CN1202135A - 动力输出装置、控制动力输出装置的方法和其中带有动力输出装置的驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明的一种动力输出装置20包括一个离合器电机30、一个辅助电机40和一个控制器80。离合器电机30和辅助电机40受控制器80控制,以便使从发动机50输出到曲轴56的、并表示为其转速与转矩乘积的动力,能够转换成表示为驱动轴22的转速与转矩乘积的动力、并输出到驱动轴22上。只要输出到曲轴56的能量或动力相同,就能在由转速和转矩限定的任意驱动点处驱动发动机50。预先确定相对于输出能量的每个值而实现最高效率的希望驱动点。为了让发动机50在希望驱动点处被驱动,控制器80控制离合器电机30和辅助电机40、以及燃料喷射和节流阀位置。这种动力输出装置20的控制过程提高了整个动力输出装置20的能量效率。

Description

动力输出装置、控制动力输出装置的方法、 和其中带有动力输出装置的驱动系统

本发明涉及一种动力输出装置、一种控制动力输出装置的方法、和一种带有其中包括的动力输出装置的驱动系统。更具体地说，本发明涉及一种用来以高效率把发动机产生的动力输出到驱动轴的动力输出装置、和一种控制这样一种动力输出装置的方法、以及一种带有其中包括的动力输出装置的驱动系统。

在已知装到车辆上的动力输出装置中，发动机的输出轴与一根驱动轴电磁地联接，该驱动轴借助于电磁耦合与电机的转子相连接，从而把发动机的动力传递到驱动轴上(例如，如在日本专利公开公报中No.53-133814中公开的那样)。动力输出装置的电磁耦合把从发动机输出的部分动力作为转矩经电磁连接传递到驱动轴，并把通过电磁耦合的滑动运动再生的电力供给到电机和蓄电池，蓄电池与电磁耦合并联地连接。当借助于电磁耦合传递到驱动轴的转矩不足时，电机利用电磁耦合产生的电力或从蓄电池释放的电力把附加的转矩施加到驱动轴上。当制动力施加到驱动轴上时，电机作为发电机工作，以便作为电能再生驱动轴转动能量并把再生的电能存储在蓄电池中。

然而，在常规的动力输出装置中，在某些情况下出现问题，如整个装置的能量效率极低或排气不良。动力输出装置利用电磁耦合和电机能实现从发动机输出的全部动力的转矩转换，并且能把转换的动力输出到驱动轴。在能量不变的条件下，电磁耦合和电机执行把表示为发动机转矩与转速乘积的动力或能量变成表示为输出轴转矩与转速乘积的动力或能量的能量转换。假定转换效率是理想状态(即，值为“1”)，则转矩转换的目的在于，使从发动机输出的动力等于输出到驱动轴的动力。因而在任何能输出与动力相同的能量的驱动点(由转速和转矩限定)，都可以驱动发动机。没有发动机驱动点的主动控制，就经常导致发动机在能量效率低或排气差的驱动点被驱动。

这样本发明的一个目的在于，提供一种动力输出装置和一种控制该装置的方法，以提高整个动力输出装置的能量效率。

本发明的另一目的在于，提供一种动力输出装置和控制该装置的方法，以改进排气。

本发明的又一目的在于，提供一种动力输出装置和控制该装置的方法，能够随要输出到驱动轴上的动力的变化，使发动机平稳地变换到新的驱动点。

另一目的在于提供一种驱动系统，防止驱动系统本身或动力输出装置或包括在该驱动系统中的任何其他设备，由于动力输出装置中的发动机操作而共振。

通过用来把动力输出到一根驱动轴的第一种动力输出装置，实现以上目的的至少一部分。第一种动力输出装置包括：带有一根输出轴的发动机；能量调整装置，带有与发动机输出轴相连的第一轴和与驱动轴相连的第二轴，该能量调整装置通过调节相应电能的输入和输出，调整在输入到第一轴或从第一轴输出的动力与输入到第二轴或从第二轴输出的动力之间的能量差；一个驱动电机，其中动力在驱动电机与驱动轴之间传递；目标动力设置装置，用来设置输出到驱动轴的目标动力；驱动状态设置装置，用来根据预定条件，设置发动机的目标驱动状态，发动机按照目标动力设置装置设置的目标动力输出能量；及用来控制发动机的控制装置，以便能够在驱动状态设置装置设置的目标驱动状态下驱动发动机，该控制装置还用来控制能量调整装置和驱动电机，以便能够使从发动机输出的动力受转矩转换，并作为目标动力而输出到驱动轴。

本发明的第一动力输出装置，在能按照目标动力输出能量的可用驱动状态中，在根据预定条件已经设置的目标驱动状态下，能够驱动发动机。

在第一动力输出装置中，用来设置目标驱动状态的预定条件可以是这样一种条件，提高按照目标动力而输出能量的发动机的能量效率。这种条件提高了发动机的能量效率。预定条件还可以是提高综合效率的条件，当从发动机输出的动力受转矩转换并输出到驱动轴时，通过把按照目标动力而输出能量的发动机的能量效率，乘以能量调整装置和驱动电机的传递效率，计算该综合效率。这种条件提高了整个动力输出装置的效率。另外，预定条件还可以是随目标动力变化而连续改变发动机驱动状态的条件。这种条件允许发动机随目标动力的变化而平稳地变换其驱动状态。

根据本发明的一个方面，第一动力输出装置的能量调整装置可以建造为一个双转子电机，包括一个与第一轴相连的第一转子和一个与第二轴相连的第二转子，第二转子可相对于第一转子转动，由此通过第一转子与第二转子的电磁耦合在第一轴与第二轴之间传递动力，双转子电机根据第一转子与第二转子的电磁耦合和第一转子与第二转子之间的转速差，输入和输出电能。

在包括双转子电机作为能量调整装置的第一动力输出装置中，驱动电机可以包括在双转子电机中包括的第二转子和一个用来转动第二转子的定子。这就有效地减小了整个动力输出装置的尺寸。

根据本发明的另一方面，第一动力输出装置的能量调整装置可以建造成：三轴式动力输入和输出装置与第一轴、第二轴、和第三轴相连，当确定向三根不同轴中任两根轴输入或从中输出的动力时，三轴式动力输入和输出装置用来根据如此确定的动力，自动地设置向剩余轴输入或从中输出的动力；及一个轴电机与第三轴相连，其中在第三轴与轴电机之间传递动力。

根据本发明的另一方面，第一动力输出装置还包括用来检测发动机驱动状态的驱动状态检测装置。控制装置进一步带有用来控制能量调整装置的装置，以便能够根据由驱动状态检测装置检测的发动机驱动状态，在目标驱动状态下驱动发动机。这种结构保证了在目标驱动状态下的发动机操作。

根据本发明的另一方面，第一动力输出装置进一步包括用来检测发动机驱动状态的驱动状态检测装置。控制装置进一步带有暂时目标驱动状态设置装置，当由驱动状态检测装置检测的驱动状态与目标驱动状态的状态偏差超出预定范围时，根据状态偏差和预定条件在预定范围内选择一种驱动状态，并把选择的驱动状态设置为暂时目标驱动状态。由暂时目标驱动状态设置装置设置的暂时目标驱动状态用来代替目标驱动状态，用于发动机的操作控制和能量调整装置与驱动电机的控制，直到状态偏差进入预定范围。即使当新设置的目标驱动状态具有很大的状态偏差时，这种结构也能使发动机稳定地接近并最终到达目标驱动状态。这就有效地防止了发动机由于很大的状态偏差造成其输出轴失速或停转。

在其中控制装置带有暂时目标驱动状态设置装置的第一动力输出装置中，最好暂时目标驱动状态设置装置进一步包括预定范围设置装置，用来根据由驱动状态检测装置检测的驱动状态设置预定范围。这种结构能够根据发动机的驱动状态，确定是需要还是不需要设置暂时目标驱动状态。

在其中控制装置带有暂时目标驱动状态设置装置的第一动力输出装置中，控制装置可以进一步包括用来控制能量调整装置的装置，以便当状态偏差在预定范围内时，根据由驱动状态检测装置检测的驱动状态，能够在目标驱动状态下驱动发动机。这种结构进一步保证了当状态偏差在预定范围内时，在目标驱动状态下操作发动机。

根据本发明的一个方面，其中控制装置带有暂时目标驱动状态设置装置的第一动力输出装置，进一步包括蓄电池装置，用从能量调整装置取出的电能充电、用从驱动电机取出的电能充电、放电以释放能量调整装置中所用的电能、及放电以释放驱动电机中所用的电能。控制装置进一步带有这样的装置，当暂时目标驱动状态用来代替目标驱动状态，而用于发动机的操作控制和能量调整装置与驱动电机的控制时，用来利用存储进蓄电池装置中或从中释放的电能、并控制驱动电机，以便能够使驱动电机向驱动轴输入或从中输出专用动力，专用动力对应于目标动力与在暂时目标驱动状态下驱动的发动机输出的动力之间的能量差。当发动机实际驱动状态与目标驱动状态之间有很大的差别时，这种结构能够使要输出到驱动轴的目标动力均匀。

在第一动力输出装置中，最好控制装置进一步包括：驱动状态估计装置，当目标动力设置装置设置一个不同的目标动力时，用来估计发动机的驱动状态；和估计条件控制装置，用来根据发动机的估计驱动状态，控制能量调整装置和驱动电机。这种结构能够使发动机平稳地变换到目标驱动状态。随着目标动力的变化，按以上建造的第一动力输出装置能有效地完成发动机输出动力的转矩转换，并高效地把转换的动力输出到驱动轴。

在其中控制装置带有驱动状态估计装置和估计条件控制装置的第一动力输出装置中，更好的是，驱动状态估计装置包括这样的装置，根据发动机输出轴的转速和能量调整装置的状态用来估计发动机驱动状态。

在其中控制装置带有驱动状态估计装置和估计条件控制装置的第一动力输出装置中，更好的还有，估计条件控制装置进一步带有用来控制能量调整装置和驱动电机的装置，以便能够使按照由驱动状态估计装置估计的发动机驱动状态而从发动机输出的估计动力，受转矩转换，并作为目标动力输出到驱动轴。这种结构能够使从发动机输出的动力受到转矩转换并输出到驱动轴，即使在变化目标动力的过渡期间也是如此。

根据本发明的另一个方面，其中控制装置带有驱动状态估计装置和估计条件控制装置的第一动力输出装置，进一步包括蓄电池装置，用从能量调整装置取出的电能充电、用从驱动电机取出的电能充电、放电以释放能量调整装置中所用的电能、及放电以释放驱动电机中所用的电能。估计条件控制装置带有这样的装置，用来利用存储进蓄电池装置中或从中释放的电能、并控制驱动电机，以便能够使驱动电机向驱动轴输入或从中输出专用动力，专用动力对应于目标动力与按照由驱动状态估计装置估计的发动机驱动状态而从发动机输出的估计动力之间的能量差。即使当在变化目标动力的过渡阶段不在目标驱动状态下驱动发动机时，由此也能把目标动力输出到驱动轴。

本发明的目的还在于，一种用来输出动力到一根驱动轴的第二动力输出装置。第二种动力输出装置包括：带有一根输出轴的发动机；能量调整装置，带有与发动机输出轴相连的第一轴和与驱动轴相连的第二轴，该能量调整装置通过调节相应电能的输入和输出，调整在输入到第一轴或从第一轴输出的动力与输入到第二轴或从第二轴输出的动力之间的能量差；一个驱动电机，其中动力在驱动电机与发动机的输出轴之间传递；目标动力设置装置，用来设置输出到驱动轴的目标动力；驱动状态设置装置，用来根据预定条件，设置发动机的目标驱动状态，发动机按照目标动力设置装置设置的目标动力输出能量；及用来控制发动机的控制装置，以便能够在驱动状态设置装置设置的目标驱动状态下驱动发动机，该控制装置还用来控制能量调整装置和驱动电机，以便能够使从发动机输出的动力受转矩转换，并作为目标动力而输出到驱动轴。

本发明的第二动力输出装置，在能按照目标动力输出能量的可用驱动状态中，在根据预定条件已经设置的目标驱动状态下，能够驱动发动机。

在第二动力输出装置中，用来设置目标驱动状态的预定条件可以是这样一种条件，提高按照目标动力而输出能量的发动机的能量效率。这种条件提高了发动机的能量效率。预定条件还可以是提高综合效率的条件，当从发动机输出的动力受转矩转换并输出到驱动轴时，通过把按照目标动力而输出能量的发动机的能量效率，乘以能量调整装置和驱动电机的传递效率，计算该综合效率。这种条件提高了整个动力输出装置的效率。另外，预定条件还可以是随目标动力变化而连续改变发动机驱动状态的条件。这种条件允许发动机随目标动力的变化而平稳地变换其驱动状态。

根据本发明的一个方面，第二动力输出装置的能量调整装置可以建造为一个双转子电机，包括一个与第一轴相连的第一转子和一个与第二轴相连的第二转子，第二转子可相对于第一转子转动，由此通过第一转子与第二转子的电磁耦合在第一轴与第二轴之间传递动力，双转子电机根据第一转子与第二转子的电磁耦合和第一转子与第二转子之间的转速之差，输入和输出电能。

在包括双转子电机作为能量调整装置的第二动力输出装置中，驱动电机可以包括在双转子电机中包括的第一转子和一个用来转动第一转子的定子。这就有效地减小了整个动力输出装置的尺寸。

根据本发明的另一方面，第二动力输出装置的能量调整装置可以建造成：三轴式动力输入和输出装置与第一轴、第二轴、和第三轴相连，当确定向三根不同轴中任两根轴输入或从中输出的动力时，三轴式动力输入和输出装置用来根据如此确定的动力，自动地设置向剩余轴输入或从中输出的动力；及一个轴电机与第三轴相连，其中在第三轴与轴电机之间传递动力。

根据本发明的另一方面，第二动力输出装置进一步包括用来检测发动机驱动状态的驱动状态检测装置。控制装置进一步带有暂时目标驱动状态设置装置，当由驱动状态检测装置检测的驱动状态与目标驱动状态的状态偏差超出预定范围时，根据状态偏差和预定条件在预定范围内选择一种驱动状态，并把选择的驱动状态设置为暂时目标驱动状态。由暂时目标驱动状态设置装置设置的暂时目标驱动状态用来代替目标驱动状态，用于发动机的操作控制和能量调整装置与驱动电机的控制，直到状态偏差进入预定范围。即使当新设置的目标驱动状态具有很大的状态偏差时，这种结构也能使发动机稳定地接近并最终到达目标驱动状态。这就有效地防止了发动机由于很大的状态偏差造成其输出轴失速或停转。

在第二动力输出装置中，最好控制装置还进一步包括：驱动状态估计装置，当目标动力设置装置设置一个不同的目标动力时，用来估计发动机的驱动状态；和估计条件控制装置，用来根据发动机的估计驱动状态，控制能量调整装置和驱动电机。这种结构能够使发动机平稳地变换到目标驱动状态。随着目标动力的变化，按以上建造的第一动力输出装置能有效地完成发动机输出动力的转矩转换，并高效地把转换的动力输出到驱动轴。

在其中控制装置带有驱动状态估计装置和估计条件控制装置的第二动力输出装置中，更好的还有，估计条件控制装置进一步带有用来控制能量调整装置和驱动电机的装置，以便能够使按照由驱动状态估计装置估计的发动机驱动状态而从发动机输出的估计动力，受转矩转换，并作为目标动力输出到驱动轴。这种结构能够使从发动机输出的动力受到转矩转换并输出到驱动轴，即使在变化目标动力的过渡阶段也是如此。

根据本发明的另一个方面，其中控制装置带有驱动状态估计装置和估计条件控制装置的第二动力输出装置，进一步包括蓄电池装置，用从能量调整装置取出的电能充电、用从驱动电机取出的电能充电、放电以释放能量调整装置中所用的电能、及放电以释放驱动电机中所用的电能。估计条件控制装置带有这样的装置，用来利用存储进蓄电池装置中或从中释放的电能、并控制驱动电机，以便能够使驱动电机向发动机驱动轴输入或从中输出专用动力，专用动力对应于目标动力与按照由驱动状态估计装置估计的发动机驱动状态而从发动机输出的估计动力之间的能量差。即使当在变化目标动力的过渡阶段不在目标驱动状态下驱动发动机时，由此也能把目标动力输出到驱动轴。

本发明的目的还在于，一种第一驱动系统，它包括：带有一根输出轴的发动机；能量调整装置，带有与发动机输出轴相连的第一轴和与驱动系统的驱动轴相连的第二轴，该能量调整装置通过调节相应电能的输入和输出，调整在输入到第一轴或从第一轴输出的动力与输入到第二轴或从第二轴输出的动力之间的能量差；一个驱动电机，其中动力在驱动电机与驱动轴之间传递；目标动力设置装置，用来设置输出到驱动轴的目标动力；驱动状态设置装置，根据提高按照目标动力而输出能量的发动机的能量效率的第一条件、和使由于发动机操作造成的振动在驱动系统的共振频率范围之外的第二条件，设置发动机的目标驱动状态，发动机按照目标动力设置装置设置的目标动力输出能量；及用来控制发动机的控制装置，以便能够在驱动状态设置装置设置的目标驱动状态下驱动发动机，该控制装置还用来控制能量调整装置和驱动电机，以便能够使从发动机输出的动力受转矩转换，并作为目标动力而输出到驱动轴。

本发明第一驱动系统的典型实例包括车辆、船舶、飞机、和各种工业机器。第一驱动系统能有效地防止该驱动系统本身或动力输出装置或包括在该驱动系统中的任何其他设备由于发动机操作产生共振。因而由于共振产生的不良应力不会作用到该驱动系统或包括在该驱动系统中的其他设备上，从而该驱动系统和其他设备具有更好的耐久性，并且能在最合理的效率驱动点驱动发动机。这就提高了整个系统的能量效率。

根据本发明的一个方面，第一驱动系统的能量调整装置可以建造为一个双转子电机，包括一个与第一轴相连的第一转子和一个与第二轴相连的第二转子，第二转子可相对于第一转子转动，由此通过第一转子与第二转子的电磁耦合在第一轴与第二轴之间传递动力，双转子电机根据第一转子与第二转子的电磁耦合和第一转子与第二转子之间的转速之差，输入和输出电能。

在包括双转子电机作为能量调整装置的第一驱动系统中，驱动电机可以包括在双转子电机中包括的第二转子和一个用来转动第二转子的定子。这就有效地减小了整个动力输出装置的尺寸。

根据本发明的另一方面，第一驱动系统的能量调整装置可以建造成：三轴式动力输入和输出装置与第一轴、第二轴、和第三轴相连，当确定向三根不同轴中任两根轴输入或从中输出的动力时，三轴式动力输入和输出装置用来根据如此确定的动力，自动地设置向剩余轴输入或从中输出的动力；及一个轴电机与第三轴相连，其中在第三轴与轴电机之间传递动力。

本发明的目的还在于，一种第二驱动系统，它包括：带有一根输出轴的发动机；能量调整装置，带有与发动机输出轴相连的第一轴和与驱动系统的驱动轴相连的第二轴，该能量调整装置通过调节相应电能的输入和输出，调整在输入到第一轴或从第一轴输出的动力与输入到第二轴或从第二轴输出的动力之间的能量差；一个驱动电机，其中动力在驱动电机与发动机输出轴之间传递；目标动力设置装置，用来设置输出到驱动轴的目标动力；驱动状态设置装置，根据提高按照目标动力而输出能量的发动机的能量效率的第一条件、和使发动机操作造成的振动在驱动系统的共振频率范围之外的第二条件，设置发动机的目标驱动状态，发动机按照目标动力设置装置设置的目标动力输出能量；及用来控制发动机的控制装置，以便能够在驱动状态设置装置设置的目标驱动状态下驱动发动机，该控制装置还用来控制能量调整装置和驱动电机，以便能够使从发动机输出的动力受转矩转换，并作为目标动力而输出到驱动轴。

本发明第二驱动系统的典型实例包括车辆、船舶、飞机、和各种工业机器。第二驱动系统能有效地防止该驱动系统本身或动力输出装置或包括在该驱动系统中的任何其他设备由于发动机操作产生共振。因而由于共振产生的不良应力不会作用到该驱动系统或包括在该驱动系统中的其他设备上，从而该驱动系统和其他设备具有更好的耐久性，并且能在最合理的效率驱动点驱动发动机。这就提高了整个系统的能量效率。

根据本发明的一个方面，第二驱动系统的能量调整装置可以建造为一个双转子电机，包括一个与第一轴相连的第一转子和一个与第二轴相连的第二转子，第二转子可相对于第一转子转动，由此通过第一转子与第二转子的电磁耦合在第一轴与第二轴之间传递动力，双转子电机根据第一转子与第二转子的电磁耦合和第一转子与第二转子之间的转速之差，输入和输出电能。

在包括双转子电机作为能量调整装置的第二驱动系统中，驱动电机可以包括在双转子电机中包括的第二转子和一个用来转动第二转子的定子。这就有效地减小了整个动力输出装置的尺寸。

根据本发明的另一方面，第二驱动系统的能量调整装置可以建造成：三轴式动力输入和输出装置与第一轴、第二轴、和第三轴相连，当确定向三根不同轴中任两根轴输入或从中输出的动力时，三轴式动力输入和输出装置用来根据如此确定的动力，自动地设置向剩余轴输入或从中输出的动力；及一个轴电机与第三轴相连，其中在第三轴与轴电机之间传递动力。

通过控制用来把动力输出到一根驱动轴的动力输出装置的第一方法，还实现了以上目的的至少一部分。第一方法包括步骤：(a)提供：带有一根输出轴的发动机；能量调整装置，带有与发动机输出轴相连的第一轴和与驱动轴相连的第二轴，该能量调整装置通过调节相应电能的输入和输出，调整在输入到第一轴或从第一轴输出的动力与输入到第二轴或从第二轴输出的动力之间的能量差；及一个驱动电机，其中动力在驱动电机与输出轴之间传递；(b)设置输出到驱动轴的目标动力；(c)根据在发动机按照目标动力输出能量的多个可用驱动点中选择达到最高效率特定驱动点的特定条件，设置发动机的目标驱动状态，发动机按照在步骤(b)中设置的目标动力而输出能量；及(d)控制发动机，以便能够在步骤(c)设置的目标驱动状态下驱动发动机，和控制能量调整装置和驱动电机，以便能够使从发动机输出的动力受转矩转换，并作为目标动力而输出到驱动轴。

本发明的第一方法能够在发动机按照目标动力输出能量的多个可用驱动点中，在达到最高效率的特定驱动点驱动发动机。这进一步提高了动力输出装置的能量效率。

在本发明的第一方法中，步骤(d)可以进一步包括步骤：(e)检测发动机的驱动状态；(f)当在步骤(e)检测的发动机驱动状态与目标驱动状态的状态偏差超出预定范围时，根据状态偏差和特定条件在预定范围内选择一种驱动状态，并把选择的驱动状态设置为暂时目标驱动状态；及(g)使用在步骤(f)设置的暂时目标驱动状态来代替目标驱动状态，以便控制发动机、能量调整装置、和驱动电机，直到状态偏差进入预定范围。即使当新设置的目标驱动状态具有很大的状态偏差时，这种结构也能使发动机稳定地接近并最终到达目标驱动状态。这就有效地防止了发动机由于很大的状态偏差造成其输出轴失速或停转。

在本发明的第一方法中，还希望步骤(d)进一步包括步骤：(h)当设置不同的目标动力时，根据发动机输出轴的转速和能量调整装置的状态，估计发动机的驱动状态；和(i)根据发动机的估计驱动状态，控制能量调整装置和驱动电机，以便使从发动机输出的动力受转矩转换并输出到驱动轴。对于目标动力的变化，这种结构能够使从发动机输出的动力受转矩转换，并高效率地输出到驱动轴。

本发明的目的还在于，一种控制用来把动力输出到一根驱动轴的动力输出装置的第二方法。第二方法包括步骤：(a)提供：带有一根输出轴的发动机；能量调整装置，带有与发动机输出轴相连的第一轴和与驱动轴相连的第二轴，该能量调整装置通过调节相应电能的输入和输出，调整在输入到第一轴或从第一轴输出的动力与输入到第二轴或从第二轴输出的动力之间的能量差；及一个驱动电机，其中动力在驱动电机与输出轴之间传递；(b)设置输出到驱动轴的目标动力；(c)根据在发动机按照目标动力输出能量的多个可用驱动点中选择达到最合理综合效率特定驱动点的特定条件，设置发动机的目标驱动状态，发动机按照在步骤(b)中设置的目标动力而输出能量，当从发动机输出的动力受转矩转换并输出到驱动轴时，通过把发动机的能量效率，乘以能量调整装置和驱动电机的传递效率，计算该综合效率；及(d)控制发动机，以便能够在步骤(c)设置的目标驱动状态下驱动发动机，和控制能量调整装置和驱动电机，以便能够使从发动机输出的动力受转矩转换，并作为目标动力而输出到驱动轴。

本发明的第二方法能够在发动机按照目标动力输出能量的多个可用驱动点中，在整个设备达到最高综合效率的特定驱动点驱动发动机。这进一步提高了动力输出装置的能量效率。

在本发明的第二方法中，步骤(d)可以进一步包括步骤：(e)检测发动机的驱动状态；(f)当在步骤(e)检测的发动机驱动状态与目标驱动状态的状态偏差超出预定范围时，根据状态偏差和特定条件在预定范围内选择一种驱动状态，并把选择的驱动状态设置为暂时目标驱动状态；及(g)使用在步骤(f)设置的暂时目标驱动状态来代替目标驱动状态，以便控制发动机、能量调整装置、和驱动电机，直到状态偏差进入预定范围。即使当新设置的目标驱动状态具有很大的状态偏差时，这种结构也能使发动机稳定地接近并最终到达目标驱动状态。这就有效地防止了发动机由于很大的状态偏差造成其输出轴失速或停转。

在本发明的第二方法中，还希望步骤(d)进一步包括步骤：(h)当设置不同的目标动力时，根据发动机输出轴的转速和能量调整装置的状态，估计发动机的驱动状态；和(i)根据发动机的估计驱动状态，控制能量调整装置和驱动电机，以便使从发动机输出的动力受转矩转换并输出到驱动轴。对于目标动力的变化，这种结构能够使从发动机输出的动力受转矩转换，并高效率地输出到驱动轴。

由如下结合附图的最佳实施例的详细描述，本发明的这些和其他目的、特征、方面、和优点将变得显而易见。

图1是示意图，表明作为根据本发明第一实施例的一种动力输出装置20的结构；

图2是剖视图，表明图1动力输出装置20中包括的离合器电机30和辅助电机40的详细结构；

图3是示意图，表明其中包括有图1动力输出装置20的一种车辆的一般结构；

图4是曲线图，表示动力输出装置20的操作原理；

图5是流程图，表示在第一实施例中由控制器80的控制CPU 90执行的转矩控制程序；

图6是曲线图，表明由目标发动机转矩Te^*和目标转速Ne^*限定的发动机50的驱动点；

图7是曲线图，表示发动机50沿相对于发动机50的转速Ne的恒定输出能量曲线的效率；

图8是流程图，表示由控制器80执行的、控制离合器电机30的基本过程；

图9是曲线图，表示离合器电机30的转矩命令值Tc^*与发动机50的目标转矩Te^*和目标转速Ne^*之间的关系；

图10和11是流程图，表示由控制器80执行的、控制辅助电机40的基本过程；

图12是流程图，表示由EFIECU 70执行的节流阀位置控制程序；

图13是流程图，表示由EFIECU 70执行的燃料喷射控制程序；

图14是曲线图，表示考虑到车辆或安装在该车辆上设备的共振转速NF时，发动机50的驱动点；

图15是放大图，表示图14的共振转速NF和其附近；

图16是流程图，表示在本发明第二实施例中由控制器80的控制CPU 90执行的转矩控制程序；

图17表示当驾驶员踏在加速踏板64上时加速踏板位置AP、输出能量Pe、和转矩Tc的变化；

图18是流程图，表示在改进的第二实施例中，由控制器80执行的辅助电机40的控制过程；

图19和20是流程图，表示在本发明改进的第三实施例中，由控制器80执行的离合器电机30的控制过程；

图21表示从估计转矩Tef引导估计目标转速Nef^*的过程；

图22表示当驾驶员踏在加速踏板64上时加速踏板位置AP、节流阀位置BP、及发动机50的转矩Te与转速Ne的变化；

图23表示作为第一至第三实施例一种改进的另一种动力输出装置20C的结构；

图24表示作为第四实施例的另一种动力输出装置20D的结构；

图25表示作为第四实施例一种改进的另一种动力输出装置20E的结构；

图26表示作为第四实施例一种改进的另一种动力输出装置20F的结构；

图27表示作为根据本发明第五实施例的另一种动力输出装置110的结构；

图28是放大图，表明第五实施例的动力输出装置110的基本部分；

图29是示意图，表明其中包括有第五实施例的动力输出装置110的一种车辆的一般结构；

图30是列线图，表示与行星齿轮120相连的三根不同轴的转速与转矩之间的关系；

图31是列线图，表示与行星齿轮120相连的三根不同轴的转速与转矩之间的关系；

图32是流程图，表示在第五实施例中由控制器180的控制CPU 190执行的转矩控制程序；

图33和34是流程图，表示在第五实施例中由控制器180的第一电机MG1的控制过程；

图35是流程图，表示在第五实施例中由控制器180的第二电机MG2的控制过程；

图36表示作为第五实施例一种改进的另一种动力输出装置110A的结构；

图37表示作为第五实施例另一种改进的又一种动力输出装置110B的结构；

图38表示作为本发明第六实施例的另一种动力输出装置110C的结构；

图39是列线图，表示在第六实施例的动力输出装置110C中与行星齿轮120相连的三根不同轴的转速与转矩之间的关系；

图40是列线图，表示在第六实施例的动力输出装置110C中与行星齿轮120相连的三根不同轴的转速与转矩之间的关系；

图41表示作为第六实施例一种改进的另一种动力输出装置110D的结构；

图42表示作为第六实施例另一种改进的又一种动力输出装置110E的结构；

图43表示当第一至第三实施例的基本结构用于带有四轮驱动的车辆时的典型结构；

图44表示当第五实施例的基本结构用于带有四轮驱动的车辆时的典型结构；

下文描述用来实施本发明的的最佳模式。图1是示意图，表明作为根据本发明第一实施例的一种动力输出装置20的结构；图2是剖视图，表明在图1动力输出装置20中包括的一个离合器电机30和一个辅助电机40的详细结构；及图3是示意图，表明其中包括有图1动力输出装置20的一种车辆的一般结构；为了描述方便起见，首先描述车辆的一般结构。

参照图3，车辆装有一个用汽油驱动的发动机50作为动力源。从供气系统经一个节流阀66吸入的空气，与从一个燃料喷射阀51喷射的燃料，即本实施例中的汽油相混合。空气/燃料混合物供入燃烧室52中以被引爆和燃烧。把由空气/燃料混合物爆炸压下活塞54的线性运行转换成曲轴56的旋转运动。节流阀66由致动器68驱动打开和关闭。火花塞62把从点火器58经分电器60供给的高压转换成火花，引爆和燃烧空气/燃料混合物。

发动机50的操作受一个电子控制单元(下文称之为EFIECU)70控制。EFIECU 70从检测发动机50操作状态的各个传感器接收信息。这些传感器包括：一个用来检测阀运动或节流阀66的位置BP的节流阀位置传感器67、一个用来测量施加到发动机50上的载荷的歧管真空传感器72、一个用来测量发动机50中冷却水温度的水温传感器74、及安装在分电器60上用来测量曲轴56转速(每预定时段的转数)和转角的一个速度传感器76和一个角度传感器78。一个用来检测点火钥匙(未表示)的启动状态ST的启动器开关79也连接到EFIECU 70上。其它与EFIECU 70相连的传感器和开关的描述略去。

发动机50的曲轴56经离合器电机30和辅助电机40(在下面详细描述)与一根驱动轴22相联。驱动轴22进一步与一个差动齿轮装置24相连，差动齿轮装置24最终把从动力输出装置20的驱动轴22输出的转矩传递到左右驱动轮26和28。离合器电机30和辅助电机40由一个控制器80驱动和控制。控制器80包括一个内部控制CPU，并接收来自一个连接到换档82上的换档位置传感器84、和一个连接到加速踏板64上的加速位置传感器65的输入，如下文详细描述的那样。控制器80通过通信把各种数据和信息送到EFIECU 70，并从中接收各种数据和信息。包括通信协议的控制程序细节将在下文描述。

参照图1，动力输出装置20基本包括用来产生动力的发动机50、带有一个外转子32和一个内转子34的离合器电机30、带有一个转子42的辅助电机40、及有来驱动和控制离合器电机30和辅助电机40的控制器80。离合器电机30的外转子32与发动机50的曲轴56的一端机械连接，而其内转子34与辅助电机40的转子42机械连接。

简短地描述离合器电机30和辅助电机40的结构。如图1所示，把离合器电机30建造成这样的同步电机，具有连接到外转子32内表面上的永久磁铁35、和缠绕在形成在内转子34中诸槽上的三相线圈36。经一个旋转变压器38向三相线圈36供电。层叠的无向电磁钢片用来形成用于内转子34中三相线圈36的齿和槽。一个用来测量曲轴56的转角θe的解算器39连接到曲轴56上。解算器39还可以用作安装到分电器60上的角度传感器78。

还把辅助电机40建造成一个具有三相线圈44的同步电机，三相线圈44缠绕到一个定子43上以产生旋转磁场，定子43固定到壳体45上。定子43也由层叠的无向电磁钢片制成。多个永久磁铁46连接到转子42的外表面上。在辅助电机40中，由永久磁铁46形成的磁场与由三相线圈44形成的旋转磁场之间的相互作用导致转子42的转动。转子42与驱动轴22机械地连接，驱动轴22作为动力输出装置20的输出轴工作。一个用来测量驱动轴22的转角θe的解算器48连接到驱动轴22上，驱动轴22进一步由保持在壳体45中的轴承49支撑。

离合器电机30的内转子34与辅助电机40的转子42机械地连接，并且进一步与驱动轴22相连接。因而，把发动机50曲轴56的转动和轴向转矩经离合器电机30的外转子32和内转子34传递到驱动轴22上，同时把辅助电机40的转动和转矩加到传递的转动和转矩上，或从其上减去。

尽管把辅助电机40建造成常规的永久磁铁型三相同步电机，但离合器电机30包括两个转动元件即转子，就是，带有安装在其上永久磁铁35的外转子32和带有安装在其上的三相线圈36的内转子34。根据图2的剖视图，描述离合器电机30的详细结构。离合器电机30的外转子32借助于一个压力销59a和一个螺钉59b，连接到围绕着曲轴56设置的轮子57的周缘端上。轮子57的中心部分突出以形成轴状元件，借助于轴承37A和37B把内转子34可转动地连接到该轴状元件上。驱动轴22的一端固定到内转子34上。

如以前描述的那样，把多个永久磁铁35，在本实施例中为四个，连接到外转子32的内表面上。永久磁铁35在指向离合器电机30轴向中心的方向上被磁化，并具有交替颠倒方向的磁极。内转子34跨过一个小间隙面对着永久磁铁35的三相线圈36缠绕在总共24个槽(未表示)上，这24个槽形成在内转子34中。向各个线圈的供电形成穿过诸齿(未表示)的磁通，诸齿把槽彼此分开。向各个线圈供给的交替电流转动这一磁场。连接三相线圈36，以接收从旋转变压器38供给的电力。旋转变压器38包括固定到壳体45上的初级绕组38A和连接到驱动轴22上的次级绕组38B，驱动轴22与内转子34联接。电磁感应能够使电力从初级绕组38A传递到次级绕组38B上，反过来也是一样。旋转变压器38具有用于三相，即U、V、和W相，的绕组，以允许三相电流的传递。

在由一个相邻永久磁磁铁对35形成的磁场、与由内转子34的三相线圈36形成的旋转磁场之间的相互作用，导致外转子32和内转子34的各种特性。供到三相线圈36的三相交流频率一般等于直接连接到曲轴56上的外转子32的转速(每秒转数)、与内转子34的转速之差。这就导致外转子32与内转子34之间的滑差。下面根据流程图，将描述离合器电机30和辅助电机40的控制过程细节。

如上所述，离合器电机30和辅助电机40由控制器80驱动和控制。再参照图1，控制器80包括一个用来驱动离合器电机30的第一驱动电路91、一个用来驱动辅助电机40的第二驱动电路92、一个用来控制第一驱动电路91和第二驱动电路92的控制CPU 90、及一个包括多个蓄电池单元的蓄电池94。控制CPU 90是一个单芯片微处理器，包括一个用作工作存储器的RAM 90a、一个其中存储各种控制程序的ROM 90b、一个输入/输出端口(未表示)、及一系列经其向EFIECU 70发送数据和从其接收数据的通信端口(未表示)。控制CPU 90经输入端口接收各种数据。输入数据包括用解算器39测量的发动机50曲轴56的转角θe、用解算器48测量的驱动轴22的转角θd、从加速位置传感器65输出的加速踏板位置AP(加速踏板64的踏下量)、从换档位置传感器84输出的换档位置SP、来自布置在第一驱动电路91中的两个安培计95和96的离合器电机电流Iuc和Ivc、来自布置在第二驱动电路92中的两个安培计97和98的辅助电机电流Iua和Iva、及用一个剩余电荷表99测量的蓄电池94的剩余电荷BRM。剩余电荷表99可以用任何已知的方法确定蓄电池94的剩余电荷BRM，例如，通过测量蓄电池94中电解液的比重或蓄电池94的整个重量、通过计算充电和放电的电流和时间、或通过使蓄电池94的终端瞬时短路而测量相对于电流的内电阻。

控制CPU 90输出用来驱动作为第一驱动电路91的开关元件而工件的六个晶体管Tr1至Tr6的第一控制信号SW1、和用来驱动作为第二驱动电路92的开关元件而工件的六个晶体管Tr11至Tr16的第二控制信号SW2。在第一驱动电路91中的六个晶体管Tr1至Tr6构成一个晶体管变换器，并成对布置以相对于一对电线L1和L2作为一个源和一个漏而工作。离合器电机30的三相线圈(U、V、W)36经旋转变压器38连接到成对晶体管的相应接点上。电线L1和L2分别连接到蓄电池94的正端和负端。从控制CPU 90输出的第一控制信号SW1这样依次控制成对晶体管Tr1至Tr6的通电时间。流经每个线圈36的电流经受PWM(脉冲宽度调制)以给出准正弦波，该准正弦波能够使三相线圈36形成旋转磁场。

在第二驱动电路92中的六个晶体管Tr11至Tr16也构成一个晶体管变换器，并以与第一驱动电路91中晶体管Tr1至Tr6相同的方式布置。辅助电机40的三相线圈(U、V、W)44连接到成对晶体管的相应接点上。电线L1和L2分别连接到蓄电池94的正端和负端。从控制CPU 90输出的第二控制信号SW2这样依次控制成对晶体管Tr11至Tr16的通电时间。流经每个线圈44的电流经受PWM以给出准正弦波，该准正弦波能够使三相线圈44形成旋转磁场。

这样建造的动力输出装置20按照以下讨论的工作原理、特别是按照转矩转换的原理工作。作为例子，假定由EFIECU 70驱动的发动机50的曲轴56以转速(每预定时段的转数)Ne转动，Ne等于预定值N1。在下面的叙述中，曲轴56的转速Ne也称作发动机50的转速Ne。在第一驱动电路91中的晶体管Tr1至Tr6处于断开的同时，控制器80经旋转变压器38不向离合器电机30的三相线圈36供电。不供电使离合器电机30的外转子32与内转子34电磁地脱开。这就导致发动机50的曲轴56空转。在所有晶体管Tr1至Tr6处于断开的条件下，没有来自三相线圈36的能量再生，并且发动机50保持空载。

随着控制器80的控制CPU 90输出第一控制信号SW1，以控制第一驱动电路91中的晶体管Tr1至Tr6的接通和断开，根据发动机50的转速Ne与驱动轴22的转速Nd之差(换句话说，在离合器电机30中外转子32与内转子34的转速之差Nc＝(Ne-Nd))，一个恒定电流流经离合器电机30的三相线圈36。因而在离合器电机30中，在彼此连接的外转子32与内转子34之间存在一定的滑差。这时，内转子34以转速Nd转动，低于发动机50的转速Ne。在这种状态下，离合器电机30起发电机的作用，并执行再生操作以经第一驱动电路91再生电流。为了允许辅助电机40消耗与由离合器电机30再生的电能相同的能量，控制CPU 90控制第二驱动电路92中的晶体管Tr11至Tr16的接通与断开。晶体管Tr11至Tr16的通-断控制能够使电流流经辅助电机40的三相线圈44，并且因此辅助电机40执行动力操作以产生转矩。

参照图4，在动力输出装置20中，当在第一驱动点P1处驱动发动机50时，这里发动机转速Ne等于预定转速N1，并且发动机转矩Te等于预定转矩T1，离合器电机30就执行再生操作以产生由第一面积G1限定的能量。第一面积G1的能量供给到辅助电机40，作为由第二面积G2限定的能量。因而在第二驱动点P2处驱动驱动轴22，这里驱动轴转速Nd等于预定转速N2，并且驱动轴转矩Td等于预定值T2，以以上讨论的方式执行转矩转换，并且因此对应于离合器电机30中的滑差或转速差Nc＝(Ne-Nd)的能量，作为转矩给出到驱动轴22。

按照另一个实例，假定在第二驱动点P2处驱动发动机50，这里发动机转速Ne等于预定转速N2，并且发动机转矩Te等于预定值T2，而驱动轴22的转速Nd等于预定转速N1，转速N1大于转速N2。在这种状态下，离合器电机30的内转子34相对于外转子32在驱动轴22的转动方向上，以由转速差Nc＝(Ne-Nd)的绝对值限定的转速转动。因而离合器电机30起正常电机的作用，并且消耗电能以把旋转运动能量供给驱动轴22。当控制器80的控制CPU 90控制第二驱动电路92，能够使辅助电机40再生电能时，在辅助电机40的转子42与定子43之间的滑差使再生电流流经三相线圈44。为了让离合器电机30消耗由辅助电机40再生的能量，控制CPU 90控制第一驱动电路91和第二驱动电路92。这能够使离合器电机30被驱动，而不使用存储在蓄电池94中的电能。

再参照图4，当在第二驱动点P2处驱动发动机50时，这里转速Ne＝N2和转矩Te＝T2，辅助电机40就再生对应于第二面积G2与第三面积G3之和的能量。把面积G2和G3的能量供给离合器电机30，作为由第一面积G1和第三面积G3之和限定的能量。因而在第一驱动点P1处驱动驱动轴22，这里转速Nd＝N1和转矩Td＝T1。

除以上讨论的转矩转换之外，本实施例的动力输出装置20能用盈余的电能给蓄电池94充电，或者蓄电池94放电以补充电能。这通过控制从发动机50输出的机械能(即，转矩Te与转速Ne的乘积)、由离合器电机30再生或消耗的电能、及由辅助电机40消耗或再生的电能来实现。这样能以高效率把从发动机50输出的动力(能量)传递到驱动轴22。

根据图5流程图中所示的转矩控制程序，描述由动力输出装置20执行的转矩转换的具体过程。在驱动器已经启动车辆之后，在预定时间重复执行该转矩控制程序。

当程序进入转矩控制程序时，在步骤S100，控制器80的控制CPU 90首先接收驱动轴22的转速数据Nd。由从解算器48读出的驱动轴22的转角θd，能计算驱动轴22的转速Nd。在下一个步骤S101，控制CPU 90读出由加速位置传感器65检测的加速踏板位置AP。当驾驶员感到输出转矩不足时，踩加速踏板64。因而加速踏板位置AP的值代表驾驶员要求的希望输出转矩(即，驱动轴22的希望转矩)。然后程序前进到步骤S102，在该步骤，控制CPU 90计算对应于输入加速踏板位置AP的目标输出转矩Td^*。目标输出转矩Td^*是指要输出到驱动轴22上的目标转矩，并且此后称作‘输出转矩命令值’。在本实施例中，对应于各加速器踏板位置AP的输出转矩命令值Td^*已被预先设置，并存储在ROM 90b中。响应加速踏板位置AP的输入，从存储在ROM 90b中的输出转矩命令值Td^*提取对应于输入加速器踏板位置AP的输出转矩命令值Td^*。

在步骤S103，由提取的输出转矩命令值Td^*和驱动轴22的输入转速Nd，根据公式Pd＝Td^*×Nd，计算要输出到驱动轴22上的能量Pd的大小(目标能量)。然后程序进行到步骤S104，在该步骤，控制CPU 90根据由此得到的输出能量Pd设置发动机50的一个目标发动机转矩Te^*和一个目标发动机速度Ne^*。从发动机50供给的能量等于发动机50的转矩Te与转速Ne的乘积，从而在输出能量Pd、目标发动机转矩Te^*、和目标发动机速度Ne^*之间的关系能定义为Pd＝Te^*×Ne^*。然而，发动机50的目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*有多种组合满足以上关系。在本实施例中，对于输出能量Pd的各个值，预先用试验方法或用其他方法确定发动机50的目标转矩Te^*和目标转速Ne^*的良好组合。在这样的良好组合中，以最合理的效率驱动发动机50，并且发动机50的驱动状态随输出能量Pd的变化而平稳地变化。预定良好组合以映像的形式存储在ROM 90b中。在实际中，在步骤S104从映像读出对应于步骤S103得到输出能量Pd的发动机50的目标转矩Te^*和目标转速Ne^*。如下给出映像的进一步描述。

图6是曲线图，用其效率表示发动机50的驱动点(由目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*定义)。图6中的曲线B表示发动机可操作范围的边界，在该范围内可驱动发动机50。在发动机可操作范围内，通过依次连接具有相同效率的驱动点能画出效率曲线，如曲线α1至α6。在发动机可操作范围内，也能画出恒定输出能量曲线，如曲线C1-C1至C3-C3。在每条恒定输出能量曲线上，从发动机50输出的、并定义为转矩Te与转速Ne乘积的能量是恒定的。图7的曲线表示沿相对于发动机50的转速Ne画出的恒定输出能量曲线C1-C1至C3-C3的各个驱动点的效率。

参照图7，相对于来自发动机50的相同输出能量的效率显著地随发动机50的驱动点改变。例如，在恒定输出能量曲线C1-C1上，当在驱动点A1处(转矩Te1和转速Ne1)驱动发动机50时，发动机50的效率达到其最大值。这个实现最高效率的驱动点存在于每条恒定输出能量曲线上；对于恒定输出能量曲线C2-C2为驱动点A2，而对于恒定输出能量曲线C3-C3为驱动点A3。通过用一条连续曲线连接输出能量Pd的各个值得到发动机50的最高效率的这些驱动点，得到图6中的曲线A。在图5流程图中的步骤S104，使用表示曲线A上每个驱动点(转矩Te和转速Ne)与输出能量Pd之间关系的映像，来设置发动机50的目标转矩Te^*和目标转速Ne^*。

曲线A因为如下原因应该是连续的。在用不连续曲线相对于输出能量Pd的变化来设置发动机50的驱动点的情况下，发动机50的驱动状态在跨过不连续驱动点时随输出能量Pd的变化突然变化。突然变化可能会防止驱动状态平稳地移动到目标值，并由此导致冲击或其他不希望的状态。因而，曲线A上的每个驱动点不可能对应于在输出能量Pd＝常数的曲线上得到最高效率的驱动点。

在设置发动机50的目标转矩Te^*和目标转速Ne^*之后，过程前进到步骤S108、S110、和S111，以根据目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*，分别控制离合器电机30、辅助电机40、和发动机50。为了说明方便起见，离合器电机30、辅助电机40、和发动机50的控制操作表示为单独的步骤。然而在实际程序中，同时执行这些控制操作。作为实例，控制CPU 90通过利用中断过程同时控制离合器电机30和辅助电机40，同时经通信把指令传递到EFIECU 70，以便让EFIECU 70同时控制发动机50。在下面描述控制的具体程序。

图8是流程图，表示在图5流程图中步骤S108执行的离合器电机30的控制过程细节。当过程进入离合器电机控制程序时，控制器80的控制CPU 90首先在步骤S112读出发动机50的转速Ne。由从解算器39读出的、或用安装在分电器60上的速度传感器76直接测量的曲轴56的转角0e，可以计算发动机50的转速Ne。在使用速度传感器76的情况下，控制CPU 90从与速度传感器76连接的EFIECU 70经通信接收转速数据Ne。

然后在以下的步骤S113，根据如下给出的公式(1)，计算离合器电机30的目标离合器转矩或转矩命令值Tc^*：

Tc^*＝kc(Ne-Ne^*)+Te^*                  (1)

其中kc表示比例系数。

根据发动机50的实际转速Ne同目标发动机速度Ne^*的偏差，改变离合器电机30的转矩命令值Tc^*，以便通能够使发动机50在目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*的驱动点处被稳定地驱动。即使当希望在目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*的驱动点处驱动发动机50时，由于发动机50的转矩Te对应于对离合器电机30的负载转矩Tc的反作用，所以发动机50的功能也不单独允许在希望驱动点处驱动发动机50。与离合器电机30和辅助电机40相比，发动机50的驱动状态更显著地波动。即使当把离合器电机30的实际转矩Tc设置成等于目标发动机转矩Te^*，且由此使发动机50的转矩Te与目标发动机转矩Te^*相同时，发动机50的转速Ne也不可能与目标发动机速度Ne^*一致。因而本实施例的结构不能把离合器电机30的转矩命令值Tc^*设置成等于发动机50的目标发动机转矩Te^*，而是根据发动机50的实际转速Ne与目标发动机速度Ne^*之差引入一个修正项。

图9的曲线表示离合器电机30的转矩命令值Tc^*与发动机50的目标转矩Te^*和目标转速Ne^*之间的关系。参照图9，当发动机50的转速Ne大于目标发动机速度Ne^*时，把转矩命令值Tc^*设置成等于比目标发动机转矩Te^*大的一个值，以便让离合器电机30降低发动机50的转速Ne。当发动机50的转速Ne小于目标发动机速度Ne^*时，与此不同，把转矩命令值Tc^*设置成等于比目标发动机转矩Te^*小的一个值，以便让离合器电机30提高发动机50的转速Ne。

再参照图8的流程图，控制CPU 90在步骤S114，从解算器48读出驱动轴22的转角θd，而在步骤S115从解算器39读出发动机50曲轴56的转角θe。控制CPU 90然后在步骤S116，由公式θc＝θe-θd计算驱动轴22相对于曲轴56的角度θc。

程序前进到步骤S118，在该步骤，控制CPU 90读出离合器电机电流Iuc和Ivc，电流Iuc和Ivc分别流经离合器电机30中三相线圈36的U相和V相，并由安培计95和96来测量。尽管电流自然流经所有的三相U、V、和W，但仅需测量通过两相的电流，因为电流之和等于零。在下面的步骤S120，控制CPU 90使用在步骤S118得到的流经三相的电流值，执行坐标变换(三相到两相变换)。坐标变换把流经三相的电流值映像成通过永久磁铁型同步电机的d和q轴的电流值，并根据下面给出的公式(2)执行该坐标变换： $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Idc}\\ \mathrm{Iqc}\end{array}\right]=\sqrt{2}\left[\begin{array}{cc}-\sin (\mathrm{\θc}-120)& \sin \mathrm{\θc}\\ -\cos (\mathrm{\θc}-120)& \cos \mathrm{\θc}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Iuc}\\ \mathrm{Ivc}\end{array}\right].......\left(2\right)$

所以执行坐标变换，是因为流经d和q轴的电流对于永久磁铁型同步电机中的转矩控制是基本的。要不然，可以直接用流经三相的电流执行转矩控制。在变换成两轴的电流之后，控制CPU 90在步骤S112计算实际流经d和q轴的电流Idc和Iqc同各轴电流命令值Idc^*和Iqc^*的偏差，其次确定相对于d和q轴的电压命令值Vdc和Vqc，电流命令值Idc^*和Iqc^*根据离合器电机30的转矩命令值Tc^*计算。根据具体的过程，控制CPU 90执行下面公式(3)和公式(4)给出的算术运算：

ΔIdc＝Idc^*-Idc

ΔIqc＝Iqc^*-Iqc                (3)

Vdc＝Kp1·ΔIdc+∑Ki1·ΔIdc

Vqc＝Kp2·ΔIqc+∑Ki2·ΔIqc          (4)其中Kp1、Kp2、Ki1、和Ki2表示调整到适合于所用电机特性的系数。每个电压命令值Vdc(Vqc)都包括同电流命令值I^*的偏差ΔI成比例的部分(公式(4)右侧的第一项)和偏差ΔI的历史数据对‘i’项的求和(右侧的第二项)。控制CPU 90然后在步骤S124再变换如此得到的电压命令坐标值(两相到三相变换)。这相当于在步骤S120执行的变换的逆运算。逆变换确定实际施加到三相线圈36上的电压Vuc、Vvc、和Vwc，正如由以下给出的公式(5)所表示的那样： $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Vuc}\\ \mathrm{Vvc}\end{array}\right]=\sqrt{\frac{2}{3}}\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θc}& -\sin \mathrm{\θc}\\ \cos (\mathrm{\θc}-120)& -\sin (\mathrm{\θc}-120)\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Vdc}\\ \mathrm{Vqc}\end{array}\right]$

Vwc＝-Vuc-Vvc                  (5)

通过在第一驱动电路91中的晶体管Tr1至Tr6的通断操作完成实际电压控制。在步骤S126，为了得到由以上公式(5)确定的电压命令值Vuc、Vvc、和Vwc，PWM(脉冲宽度调制)控制在第一驱动电路91中的晶体管Tr1至Tr6的通断时间。

当正转矩在曲轴56的转动方向上施加到驱动轴22上时，转矩命令值Tc^*为正。作为实例，假定把转矩命令值Tc^*设置为正值。按照此假设当发动机50的转速Ne大于驱动轴22的转速Nd时，即当转速差Nc＝(Ne-Nd)为正时，就根据转速差Nc控制离合器电机30，以执行再生操作和产生再生电流。当发动机50的转速Ne小于驱动轴22的转速Nd时，即当转速差Nc＝(Ne-Nd)为负时，与此不同，就控制离合器电机30，以执行动力操作并在驱动轴22的转动方向上以由转速差Nc的绝对值限定的转速转动。对于正的转矩命令值Tc^*，离合器电机30的再生操作和动力操作都实现相同的开关控制。根据具体的程序，控制第一驱动电路91的晶体管Tr1至Tr6，通过把安置在外转子32上的永久磁铁35产生的磁场、同流经安装在离合器电机30的内转子34上的三相线圈36的电流产生的旋转磁场相结合，能够把正转矩施加到驱动轴22上。只要转矩命令值Tc^*的符号不变，对于离合器电机30的再生操作和动力操作就都执行相同的开关控制。这样，图8的离合器电机控制程序即可用于再生操作又可用于动力操作。在制动驱动轴22或反向运动车辆的情况下，转矩命令值Tc^*具有负的符号。当在步骤S116得到的相对角θc在反向变化时，图8的离合器电机控制程序还可用于这种情况下的控制过程。

图10和11是流程图，表示在流程图5中步骤S110执行的辅助电机40的转矩控制过程细节。当过程进入辅助电机控制程序时，控制CPU 90首先在步骤S131读出驱动轴22的转速Nd，并在步骤S132读出发动机50的转速Ne。然后在步骤133，控制CPU 90计算驱动轴22的转速Nd与发动机50的转速Ne的输入数据之间的转速差Nc(Nc＝Ne-Nd)，并在步骤S134检验如此得到的转速差Nc的符号。

当转速差Nc具有正的符号时，离合器电机30在再生控制下，并且程序前进到步骤S135，在步骤S135，根据如下给出的公式(6)，计算由离合器电机30再生的动力Pc。在以下的步骤S136，根据如下给出的公式(7)，控制CPU 90计算消耗再生动力Pc的辅助电机40的转矩命令值Ta^*：

Pc＝Ksc×Nc×Tc^*           (6)

Ta^*＝Ksa ×Pc/Nd           (7)

其中公式(6)中的Ksc表示离合器电机30的效率，而公式(7)中的Ksa表示辅助电机40的效率。

另外，当转速差Nc具有负的符号时，离合器电机30在动力控制下，并且程序前进到步骤S137，在步骤S137，根据如下给出的公式(8)，计算由离合器电机30消耗的动力Pc。在以下的步骤S138，根据如下给出的公式(9)，控制CPU 90计算再生消耗动力Pc的辅助电机40的转矩命令值Ta^*。当转速差Nc为负时，动力Pc和转矩命令值Ta^*也为负，并且辅助电机40把反向转动的转矩施加到驱动轴22上。因而辅助电机40在再生控制下。尽管在公式(6)和(7)中离合器电机30的效率Ksc和辅助电机40的效率Ksa也包括在公式(8)和(9)中，但不同的效率可以用于具有不同再操作和动力操作的电机的再生操作和动力操作。

Pc＝(1/Ksc)×Nc×Tc^*            (8)

Ta^*＝(1/Ksa)×Pc/Nd             (9)

在步骤S136或S138的处理之后，程序前进到步骤S139，在步骤139，把如此计算的转矩命令值Ta^*与辅助电机40能施加的最大转矩Tamax相比较。当转矩命令值Ta^*超过最大转矩Tamax时，在步骤S140把转矩命令值Ta^*限制和设置为等于最大转矩Tamax。

然后，控制CPU 90在步骤S141从解算器48读出驱动轴22的转角θd，并在步骤S142接收辅助电机电流Iua和Iva的数据，电流Iua和Iva分别流经辅助电机40中三相线圈44的U相和V相并用安培计97和98测量。然后，控制CPU 90在步骤S144执行三相电流的坐标变换，在步骤S146计算电压命令值Vda和Vqa，及在步骤S148执行电压命令值的坐标逆变换。在以下的步骤S150，控制CPU 90确定在第二驱动电路92中用于PWM(脉冲宽度调制)控制的晶体管Tr11至Tr16的通断时间。在步骤S144至S150执行的处理类似于图8流程图所示离合器电机控制程序步骤S120至S126执行的处理。

以如下方式执行发动机50的控制(图5流程图中的步骤S111)。为了在由图5步骤S104设置的目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*限定的驱动点处实现静态驱动，控制CPU 90调节发动机50的转矩Te和速度Ne。按照具体的程序，控制CPU 90通过通信把发动机50的目标转矩Te^*和目标速度Ne^*传递到EFIECU 70，并且EFIECU 70根据目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*，控制节流阀66的位置和来自燃料喷射阀51的燃料喷射。例如根据图12所示的节流阀位置控制程序，控制节流阀66的位置，而例如根据图13所示的燃料喷射控制程序，执行燃料喷射控制。这些程序以预定的时间间隔重复地执行。如下简要地描述这些程序。

当过程进入图12流程图中所示的节流阀位置控制程序时，EFIECU70首先在步骤S152读出用节流阀位置传感器67测出的节流阀66的位置BP，并在步骤S154读出发动机50的转速Ne。提供给EFIECU 70的发动机50的转速Ne一般用安装在分电器60上的速度传感器76来测量。在由从解算器39读出的曲轴56的转角θe计算发动机50的转速Ne的情况下，EFIECU 70通过通信从控制器80接收转角θe的数据。

在以下的步骤156，EFIECU 70根据在图5流程图步骤S103得到的输出能量Pd，设置节流阀66的标准位置BPF。在这个实施例中，对于输出能量Pd的各个量，用试验或其他方法确定在目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*的驱动点处实现发动机50静态驱动的节流阀66的位置BP。如此得到的关系预先作为映像存储在包括在EFIECU 70中的ROM(未表示)中。从作为标准位置BPF的映像读出对应于给定输出能量Pd的位置BP。

然后在步骤S158，EFIECU 70根据如下给出的公式(10)，由标准位置BPF、转速Ne、和目标发动机速度Ne^*，计算位置命令值BP^*：

BP^*＝ke(Ne^*-Ne)+BPF               (10)

其中ke表示比例常数。以这种方式设置位置控制值BP^*，从而以目标发动机速度Ne^*稳定地驱动发动机50。

在设置位置命令值BP^*之后，EFIECU 70在步骤S160从位置命令值BP^*上减去位置BP以产生差值ΔBP。然后在步骤S162，执行器68工作以由差值ΔBP驱动节流阀66，并且该过程从该程序中退出。

如下描述根据图13流程图中所示的燃料喷射控制程序执行的燃料喷射控制。当过程进入该程序时，EFIECU 70首先在步骤S164接收发动机50的转速数据Ne，并在步骤S166接收吸入空气量Q。根据由歧管真空传感器72测到的吸入歧管中的负压和发动机50的速度Ne能计算吸入空气量Q。

然后在步骤S168，EFIECU 70根据如下给出的公式(11)，由在步骤S164和S166输入的转速Ne和吸入空气量Q计算燃料喷射标准量TP：

TP＝kt·Q/Ne                      (11)

然后在步骤S170，根据如下给出的公式(12)，通过用要求的校正系数乘燃料喷射标准量TP，计算实际燃料喷射量TAU：

TAU＝TP·FAF·FWL·α·β         (12)

通过积分逐渐增大表示基于通过空气/燃料比率传感器(未表示)检测的空气/燃料混合物的稀浓状态的空气/燃料比率校正系数FAF，直到空气/燃料比率传感器的输出达到对应于空气/燃料混合物的浓状态的值，而然后通过积分逐渐减小，直到输出达到对应于稀状态的值。FWL表示预热增大校正系数，并且当冷却水温度不高于60℃时取等于或大于1.0的值。α和β表示与例如吸入温度校正、暂时校正、和动力电压校正有关的其他校正系数。

在步骤S170计算实际燃料喷射量TAU之后，过程前进到步骤S172，以对应于在确定打开时段的计数器(未表示)上的实际燃料喷射量TAU设置燃料喷射时间，在打开时段内燃料喷射阀51是打开的。然后过程进入燃料喷射阀驱动程序(未表示)，以在计数器上预置的打开时间内驱动和打开燃料喷射阀51，并能够使要求量的燃料喷射进发动机50的吸入口。

如以上讨论的那样，本实施例的动力输出装置20在发动机50的每条恒定能量输出曲线上的各个驱动点中选择一个实现最高效率的驱动点，并把每个选择的驱动点处的转矩Te和转速Ne设置为目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*。这就提高了发动机50的效率，并由此提高了整个动力输出装置20的效率。考虑到输出能量的各值选择的驱动点能彼此相连，形成一根连续的曲线。这样能随输出能量Pd的微小变化量平稳地改变发动机50的驱动点。这种结构有效地防止了发动机50不希望的失速或停转。

本实施例的动力输出装置20设置离合器电机30的转矩命令值Tc^*，以减小发动机50的实际转速Ne与目标发动机速度Ne^*之差。这种结构能够以目标发动机速度Ne^*驱动发动机50。还进行节流阀66的位置BP的调节，以减小发动机50的实际转速Ne与目标发动机速度Ne^*之差。这种调节进一步有助于稳定地以目标发动机速度Ne^*操作发动机50。

尽管在本实施例的动力输出装置20中，就输出能量值而论，设置为目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*的驱动点是连续的，但只要能有效地避免发动机50的驱动点突变，这些驱动点也可以是不连续的。

如上所述，本实施例的动力输出装置20设置离合器电机30的转矩命令值Tc^*，以减小发动机50的实际转速Ne与目标发动机速度Ne^*之差。然而，可以把发动机50的目标转矩Te^*直接设置为转矩命令值Tc^*。还设置节流阀66的位置命令值BP^*，以减小发动机50的实际转速Ne与目标发动机速度Ne^*之差。然而，可以把标准位置BPF直接设置为位置命令值BP^*。

本实施例的动力输出装置20在发动机50的每条恒定能量输出曲线上的各个驱动点中选择一个实现最高效率的驱动点，并把每个选择的驱动点处的转矩Te和转速Ne设置为目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*。另一种可能的结构把每条恒定能量输出曲线上各个驱动点中实现最佳排气的选择驱动点的转矩Te和转速Ne，设置为目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*。这种结构进一步改进了发动机50的排气。又一种可能的结构把每条恒定能量输出曲线上各个驱动点中具有最小驱动噪声的选择驱动点的转矩Te和转速Ne，设置为目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*。这种结构进一步减小了发动机50的驱动噪声。

在本实施例的动力输出装置20中，使用每条恒定能量输出曲线上各个驱动点中实现最高效率的选择驱动点的映像，设置目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*。一种可选择的结构提供了多个映像，如具有最高效率驱动点的映像、具有最佳排气驱动点的映像、和具有最小驱动噪声驱动点的映像，并根据车辆行驶的环境选择适当的映像。作为实例，当车辆行驶在市郊时选择具有最高效率驱动点的映像；而当车辆行驶在城镇中时选择具有最佳排气驱动点的映像。这种结构根据车辆行驶的环境实现发动机50的适当操作。用户可以选择适当的映像，例如，通过按下一个选择按钮。

本实施例的动力输出装置20把发动机50的每条恒定能量输出曲线上各个驱动点中实现最高效率的选择驱动点彼此相连，以产生一根连续曲线，以便提供用来设置发动机50的目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*的映像。然而，按照另一种可能的结构，可以把目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*设置到发动机50的预定驱动点范围之外。在车辆或安装在车辆上的其他设备在发动机50的特定转速范围内共振的情况下，例如，当设置目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*时，可以希望避免在这一特定转速范围(即，共振转速范围NF)内的驱动点。发动机50有用来把目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*设置在共振转速范围NF中的驱动点作为图14中的曲线D给出。除了共振转速范围NF中的区域之外，即除了发动机50的转速Ne从Nef1变化到Nef2的范围之外，曲线D与图6曲线图中的曲线A相同。图15是放大图，表示共振转速范围NF附近的区域。

参照图15，曲线D经过共振转速范围NF中和其附近的点D1、D2、D3、和D4。包括点D2和D3的曲线E-E是通过驱动点Pef的恒定输出能量曲线，驱动点Pef在图6曲线图中的曲线A上共振转速范围NF的中间处。当输出能量Pd跨过曲线E-E变化时，在曲线D上目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*的变化把发动机50的驱动点从D2移动到D3，反之亦然。这就导致发动机50的驱动点突变。除非共振转速范围NF非常宽，否则发动机50的状态就能平稳地移动到新的驱动点，而发动机50不会失速或停机。

把发动机50的目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*设置到共振转速范围NF之外，能有效地防止车辆或安装在车辆上的其他设备共振。

在以上讨论的实施例中，把发动机50的目标转矩Te^*和目标速度Ne^*设置到其中车辆或安装到车辆上的其他设备发生共振的共振转速范围NF之外。然而，其他可能的结构可以把发动机50的目标转矩Te^*和目标速度Ne^*设置到预定转矩范围之外、预定转速范围和预定转矩范围(即，预定驱动点的范围)之外、或其中车辆或安装到车辆上的其他设备发生共振、具有发动机50的驱动噪声的驱动点范围之外。

如下描述作为根据本发明第二实施例的另一种动力输出装置20A。第二实施例的动力输出装置20A的结构与第一实施例的动力输出装置20的结构相同，因而不再专门描述。在第一实施例描述中所用的数字和符号在第二实施例中具有相同的意义，除非另有说明。

通过执行图16流程图所示的转矩控制程序，而不是由第一实施例的动力输出装置20执行图5流程图中的转矩控制程序，来实现第二实施例的动力输出装置20A中的转矩控制。

当过程进入图16的转矩控制程序时，控制器80的控制CPU 90首先在步骤S180读出发动机50的转速Ne，并在步骤S182读出驱动轴22的转速Nd。然后，控制CPU 90在步骤S184读出由加速位置传感器65检测的加速踏板位置AP，并且在步骤S186根据输入加速踏板位置AP，确定输出转矩命令值Td^*。

控制CPU 90在步骤S188通过用驱动轴22的转速Nd乘输出转矩命令值Td^*计算希望输出能量Pd，其次在步骤S190通过用发动机50的转速Ne乘离合器电机30的转矩命令值Tc^*计算发动机50的实际输出能量Pe。然后，过程前进到步骤S192以计算希望输出能量Pd与实际输出能量Pe之差ΔPd。离合器电机30的转矩命令值Tc^*用来计算实际从发动机50输出的能量Pe，因为发动机50的转矩Te不易测量，而假定发动机50的转矩Te等效于离合器电机30的转矩Tc，即转矩命令值Tc^*。第二实施例的动力输出装置20A还执行以后描述的图8流程图所示的第一实施例的离合器电机控制程序，从而在图8流程图中的步骤S113设置离合器电机30的转矩命令值Tc^*。

然后在步骤S194把差值ΔPd与预定阈值Pref相比较。把阈值Pref设置为驱动点之间的能量差，这些驱动点能平稳地增大从发动机50输出的能量Pe，而发动机50不会失速或停机。阈值Pref取决于发动机的特性和驱动点的映像。当在步骤S194差值ΔPd大于阈值Pref时，过程判定不能平稳地实现，对应于输出能量Pd从发动机50的当前驱动点到另一个驱动点的转移。因而过程在步骤S200的处理之前，前进到步骤S196，以把阈值Pref加到从发动机50实际输出的能量Pe上，并设置一个新的输出能量Pd。当差值ΔPd等于或小于阈值Pref时，与此不同，过程判定能平稳地实现，对应于输出能量Pd从发动机50的当前驱动点到另一个驱动点的转移，并且直接前进到步骤S200。

在步骤S200，使用预置输出能量Pd和对应于图6所示第一实施例的映像，设置发动机50的目标转矩Te^*和目标转速Ne^*。根据如此得到的目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*，分别在步骤S202、S204、和S206控制离合器电机30、辅助电机40、和发动机50。步骤S202至S206的具体程序与图5流程图所示的第一实施例的步骤S108至S111相同。象第一实施例那样，尽管离合器电机30、辅助电机40、和发动机50的控制操作为了方便起见表示为单独的步骤，但在实际程序中同时执行这些控制。

这种转矩控制使发动机50能够平稳地增大其输出能量Pe，即使当驾驶员把加速踏板64踩到相当大的深度时也是如此。图17表示在这些条件下相对于时间的变化。参照图17，作为实例，驾驶员在时刻t1把加速踏板64踩到相当大的深度，以把加速踏板位置AP从一个值AP1改变到另一个值AP2。从发动机50实际输出的能量Pe具有分别对应于加速踏板位置AP的值AP1和AP2的值Pe1和Pe2。这里假定值Pe1与Pe2之差远大于阈值Pref。然后在图16流程图中的步骤S196，通过把阈值Pref加到从发动机50实际输出的能量Pe上，来设置输出能量Pd，并且把输出能量Pd用于发动机50、离合器电机30、和辅助电机40的控制程序。这样，从发动机50实际输出的能量Pe和离合器电机30的转矩Tc一点一点地增大。这种处理的重复能够使发动机50的实际输出能量Pe接近值Pe2，并且使实际输出能量Pe与值Pe2之差等于或小于阈值Pref。在这些条件下，对应于加速踏板64踩下量的输出能量Pd直接用于发动机50、离合器电机30、和辅助电机40的控制操作。发动机50的实际输出能量Pe最终在时刻t2与值Pe2一致。

当驾驶员踩下加速踏板64相当大的量时，第二实施例的动力输出装置20A根据在发动机50能从当前驱动点平稳转移到一个驱动点处的输出能量，而不是对应于加速踏板64踩下量的输出能量Pd，来控制发动机50、离合器电机30、和辅助电机40。这种结构能够使发动机50的驱动点平稳地转移到给出对应于加速踏板64踩下量的输出能量Pd的驱动点，由此有效地防止由于发动机50的驱动点突变造成发动机50失速或停机。

象第一实施例那样，第二实施例的动力输出装置20A把特定驱动点处的转矩Te和转速Ne设置为目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*，该特定驱动点在发动机50的每条恒定输出能量曲线上的各个驱动点中实现最高效率。这就进一步提高了发动机50的操作效率，并由此改进了整个动力输出装置20A的效率。

尽管第二实施例的动力输出装置20A使用预定阈值Pref，但可以根据当前从发动机50输出的能量设置阈值Pref。这种备选的结构能够更恰当地为发动机50的每个驱动点设置阈值Pref。

在第二实施例的动力输出装置20A中，当通过把阈值Pref加到从发动机50实际输出的能量Pe上来设置输出能量Pd时，执行控制过程，能够使新设置的输出能量Pd施加到驱动轴22上。按照另一种可能的结构，可以通过存储在蓄电池94中的动力来补充不足的能量值。在这种情况下，根据图18流程图所示的辅助电机控制程序，而不是图10和11的控制程序，控制辅助电机40。在图18的辅助电机控制程序中，在步骤S210通过从图16转矩控制程序中步骤S186确定的输出转出转矩命令值Td^*上减去图8离合器电机控制程序中步骤S113设置的离合器电机30的转矩命令值Tc^*，设置辅助电机40的转矩命令值Ta^*。步骤S211至S220的具体程序与图10和11辅助电机控制程序中步骤S141至S150的具体程序相同。在加速踏板64的踩下量显著变化并且发动机50不能输出对应于加速踏板64的踩下量的动力时，即，即使在发动机50的驱动点正在转移到新的目标驱动点以输出对应于加速踏板64踩下量的动力的过渡阶段，辅助电机40的这种控制程序也能使设置为输出转矩命令值Td^*的转矩对应于加速踏板64的踩下量，输出到驱动轴22上。

如下描述又一种作为根据本发明第三实施例的动力输出装置20B。第三实施例的动力输出装置20B的结构与第一实施例的动力输出装置20的结构相同，因此不作专门描述。在第一实施例描述中所用的数字和符号在第三实施例中具有相同的意义，除非另有说明。

第三实施例的动力输出装置20B执行由第一实施例的动力输出装置20执行的图5的转矩控制程序。然而，在步骤S108执行的离合器电机30的控制程序按照图19和20流程图中所示的离合器电机控制程序，以代替图8的离合器电机控制程序。象第一实施例的动力输出装置20那样，图5转矩控制程序中在步骤S110辅助电机和步骤S111发动机50的控制程序分别按照图10和11的辅助电机控制程序、及图12的节流阀位置控制程序和图13的燃料喷射控制程序。如下主要描述由第一实施例的动力输出装置20执行的图8的离合器电机控制程序与由第三实施例的动力输出装置20B执行的图19和20的离合器电机控制程序之间的差别。

当过程进入程序时，控制器80的控制CPU 90在步骤S230从RAM 90中读出离合器电机30施加到驱动轴22上的转矩Tc，即在离合器电机30中当前设置的转矩命令值Tc^*。然后，控制CPU 90在步骤S232接收发动机50的曲轴56的旋转速度数据ω(下文称作发动机50的旋转速度)。由已经从解算器39读出的、要不然由发动机50的转速Ne已经计算出的曲轴56的转角θe，可以计算发动机50的旋转速度ω(ω＝2π×Ne)。然后过程前进到步骤S234，在步骤S234，控制CPU 90从发动机50的当前旋转速度数据ω上减去该程序中前一循环输入的以前旋转速度数据ω(以前的ω)，并且把该差值除以致动这一程序的时间间隔Δt，以便确定发动机50的旋转速度变化率ω′。这一程序即使在刚发动车辆后也能正常地执行，因为在该程序之前执行的初始化程序(未表示)中把以前的ω初始化为零。

在计算发动机50的旋转速度变化率ω′之后，过程前进到步骤S236，以根据下面给出的公式(13)计算假定发动机50当前输出的估计转矩Tef：

Tef＝Tc+I×ω′               (13)在公式(13)右侧的值‘I’表示绕曲轴56、与曲轴56相连的外转子32等的惯性矩。根据作用在曲轴56上的力平衡，作为运动方程导出公式(13)。即发动机50作用在曲轴56上的转矩Te等于离合器电机30的转矩Tc与表示为系统中加速运动的力(I×ω′)之和。

在以下的步骤S238，控制CPU 90从图6的映像中读出对应于发动机50的估计转矩Tef的转速(估计目标转速)Nef^*，以确定发动机50的驱动点。例如，如图21中所示，作为对应于实现发动机50最高效率驱动点曲线A上的估计转矩Tef的值，确定估计目标转速Nef^*。

然后在步骤S40，根据以下给出的公式(14)，由估计转矩Tef和估计目标转速Nef^*计算离合器电机30的转矩命令值Tc^*：

Tc^*＝Tef+kc(Ne-Nef^*)+∫ki(Ne-Nef^*)dt      (14)

公式(14)右侧的第二项表示基于发动机50的实际转速Ne与估计目标转速Nef^*之差的修正项，其中kc表示常数。公式(14)右侧的第三项表示一个积分项，以消除发动机50的转速Ne与估计目标转速Nef^*的静态偏差，其中ki表示常数。用如此得到的离合器电机30的转矩命令值Tc^*控制离合器电机30，从而控制发动机50，以在转矩Te等于目标转矩Tef且转速Ne等于估计目标转速Nef^*的特定驱动点被驱动。

在设置离合器电机30的转矩命令值Tc^*之后，控制器80的控制CPU 90执行图20流程图中步骤S244至S256的处理。具体的程序与由第一实施例的动力输出装置20执行的图8离合器电机控制程序中步骤S114至S126的具体程序相同，因而在此不作专门描述。

图22表示在第三实施例的动力输出装置20B中当驾驶员踩下加速踏板64到相当大深度时的操作。作为实例，假定在时刻t1驾驶员踩下加速踏板64相当大的量，以把加速踏板位置AP从值AP1改变到另一个值AP2。加速踏板位置AP的变化导致通过图5转矩控制程序中步骤S100至S104的处理，根据新的加速踏板位置AP重新设置发动机50的目标转矩Te^*和目标转速Ne^*。其次在同一程序中的步骤S111，根据目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*，控制发动机50。为了在由目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*定义的驱动点处驱动发动机50，执行图12的节流阀位置控制程序，以改变节流阀66的位置BP，同时执行图13的燃料喷射控制程序，以改变来自燃料喷射阀51的燃料喷射量。

把节流阀66基于加速踏板位置AP的标准位置BPF设置为等于值BP2。在刚改变加速踏板位置AP之后，在发动机50的实际转速Ne与目标发动机速度Ne^*之间有一个差值。根据该差值校正节流阀66的位置BP，并暂时使节流阀66的位置BP大于值BP2。然后随着发动机50的转速Ne接近目标发动机速度Ne^*，节流阀66的位置BP逐渐减小到值BP2。

如以前讨论的那样，发动机50比电机的响应差，因而在刚改变节流阀66的位置BP之后，不能立即在目标驱动点处驱动发动机50。当在刚改变加速踏板位置AP之后，立即把作为发动机50负载转矩的离合器电机30的转矩Tc设置为等于目标发动机转矩Te^*时，发动机50在某些情况下可能失速甚至停机。第三实施例的动力输出装置20B执行图19和20的离合器电机控制程序，由发动机50的转速Ne计算假定发动机50当前输出的估计转矩Tef，并根据估计转矩Tef和由估计转矩Tef导出的估计目标转速度Nef^*，设置离合器电机30的转矩命令值Tc^*。因而发动机50沿图21所示的曲线A从其驱动点转移到目标驱动点(点P^*)。参照图22，例如，在当改变加速踏板位置AP时的时刻t1、与当在目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*的驱动点处驱动发动机50时的时刻t3之间的任意时刻t2，在由假定发动机50当前输出的估计转矩Tef、和由对应于估计转矩Tef且从图6的映像中读出的估计目标转速Nef^*限定的驱动点处，驱动发动机50。

如以上讨论的那样，第三实施例的动力输出装置20B估计当前从发动机50输出的转矩，并控制离合器电机30的转矩Tc，以便相对于估计转矩能够在实现最高效率的驱动点处驱动发动机50。这样能在最高效率驱动点处驱动发动机50。在发动机50的目标驱动点是固定静态的情况下，在目标驱动点处稳定地驱动发动机50。当改变目标驱动点时，发动机50平稳地沿最高效率驱动点的路径转移到新的目标驱动点。对于目标驱动点的变化，立即把节流阀66的位置BP变化到对应于新目标驱动点的值，从而能迅速使发动机50转移到新的目标驱动点。

象第一实施例那样，第三实施例的动力输出装置20B把特定驱动点处的转矩Te和转速Ne设置为目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*，该特定驱动点在发动机50的每条恒定输出能量曲线上的各个驱动点中实现最高效率。这就进一步提高了发动机50的操作效率，并由此改进了整个动力输出装置20B的效率。

在第三实施例的动力输出装置20B中，图5转矩控制程序中步骤S110执行的辅助电机40的控制程序按照图10和11所示的辅助电机控制程序。然而可选择的是，它也可以按照图18流程图中所示的辅助电机控制程序。在后一种情况下，当在发动机50的输出能量与要输出到驱动轴22的能量之间有差别时，例如，当发动机50正在转移到加速踏板位置AP有明显变化的新目标驱动点时，用多余的能量给蓄电池94充电，或者从蓄电池94中放出欠缺的能量。即使当发动机50还没有到达加速踏板位置AP有明显变化的新目标驱动点的过渡阶段，这种结构也能够使设置为输出转矩命令值Td^*的转矩，对应于加速踏板64的踩下量输出到驱动轴22上。

在以上讨论的第一至第三实施例的动力输出装置20、20A、和20B的结构中，离合器电机30和辅助电机40分别连接到驱动轴22的不同位置。然而，象在作为动力输出装置20的一种改进而表明在图23中的一种动力输出装置20C那样，可以把离合器电机和辅助电机彼此整体地相连。动力输出装置20C的一个离合器电机30C包括一个与曲轴56相连的内转子34C和一个与驱动轴22相连的外转子32C。三相线圈36C连接到内转子34C上，而永久磁铁35C以这样一种方式设置在外转子32C上，从而使其外表面和内表面具有不同的磁极。一个辅助电机40C包括离合器电机30C的外转子32C和一个带有安装在其上的三相线圈44的定子43。在这种结构中，离合器电机30C的外转子32C还作为辅助电机40C的转子工作。由于三相线圈36C安装在与曲轴56相连的内转子34C上，所以把用来向离合器电机30C的三相线圈36C供电的旋转变压器38连接到曲轴56上。

在动力输出装置20C中，相对于设置在外转子32C上的永久磁铁35C的内表面磁极，控制施加到内转子34C上的三相线圈36C的电压。这能够使离合器电机30C工作，工作方式与第一至第三实施例的动力输出装置20、20A、和20B的离合器电机30一样，这些实施例具有单独连接到驱动轴22上的离合器电机30和辅助电机40。相对于设置在外转子32C上的永久磁铁35C的外表面磁极，控制施加到定子43上三相线圈44的电压。这能够使辅助电机40C以与动力输出装置20的辅助电机40相同的方式工作。因而以上讨论的第一至第三实施例的动力输出装置20、20A、和20B的所有操作都适用于改进结构的动力输出装置20C。诸操作包括基于图5或图16程序的转矩控制过程、基于图8或图19和20程序的离合器电机控制过程、基于图10和11或图18程序的辅助电机控制过程、及其改进。

外转子32C同时起离合器电机30C中诸转子之一、和辅助电机40C的转子的作用，由此有效地减小了动力输出装置20C的尺寸和重量。

如下描述作为根据本发明第四实施例的另一种动力输出装置20D。图24示意地表明第四实施例的动力输出装置20D的结构。参照图24，除辅助电机40连接在置于发动机50与离合器电机30之间的曲轴56上之外，第四实施例的动力输出装置20D具有与第一实施例的动力输出装置20类似的结构。这样从图24中省去与图1所示第一实施例的动力输出装置20相同的部分，如控制器80。第四实施例的动力输出装置20D能以图3所示的相同方式安装到车辆上。第四实施例的动力输出装置20D与第一实施例的动力输出装置20相同的组成部分用类似的数字表示，并且这里不作专门描述。在第一实施例描述中所用的数字和符号在第四实施例中具有相同的意义，除非另有说明。

第四实施例的动力输出装置20D以如下讨论的方式工作。作为实例，假定在由转矩和转速限定的图4的恒定输出能量曲线上的驱动点P1(转矩Te＝T1且转速Ne＝N1)处，驱动发动机50，并且驱动轴的转速Nd等于值N2。当连接到曲轴56上的辅助电机40把转矩Ta(Ta＝T2-T1)施加到曲轴56上时，表示为图4中面积G2与G3之和的能量给出到曲轴56上，从而使曲轴56上的转矩变成等于值T2(＝T1+Ta)。当控制离合器电机30B的转矩Tc，具有值T2时，把转矩Tc(＝T1+Ta)传递到驱动轴22上，同时由离合器电机30再生基于发动机50的转速Ne与驱动轴22的转速Nd之转速差的电力(即，用面积G1与G3之和表示的能量)。然后，设置辅助电机40的转矩Ta，正好由离合器电机30再生的电力补偿，并且把再生动力经动力线L1和L2施加到第二驱动电路92上，从而用再生动力驱动辅助电机40。

按照另一个实例，假定在图4的驱动点P2(转矩Te＝T2且转速Ne＝N2)处，驱动发动机50，并且驱动轴22的转速Nd等于值N1。当控制辅助电机40的转矩Ta以具有值(＝T2-T1)时，辅助电机40执行再生操作，并且由曲轴56再生用图4中面积G2表示的能量(电力)。另外在离合器电机30中，内转子34以转速差Nc(＝N1-N2)在驱动轴22的转动方向上相对于外转子32转动。因而离合器电机30起正常电机的作用，并且对应于转速差Nc把用面积G1表示的、作为旋转运行能量的能量给出到驱动轴22上。然后，设置辅助电机40的转矩Ta，使由离合器电机30消耗的电力能够正好由辅助电机40再生的电力补偿，从而用由辅助电机40再生的电力驱动离合器电机30。

象第一实施例中的动力输出装置20那样，在第四实施例的动力输出装置20D中，控制辅助电机40的转矩Ta和离合器电机30的转矩Tc，以保持以下给出的公式(15)和(16)。这能够使从发动机50输出的能量自由地经转矩转换，并且输出到驱动轴22上。公式(15)和(16)的关系表示具有100％效率的理想状态。在实际状态下，Tc×Nd和Ta稍小。

Te×Ne＝Tc×Nd                (15)

Te+Ta＝Tc                     (16)

第四实施例的动力输出装置20D能执行图5的转矩控制程序、图8的离合器电机控制程序、图10和11的辅助电机控制程序、图12的节流阀位置控制程序、和图13的燃料喷射控制程序，这些程序由第一实施例的动力输出装置20执行。动力输出装置20D也能执行由第二实施例的动力输出装置20A执行的图16的转矩控制程序、和由第三实施例的动力输出装置20B执行的图19和20的离合器电机控制程序。动力输出装置20D还能执行可以由第二实施例的动力输出装置20A、或第三实施例的动力输出装置20B执行的图18的辅助电机控制程序。当在图5转矩控制程序中的步骤S104、或在图16转矩控制程序中的步骤S200，设置发动机50的目标转矩Te^*和目标转速Ne^*时，能把发动机50每条恒定输出能量曲线上的各个驱动点中实现最高效率的驱动点，设置为发动机50的目标驱动点，如通过图6和7在以上讨论的那样。

第四实施例的动力输出装置20D与第一和第二实施例的动力输出装置20和20A的主要差别在于离合器电机30和辅助电机40的布置。布置的差别颠倒了离合器电机30和辅助电机40的动力控制和再生控制，这些控制由发动机50的转速Ne与驱动轴22的转速Nd之间的关系确定。这也改变了在图8离合器电机控制程序中步骤S113对离合器电机30的转矩命令值Tc^*的设置、和在图10辅助电机控制程序中步骤S136或138对辅助电机40的转矩命令值Ta^*的设置。当忽略离合器电机30和辅助电机40的效率时，第四实施例的动力输出装置20D能根据以下给出的公式(17)，而不是以上的公式(1)，在图8流程图中步骤S113确定离合器电机30的转矩命令值Tc^*，并根据以下给出的公式(18)，在图10流程图中步骤S132至S140，确定辅助电机40的转矩命令值Ta^*：

Tc^*＝kc(Ne-Ne^*)+Te^*+Ta^*                 (17)

Ta^*＝Td^*-Tc^*                             (18)

第四实施例的动力输出装置20D与第三实施例的动力输出装置20B的主要差别也在于离合器电机30和辅助电机40的布置。布置的差别改变了图19离合器电机控制程序中步骤S236对发动机50的估计转矩Tef的计算、和在步骤S240对离合器电机30的转矩命令值Tc^*的设置。在步骤S236对发动机50的估计转矩Tef的计算按照以下给出的公式(19)，而不是以上公式(13)，而对于在步骤S240离合器电机30的转矩命令值Tc^*的计算，使用以下给出的公式(20)，而不是以上公式(14)。

Tef＝Tc+I×ω′-Ta                            (19)

Tc^*＝Tef+Ta+kc(Ne-Nef^*)+∫ki(Ne-Nef^*)dt    (20)

如以上讨论的那样，第四实施例的动力输出装置20D使用公式(17)和(18)，以实现图5的转矩控制程序、图8的离合器电机控制程序、图10和11的辅助电机控制程序、及由第一实施例的动力输出装置20执行的其他有关程序。把特定驱动点处的转矩Te和转速Ne设置为目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*，该特定驱动点在发动机50的每条恒定输出能量曲线上的各个驱动点中实现最高效率。这就提高了发动机50的效率，并由此改进了整个动力输出装置20D的效率。就输出能量值而论，设置为目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*的驱动点是连续的。这样能平稳地转移发动机50的驱动点，而输出能量只有很小的变化。

第四实施例的动力输出装置20D也能执行由第二实施例的动力输出装置20A执行的图16的转矩控制程序。当驾驶员踩下加速踏板64相当大的量时，输出装置20D根据发动机50从当前驱动点能平稳转移到的一个驱动点处的输出能量，而不是根据对应于加速踏板64的踩下量的输出能量Pd，控制发动机50、离合器电机30、和辅助电机40。这种结构能够使发动机50的平稳地转移到给出对应于加速踏板64踩下量的输出能量Pd的驱动点，由此有效地防止由于发动机50的驱动点突变造成的发动机50失速或停机。

第四实施例的动力输出装置20D使用公式(19)和(20)，以实现由第三实施例的动力输出装置20B执行的图5的转矩控制程序、及图19和20的离合器电机控制程序。动力输出装置20D估计当前从发动机50输出的转矩，并且控制离合器电机30的转矩Tc，以便能够根据估计转矩在实现最高效率的驱动点处驱动发动机50。这样能在最高效率的驱动点处驱动发动机50。在发动机50的目标驱动点是固定静态的情况下，在目标驱动点处稳定地驱动发动机50。当改变目标驱动点时，发动机50平稳地沿最高效率驱动点的路径转移到新的目标驱动点。对于目标驱动点的变化，立即把节流阀66的位置BP变化到对应于新目标驱动点的值，从而能迅速使发动机50转移到新的目标驱动点。

设置离合器电机30的转矩命令值Tc^*，以减小发动机50的实际转速Ne与目标发动机速度Ne^*之差。这样能以目标发动机速度Ne^*稳定地驱动发动机50。还调节节流阀66的位置BP，以减小发动机50的转速Ne与目标发动机速度Ne^*之差。这就进一步确保发动机50以目标发动机速度Ne^*稳定的工作。

在图24所示的第四实施例的动力输出装置20D中，辅助电机40连接到置于发动机50与离合器电机30之间的曲轴56上。然而，象图25中表明的另一种动力输出装置20E那样，可以把发动机50插入在离合器电机30与辅助电机40之间，离合器电机30和辅助电机40都与曲轴56相连。

第四实施例的动力输出装置20D的一种改进作为动力输出装置20F给出在图26中，其中离合器电机30F和辅助电机40F整体地彼此相连。参照图26，在动力输出装置20F中，离合器电机30F的外转子32F还作为辅助电机40F的一个转子工作。相对于设置在外转子32F上的永久磁铁35F的内表面磁极，控制施加到内转子34上三相线圈36的电压。这就允许离合器电机30F以与图24中所示的动力输出装置20D的离合器电机30相同的方式工作。相对于设置在外转子32F上的永久磁铁35F的外表面磁极，控制施加到定子43上三相线圈44的电压。这就允许辅助电机40F以与动力输出装置20D的辅助电机40相同的方式工作。因而动力输出装置20F执行相同的操作，并且起与以上讨论的第四实施例的动力输出装置20D中那些操作相同的作用。除了第四实施例的动力输出装置20D的作用外，改进结构的动力输出装置20F进一步具有减小整个动力输出装置20F的尺寸和重量的作用。

在第一至第四实施例及其改进的动力输出装置20和20A至20F中，把特定驱动点处的转矩Te和转速Ne设置为目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*，该特定驱动点在发动机50的每条恒定输出能量曲线上的各个驱动点中实现最高效率。除发动机50的效率外还考虑到离合器电机30和辅助电机40的效率，可选择地设置发动机50的目标转矩Te^*和目标转速Ne^*，让在具有最高综合效率的驱动点处驱动发动机50、以及离合器电机30和辅助电机40。作为实例，发动机50的效率作为ηe给出，第一驱动电路91的离合器电机30的效率作为ηc给出，而第二驱动电路92的辅助电机40的效率作为ηa给出。然后，通过用动力输出装置20把动力从发动机50传递到驱动轴22的效率(传递效率)乘发动机50的效率ηe，表示以下公式(21)给出的综合效率η。用试验和其他方法确定发动机50、离合器电机30、和辅助电机40根据输出能量Pd每个值实现最高综合效率η的驱动点，并作为映像预先存储在ROM 90b中。从映像读出对应于输出能量Pd的驱动点，输出能量Pd取决于加速踏板64的操作。这种结构进一步提高了整个动力输出装置的效率。 $\mathrm{\η}=\mathrm{\ηe}\×\frac{\mathrm{Te}\×\mathrm{Nd}+\mathrm{Te}(\mathrm{Ne}-\mathrm{Nd})\mathrm{\ηc}\×\mathrm{\ηa}}{\mathrm{Te}\×\mathrm{Ne}}......\left(21\right)$

如下描述作为根据本发明第五实施例的再一种动力输出装置110。图27示意地表明第五实施例的动力输出装置110的结构；图28是放大图，表明图27的动力输出装置110的基本部分；及图29表示其中包含有图27的动力输出装置110的车辆。

除行星齿轮120和电机MG1与MG2，而不是离合器电机30和辅助电机40，连接到曲轴156上之外，其中包含有第五实施例的动力输出装置110的图29的车辆具有与其中包含有第一实施例的动力输出装置20的图3的车辆类似的结构。相同的组成部分用类似的数字+100表示，并且这里不作专门描述。在第一实施例动力输出装置20的描述中所用数字和符号在第五实施例动力输出装置110的描述中具有相同的意义，除非另有说明。

参照图27和28，动力输出装置110主要包括一个发动机150、一个带有与发动机150的一根曲轴156机械相连的一个行星托架124的行星齿轮120、一个与行星齿轮120的一个太阳齿轮121相连的第一电机MG1、一个与行星齿轮120的一个齿圈122相连的第二电机MG2、及一个用来驱动和控制第一和第二电机MG1和MG2的控制器180。

行星齿轮120包括：太阳齿轮121，与一个其中穿过曲轴156的空心太阳齿轮轴125相连；齿圈122，与一个同曲轴156共轴的齿圈轴126相连；多个行星小齿轮123，布置在太阳齿轮121与齿圈122之间以在其轴上转动的同时绕太阳齿轮121旋转；及行星托架124，与曲轴156的一端相连以支撑行星小齿轮123的转动轴。在行星齿轮120中，三根轴，即太阳齿轮轴125、齿圈轴126、和曲轴156分别与太阳齿轮121、齿圈122、和行星托架124相连，作为动力的输入和输出轴工作。在三根轴中确定任意两根轴的动力输入或输出，就自动地确定了另一根轴的动力输入或输出。以后将讨论行星齿轮120三根轴的动力输入和输出操作的细节。

一个用来获取动力的动力供给齿轮128与齿圈122相连，并且布置在第一电机MG1侧。动力供给齿轮128进一步通过一条链带129与一个动力传递齿轮111相连，从而在动力供给齿轮128与动力传递齿轮111之间传递动力。如图29中所示，动力传递齿轮111进一步与一个差动齿轮114相连。这样从动力输出装置110输出的动力最终传递到左右驱动轮116和118。

把第一电机MG1建造成一个同步电动机-发电机，并且包括一个其外表面上带有多个永久磁铁135的转子132、和一个其上缠绕有三相线圈134以形成旋转磁场的定子133。转子132与太阳齿轮轴125相连，而太阳齿轮轴125与行星齿轮120的太阳齿轮121相连。通过把无向电磁薄钢板彼此叠置制备定子133，并且定子133固定到一个壳体119上。第一电机MG1作为电机工作，通过在由永久磁铁135产生的磁场、与由三相线圈134产生的磁场之间的相互作用转动转子132；或者作为发电机工作，通过在由永久磁铁135产生的磁场、与转子132转动之间的相互作用在三相线圈134的任意端部产生电动势。太阳齿轮轴125进一步装有一个用来测量其转角θs的解算器139。

象第一电机MG1那样，把第二电机MG2也建造成一个同步电动机-发电机，并且包括一个其外表面上带有多个永久磁铁145的转子142、和一个其上缠绕有三相线圈144以形成旋转磁场的定子143。转子142与齿圈轴126相连，齿圈轴126与行星齿轮120的齿圈122相连，而定子143固定到壳体119上。也通过彼此叠置无向电磁薄钢板制造定子143。象第一电机MG1那样，第二电机MG2也作为电机或发电机工作。齿圈轴126进一步装有一个用来测量其转角θr的解算器149。

参照图27，以与第一实施例动力输出装置20的控制器80相同的方式，建造包含在第五实施例动力输出装置110中的控制器180。控制器180包括一个用来驱动第一电机MG1的第一驱动电路191、一个用来驱动第二电机MG2的第二驱动电路192、一个用来控制第一驱动电路191和第二驱动电路192的控制CPU 190、及一个包括多个蓄电池单元的蓄电池194。控制CPU 190还包括一个用作工作存储器的RAM 190a、一个其中存储各种控制程序的ROM 190b、一个输入/输出端口(未表示)、及经其向EFIECU170发送数据和从其接收数据的串行通信端口(未表示)。控制CPU 190经输入端口接收各种数据。输入数据包括用解算器139测量的太阳齿轮轴125的转角θr、从加速位置传感器165输出的加速踏板位置AP、从换档位置传感器184输出的换档位置SP、来自布置在第一驱动电路191中的两个安培计195和196的电流Iu1和Iv1、来自布置在第二驱动电路192中的两个安培计197和198的电流Iu2和Iv2、及用一个剩余电荷表199测量的蓄电池194的剩余电荷BRM。剩余电荷表99可以用任何已知的方法确定蓄电池194的剩余电荷BRM。

控制CPU 190输出用来驱动作为第一驱动电路191的开关元件而工件的六个晶体管Tr1至Tr6的第一控制信号SW1、和用来驱动作为第二驱动电路192的开关元件而工件的六个晶体管Tr11至Tr16的第二控制信号SW2。在第一驱动电路191中的六个晶体管Tr1至Tr6构成一个晶体管变换器，并成对布置以相对于一对电线L1和L2作为一个源极和一个漏极而工作。在第二驱动电路192中的六个晶体管Tr11至Tr16也构成一个晶体管变换器，并以相同的方式布置。第一电机MG1的三相线圈134连接到第一驱动电路191的成对晶体管的相应接点上，而第二电机MG2的三相线圈144连接到第二驱动电路192的相应接点上。电线L1和L2分别连接到蓄电池194的正端和负端。从控制CPU 190输出的控制信号SW1和SW2这样依次控制成对晶体管Tr1至Tr6和成对晶体管Tr11至Tr16的通电时间。流经三相线圈134和144的电流经受PWM(脉冲宽度调制)以给出准正弦波，该准正弦波能够使三相线圈134和144形成旋转磁场。

如此建造的第五实施例的动力输出装置110按照以下讨论的工作原理工作，特别是按照转矩转换的原理工作。作为实例，假定在具有转速Ne和转矩Te的驱动点P1处驱动发动机150，且在具有转速Nr和转矩Tr的另一个驱动点P2处驱动齿圈轴126，但能量同从发动机150输出的能量Pe相同。这意味着从发动机150输出的动力经受转矩转换，并施加到齿圈轴126上。在这种条件下在发动机150与齿圈轴126的转矩和转速之间的关系表示在图4的曲线图中。

根据力学，在行星齿轮120中三根轴(即，太阳齿轮轴125、齿圈轴126、和行星托架124)的转速与转矩之间的关系能表示为图30和31所示的列线图，并用几何方法求解。可以通过计算各轴的能量用数字方法分析行星齿轮120中三根轴的转速与转矩之间的关系，而不用列线图。为了解释清楚，在第五实施例中使用列线图。

在图30的曲线图中，三根轴的转速画在纵坐标上，而三根轴的坐标轴位置比率画在横坐标上。当太阳齿轮轴125的坐标轴S和齿圈轴126的坐标轴R定位在线段的任一端时，行星托架124的坐标轴C作为以1比ρ的比率内分轴S和R给出，这里ρ代表齿圈122的齿数与太阳齿轮121的齿数之比，并表示为以下给出的公式(22)：

如上所述，在以转速Nr驱动齿圈轴126的同时，以转速Ne驱动发动机150。这样发动机150的转速Ne能画在与发动机150的曲轴156相连的行星托架124的坐标轴C上，而齿圈轴126的转速Nr能画在齿圈轴126的坐标轴R上。画出经过这两点的直线，然后作为这条直线与坐标轴S的交点给出太阳齿轮125的转速Ns。这条直线下文称作动态共线直线。根据以下公式(23)给出的比例表达式，能由发动机150的转速Ne和齿圈轴126的转速Nr计算太阳齿轮125的转速Ns。在行星齿轮120中，确定太阳齿轮121、齿圈122、和行星托架124中任意两根轴的转动，就导致自动地设置另一根轴的转动。 $\mathrm{Ns}=\mathrm{Nr}-(\mathrm{Nr}-\mathrm{Ne})\frac{1+\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\ρ}}.....\left(23\right)$

然后，把发动机150的转矩Te在行星托架124的坐标轴C处作为作用线用于(在图中向上)动态共线直线。相对于转矩的动态共线直线能作为向其施加作为向量的力的刚体处理。根据把力划分成具有相同方向的不同作用线的技术，把作用在坐标轴C上的转矩Te划分成坐标轴S上的转矩Tes和坐标轴R上的转矩Ter。由以下公式(24)和(25)给出转矩Tes和Ter的大小： $\mathrm{Tes}=\mathrm{Te}\×\frac{\mathrm{\ρ}}{1+\mathrm{\ρ}}.....\left(24\right)$ $\mathrm{Ter}=\mathrm{Te}\×\frac{1}{1+\mathrm{\ρ}}......\left(25\right)$

在动态共线直线上的力平衡对于动态共线直线的稳定状态是基本的。按照具体过程，把与转矩Tes大小相等但方向相反的转矩Tm1施加到坐标轴S上，一个转矩与输出到齿圈轴126上的转矩Tr大小相等但方向相反，而把与转矩Ter和该转矩的合力大小相等但方向相反的转矩Tm2施加到坐标轴R上。转矩Tm1由第一电机MG1给出，而转矩Tm2由第二电机MG2给出。第一电机MG1与其转动相反地施加转矩Tm1，由此作为发电机工作，以从太阳齿轮轴125再生电能Pm1，电能Pm1作为转矩Tm1与转速Ns的乘积给出。第二电机MG2在其转动方向上施加转矩Tm2，由此作为电机工作，以把电能或动力Pm2输出到齿圈轴126上，Pm2作为转矩Tm2与转速Nr的乘积给出。

在电能Pm1与电能Pm2相同的情况下，由第二电机MG2消耗的所有电能能由第一电机MG1再生的电能提供。为了实现这种状态，应该输出所有输入的能量；就是说，从发动机150输出的能量Pe应该等于输出到齿圈轴126的能量Pr。即，使表示为转矩Te与转速Ne乘积的能量Pe等于表示为转矩Tr与转速Nr乘积的能量Pr。参照图4，表示为转矩Te与转速Ne乘积、且从在驱动点P1处被驱动的发动机150输出的动力经受转矩转换，并作为相同能量、但表示为转矩Tr与转速Nr乘积的动力，输出到齿圈轴126。如以前讨论的那样，输出到齿圈轴126的动力经动力供给齿轮128和动力传递齿轮111传递到驱动轴112，并进一步经差动齿轮114传递到驱动轮116和118。因而在输出到齿圈轴126的动力与传递到驱动轮116和118的动力之间保持线性关系。这样，通过调节输出到齿圈轴126的动力，能控制传递到驱动轮116和118的动力。

尽管太阳齿轮轴125的转速Ns在图30的列线图中为正，但根据发动机150的转速Ne和齿圈轴126的转速Nr，转速Ns也可以为负，如图31的列线图所示。在后一种情况下，第一电机MG1在其转动方向施加转矩，并由此作为电机工作，以消耗作为转矩Tm1与转速Ns的乘积给出的电能Pm1。另一方面，第二电机MG2与其转动相反地施加转矩，并由此作为发电机工作，以从齿圈轴126再生作为转矩Tm2与转速Nr的乘积给出的电能Pm2。在这些情况下，使由第一电机MG1消耗的电能Pm1等于由第二电机MG2再生的电能Pm2，在上述情形下，由第一电机MG1消耗的所有电能能由第二电机MG2再生的电能提供。

以上讨论的工作原理基于这样的假定，利用行星齿轮120、电机MG1和MG2、及晶体管Tr1至Tr16的动力转换效率等于值‘1’，它表示100％。然而在实际状态中，转换效率小于值‘1’，从而从发动机150输出的能量Pe应该稍大于输出到齿圈轴126的能量Pr，或者，输出到齿圈轴126的能量Pr应该稍小于从发动机150输出的能量Pe。作为实例，通过用转换效率的倒数乘输出到齿圈轴126的能量Pr，可以计算从发动机150输出的能量Pe。在图30列线图的状态下，通过用电机MG1和MG2的效率乘由第一电机MG1再生的电力，计算第二电机MG2的转矩Tm2。另一方面，在图31列线图的状态下，通过用电机MG1和MG2的效率除由第一电机MG1消耗的电力，计算第二电机MG2的转矩Tm2。在行星齿轮120中，由于机械摩擦等存在能量损失或热量损失，尽管能量损失的量远小所讨论的总能量值。用于第一和第二电机MG1和MG2的同步电机效率大体上等于值‘1’。已知的器件，如可用于晶体管Tr1至Tr16的GTO，具有极小的导通电阻。这样，动力转换效率实际上等于值‘1’。为了方便起见，在第五实施例的如下讨论中，假定效率等于值‘1’(100％)，除非另有说明。

由以上讨论的第五实施例的动力输出装置110的工作原理清楚地懂得，控制电机MG1和MG2能够在任何驱动点处驱动发动机150，该驱动点能输出与要输出到齿圈轴126的能量相同的能量。第五实施例的动力输出装置110中的行星齿轮120(具有适当的传动比)和第一电机MG1，具有与第一实施例的动力输出装置20中的离合器电机30相类似的功能，而第二电机MG2以类似于辅助电机40的方式工作。这样，图6的映像，在第一至第三实施例的动力输出装置20和20A至20B的转矩控制中用来设置发动机50的目标转矩Te^*和目标转速Ne^*，在第五实施例的动力输出装置110的转矩控制中可用来设置发动机150的目标转矩Te^*和目标转速Ne^*。

考虑到行星齿轮120的传动比，第五实施例的动力输出装置110能执行图5的转矩控制程序、图8的离合器电机控制程序、图10和11的辅助电机控制程序、图12的节流阀位置控制程序、和图13的燃料喷射控制程序，这些程序由第一实施例的动力输出装置20执行。动力输出装置110也能执行由第二实施例的动力输出装置20A执行的图16的转矩控制程序、和由第三实施例的动力输出装置20B执行的图19和20的离合器电机控制程序。动力输出装置110还能执行可以由第二实施例的动力输出装置20A、或第三实施例的动力输出装置20B执行的图18的辅助电机控制程序。如下描述第五实施例的动力输出装置110的一般操作，这类似于第三实施例的动力输出装置20B的操作。

根据图32流程图所示的转矩控制程序，执行第五实施例的动力输出装置110中的转矩控制。当过程进入转矩控制程序时，控制器180的控制CPU190首先在步骤S300读出齿圈轴126的转速Nr。由从解算器149读出的齿圈轴126的转角θr可以计算齿圈轴126的转速Nr。然后控制CPU 190在步骤S302读出由加速位置传感器165检测的加速踏板位置AP，并在步骤S304根据输入的加速踏板位置AP，确定要输出到齿圈轴126的转矩命令值Tr^*或目标转矩。这里由加速踏板位置AP不是计算要输出到驱动轮116和118上的转矩，而是计算要输出到齿圈轴126上的转矩。这是因为齿圈轴126经动力供给齿轮128、动力传递齿轮111、和差动齿轮114与驱动轮116和118机械地相连，并且确定要输出到齿圈轴126的转矩，就导致确定要输出到驱动轮116和118上的转矩。在第五实施例中，预先制备表示转矩命令值Tr^*、齿圈轴126的转速Nr、和加速踏板位置AP之间关系的映像，并存储在ROM 190b中。从映像中读出对应于输入加速踏板位置AP和齿圈轴126的输入转速Nr的转矩命令值Tr^*。

其次控制CPU 190在步骤S306由如此得到的转矩命令值Tr^*和齿圈轴126的输入转速，计算要输出到齿圈轴126上的能量Pr(Pr＝Tr^*×Nr)。然后过程前进到步骤S308，以根据要输出到齿圈轴126上的能量Pr，设置发动机150的目标转矩Te^*和目标转速Ne^*。如上所述，在第一实施例的动力输出装置20中所用的图6的映像可用来设置发动机150的目标转矩Te^*和目标转速Ne^*。图6的映像能够使发动机150的特定驱动点相对于输出能量Pr的每个值实现最高效率，并且允许随能量Pr的变化平稳地改变发动机150的驱动状态，以设置成目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*。

在设置发动机150的目标转矩Te^*和目标转速Ne^*之后，过程前进到步骤S310、S312、和S314，以根据如此得到的目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*，分别控制第一电机MG1、第二电机MG2、和发动机150。在第五实施例中，尽管为了方便起见把第一电机MG1、第二电机MG2、和发动机150的控制操作表示为单独的步骤，但在实际过程中同时执行这些控制。

图33和34是流程图，表示图32流程图中在步骤S310执行的第一电机MG1的控制过程的细节。当过程进入控制程序时，控制器180的控制CPU 190首先在步骤S320读出第一电机MG1当前施加到太阳齿轮轴125上的转矩Tm1(即，在第一电机MG1中当前设置的转矩命令值Tm1^*)，并在步骤S322接收太阳齿轮轴125的转速数据Ns。由从解算器139读出的太阳齿轮轴125的转角θs能计算太阳齿轮轴125的转速Ns。在以下的步骤S324，根据以下给出的公式(26)，由太阳齿轮轴125的输入转速Ns计算太阳齿轮轴125的旋转速度变化率ωs′。该计算从当前的转速数据Ns上减去在该程序的前一循环中的步骤S322输入的太阳齿轮轴125的以前转速数据Ns(以前的Ns)，把差值乘以27，并把乘积除以致动这一程序的时间间隔Δt，以便确定太阳齿轮轴125的旋转速度变化率ωs′。在公式(26)右侧中的分子包括‘2π’，因为在太阳齿轮轴125的旋转速度ωs与转速Ns之间的关系定义为ωs＝2π×Ns[弧度/秒]。象第三实施例那样，即使在刚启动车辆后，也能立即正常地执行第五实施例的这一程序，因为在这一程序之前执行的初始化程序(未表示)中，把以前的Ns初始化为零。

然后控制CPU 190在步骤S326读出齿圈轴126的转速Nr，并在步骤S328以与步骤S326的处理类似的方式计算齿圈轴126的旋转速度变化率ωr′。在计算太阳齿轮轴125的旋转速度变化率ωs′和齿圈轴126的旋转速度变化率ωr′之后，过程前进到步骤S330，以根据以下给出的公式(27)计算假定发动机150当前输出的估计转矩Tef： $\mathrm{Tef}=\frac{1+\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\ρ}}\mathrm{Tm}1+\frac{\mathrm{Ie}}{1-\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\ωs}}^{\′}+(\frac{\mathrm{\ρ}}{1+\mathrm{\ρ}}\mathrm{Ie}+\frac{1+\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\ρ}}\mathrm{Ig}){\mathrm{\ωr}}^{\′}....\left(27\right)$

其中在公式(27)右侧的‘Ie’表示绕发动机150和曲轴156的惯性矩，而‘Ig’表示绕第一电机MG1的转子132和太阳齿轮轴125的惯性矩。根据图30和31的列线图中的动态共线直线上的力平衡，由运动方程导出公式(27)。

在以下的步骤S332，控制CPU 190从图6的映像，读出对应于发动机150的估计转矩Tef的转速(估计目标转速)Nef^*，以便确定发动机150的驱动点。象第三实施例那样，例如，如图21中所示，把估计目标转速Nef^*确定为在实现发动机150的最高效率的驱动点曲线A上对应于估计转矩Tef的一个值。然后在步骤S334，根据以下给出的公式(28)，由如此得到的估计目标转速Nef^*和齿圈轴126的输入转速Nr，计算太阳齿轮轴125的目标转速Ns^*： ${\mathrm{Ns}}^{*}=\frac{1-\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\ρ}}{\mathrm{Nef}}^{*}-\frac{1}{\mathrm{\ρ}}\mathrm{Nr}......\left(28\right)$

通过在图30和31的列线图中计算各坐标轴S、C、和R的转速比率，容易地得到公式(28)。

在以下的步骤S336，控制CPU 190根据以下给出的公式(29)，由估计转矩Tef、估计目标转速Nef^*、和太阳齿轮轴125的目标转速Ns^*，计算第一电机MG1的转矩命令值Tm1^*： ${\mathrm{Tm}1}^{*}=-\frac{\mathrm{\ρ}}{1+\mathrm{\ρ}}\×\mathrm{Tef}+\mathrm{kc}(\mathrm{Ns}-{\mathrm{Ns}}^{*})+\∫\mathrm{ki}(\mathrm{Ns}-{\mathrm{Ns}}^{*})\mathrm{dt}........\left(29\right)$

公式(29)右侧的第二项表示基于太阳齿轮轴125的实际转速Ns与目标转速Ns^*之差的校正项，其中ke表示常数。公式(29)右侧的第三项表示积分项，以消除太阳齿轮轴125的转速Ns与目标转速Ns^*的偏差，其中ki表示常数。用如此得到的第一电机MG1的转矩命令值Tm1^*控制第一电机MG1，从而控制发动机150，以在转矩Te等于估计转矩Tef且转速Ne等于估计目标转速Nef^*的特定驱动点处被驱动。

通过把太阳齿轮轴125的转速Ns控制到目标转速Ns^*，能在估计转矩Tef和估计目标转速Nef^*的特定驱动点处驱动发动机150。这归功于如下原因。如以上利用图30和31的列线图所讨论的那样，在行星齿轮120中，确定太阳齿轮轴125、齿圈轴126、和行星托架124中任意两根轴的转速，就导致自动地设置另一根轴的转速。作为输入数据给出与驱动轮116和118机械相连的齿圈轴126的转速Nr。或者控制太阳齿轮轴125的转速Ns，或者控制发动机150的转速Ne，借此确定行星齿轮120中三根轴的转动条件。为了让发动机150在估计转矩Tef和估计目标转速Nef^*的高效率驱动点处被驱动，应该控制发动机150的转速Ne。然而，发动机150的转矩Te和转速Ne由发动机150的负载转矩改变，即使当精细调节节流阀166的位置BP和燃料喷射量时也是如此。因此，以独立方式控制发动机150的驱动点是相当困难的。另外，通过控制第一电机MG1的转速，能容易和精确地控制太阳齿轮轴125的转速Ns。在第五实施例中，通过用第一电机MG1控制太阳齿轮轴125的转速Ns，借此实现发动机150的转速Ne的控制。

参照图34的流程图，控制CPU 190其次在步骤S338从解算器139接收太阳齿轮轴125的转角θs，并在步骤S340用安培计195和196检测第一电机MG1的相电流Iu1和Iv1。然后控制CPU 190在步骤S342对相电流进行坐标变换，在步骤S344计算电压命令值Vd1和Vq1，及在步骤S346对电压命令值进行坐标逆变换。在以下的步骤S348，控制CPU 190确定控制器180的第一驱动电路191中晶体管Tr1至Tr6的通断时间，以便驱动和控制第一电机MG1，并且执行PWM(脉冲宽度调制)控制。在步骤S342至S348执行的处理类似于图8流程图中所示第一实施例的离合器电机控制程序中步骤S120至S126所执行的处理。

图35是流程图，表示在图32流程图中步骤S312执行的第二电机MG2的控制过程细节。当过程进入控制程序时，控制器180的控制CPU 190首先在步骤S350根据以下给出的公式(30)，计算第二电机MG2的转矩命令值Tm2^*。为了能够使从发动机150输出的所有动力经受通过行星齿轮120和电机MG1和MG2的转矩转换，并且输出到齿圈轴126上，公式(30)给出第二电机MG2的转矩命令值Tm2^*。这取决于如下假设：当在由估计转矩Tef和估计目标转速Nef^*限定的特定驱动点处驱动发动机150时，列线图中的动态共线直线是良好平衡的。 ${\mathrm{Tm}2}^{*}=\frac{\mathrm{Tef}\×{\mathrm{Nef}}^{*}}{\mathrm{Nr}}-\mathrm{Tef}\×\frac{1}{1+\mathrm{\ρ}}.....\left(30\right)$

控制CPU 190其次在步骤S352从解算器149接收齿圈轴126的转角θr，并在步骤S354用安培计197和198检测第二电机MG2的相电流Iu2和Iv2。然后控制CPU 190在步骤S356对相电流进行坐标变换，在步骤S358计算电压命令值Vd2和Vq2，及在步骤S360对电压命令值进行坐标逆变换。在以下的步骤S362，控制CPU 190确定控制器180的第二驱动电路192中晶体管Tr11至Tr16的通断时间，以便驱动和控制第二电机MG2，并且执行PWM控制。在步骤S356至S362执行的处理类似于图33和34流程图中所示第一电机MG1的控制程序中步骤S342至S348所执行的处理。

如以上讨论的那样，第五实施例的动力输出装置110估计当前从发动机150输出的转矩，并控制第一电机MG1的转矩Tm1，以便相对于估计转矩能够在实现最高效率的驱动点处驱动发动机150。这样能在最高效率驱动点处驱动发动机150。在发动机150的目标驱动点是固定静态的情况下，在目标驱动点处稳定地驱动发动机150。当改变目标驱动点时，发动机150平稳地沿最高效率驱动点的路径转移到新的目标驱动点。对于目标驱动点的变化，立即把节流阀166的位置BP变化到对应于新目标驱动点的值，从而能迅速使发动机150转移到新的目标驱动点。

第五实施例的动力输出装置110把特定驱动点处的转矩Te和转速Ne设置为目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*，该特定驱动点在发动机150的每条恒定输出能量曲线上的各个驱动点中实现最高效率。这就进一步提高了发动机150的操作效率，并由此改进了整个动力输出装置110的效率。

考虑到图30和31中动态共线直线上的平衡，适用于包括离合器电机30和辅助电机40的第一至第三实施例的动力输出装置20、20A、和20B的硬件结构的各种过程，也可用于包括行星齿轮120和两个电机MG1和MG2而不是离合器电机30和辅助电机40的第五实施例的动力输出装置110的硬件结构。作为可用过程的一个实例，以上讨论了由第三实施例的动力输出装置20B执行的过程。考虑到图30和31中动态共线直线上的平衡，由第一实施例的动力输出装置20执行的任何过程也可用于第五实施例的动力输出装置110，因此动力输出装置110实现相同的功能，并且起与第一实施例的功能相同的作用。以相同的方式，考虑到图30和31中动态共线直线上的平衡，由第二实施例的动力输出装置20A执行的任何过程也可用于第五实施例的动力输出装置110，因此动力输出装置110实现相同的功能，并且起与第二实施例的功能相同的作用。

在第五实施例的动力输出装置110中，从第一电机MG1与第二电机MG2之间的地方，经与齿圈122相连的动力供给齿轮128，获取输出到齿圈轴126上的动力。然而，如作为一种可能改进而在图36给出的另一种动力输出装置110A所示，可以从齿圈轴126从其延伸的壳体119获取动力。图37表示作为另一种可能改进的又一种动力输出装置110B，其中发动机150、行星齿轮120、第二电机MG2、和第一电机MG1按该顺序布置。在这种情况下，太阳齿轮轴125B可以不具有空心结构，而是需要空心的齿圈轴126B。这种改进的结构使输出到齿圈轴126B上的动力能够从发动机150与第二电机MG2之间的地方获取。

如下描述作为根据本发明第六实施例的再一种动力输出装置110C。图38表示第六实施例的动力输出装置110C的基本部分。参照图38，除第二电机MG2的转子142连接到曲轴156上，且两个电机MG1和MG2有不同的布置之外，第六实施例的动力输出装置110C具有与第五实施例的动力输出装置110相类似的结构。这样从图38中省去与图27所示第五实施例的动力输出装置110相同的部分，如控制器180。第六实施例的动力输出装置110C能以图29所示的相同方式安装到车辆上。第六实施例的动力输出装置110C与第五实施例的动力输出装置110相同的组成部分用类似的数字表示，并且这里不作专门描述。在第五实施例描述中所用的数字和符号在第六实施例中具有相同的意义，除非另有说明。

参照图38，在第六实施例的动力输出装置110C中，发动机150、第二电机MG2、行星齿轮120、和第一电机MG1按该顺序布置。第一电机MG1的转子132连接到与行星齿轮120的太阳齿轮121相连的太阳齿轮轴125C上。象第五实施例的动力输出装置110那样，行星托架124连接到发动机150的曲轴156上。第二电机MG2的转子142和用来检测曲轴156的转角θe的解算器157进一步连接到曲轴156上。一个与行星齿轮120的齿圈122相连的齿圈轴126C带有另一个安装在其上用来检测齿圈轴126C的转角θr的解算器149，并且把齿圈轴126C连接到动力供给齿轮128上。

第六实施例的动力输出装置110C的布置不同于第五实施例动力输出装置110的布置。然而在两种布置中，第一电机MG1的三相线圈134与控制器180的第一驱动电路191相连，而第二电机MG2的三相线圈144与第二驱动电路192相连，尽管没有表示，但解算器157经一根信号线与控制器180的控制CPU 190的输入端口相连。

第六实施例的动力输出装置110C以以下讨论的方式工作。作为实例，假定在转速Ne和转矩Te的驱动点P1处驱动发动机150，并且在由转速Nr和转矩Tr限定的、且给出与从发动机150输出的能量Pe(Pe＝Ne×Te)相同的能量Pr(Pr＝Nr×Tr)的驱动点P2处驱动齿圈轴126C。在这个实例中，从发动机150输出的动力由此经受转矩转换，并施加到齿圈轴126C上。图39和40是在这些条件下的列线图。

考虑到图39列线图中动态共线直线上的平衡，导出以下给出的公式(31)至(34)。公式(31)是由从发动机150输入的能量Pe与输出到齿圈轴126C的能量Pr之间的平衡导出的。作为经曲轴156输入到行星托架124中的能量之和给出公式(32)。通过把作用在行星托架124上的转矩划分成起作用线作用的坐标轴S和R上的转矩，得到公式(33)和(34)。

Te×Ne＝Tr×Nr              (31)

Tc＝Te+Tm2                  (32) $\mathrm{Tcs}=\mathrm{Tc}\×\frac{\mathrm{\ρ}}{1+\mathrm{\ρ}}.....\left(33\right)$ $\mathrm{Tcr}=\mathrm{Tc}\×\frac{1}{1+\mathrm{\ρ}}......\left(34\right)$

动态共线直线上的力平衡对于动态共线直线的稳定状态是必要的。为此目的，应该使转矩Tm1等于转矩Tcs，并且使转矩Tr等于转矩Tcr。根据这些关系，转矩Tm1和Tm2表示为以下给出的公式(35)和(36)：Tm1＝Tr×ρ                   (35)Tm2＝Tr×(1+ρ)-Tc            (36)第一电机MG1把由公式(35)确定的转矩Tm1施加到太阳齿轮轴125C上，而第二电机MG2把由公式(36)确定的转矩Tm2施加到曲轴156上。这使从发动机150输出的、并由转矩Te和转速Ne限定的动力能够转换成由转矩Tr和转速Nr限定的、并输出到齿圈轴126上的动力。在图39列线图的条件下，第一电机MG1施加与转子132转动相反的转矩，并由此起发电机的作用，以再生表示为转矩Tm1与转速Ns乘积的电能Pm1。另外，第二电机MG2施加转子142转动方向的转矩，并由此起电机的作用，以消耗表示为转矩Tm2与转速Nr乘积的电能Pm2。

尽管太阳齿轮轴125C的转速Ns在图39中的列线图中为正，但根据图40列线图中所示的发动机150的转速Ne和齿圈轴126C的转速Nr，它也可以为负。在后一种情况下，第一电机MG1转子施加132转动方向的转矩，并由此作为电机工作，以消耗作为转矩Tm1与转速Ns的乘积的电能Pm1。另一方面，第二电机MG2施加与转子142转动相反的转矩，并由此作为发电机工作，以从齿圈轴126C再生表示为转矩Tm2与转速Nr的乘积的电能Pm2。

象第五实施例的动力输出装置110那样，以上讨论的第六实施例的输出装置110C的工作原理基于这样的假定，利用行星齿轮120、电机MG1和MG2、及晶体管Tr1至Tr16的动力转换效率等于值‘1’，它表示100％。然而在实际状态中，转换效率小于值‘1’，从而从发动机150输出的能量Pe应该稍大于输出到齿圈轴126C的能量Pr，或者，输出到齿圈轴126C的能量Pr应该稍小于从发动机150输出的能量Pe。如以前讨论的那样，在行星齿轮120中由于机械摩擦等造成的能量损失相当小，并且用于第一和第二电机MG1和MG2的同步电机效率大体上等于值‘1’。这样，动力转换效率实际上等于值‘1’。在第六实施例的如下讨论中，假定效率等于值‘1’(＝100％)，除非另有说明。

由以上讨论的第六实施例的动力输出装置110C的工作原理清楚地懂得，控制电机MG1和MG2能够在任何驱动点处驱动发动机150，该驱动点能输出与要输出到齿圈轴126C的能量相同的能量。第六实施例的动力输出装置110C中的行星齿轮120和第一电机MG1，具有与第四实施例的动力输出装置20D中的离合器电机30相类似的功能，而第二电机MG2以类似于辅助电机40的方式工作。这样，图6的映像，在第四实施例的动力输出装置20D的转矩控制中用来设置发动机50的目标转矩Te^*和目标转速Ne^*，在第六实施例的动力输出装置110C的转矩控制中可用来设置发动机150的目标转矩Te^*和目标转速Ne^*。

如以前讨论的那样，考虑到图30和31中动态共线直线上的平衡，由第一至第三实施例和其改进的动力输出装置20和20A至20C执行的所有过程，可用于第五实施例的动力输出装置110。以相同的方式，考虑到图39和40中动态共线直线上的平衡，由第四实施例的动力输出装置20D执行的所有过程，即，用于辅助电机40连接到发动机50的曲轴56上的结构的第一至第三实施例和其改进的动力输出装置20和20A至20C中的所有过程，也可用于第六实施例的动力输出装置110C。即，第六实施例的动力输出装置110C实现与第一至第三实施例和其改进的动力输出装置20和20A至20C相同的功能，并且起与这些功能相同的作用。

尽管在第六实施例的动力输出装置110C中第二电机MG2插入在发动机150与第一电机MG1之间，但发动机150也可以插入在第一电机MG1与第二电机MG2之间，如图41具有改进结构的另一种动力输出装置110D所示。在第六实施例的动力输出装置110C中，从第一电机MG1与第二电机MG2之间的地方，经与齿圈122相连的动力供给齿轮128，获取输出到齿圈轴126上的动力。然而，如作为另一种可能改进而在图42给出的又一种动力输出装置110E所示，可以从齿圈轴126E从其延伸的壳体119获取动力。

本发明不限于以上的实施例和用途，而是可以有多种修改、变更和变化，而不脱离本发明主要特征的范围和精神。以下给出一些可能修改的实例。

例如，第一至第三实施例的动力输出装置20和20A至20C的任意一个都可用于具有四轮驱动(4WD)的车辆，如图43中所示。在图43的结构中，在图1结构中与驱动轴22机械连接的辅助电机40同驱动轴22分离，并且独立地布置在车辆的后轮部分中，以便驱动后驱动轮27和29。驱动轴22的一端经一个齿轮23与一个差动齿轮24相连，以便驱动前驱动轮26和28。第一至第三实施例的控制程序也可用于图43的结构。

图44表示另一个实例，其中第五实施例的动力输出装置110用于具有四轮驱动(4WD)的车辆。在图44的结构中，在图27结构中连接到齿圈轴126上的第二电机MG2同齿圈轴126分离，并且独立地布置在车辆的后轮部分中，以便驱动后驱动轮117和119。与齿圈轴126相连的动力供给齿轮128经链带129和动力传递齿轮111与车辆前轮部分中的差动齿轮114连接，以便驱动前驱动轮116和118。第五实施例的控制程序也可用于图44的结构。

利用汽油驱动的汽油发动机用作以上实施例中的发动机50和发动机150。然而，本发明的原理可用于其他的内燃机和外燃机，如柴油发动机、涡轮发动机、和喷气发动机。

永久磁铁(PM)型同步电机用于第一至第四实施例中离合器电机30和辅助电机40，并且用于第五和第六实施例中的第一电机MG1和第二电机MG2。然而，根据要求可以使用即能实现再生操作又能实现动力操作的任何其他电机，如可变磁阻(VR)式同步电机、微调电机、直流电机、感应电机、超导电机、和步进电机。

在第一至第四实施例中用作把电力传递到离合器30上的装置的旋转变压器38，可以用滑环电刷触点、滑环水银触点、磁能的半导体耦合等代替。

晶体管变换器用于第一至第四实施例中的第一和第二驱动电路91和92，并且用于第五和第六实施例的第一和第二驱动电路191和192。其他可用的实例包括IGBT(绝缘栅双极模式晶体管)变换器、闸流晶体管变换器、电压PWM(脉冲宽度调制)变换器、方波变换器(电压变换器和电流变换器)、及谐振变换器。

在第一至第四实施例中的蓄电池94或在第五和第六实施例中的蓄电池194可以包括Pb蓄电池、NiMH蓄电池、Li蓄电池等。可以用电容器来代替蓄电池94或蓄电池194。

尽管在以上所有实施例中动力输出装置都安装在车辆上，但也可以安装到象船舶和飞机之类的运输设备上，以及各种工业机器上。

应该清楚地懂得，上文讨论的以上实施例仅仅是说明性的，而没有任何限制的意思。本发明的范围和精神仅由附属权利要求书中的各项限定。

Claims (41)

1.一种用来把动力输出到一根驱动轴的动力输出装置，所述动力输出装置包括：

一个带有一根输出轴的发动机；

能量调整装置，带有与所述发动机的所述输出轴相连的一根第一轴、和与所述驱动轴相连的一根第二轴，所述能量调整装置通过调节相应电能的输入和输出，调整在输入到所述第一轴或从所述第一轴输出的动力与输入到所述第二轴或从所述第二轴输出的动力之间的能量差；

一个驱动电机，其中动力在所述驱动电机与所述驱动轴之间传递；

目标动力设置装置，用来设置输出到所述驱动轴的目标动力；

驱动状态设置装置，用来根据预定条件，设置所述发动机的目标驱动状态，所述发动机按照所述目标动力设置装置设置的目标动力输出能量；及

控制装置，用来控制所述发动机，以便能够在由所述驱动状态设置装置设置的目标驱动状态下驱动所述发动机，还用来控制所述能量调整装置和所述驱动电机，以便能够使从所述发动机输出的动力受转矩转换，并作为目标动力输出到所述驱动轴。

2.根据权利要求1所述的动力输出装置，其中在所述驱动状态设置装置中的预定条件包括，一个用来提高所述发动机对应于目标动力输出能量的能量效率的条件。

3.根据权利要求1所述的动力输出装置，其中在所述驱动状态设置装置中的预定条件包括一个用来提高综合效率的条件，当从所述发动机输出的动力受转矩转换并输出到所述驱动轴时，通过把按照目标动力而输出能量的所述发动机的能量效率，乘以所述能量调整装置和所述驱动电机的传递效率，计算该综合效率。

4.根据权利要求1所述的动力输出装置，其中在所述驱动状态设置装置中的预定条件包括一个用来随目标动力变化连续改变所述发动机驱动状态的条件。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的动力输出装置，其中所述能量调整装置包括一个双转子电机，该双转子电机包括一个与所述第一轴相连的第一转子和一个与所述第二轴相连的第二转子，所述第二转子可相对于所述第一转子转动，由此通过所述第一转子与所述第二转子的电磁耦合在所述第一轴与所述第二轴之间传递动力，所述双转子电机根据所述第一转子与所述第二转子的电磁耦合和所述第一转子与所述第二转子之间的转速差，输入和输出电能。

6.根据权利要求5所述的动力输出装置，其中所述驱动电机包括在所述双转子电机中包括的所述第二转子和一个用来转动所述第二转子的定子。

7.根据权利要求1、2、3或4所述的动力输出装置，其中所述能量调整装置进一步包括：

三轴式动力输入和输出装置，与所述第一轴、所述第二轴、和一个第三轴相连，当确定向所述三根不同轴中任两根轴输入或从中输出的动力时，所述三轴式动力输入和输出装置用来根据如此确定的动力，自动地设置向剩余轴输入或从中输出的动力；及

一个轴电机，与所述第三轴相连，其中在所述第三轴与所述轴电机之间传递动力。

8.根据权利要求1所述的动力输出装置，所述动力输出装置进一步包括用来检测所述发动机驱动状态的驱动状态检测装置，

其中所述控制装置进一步包括用来控制所述能量调整装置的装置，以便能够根据由所述驱动状态检测装置检测的所述发动机的驱动状态，在目标驱动状态下驱动所述发动机。

9.根据权利要求1所述的动力输出装置，所述动力输出装置进一步包括用来检测所述发动机的驱动状态的驱动状态检测装置，

其中所述控制装置进一步包括暂时目标驱动状态设置装置，当由所述驱动状态检测装置检测的驱动状态与目标驱动状态的状态偏差超出预定范围时，根据状态偏差和预定条件在预定范围内选择一种驱动状态，并把选择的驱动状态设置为暂时目标驱动状态，

由所述暂时目标驱动状态设置装置设置的暂时目标驱动状态用来代替目标驱动状态，用于所述发动机的操作控制和所述能量调整装置与所述驱动电机的控制，直到状态偏差进入预定范围。

10.根据权利要求9所述的动力输出装置，其中所述暂时目标驱动状态设置装置进一步包括预定范围设置装置，用来根据由所述驱动状态检测装置检测的驱动状态设置预定范围。

11.根据权利要求9所述的动力输出装置，其中所述控制装置进一步包括用来控制所述能量调整装置的装置，以便当状态偏差在预定范围内时，能够根据由所述驱动状态检测装置检测的驱动状态，在目标驱动状态下驱动所述发动机。

12.根据权利要求9所述的动力输出装置，其中所述动力输出装置进一步包括蓄电池装置，用从所述能量调整装置取出的电能充电、用从所述驱动电机取出的电能充电、放电以释放所述能量调整装置中所用的电能、及放电以释放所述驱动电机中所用的电能，

其中所述控制装置进一步包括这样的装置，当暂时目标驱动状态用来代替目标驱动状态，而用于所述发动机的操作控制和所述能量调整装置与所述驱动电机的控制时，用来利用存储进所述蓄电池装置中或从中释放的电能、并控制所述驱动电机，以便使所述驱动电机能够向所述驱动轴输入或从中输出专用动力，所述专用动力对应于目标动力与在暂时目标驱动状态下驱动的所述发动机输出的动力之间的能量差。

13.根据权利要求1所述的动力输出装置，其中所述控制装置进一步包括：

驱动状态估计装置，当所述目标动力设置装置设置一个不同的目标动力时，用来估计所述发动机的驱动状态；和

估计条件控制装置，用来根据所述发动机的估计驱动状态，控制所述能量调整装置和所述驱动电机。

14.根据权利要求13所述的动力输出装置，其中所述驱动状态估计装置进一步包括这样的装置，根据所述发动机所述输出轴的转速和所述能量调整装置的状态用来估计所述发动机的驱动状态。

15.根据权利要求13所述的动力输出装置，其中所述估计条件控制装置进一步包括用来控制所述能量调整装置和所述驱动电机的装置，以便能够使按照由所述驱动状态估计装置估计的所述发动机驱动状态而从所述发动机输出的估计动力，受转矩转换，并作为目标动力输出到所述驱动轴。

16.根据权利要求13所述的动力输出装置，其中所述动力输出装置进一步包括蓄电池装置，用从所述能量调整装置取出的电能充电、用从所述驱动电机取出的电能充电、放电以释放所述能量调整装置中所用的电能、及放电以释放所述驱动电机中所用的电能，

其中所述估计条件控制装置进一步包括这样的装置，用来利用存储进所述蓄电池装置中或从中释放的电能、并控制所述驱动电机，以便使所述驱动电机能够向所述驱动轴输入或从中输出专用动力，所述专用动力对应于目标动力与按照由所述驱动状态估计装置估计的所述发动机的驱动状态而从所述发动机输出的估计动力之间的能量差。

17.一种用来输出动力到一根驱动轴的动力输出装置，所述动力输出装置包括：

一个发动机，带有一根输出轴；

能量调整装置，带有一根与所述发动机所述输出轴相连的第一轴和一根与所述驱动轴相连的第二轴，所述能量调整装置通过调节相应电能的输入和输出，调整在输入到所述第一轴或从所述第一轴输出的动力与输入到所述第二轴或从所述第二轴输出的动力之间的能量差；

一个驱动电机，其中动力在所述驱动电机与所述发动机的所述输出轴之间传递；

目标动力设置装置，用来设置输出到所述驱动轴的目标动力；

驱动状态设置装置，用来根据预定条件，设置所述发动机的目标驱动状态，所述发动机按照所述目标动力设置装置设置的目标动力输出能量；及

控制装置，用来控制所述发动机，以便在所述驱动状态设置装置设置的目标驱动状态下能够驱动所述发动机，还用来控制所述能量调整装置和所述驱动电机，以便使从所述发动机输出的动力能够受转矩转换，并作为目标动力输出到所述驱动轴。

18.根据权利要求17所述的动力输出装置，其中在所述驱动状态设置装置中的预定条件包括一个用来提高所述发动机对应于目标动力输出能量的能量效率的条件。

19.根据权利要求17所述的动力输出装置，其中在所述驱动状态设置装置中的预定条件包括一个用来提高综合效率的条件，当从所述发动机输出的动力受转矩转换并输出到所述驱动轴时，通过把按照目标动力而输出能量的所述发动机的能量效率，乘以所述能量调整装置和所述驱动电机的传递效率，计算该综合效率。

20.根据权利要求17所述的动力输出装置，其中在所述驱动状态设置装置中的预定条件包括一个用来随目标动力变化连续改变所述发动机驱动状态的条件。

21.根据权利要求17、18、19或20所述的动力输出装置，其中所述能量调整装置包括一个双转子电机，该双转子电机包括一个与所述第一轴相连的第一转子和一个与所述第二轴相连的第二转子，所述第二转子可相对于所述第一转子转动，由此通过所述第一转子与所述第二转子的电磁耦合在所述第一轴与所述第二轴之间传递动力，所述双转子电机根据所述第一转子与所述第二转子的电磁耦合和所述第一转子与所述第二转子之间的转速差，输入和输出电能。

22.根据权利要求21所述的动力输出装置，其中所述驱动电机包括在所述双转子电机中包括的所述第一转子和一个用来转动所述第一转子的定子。

23.根据权利要求17、18、19或20所述的动力输出装置，其中所述能量调整装置进一步包括：

三轴式动力输入和输出装置，与所述第一轴、所述第二轴、和一个第三轴相连，当确定向所述三根不同轴中任两根轴输入或从中输出的动力时，所述三轴式动力输入和输出装置用来根据如此确定的动力，自动地设置向剩余轴输入或从中输出的动力；及

一个轴电机，与所述第三轴相连，其中在所述第三轴与所述轴电机之间传递动力。

24.根据权利要求17所述的动力输出装置，所述动力输出装置进一步包括用来检测所述发动机驱动状态的驱动状态检测装置，

其中所述控制装置进一步包括暂时目标驱动状态设置装置，当由所述驱动状态检测装置检测的驱动状态与目标驱动状态的状态偏差超出预定范围时，根据状态偏差和预定条件在预定范围内选择一种驱动状态，并把选择的驱动状态设置为暂时目标驱动状态，

由所述暂时目标驱动状态设置装置设置的暂时目标驱动状态用来代替目标驱动状态，用于所述发动机的操作控制和所述能量调整装置与所述驱动电机的控制，直到状态偏差进入预定范围。

25.根据权利要求17所述的动力输出装置，其中所述控制装置进一步包括：

驱动状态估计装置，当所述目标动力设置装置设置一个不同的目标动力时，用来估计所述发动机的驱动状态；和

估计条件控制装置，用来根据所述发动机的估计驱动状态，控制所述能量调整装置和所述驱动电机。

26.根据权利要求25所述的动力输出装置，其中所述估计条件控制装置进一步包括用来控制所述能量调整装置和所述驱动电机的装置，以便能够使按照由所述驱动状态估计装置估计的所述发动机驱动状态而从所述发动机输出的估计动力，受转矩转换，并作为目标动力输出到所述驱动轴。

27.根据权利要求25所述的动力输出装置，其中所述动力输出装置进一步包括蓄电池装置，用从所述能量调整装置取出的电能充电、用从所述驱动电机取出的电能充电、放电以释放所述能量调整装置中所用的电能、及放电以释放所述驱动电机中所用的电能，

其中所述估计条件控制装置进一步包括这样的装置，用来利用存储进所述蓄电池装置中或从中释放的电能、并控制所述驱动电机，以便使所述驱动电机能够向所述发动机的所述驱动轴输入或从中输出专用动力，所述专用动力对应于目标动力与按照由所述驱动状态估计装置估计的所述发动机的驱动状态而从所述发动机输出的估计动力之间的能量差。

28.一种驱动系统，包括：

一个发动机，带有一根输出轴；

能量调整装置，带有一根与所述发动机所述输出轴相连的第一轴和一根与所述驱动系统一根驱动轴相连的第二轴，所述能量调整装置通过调节相应电能的输入和输出，调整在输入到所述第一轴或从所述第一轴输出的动力与输入到所述第二轴或从所述第二轴输出的动力之间的能量差；

一个驱动电机，其中动力在所述驱动电机与所述输出轴之间传递；

目标动力设置装置，用来设置输出到所述驱动轴的目标动力；

驱动状态设置装置，用来根据提高按照目标动力而输出能量的所述发动机的能量效率的第一条件、和使所述发动机操作造成的振动在所述驱动系统的共振频率范围之外的第二条件，设置所述发动机的目标驱动状态，所述发动机按照所述目标动力设置装置设置的目标动力输出能量；及

控制装置，用来控制所述发动机，以便在所述驱动状态设置装置设置的目标驱动状态下能够驱动所述发动机，还用来控制所述能量调整装置和所述驱动电机，以便使从所述发动机输出的动力能够受转矩转换，并作为目标动力输出到所述驱动轴。

29.根据权利要求28所述的驱动系统，其中所述能量调整装置包括一个双转子电机，该双转子电机包括一个与所述第一轴相连的第一转子和一个与所述第二轴相连的第二转子，所述第二转子可相对于所述第一转子转动，由此通过所述第一转子与所述第二转子的电磁耦合在所述第一轴与所述第二轴之间传递动力，所述双转子电机根据所述第一转子与所述第二转子的电磁耦合和所述第一转子与所述第二转子之间的转速差，输入和输出电能。

30.根据权利要求29所述的驱动系统，其中所述驱动电机包括在所述双转子电机中包括的所述第二转子和一个用来转动所述第二转子的定子。

31.根据权利要求28所述的驱动系统，其中所述能量调整装置进一步包括：

三轴式动力输入和输出装置，与所述第一轴、所述第二轴、和一个第三轴相连，当确定向所述三根不同轴中任两根轴输入或从中输出的动力时，所述三轴式动力输入和输出装置用来根据如此确定的动力，自动地设置向剩余轴输入或从中输出的动力；及

一个轴电机，与所述第三轴相连，其中在所述第三轴与所述轴电机之间传递动力。

32.一种驱动系统，包括：

一个发动机，带有一根输出轴；

能量调整装置，带有一根与所述发动机所述输出轴相连的第一轴和一根与所述驱动系统一根驱动轴相连的第二轴，所述能量调整装置通过调节相应电能的输入和输出，调整在输入到所述第一轴或从所述第一轴输出的动力与输入到所述第二轴或从所述第二轴输出的动力之间的能量差；

一个驱动电机，其中动力在所述驱动电机与所述发动机的所述输出轴之间传递；

目标动力设置装置，用来设置输出到所述驱动轴的目标动力；

驱动状态设置装置，用来根据提高按照目标动力而输出能量的所述发动机的能量效率的第一条件、和使所述发动机操作造成的振动在所述驱动系统的共振频率范围之外的第二条件，设置所述发动机的目标驱动状态，所述发动机按照所述目标动力设置装置设置的目标动力输出能量；及

控制装置，用来控制所述发动机，以便在所述驱动状态设置装置设置的目标驱动状态下能够驱动所述发动机，还用来控制所述能量调整装置和所述驱动电机，以便使从所述发动机输出的动力能够受转矩转换，并作为目标动力输出到所述驱动轴。

33.根据权利要求32所述的驱动系统，其中所述能量调整装置包括一个双转子电机，该双转子电机包括一个与所述第一轴相连的第一转子和一个与所述第二轴相连的第二转子，所述第二转子可相对于所述第一转子转动，由此通过所述第一转子与所述第二转子的电磁耦合在所述第一轴与所述第二轴之间传递动力，所述双转子电机根据所述第一转子与所述第二转子的电磁耦合和所述第一转子与所述第二转子之间的转速差，输入和输出电能。

34.根据权利要求33所述的驱动系统，其中所述驱动电机包括在所述双转子电机中包括的所述第一转子和一个用来转动所述第一转子的定子。

35.根据权利要求32所述的驱动系统，其中所述能量调整装置进一步包括：

三轴式动力输入和输出装置，与所述第一轴、所述第二轴、和一个第三轴相连，当确定向所述三根不同轴中任两根轴输入或从中输出的动力时，所述三轴式动力输入和输出装置用来根据如此确定的动力，自动地设置向剩余轴输入或从中输出的动力；及

一个轴电机，与所述第三轴相连，其中在所述第三轴与所述轴电机之间传递动力。

36.一种控制动力输出装置把动力输出到一根驱动轴的方法，所述方法包括步骤：

(a)提供：带有一根输出轴的发动机；能量调整装置，带有一根与所述发动机所述输出轴相连的第一轴和一根与所述驱动轴相连的第二轴，所述能量调整装置通过调节相应电能的输入和输出，调整在输入到所述第一轴或从所述第一轴输出的动力与输入到所述第二轴或从所述第二轴输出的动力之间的能量差；及一个驱动电机，其中动力在所述驱动电机与所述输出轴之间传递；

(b)设置输出到所述驱动轴的目标动力；

(c)根据在所述发动机按照目标动力输出能量的多个可用驱动点中选择达到最高效率的特定驱动点的特定条件，设置所述发动机的目标驱动状态，所述发动机按照在所述步骤(b)中设置的目标动力而输出能量；及

(d)控制所述发动机，以便在所述步骤(c)设置的目标驱动状态下能够驱动发动机，还控制所述能量调整装置和所述驱动电机，以便使从所述发动机输出的动力能够受转矩转换，并作为目标动力输出到所述驱动轴。

37.根据权利要求36所述的方法，其中所述步骤(d)进一步包括步骤：

(e)检测所述发动机的驱动状态；

(f)当在所述步骤(e)检测的所述发动机的驱动状态与目标驱动状态的状态偏差超出预定范围时，根据状态偏差和特定条件在预定范围内选择一种驱动状态，并把选择的驱动状态设置为暂时目标驱动状态；及

(g)使用在所述步骤(f)设置的暂时目标驱动状态来代替目标驱动状态，以便控制所述发动机、所述能量调整装置、和所述驱动电机，直到状态偏差进入预定范围。

38.根据权利要求36所述的方法，其中所述步骤(d)进一步包括步骤：

(h)当设置不同的目标动力时，根据所述发动机所述输出轴的转速和所述能量调整装置的状态，估计所述发动机的驱动状态；和

(i)根据所述发动机的估计驱动状态，控制所述能量调整装置和所述驱动电机，以便使从所述发动机输出的动力能够受转矩转换并输出到所述驱动轴。

39.一种控制动力输出装置把动力输出到一根驱动轴的方法，所述方法包括步骤：

(a)提供：带有一根输出轴的发动机；能量调整装置，带有一根与所述发动机所述输出轴相连的第一轴和一根与所述驱动轴相连的第二轴，所述能量调整装置通过调节相应电能的输入和输出，调整在输入到所述第一轴或从所述第一轴输出的动力与输入到所述第二轴或从所述第二轴输出的动力之间的能量差；及一个驱动电机，其中动力在所述驱动电机与所述输出轴之间传递；

(b)设置输出到所述驱动轴的目标动力；

(c)根据在所述发动机按照目标动力输出能量的多个可用驱动点中选择达到最高综合效率的特定驱动点的特定条件，设置所述发动机的目标驱动状态，所述发动机按照在所述步骤(b)中设置的目标动力而输出能量，当从所述发动机输出的动力受转矩转换并输出到所述驱动轴时，通过把所述发动机的能量效率，乘以所述能量调整装置和所述驱动电机的传递效率，计算该综合效率；及

(d)控制所述发动机，以便在所述步骤(c)设置的目标驱动状态下能够驱动发动机，还控制所述能量调整装置和所述驱动电机，以便使从所述发动机输出的动力能够受转矩转换，并作为目标动力输出到所述驱动轴。

40.根据权利要求39所述的方法，其中所述步骤(d)进一步包括步骤：

(e)检测所述发动机的驱动状态；

(f)当在所述步骤(e)检测的所述发动机的驱动状态与目标驱动状态的状态偏差超出预定范围时，根据状态偏差和特定条件在预定范围内选择一种驱动状态，并把选择的驱动状态设置为暂时目标驱动状态；及

(g)使用在所述步骤(f)设置的暂时目标驱动状态来代替目标驱动状态，以便控制所述发动机、所述能量调整装置、和所述驱动电机，直到状态偏差进入预定范围。

41.根据权利要求39所述的方法，其中所述步骤(d)进一步包括步骤：

(h)当设置不同的目标动力时，根据所述发动机所述输出轴的转速和所述能量调整装置的状态，估计所述发动机的驱动状态；和

(i)根据所述发动机的估计驱动状态，控制所述能量调整装置和所述驱动电机，以便使从所述发动机输出的动力能够受转矩转换并输出到所述驱动轴。

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