch die dreiphasigen Spulen 36 des Kupplungsmotors 30 bzw. die dreiphasigen Spulen 44 des Hilfsmotors 40 abzuhalten. Dies entspricht einer dritten Betriebsanordnung, in welcher die Steuer-CPU 90 die elektromagnetische Verbindung des Außenrotors 32 mit dem Innenrotor 34 in dem Kupplungsmotor 30 ebenso wie die elektromagnetische Verbindung des Rotors 42 mit dem Stator 43 in dem Hilfsmotor 40 unterbricht bzw. trennt. Unter solchen Bedingungen werden keine Drehmomente auf die Abtriebswelle 22 durch entweder den Kupplungsmotor 30 oder den Hilfsmotor 40 aufgebracht. Der Drehmomentenausgang Td der Abtriebswelle 22 wird daher im Wesentli chen gleich Null.
Es ist allerdings nicht erforderlich, die elektromagnetische Verbindung des Außenrotors 32 mit dem Innenrotor 34 oder dieselbe des Rotors 42 mit dem Stator 43 vollständig zu unterbrechen, so lange eine praktische Trennung erreicht wird. In diesem Zustand können kleine elektrische Ströme durch die dreiphasigen Spulen 36 des Kupplungsmotors 30 und die dreiphasigen Spulen 44 des Hilfsmotors 40 fließen, um die schwache Kupplung so lange im Wesentlichen keine Drehmomente auf die Abtriebswelle 22 durch entweder den Kupplungsmotor 30 oder den Hilfsmotor 40 aufgebracht werden, aufrechtzuerhalten.
Das Fahrzeug fällt in einen Freilaufzustand, wenn das Ausgangsmoment der Abtriebswelle 22 im Wesentlichen gleich Null gemacht wird, wie oben erörtert ist.
Das Nachfolgende gibt ein detaillierte Beschreibung des Steueverfahrens, das durch die Steuereinrichtung 80 ausgeführt wird, um einen Freilauf des Fahrzeugs zu ermöglichen, wenn sich das Fahrzeug in einem normalen Antriebszustand befindet (d. h. wenn die Drehzahl der Abtriebswelle 22 kleiner ist als diejenige der Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50). Die Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Steuerroutine zeigt, welche durch die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 ausgeführt wird, um das Fahrzeug in einen Freilaufzustand unter der normalen Antriebsbedingung zu verbringen. Wenn das Programm mit der Routine beginnt, empfängt die Steuer-CPU 90 zunächst in Schritt S20 Daten einer Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22. Die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 kann aus dem Drehwinkel 6d der Abtriebswelle 22, der, von dem Funktionsgeber 48 (aus-)gelesen wird, berechnet bzw. errechnet werden.
In nachfolgendem Schritt S22, liest die Steuer-CPU 90 die Gaspedallstellung AP, die von dem Gaspedalpositionssensor 65 ausgeben wird, (aus). Der Fahrer tritt auf das Gaspedal 64, wenn eine Unwirksamkeit des Drehmomentenausgangs wahrgenommen wird. Der Wert der Gaspedalstellung AP entspricht demgemäß dem ge wünschten Ausgangsdrehmoment (d. h. dem gewünschten Drehmoment der Abtriebswelle 22), welches der Fahrer wünscht. Es wird dann in Schritt S24 bestimmt, ob der Gaspedalstellungswert AP gleich Null ist. Die Gaspedalstellung AP = 0 (d. h. der Durchdrückungsgrad des Gaspedals 64 ist gleich Null) stellt den Fall dar, in welchem der Fahrer nicht auf das Gaspedal 64 drückt, jedoch das Fahrzeug wünscht, den gegenwärtigen Antriebszustand aufrechtzuerhalten. Mit anderen Worten benötigt der Fahrer kein Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle 22, sondern wünscht einen Freilauf des Fahrzeugs. Wenn die Gaspedalstellung AP gleich Null ist, fährt das Programm in Schritt S26 mit der Freilaufsteuerung fort. Wenn die Gaspedallstellung AP nicht gleich Null ist, bestimmt das Programm andererseits, dass der Fahrer einen Freilauf des Fahrzeugs nicht wünscht, und verlässt unmittelbar diese Routine.
In Schritt S26 liest die Steuer-CPU 90 die Restkapazität BRM der Batterie 94 von der Restkapazitätmesseinrichtung 99 (aus). Der Restkapazitätseingang BRM wird in Schritt S28 mit einem zulässigen Minimalwert Bmin und anschließend in Schritt S30 mit einem zulässigen Maximalwert Bmax verglichen. Die Restkapazität BRM der Batterie 94 weist einen zulässigen Bereich auf. Die Lebensdauer der Batterie 94 kann unerwünschter Weise verkürzt werden, wenn die Restkapazität BRM außerhalb des zulässigen Bereiches gehalten wird. Bei dieser Ausführungsform werden der zulässige Minimalwert Bmin und der zulässige Maximalwert Bmax zuvor als der Minimalwert und der Maximalwert des zulässigen Bereiches eingestellt. Wenn die Restkapazität BRM kleiner ist als der zulässige Minimalwert Bmin, wird die erste Betriebsanordnung ausgewählt, um den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 jeweils in die Lage zu versetzen, die regenerative Operation auszuführen und den regenerierten elektrischen Strom der Batterie 94 zuzuführen. Wenn die Restkapazität BRM größer ist als der zulässige Maximalwert Bmax, wird andererseits die zweite Betriebsanordnung ausgewählt, um den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 jeweils in die Lage zu versetzen, die Stromoperation durchzuführen und den in der Batterie 94 gespeicherten elektrischen Strom zu verbrauchen bzw. aufzubrauchen. Die Rest kapazität BRM der Batterie 94 kommt demgemäß in den zulässigen Bereich durch entweder die erste Betriebsanordnung oder die zweite Betriebsanordnung.
Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 in Schritt S28 bestimmt wird, kleiner zu sein als der zulässige Minimalwert Bmin, fährt das Programm mit Schritt S32 zum Ausführen eines Verfahrens zum Zuführen von elektrischem Strom fort, um die erste Betriebsanordnung zu verwirklichen, in welcher der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 gesteuert werden, die regenerative Operation zu implementieren und die Batterie 94 mit dem regenerierten elektrischen Strom (auf-)zuladen. Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 in Schritt S30 bestimmt wird, größer zu sein als der zulässige Maximalwert, fährt das Programm andererseits mit Schritt S36 zum Ausführen eines Verfahrens zum Verbrauchen von elektrischem Strom fort, um die zweite Betriebsanordnung zu realisieren, in welcher der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 gesteuert werden, die Stromoperation zu implementieren und den in der Batterie 94 gespeicherten elektrischen Strom zu verbrauchen bzw. aufzubrauchen. Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 in den Schritten S28 und S30 bestimmt wird, in dem zulässigen Bereich zu liegen (d. h. wenn die Restkapazität BRM nicht kleiner ist als der zulässige Minimalwert Bmin und nicht größer ist als der zulässige Maximalwert Bmax), fährt das Programm mit Schritt S34 zum Ausführen eines Verfahrens zum Aufrechterhalten von elektrischem Strom fort, um die dritte Betriebsanordnung zu realisieren, in welcher der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 gesteuert werden, mit dem Betrieb anzuhalten und die Batterie 94 in dem gegenwärtigen Zustand zu halten.
Die Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten des Verfahrens zum Zuführen von elektrischem Strom, welches in Schritt S32 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 6 ausgeführt wird, zeigt. Wenn das Programm mit der Routine des Verfahrens zum Zuführen von elektrischem Strom beginnt, bestimmt die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 zunächst in Schritt S44 einen elektrischen Ladungsstrom Ws, mit welchem die Batterie 94 geladen werden kann. Die Batterie 94 kann mit elektrischem Strom, der über diesen Ladungsstrom Ws hinausgeht, nicht beladen werden. Der elektrische Ladungsstrom Ws hängt von der Restkapazität BRM der Batterie 94 ab. Der elektrische Ladungsstrom Ws wird daher aus der Restkapazität BRM der Batterie 94, welche durch die Restkapazitätsmesseinrichtung 99 gemessen wird, berechnet bzw. errechnet.
In nachfolgendem Schritt S46 stellt die Steuer-CPU 90 ein Sollmotordrehmoment Te* und eine Sollmotordrehzahl Ne* (d. h. eine Solldrehzahl der Kurbelwelle 56) des Benzinmotors 56 ein. Das Sollmotordrehmoment Te* und die Sollmotordrehzahl Ne* werden nachfolgend als der Motordrehmomentensteuerwert Te* und der Motordrehzahlsteuerwert Ne* bezeichnet. Der Motordrehmomentensteuerwert Te* und der Motordrehzahlsteuerwert Ne* werden bestimmt, um der Beziehung, die mit:
Ws > Te* · Ne* · Kse
ausgedrückt, zu genügen, wobei Ws den in Schritt S44 berechneten elektrischen Ladungsstrom darstellt, Te* xNe* den Energieausgang bzw. Kraftausgang bzw. Stromausgang aus dem Benzinmotor 50 darstellt und Kse einen Wirkungsgrad einer Umwandlung bzw. Konvertierung zum Umwandeln bzw. Konvertieren des Energieausgangs des Benzinmotors 50 in elektrische Energie bezeichnet. Die rechte Seite des obigen Ausdrucks stellt dementsprechend den elektrischen Strom, der durch die Umwandlung bzw. Konvertierung des Energieausgangs des Benzinmotors 50 erhalten wird, dar. In Schritt S46 stellt die Steuer-CPU 90 den Motordrehmomentensteuerwert Te* und den Motordrehzahlsteuerwert Ne* ein, um den durch die Umwandlung erhaltenen elektrischen Strom kleiner zu machen als den elektrischen Ladungsstrom Ws, mit welchem die Batterie 94 geladen werden kann. Es gibt allerdings zahlreiche Kombinationen des Motordrehmomentes Te und der Motordrehzahl Ne, welche obiger Beziehung genügen. Bei dieser Ausführungsform wird eine optimale Kombination des Motordrehmomentes Te und der Motordrehzahl Ne, um eine Operation des Benzinmotors 50 mit dem höchstmöglichen Wirkungsgrad zu realisie ren, als der Motordrehmomentensteuerwert Te* und der Motordrehzahlsteuerwert Ne* ausgewählt.
Die Steuer-CPU 90 stellt dann in Schritt S48 einen Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 und einen Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 ein. In der ersten Betriebsanordnung, die in der Fig. 4 gezeigt ist, ist es, wenn der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 zur Durchführung der regenerativen Operation gesteuert werden, um die Drehzahl Ne des Benzinmotors 50 (Motorgeschwindigkeit) praktisch konstant in einem stationären Zustand zu halten, notwendig, das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 im Wesentlichen gleich in der Größe zu und im Ausgleich mit dem Drehmoment Te des Benzinmotors 50 (Motordrehmoment) zu halten. Um den Drehmomentenausgang Td der Abtriebswelle 22 praktischerweise gleich Null zu setzen, ist es erforderlich, das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 und das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 im Wesentlichen gleich in der Größe zueinander einzustellen und einander an der Abtriebswelle 22 aufzuheben. In Schritt S48 werden der Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30, der Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 und der Motordrehmomentensteuerwert Te* demgemäß einander gleichgesetzt, wie unten vorgegeben ist:
Tc* = Ta* = Te*
Nach Beenden des Verfahrens des Schrittes S48 verlässt das Programm die Routine des Verfahrens zum Zuführen von elektrischem Strom der Fig. 7 und kehrt zu der Steuerroutine, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 6 gezeigt ist, zurück. Die Steuer-CPU 90 führt die Steuerverfahren durch, um den Kupplungsmotor 30 in Schritt S38, den Hilfsmotor 40 in Schritt S40 und den Benzinmotor 50 in Schritt S42 zu steuern. Aus Gründen einer verbesserten Darstellung werden die Steuervorgänge des Kupplungsmotors 30, des Hilfsmotors 40 und des Benzinmotors 50 als separate Schritte dargestellt. Bei dem aktuellen Verfahren werden diese Steuervorgänge allerdings umfassend vorgenommen. 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 die EFIECU 70 in die Lage zu versetzen, den Benzinmotor 50 gleichzeitig zu steuern.
Die Fig. 8 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten des Steuerverfahrens des Kupplungsmotors 30, das in Schritt S38 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 6 ausgeführt wird, zeigt.
Wenn das Programm mit der Kupplungsmotorsteuerroutine beginnt, liest die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 zunächst einen Drehwinkel Ad der Abtriebswelle 22 von dem Funktionsgeber 48 in Schritt 112 und einen Drehwinkel 6e der Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50 von dem Funktionsgeber 39 in Schritt 114 aus. Die Steuer-CPU 90 berechnet bzw. errechnet dann einen Relativwinkel θc der Abtriebswelle 22 und der Kurbelwelle 56 durch die Gleichung θc = θe-θd in Schritt S116.
Das Programm fährt mit Schritt S118 fort, in welchem die Steuer-CPU 90 Eingänge der Kupplungsmotorströme Iuc und Ivc, welche entsprechend durch die U-Phase und V-Phase der dreiphasigen Spulen 36 in dem Kupplungsmotor 30 fließen, von den Amperemetern 95 und 96 empfängt. Obschon die Ströme natürlich durch sämtliche drei Phasen U, V und W fließen, ist eine Messung nur für die Ströme, welche durch die zwei Phasen hindurchgehen, erforderlich, da die Summe der Ströme gleich Null ist. In nachfolgendem Schritt S120 führt die Steuer-CPU 90 eine Transformation von Koordinaten (eine Drei-Phasen- in eine Zwei- Phasentransformation) aus, wobei die Werte der Ströme, die durch die drei Phasen fließen, welche in Schritt 118 erhalten werden, verwendet werden. Die Transformation von Koordinaten bildet die Werte der Ströme, welche durch die drei Phasen fließen, auf die Werte von Strömen, welche durch d- und q-Achsen des Synchronmotors vom Permanentmagnet-Typ hindurchgehen, ab und wird gemäß der unten vorgegebenen Gleichung (1) ausgeführt:
Die Transformation von Koordinaten wird durchgeführt, da die Ströme, welche durch die d- und q-Achsen fließen, für die Drehmomentensteuerung in dem Synchronmotor vom Permanentmagnet-Typ wesentlich sind. Alternativ kann die Drehmomentensteuerung direkt mit den Strömen, welche durch die drei Phasen fließen, ausgeführt werden. Nach der Transformation in die Ströme der zwei Achsen berechnet bzw. errechnet die Steuer-CPU 90 Abweichungen der Ströme Idc und Iqc, die tatsächlich durch die d- und q-Achsen fließen, aus den Stromsteuerwerten Idc* und Iqc* der jeweiligen Achse, welche aus dem Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 berechnet bzw. errechnet werden, und bestimmt Spannungssteuerwerte Vdc und Vqc für die d- und q-Achsen in Schritt S122. Gemäß einem konkreten Verfahren führt die Steuer-CPU 90 Operationen, welche den unten angeführten Gleichungen (2) und Gleichungen (3) folgen, aus:
ΔIdc = Idc* - Idc
ΔIqc = Iqc* - Iqc.......... (2)
Vdc = Kp1 · ΔIdc + ΣKi1 · ΔIdc
Vqc Kp2 · ΔIqc + ΣKi2 · 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 Span nungssteuerwerte (eine Zwei-Phasen- in eine Drei-Phasen- Transformation) in Schritt 124 zurück. Dies entspricht einer Umkehr der in Schritt S120 durchgeführten Transformation. Die Umkehrtransformation bestimmt Spannungen Vuc, Vvc und Vwc, die tatsächlich an die dreiphasigen Spulen 36 angelegt sind, wie unten vorgegeben:
Die tatsächliche Spannungssteuerung wird durch eine Ein-Aus- Operation der Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 durchgeführt. In Schritt S126 ist die Ein- und Ausschaltzeit der Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 91 eine PWM (Pulsbreitenmodulation), die gesteuert wird, um die Spannungssteuerwerte Vuc, Vvc und Vwc, welche durch die obige Gleichung (4) bestimmt sind, zu gewinnen. Dieses Verfahren ermöglicht dem Kupplungsmotor 30, das Sollmotordrehmoment auf die Abtriebswelle 22 mechanisch zu übertragen.
Die Fig. 9 ist ein Ablaufdiagramm, welches Einzelheiten des Steuerverfahrens des Hilfsmotors 40, welches in Schritt S40 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 6 durchgeführt wird, zeigt. Wenn das Programm die Hilfsmotorsteuerroutine beginnt, liest die Steuer-CPU 90 in Schritt S140 zunächst den Drehwinkel θd der Abtriebswelle 22 von dem Funktionsgeber 48 (aus) und empfängt in Schritt S142 Daten der Hilfsmotorströme Iua und Iva, welche entsprechend durch die U-Phase und V-Phase der dreiphasigen Spulen 44 in dem Hilfsmotor 40 fließen, von den Amperemetern 97 und 98. Die Steuer-CPU 90 führt dann in Schritt S144 eine Transformation von Koordinaten für die Ströme der drei Phasen durch, berechnet bzw. errechnet in Schritt S146 die Spannungsteuerwerte Vda und Vqa und führt in Schritt S148 eine Umkehrtransformation der Koordinaten der Spannungssteuerwerte aus. In nachfolgendem Schritt S150 bestimmt die Steuer-CPU 90 die Ein- und Ausschaltzeit der Transistoren Tr11 bis Tr16 in der zweiten Antriebsschaltung 92 für eine PWM (Pulsbreitenmodulations-)Steuerung. Das Verfahren, das in den Schritten S144 bis S150 ausgeführt wird, ist ähnlich zu demjenigen, das in den Schritten S120 bis S126 der Kupplungsmotorsteuerroutine, welche in dem Ablaufdiagramm der Fig. 8 gezeigt ist, durchgeführt wird.
Die Steuerung des Benzinmotors 50 (Schritt S42 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 6) wird auf folgende Weise durchgeführt. Das Sollmotordrehmoment Te* und die Sollmotordrehzahl Ne* sind bereits in Schritt S46 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 7 eingestellt worden. Die Steuer-CPU 90 steuert bzw. regelt das Drehmoment Te und die Drehzahl Ne des Benzinmotors 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 Benzinmotors 50 eventuell an das Sollmotordrehmoment Te* und die Sollmotordrehzahl Ne* annähern.
In der ersten Betriebsanordnung werden der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 gesteuert, um die regenerative Operation zu implementieren und den regenerierten Strom der Batterie 94 zuzuführen, um den elektrischen Strom der Batterie 94 zu vervollständigen. Die regerative Operation des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 veranlasst das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30, auf die Abtriebswelle 22 in entgegengesetzter Richtung zu dem Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 einzuwirken. Da das Drehmoment Tc und das Drehmoment Ta zueinander in der Größe gleich sind, heben sich das Drehmoment Tc und das Drehmoment Ta einander an der Abtriebswelle 22 auf. Dies macht den Drehmomentenausgang Td der Abtriebswelle 22 im Wesentlichen gleich Null, wobei ein Freilaufzustand des Fahrzeugs verwirklicht wird.
Die Fig. 10 ist eine grafische Darstellung, welche in der ersten Betriebsanordnung einen Betrag einer Energie, die durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert wird, und derjenigen, welche durch den Hilfsmotor 40 regeneriert wird, schematisch darstellt. Wenn die Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50 mit einer Drehzahl Ne und einem Drehmoment Te gedreht wird, wird der Energieausgang von dem Benzinmotor 50 als das Produkt der Drehzahl Ne und des Drehmomentes Te ausgedrückt. Der Energieausgang (NexTe) des Benzinmotors 50 entspricht der Energie der Summe der Bereiche Gc+Ga, wie deutlich in der Fig. 10 gezeigt ist. Die Drehzahl Nc des Kupplungsmotors 30 ist als die Differenz (Ne-Nd) zwischen der Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56 und der Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 ausgedrückt. Das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 ist gleich groß zu dem Drehmoment Te des Benzinmotors 50. Neben dem Energieausgang des Benzinmotors 50 entspricht die Energie, welche als elektrischer Strom durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert wird, der Energie des Bereiches Gc. Die Drehzahl des Hilfsmotors 40 ist als die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 vorgegeben, während das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 gleich groß zu dem Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 ist. Die Energie, die als elektrischer Strom durch den Hilfsmotor 40 regeneriert wird, entspricht daher der Energie des verbleibenden Bereiches Ga. Die regenerierte Energie des Bereiches Gc und diejenige des Bereiches Ga werden der Batterie 94 zugeführt. In der ersten Betriebsanordnung wird der Energieausgang des Benzinmotors 50 entsprechend der Summe der Bereiche Gc+Ga demgemäß in der Batterie 94 gespeichert.
Es existieren natürlicherweise bestimmte Beträge eines Energieverlustes in dem Kupplungsmotor 30, dem Hilfsmotor 40, der ersten Antriebsschaltung 91 und der zweiten Antriebsschaltung 92. In der Praxis ist es ziemlich schwierig, sämtlichen Energieausgang des Benzinmotors 50 entsprechend der Summe der Bereiche Gc+Ga in die Batterie (ein-)zuspeichern. Der Energieverlust in dem Kupplungsmotor 30 und dem Hilfsmotor 40 ist verhältnismäßig klein, da einige kürzlich entwickelte Synchronmotoren einen Wirkungsgrad nahe 1 aufweisen. Der Energieverlust in der ersten Antriebsschaltung 91 und der zweiten Antriebsschaltung 92 kann ebenso ausreichend klein sein, da der EIN-Zustandswiderstand der bekannten Transistoren, solchen wie beispielsweise Abschaltthyristoren bzw. GTOn, für die Trl bis Tr16 verwendbar ausgesprochen klein ist.
Die Fig. 11 zeigt einen Energiefluss zwischen dem Benzinmotor 50, dem Kupplungsmotor 30, dem Hilfsmotor 40 und der Batterie 94 in der ersten Betriebsanordnung. Eine durch den Benzinmotor 50 erzeugte mechanische Energie (TexNe) entsprechend der Summe der Bereiche Gc+Ga wird auf den Kupplungsmotor 30 übertragen. Der Kupplungsmotor 30 wandelt einen Teil der von dem Benzinmotor 50 übertragenen mechanischen Energie in elektrische Energie (TcxNc) des Bereiches Gc um und liefert die elektrische Energie (TcxNc) der Batterie 94. Der Kupplungsmotor 30 überträgt gleichzeitig die verbleibende mechanische Energie (TexNd) auf den Hilfsmotor 40. Der Hilfsmotor 40 konvertiert die sämtliche von dem Kupplungsmotor 30 übertragene mechanische Energie (TexNd) in elektrische Energie (TaxNd) des Bereiches Ga. Der Hilfsmotor 30 führt die elektrische Energie (TaxNd) der Batterie 94 zu, während keine mechanische Energie auf die Abtriebswelle 22 übertragen wird. Die Batterie 94 speichert dann die Gesamtheit der zugeführten elektrischen Energie (TcxNc+TaxNd) entsprechend der Summe der Bereiche Gc+Ga.
Die Fig. 12 ist ein Ablaufdiagramm, welche Einzelheiten des Verfahrens zum Verbrauchen von elektrischem Strom, welches in Schritt S36 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 6 durchgeführt wird, zeigt. Wenn das Programm die Routine des Verfahrens zum Verbrauchen von elektrischem Strom beginnt, bestimmt die Steuer- CPU 90 der Steuereinrichtung 80 zunächst in Schritt S50 einen elektrischen Verbrauchsstrom Wu, welcher aus der Batterie 94 entnommen werden kann. Der elektrische Strom, welcher diesen elektrischen Verbrauchsstrom Wu übersteigt, kann der Batterie 94 nicht entnommen werden. Der elektrische Verbrauchsstrom Wu hängt von der Restkapazität BRM der Batterie 94 ab. Der elektrische Verbrauchsstrom Wu wird dann aus der Restkapazität BRM der Batterie 94, welche durch die Restkapazitätsmesseinrichtung 99 gemessen wird, berechnet bzw. errechnet.
In nachfolgendem Schritt S52 empfängt die Steuer-CPU 90 Daten der Drehzahl Ne des Benzinmotors 50. Die Drehzahl Ne des Benzinmotors 50 kann aus dem Drehwinkel 8e der Kurbelwelle 56, welche von dem Funktionsgeber 39 (aus-)gelesen wird oder durch den Geschwindigkeitssensor 76, der an dem Verteiler 60 montiert ist, unmittelbar gemessen wird, berechnet bzw. errechnet werden. In letzterem Fall empfängt die Steuer-CPU 90 Daten der Drehzahl Ne des Benzinmotors 50 durch Kommunikation mit der EFIECU 70, welche den Geschwindigkeitssensor 76 verbindet.
Die Steuer-CPU stellt nachfolgend in Schritt S54 den Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 und den Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 ein. Die Drehmomentensteuerwerte Tc* und Ta* werden bestimmt, um die nachfolgenden zwei Erfordernisse zu erfüllen.
In der zweiten Betriebsanordnung, die in der Fig. 5 gezeigt ist, ist es, wenn der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 zur Durchführung der Stromoperation gesteuert werden, um den Drehmomentenausgang Td der Abtriebswelle 22 praktischerweise gleich Null einzustellen, erforderlich, das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 und das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 im Wesentlichen gleich groß zueinander zu machen und einander an der Abtriebswelle 22 aufzuheben. Das erste Erfordernis besteht daher darin, den Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 zu dem Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 in der Größe gleichzusetzen, wie unten vorgegeben:
Tc* = Ta*
Es ist ebenso notwendig, die Gesamtheit des durch den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 verbrauchten elektrischen Stroms kleiner als den elektrischen Verbrauchsstrom Wu, welcher aus der Batterie 94 entnommen werden kann, zu machen. Das zweite Erfordernis besteht daher darin, den Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 und den Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 einzustellen, wobei die Beziehung erfüllt werden kann, dass die Summe des durch den Kupplungsmotor 30 verbrauchten elektrischen Stroms Pc und des durch den Hilfsmotor 40 verbrauchten elektrischen Stroms Pa kleiner ist als der elektrische Verbrauchsstrom Wu, wie unten vorgegeben:
Wu > Pa + Pc
Der durch den Kupplungsmotor 30 verbrauchte elektrische Strom Pc ist mit:
Pc = (1/ksc) · Tc* · (Nd-Ne)
ausgedrückt, wobei ksc den Wirkungsgrad der Stromoperation des Kupplungsmotors 30 darstellt. Der durch den Hilfsmotor 40 verbrauchte elektrische Strom Pa ist mit:
Pa = (1/ksa) · Ta* · Nd
ausgedrückt, wobei ksa den Wirkungsgrad der Stromoperation des Hilfsmotors 40 darstellt.
Nach Beenden des Verfahrens des Schrittes S54 verlässt das Programm die Routine des Verfahrens zum Verbrauchen von elektrischem Strom der Fig. 12 und kehrt zu der Steuerroutine, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 6 gezeigt ist, zurück. Die Steuer- CPU 90 führt die Steuerverfahren durch, um den Kupplungsmotor 30 in Schritt S38, den Hilfsmotor 40 in Schritt S40 und den Benzinmotor 50 in Schritt S42 zu steuern. Die Steuerverfahren des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 sind in der zweiten Betriebsanordnung ähnlich zu denjenigen der Fig. 8 und 9, die in der ersten Betriebsanordnung ausgeführt werden. Unterschiedlich zu der ersten Betriebsanordnung werden der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 allerdings gesteuert, um nicht die regenerative Operation, sondern die Stromoperation in der zweiten Betriebsanordnung zu implementieren. Die in der zweiten Betriebsanrodnung von dem Kupplungsmotor 30 und dem Hilfsmotor 40 erzeugten Drehmomente sind dementsprechend in der Richtung entgegengesetzt zu denjenigen in der ersten Betriebsanordnung. Zu bemerken ist, dass der Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 und der Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 in der zweiten Anordnung dabei umgekehrte Vorzeichen zu denjenigen in der ersten Anordnung aufweisen.
Die Steuerung des Benzinmotors 50 folgt nicht dem Verfahren, das in der ersten Betriebsanordnung durchgeführt wird. In der zweiten Betriebsanordnung wird der Benzinmotor 50 zum Erreichen eines Leerlaufzustands gesteuert, um eine Wirkung als Motorbremse zu erhalten. Gemäß einem konkreten Verfahren sendet die Steuer-CPU 90 eine Anweisung an die EFIECU 70 durch Kommunikation, um die EFIECU 70 in die Lage zu versetzen, den Betrag der Kraftstoffeinspritzung bzw. Kraftstoffinjektion oder der Drosselventilstellung zu vermindern. Eine solche Steuerung bzw. Regelung lässt den Benzinmotor 50 in einen Leerlaufzustand fallen. Wie in der Fig. 5 gezeigt ist, wird das Reibungsdrehmoment, welches dieselbe Größe wie diejenige des Drehmomentes Tc des Kupplungsmotors 30 aufweist, auf die Kurbelwelle 56 in entgegengesetzter Drehrichtung der Kurbelwelle 56 aufgebracht. Das Reibungsdrehmoment umfasst das durch die aktuelle Reibung erzeugte Drehmoment ebenso wie das als spezifischer elektrischer Widerstand erzeugte Drehmoment in dem Benzinmotor 50, wenn die Luft in dem Zylinder durch den Kolben komprimiert wird oder wenn die Luft in den Zylinder aufgenommen wird. In der Benzinmotor 50 eine Funktion einer Auspuffbremse aufweist, kann ein größeres Drehmoment erzeugt werden, indem die Auspuffbremse aktiviert wird.
Gemäß einer anderen bevorzugten Anordnung kann die Kraftstoffeinspritzung bzw. Kraftstoffinjektion angehalten werden, um den Betrieb des Benzinmotors 50 zu beenden. Diese Anordnung kann das Reibungsdrehmoment durch den Benzinmotor 50 in die Lage versetzen, auf die Kurbelwelle 56 aufgebracht zu werden.
In der zweiten Betriebsanordnung werden der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 gesteuert, um die Stromoperation mit dem von der Batterie 94 gelieferten elektrischen Strom zu implemen tieren und dabei den in der Batterie 94 gespeicherten Strom zu verbrauchen bzw. aufzubrauchen. Die Stromoperation des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 veranlasst das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30, auf die Abtriebswelle 22 in entgegengesetzter Richtung zu dem Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 (ein-)zuwirken. Da das Drehmoment Tc und das Drehmoment Ta zueinander gleich groß sind, heben sich das Drehmoment Tc und das Drehmoment Ta an der Abtriebswelle 22 einander auf. Dies macht den Drehmomentenausgang Td der Abtriebswelle 22 im Wesentlichen gleich Null, wobei ein Freilaufzustand des Fahrzeugs realisiert wird.
Die Fig. 13 ist eine graphische Darstellung, die in der zweiten Betriebsanordnung einen Betrag einer Energie, welche durch den Kupplungsmotor 30 umgewandelt wird, und derjenigen, welche durch den Hilfsmotor 40 konvertiert wird, auf schematische Weise darstellt. Der Kupplungsmotor 30 erzeugt das Drehmoment Tc während einer Drehung mit einer Drehzahl Nc, welche als die Differenz (Ne-Nd) zwischen der Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56 und der Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 ausgedrückt ist. Neben dem in der Batterie 94 gespeicherten elektrischen Strom verbraucht der Kupplungsmotor 30 einen elektrischen Strom entsprechend der Energie eines Bereiches Gc und konvertiert den elektrischen Strom Gc in mechanische Energie. Die Drehzahl des Hilfsmotors 40 ist als die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 vorgegeben, während das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 gleich groß zu dem Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 ist. Neben dem in der Batterie 94 gespeicherten elektrischen Strom verbraucht der Hilfsmotor 40 einen elektrischen Strom entsprechend der Energie eines Bereiches Ga und wandelt den elektrischen Strom Ga in mechanische Energie um. Die Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50 wird mit der Drehzahl Ne gedreht, während der Benzinmotor 50 das Reibungsdrehmoment Tef, welches gleich groß zu dem Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 ist, erzeugt. Der Benzinmotor 50 konvertiert demgemäß eine Energie entsprechend der Summe der Bereiche Gc+Ga in Reibungswärme oder Arbeitswärme. Neben der in der Batterie 94 als elektrischer Strom gespeicherten Energie wird die Energie entsprechend der Summe der Berei che Gc+Ga auf den Benzinmotor 50 über den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 übertragen und eventuell verbraucht sowie in Wärme oder eine andere Form von Energie durch den Benzinmotor 50 konvertiert.
Die Fig. 14 zeigt einen Energiefluss zwischen dem Benzinmotor 50, dem Kupplungsmotor 30 und dem Hilfsmotor 40 sowie der Batterie 94 in der zweiten Betriebsanordnung. Neben der in der Batterie 94 gespeicherten elektrischen Energie wird ein Teil der elektrischen Energie (TcxNc) entsprechend dem Bereich Gc dem Kupplungsmotor 30 zugeführt, während ein anderer Teil der elektrischen Energie (TaxNd) entsprechend dem Bereich Ga an den Hilfsmotor 40 geliefert wird. Der Hilfsmotor 40 konvertiert die von der Batterie 94 zugeführte elektrische Energie (TaxNd) des Bereiches Ga in mechanische Energie (TaxNd) des Bereiches Ga. Der Hilfsmotor 40 überträgt die sämtliche mechanische Energie (TaxNd) an den Kupplungsmotor 30, während keine mechanische Energie an die Abtriebswelle 22 übertragen wird. Der Kupplungsmotor 30 wandelt die von der Batterie 94 zugeführte elektrische Energie (TcxNc) des Bereiches Gc in mechanische Energie um und überträgt die Summe (TefxNe) der von dem Hilfsmotor 40 übertragenen mechanischen Energie und diejenige durch den Kupplungsmotor 30 konvertierte auf den Benzinmotor 50. Der Benzinmotor 50 konvertiert die gesamte von dem Kupplungsmotor 30 übertragene mechanische Energie (TefxNe) entsprechend der Summe der Bereiche Gc+Ga in Wärme oder eine andere Form von Energie.
Die Fig. 15 ist ein Ablaufdiagramm, das Details des Verfahrens zum Aufrechterhalten von elektrischem Strom, welches in Schritt S34 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 6 ausgeführt wird, zeigt. Wenn das Programm die Routine des Verfahrens zum Aufrechterhalten von elektrischem Strom beginnt, stellt die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 in Schritt S56 den Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30, den Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 und den Drehmomentensteuerwert ein. In der dritten Betriebsanordnung werden der Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 und der Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors jeweils gleich Null gesetzt, um den Betrieb des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 zu beenden und die elektrischen Ströme vom Durchfließen der dreiphasigen Spulen 36 des Kupplungsmotors 30 und der dreiphasigen Spulen 44 des Hilfsmotors 40 zu verhindern. Der Drehmomentensteuerwert Te* des Benzinmotors 50 wird ebenso auf Null eingestellt, um den Betrieb des Benzinmotors 50 zu beenden:
Tc* = Ta* = Te* = 0
Nach Beenden des Verfahrens des Schrittes S56 verlässt das Programm die Routine des Verfahrens zum Aufrechterhalten von elektrischem Strom der Fig. 15 und kehrt zu der Steuerroutine, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 6 gezeigt ist, zurück. Die Steuer-CPU 90 führt die Steuervorgänge aus, um den Kupplungsmotor 30 in Schritt S38, den Hilfsmotor 40 in Schritt S40 und den Benzinmotor 50 in Schritt S42 zu steuern. Da sämtliche der Drehmomentensteuerwerte des Kupplungsmotors 30, des Hilfsmotors 40 und des Benzinmotors 50 gleich Null sind, stellen der Kupplungsmotor 30, der Hilfsmotor 40 und der Benzinmotor 50 sämtlich den Betrieb ein. Gemäß einem konkreten Verfahren steuert die Steuer-CPU 90 die erste Antriebsschaltung 91, um einen elektrischen Strom vom Durchfließen durch die dreiphasigen Spulen 36 des Kupplungsmotors 30 zu verhindern, während die zweite Antriebsschaltung 92 gesteuert wird, um einen elektrischen Strom vom Durchfließen durch die dreiphasigen Spulen 44 des Hilfsmotors 40 abzuhalten. Die Steuer-CPU 90 sendet ebenso eine Anweisung an die EFIECU 70, um die Kraftstoffeinspritzung bzw. Kraftstoffinjektion in den Benzinmotor 50 zu unterbrechen.
In der dritten Betriebsanordnung werden der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 gesteuert, um einen Betrieb anzuhalten und die elektrischen Ströme vom Durchfließen durch die jeweiligen dreiphasigen Spulen 36 und 44 des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 zu verhindern. Die Steuer-CPU 90 unterbricht daher im Wesentlichen die elektromagnetische Verbindung des Außenrotors 32 mit dem Innenrotor 34 in dem Kupplungsmotor 30 ebenso wie die elektromagnetische Verbindung des Rotors 42 mit dem Stator 43 in dem Hilfsmotor 40. Unter solchen Bedingungen werden keine Drehmomente auf die Abtriebswelle 22 durch entweder den Kupplungsmotor 30 oder den Hilfsmotor 40 übertragen. Das Ausgangsdrehmoment der Abtriebswelle 22 wird daher im Wesentlichen gleich Null, wobei ein Freilaufzustand des Fahrzeugs verwirklicht wird. Da der Betrieb des Benzinmotors 50 ebenso beendet wird, wird kein Benzin in dem Freilaufzustand des Fahrzeugs verbraucht. Gemäß einer alternativen Anordnung kann der Benzinmotor 50 den Betrieb nicht einstellen, aber in einem Leerlauf gehalten werden.
Bei der Anordnung der ersten Ausführungsform stellen die Steuerverfahren das an die Abtriebswelle 22 abzugebende Drehmoment im Wesentlichen gleich Null ein, wobei ein Freilaufzustand des Fahrzeugs realisiert wird. Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 kleiner ist als ein zulässiger Minimalwert Bmin, gestattet die Anordnung der ersten Ausführungsform dem Fahrzeug, in den Freilaufzustand zu fallen, während der elektrische Strom von der Batterie 94 ergänzt wird. Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 größer ist als der zulässige Maximalwert Bmax, gestattet die Anordnung der ersten Ausführungsform demgegenüber dem Fahrzeug, in den Freilaufzustand zu fallen, während der elektrische Strom der Batterie 94 verbraucht wird.
Die Antriebsvorrichtung 20 der ersten Ausführungsform kann in eine andere Verwendung, die als eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgestellt wird, eingehen. Bei der ersten Ausführungsform wird das Fahrzeug in einen Freilaufzustand gesetzt, während es unter der normalen Antriebsbedingungen (d. h. die Abtriebswelle 22 wird mit einer Drehzahl, die kleiner ist als diejenige der Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50, gedreht) angetrieben wird. Es ist auch möglich, das Fahrzeug in den Freilaufzustand zu verbringen, während es unter der Hochgeschwindigkeitsantriebsbedingung oder Schnellgangbedingung bzw. Schonganggetriebebedingung bzw. Overdrive-Bedingung angetrieben wird. In dem Schnellgangzustand wird die Abtriebswelle 22 mit einer zu derjenigen der Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50 höheren Drehzahl gedreht. Bei der zweiten Ausführungsform wird das Fahrzeug in den Freilaufzustand gebracht, während es unter der Hochgeschwindigkeitsantriebsbedingung oder Schnellgangbedingung bzw. Schonganggetriebebedingung bzw. Overdrive- Bedingung angetrieben wird.
Das Nachfolgende beschreibt den Vorgang, wenn das Verfahren in dem Schnellgangzustand bzw. Schonganggetriebeszustand bzw. Overdrive-Zustand angetrieben wird und zum Beispiel über eine Schnellstraße mit hoher Geschwindigkeit fährt. Beispielsweise wird angenommen, dass der durch die EFIECU 70 angetriebene Benzinmotor 50 mit einer vorbestimmten Drehzahl Ne dreht und dass die Abtriebswelle 22 in Drehrichtung der Kurbelwelle 56 mit einer Drehzahl Nd größer als die vorbestimmte Drehzahl Ne dreht (Nd> Ne).
Auf die gleiche Weise wie die erste Ausführungsform bezieht sich die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 auf die Ausgangsdaten der Restkapazitätsmesseinrichtung 99 und bestimmt, ob die Restkapazität BRM der Batterie 94 außerhalb des zulässigen Bereiches oder innerhalb des zulässigen Bereiches liegt. Die Steuer-CPU 90 steuert die erste und die zweite Antriebsschaltung 91 und 92, die auf den Ergebnissen einer Bestimmung basieren.
Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 kleiner ist als der zulässige Minimalwert Bmin und daher bestimmt wird, außerhalb des zulässigen Bereiches zu liegen, wird die Antriebsvorrichtung 20 in eine vierte Betriebsanordnung versetzt. In der vierten Betriebsanordnung wird der Hilfsmotor 40 gesteuert, um die regenerative Operation durchzuführen und elektrischen Strom über die zweite Antriebsvorrichtung 92 zu regenerieren. Der Kupplungsmotor 30 wird über die erste Antriebsschaltung 91 gesteuert, um die Stromoperation mit einem Teil des regenerierten elektrischen Stroms zu implementieren. Der verbleibende elektrische Strom wird der Batterie 94 zugeführt, um den elektrischen Strom der Batterie 94 zu ergänzen.
Drehmomente, die auf die Abtriebswelle 22 und die Kurbelwelle 56 der Antriebsvorrichtung 20 in der vierten Betriebsanordnung angelegt werden, sind gleich zu denjenigen, die in der Fig. 4 dargestellt sind. Beispielsweise wird angenommen, dass die Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50 mit einer vorbestimmten Drehzahl Ne in der Richtung, welche durch den offenen Pfeil der Fig. 4 definiert ist, gedreht wird, während die Abtriebswelle 22 in der gleichen Richtung, die durch den offenen Pfeil definiert ist, mit einer Drehzahl Nd, welche höher ist als die Drehzahl Ne (Nd> Ne), gedreht wird. Wenn der Kupplungsmotor 30 gesteuert wird, um die Stromoperation durchzuführen, empfängt die Kurbelwelle 56 ein durch den Kupplungsmotor 30 erzeugtes Drehmoment Tc in entgegengesetzter Drehrichtung der Kurbelwelle 56. Die Abtriebswelle 22 empfängt andererseits ein durch den Kupplungsmotor 30 erzeugtes Drehmoment Tc in Drehrichtung der Abtriebswelle 22. Das auf die Abtriebswelle 22 aufgebrachte Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 ist eine Reaktion des auf die Kurbelwelle 56 aufgebrachten Drehmomentes Tc. Die durch den Kupplungsmotor 30 erzeugten Drehmomente Tc sind, wenn der Kupplungsmotor 30 die regenerative Operation in dem normalen Antriebszustand (wenn die Abtriebswelle 22 mit der Drehzahl Ne, die kleiner ist als diejenige der Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56, gedreht wird) durchführt, gleich in der Richtung zu denjenigen, welche durch den Kupplungsmotor 30 erzeugt werden, wenn der Kupplungsmotor 30 die Stromoperation in dem Hochgeschwindigkeitsantriebszustand oder Schnellgangzustand bzw. Schonganggetriebezustand bzw. Overdrive-Zustand (wenn die Abtriebswelle 22 mit der Drehzahl Nd, die größer ist als die Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56 gedreht wird) durchführt. Die Kurbelwelle 56, empfängt auch ein durch den Benzinmotor 50 erzeugtes Drehmoment Te in Drehrichtung der Kurbelwelle 56. In einem stationären Zustand, in welchem die Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56 praktischerweise konstant gehalten wird, bildet das Drehmoment Te mit dem Drehmoment Tc im Wesentlichen ein Gleichgewicht. Dies bedeutet, dass die Größe des Drehmomentes Te im Wesentlichen gleich zu derjenigen des Drehmomentes Tc ist. Wenn der Hilfsmotor 40 gesteuert wird, um die regenerative Operation durchzuführen, empfängt die Abtriebswelle 22 ein durch den Hilfsmotor 40 erzeugtes Drehmoment Ta in entgegengesetzter Drehrichtung der Abtriebswelle 22. Das durch den Kupplungsmotor 30 auf die Abtriebswelle 22 aufgebrachte Drehmoment Tc ist entgegengesetzt zu der Richtung des durch den Hilfsmotor 40 auf die Abtriebswelle 22 aufgebrachten Drehmomentes Ta. Ist vorgesehen, dass die Größe des Drehmomentes Tc identisch zu derjenigen des Drehmomentes Ta ist, heben sich die Drehmomente Tc und Ta einander an der Abtriebswelle 22 auf. Der Drehmomentenausgang Td der Abtriebswelle 22 wird daher im Wesentlichen gleich Null.
Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 größer als der zulässige Maximalwert Bmax ist und daher bestimmt wird, außerhalb des zulässigen Bereiches zu liegen, wird die Antriebsvorrichtung 20 andererseits in eine fünfte Betriebsanordnung versetzt. In der fünften Betriebsanordnung wird der Kupplungsmotor 30 gesteuert, um die regenerative Operation durchzuführen und elektrischen Strom über die erste Antriebsschaltung 91 zu regenerieren. Der Hilfsmotor 40 führt die Stromoperation mit dem durch den Kupplungsmotor 30 regenerierten elektrischen Strom und dem in der Batterie 94 gespeicherten elektrischen Strom durch.
Drehmomente, die auf die Abtriebswelle 22 und die Kurbelwelle 56 der Antriebsvorrichtung 20 in der fünften Betriebsanordnung aufgebracht werden, sind zu denjenigen, welche in der Fig. 5 dargestellt sind, identisch. Beispielsweise wird angenommen, dass die Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50 mit einer vorbestimmten Drehzahl Ne gedreht wird, während die Abtriebswelle 22 in der gleichen Richtung mit einer Drehzahl Nd, welche größer ist als die Drehzahl Ne (Nd> Ne), gedreht wird. Wenn der Kupplungsmotor 30 gesteuert wird, um die regenerative Operation durchzuführen, empfängt die Kurbelwelle 56 ein durch den Kupplungsmotor 30 erzeugtes Drehmoment Tc in Drehrichtung der Kurbelwelle 56. Die Abtriebswelle 22 empfängt demgegenüber ein durch den Kupplungsmotor 30 erzeugtes Drehmoment Tc in entgegengesetzter Drehrichtung der Abtriebswelle 22. Das auf die Abtriebswelle 22 übertragene Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 ist eine Reaktion des auf die Kurbelwelle 56 aufgebrachten Drehmomentes Tc. Die durch den Kupplungsmotor 30 erzeugten Drehmomente Tc sind, wenn der Kupplungsmotor 30 die Stromopera tion in dem normalen Antriebszustand durchführt, gleich in der Richtung zu denjenigen, welche durch den Kupplungsmotor 30 erzeugt werden, wenn der Kupplungsmotor 30 die regenerative Operation in dem Hochgeschwindigkeitsantriebszustand oder Schnellgangzustand bzw. Schonganggetriebezustand bzw. Overdrive- Zustand durchführt. Das durch den Kupplungsmotor 30 erzeugte Drehmoment Tc in Drehrichtung der Kurbelwelle 56 wirkt auf die Kurbelwelle 56 (ein), um die Drehung der Kurbelwelle 56 zu verstärken. Der Benzinmotor 50 wirkt demgemäß als Motorbremse und bringt ein Reibungsdrehmoment Tef, das gleich groß, aber in entgegengesetzter Richtung zu dem Drehmoment Tc ist, auf die Kurbelwelle 56 auf. Wenn der Hilfsmotor 40 die Stromoperation durchführt, empfängt die Abtriebswelle 22 ein durch den Hilfsmotor 40 erzeugtes Drehmoment Ta in Drehrichtung der Abtriebswelle 22. Das durch den Kupplungsmotor 30 auf die Abtriebswelle 22 aufgebrachte Drehmoment Tc ist in entgegengesetzter Richtung zu dem durch den Hilfsmotor 40 auf die Abtriebswelle 22 aufgebrachten Drehmoment Ta. Ist vorgesehen, dass die Größe des Drehmomentes Tc zu derjenigen des Drehmomentes Ta identisch ist, heben sich die Drehmomente Tc und Ta einander an der Abtriebswelle 22 auf. Der Drehmomentenausgang Td der Abtriebswelle 22 wird daher im Wesentlichen gleich Null.
Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 bestimmt wird, in dem zulässigen Bereich zu liegen, wird die Antriebsvorrichtung 20 in die dritte Betriebsanordnung auf die gleiche Weise, wie für den normalen Antriebszustand beschrieben ist, gesetzt. In diesem Fall werden keine Drehmomente auf die Abtriebswelle durch entweder den Kupplungsmotor 30 oder den Hilfsmotor 40 aufgebracht. Der Drehmomentenausgang Td der Abtriebswelle 22 wird daher im Wesentlichen gleich Null.
In dem Hochgeschwindigkeitsantriebszustand oder Schnellgangzustand bzw. Schonganggetriebezustand bzw. Overdrive-Zustand des Fahrzeugs stellen die obigen Steuerverfahren den Drehmomentenausgang auf die Abtriebswelle 22 im Wesentlichen gleich Null ein, wobei ein Freilaufzustand des Fahrzeugs realisiert wird.
Die Fig. 16 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Steuerroutine, welche durch die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 ausgeführt wird, zeigt, um das Fahrzeug in die Lage zu versetzen, in einen Freilaufzustand unter der Schnellgangbedingung bzw. Schonganggetriebebedingung bzw. Overdrive-Bedingung in der Antriebsvorrichtung 20 der zweiten Ausführungsform zu fallen. Wenn das Programm die Routine beginnt, empfängt die Steuer-CPU 90 zunächst in Schritt S58 Daten der Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22. Die angegebene Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 wird in Schritt S60 mit einer Bezugsdrehzahl NOD des Schnellgangzustandes bzw. Schonganggetriebezustandes bzw. Overdrive- Zustandes verglichen. Wenn die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 in Schritt S60 die Bezugsdrehzahl NOD übersteigt, fährt das Programm mit Schritt S62 fort. Wenn die Drehzahl Nd nicht größer ist als die Bezugsdrehzahl NOD, verlässt das Programm andererseits direkt diese Routine. Die Bezugsdrehzahl NOD wird zum Beispiel gleich einem Maximalwert Nemax in einem hochwirksamen Geschwindigkeitsbereich des Benzinmotors 50 eingestellt. Der Benzinmotor 50 wird im allgemeinen gesteuert, um mit dem größtmöglichen Wirkungsgrad angetrieben zu werden. Die Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50 wird demgemäß in dem hochwirksamen Geschwindigkeitsbereich beschränkt. Wenn die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 ausreichend klein ist, wird die Drehzahl Nd kleiner als die Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50 gehalten. Wenn die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 anwächst, um den Maximalwert Nemax in dem hochwirksamen Geschwindigkeitsbereich des Benzinmotors 50 zu übersteigen, wird die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 größer als die Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56, welche den maximalen Wert Nemax in dem hochwirksamen Bereich nicht übersteigen kann. Dies entspricht dem Schnellgangzustand bzw. Schonganggetriebezustand bzw. Overdrive-Zustand.
Das Verfahren, das in den Schritten 362 bis S70 durchgeführt wird, ist identisch zu demjenigen, das in den Schritten S22 bis S30 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 6 durchgeführt wird, und wird daher an dieser Stelle nicht beschrieben. Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 in Schritt S68 bestimmt wird, klei ner zu sein als der zulässige Minimalwert Bmin, geht das Programm zu Schritt S72 zum Ausführen eines Verfahrens zum Zuführen von elektrischem Strom über, um die vierte Betriebsanordnung zu verwirklichen, in welcher der Kupplungsmotor 30 die Stromoperation durchführt und der Hilfsmotor 40 die regenerative Operation, um den elektrischen Strom der Batterie 94 zu ergänzen, durchführt. Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 in Schritt S70 bestimmt wird, größer zu sein als der zulässige Maximalwert Bmax, fährt das Programm andererseits zum Ausführen eines Verfahrens zum Verbrauchen von elektrischem Strom fort, um die fünfte Betriebsanordnung zu realisieren, in welcher der Kupplungsmotor 30 die regenerative Operation ausführt und der Hilfsmotor 40 die Stromoperation, um den in der Batterie 94 gespeicherten elektrischen Strom zu verbrauchen, durchführt.
Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 in den Schritten S68 und S70 bestimmt wird, in dem zulässigen Bereich zu liegen (d. h. wenn die Restkapazität BRM nicht kleiner ist als der zulässige Minimalwert Bmin und nicht größer ist als der zulässige Maximalwert Bmax), fährt das Programm mit Schritt S74 zum Ausführen eines Verfahrens zum Aufrechterhalten von elektrischem Strom fort, um die dritte Betriebsanordnung zu realisieren, in welcher der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 gesteuert werden, den Betrieb einzustellen und die Batterie 94 in dem gegenwärtigen Zustand gehalten wird. Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 in dem zulässigen Bereich liegt, wird die Antriebsvorrichtung 20 in die dritte Betriebsanordnung, die oben erörtert ist, gesetzt. Das Verfahren der Schritte S74 und S78 bis S82 ist dementsprechend identisch zu demjenigen der Schritte S34 und S38 bis S42 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 6.
Das Verfahren zum Zuführen von elektrischem Strom, das in Schritt S72 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 16 ausgeführt wird, folgt der Routine der Fig. 7, die für die erste Betriebsanordnung beschrieben ist.
Nach Beenden des Verfahrens zum Zuführen von elektrischem Strom des Schrittes S72 führt die Steuer-CPU 90 die Steuerverfahren durch, um den Kupplungsmotor 30 in Schritt S78, den Hilfsmotor 40 in Schritt S80 und den Benzinmotor 50 in Schritt S82 zu steuern. Die Steuerverfahren des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 folgen den Routinen der Fig. 8 und 9, die für die erste Betriebsanordnung beschrieben sind. Der Steuerungsvorgang des Benzinmotors 50 ist ebenso identisch zu demjenigen, der für die erste Betriebsanordnung erörtert ist.
In der vierten Betriebsanordnung wird der Hilfsmotor 40 gesteuert, um die regenerative Operation zu implementieren, während der Kupplungsmotor 30 gesteuert wird, um die Stromoperation mit einem Teil des durch den Hilfsmotor 40 regenerierten elektrischen Stroms zu implementieren. Das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 wirkt auf die Abtriebswelle 22 in entgegengesetzter Richtung zu dem Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40. Da das Drehmoment Tc und das Drehmoment Ta zueinander gleich groß sind, heben sich das Drehmoment Tc und das Drehmoment Ta einander an der Abtriebswelle 22 auf. Der Drehmomentenausgang Td der Abtriebswelle 22 wird daher im Wesentlichen gleich Null, wobei ein Freilaufzustand des Fahrzeugs realisiert wird. Der durch den Hilfsmotor 40 regenerierte verbleibende elektrische Strom wird an die Batterie 94 geliefert, um den elektrischen Strom der Batterie 94 zu ergänzen.
Die Fig. 17 ist eine grafische Darstellung, die in der vierten Betriebsanordnung einen Betrag einer Energie, welche durch den Kupplungsmotor 30 umgewandelt wird, und derjenigen, welche durch den Hilfsmotor 40 regeneriert wird, auf schematische Weise darstellt. Wenn die Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50 mit einer Drehzahl Ne und einem Drehmoment Te gedreht wird, ist der Energieausgang aus dem Benzinmotor 50 als das Produkt der Drehzahl Ne und des Drehmomentes Te ausgedrückt. Der Energieausgang (NexTe) des Benzinmotors 50 entspricht der Energie eines Bereiches Ge, wie in der Fig. 17 deutlich gezeigt ist. Die Drehzahl Nc des Kupplungsmotors 30 wird als die Differenz (Nd-Ne) zwischen der Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 und der Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56 ausgedrückt. Das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 ist gleich groß zu dem Drehmoment Te des Benzin motors 50. Eine durch den Kupplungsmotor 30 aus dem elektrischen Strom konvertierte Energie entspricht der Energie eines Bereiches Gc. Die Drehzahl des Hilfsmotors 30 wird als die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 vorgegeben, während das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 gleich groß zu dem Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 ist. Die durch den Hilfsmotor 40 als elektrischer Strom regenerierte Energie entspricht daher der Energie eines Bereiches Ga, welcher die Summe der durch den Benzinmotor 50 erzeugten Energie des Bereiches Ge und der durch den Kupplungsmotor 30 erzeugten Energie des Bereiches Gc ist. Neben der so als elektrischer Strom regenerierten Energie des Bereiches Ga wird die Energie des Bereiches Gc dem Kupplungsmotors 30 zurück zugeführt, wobei die Energie des verbleibenden Bereiches Ge der Batterie 94 zugeführt und in dieser gespeichert wird. In der vierten Betriebsanordnung wird die von dem Benzinmotor 50 ausgegebene Energie des Bereiches Ge direkt in der Batterie 94 gespeichert.
Es sind natürlicherweise gewisse Beträge eines Energieverlustes in dem Kupplungsmotor 30, dem Hilfsmotor 40, der ersten Antriebsschaltung 91 und der zweiten Antriebsschaltung 92 vorhanden. In der Praxis ist es ziemlich schwierig, den gesamten Energieausgang des Benzinmotors 50 entsprechend des Bereiches Ge in der Batterie 94 zu speichern. Der Energieverlust in dem Kupplungsmotor 30 und dem Hilfsmotor 40 ist verhältnismäßig gering, da einige kürzlich entwickelte Synchronmotoren einen Wirkungsgrad sehr nahe von 1 aufweisen.
Die Fig. 18 zeigt einen Energiefluss zwischen dem Benzinmotor 50, dem Kupplungsmotor 30, dem Hilfsmotor 40 und der Batterie 94 bei der vierten Betriebsanordnung. Eine durch den Benzinmotor 50 erzeugte mechanische Energie (TexNe) des Bereiches Ge wird auf den Kupplungsmotor 30 übertragen. Der Kupplungsmotor 30 konvertiert eine von dem Hilfsmotor 40 gelieferte elektrische Energie (TaxNc) in eine mechanische Energie (TcxNc) des Bereiches Gc und überträgt diese Summe der konvertierten mechanischen Energie (TcxNc) des Bereiches Gc und der von dem Benzinmotor 50 übertragenen mechanischen Energie (TexNe) des Be reiches Ge auf den Hilfsmotor 40. Der Hilfsmotor 40 überträgt keine mechanische Energie, die von dem Kupplungsmotor 30 übertragen worden ist, auf die Abtriebswelle 22, sondern wandelt die sämtliche übertragene mechanische Energie in elektrische Energie (TaxNd) entsprechend dem Bereich Ga um. Ein Teil der elektrischen Energie (TaxNc) wird dem Kupplungsmotor 30 zugeführt, während die restliche elektrische Energie (TaxNe) der Batterie 94 zugeführt wird. Die Batterie wird dann mit der zugeführten elektrischen Energie (TaxNe) aufgeladen.
Die Fig. 19 ist ein Ablaufdiagramm, welches Einzelheiten des Verfahrens zum Verbrauchen von elektrischem Strom, das in Schritt S76 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 16 ausgeführt wird, zeigt. Das Verfahren der Schritte S84 und S86 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 19 ist identisch mit demjenigen der Verfahren S50 und S52 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 12. Die Steuer-CPU 90 stellt in Schritt S88 aufeinanderfolgend den Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 und den Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 ein. Die Drehmomentensteuerwerte Tc* und Ta* werden bestimmt, um die folgenden zwei Erfordernisse zu erfüllen.
In der fünften Betriebsanordnung, die mit der Zeichnung der Fig. 5 beschrieben ist, ist es, wenn der Kupplungsmotor 30 die regenerative Operation implementiert, während der Hilfsmotor 40 die Stromoperation durchführt, um den Drehmomentenausgang Td der Abtriebswelle 22 praktischerweise gleich Null zu setzen, erforderlich, das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 und das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 im Wesentlichen gleich groß zueinander zu machen und einander an der Abtriebswelle 22 aufzuheben. Das erste Erfordernis besteht daher darin, den Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 gleich groß zu dem Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 einzustellen, wie unten vorgegeben ist:
Tc* = Ta*
Der in der Batterie 94 gespeicherte elektrische Strom kompen siert einen spezifischen Teil eines elektrischen Stroms, der durch den Hilfsmotor 40 verbraucht wird, nicht aber von dem durch den Kupplungsmotor 30 regenerierten elektrischen Strom abgedeckt ist. Der spezifische Teil des elektrischen Stroms sollte nicht geringer sein als der elektrische Verbrauchsstrom Wu, welcher der Batterie 94 entnommen werden kann. Das zweite Erfordernis besteht daher darin, den Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 und den Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 einzustellen, wobei die Beziehung erfüllt werden kann, dass der verbleibende elektrische Strom, welcher durch Subtrahieren eines durch den Kupplungsmotor 30 regenerierten elektrischen Stroms Pc von einem durch den Hilfsmotor 40 verbrauchten elektrischen Strom Pa kleiner ist als der elektrische Verbrauchsstrom Wu, wie unten vorgegeben:
Wu > Pa - Pc
Der durch den Kupplungsmotor 30 regenerierte elektrische Strom Pc ist mit:
Pc = Ksc · Tc* · (Nd-Ne)
ausgedrückt, wobei Ksc den Wirkungsgrad einer regenerativen Operation des Kupplungsmotors 30' darstellt. Der durch den Hilfsmotor 40 verbrauchte elektrische Strom Pa ist mit:
Pa = (1/ksa) · Ta* · Nd
ausgedrückt, wobei ksa den Wirkungsgrad einer Stromoperation des Hilfsmotors 40 darstellt.
Nach Beenden des Verfahrens des Schrittes S88 verlässt das Programm die Routine des Verfahrens zum Verbrauchen von elektrischem Strom der Fig. 19 und kehrt zu der Steuerroutine, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 16 gezeigt ist, zurück. Die Steuer- CPU 90 führt die Steuervorgänge durch, um den Kupplungsmotor 30 in Schritt S78, den Hilfsmotor 40 in Schritt S80 und den Benzinmotor 50 in S82 auszuführen. Die Steuerverfahren des Kupp lungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 in der fünften Betriebsanordnung folgen den Routinen der Fig. 8 und 9 in derselben Weise wie die vierte Betriebsanordnung. Während in der vierten Betriebsanordnung der Kupplungsmotor 30 die Stromoperation durchführt und der Hilfsmotor 40 die regenerative Operation durchführt, führt in der fünften Betriebsanordnung der Kupplungsmotor 30 die regenerative Operation durch und führt der Hilfsmotor 40 die Stromoperation durch. Die durch den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 erzeugten Drehmomente wirken dementsprechend in der fünften Betriebsanordnung in entgegengesetzter Richtung zu denjenigen in der vierten Betriebsanordnung. Zu bemerken ist, dass der Drehmomentensteuerwert Tc* des Kupplungsmotors 30 und der Drehmomentensteuerwert Ta* des Hilfsmotors 40 in der fünften Anordnung dabei umgekehrte Vorzeichen zu denjenigen in der vierten Anordnung aufweisen.
Ähnlich der zweiten Betriebsanordnung wird der Benzinmotor 50 zum Erreichen eines Leerlaufzustandes gesteuert, um eine Wirkung einer Motorbremse in der fünften Betriebsanordnung zu erhalten. Gemäß einem konkreten Verfahren sendet die Steuer-CPU 90 eine Anweisung an die EFIECU 70 durch Kommunikation, um die EFIECU 70 in die Lage zu versetzen, den Betrag einer Kraftstoffeinspritzung bzw. Kraftstoffinjektion oder der Drosselventilstellung zu vermindern. Eine solche Steuerung bzw. Regelung lässt den Benzinmotor 50 in einen Leerlaufzustand fallen. In einer anderen bevorzugten Anordnung kann die Kraftstoffeinspritzung bzw. Kraftstoffinjektion unterbrochen werden, um den Betrieb des Benzinmotors 50 zu beenden.
In der fünften Betriebsanordnung wird der Hilfsmotor 40 gesteuert, um die Stromoperation mit dem durch den Kupplungsmotor 30 regenerierten elektrischen Strom ebenso wie mit dem von der Batterie 94 gelieferten elektrischen Strom zu implementieren. Diese Anordnung verbraucht den in der Batterie 94 gespeicherten elektrischen Strom. Die regenerative Operation des Kupplungsmotors 30 veranlasst das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 gleichzeitig mit der Stromoperation des Hilfsmotors 40, auf die Abtriebswelle 22 in entgegengesetzter Richtung zu dem Drehmo ment Ta des Hilfsmotors 40 (ein-)zuwirken. Da das Drehmoment Tc und das Drehmoment Ta zueinander gleich groß sind, heben sich das Drehmoment Tc und das Drehmoment Ta an der Abtriebswelle 22 einander auf. Dies macht den Drehmomentenausgang Td der Abtriebswelle 22 im Wesentlichen gleich Null, wobei ein Freilaufzustand des Fahrzeugs verwirklicht wird.
Die Fig. 20 ist eine grafische Darstellung, die in der fünften Betriebsanordnung einen Betrag einer Energie, welche durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert wird, und derjenigen, welche durch den Hilfsmotor 40 konvertiert wird, auf schematische Weise darstellt. Der Kupplungsmotor 30 erzeugt das Drehmoment Tc während einer Drehung mit einer Drehzahl Nc, die als die Differenz (Nd-Ne) zwischen der Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 und der Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56 ausgedrückt ist. Der Kupplungsmotor 30 regeneriert dementsprechend die Energie eines Bereiches Gc als einen elektrischen Strom. Die Drehzahl des Hilfsmotors 40 ist als die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 gegeben, während das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 gleich groß zu dem Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 ist. Der Hilfsmotor 40 verbraucht demgemäß einen elektrischen Strom entsprechend der Energie eines Bereiches Ga und konvertiert den elektrischen Strom Ga in eine mechanische Energie. Neben dem durch den Hilfsmotor 40 verbrauchten und konvertierten elektrischen Strom wird der elektrische Strom entsprechend der Energie eines Bereiches Ge von der Batterie 94 geliefert. Die durch den Hilfsmotor 40 erzeugte mechanische Energie wird teilweise als elektrische Energie durch den Kupplungsmotor 30 regeneriert, während die mechanische Energie des verbleibenden Bereiches Ge auf den Benzinmotor 50 übertragen wird. Die Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50 wird mit der Drehzahl Ne gedreht, während der Benzinmotor 50 das Reibungsdrehmoment Tef, welches zu dem Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 gleich groß ist, erzeugt. Der Benzinmotor 50 konvertiert demgemäß die übertragene Energie des Bereiches Ge in eine Reibungswärme oder Arbeitswärme. Neben der als elektrischer Strom in der Batterie 94 gespeicherten Energie wird die Energie entsprechend dem Bereich Ge auf den Benzinmotor 50 über den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 über tragen und gegebenenfalls verbraucht sowie in Wärme oder eine andere Form von Energie durch den Benzinmotor 50 umgewandelt.
Die Fig. 21 zeigt einen Energiefluss zwischen dem Benzinmotor 50, dem Kupplungsmotor 30, dem Hilfsmotor 40 und der Batterie 94 in der fünften Betriebsanordnung. Die in der Batterie 94 gespeicherte elektrische Energie (TaxNd-TcxNc) des Bereiches Ga- Gc wird dem Hilfsmotor 40 zugeführt. Der Hilfsmotor 40 konvertiert die Summe der von der Batterie 94 gelieferten elektrischen Energie (TaxNd-TcxNc) des Bereiches Ga-Gc und der von dem Kupplungsmotor 30 zugeführten Energie (TcxNc) des Bereiches Gc in eine mechanische Energie (TaxNd) entsprechend dem Bereich Ga. Der Hilfsmotor 40 überträgt die gesamte mechanische Energie (TaxNd) auf den Kupplungsmotor 30, während keine mechanische Energie auf die Abtriebwelle 22 übertragen wird. Der Kupplungsmotor 30 konvertiert einen Teil der von dem Hilfsmotor 40 übertragenen mechanischen Energie (fiaxNd) des Bereiches Ga in eine elektrische Energie (TcxNc) des Bereiches Gc, welche zu dem Hilfsmotor 40 zurück geführt wird. Die restliche mechanische Energie (TefxNe) entsprechend dem Bereich Ge wird von dem Kupplungsmotor 30 auf den Benzinmotor 50 übertragen. Der Benzinmotor 50 konvertiert die von dem Kupplungsmotor 30 übertragene mechanische Energie (TefxNe) des Bereiches Ge in Wärme oder eine andere Form von Energie.
Bei der Anordnung der zweiten Ausführungsform machen die obigen Steuerverfahren, wenn das Fahrzeug unter der Hochgeschwindigkeitsantriebsbedingung oder Schnellgangbedingung bzw. Schonganggetriebebedingung bzw. Overdrive-Bedingung (d. h. wenn die Abtriebswelle 22 mit einer Drehzahl, die größer ist als diejenige der Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50, gedreht wird) den Drehmomentenausgang an die Abtriebswelle 22 im Wesentlichen gleich Null, wobei ein Freilaufzustand des Fahrzeugs realisiert wird. Unter der Hochgeschwindigkeitsantriebsbedingung gestattet die Anordnung der zweiten Ausführungsform, wenn die Restkapazität der BRM der Batterie 94 kleiner ist als der zulässige Minimalwert Bmin, dem Fahrzeug, in den Freilaufzustand zu fallen, während der elektrische Strom der Batterie 94 ergänzt wird.
Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 größer ist als der zulässige Maximalwert Bmax, gestattet die Anordnung der zweiten Ausführungsform dem Fahrzeug demgegenüber, in den Freilaufzustand zu fallen, währen der elektrische Strom der Batterie 94 verbraucht wird.
Die Antriebsvorrichtung 20 der ersten Ausführungsform kann zu einer noch anderen Verwendung, die als die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, führen. Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform wird das Fahrzeug in einen Freilaufzustand verbracht, während es unter der normalen Antriebsbedingung (diese liegt vor, wenn die Abtriebswelle 22 mit einer Drehzahl, die kleiner ist als diejenige der Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50, gedreht wird) angetrieben wird, oder während es unter der Schnellgangbedingung bzw. Schonganggetxiebebedingung bwz. Overdrive-Bedingung (d. h. wenn die Abtriebswelle 22 mit einer Drehzahl, die größer ist als diejenige der Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50, gedreht wird) angetrieben wird. Als ein spezieller Fall ist es ebenso möglich, das Fahrzeug in den Freilaufzustand zu verbringen, wenn die Drehzahl der Abtriebswelle 22 zu derjenigen der Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50 identisch ist.
Das Nachfolgende beschreibt den Vorgang dieses besonderen Falles. Beispielsweise wird angenommen, dass der durch die EFIECU 70 angetriebene Benzinmotor 50 mit einer vorbestimmten Drehzahl Ne dreht und dass die Abtriebswelle 22 in Drehrichtung der Kurbelwelle 56 mit einer Drehzahl Nd annähernd gleich der vorgegebenen Drehzahl Ne (Nd Ne) dreht.
In derselben Weise wie die erste und die zweite Ausführungsform bezieht sich die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 auf die Ausgangsdaten der Restkapazitätsmesseinrichtung 99 und bestimmt, ob die Restkapazität BRM der Batterie 94 kleiner ist als der zulässige Minimalwert Bmin oder größer ist als der zulässige Maximalwert Bmax, um außerhalb des zulässigen Bereiches zu sein, oder alternativ nicht kleiner ist als der zulässige Minimalwert und nicht größer ist als der zulässige Maximalwert Bmax, um innerhalb des zulässigen Bereiches zu liegen.
Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 kleiner ist als der zulässige Minimalwert Bmin und daher bestimmt wird, außerhalb des zulässigen Bereiches zu liegen, wird die Antriebsvorrichtung 20 in eine sechste Betriebsanordnung versetzt. In der sechsten Betriebsanordnung steuert die Steuer-CPU 90 der StetS ereinrichtung 80 die erste Antriebsschaltung 91, um die Kurbelwelle 56 integral mit der Abtriebswelle 22 durch die elektromagnetische Verbindung des Außenrotors 32 mit dem Innenrotor 34 in dem Kupplungsmotor 30 festzulegen. Der Zustand zum Festlegen der Kurbelwelle 56 und der Abtriebswelle 22 integral zueinander wird nachfolgend als der Blockierzustand bezeichnet. Dies wird verwirklicht, indem die dreiphasigen Spulen 36 des Kupplungsmotors 30 in die Lage versetzt werden, kein drehendes Magnetfeld, aber ein stationäres Magnetfeld zu erzeugen. Dies lässt die Abtriebswelle 22 integral mit der Kurbelwelle 56 mit einer identischen Drehzahl drehen. Die Steuer-CPU 90 steuert dann die zweite Antriebsschaltung 92, um dem Hilfsmotor 40 zu gestatten, die regenerative Operation durchzuführen und elektrischen Strom über die zweite Antriebsschaltung 92 zu regenerieren. Der durch den Hilfsmotor 40 regenerierte elektrische Strom wird der Batterie 94 zugeführt, um den elektrischen Strom der Batterie 94 zu ergänzen. Ein Teil des regenerierten elektrischen Stroms wird verwendet, um den Blockierzustand des Kupplungsmotors 30 aufrechtzuerhalten.
Die Fig. 22 zeigt Drehmomente, die auf die Abtriebswelle 22 und die Kurbelwelle 56 der Antriebsvorrichtung 20 in der sechsten Betriebsanordnung aufgebracht werden. Beispielsweise wird angenommen, dass die Kurbelwelle 56 und die Abtriebswelle 22 mit einer identischen Drehzahl (Ne=Nd) in der Richtung, die durch den offenen Pfeil der Fig. 22 definiert ist, gedreht werden. Die Kurbelwelle 56 empfängt ein durch den Benzinmotor 50 erzeugtes Drehmoment Te in Drehrichtung der Kurbelwelle 56. Wenn der Hilfsmotor 40 gesteuert wird, um die regenerative Operation durchzuführen, empfängt die Abtriebswelle 22 ein durch den Hilfsmotor 40 erzeugtes Drehmoment Ta in entgegengesetzter Drehrichtung der Abtriebswelle 22. Wenn der Kupplungsmotor 30 in dem Blockierzustand gehalten wird, sind die Kurbelwelle 56 und die Abtriebswelle 22 integral aneinander festgelegt. Auf der stationären Achse, welche aus der Kurbelwelle 56 und der Abtriebswelle 22 besteht, ist das durch den Benzinmotor 50 erzeugte Drehmoment Te in entgegengesetzter Richtung zu dem durch den Hilfsmotor 40 erzeugten Drehmoment Ta. Ist vorgesehen, dass die Größe des Drehmomentes Te identisch zu derjenigen des Drehmomentes Ta ist, heben sich die Drehmomente Te und Ta an der Abtriebswelle 22 einander auf. Der Drehmomentenausgang Td der Abtriebswelle 22 wird daher im Wesentlichen gleich Null, so dass das Fahrzeug in den Freilaufzustand verbracht wird.
Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 größer ist als der zulässige Maximalwert Bmax und daher bestimmt wird, außerhalb des zulässigen Bereiches zu liegen, wird die Antriebsvorrichtung 20 andererseits in eine siebte Betriebsanordnung verbracht. In der siebten Betriebsanordnung steuert die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 die erste Antriebsschaltung 91, um den Kupplungsmotor 30 zu blockieren. Der elektrische Strom, der zur Aufrechterhaltung des Blockierzustandes des Kupplungsmotors 30 erforderlich ist, wird von der Batterie 94 geliefert. Die Steuer-CPU 90 steuert dann die zweite Antriebsschaltung 92, um den Hilfsmotor 40 in die Lage zu versetzen, die Stromoperation mit dem in der Batterie 94 gespeicherten elektrischen Strom auszuführen. Ähnlich der zweiten und der vierten Betriebsanordnungen, die oben beschrieben sind, sendet die Steuer-CPU 90 eine Anweisung an die EFIECU 70, welche dann den Benzinmotor 50 steuert, in einen Leerlaufzustand verbracht zu werden, um eine Wirkung einer Motorbremse in der siebten Betriebsanordnung zu erlangen. Gemäß einer anderen bevorzugten Anordnung kann die Kraftstoffeinspritzung bzw. Kraftstoffinjektion unterbrochen werden, um den Betrieb des Benzinmotors 50 zu beenden.
Die Fig. 23 zeigt Drehmomente, die auf die Abtriebswelle 22 und die Kurbelwelle 56 der Antriebsvorrichtung 20 in der siebten Betriebsanordnung aufgebracht werden. Beispielsweise wird angenommen, dass die Kurbelwelle 56 und die Abtriebswelle 22 mit einer identischen Drehzahl (Ne=Nd) in der Richtung, welche durch den offenen Pfeil der Fig. 23 definiert ist, gedreht werden. Wenn der Hilfsmotor 40 gesteuert wird, um die Stromoperation durchzuführen, empfängt die Abtriebswelle 22 ein durch den Hilfsmotor 40 erzeugtes Drehmoment Ta in Drehrichtung der Abtriebswelle 22. Wenn der Kupplungsmotor 30 in dem Blockierzustand gehalten wird, sind die Kurbelwelle 56 und die Abtriebswelle 22 integral miteinander verbunden. Da das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 wirkt, um die Drehung der Kurbelwelle 56 zu verstärken, übt der Benzinmotor 50 eine Wirkung einer Motorbremse aus. Die Kurbelwelle 56 empfängt demgemäß ein Reibungsdrehmoment Tef, das durch den Benzinmotor 50 erzeugt wird, welches gleich groß, jedoch von entgegengesetzter Richtung zu dem Drehmoment Ta ist. Auf der stationären Achse, welche aus der Kurbelwelle 56 und der Abtriebswelle 22 besteht, ist das durch den Hilfsmotor 40 erzeugte Drehmoment Ta entgegengesetzt zu dem durch den Benzinmotor 50 erzeugten Reibungsdrehmoment Tef. Die Drehmomente Ta und Tef heben sich demgemäß an der Abtriebswelle 22 einander auf. Der Drehmomentenausgang Td der Abtriebswelle 22 wird daher im Wesentlichen gleich Null, so dass das Fahrzeug in den Freilaufzustand verbracht wird.
Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 bestimmt wird, in dem zulässigen Bereich zu liegen, wird die Antriebsvorrichtung 20 in die dritte Betriebsanordnung in derselben Weise, wie oben beschrieben ist, verbracht.
Bei der dritten Ausführungsform machen die obigen Steuerverfahren, wenn die Abtriebswelle 22 mit einer Drehzahl, die zu derjenigen der Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50 identisch ist, gedreht wird, den Drehmomentenausgang an die Abtriebswelle 22 im Wesentlichen gleich Null, wodurch ein Freilaufzustand des Fahrzeugs verwirklicht wird. Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 kleiner ist als der zulässige Minimalwert Bmin, versetzt die Anordnung der dritten Ausführungsform das Fahrzeug in die Lage, in den Freilaufzustand zu fallen, während der elektrische Strom der Batterie 94 ergänzt wird. Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 größer ist als der zulässige Ma ximalwert Bmax, gestattet die Anordnung der dritten Ausführungsform dem Fahrzeug demgegenüber, in den Freilaufzustand zu fallen, während der elektrische Strom der Batterie 94 verbraucht wird.
Die Fig. 24 zeigt tabellarisch die erste bis siebte Betriebsanordnung, welche bei der ersten bis dritten Ausführungsform beschrieben ist.
Bei einem Beispiel fällt die Antriebsvorrichtung 20, wenn die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 kleiner ist als die Drehzahl Nd der Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50 (Motorgeschwindigkeit) und die Restkapazität BRM der Batterie 94 kleiner ist als der zulässige Minimalwert Bmin, in die erste Betriebsanordnung. In der ersten Betriebsanordnung wird der Benzinmotor 50 gesteuert, um die Kurbelwelle 56 anzutreiben, während der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 gesteuert werden, die regenerative Operation zu implementieren.
Bei einem anderen Beispiel fällt die Antriebsvorrichtung 20, wenn die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 größer ist als die Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50 und die Restkapazität BRM der Batterie 94 größer ist als der zulässige Maximalwert Bmax, in die fünfte Betriebsanordnung. In der fünften Betriebsanordnung wird der Benzinmotor 50 gesteuert, um die Kurbelwelle 56 (ab-)zubremsen, was durch eine externe Kraft aktiviert worden ist. Der Kupplungsmotor 30 wird gesteuert, um die regenerative Operation zu implementieren, während der Hilfsmotor 40 gesteuert wird, um die Stromoperation zu implementieren.
Die geeignete Betriebsanordnung wird unter den sieben Alternativen basierend auf den Drehgeschwindigkeiten der Kurbelwelle 56 und der Abtriebswelle 22 und der Restkapazität der Batterie 94 ausgewählt. Operationen des Benzinmotors 50, des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 werden dann entsprechend der ausgewählten Betriebsanordnung gesteuert.
Es können viele andere Modifikationen, Abänderungen und Veränderungen existieren, ohne die Lehre der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar verständlich, dass obige Ausführungsformen nur erläuternd und keinesfalls beschränkend sind. Einige Beispiele einer Modifikation sind unten erläutert.
Bei der Anordnung der Antriebsvorrrichtung 20, die in der Fig. 1 gezeigt ist, sind der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 getrennt an den verschiedenen Positionen der Abtriebswelle 22 befestigt. Ähnlich einer modifizierten Antriebsvorrichtung 20A, die in der Fig. 25 dargestellt ist, können der Kupplungsmotor und der Hilfsmotor jedoch integral miteinander verbunden sein. Ein Kupplungsmotor 30A der Antriebsvorrichtung 20A umfasst einen Innenrotor 34A, der mit der Kurbelwelle 56 verbunden ist, und einen Außenrotor 32A, der mit der Abtriebswelle 22 verbunden ist. Dreiphasige Spulen 36A sind an dem Innenrotor 34A befestigt und Permanentmagnete 35A sind an dem Außenrotor 32A angebracht, derart, dass die Aussenfläche und die Innenfläche davon unterschiedliche Magnetpole aufweisen. Ein Hilfsmotor 40A umfasst den Außenrotor 32A des Kupplungsmotors 30A und einen Stator 43 mit daran motierten dreiphasigen Spulen 44. Bei dieser Anordnung arbeitet auch der Außenrotor 32A des Kupplungsmotors 30A als ein Rotor des Hilfsmotors 40A. Da die dreiphasigen Spulen 36 an dem Innenrotor 34, welcher die Kurbelwelle 56 verbindet, montiert sind, ist ein drehender Umformer bzw. Transformator 38 zur Zufuhr von elektrischem Strom zu den dreiphasigen Spulen 36 des Kupplungsmotors 30A an der Kurbelwelle 56 befestigt.
Bei der Antriebsvorrichtung 20A wird die Spannung, welche an die dreiphasigen Spulen 36 an dem Innenrotor 34 angelegt wird, gegenüber dem Innenflächenmagnetpol der Permanentmagnete 35 A, die an dem Außenrotor 32A angeordnet sind, gesteuert. Dies gestattet dem Kupplungsmotor 30A, auf die gleiche Weise wie der Kupplungsmotor 30 der Antriebsvorrichtung 20, die in der Fig. 1 gezeigt ist, zu arbeiten. Die an die dreiphasigen Spulen 44 an dem Stator 43 angelegte Spannung wird gegenüber dem Außenflächenmagnetpol der Permanentmagnete 35, die an dem Außenrotor 32A angeordnet sind, gesteuert. Dies gestattet dem Hilfsmotor 40A, in der gleichen Weise wie der Hilfsmotor 40 der Antriebsvorrichtung 20 zu arbeiten. Die Steuerverfahren, die oben als die erste bis dritte Ausführungsform diskutiert sind, sind auf die Antriebsvorrichtung 20A, die in der Fig. 25 gezeigt ist, anwendbar, welche demgemäß dieselben Wirkungen wie diejenigen der Antriebsvorrichtung 20, die in der Fig. 1 gezeigt ist, erzielt.
Bei der Antriebsvorrichtung 20A der Fig. 25 sind der Kupplungsmotor 30A und der Hilfsmotor 40A miteinander integral verbunden, wodurch die Länge der Antriebsvorrichtung 20A längs der Abtriebswelle 22 verkürzt wird. Der Außenrotor 32A arbeitet gleichzeitig als einer der Rotoren in dem Kupplungsmotor 30A und als der Rotor des Hilfsmotors 40A, wobei die Größe und das Gewicht der gesamten Antriebsvorrichtung 20A wirksam vermindert werden.
Die modifizierte Anordnung, dass der Außenrotor 32A als einer der Rotoren in dem Kupplungsmotor 30A arbeitet und als der Rotor des Hilfsmotors 40A veranlasst den Kupplungsmotor 30A und den Hilfsmotor 40A, sich miteinander magnetisch störend zu beeinflussen und dabei ungünstige Wirkungen aufeinander ausüben. Um die große magnetische Interferenz zu verhindern, kann der Außenrotor 32A als eine Anordnung mit Doppelzylinder, die zwei konzentrische Zylinder umfasst, ausgebildet sein. Einer der Zylinder ist dem Rotor des Kupplungsmotors 30A zugeordnet und der andere dem Rotor des Hilfsmotors 40A. Die zwei Zylinder, die voneinander durch einen vorbestimmten Abstand gehalten sind, sind mit der Abtriebswelle 22 verbunden. Ein Magnetschildelement zum Abhalten von magnetischen Kraftlinien ist ebenso wirksam zum Vermeiden der magnetischen Interferenz.
Obschon der Hilfsmotor 40 an der Abtriebswelle 22 bei der Antriebsvorrichtung 20 der Fig. 1 befestigt ist, kann der Hilfsmotor 40B an der Kurbelwelle 56 des Benzinmotors 50 ähnlich einer anderen Antriebsvorrichtung 20B, die in der Fig. 26 gezeigt ist, befestigt sein.
Die Antriebsvorrichtung 20B der Fig. 26 weist einen ähnlichen Aufbau zu demjenigen der Antriebsvorrichtung 20 der Fig. 1 auf, mit der Ausnahme, dass der Hilfsmotor 40B an der Kurbelwelle 56, die zwischen dem Benzinmotor 50 und dem Kupplungsmotor 30B angeordnet ist, angebracht ist. Bei der Antriebsvorrichtung 20B der Fig. 26 sind gleiche Elemente wie diejenigen der Antriebsvorrichtung 20 der Fig. 1 durch gleiche Bezugsziffern und Symbole dargestellt und hier nicht erläutert. Die in der obigen Beschreibung verwendeten Symbole weisen die gleichen Bedeutungen, soweit nicht anderweitig ausgeführt, auf.
Das Nachfolgende beschreibt den wesentlichen Betrieb der Antriebsvorrichtung 20B, die in der Fig. 26 gezeigt ist. Beispielsweise wird angenommen, dass der Benzinmotor 50 mit einem Drehmoment Te und einer Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit Ne angetrieben wird. Wenn ein Drehmoment Ta zu der Kurbelwelle 56 durch den mit der Kurbelwelle 56 verbundenen Hilfsmotor 40B hinzugefügt wird, wirkt die Summe der Drehmomente (Te+Ta) folglich auf die Kurbelwelle 56 (ein). Wenn der Kupplungsmotor 30B gesteuert wird, um das Drehmoment Tc gleich der Summe der Drehmomente (Te+Ta) zu erzeugen, wird das Drehmoment Tc (= Te+Ta) wahrscheinlich von dem Kupplungsmotor 30B auf die Abtriebswelle 22 übertragen.
Wenn das Fahrzeug in einem normalen Antriebszustand angetrieben wird, d. h. wenn die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 kleiner ist als die Drehzahl Ne des Benzinmotors 50 (Nd< Ne), regeneriert der Kupplungsmotor 30B den elektrischen Strom basierend auf der Drehzahldifferenz Nc zwischen der Drehzahl Ne des Benzinmotors 50 und der Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22. Der regenerierte Strom wird dem Hilfsmotor 40B über die erste und die zweite Antriebsschaltung 91 und 92 zugeführt, um den Hilfsmotor 40B zu aktivieren. Ist vorgesehen, dass das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40B auf einen Wert eingestellt wird, welcher den Hilfsmotor 40B in die Lage versetzt, die elektrische Energie, welche im Wesentlichen äquivalent zu der durch den Kupplungsmotor 30B regenerierten elektrischen Energie ist, zu verbrauchen, wird eine freie Drehmomentenumwandlung für den Energieausgang von dem Benzinmotor 50 in einem Bereich, welcher der Beziehung der unten vorgegebenen Gleichung (5) entspricht, gestattet. Da die Beziehung der Gleichung (5) den Idealzustand mit einem Wirkungsgrad von 100% darstellt, ist (TcxNd) ein wenig kleiner als (TexNe) in dem Istzustand:
Te · Ne = Tc · Nd (5)
Wenn das Fahrzeug zum Beispiel auf einem Schnellweg mit einer hohen Geschwindigkeit fährt, d. h. wenn die Drehzahl Nd der Abtriebswelle 22 größer ist als die Drehzahl Ne des Benzinmotors 50 (Nd> Ne), arbeitet der Kupplungsmotor 30B als ein normaler Motor. Der Kupplungsmotor 30B verstärkt demgemäß die Geschwindigkeit einer Drehung des Innenrotors 34 relativ zu dem Außenrotor 32. Ist vorgesehen, dass das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40B auf einen negativen Wert eingestellt wird, wodurch der Hilfsmotor 40B in die Lage versetzt wird, die elektrische Energie, welche im Wesentlichen äquivalent ist zu der durch den Kupplungsmotor 30B verbrauchten elektrischen Energie, zu regenerieren, wird eine freie Drehmomentenumwandlung für den Energieausgang von dem Benzinmotor 50 innerhalb eines Bereiches, welcher der Beziehung der oben vorgegebenen Gleichung (5) entspricht, gestattet.
Die Antriebsvorrichtung 20B dieser modifizierten Anordnung kann ebenso das Fahrzeug in einem Freilaufzustand, wie unten beschrieben ist, setzen.
Beispielsweise wird angenommen, dass der durch die EFIECU 70 angetriebene Benzinmotor 50 mit einer vorbestimmten Drehzahl Ne dreht, während die Abtriebswelle 22 in Drehrichtung der Kurbelwelle 56 mit einer vorbestimmten Drehzahl Nd gedreht wird. Die Drehzahl Nd der Abtriebswlle 22 kann kleiner als (entsprechend dem normalen Antriebszustand), größer als (entsprechend dem Hochgeschwindigkeitsantriebszustand) oder gleich der Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56 sein.
In derselben Weise wie die oben beschriebene erste bis dritte Ausführungsform bezieht die Steuer-CPU 90 der Steuereinrichtung 80 die Ausgangsdaten der Restkapazitätmesseinrichtung 99 und bestimmt, ob die Restkapazität BRM der Batterie 94 kleiner als der zulässige Minimalwert Bmin oder größer als der zulässige Maximalwert Bmax ist, um außerhalb des zulässigen Bereiches zu sein, oder alternativ nicht kleiner als der zulässige Minimalwert Bmin und nicht größer als der zulässige Maximalwert Bmax ist, um innerhalb des zulässigen Bereiches zu liegen.
Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 kleiner ist als der zulässige Minimalwert Bmin und daher bestimmt wird, außerhalb des zulässigen Bereiches zu liegen, steuert die Steuer-CPU 90 die erste Antriebsschaltung 91, um einen elektrischen Strom vom Durchfließen durch die dreiphasigen Spulen 36 des Kupplungsmotors 30B abzuhalten. Dies trennt im Wesentlichen die elektromagnetische Verbindung des Außenrotors 32 mit dem Innenrotor 34 in dem Kupplungsmotor 30B. Die Abtriebswelle 22 wird daher vollständig getrennt und frei von der Kurbelwelle 56. Die Steuer CPU 90 steuert dann die zweite Antriebsschaltung 92, um den Hilfsmotor 40B in die Lage zu versetzen, die regenerative Operation durchzuführen und einen elektrischen Strom über die zweite Antriebsschaltung 92 zu regenerieren. Der durch den Hilfsmotor 40B regenerierte elektrische Strom wird der Batterie 94 zugeführt, um den elektrischen Strom der Batterie 94 zu ergänzen.
Die Fig. 27 zeigt Drehmomente, die auf die Abtriebswelle 22 und die Kurbelwelle 56 der Antriebsvorrichtung 20B aufgebracht werden. Beispielsweise wird angenommen, dass die Kurbelwelle 56 und die Abtriebswelle 22 jeweils mit einer vorbestimmten Drehzahl Ne und Nd in der Richtung, welche durch den offenen Pfeil der Fig. 27 definiert ist, gedreht werden. Da die elektromagnetische Verbindung des Außenrotors 32 mit dem Innenrotor 34 in dem Kupplungsmotor 30B getrennt wird, überträgt der Kupplungsmotor 30B kein Drehmoment auf die Abtriebswelle 22. Dies macht den Drehmomentenausgang Td der Abtriebswelle 22 im Wesentlichen gleich Null, wobei ein Freilaufzustand des Fahrzeugs realisiert wird. Der Kupplungsmotor 30B wiederum überträgt kein Drehmoment auf die Kurbelwelle 56. Die Kurbelwelle 56 empfängt jedoch ein durch den Benzinmotor 50 erzeugtes Drehmoment Te in Drehrichtung der Kurbelwelle 56 ebenso wie ein durch den Hilfsmotor 40B erzeugtes Drehmoment Ta, welches die regenerative Operation implementiert, in entgegengesetzter Drehrichtung der Kurbelwelle 56. Wenn die Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56 im Wesentlichen konstant in einem stationären Zustand liegt, sind die Drehmomente Te und Ta im Wesentlichen gleich groß zueinander und gleichen sich dabei miteinander aus.
Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 größer ist als der zulässige Maximalwert Bmax und daher bestimmt wird, außerhalb des zulässigen Bereiches zu liegen, steuert die Steuer-CPU 90 andererseits die erste Antriebsschaltung 91, um einen elektrischen Strom vom Durchfließen durch die dreiphasigen Spulen 36 des Kupplungsmotors 30B abzuhalten. Dies trennt im Wesentlichen die elektromagnetische Verbindung des Außenrotors 32 mit dem Innenrotor 34 in dem Kupplungsmotor 30B. Die Steuer-CPU 90 steuert dann die zweite Antriebsschaltung 92, um den Hilfsmotor 40B in die Lage zu versetzen, die Stromoperation mit dem in der Batterie 94 gespeicherten elektrischen Strom durchzuführen. Die Steuer-CPU 90 sendet eine Anweisung an die EFIECU 70, welche dann den in einen Leerlaufzustand einzustellenden Benzinmotor 50 steuert, um eine Wirkung einer Motorbremse zu erhalten. Gemäß einer anderen bevorzugten Anordnung kann die Kraftstoffinjektion angehalten werden, um den Betrieb des Benzinmotors 50 zu beenden.
Die Fig. 28 zeigt Drehmomente, die auf die Abtriebswelle 22 und die Kurbelwelle 56 der Antriebsvorrichtung 20B aufgebracht werden. Beispielsweise wird angenommen, dass die Kurbelwelle 56 und die Abtriebswelle 22 jeweils mit einer vorbestimmten Drehzahl Ne und Nd in der Richtung, welche durch den offen Pfeil der Fig. 28 definiert ist, gedreht werden. Da die elektromagnetische Verbindung des Außenrotors 32 mit dem Innenrotor 34 in dem Kupplungsmotor 30B unterbrochen wird, überträgt der Kupplungsmotor 30B kein Drehmoment auf die Abtriebswelle 22. Dies macht den Drehmomentenausgang Td der Abtriebswelle 22 im Wesentlichen gleich Null, wobei ein Freilaufzustand des Fahrzeugs realisiert wird. Der Kupplungsmotor 30B wiederum überträgt kein Drehmoment auf die Kurbelwelle 56. Die Kurbelwelle 56 empfängt jedoch ein von dem Hilfsmotor 40B erzeugtes Drehmoment Ta, welches die Stromoperation implementiert, in Drehrichtung der Kurbelwelle 56. Da das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40B wirkt, um die Drehung der Kurbelwelle 56 zu verstärken, führt der Benzinmotor 50 eine Wirkung einer Motorbremse aus. Die Kurbelwelle 56 empfängt demgemäß ein durch den Benzinmotor 50 erzeugtes Reibungsdrehmoment Tef, welches gleich groß, jedoch in entgegengesetzter Richtung zu dem Drehmoment Ta ist.
Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 bestimmt ist, innerhalb des zulässigen Bereiches zu liegen, wird die Antriebsvorrichtung 20B in die dritte Betriebsanordnung gesetzt, welche für die erste Auführungsform beschrieben ist.
Bei dem obigen Steuervorgang ist es nicht erforderlich, die elektromagnetische Verbindung des Außenrotors 32 mit dem Innenrotor 34 vollständig aufzulösen, so lange eine praktische Trennung erreicht wird. In diesem Zustand kann ein geringer elektrischer Strom durch die dreiphasigen Spulen 36 des Kupplungsmotors 30B fließen, um eine schwache Verbindung aufrechtzuerhalten, so lange im Wesentlichen keine Drehmomente durch den Kupplungsmotor 30B erzeugt werden.
Die Antriebsvorrichtung 20B, die in der Fig. 26 gezeigt ist, kann ebenso den Drehmomentenausgang an die Abtriebswelle 22 im Wesentlichen gleich Null machen, wobei ein Freilaufzustand des Fahrzeugs verwirklicht wird. Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 kleiner ist als der zulässige Minimalwert Bmin, gestattet die Anordnung der Antriebsvorrichtung 20B dem Fahrzeug, in den Freilaufzustand zu fallen, während der elektrische Strom der Batterei 94 ergänzt wird. Wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 größer ist als der zulässige Maximalwert Bmax, ermöglicht die Anordnung der Antriebsvorrichtung 20B andererseits dem Fahrzeug, in den Freilaufzustand zu fallen, während der elektrische Strom der Batterie 94 verbraucht wird.
Bei der Antriebsvorrichtung 20B der Fig. 26 ist der Hilfsmotor 40B an der Kurbelwelle 56, die zwischen dem Benzinmotor 50 und dem Kupplungsmotor 30B angeordnet ist, befestigt. Ähnlich einer anderen Antriebsvorrichtung 20C, die in der Fig. 29 dargestellt ist, kann der Benzinmotor 50 jedoch zwischen einem Kupplungsmotor 30C und einem Hilfsmotor 40C, der an der Kurbelwelle 56 befestigt ist, angeordnet sein. Die Steuervorgänge, welche durch die Antriebsvorrichtung 20B der Fig. 26 ausgeführt werden, sind ebenso auf die Antriebsvorrichtung 20C, welche demgemäß die gleichen Vorgänge und Wirkungen realisiert, anwendbar.
Bei der Antriebsvorrichtung 20B der Fig. 26 sind der Kupplungsmotor 30B und der Hilfsmotor 40B getrennt an verschiedenen Stellen der Kurbelwelle 56 angebracht. Ähnlich einer Antriebsvorrichtung 20D, die in der Fig. 30 gezeigt ist, können der Kupplungsmotor 30D und der Hilfsmotor 40D integral miteinander verbunden sein. Ein Kupplungsmotor 30D der Antriebsvorrichtung 20D umfasst einen Außenrotor 32D, der die Kurbelwelle 56 verbindet, und einen Innenrotor 34, der mit der Abtriebswelle 22 verbunden ist. Dreiphasige Spulen 36 sind an dem Innenrotor 34 angebracht und Permanentmagnete 35D sind an dem Außenrotor 32D angeordnet, derart, dass die Außenfläche und die Innenfläche davon unterschiedliche Magnetpole aufweisen. Ein Hilfsmotor 40D umfasst den Außenrotor 32D des Kupplungsmotors 30D und einen Stator 43 mit daran angebrachten dreiphasigen Spulen 44. Bei diesem Aufbau wirkt der Außenrotor 32D des Kupplungsmotors 30D als ein Rotor des Hilfsmotors 40D.
Bei der Antriebsvorrichtung 20D wird die an die dreiphasigen Spulen 36 an dem Innenrotor 34 angelegte Spannung gegenüber dem Innenflächenmagnetpol der Permanentmagnete 35D, die an dem Außenrotor 32D angebracht sind, gesteuert. Dies gestattet dem Kupplungsmotor 30D in derselben Weise wie der Kupplungsmotor 30 der Antriebseinrichtung 20B, die in der Fig. 26 gezeigt ist, zu arbeiten. Die an die dreiphasigen Spulen 44 an dem Stator 43 angelegte Spannung wird gegenüber dem Außenflächenmagnetpol der Permanentmagnete 35D, die an dem Außenrotor 32D angebracht sind, gesteuert. Dies gestattet dem Hilfsmotor 40D, auf dieselbe Weise wie der Hilfsmotor 40 der Antriebsvorrichtung 20B zu arbeiten. Die Steuerverfahren der oben erläuterten ersten bis dritten Ausführungsform sind ebenso auf die Antriebsvorrichtung 20D, die in der Fig. 30 gezeigt ist, anwendbar, welche dementsprechend dieselben Wirkungen wie diejenigen der Antriebsvorrichtung 20B, die in der Fig. 26 gezeigt ist, ausüben.
Ähnlich der Antriebsvorrichtung 20A der Fig. 25 sind der Kupplungsmotor 30D und der Hilfsmotor 40D bei der Antriebsvorrichtung 20D der Fig. 30 miteinander integral ausgebildet, wodurch die Länge der Antriebsvorrichtung 20D längs der Abtriebswelle 22 verkürzt wird. Der Außenrotor 32D arbeitet gleichermaßen als einer der Rotoren in dem Kupplungsmotor 30D und als der Rotor des Hilfsmotors 40D, wobei die Größe und das Gewicht der gesamten Antriebsvorrichtung 20D wirksam reduziert werden.
Bei sämtlichen der Anordnungen der Fig. 1, 25, 26, 29 und 30 umfasst die Antriebsvorrichtung den Hilfsmotor 40 ebenso wie den Kupplungsmotor 30. Der Freilaufzustand des Fahrzeugs kann jedoch durch die Anordnung der Fig. 1 ohne den Hilfsmotor 40 realisiert werden. Bei dieser modifizierten Anordnung ohne den Hilfsmotor 40 wird die elektromagnetische Verbindung des Außenrotors 32 mit dem Innenrotor 34, wenn kein elektrischer Strom durch die dreiphasigen Spulen 36 des Kupplungsmotors 30 fließt, in dem Kupplungsmotor 30 im Wesentlichen getrennt. Die Abtriebswelle 22 ist daher vollständig getrennt und frei von der Kurbelwelle 56. Der Kupplungsmotor 30 überträgt demgemäß kein Drehmoment auf die Abtriebswelle 22. Dies macht den Drehmomentenausgang Td der Abtriebswelle 22 im Wesentlichen gleich Null, wobei ein Freilaufzustand des Fahrzeugs realisiert wird. In diesem Fall kann der Benzinmotor 50 angehalten oder im Leerlauf gehalten werden.
In den oben erörterten Ausführungsformen wird die Antriebsvorrichtung, wenn die Restkapazität BRM der Batterie 94 in dem zulässigen Bereich liegt, in den dritten Betriebszustand ver setzt, in welchem der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 gesteuert werden, um den Betrieb anzuhalten und die Batterie 94 in dem gegenwärtigen Zustand zu halten, ohne jede Ergänzung oder jeden Verbrauch von elektrischem Strom. So lange die Restkapazität BRM der Batterie 94 in dem zulässigen Bereich gehalten wird, kann der Kupplungsmotor 30 oder der Hilfsmotor 40 gesteuert werden, um entweder die Stromoperation oder die regenrative Operation zum Verbrauch oder zur Ergänzung des elektrischen Stroms der Batterie 94 zu implementieren. In der zweiten, fünften oder siebten Betriebsanordnung wird der Benzinmotor 50 gesteuert, um eine Wirkung als Motorbremse auszuüben. Ein Bremsmechanismus, wie eine mechanische Bremse, kann jedoch an Stelle des Benzinmotors 50 verwendet werden.
Bei den obigen Ausführungsformen sind keine Hilfsmaschinen (zum Beispiel eine Kühlpumpe, eine Servopumpe oder ein Kompressor für ein Klimagerät) oder andere drehmomentenerzeugende Maschinen mit der Kurbelwelle 56 oder der Abtriebswelle 22. Wenn irgendeine drehmomentenerzeugende Maschine an der Kurbelwelle 56 oder der Abtriebswelle 22 befestigt ist, ist es erforderlich, den Benzinmotor 50, den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 zu steuern, indem die von der drehmomentenerzeugenden Maschine auf die Kurbelwelle 56 und die Abtriebswelle 22 aufgebrachten Drehmomente berücksichtigt werden, um den Drehmomentenausgang auf die Abtriebswelle 22 im Wesentlichen gleich Null zu machen.
Bei den obigen Ausführungsformen wird der durch den Kupplungsmotor 30 oder den Hilfsmotor 40 regenerierte elektrische Strom in der Batterie 94 gespeichert. Gemäß einer bevorzugten Anordnung, wird der regenerierte elektrische Strom nicht in der Batterie 94 gespeichert, sondern wird durch eine Vielzahl von elektrischen Ausrüstungen (zum Beispiel Lichtelemente, Tonelemente oder Kühlelemente), die in dem Fahrzeug montiert sind, verbraucht. Gemäß einer anderen bevorzugten Anordnung wird der regenerierte elektrische Strom teilweise in der Batterie 94 gespeichert, während der verbleibende Teil durch eine Vielzahl von elektrischen Ausrüstungen verbraucht wird. Bei den oben erörterten Ausführungsformen führt der Kupplungsmotor 30 und/oder der Hilfsmotor 40 die Stromoperation mit entweder oder beiden des von der Batterie 94 zugeführten elektrischen Stroms und des durch den anderen Motor regenerierten elektrischen Stroms durch. Ein durch eine andere Generatoreinrichtung erzeugter elektrischer Strom kann jedoch für die Stromoperation verwendet werden.
Bei den obigen Ausführungsformen wird der Außenrotor 32 des Kupplungsmotors 30 direkt mit der Kurbelwelle 56, dem Innenrotor 34 des Kupplungsmotors 30 mit der Abtriebswelle 22 und der Rotor 42 des Hilfsmotors 40 mit entweder der Abtriebswelle 22 oder der Kurbelwelle 56 verbunden. Die Verbindung kann jedoch über jede Kopplungseinrichtung, wie einem Zahnrad oder einem Riemen, erreicht werden.
Der mittels Benzin angetriebene Benzinmotor 50 wird als der Motor bei den obigen Ausführungsformen verwendet. Das Prinzip der Erfindung besteht jedoch darin, auf andere Kraftmaschinen mit innerer und äußerer Verbrennung, wie Dieselmotoren, Turbinenmotoren und Düsentriebwerke 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 und superleitende Motoren können für die regenerative Operation und die Stromoperation verwendet werden, wohingegen Schrittmotoren nur für die Stromoperation verwendbar sind.
Bei den obigen Ausführungsformen, die zuvor erörtert sind, ist der Außenrotor 32 des Kupplungsmotors 30 mit der Kurbelwelle 56 verbunden, wohingegen der Innenrotor 34 mit der Abtriebswelle 22 verbunden ist. Alternativ kann der Außenrotor 32 mit der Abtriebswelle 22 und der Innenrotor 34 der Kurbelwelle 56 verbunden sein. Scheibenrotoren, die einander zugewandt sind, können anstelle des Außenrotors 32 und des Innenrotors 34 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.
Der Kern der vorliegenden Erfindung ist nur durch die anliegenden Ansprüche beschränkt.

Claims

1. Antriebsvorrichtung, die an einem Transportsystem angebracht ist, zur Übertragung einer Kraft auf eine Abtriebswelle (22), um das Transportsystem anzutreiben, wobei die Antriebsvorrichtung umfasst:

einen Motor (50), der eine Ausgangswelle (56) aufweist,

einen ersten Motor (30; 30A, B, C, D), der einen ersten Rotor (32; 32A, D; 34), welcher mit der Ausgangswelle (56) des Motors verbunden ist, und einen zweiten Rotor (34; 32A), welcher mit der Abtriebswelle (22) verbunden ist, umfasst, wobei der zweite Rotor (34; 32A) koaxial und relativ drehbar zu dem ersten Rotor (32; 32A, D; 34) ist, wobei der erste und der zweite Rotor (32; 32A, D, 34) 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,

einen zweiten Motor (40; 40A, B, C, D), der einen Stator (43) und einen dritten Rotor (42; 32A, D), welcher jeweils mit der Abtriebswelle (22) und der Ausgangswelle (56) des Motors verbunden ist, umfasst,

eine Antriebszustandserfassungseinrichtung (65) zum Erfassen eines Antriebszustands des Transportsystems,

eine Speichereinrichtung (94) zum Speichern eines elektrischen Stromes, und

eine Restkapazitätsmessungseinrichtung (99) zum Messen einer Restkapazität (BRM) des elektrischen Stromes, der in der Speichereinrichtung (94) gespeichert ist,

dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung weiterhin umfasst:

eine Steuereinrichtung zum Steuern des Motors (50), des ersten Motors (30) und des zweiten Motors (40), wenn der Antriebszustand, welcher durch die Antriebszustandserfassungseinrichtung (65) erfasst wird, einen vorbestimmten Zustand, in welchem der gegenwärtige Antriebszustand aufrechterhalten wird, darstellt,

- um einen Momentenausgang zu der Abtriebswelle (22) von annähernd gleich Null zu erzeugen, und

- um die Speichereinrichtung (94) mit einem elektrischen Strom in Abhängigkeit von der Restkapazität (BRM), welche durch die Restkapazitätsmessungseinrichtung (99) gemessen wird, (auf-)zuladen oder elektrischen Strom, welcher in der Speichereinrichtung (94) in Abhängigkeit von der Restkapazität (BRM) gespeichert ist, die durch die Restkapazitätsmessungseinrichtung (99) gemessen wird, zu verbrauchen.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Steuereinrichtung weiterhin umfasst:

eine erste Motorantriebseinrichtung (91) zum Austauschen von elektrischen Strömen mit dem ersten Motor (30; 30A, B, C, D), um die elektromagnetische Verbindung des ersten Rotors (32; 32A, D; 34) mit dem zweiten Rotor (34; 32A) zu verändern, und

eine zweite Motorantriebseinrichtung (92) zum Austauschen von elektrischen Strömen mit dem zweiten Motor (40; 40A, B, C, D), um die elektrische Verbindung des Stators (43) mit dem dritten Rotor (42) zu verändern.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der zweiten Motorantriebseinrichtung (92) umfasst, um dem zweiten Motor zu gestatten, elektrischen Strom zu erzeugen, wenn die Restkapazität (BRM), welche durch die Restkapazitätsmessungseinrichtung gemessen wird, kleiner ist als ein erster vorbestimmter Wert (Bmin).

4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher der dritte rotor (42; 32A) des zweiten Motors (40; 40A) mit der Ab triebswelle (22) verbunden ist.

5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der ersten Motorantriebseinrichtung (91) umfasst, um dem ersten Motor (30) zu gestatten, elektrischen Strom zu erzeugen, wenn die Restkapazität (BRM), welche durch die Restkapazitätsmessungseinrichtung gemessen wird, kleiner ist als der erste vorbestimmte Wert (Bmin) und die Drehzahl der Abtriebswelle (22) kleiner ist als die Drehzahl der Ausgangswelle (56).

6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der ersten Motorantriebseinrichtung (91) umfasst, um den erzeugten elektrischen Strom dem ersten Motor (30; 30A, B, C, D) zur Aktivierung des ersten Motors zuzuführen, wenn die Restkapazität (BRM), welche durch die Restkapazitätsmessungseinrichtung gemessen wird, kleiner ist als der erste vorbestimmte Wert (Bmin) und die Drehzahl der Abtriebswelle (22) größer ist als die Drehzahl der Ausgangswelle (56).

7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der ersten Motorantriebseinrichtung (91) umfasst, um den ersten Rotor (32; 32A, D, 34) relativ zu dem zweiten Rotor (34; 32A) des ersten Motors (30) elektromagnetisch zu blockieren und dabei der Ausgangswelle (56) des Motors zu gestatten, sich mit der Abtriebswelle (22) auf eine im wesentlichen integrale Weise zu drehen, wenn die Restkapazität (BRM), welche durch die Restkapazitätsmessungseinrichtung gemessen wird, kleiner ist als der erste vorbestimmte Wert (Bmin) und die Drehzahl der Abtriebswelle (22) annähernd gleich der Drehzahl der Ausgangswelle (56) ist.

8. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei welcher der dritte Rotor (32A, D) an dem zweiten Rotor (32A, D), welcher mit der Abtriebswelle (22) verbunden ist, angebracht ist.

9. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher der dritte Rotor (42; 32D) des zweiten Motors (40) mit der Ausgangswelle (56) des Motors verbunden ist.

10. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der ersten Motorantriebseinrichtung (91) umfasst, um die elektromagnetischen Verbindung des ersten Rotors (32; 32D) mit dem zweiten Rotor (34) in dem ersten Motor (30B, 30C, 30D) im wesentlichen zu trennen, wenn die Restkapazität (BRM), welche durch die Restkapazitätsmessungseinrichtung gemessen wird, kleiner ist als der vorbestimmte Wert (Bmin).

11. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher der dritte Rotor (32D) an dem ersten Rotor (32D), welcher mit der Ausgangswelle (56) des Motors verbunden ist, angebracht ist.

12. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der zweiten Motorantriebseinrichtung (92) umfasst, um den elektrischen Strom, welcher in der Speichereinrichtung gespeichert ist, dem zweiten Motor (40) zur Aktivierung des zweiten Motors (40) zuzuführen, wenn die Restkapazität (BRM), welche durch die Restkapazitätsmessungseinrichtung gemessen wird, größer ist als ein zweiter vorbestimmter Wert (Bmax).

13. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher der dritte Rotor (42, 32A) des zweiten Motors (40, 40A) mit der Abtriebswelle (22) verbunden ist.

14. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der ersten Motorantriebseinrichtung (91) umfasst, um den elektrischen Strom, welcher in der Speichereinrichtung gespeichert ist, dem ersten Motor (30) zur Aktivierung des ersten Motors zuzuführen, wenn die Restkapazität (BRM), welche durch die Restkapazitätsmessungseinrichtung gemessen wird, größer ist als der zweite vorbestimmte Wert (Bmax) und die Drehzahl der Abtriebswelle (22) kleiner ist als die Drehzahl der Ausgangswelle (56).

15. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der ersten Motorantriebseinrichtung (91) umfasst, um dem ersten Motor zu gestatten, elektrischen Strom zu erzeugen, und zum Steuern der zweiten Motorantriebseinrichtung, um den erzeugten elektrischen Strom zusätzlich dem zweiten Motor zur Aktivierung des zweiten Motors zuzuführen, wenn die Restkapazität (BRM), welche durch die Restkapazitätsmessungseinrichtung gemessen wird, größer ist als der zweite vorbestimmte Wert (Bmax) und die Drehzahl der Abtriebswelle (22) größer ist als die Drehzahl der Ausgangswelle (56).

16. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der ersten Motorantriebseinrichtung (91) umfasst, um den ersten Rotor (32) relativ zu dem zweiten Rotor (34) des ersten Motors (30) elektromagnetisch zu blockieren und dabei der Ausgangswelle (56) des Motors zu gestatten, sich mit der Abtriebswelle (22) in einer im wesentlichen integralen Weise zu drehen, wenn die Restkapazität (BRM), welche durch die Restkapazitätsmessungseinrichtung gemessen wird, größer ist als der zweite vorbestimmte Wert (Bmax) und die Drehzahl der Abtriebswelle (22) annähernd gleich der Drehzahl der Ausgangswelle (56) ist.

17. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei welcher der dritte Rotor (32A; 32D) an dem zweiten Rotor (34A; 32D), welcher mit der Abtriebswelle (22) verbunden ist, angebracht ist.

18. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher der dritte Rotor (42; 32D) des zweiten Motors (40) mit der Ausgangswelle (56) des Motors verbunden ist.

19. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 18, bei welcher die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der ersten Motorantriebseinrichtung (91) umfasst, um die elektromagnetische Verbindung des ersten Rotors (32) mit dem zweiten Rotor (34) in dem ersten Motor (30B, 30C, 30D) im wesentlichen zu trennen, wenn die Restkapazität (BRM), welche durch die Restkapazitätsmessungseinrichtung gemessen wird1 größer ist als der zweite vorbestimmte Wert (Bmax).

20. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 19, bei welcher der dritte Rotor (32D) an dem ersten Rotor (32D), welcher mit der Ausgangswelle (56) des Motors verbunden ist, angebracht ist.

21. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 5, 6, 14, 15,

wobei der erste Motor (30) ein erstes Moment auf die Abtriebswelle (22) ausübt,

der zweite Motor (40) ein zweites Moment auf die Abtriebswelle (22) ausübt, und

die Steuereinrichtung das erste und das zweite Moment steuert, so dass das zweite Moment zu dem ersten Moment in der Größe in entgegengesetzter Richtung im wesentlichen gleich ist.

22. 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,

eines ersten Motors (30; "30A, B, C), der einen ersten Rotor (32; 32A, D; 34), welcher mit der Ausgangswelle (56) des Motors verbunden ist, und einen zweiten Rotor (34; 32A), welcher mit der Abtriebswelle (22) verbunden ist, umfasst, wobei der zweite Rotor (34) koaxial und relativ drehbar zu dem ersten Rotor (32) 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 zweiten Motors (40), der einen Stator (43) und einen dritten Rotor (42; 32A, D), welcher jeweils mit der Abtriebswelle (22) und der Ausgangswelle (56) des Motors verbunden ist, umfasst,

wobei der Stator (43) mit dem dritten Rotor (42) elektromagnetisch verbunden ist, und

Bereitstellen einer Speichereinrichtung (94) zum Speichern von elektrischem Strom,

(b) Erfassen eines Antriebszustands des Transportsystems, und

(c) Messen einer Restkapazität (BRM) von elektrischem Strom, welcher in der Speichereinrichtung (94) gespeichert ist,

gekennzeichnet durch den Schritt:

(d) Steuern des Motors (50), des ersten Motors (30) und des zweiten Motors (40), wenn der erfasste Antriebszustand einen vorbestimmten Zustand, in welchem der gegenwärtige Antriebszustand aufrechterhalten wird, darstellt,

- um die Speichereinrichtung (94) mit einem elektrischen Strom in Abhängigkeit von der Restkapazität (BRM) aufzuladen oder elektrischen Strom, welcher in der Speichereinrichtung (94) in Abhängigkeit von der Restkapazität (BRM) gespeichert ist, zu verbrauchen.

23. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem in Schritt (a) der dritte Rotor (42; 32A) des zweiten Motors (40) mit der Abtriebswelle (22) verbunden wird, und, wenn die Restkapazität (BRM) kleiner ist als ein erster vorbestimmter Wert (Bmin) und die Drehzahl der Abtriebswelle (22) kleiner ist als die Drehzahl der Ausgangswelle (56), der Schritt (d) die Schritte umfasst:

(d-1) Ermöglichen des ersten Motors (30), elektrischen Strom zu erzeugen,

(d-2) Ermöglichen des zweiten Motors (40), elektrischen Strom zu erzeugen, und

(d-3) Speichern wenigstens eines Teiles des erzeugten elektrischen Stroms in der Speichereinrichtung (94).

24. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem in Schritt (a) der dritte Rotor (42) des zweiten Motors (40) mit der Abtriebswelle (22) verbunden wird, und,

wenn die Restkapazität (BRM) größer ist als ein vorbestimmter Wert (Bmax) und die Drehzahl der Abtriebswelle (22) kleiner ist als die Drehzahl der Ausgangswelle (56), der Schritt (d) die Schritte umfasst:

(d-1) Zuführen des in der Speichereinrichtung (94) gespeicherten elektrischen Stroms zu dem ersten Motor (30), um den ersten Motor zu aktivieren, und

(d-2) Zuführen des in der Speichereinrichtung (94) gespeicherten elektrischen Stroms zu dem zweiten Motor (40), um den zweiten Motor zu aktivieren.

25. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem in Schritt (a) der dritte Rotor (42) des zweiten Motors (40) mit der Abtriebswelle (22) verbunden wird, und, wenn die Restkapazität (BRM) kleiner ist als ein erster vorbestimmter Wert (Bmin) und die Drehzahl der Abtriebswelle (22) größer ist als die Drehzahl der Ausgangswelle (56), der Schritt (d) die Schritte umfasst:

(d-1) Ermöglichen des zweiten Motors (40), elektrischen Strom zu erzeugen,

(d-2) Zuführen des erzeugten elektrischen Stroms zu dem ersten Motor (30), um den ersten Motor zu aktivieren, und

26. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem in Schritt (a) der dritte Rotor (42) des zweiten Motors (40) mit der Abtriebswelle (22) verbunden wird, und,

wenn die Restkapazität (BRM) größer ist als ein vorbestimmter Wert (Bmax) und die Drehzahl der Abtriebswelle (22) größer ist als die Drehzahl der Ausgangswelle (56), umfasst der Schritt (d) die Schritte:

(d-1) Ermöglichen des ersten Motors (30), elektrischen Strom zu erzeugen, und

(d-2) Zuführen des erzeugten elektrischen Stroms und des in der Speichereinrichtung (94) gespeicherten elektrischen Stroms zu dem zweiten Motor (40), um den zweiten Motor zu aktivieren.

27, Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem in Schritt (a) der dritte Rotor (42; 32A) des zweiten Motors (40) mit der Abtriebswelle (22) verbunden ist, und, wenn die Restkapazität (BRM) kleiner ist als ein erster vorbestimmter Wert (Bmin) und die Drehzahl der Abtriebswelle (22) annähernd gleich der Drehzahl der Ausgangswelle (56) ist,

umfasst der Schritt (d) die Schritte:

(d-1) Ermöglichen des ersten Motors (40), den ersten Rotor (32) relativ zu dem zweiten Rotor (34) elektromagnetisch zu blockieren und dabei der Ausgangswelle (56) des Motors (50) zu gestatten, sich mit der Abtriebswelle (22) in einer im wesentlichen integralen Weise zu drehen, und

(d-2) Ermöglichen des zweiten Motors (40), elektrischen Strom zu erzeugen.

28. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem in Schritt (a) der dritte Rotor (42) des zweiten Motors (40) mit der Abtriebswelle (22) verbunden wird, und,

wenn die Restkapazität (BRM) größer ist als ein vorbestimmter Wert (Bmax) und die Drehzahl der Abtriebswelle (22) annähernd gleich der Drehzahl der Ausgangswelle (56) ist, der Schritt (d) die folgenden Schritte umfasst:

(d-1) Ermöglichen des ersten Motors (30), den ersten Rotor (32) relativ zu dem zweiten Rotor (34) elektromagnetisch zu blockieren und dabei der Ausgangswelle (56) des Motors zu gestatten, sich mit der Abtriebswelle (22) in einer im wesentlichen integralen Weise zu drehen, und

(d-2) Zuführen des in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Stroms zu dem zweiten Motor (40), um den zweiten Motor zu aktivieren.

29. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem in Schritt (a) der dritte Rotor (42; 32D) des zweiten Motors (40) mit der Ausgangswelle (56) des Motors verbunden wird, und,

wenn die Restkapazität (BRM) kleiner ist als ein erster vorbestimmter Wert (Bmin),

der Schritt (d) die Schritte umfasst:

(d-1) Ermöglichen des ersten Motors (30), die elektromagnetische Verbindung des ersten Rotors (32) mit dem zweiten Rotor (34) im wesentlichen zu trennen, und

(d-2) Ermöglichen des zweiten Motors (40), elektrischen Strom zu erzeugen.

30. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem in Schritt (a) der dritte Rotor (42) des zweiten Motors (40) mit der Ausgangswelle (56) des Motors verbunden wird, und,

wenn die Restkapazität (BRM) größer ist als ein vorbestimmter Wert (Bmax), der Schritt (d) die Schritte umfasst:

(d-2) Zuführen des in der Speichereinrichtung (94) gespeicherten elektrischen Stroms zu dem zweiten Motor (40), um den zweiten Motor (40) zu aktivieren.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 28, bei welchem in Schritt (a) der dritte Rotor (32A) an dem ersten Rotor (32A), welcher mit der Abtriebswelle (22) verbunden ist, angebracht wird.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 und 30, bei welchem in Schritt (a) der dritte Rotor (32D) an dem ersten Rotor (32D), welcher mit der Ausgangswelle (56) des Motors verbunden ist, angebracht wird.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, bei welchem in Schritt (a) der erste Motor (30) ein erstes Moment auf die Abtriebswelle (22) ausübt und der zweite Motor (40) ein zweites Moment auf die Abtriebswelle (22) ausübt, und bei welchem in Schritt (d) das erste und das zweite Moment eingestellt werden, so dass das zweite Moment zu dem ersten Moment in der Größe in entgegengesetzter Richtung im wesentlichen gleich ist.