CN1219152A - 动力输出设备及控制该设备的方法 - Google Patents

Abstract

一种动力输出设备(20)包括一台发动机(50);一台离合器电动机(30),其具有转子(31和33),分别与一个曲轴(56)和一个驱动轴(22)连接;一台辅助电动机(40),附于一个转子旋转轴(38);第一离合器(45),以使转子旋转轴(38)与曲轴(56)连接和脱开;第二离合器(46),以使转子旋转轴(38)与驱动轴(22)连接和脱开;以及一个控制器(80),以控制电动机(30和40)。控制器(80)按照发动机(50)和驱动轴(22)的状态来操作离合器(45和46),并且改变转子旋转轴(38)的连接,以便使发动机(50)输出的动力能够由电动机(30和40)有效地转换,并且输出到驱动轴(22)。

Description

动力输出设备及控制该设备的方法

本发明涉及一种动力输出设备及一种控制该设备的方法。更具体地说，本发明涉及一种从一台发动机向一个驱动轴高效率地输出动力的动力输出设备，以及一种控制这样动力输出设备的方法。

在安装在机动车上的已知动力输出设备中，发动机的输出轴通过电磁联轴节与一个和电动机的转子相连接的驱动轴电磁连接，以便把发动机的动力输出到驱动轴(例如，如JAPANESE PATENT LAID-OPENGAZETTE No.53-133814所公开)。在这种动力输出设备中，机动车在电动机的作用下开始驱动。当电动机的旋转速度达到预定水平时，动力输出设备向电磁联轴节供给激励电流，以转动发动机的曲柄，并且实行向发动机供入燃料及用火花点火，从而起动发动机。在发动机起动以后，发动机的动力通过电磁联轴节输出到驱动轴，以便连续驱动机动车。当通过电磁联轴节输出到驱动轴的动力不足以用于驱动轴上所要求的动力时，驱动电动机以补充不足。在向驱动轴输出动力时，电磁联轴节按照其电磁连接的滑差来再生电力。再生电力以作为用于起动机动车的电力存储在电池中，或作为电动机的动力用来补充驱动轴上动力的不足。

然而，常规动力输出设备具有随驱动轴的旋转速度增加而使效率降低的问题。在以上讨论的动力输出设备中，当驱动轴的旋转速度增加时，为了通过电磁联轴节向驱动轴输出动力，要求使发动机的旋转速度等于或高于驱动轴的旋转速度。发动机的有效驱动范围一般由其旋转速度和负载来限定。当驱动轴以超过该有效驱动范围的旋转速度旋转时，发动机迫使在这个有效驱动范围以外驱动。这样不希望有地降低了整个动力输出设备的效率。

本发明的申请人在先前提交的JAPANESE PATENT LAID-OPENGAZETTE No.7-266475中提出了一项技术，以作为解决这个问题的办法。所提出的技术使用一种双转子电动机，它有两个分别与发动机的输出轴和驱动轴相连接的转子，以代替电磁联轴节，并且它能产生电力。当驱动轴的旋转速度增加时，该双转子电动机控制为一台电动机，以便使与驱动轴连接的转子能够相对于与发动机的输出轴连接的转子旋转。这样允许发动机以比驱动轴的旋转速度低的旋转速度驱动。

当驱动轴的旋转速度变为高于发动机的旋转速度时，要求在高转矩下以高旋转速度驱动双转子电动机，并且作为发电机起动另一台附于驱动轴的电动机，以便再生由该双转子电动机所消耗的电力。这样导致双转子电动机和该电动机在高负载下操作。与其中驱动轴的旋转速度低于发动机的旋转速度的情况比较，所提出的技术在驱动轴的旋转速度高于发动机的旋转速时，在某种程度上仍使整个动力输出设备的效率降低。

因此本发明的一个目的是提供一种从一台发动机向一个驱动轴高效率地输出动力的动力输出设备，以及一种控制这样动力输出设备的方法。本发明的另一个目的是提供一种即使当驱动轴的旋转速度高于发动机的旋转速度时，仍向驱动轴高效率地输出动力的动力输出设备，以及一种控制这样动力输出设备的方法。

以上和其它有关目的的至少部分由一种向一个驱动轴输出动力的动力输出设备来实现，该动力输出设备包括：一台发动机，具有一个输出轴；第一电动机，包括与发动机的输出轴连接的第一转子和与驱动轴连接的第二转子，第二转子相对于第一转子可旋转，第一和第二转子相互电磁连接，由此使动力通过第一转子与第二转子的电磁联轴节在发动机的输出轴与驱动轴之间传送；第二电动机，具有一个与输出轴和驱动轴不同的旋转轴，该第二电动机通过该旋转轴接收和传送动力；第一连接装置，以把旋转轴机械连接在输出轴上，并且释放该连接；以及第二连接装置，以把旋转轴机械连接在驱动轴上，并且释放该连接。

本发明的动力输出设备使第二电动机的旋转轴能够与发动机的输出轴连接和脱开，并且与驱动轴连接和脱开。这样导致第一电动机和第二电动机在低负载下操作，从而提高整个动力输出设备的效率。

按照一个优选应用，第一连接装置和第二连接装置都构造为离合器。因此连接装置能由简单结构来实现。

在本发明的动力输出设备中，驱动轴和输出轴可以同轴安排。还可能进一步使旋转轴与驱动轴和输出轴同轴安排。当动力输出设备安置在直线形成的空间时，这样布置是有利的。

在其驱动轴，输出轴和旋转轴同轴安排的动力输出设备中，第二电动机可以包括一个沿径向安排在第一电动机外部的圆柱形转子。这样使动力输出设备的轴向长度减小，并且使整个动力输出设备相对紧凑。

在其驱动轴，输出轴和旋转轴同轴安排的动力输出设备中，优选地按发动机，第二电动机和第一电动机这样顺序安排。在这种情况下，第一连接装置和第二连接装置可以安排在第二电动机与第一电动机之间。当发动机为停止，第一连接装置取消旋转轴与发动机的输出轴的连接，以及第二连接装置把旋转轴连接在驱动轴上时，考虑到第二电动机的操作，要求第二电动机输出比第一电动机大的转矩。电动机的转矩输出与转子的轴向长度和其直径的二次方成正比，因此第二电动机尺寸比第一电动机大。在内燃机用作发动机情况下，输出特定能量的发动机的要求尺寸一般大于电动机的尺寸。即按发动机，第二电动机和第一电动机这样顺序减小尺寸。按该尺寸顺序的布置提高了动力输出设备结构的紧密性，并且当动力输出设备安装在受限制空间，例如机动车或船舶上时是有利的。如前所讨论，第一连接装置和第二连接装置能构造为离合器，其尺寸比第一电动机和第二电动机小。因此第一连接装置和第二连接装置能安排在这些较大装置之间所形成的死空间中。这样进一步减小了整个动力输出设备的尺寸。

在按发动机，第二电动机和第一电动机这样顺序安排的动力输出设备中，第一连接装置和第二连接装置有几种可能布置。当第一连接装置和第二连接装置安置在一起时，它们可以安排在发动机与第二电动机之间，以代替以上讨论的安排在第二电动机与第一电动机之间。当第一连接装置和第二连接装置分开安置时，第一连接装置安排在发动机与第二电动机之间，而第二连接装置安排在第二电动机与第一电动机之间。在驱动轴，输出轴和旋转轴同轴安排的动力输出设备中，可以按发动机，第一电动机和第二电动机这样顺序安排。在这个条件下，第一连接装置和第二连接装置如上所述也有几种可能布置。发动机，第一电动机和第二电动机的布置及第一连接装置和第二连接装置的布置可以按照动力输出设备的尺寸和供安装的空间适当地确定。

在本发明的动力输出设备中，旋转轴可以安排在一个与驱动轴和输出轴不同的轴上。与按同轴布置的设备比较，这种布置使整个动力输出设备的轴向长度减小。

在本发明的动力输出设备中，输出轴和驱动轴可以安排在不同轴上。在这种情况下，旋转轴可以与输出轴同轴安排，或与驱动轴同轴安排。与按同轴布置的设备比较，这种布置也使整个动力输出设备的轴向长度减小。

按照一个优选应用，第一连接装置包括：一个连接轴，以与输出轴机械连接；以及变速齿轮装置，以在连接轴与旋转轴之间改变旋转速度。按同样方式，第二连接装置包括：一个连接轴，以与驱动轴机械连接；以及变速齿轮装置，以在连接轴与旋转轴之间改变旋转速度。这种结构允许调节旋转轴的旋转速度，从而使第二电动机能够在较高效率的驱动点下驱动，并且提高整个动力输出设备的效率。

优选地本发明的动力输出设备进一步包括连接控制装置，以在预定条件下控制第一连接装置和第二连接装置。这样允许第一电动机和第二电动机控制在预定条件下。

在本发明具有连接控制装置的动力输出设备中，连接控制装置包括：当预定条件为输出轴的旋转速度高于驱动轴的旋转速度时，控制第一连接装置以使旋转轴与输出轴的连接释放，并且控制第二连接装置以把旋转轴连接在驱动轴上的装置；以及当预定条件为输出轴的旋转速度低于驱动轴的旋转速度时，控制第一连接装置以把旋转轴连接在输出轴上，并且控制第二连接装置以使旋转轴与驱动轴的连接释放的装置。这种结构使第一电动机和第二电动机都能够在低负载下驱动，而与驱动轴的旋转速度是比发动机的输出轴的旋转速度高或低无关。这样使第一电动机所消耗或再生的能量和第二电动机所消耗或再生的能量都得到减小。这种结构因此使这些电动机的能量损耗减小，并且进一步提高整个动力输出设备的效率。

这种优选结构的动力输出设备可以进一步包括：蓄电池装置，由第一电动机通过动力传送所再生的电力充电，放电供给由第一电动机通过动力传送所消耗的电力，由第二电动机通过动力传送所再生的电力充电，以及放电供给由第二电动机通过动力传送所消耗的电力；目标动力设定装置，以设定输出到驱动轴的目标动力；以及驱动/控制装置，以驱动和控制发动机，第一电动机和第二电动机，以便使发动机输出的动力和存储在蓄电池装置中并从蓄电池装置放电的电力的总能量能够作为目标动力设定装置所设定的目标动力输出到驱动轴。这种结构允许发动机输出的动力和存储在蓄电池装置中并从蓄电池装置放电的电力的总能量能够转换成希望的动力，并且输出到驱动轴。即使当目标动力设定得比发动机的最大输出动力大时，这种结构也因此能够使目标动力输出到驱动轴。发动机因此可以仅有比最大可能目标动力输出较小动力的容量。这样希望地减小了整个动力输出设备的尺寸。进一步优选地，这种结构的动力输出设备包括充电状态探测装置，以探测蓄电池装置的充电状态，并且驱动/控制装置包括用于驱动和控制发动机，第一电动机和第二电动机，以便使充电状态探测装置所探测的蓄电池的充电状态在预定范围以内的装置。这种结构允许蓄电池装置的充电状态保持在预定范围以内。

在本发明具有连接控制装置的动力输出设备中，连接控制装置可以包括装置，以当预定条件为发动机，第一电动机，第二电动机和驱动轴在预定操作状态下时，控制第一连接装置和第二连接装置，以便使旋转轴能够与驱动轴和输出轴连接。这种结构实现了发动机的输出轴与驱动轴的机械连接，从而使发动机输出的动力能够直接输出到驱动轴。

在这种优选结构的动力输出设备中，预定操作状态在驱动轴的旋转速度与发动机的输出轴的旋转速度相同时，可以为发动机的预定有效驱动范围以内的状态。这样使高效率下驱动的发动机所输出的动力能够直接输出到驱动轴。这种优选结构的动力输出设备可以进一步包括：蓄电池装置，由第一电动机通过动力传送所再生的电力充电，放电供给由第一电动机通过动力传送所消耗的电力，由第二电动机通过动力传送所再生的电力充电，以及放电供给由第二电动机通过动力传送所消耗的电力；目标动力设定装置，以设定输出到驱动轴的目标动力；以及驱动/控制装置，以驱动和控制发动机，第一电动机和第二电动机，以便使发动机输出的动力和存储在蓄电池装置中并从蓄电池装置放电的电力的总能量能够以目标动力设定装置所设定的目标动力输出到驱动轴。这种结构允许发动机输出的动力和存储在蓄电池装置中并从蓄电池装置放电的电力的总能量能够转换成希望的动力，并且输出到驱动轴。即使当目标动力设定得比发动机的最大输出动力大时，这种结构也因此能够使目标动力输出到驱动轴。发动机因此可以仅有比最大可能目标动力输出小的动力的容量。这样希望地减小了整个动力输出设备的尺寸。进一步优选地，这种结构的动力输出设备包括充电状态探测装置，以探测蓄电池装置的充电状态，并且驱动/控制装置包括装置，以驱动和控制发动机，第一电动机和第二电动机，以便使充电状态探测装置所探测的蓄电池的充电状态在预定范围以内。这种结构允许蓄电池装置的充电状态保持在预定范围以内。

按照一个应用，预定操作状态可以为其中输出轴的旋转速度和驱动轴的旋转速度之间的差在预定范围以内的状态。当第一电动机的旋转速度减小时，这种结构有效地防止了在输出轴的旋转速度与驱动轴的旋转速度之间的旋转速度差下驱动的第一电动机的效率降低。按照另一个应用，预定操作状态可以为其中探测到第一电动机异常的状态。这种结构在探测到第一电动机的任何异常时能停止第一电动机的旋转。

在本发明具有连接控制装置的动力输出设备中，连接控制装置可以包括装置，以当预定条件为发动机，第一电动机，第二电动机和驱动轴在预定操作状态下时，控制第一连接装置和第二连接装置，以便使旋转轴与驱动轴的连接及旋转轴与输出轴的连接释放。这种结构允许第二电动机安置在向驱动轴输出动力的系统的外部。在这种结构的动力输出设备中，预定操作状态在输出到驱动轴的转矩与发动机输出的转矩相同时，可以为发动机的预定有效驱动范围以内的状态。这种结构使在高效率下驱动的发动机所输出的动力能够直接输出到驱动轴。按照另一个应用，预定操作状态可以为其中探测到第二电动机异常的状态。这种结构在探测到第二电动机的任何异常时能停止第二电动机的旋转。

按照一个优选应用，本发明具有连接控制装置的动力输出设备进一步包括驱动/控制装置，以当旋转轴通过连接控制装置与输出轴和驱动轴中任何一个连接时，驱动和控制第一电动机和第二电动机，以便使发动机输出的动力能够经受转矩转换，并且输出到驱动轴。这种结构使发动机输出的动力能够转换成希望动力，并且输出到驱动轴。发动机因此能在输出特定能量的各个驱动点之中最高可能效率的驱动点下驱动。这样进一步提高了整个动力输出设备的效率。

按照另一个优选应用，本发明具有连接控制装置的动力输出设备进一步包括蓄电池装置，由第一电动机通过动力传送所再生的电力充电，放电供给由第一电动机通过动力传送所消耗的电力，由第二电动机通过动力传送所再生的电力充电，以及放电供给由第二电动机通过动力传送所消耗的电力；目标动力设定装置，以设定输出到驱动轴的目标动力；以及驱动/控制装置，以驱动和控制发动机，第一电动机和第二电动机，以便使发动机输出的动力和存储在蓄电池装置中并从蓄电池装置放电的电力的总能量能够以目标动力设定装置所设定的目标动力输出到驱动轴。这种结构允许发动机输出的动力和存储在蓄电池装置中并从蓄电池装置放电的电力的总能量能够转换成希望动力，并且输出到驱动轴。即使当目标动力设定得比发动机的最大输出动力大时，这种结构也因此能够使目标动力输出到驱动轴。发动机因此可以仅有比最大可能目标动力输出小的动力的容量。这样希望地减小了整个动力输出设备的尺寸。

本发明具有蓄电池装置和驱动/控制装置的动力输出设备可以进一步包括充电状态探测装置，以探测蓄电池装置的充电状态，其中驱动/控制装置包括装置，以驱动和控制发动机，第一电动机和第二电动机，以便使目标动力能够输出到驱动轴，并且使充电状态探测装置所探测的蓄电池的充电状态在预定范围以内。这种结构允许蓄电池装置的充电状态保持在预定范围以内。

按照一个优选应用，在本发明具有蓄电池装置和驱动/控制装置的动力输出设备中，连接控制装置包括装置，以当预定指令给定的第一条件和目标动力设定装置所设定的目标动力在预定范围以内的第二条件之中至少任何一个作为预定条件满足时，控制第一连接装置以使旋转轴与输出轴的连接释放，并且控制第二连接装置以把旋转轴连接在驱动轴上。驱动/控制装置包括装置，以用蓄电池装置所放电的电力驱动和控制第二电动机，以便使目标动力能够输出到驱动轴。这种结构使驱动轴能够仅由第二电动机输出的动力旋转。

按照另一个优选应用，在本发明具有蓄电池装置和驱动/控制装置的动力输出设备中，连接控制装置包括装置，以当预定指令给定的第一条件和目标动力设定装置所设定的目标动力在预定范围以内的第二条件之中至少任何一个作为预定条件满足时，控制第一连接装置以把旋转轴连接在输出轴上，并且控制第二连接装置以使旋转轴与驱动轴的连接释放。驱动/控制装置包括装置，以控制第一电动机，以便使第一电动机能够利用蓄电池装置所放电的电力，并向驱动轴输出动力，以及控制第二电动机，以便取消由输出动力所产生并施加在发动机的输出轴上的转矩，从而使目标动力能够输出到驱动轴。这种结构使驱动轴能够由第一电动机输出的动力驱动。

按照又一个优选应用，在本发明具有蓄电池装置和驱动/控制装置的动力输出设备中，连接控制装置包括装置，以当预定指令给定的第一条件和目标动力设定装置所设定的目标动力在预定范围以内的第二条件之中至少任何一个作为预定条件满足时，控制第一连接装置以把旋转轴连接在输出轴上，并且控制第二连接装置以把旋转轴连接在驱动轴上。驱动/控制装置包括装置，以停止发动机的燃料供入及点火控制，并且控制第二电动机，以便使第二电动机能够利用蓄电池装置所放电的电力，并在电动机驱动发动机时向驱动轴输出动力。这种结构使第二电动机能够在使发动机保持在随动状态时，把动力输出到驱动轴。

这种优选结构的动力输出设备可以进一步包括发动机起动控制装置，以当给定指令起动发动机时，在电动机驱动发动机时控制发动机的燃料供入及点火。这种结构能起动发动机，并且容易使驱动条件转移到从发动机和第二电动机向驱动轴输出动力的状态。在这种结构的动力输出设备中，驱动/控制装置可以进一步包括装置，以控制第二电动机，以便当发动机起动控制装置起动发动机时，取消从发动机输出的动力。这样在起动发动机时有效地降低了甚至消除了输出到驱动轴的转矩变化。

在本发明具有蓄电池装置和驱动/控制装置的动力输出设备中，优选地目标动力设定装置设定动力，以作为目标动力按发动机的输出轴的旋转反向来旋转驱动轴。这种结构使驱动轴能够按发动机的输出轴的旋转反向旋转。

按照一个优选应用，本发明具有连接控制装置的动力输出设备进一步包括反向旋转控制装置，以当给定指令按反向旋转驱动轴时，控制第一连接装置和第二连接装置，以通过连接控制装置使旋转轴与输出轴的连接释放，并把旋转轴连接在驱动轴上，以及控制第二电动机，以便使第二电动机能够向驱动轴输出按发动机的输出轴的旋转反向旋转的动力。这种结构使驱动轴能够借助于第二电动机按发动机的输出轴的旋转反向来旋转。

按照另一个优选应用，本发明具有连接控制装置的动力输出设备进一步包括反向旋转控制装置，以当给定指令按反向旋转驱动轴时，控制第一连接装置和第二连接装置，以通过连接控制装置把旋转轴连接在输出轴上，并使旋转轴与驱动轴的连接释放，控制第一电动机，以便使第一电动机能够向驱动轴输出按发动机的输出轴的旋转反向旋转的动力，以及控制第二电动机，以取消作为输出到驱动轴的动力的反作用力而施加在输出轴上的转矩。这种结构使驱动轴能够借助于第一电动机按发动机的输出轴的旋转反向来旋转。

按照又一个优选应用，本发明具有连接控制装置的动力输出设备进一步包括发动机起动控制装置，以当给定指令起动发动机时，控制第一连接装置和第二连接装置，以通过连接控制装置把旋转轴连接在输出轴上，并使旋转轴与驱动轴的连接释放，控制第二电动机，以电动机驱动发动机，以及在电动机驱动发动机时控制发动机的燃料供入和点火。这种结构不要求任何附加电动机来起动发动机，而允许第二电动机驱动发动机。

按照另一个优选应用，本发明具有连接控制装置的动力输出设备进一步包括发动机起动控制装置，以当给定指令起动发动机时，控制第一连接装置和第二连接装置，以通过连接控制装置使旋转轴与输出轴的连接释放，并把旋转轴连接在驱动轴上，控制第二电动机，以防止旋转轴旋转，控制第一电动机，以电动机驱动发动机，以及在电动机驱动发动机时控制发动机的燃料供入和点火。这种结构不要求任何附加电动机来起动发动机，而允许第一电动机和第二电动机驱动发动机。

按照又一个优选应用，本发明具有连接控制装置的动力输出设备进一步包括发动机起动控制装置，以在旋转轴与输出轴脱开而与驱动轴连接条件下，当从第二电动机向驱动轴输出动力时，在给定指令起动发动机时，控制第一电动机，以电动机驱动发动机，并且在电动机驱动发动机时控制发动机的燃料供入和点火。这种结构在驱动轴借助于第二电动机驱动时能起动发动机。这种结构也不要求任何附加电动机来起动发动机。在这种优选结构的动力输出设备中，发动机起动控制装置可以包括装置，以控制第二电动机，以取消作为电动机驱动发动机所要求的转矩的反作用力而从第一电动机向驱动轴输出的转矩。这样进一步减小了驱动轴上转矩的变化。

按照另一个优选应用，本发明具有连接控制装置的动力输出设备进一步包括发动机起动控制装置，以在旋转轴与输出轴连接而与驱动轴脱开条件下，当第二电动机固定输出轴，并且第一电动机向驱动轴输出动力时，在给定指令起动发动机时，控制第二电动机，以电动机驱动发动机，并且在电动机驱动发动机时控制发动机的燃料供入和点火。这种结构在驱动轴借助于第一电动机驱动时能起动发动机。这种结构也不要求任何附加电动机来起动发动机。在这种优选结构的动力输出设备中，发动机起动控制装置可以包括装置，以控制第一电动机，以取消作为电动机驱动发动机所要求的转矩的反作用力而向驱动轴输出的转矩。这样进一步减小了驱动轴上转矩的变化。

以上所讨论目的的至少部分由一种控制向一个驱动轴输出动力的动力输出设备的第一方法来实现。本发明的第一方法包括步骤：(a)提供(1)一台发动机，具有一个输出轴；(2)第一电动机，包括与发动机的输出轴连接的第一转子和与驱动轴连接的第二转子，第二转子相对于第一转子可旋转，第一和第二转子相互电磁连接，由此使动力通过第一转子与第二转子的电磁联轴节以在发动机的输出轴与驱动轴之间传送；(3)第二电动机，具有一个与输出轴和驱动轴不同的旋转轴，该第二电动机通过该旋转轴接收和传送动力；(4)第一连接装置，以把旋转轴机械连接在输出轴上，并且释放该连接；以及(5)第二连接装置，以把旋转轴机械连接在驱动轴上，并且释放该连接；(b)当输出轴的旋转速度比驱动轴的旋转速度高时，控制第一连接装置，以释放旋转轴与输出轴的连接，并且控制第二连接装置，以把旋转轴连接在驱动轴上；以及(c)当输出轴的旋转速度比驱动轴的旋转速度低时，控制第一连接装置，以把旋转轴连接在输出轴上，并且控制第二连接装置，以释放旋转轴与驱动轴的连接。

本发明的第一方法使第一电动机和第二电动机都能够在低负载下被驱动，而与驱动轴的旋转速度是比发动机的输出轴的旋转速度高或低无关。这样使第一电动机所消耗或再生的能量和第二电动机所消耗或再生的能量都得到减小。这种结构因此减小了这些电动机的能量损耗，并且进一步提高了能量效率。

在本发明的第一方法中，步骤(a)包括步骤：提供蓄电池装置，其由第一电动机通过动力传送所再生的电力充电，放电供给由第一电动机通过动力传送所消耗的电力，由第二电动机通过动力传送所再生的电力充电，以及放电供给由第二电动机通过动力传送所消耗的电力。

该第一方法进一步包括步骤：(d)设定输出到驱动轴的目标动力；以及(e)驱动和控制发动机，第一电动机和第二电动机，以便使发动机输出的动力和存储在蓄电池装置中并从蓄电池装置放电的电力的总能量能够以步骤(d)所设定的目标动力输出到驱动轴。

这种结构允许发动机输出的动力和存储在蓄电池装置中并从蓄电池装置放电的电力的总能量能够转换成希望动力，并且输出到驱动轴。即使当目标动力设定得比发动机的最大输出动力大时，这种结构也因此能够使目标动力输出到驱动轴。发动机因此可以仅有输出比最大可能目标动力小的动力的容量。

在本发明的第一方法中，步骤(e)包括步骤：探测蓄电池装置的充电状态，并且驱动和控制发动机，第一电动机和第二电动机，以便使蓄电池的充电状态在预定范围以内。这种结构使蓄电池装置的充电状态能够保持在预定范围以内。

本发明进一步涉及一种控制向一个驱动轴输出动力的动力输出设备的第二方法。本发明的第二方法包括步骤：(a)提供(1)一台发动机，具有一个输出轴；(2)第一电动机，包括与发动机的输出轴连接的第一转子和与驱动轴连接的第二转子，第二转子相对于第一转子可旋转，第一和第二转子相互电磁连接，由此使动力通过第一转子与第二转子的电磁联轴节以在发动机的输出轴与驱动轴之间传送；(3)第二电动机，具有一个与输出轴和驱动轴不同的旋转轴，该第二电动机通过该旋转轴接收和传送动力；(4)第一连接装置，以把旋转轴机械连接在输出轴上，并且释放该连接；以及(5)第二连接装置，以把旋转轴机械连接在驱动轴上，并且释放该连接；(b)当驱动轴的旋转速度与发动机的输出轴的旋转速度相同时，只要发动机的状态在预定有效驱动范围以内，则控制第一连接装置和第二连接装置，以便使旋转轴能够与驱动轴和输出轴连接。

本发明的第二方法实现了发动机的输出轴与驱动轴的机械连接，从而使发动机输出的动力能够直接输出到驱动轴。当发动机的驱动状态在有效驱动范围以内时，实现通过第一连接装置和第二连接装置的连接。这样提高了动力输出设备的效率。

在本发明的第二方法中，步骤(a)包括步骤：提供蓄电池装置，其由第一电动机通过动力传送所再生的电力充电，放电供给由第一电动机通过动力传送所消耗的电力，由第二电动机通过动力传送所再生的电力充电，以及放电供给由第二电动机通过动力传送所消耗的电力。该第二方法进一步包括步骤：(c)设定输出到驱动轴的目标动力；以及(d)驱动和控制发动机，第一电动机和第二电动机，以便使发动机输出的动力和存储在蓄电池装置中并从蓄电池装置放电的电力的总能量能够以步骤(c)所设定的目标动力输出到驱动轴。

这种结构允许发动机输出的动力和存储在蓄电池装置中并从蓄电池装置放电的电力的总能量能够转换成希望动力，并且输出到驱动轴。即使当目标动力设定得比发动机的最大输出动力大时，这种结构也因此能够使目标动力输出到驱动轴。发动机因此可以仅有输出比最大可能目标动力小的动力的容量。

在本发明的第二方法中，步骤(d)包括步骤：探测蓄电池装置的充电状态，并且驱动和控制发动机，第一电动机和第二电动机，以便使蓄电池的充电状态在预定范围以内。这种结构使蓄电池装置的充电状态能够保持在预定范围以内。

本发明进一步涉及一种控制向一个驱动轴输出动力的动力输出设备的第三方法。本发明的第三方法包括步骤：(a)提供(1)一台发动机，具有一个输出轴；(2)第一电动机，包括与发动机的输出轴连接的第一转子和与驱动轴连接的第二转子，第二转子相对于第一转子可旋转，第一和第二转子相互电磁连接，由此使动力通过第一转子与第二转子的电磁联轴节以在发动机的输出轴与驱动轴之间传送；(3)第二电动机，具有一个与输出轴和驱动轴不同的旋转轴，该第二电动机通过该旋转轴接收和传送动力；(4)第一连接装置，以把旋转轴机械连接在输出轴上，并且释放该连接；以及(5)第二连接装置，以把旋转轴机械连接在驱动轴上，并且释放该连接；(b)控制第一连接装置和第二连接装置，以实行通过第一连接装置的连接和通过第二连接装置的连接中的任何一个连接；以及(c)驱动和控制第一电动机和第二电动机，以便使发动机输出的动力能够经受转矩转换，并且输出到驱动轴。

本发明的第三方法使发动机输出的动力能够转换成希望转矩，并且输出到驱动轴。发动机因此能在输出特定能量的各个驱动点之中的最高可能效率的驱动点下驱动。这样进一步提高了能量效率。

图1示意说明作为按照本发明的一个实施例的动力输出设备20的结构；

图2示意说明其中结合了图1动力输出设备20的机动车的一般结构；

图3示意表示该实施例的动力输出设备20的结构，其中第一离合器45在分离位置且第二离合器46在合上位置；

图4示意表示该实施例的动力输出设备20的结构，其中第一离合器45在合上位置且第二离合器46在分离位置；

图5表示在图3结构中当Ne＞Nd时转矩转换的状态；

图6表示在图3结构中当Ne＜Nd时转矩转换的状态；

图7表示在图4结构中当Ne＞Nd时转矩转换的状态；

图8表示在图4结构中当Ne＜Nd时转矩转换的状态；

图9示意表示本发明的动力输出设备20的结构，其中第一离合器45和第二离合器46都在合上位置；

图10示意表示本发明的动力输出设备20的结构，其中第一离合器45和第二离合器46都在分离位置；

图11是表示由控制器80的控制CPU 90所执行的操作控制程序的流程图；

图12说明一个图，表示转矩命令值Td^*，旋转速度Nd和加速器踏板位置AP之间的关系；

图13是表示由控制器80的控制CPU 90所执行的操作方式确定程序的流程图；

图14表示发动机50的有效驱动范围的一例；

图15和图16是表示由控制器80的控制CPU 90所执行的正常驱动方式下的转矩控制程序；

图17是表示发动机50的驱动点和效率之间关系的曲线图；

图18是表示发动机50沿恒定能量Pe的各曲线在各个驱动点的效率和旋转速度Ne之间关系的曲线图；

图19是表示由控制器80的控制CPU 90所执行的离合器电动机控制程序的流程图；

图20是表示由控制器80的控制CPU 90所执行的辅助电动机控制程序的流程图；

图21和图22是表示由控制器80的控制CPU 90所执行的充电一放电方式下的转矩控制程序的流程图；

图23是表示电池94的剩余电荷BRM和可充电力之间关系的曲线图；

图24表示在图3结构中电池94充电的状态；

图25表示在图4结构中电池94充电的状态；

图26表示在图3结构中电池94放电的状态；

图27表示在图4结构中电池94放电的状态；

图28和图29是表示由控制器80的控制CPU 90所执行的动力辅助方式下的转矩控制程序的流程图；

图30表示当动力输出设备20具有图3结构时，在动力辅助方式下在转矩控制过程中转矩转换的状态；

图31表示当动力输出设备20具有图4结构时，在动力辅助方式下在转矩控制过程中转矩转换的状态；

图32是表示由控制器80的控制CPU 90所执行的直接输出方式下的转矩控制程序的流程图；

图33是表示直接输出方式下的一个变更转矩控制程序的流程图；

图34表示由直接输出方式下的变更转矩控制程序向驱动轴22输出动力的状态；

图35是表示由控制器80的控制CPU 90所执行的电动机驱动方式下的转矩控制程序的流程图；

图36是表示电动机驱动方式下的一个变更转矩控制程序的流程图；

图37是表示电动机驱动方式下的一个变更转矩控制程序的流程图；

图38是表示由控制器80的控制CPU 90所执行的发动机起动过程程序的流程图；

图39是表示一个变更发动机起动过程程序的流程图；

图40是表示由控制器80的控制CPU 90所执行的电动机驱动状态下的发动机起动过程程序的流程图；

图41是表示电动机驱动状态下的一个变更发动机起动过程程序的流程图；

图42是表示电动机驱动状态下的一个变更发动机起动过程程序的流程图；

图43是表示由控制器80的控制CPU 90所执行的反向驱动状态下的转矩控制程序的流程图；

图44表示当发动机50输出的动力经受转矩转换，并施加为按反向旋转驱动轴22时，施加到曲轴56和驱动轴22的转矩的状态；

图45表示当发动机50输出的动力经受转矩转换，并施加为按反向旋转驱动轴22时，转矩转换的状态；

图46是表示反向驱动状态下的一个变更转矩控制程序的流程图；

图47表示在反向驱动状态下的变更转矩控制程序中，当发动机50输出的动力经受转矩转换，并施加为按反向旋转驱动轴22时，施加到曲轴56和驱动轴22的转矩的状态；

图48表示在反向驱动状态下的变更转矩控制程序中，当发动机50输出的动力经受转矩转换，并施加为按反向旋转驱动轴22时，转矩转换的状态；

图49是表示在图10结构中由控制器80的控制CPU 90所执行的转矩控制程序的流程图；

图50是表示由图49的转矩控制程序向驱动轴22输出动力的状态；

图51示意说明作为一个变更例子的另一个动力输出设备20A的结构；

图52示意说明作为一个变更例子的又一个动力输出设备20B的结构；

图53示意说明作为一个变更例子的另一个动力输出设备20C的结构；

图54示意说明作为一个变更例子的又一个动力输出设备20D的结构；

图55示意说明作为一个变更例子的另一个动力输出设备20E的结构；

图56示意说明作为一个变更例子的又一个动力输出设备20F的结构；

图57示意说明作为一个变更例子的另一个动力输出设备20G的结构；

图58示意说明作为一个变更例子的又一个动力输出设备20H的结构；以及

图59示意说明作为一个变更例子的又一个动力输出设备20J的结构；

A．结构

以下作为一个优选实施例叙述实行本发明的一种方式。图1示意说明作为按照本发明的一个实施例的动力输出设备20的结构；以及图2示意说明其中结合了图1动力输出设备20的机动车的一般结构。为了说明方便，首先叙述机动车的一般结构。

参考图2，机动车装有一台发动机50，由作为动力源的汽油来驱动。通过节气阀66从一个空气供给系统吸入的空气与从燃料喷射阀51喷射的燃料，在本实施例中即为汽油相混合。空气/燃料混合物供入燃烧室52以爆炸性点火和燃烧。由空气/燃料混合物的爆炸所压下的活塞54的直线运动被转换成曲轴56的旋转运动。节气阀66由致动器68驱动打开和关闭。点火塞62把点火器58通过分配器60所施加的高电压转换成火花，其爆炸性点火和燃烧空气/燃料混合物。

发动机50的操作由电子控制装置(在下文称为EFIECU)70来控制。EFIECU 70从各种探测发动机50的操作条件的传感器接收信息。这些传感器包括探测节气阀66的阀冲程或位置的节气阀位置传感器67，测量施加在发动机50上的负载的多管真空传感器72，测量发动机50中冷却水的温度的水温传感器74，以及安装在分配器60上以测量曲轴56的旋转速度(每预定时限的转数)和旋转角度的速度传感器76和角度传感器78。探测一个点火键(未示出)的起动条件ST的起动器开关79也连接在EFIECU 70上。其它与EFIECU 70连接的传感器和开关省略说明。

发动机50的曲轴56通过离合器电动机30和辅助电动机40(后文详细叙述)与驱动轴22连接。驱动轴22进一步与差动齿轮24连接，差动齿轮24最终把动力输出设备20的驱动轴22所输出的转矩传送到左驱动轮26和右驱动轮28。离合器电动机30和辅助电动机40由控制器80驱动和控制。控制器80包括一个内部控制CPU，并且从附于变速器82的变速器位置传感器84，附于加速器踏板64的加速器踏板位置传感器64a，以及附于制动器踏板65的制动器踏板位置传感器65a接收各种输入。控制器80的详细结构将在后文叙述。控制器80通过通信对EFIECU 70发送和接收各种数据和信息。包括通信协议在内的控制过程的详细情况将在后文叙述。

参考图1，动力输出设备20主要包括发动机50；离合器电动机30，具有与发动机50的曲轴56连接的内转子31和与驱动轴22连接的外转子33；辅助电动机40，具有借助于第一离合器45和第二离合器46与曲轴56或驱动轴22机械连接的转子41；以及控制器80，以驱动和控制离合器电动机30和辅助电动机40。

如图1所示，离合器电动机30构造为一台同步电动机，其具有附于内转子31的外表面上的永久磁铁32和缠绕在外转子33中所形成的槽中的三相线圈34。通过一个滑环35对三相线圈34供给电力。在外转子33中用无方向性电磁钢的层压板为三相线圈34形成齿和槽。在本实施例中，在内转子31的外表面上附着总共八个永久磁铁32(四个N极，四个S极)。永久磁铁32沿指向离合器电动机30的轴心的方向磁化，并且它具有交替变换方向的磁极。在外转子33中形成的总共12个槽上(未示出)缠绕外转子33的三相线圈34，它们跨过小间隙面对永久磁铁32。对各个线圈供电则形成穿过齿(未示出)的磁通，这些齿把槽相互分开。对各个线圈供给三相交变电流使这个磁场旋转。三相线圈34连接为接收通过滑环35供给的电力。滑环35包括固定在驱动轴22上的旋转环35a和电刷35b。在滑环35中有三组旋转环35a和电刷35b，以便接收和供给三相(U相，V相和W相)电流。

由一邻接对永久磁铁32所形成的磁场与外转子33的三相线圈34所形成的旋转磁场之间的相互作用导致内转子31和外转子33的各种工作情况。供给三相线圈34的三相交变电流的频率一般等于直接连接在曲轴56上的内转子31的旋转速度与外转子33的旋转速度之间的差。

辅助电动机40也构造为一台同步电动机，其具有三相线圈44，它们缠绕在固定在壳49上的定子43上，以产生旋转磁场。定子43也由无方向性电磁钢的层压板制成。转子41与一个空心并与曲轴56同轴的转子旋转轴38连接，而且在转子41的外表面上附着多个永久磁铁42。在辅助电动机40中，由永久磁铁42所形成的磁场与三相线圈44所形成的旋转磁场之间的相互作用结果使转子41旋转。转子旋转轴38借助于安排在辅助电动机40与离合器电动机30之间的第一离合器45与曲轴56机械连接和脱开。转子旋转轴38还通过离合器电动机30的外转子33借助于第二离合器46与驱动轴22机械连接和脱开。第一离合器45和第二离合器46都由液压回路(未示出)来操作。

在驱动轴22，转子旋转轴38和曲轴56上分别安装旋转变压器37,47和57，以测量旋转角度θd,θr和θe。测量曲轴56的旋转角度θe的旋转变压器57还可以作为附于分配器60的角度传感器78。

虽然如后文所述，离合器电动机30可以安排在发动机50与辅助电动机40之间，但是在本实施例的动力输出设备20中，辅助电动机40安排在发动机50与离合器电动机30之间。如下所述，由于存在仅用辅助电动机40来驱动机动车的要求，所以辅助电动机40尺寸比离合器电动机30大。邻接较大发动机50来布置相对大的辅助电动机40提高了动力输出设备20的紧密性。在该实施例的动力输出设备20中，第一离合器45和第二离合器46安排在辅助电动机40与离合器电动机30之间，然而如后文所述，有各种其它可能布置。离合器45和46尺寸都相对小，并且能安排在辅助电动机40与离合器电动机30之间所形成的间隙中。这种布置优选地减小了整个动力输出设备20的尺寸。

如上所述，离合器电动机30和辅助电动机40由控制器80驱动和控制。返回参考图1，控制器80包括驱动离合器电动机30的第一驱动电路91，驱动辅助电动机40的第二驱动电路92，控制第一和第二驱动电路91和92两者，并且起动和控制第一离合器45和第二离合器46的控制CPU 90，以及包括若干二次电池的电池94。控制CPU 90是一个单片微型计算机，它包括一个用作工作存储器的RAM 90a，一个其中存储各种处理程序的ROM 90b，一个输入/输出口(未示出)，以及一个通过它对EFIECU 70发送和接收数据的串行通信口(未示出)。控制CPU 90通过输入口接收各种数据。输入数据包括用旋转变压器37测量的驱动轴22的旋转角度θd，用旋转变压器47测量的转子旋转轴38的旋转角度θr，用旋转变压器57测量的发动机50的曲轴56的旋转角度θe，由加速器踏板位置传感器64a输出的加速器踏板位置AP(加速器踏板64的踩下量)，由制动器踏板位置传感器65a输出的制动器踏板位置BP(制动器踏板65的踩下量)，由变速器位置传感器84输出的变速器位置SP，由第一离合器45和第二离合器46输出的离合器合上和分离信号，由安排在第一驱动电路91中的两个安培计95和96输出的离合器电动机电流Iuc和Ivc，由安排在第二驱动电路92中的两个安培计97和98输出的辅助电动机电流Iua和Iva，以及用剩余电荷计测量的电池94的剩余电荷BRM。剩余电荷计99可以用任何已知方法，例如通过测量电池94中电解溶液的比重或电池94的整个重量，通过计算充电和放电的电流和时间，或通过使电池94的电极之间瞬时短路，并且测量对电流的内电阻，来确定电池94的剩余电荷BRM。

控制CPU 90输出控制信号SW1，以驱动作为第一驱动电路91的开关元件的六个晶体管Tr1到Tr6，输出控制信号SW2，以驱动作为第二驱动电路92的开关元件的六个晶体管Tr11到Tr16，以及输出驱动信号，以驱动第一离合器45和第二离合器46。第一驱动电路91中的六个晶体管Tr1到Tr6构成一个晶体管变换器，并且它们成对安排，以相对于一对电力线L1和L2工作为一个源极和一个漏极。离合器电动机30的三相线圈(U,V,W)34通过滑环35连接在成对晶体管的各个接触点上。电力线L1和L2分别连接在电池94的正极和负极上。控制CPU 90输出的控制信号SW1因此接连控制成对晶体管Tr1到Tr6的接通电源时间。流过各线圈34的电流经受PWM(脉冲宽度调制)，以提供准正弦波，其使三相线圈34能够形成旋转磁场。

第二驱动电路92中的六个晶体管Tr11到Tr16也构成一个晶体管变换器，并且它们按第一驱动电路91中晶体管Tr1到Tr6相同的方式安排。辅助电动机40的三相线圈(U,V,W)44连接在成对晶体管的各个接触点上。控制CPU 90输出的第二控制信号SW2因此接连控制成对晶体管Tr11到Tr16的接通电源时间。流过各线圈44的电流经受PWM，以提供准正弦波，其使三相线圈44能够形成旋转磁场。

B．操作原理

这样构造的本实施例的动力输出设备20按以下方式工作。以下叙述第一状态，其中第一离合器45为分离且第二离合器46为合上，以及第二状态，其中第一离合器45为合上且第二离合器46为分离。在第一状态下，转子旋转轴38与曲轴56脱开而与驱动轴22连接，并且因此辅助电动机40与驱动轴22连接，如图3示意图所示。另一方面，在第二状态下，转子旋转轴38与曲轴56连接而与驱动轴22脱开，并且因此辅助电动机40与曲轴56连接，如图4示意图所示。以下按这样顺序讨论第一状态下(其中第一离合器45为分离且第二离合器46为合上)的操作和第二状态下(其中第一离合器45为合上且第二离合器46为分离)的操作。

在第一离合器45为分离且第二离合器46为合上情况下，该实施例的动力输出设备20遵循以下讨论的操作原理，或更具体地说转矩转换原理。作为例子，假定由EFIECU 70驱动的发动机50在旋转速度Ne下旋转，并且驱动轴22在比旋转速度Ne低的旋转速度Nd1下旋转。当第一驱动电路91中的晶体管Tr1到Tr6在断开位置时，控制器80不通过滑环35向离合器电动机30的三相线圈34供给任何电流。无电流供给使离合器30的内转子31和外转子33相互电磁脱开。这样结果使发动机50的曲轴56空转。在晶体管Tr1到Tr6全部在断开位置的条件下，无再生能量从三相线圈34输出，因此发动机50保持为空转。

当控制器80的控制CPU 90输出第一控制信号SW1，以控制接通和断开第一驱动电路91中的晶体管Tr1到Tr6时，根据发动机50的曲轴56的旋转速度Ne与驱动轴22的旋转速度Nd1之间的差(换句话说，离合器电动机30中内转子31的旋转速度与外转子33的旋转速度之间的旋转速度差Nc(=Ne-Nd1))，恒定电流流过离合器电动机30的三相线圈34。在这个状态下，离合器电动机30起一台发电机作用，并且执行再生操作，以通过第一驱动电路91再生电流，而且使电池94以该再生电流充电。此刻，在离合器电动机30中相互连接的内转子31与外转子33之间存在确定滑差，并且通过内转子31与外转子33的耦合，从曲轴56向驱动轴22输出转矩。为了允许辅助电动机40消耗与离合器电动机30所再生的电能相同的能量，控制CPU 90控制接通和断开第二驱动电路92中的晶体管Tr11到Tr16。晶体管Tr11到Tr16的接通一断开控制使电流能够流过辅助电动机40的三相线圈44，并且因此使辅助电动机40执行动力操作，以产生转矩。

参考图5，当发动机50在由旋转速度Ne和转矩Te所限定的驱动点P0下驱动时，离合器电动机30向驱动轴22输出转矩Tc(=发动机50输出的转矩Te)，并且再生由阴影面积Pc1所表示的能量。再生能量以面积Pa1所表示的能量供给辅助电动机40，以便使驱动轴22在由旋转速度Nd1和转矩Td1所限定的驱动点P1下旋转。

作为另一个例子，假定发动机50在旋转速度Ne下驱动，并且驱动轴22在比旋转速度Ne高的旋转速度Nd2下驱动。在这个状态下，离合器电动机30的外转子33在旋转速度差Nc(=Ne-Nd2)的绝对值所限定的旋转速度下，沿驱动轴22的旋转方向相对于内转子31旋转。离合器电动机30因此起一台正常电动机作用，并且以电池94放电的电力向驱动轴22供给旋转运动的能量。当控制CPU 90控制第二驱动电路92，以使辅助电动机40能够再生电力时，辅助电动机40的转子41与定子43之间的滑差使再生电流流过三相线圈44。为了允许离合器电动机30消耗由辅助电动机40再生的电力，控制CPU 90控制第一驱动电路91和第二驱动电路92两者。这样使离合器电动机30能够不用电池94中所存储的电力而驱动。

参考图6，当发动机50在由旋转速度Ne和转矩Te所限定的驱动点P0下驱动时，离合器电动机30接收由阴影面积Pc2所表示的能量，并且向驱动轴22输出转矩Tc(=发动机50输出的转矩Te)。供给离合器电动机30的能量以面积Pa2所表示的能量由辅助电动机40再生，以便使驱动轴22在由旋转速度Nd2和转矩Td2所限定的驱动点P2下旋转。

在其中第一离合器45为分离且第二离合器46为合上的第一状态下，动力输出设备20能执行各种操作，以便例如用剩余电能对电池94充电，或使电池94放电补充不足电能，而不是操作为把发动机50输出的全部动力转换成转矩，并把该转矩输出到驱动轴22。这样的充电和放电操作是通过调节发动机50输出的动力(即转矩Te和旋转速度Ne的乘积)，离合器电动机30再生或消耗的电能，以及辅助电动机40消耗或再生的电能而实现的。

另一方面，在第一离合器45为合上且第二离合器46为分离情况下(在图4示意图所示状态下)，该实施例的动力输出设备20遵循以下讨论的操作原理(转矩转换原理)。作为例子，假定发动机50在由旋转速度Ne和转矩Te所限定的驱动点P0下驱动，并且驱动轴22在比旋转速度Ne低的旋转速度Nd1下驱动。在与曲轴56连接的辅助电动机40向曲轴56输出转矩Ta(Ta=Td1-Te)情况下，曲轴56因此接收转矩Td1(=Te+Ta)。当离合器电动机30的转矩Tc调节为值Td1(=Te+Ta)时，在根据发动机50的旋转速度Ne与驱动轴22的旋转速度Nd1之间的旋转速度差Nc来再生电力时，向驱动轴22输出转矩Tc(=Te+Ta)。这里要求设定辅助电动机40的转矩Ta，以刚好由离合器电动机30所再生的电力供给。再生电力通过电力线L1和L2供给第二驱动电路92，并且辅助电动机40因此由再生电力驱动。

参考图7，当发动机50在由旋转速度Ne和转矩Te所限定的驱动点P0下驱动时，向辅助电动机40供给由阴影面积Pa3所表示的能量，以使曲轴56的转矩等于值Td1。离合器电动机30向驱动轴22输出转矩Td1(=转矩Tc)，并且以面积Pc3所表示的能量再生供给辅助电动机40的能量。驱动轴22因此在由旋转速度Nd1和转矩Td1所限定的驱动点P1下旋转。

作为另一个例子，假定发动机50在由旋转速度Ne和转矩Te所限定的驱动点P0下驱动，并且驱动轴在比旋转速度Ne高的旋转速度Nd2下旋转。在辅助电动机40的转矩Ta调节为值(Td2-Te)情况下，辅助电动机40执行再生操作，并且从曲轴56再生能量(电力)。离合器电动机30的外转子33在旋转速度差Nc(=Ne-Nd2)下沿驱动轴22的旋转方向相对于内转子31旋转。离合器电动机30因此起一台正常电动机作用，并且向驱动轴22供给与旋转速度差Nc相对应的能量，作为旋转运动的能量。在设定辅助电动机40的转矩Ta，以便使离合器电动机30所消耗的电力能刚好由辅助电动机40所再生的电力供给情况下，离合器电动机30能由辅助电动机40所再生的电力驱动。

参考图8，当发动机50在由旋转速度Ne和转矩Te所限定的驱动点P0下驱动时，辅助电动机40再生由阴影面积Pa4表示的能量，并且以面积Pc4所表示的能量把再生能量供给离合器电动机30。离合器电动机30因此向驱动轴22输出转矩Tc(=转矩Td2)，以便使驱动轴22在由旋转速度Nd2和转矩Td2所限定的驱动点P2下旋转。

在其中第一离合器45为合上且第二离合器46为分离的第二状态下，动力输出设备20能执行各种操作，以便例如用剩余电能对电池94充电，或使电池94放电补充不足电能，而不是操作为把发动机50输出的全部动力转换成转矩，并把该转矩输出到驱动轴22。这样的充电和放电操作是通过调节发动机50输出的动力(即转矩Te和旋转速度Ne的乘积)，离合器电动机30再生或消耗的电能，以及辅助电动机40消耗或再生的电能而实现的。

在该实施例的动力输出设备20中，第一离合器45和第二离合器46可以都在合上位置或者分离位置。在离合器45和46都为合上情况下，与辅助电动机40的转子41连接的转子旋转轴38与曲轴56和驱动轴22两者机械连接，以便使离合器电动机30根本不工作。如图9示意图所示，这个状态与其中仅有辅助电动机40的转子41与曲轴56和驱动轴22两者连接的结构等效。在这个状态下，发动机50输出的动力直接传送到驱动轴22，并且对驱动轴22上所传送的动力加上或减去辅助电动机40输出的动力。

另一方面，在离合器45和46都为分离情况下，与辅助电动机40的转子41连接的转子旋转轴38与曲轴56和驱动轴22两者脱开。如图10示意图所示，这个状态与其中离合器30的内转子31与曲轴56连接，而离合器电动机30的外转子33与驱动轴22连接的结构等效。在这个状态下，发动机50输出的动力通过离合器电动机30中内转子31与外转子33的电磁联轴节传送到驱动轴22。同时，由离合器电动机30再生或消耗与内转子30和外转子33之间旋转速度差Nc所对应的电力。

C．操作控制

(1)操作方式的确定

图11是表示操作控制程序的流程图，其执行为控制按如上讨论那样构造的该实施例的动力输出设备20的操作。在指令起动机动车以后，按预定时间间隔(例如每8 msec)重复执行该操作控制程序。当程序进入图11的操作控制程序时，控制器80的控制CPU 90首先在步骤S100读出驱动轴22的旋转速度Nd。驱动轴22的旋转速度Nd可以从旋转变压器37中所读出的驱动轴22的旋转角度θd来计算。控制CPU 90然后在步骤S102读出由加速器踏板位置传感器64a所探测的加速器踏板位置AP。驾驶员在感觉到输出转矩不足时踩下加速器踏板64。加速器踏板位置AP的值因此表示驾驶员所要求的希望输出转矩(即输出到驱动轴22的转矩)。

在随后步骤S104，控制CPU 90根据输入的加速器踏板位置AP和驱动轴22的旋转速度Nd，确定输出到驱动轴22的转矩命令值Td^*或目标转矩。在本实施例中，预先准备一个表示转矩命令值Td^*，驱动轴22的旋转速度Nd和加速器踏板位置AP之间关系的图，并且存储在ROM 90b中。从该图读出与输入的加速器踏板位置AP和驱动轴22的输入旋转速度Nd相对应的转矩命令值Td^*。可用图的一例示于图12。

在随后步骤S106，控制CPU 90从这样得到的转矩命令值Td^*和驱动轴22的输入旋转速度Nd计算输出到驱动轴22的能量Pd(Pd=Td^*×Nd)。程序然后转到步骤S108，以读出用剩余电荷计99测量的电池94的剩余电荷BRM，然后转到步骤S110，以确定操作方式。操作方式的确定按照图13流程图所示的操作方式确定程序来执行。操作方式确定程序根据图11操作控制程序中步骤S100到步骤S108所读出或计算的数据，选择在各个条件下动力输出设备20的最佳操作方式。以下根据图13的操作方式确定程序，叙述确定操作方式的一个具体过程。

当程序进入操作方式确定程序时，控制器80的控制CPU 90首先在步骤S130确定电池94的剩余电荷BRM是否在由第一阈值BL和第二阈值BH所限定的特定范围以内。当剩余电荷BRM在这个特定范围以外时，程序确定有必要对电池94充电或放电，并且转到步骤S132，在步骤S132选择充电一放电方式作为动力输出设备20的最佳操作方式。第一阈值BL和第二阈值BH分别表示电池94的剩余电荷BRM的下限和上限。在本实施例中，第一阈值设定得不比在电动机驱动方式下(后文叙述)仅用辅助电动机40来继续操作所要求的电力量小，或不比在动力辅助方式下(后文叙述)在预定时限期间由电池94所放电的附加电力小。另一方面，第二阈值BH设定得不比从电池94完全充电条件下的剩余电荷BMR，减去当机动车从正常运行状态停止时由离合器电动机30或辅助电动机40所再生的电力量而得到的值大。

相反，当电池94的剩余电荷BRM在步骤S130确定在由第一阈值BL和第二阈值BH所限定的特定范围以内时，程序转到步骤S134，在步骤S134把输出到驱动轴22的能量Pd与发动机50所能输出的最大能量Pemax相比较。当能量Pd超过最大能量Pemax时，程序确定有必要用电池94中存储的能量来补充发动机50所输出的最大能量Pemax的不足，并且转到步骤S136。在步骤S136选择动力辅助方式为动力输出设备20的最佳操作方式。

另一方面，在步骤S134，当输出到驱动轴22的能量Pd等于或小于发动机50所能输出的最大能量Pemax时，程序转到步骤S138，在步骤S138确定转矩命令值Td^*和旋转速度Nd是否在预定范围以内。当转矩命令值Td*和旋转速度Nd在预定范围以内时，在S140选择其中第一离合器45和第二离合器46都在合上位置的直接输出方式为动力输出设备20的最佳操作方式。这里预定范围表示允许发动机50以高效率驱动的特定范围。按照一个具体过程，预先准备一个图，表示在直接输出方式下在发动机50的各驱动点之中所要控制的适当范围，并且存储在ROM 90b中。因此在步骤S138确定由转矩命令值Td^*和旋转速度所限定的驱动点是否在该图的这个适当范围以内。图14说明在发动机50的直接输出方式下所控制的适当范围。在图14中，范围PE表示发动机50的可能操作范围，范围PA表示在直接输出方式下所控制的适当范围。适当范围PA取决于各种条件，例如发动机50的驱动效率和辐射，并且能预先实验设定。

当在步骤S138确定转矩命令值Td^*和驱动轴22的旋转速度Nd在预定范围以外时，程序进一步转到步骤S142，在步骤S142确定输出到驱动轴22的能量Pd是否比预定能量PML小，以及驱动轴22的旋转速度Nd是否比预定旋转速度NML低。当两个答案在步142都为是时，程序转到步骤S144，以设定其中仅有辅助电动机40驱动的电动机驱动方式为动力输出设备20的最佳操作方式。发动机50在低旋转速度和小转矩条件下使其效率降低。预定能量PML和预定旋转速度NML因此设定为能量Pd和旋转速度Nd，以使发动机50在一定范围内驱动，其中发动机50的驱动效率比预定水平小。PML和NML的具体值通过考虑发动机50的特性来确定。在步骤S142，当能量Pd不小于预定能量PML时，或当旋转速度不低于预定旋转速度NML时，程序转到步骤S146，在步骤S146选择正常驱动方式为动力输出设备20的最佳操作方式，以实现正常驱动。

返回参考图11的操作控制程序，根据图13的操作方式确定程序的结果，执行所要求的处理。当在步骤S110选择正常驱动方式为最佳操作方式时，在步骤S112执行正常驱动方式下控制转矩的过程。当选择充电-放电方式时，在步骤S114执行充电-放电方式下控制转矩的过程。当选择动力辅助方式时，在步骤S116执行动力辅助方式下控制转矩的过程。当选择直接输出方式时，在步骤S118执行直接输出方式下控制转矩的过程。当选择电动机驱动方式时，在步骤S120执行电动机驱动方式下控制转矩的过程。为了说明方便，在本实施例中这些转矩控制过程表示为操作控制程序的步骤。然而，按照一个具体过程，当按照操作方式确定程序设定最佳操作方式时，则按预定时间间隔(例如每4msec)与操作控制程序无关地，并且在与操作控制程序不同的定时下重复地执行所选择操作方式下的转矩控制程序。以下叙述这些转矩控制过程的具体过程。

(2)正常驱动方式下的转矩控制过程

按照图15和图16流程图所示正常驱动方式下的转矩控制程序，执行图11流程图中步骤S112的正常驱动方式下的转矩控制。当程序进入图15的程序时，控制器80的控制CPU 90首先在步骤S150和步骤S152读出驱动轴22的旋转速度Nd和发动机50的旋转速度Ne。发动机50的旋转速度Ne可以从附于曲轴56的旋转变压器57所读出的曲轴56的旋转角度θe来计算，或直接用安装在分配器60上的速度传感器76测量。在用速度传感器76的情况下，控制CPU 90通过通信从与速度传感器76连接的EFIECU 70接收旋转速度Ne的数据。控制CPU 90然后在步骤S154计算驱动轴22的输入旋转速度Nd与发动机50的输入旋转速度Ne之间的旋转速度差Nc(Nc=Ne-Nd)。

在随后步骤S156，控制CPU 90把在图11操作控制程序中步骤S106计算的能量Pd的当前值与在这个程序前次循环中所使用的能量Pd的以前值相比较。这里“前次循环”表示在图11操作控制程序中连续地执行步骤S112的处理时，上次起动图15所示正常驱动方式下的转矩控制程序。当能量Pd的当前值与能量Pd的以前值不同时，程序执行图16流程图中步骤S170到步骤S188的处理，以设定发动机50的目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*，以及离合器电动机30的转矩命令值Tc^*。另一方面，当能量Pd的当前值与能量Pd的以前值相同时，程序执行图15流程图中步骤S158到步骤S160的处理，以设定离合器电动机30的转矩命令值Tc^*。以下首先叙述当能量Pd的当前值与能量Pd的以前值不同时所执行的处理，然后叙述当能量Pd的当前值与能量Pd的以前值相同时所执行的处理。

在能量Pd的当前值与能量Pd的以前值不同情况下，控制CPU 90在步骤S170根据待输出到驱动轴22的能量Pd的量，设定发动机50的目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*。当假定所有要求输出到驱动轴22的能量Pd由发动机50供给时，则发动机50输出的能量等于发动机50的转矩Te和旋转速度Ne的乘积，以便输出能量Pd，目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*之间的关系能限定为Pd=Te^*×Ne^*。然而，满足以上关系的发动机50的目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*有无数组合。在本实施例中，发动机50的目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*的有利组合预先对能量Pd的各个量用实验或其它方法来确定。在这样的有利组合中，发动机50在最高可能效率下驱动，并且发动机50的驱动状态随能量Pd的量的变化而平滑地变化。所确定的有利组合以图形式存储在ROM 90b中。实际上，在步骤S170从图中读出与能量Pd的量相对应的发动机50的目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*的组合。以下对该图作进一步叙述。

图17是表示发动机50的驱动点与发动机50的效率之间关系的曲线图。图17中曲线B表示发动机可操作范围的边界，在该可操作范围内能驱动发动机50。在发动机可操作范围内，在发动机50的一定特性条件下通过依次连接具有相同效率的驱动点，能画出效率曲线，例如曲线α1到α6。在发动机可操作范围内，还能画出表示为转矩Te和旋转速度Ne的乘积的恒定能量曲线，例如曲线C1-C1到C3-C3。图18曲线图表示对发动机50的旋转速度Ne所画的沿恒定能量Pe的曲线C1-C1到C3-C3的各个驱动点的效率。

参考图18，即使当发动机50输出的能量Pe恒定时，发动机50的效率也随发动机50的驱动点作相当大变化。例如，在恒定能量曲线C1-C1上，当发动机50在驱动点A1(转矩为Te1，旋转速度为Ne1)驱动时，发动机50的效率达到其最大值。在各恒定能量Pe曲线上存在这样达到最高可能效率的驱动点，在恒定能量曲线C2-C2上为驱动点A2，在恒定能量曲线C3-C3上为驱动点A3。图17中曲线A是通过对发动机50输出的能量Pe的各个量，用一条连续曲线连接这样达到发动机50的最高可能效率的驱动点而得到的。在本实施例中，在图16流程图中步骤S170使用表示曲线A上各驱动点(转矩为Te，转速为Ne)与能量Pe的量之间关系的图，以便设定发动机50的目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*。

因为以下理由，曲线A应该连续。在用不连续曲线来对能量Pe的量的变化设定发动机50的驱动点时，发动机50的驱动状态随能量Pe的量跨过不连续驱动点的变化而突然变化。突然变化可能防止驱动状态向目标水平平滑移动，从而使机动车震动甚至停止。连续曲线A上各驱动点因此可能不与恒定能量Pe曲线上达到最高可能效率的驱动点相对应。

在设定发动机50的目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*以后，控制CPU90在步骤S172把目标发动机速度Ne^*与驱动轴22的旋转速度Nd比较。在目标发动机速度Ne^*高于驱动轴22的旋转速度Nd时，程序执行步骤S174到步骤S177的处理，并且操作第一离合器45和第二离合器46，以便使第一离合器45能够设定在分离位置，且第二离合器46设定在合上位置(即实现图3示意图所示结构)。程序然后转到步骤S178，以把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定为发动机50的目标转矩Te^*。以下叙述操作第一离合器45和第二离合器46的一个具体过程。在步骤S174，控制CPU90探测离合器45和46的当前状态，并且确定离合器45和46的当前状态是否与目标状态相同。当离合器45和46的当前状态与目标状态不同时，在步骤S177使离合器45和46都分离，并且在随后步骤S177仅使第二离合器46合上。使离合器45和46都分离，以便防止不希望有的状态，其中曲轴56通过都在合上位置的离合器45和46与驱动轴22机械连接，并且发动机50不能自由地驱动。因为以下理由，把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定为目标发动机转矩Te^*。在图3示意图所示结构中，离合器电动机30的转矩Tc与发动机50的负载转矩Te相同。离合器电动机30因此要求输出与目标发动机转矩Te^*相同的负载转矩，以便使发动机50能够在由目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*所限定的驱动点下稳定地驱动。

在步骤S172目标发动机速度Ne^*不高于驱动轴22的旋转速度Nd情况下，程序执行步骤S184到步骤S187的处理，并且操作第一离合器45和第二离合器46，以便使第一离合器45能够设定在合上位置，且第二离合器46设定在分离位置(即实现图4示意图所示结构)。程序然后转到步骤S188，以把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定为输出到驱动轴22的输出转矩命令值Td^*。操作第一离合器45和第二离合器46的具体过程与当目标发动机速度Ne^*高于旋转速度Nd时所执行的过程类似。在步骤S184，控制CPU 90探测离合器45和46的当前状态，并且确定离合器45和46的当前状态是否与目标状态相同。当离合器45和46的当前状态与目标状态不同时，在步骤S186使离合器45和46都分离，并且在随后步骤S187仅使第一离合器45合上。因为在图4示意图所示结构中离合器电动机30的转矩Tc以驱动轴22的转矩Td直接施加，所以把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定为输出到驱动轴22的输出转矩命令值Td^*。

以下叙述理由，为什么操作第一离合器45和第二离合器46，以便当发动机50的目标旋转速度Ne^*高于驱动轴22的旋转速度Nd时，使该实施例的动力输出设备20能够具有图3所示结构，以及当目标旋转速度Ne^*不高于旋转速度Nd时，使动力输出设备20能够具有图4所示结构。一旦设定发动机50的目标旋转速度Ne^*，发动机50的控制过程(后文讨论)就能够使发动机50在目标旋转速度Ne^*下驱动。即其中发动机50的目标旋转速度Ne^*比驱动轴22的旋转速度Nd高或低的状态与其中发动机50的旋转速度Ne比驱动轴22的旋转速度Nd高或低的状态等效。

在发动机50的旋转速度Ne高于驱动轴22的旋转速度Nd情况下，在图3结构中执行图5所示转矩转换，并且在图4结构中执行图7所示转矩转换。在这些转矩转换过程中，图5所示转矩转换(在图3结构中)结果使离合器电动机30所再生及辅助电动机40所消耗的电力量较小。即在图5转矩转换中由离合器电动机30所再生的电力Pc1及由辅助电动机40所消耗的电力Pa1比图7转矩转换中由面积(Ta×Nc)所对应的电力Pc3及Pa3小，其中电力Pc3和Pa3相互重叠。一般地，电动机的能量损耗随电动机再生或消耗的电力增加而增加。与图7所示转矩转换比较，图5所示转矩转换能降低离合器电动机30和辅助电动机40的能量损耗，从而提高整个动力输出设备20的能量效率。因为这个理由，当发动机50的目标旋转速度Ne^*高于驱动轴22的旋转速度Nd时，该实施例的结构使第一离合器45分离，并且使第二离合器46合上，以便实现图3示意图所示结构。

相反，在发动机50的旋转速度Ne不高于驱动轴22的旋转速度Nd情况下，在图3结构中执行图6所示转矩转换，并且在图4结构中执行图8所示转矩转换。在与发动机50的旋转速度Ne高于驱动轴22的旋转速度时相同的考虑下，与图6所示转矩转换比较，图8所示转矩转换(在图4结构中)结果使离合器电动机30所再生及辅助电动机40所消耗的电力量较小，并且能降低离合器电动机30和辅助电动机40的能量损耗，从而提高整个动力输出设备20的能量效率。因为这个理由，当发动机50的目标旋转速度Ne^*不高于驱动轴22的旋转速度Nd时，该实施例的结构使第一离合器45合上，并且使第二离合器46分离，以便实现图4示意图所示结构。

返回参考图15流程图，在步骤S156能量Pd的当前值与能量Pd的以前值相同情况下，控制CPU 90在步骤S158从目标旋转速度Ne^*中减去发动机50的实际旋转速度Ne，以计算旋转速度差或偏差ΔNe。控制CPU 90然后在步骤S160按照以下给定的公式(1)，从这样得到的旋转速度差ΔNe计算值Tc^*，并且把计算值Tc^*设定为离合器电动机30的转矩命令值Tc^*。公式(1)中右边第二项是取消实际旋转速度Ne与目标旋转速度Ne^*的偏差的比例项，第三项是取消稳态偏差的积分项。在稳定状态下(即当实际旋转速度Ne与目标旋转速度Ne^*的偏差ΔNe等于零时)，把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定为以前转矩命令值Tc^*。公式(1)中Kc1和Kc2表示比例常数。按这样方式设定离合器电动机30的转矩命令值Tc^*的过程使发动机50能够在由目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*所限定的驱动点下稳定地驱动。

Tc^*←以前Tc^*+Kc1ΔNe+Kc2∫ΔNedt    (1)

在操作离合器电动机45和46并设定离合器电动机30的转矩命令值Tc^*以后，控制CPU 90在步骤S162按照以下给定的公式(2)计算由离合器电动机30再生或消耗的电力Pc。控制CPU 90然后在步骤S164按照以下给定的公式(3)从这样得到的电力Pc计算值Ta^*，并且把计算值Ta^*设定为辅助电动机40的转矩命令值Ta^*。公式(2)中Ksc表示离合器电动机30的效率，公式(3)中Ksa表示辅助电动机40的效率。按照公式(2)计算的电力Pc表示在图16流程图中当在步骤S172确定发动机50的目标旋转速度Ne^*高于驱动轴22的旋转速度Nd，并且第一离合器电动机45和第二离合器电动机46操作为实现图3所示结构时，由离合器电动机30所再生的电力量。另一方面，当在步骤S172确定目标旋转速度Ne^*不高于旋转速度Nd，并且第一离合器电动机45和第二离合器电动机46操作为实现图4所示结构时，电力Pc表示由离合器电动机30所消耗的电力量。

Pc=Ksc×Nc×Tc    (2)

Ta^*=Ksa×Pc/Nd    (3)

在设定发动机50的目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*，及离合器电动机30和辅助电动机40的转矩命令值Tc^*和Ta^*以后，程序进到步骤S166，步骤S168和步骤S169，以根据这些值分别控制离合器电动机30，辅助电动机40和发动机50。为了说明方便，在本实施例的转矩控制程序中以各个步表示离合器电动机30，辅助电动机40和发动机50的控制操作，然而，在实际过程中，这些控制操作与本程序无关地并且内容广泛地执行。作为例子，控制CPU 90在通过通信向EFIECU 70传送指令，以允许EFIECU70并行控制发动机50时，利用中断过程在与本程序不同的定时下并行控制离合器电动机30和辅助电动机40。

在图15流程图中在步骤S165所执行的离合器电动机30的控制过程遵循图19流程图所示的离合器电动机控制程序。当程序进入该离合器电动机控制程序时，控制器80的控制CPU 90首先在步骤S190从旋转变压器37读出驱动轴22的旋转角度θd，并且在步骤S192从旋转变压器57读出发动机50的曲轴56的旋转角度θe。控制CPU 90然后在步骤S194从输入的旋转角度θe和θd计算离合器电动机30的电角度θc。在本实施例中使用具有四对磁极的同步电动机作离合器电动机30，并且因此由公式θc=4(θe-θd)得到电角度θc。

程序转到步骤S196，在步骤S196控制CPU 90读出离合器电动机电流Iuc和Ivc，这些电流分别流过离合器电动机30中三相线圈34的U相和V相，并且由安培计95和96测量。虽然电流自然流过所有三相U,V和W，但是由于电流和等于零，所以仅要求测量流过两相的电流。在随后步骤S198，控制CPU 90用在步骤S196得到的流过三相的电流执行坐标变换(三相到两相变换)。坐标变换把流过三相的电流值映射成流过永磁式同步电动机的d轴和q轴的电流值，并且由以下给定公式(4)的运算来实现。执行坐标变换是因为流过d轴和q轴的电流是永磁式同步电动机中进行转矩控制的主要量。可选择地，转矩控制可以直接用流过三相的电流来执行。 $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Idc}\\ \mathrm{Iqc}\end{array}\right]=\sqrt{2}\left[\begin{array}{c}-\sin (\mathrm{\θc}-120)\sin \mathrm{\θc}\\ -\cos (\mathrm{\θc}-120)\cos \mathrm{\θc}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Iuc}\\ \mathrm{Ivc}\end{array}\right]---\left(4\right)$

在变换成两轴电流以后，控制CPU 90计算实际流过d轴和q轴的电流Idc和Iqc与从离合器电动机30的转矩命令值Tc^*计算的各个轴的电流命令值Idc^*和Iqc^*之间的偏差，并且随后在步骤S200确定相对于d轴和q轴的电压命令值Vdc和Vqc。按照一个具体过程，控制CPU 90执行以下给定公式(5)和公式(6)的算术运算。在公式(5)和公式(6)中，Kp1,Kp2,Ki1和Ki2表示系数，它们调节为适合所应用电动机的特性。各电压命令值Vdc(Vqc)包括与电流命令值I^*的偏差ΔI成比例的部分(公式(6)右边第一项)，以及偏差ΔI的历史数据对‘ⅰ’次的求和(右边第二项)。

ΔIdc=Idc^*-Idc

ΔIqc=Iqc^*-Iqc    (5)

Vdc=Kp1·ΔIdc+∑Ki1·ΔIdc

Vqc=Kp2·ΔIqc+∑Ki2·ΔIqc(6)

控制CPU 90然后在步骤S202再变换这样得到的电压命令值的坐标(两相到三相变换)。这个变换对应于在步骤S198执行的反变换。反变换确定实际施加在三相线圈34上的电压Vuc,Vvc和Vwc，如以下给定公式(7)所表示。 $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Vuc}\\ \mathrm{Vvc}\end{array}\right]=\sqrt{\frac{2}{3}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θc}-\sin \mathrm{\θc}\\ \cos (\mathrm{\θc}-120)-\sin (\mathrm{\θc}-120)\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Vdc}\\ \mathrm{Vqc}\end{array}\right]---\left(7\right)$

Vwc=-Vuc-Vvc

实际电压控制由第一驱动电路91中晶体管Tr1到Tr6的接通-断开操作来完成。在步骤S204，第一驱动电路91中晶体管Tr1到Tr6的接通和断开时间受PWM(脉冲宽度调制)控制，以便获得由以上公式(7)所确定的电压命令值Vuc,Vvc和Vwc。

当沿曲轴56的旋转方向对驱动轴22施加正转矩时，离合器电动机30的转矩命令值Tc^*为正。作为例子，假定对转矩命令值Tc^*设定正值。在这个假定下，当发动机50的旋转速度Ne高于驱动轴22的旋转速度Nd时，即当旋转速度差Nc(=Ne-Nd)为正时，离合器电动机30控制为执行再生操作，并且按照旋转速度差Nc产生再生电流。相反，当发动机50的旋转速度Ne低于驱动轴22的旋转速度Nd时，即当旋转速度差Nc(=Ne-Nd)为负时，离合器电动机30控制为执行动力操作，并且在由旋转速度差Nc的绝对值所限定的旋转速度下，沿驱动轴22的旋转方向相对于曲轴56旋转。对于正转矩命令值Tc^*，离合器电动机30的再生操作和动力操作两者实现相同的开关控制。按照一个具体过程，通过把安置在内转子31上的永久磁铁32所产生的磁场与安装在离合器电动机30的外转子33上的三相线圈34中流过的电流所产生的旋转磁场相结合，第一驱动电路91中晶体管Tr1到Tr6控制为能够使正转矩施加在驱动轴22上。只要转矩命令值Tc^*的正负号不变，就对离合器电动机30的再生操作和动力操作两者执行相同的开关操作。图19的离合器电动机控制程序因此适用于再生操作和动力操作两者。在制动驱动轴22或反向移动机动车条件下，转矩命令值Tc*具有负号。当在步骤S194得到的电角度θc按反向变化时，图19的离合器电动机控制程序也适用于在这样条件下的控制过程。

在图15流程图中在步骤S168执行的辅助电动机40的控制过程遵循图20流程图所示的辅助电动机控制程序。当程序进入该辅助电动机控制程序时，控制器80的控制CPU 90首先在步骤S210从旋转变压器47读出转子旋转轴38的旋转角度θr，并且在步骤S211从测量的旋转角度θr计算辅助电动机40的电角度θa。在本实施例中，使用具有四对磁极的同步电动机作辅助电动机40，并且因此由公式θa=4θr得到电角度θa。控制CPU 90然后在步骤S212接收辅助电动机电流Iua和Iva的数据，这些电流分别流过辅助电动机40中三相线圈44的U相和V相，并且用安培计97和98测量。控制CPU 90随后在步骤S214对三相电流执行坐标变换，在步骤S216计算电压命令值Vda和Vqa，并且在步骤S218对电压命令值执行反坐标变换。在随后步骤S219，控制CPU 90为PWM(脉冲宽度调制)控制确定第二驱动电路92中晶体管Tr11到Tr16的接通和断开时间。在步骤S214到S219所执行的处理与在图19流程图所示离合器电动机控制程序的步骤S198到步骤S204所执行的处理类似。

辅助电动机40的转矩命令值Ta^*由算术运算得到，其包括旋转速度差Nc和离合器电动机30的转矩命令值Tc^*，并且在图15流程图中步骤S162和步骤S164执行。在驱动轴22沿曲轴56的旋转方向旋转情况下，当发动机50的旋转速度Ne高于驱动轴22的旋转速度Nd时，即当旋转速度差Nc为正时，对转矩命令值Ta^*设定正值，从而使辅助电动机40执行动力操作。相反，当发动机50的旋转速度Ne比驱动轴22的旋转速度Nd低时，即当旋转速度差Nc为负时，对转矩命令值Ta^*设定负值，从而使辅助电动机40执行再生操作。像离合器电动机30的控制那样，图20流程图所示的辅助电动机控制程序适用于辅助电动机40的动力操作和再生操作两者。当驱动轴22沿曲轴56的旋转反向旋转时，这个辅助电动机控制程序也为真。这里假定当沿曲轴56的旋转方向对转子旋转轴38施加正转矩时，辅助电动机40的转矩命令值Ta^*为正。

发动机50的控制(图15流程图中步骤S169)按以下方式执行。为了使发动机50能够在由图16流程图中步骤S170设定的目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*所限定的驱动点下稳定地驱动，控制CPU 90调节发动机50的转矩Te和旋转速度Ne。按照一个具体过程，控制器80的控制CPU90在通过通信把目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*传送到EFIECU 70，并且根据目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*以使EFIECU 70能够调节节气阀66的位置，燃料喷射阀51的燃料喷射，以及用点火塞62的点火时，把离合器电动机30的转矩Tc控制为发动机50的负载转矩。这个过程允许发动机50在由目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*所限定的驱动点下驱动。由于发动机50的输出转矩Te和旋转速度Ne随其负载转矩变化而变化，所以仅用EFIECU 70的控制不能够使发动机50在目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*的驱动点下驱动。因此要求控制提供负载转矩的离合器电动机30的转矩Tc。前文根据离合器电动机控制程序叙述了控制离合器电动机30的转矩Tc的具体过程。

如上所讨论，当发动机50的旋转速度Ne高于驱动轴22的旋转速度Nd时，正常驱动方式下的转矩控制过程使第一离合器45分离，使第二离合器46合上，以实现图3所示结构，并且使离合器电动机30所再生及辅助电动机40所消耗的电力量比图4结构中的电力量小。这样有效地减小了离合器电动机30和辅助电动机40的能量损耗，从而提高了整个动力输出设备20的能量效率。另一方面，当发动机50的旋转速度Ne低于驱动轴22的旋转速度Nd时，正常驱动方式下的转矩控制过程使第一离合器45合上，使第二离合器46分离，以实现图4所示结构，并且使离合器电动机30所消耗及辅助电动机40所再生的电力量比图3结构中的电力量小。这样有效地减小了离合器电动机30和辅助电动机40的能量损耗，从而提高了整个动力输出设备20的能量效率。该实施例的这种结构能比图3或图4的固定结构实现较高的能量效率。

正常驱动方式下的转矩控制过程规定发动机50的目标转矩Te*和目标旋转速度Ne^*，以便在发动机50输出的能量Pe为恒定时，使发动机50能够以最高可能效率驱动。这样提高了整个动力输出设备20的能量效率。当离合器电动机30和辅助电动机40的效率Ksc和Ksa假定为值‘1’时，离合器电动机30和辅助电动机40起作用，以把由目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*所表示的发动机50的输出动力转换成由转矩命令值Td^*和旋转速度Nd所表示的动力，并且把所转换的动力输出到驱动轴22。输出到驱动轴22的转矩(输出转矩命令值Td^*)取决于驾驶员的加速器踏板64的踩下量，并且按照这个输出转矩命令值Td^*确定发动机50的目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*，以便能向驱动轴22输出驾驶员要求的希望动力。

(3)充电-放电方式下的转矩控制过程

在图11流程图中步骤S114的充电-放电方式下的转矩控制按照图21和图22流程图所示的充电-放电方式下的转矩控制程序执行。如前所讨论，当在步骤S130确定电池94的剩余电荷BRM在第一阈值BL和第二阈值BH所限定的特定范围以外，并且电池94因此要求充电或放电时，则在图13流程图中步骤S132选择充电-放电方式为动力输出设备20的最佳操作方式。

当程序进入图21的程序时，控制器80的控制CPU 90首先在步骤S220把电池94的剩余电荷BRM与第一阈值BL和第二阈值BH比较。第一阈值BL和第二阈值BH的限定在以上图13流程图中叙述步骤S130时给定。在电池94的剩余电荷BRM小于第一阈值BL情况下，程序确定电池94要求充电，并且在步骤S222到步骤S228通过考虑电池94充电所要求的能量(充电能量Pbi)，执行设定能量Pb的过程。另一方面，在电池94的剩余电荷BRM大于第二阈值BH情况下，程序确定电池94要求放电，并且在步骤S232到步骤S238通过考虑电池94放电的能量(放电能量Pbo)，执行设定能量Pd的过程。

以下叙述在步骤S222到步骤S228通过考虑电池94充电所要求的能量(充电能量Pbi)，设定能量Pd的具体过程。控制器80的控制CPU 90首先在步骤S222根据电池94的剩余电荷BRM，设定充电能量Pbi。由于电池94的可充电力(能量)及适当充电电压和充电电流随剩余电荷BRM变化而变化，所以根据电池94的剩余电荷BRM来设定充电能量Pbi。图23是表示对电池94的剩余电荷BRM画出的可充电力的曲线图。在本实施例中，对电池94的剩余电荷BRM的各个值用实验或其它方法确定充电能量Pbi的最佳值，并且预先以图(未示出)存储在ROM 90b中。按照一个具体过程，在步骤S222，从存储在ROM 90b中的图中读出与电池94的剩余电荷BRM相对应的充电能量Pbi。控制CPU 90在步骤S224把充电能量Pbi加到能量Pd上，以重新设定输出到驱动轴22的能量Pd。然后在步骤S226确定重新设定的能量Pd是否超过发动机50所能输出的最大能量Pemax。当重新设定的能量Pd超过最大能量Pemax时，在步骤S228把能量Pd设定为最大能量Pemax。这样把能量Pd限为最大能量Pemax。

以下叙述在步骤S232到步骤S238通过考虑电池94放电的能量(放电能量Pbo)，设定能量Pd的具体过程。控制器80的控制CPU 90首先在步骤S232根据电池94的剩余电荷BRM，设定放电能量Pbo。由于电池94的可放电力(能量)随剩余电荷BRM变化而变化，所以根据电池94的剩余电荷BRM来设定放电能量Pbo。在本实施例中，对电池94的剩余电荷BRM的各个值用实验或其它方法确定放电能量Pbo的最佳值，并且预先以图(未示出)存储在ROM 90b中。按照一个具体过程，在步骤S232，从存储在ROM 90b中的图中读出与电池94的剩余电荷BRM相对应的放电能量Pbo。控制CPU 90在步骤S234从能量Pd中减去放电能量Pbo，以重新设定输出到驱动轴22的能量Pd。然后在步骤S236确定重新设定的能量Pd是否小于发动机50所能输出的最小能量Pemin。当重新设定的能量Pd小于最小能量Pemin时，在步骤S238把能量Pd设定为最小能量Pemin。这样把能量Pd限为最小能量Pemin。

在通过考虑充电能量Pbi或放电能量Pbo以重新设定输出到驱动轴22的能量Pd以后，控制CPU 90在步骤S240根据重新设定的能量Pd来设定发动机50的目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*。设定目标发动机转矩Te^*和目标发动机速度Ne^*的具体过程与图16流程图中步骤S170的处理相同。

控制CPU 90随后在步骤S242读出驱动轴22的旋转速度Nd，并且在图22流程图中步骤S244把这样规定的发动机50的目标旋转速度Ne^*与驱动轴22的输入旋转速度Nd比较。在发动机50的目标旋转速度Ne^*高于驱动轴22的旋转速度Nd情况下，程序执行步骤S250到步骤S254的处理，并且操作第一离合器45和第二离合器46，以便使第一离合器45能够设定在分离位置，且第二离合器46设定在合上位置(即实现图3示意图所示结构)。控制CPU 90随后在步骤S256把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定为发动机50的目标转矩Te^*，并且在步骤S258把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为从输出到驱动轴22的转矩命令值Td^*中减去离合器电动机30的转矩命令值Tc^*而得到的值。在图3结构中，输出到驱动轴22的转矩是离合器电动机30输出的转矩Tc和辅助电动机40输出的转矩Ta的和。当按这样方式规定离合器电动机30的转矩命令值Tc^*和辅助电动机40的转矩命令值Ta^*时，能把总转矩(对应于转矩命令值Td^*)输出到驱动轴22。为了使该实施例的动力输出设备20能够具有图3所示结构，操作第一离合器45和第二离合器46的具体过程(即步骤S250到步骤S254的处理)与图15和图16流程图所示正常驱动方式下的转矩控制程序中步骤S174到S177的处理相同。这里包括理由，为什么当离合器45和46的当前状态与目标状态不同时，立刻使离合器45和46都分离。

另一方面，在发动机50的目标旋转速度Ne^*不高于驱动轴22的旋转速度Nd情况下，程序执行步骤S260到步骤S264的处理，并且操作第一离合器45和第二离合器46，以便使第一离合器能够设定在合上位置，且第二离合器46设定在分离位置(即实现图4示意图所示结构)。控制CPU 90随后在步骤S266把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定为输出到驱动轴22的输出转矩命令值Td^*，并且在步骤S268把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为从输出到驱动轴22的转矩命令值Td^*中减去发动机50的目标转矩Te^*而得到的值。在图4结构中，输出到驱动轴22的转矩等于离合器电动机30输出的转矩Tc。当把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定为输出转矩命令值Td^*时，能把与输出转矩命令值Td^*相对应的转矩输出到驱动轴22。为了使辅助电动机40能够补充与发动机50输出的目标转矩Te^*相对应的转矩的不足，把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为从输出转矩命令值Td^*中减去发动机50的目标转矩Te^*所得到的值。为了使该实施例的动力输出设备20能够具有图4所示结构，操作第一离合器45和第二离合器46的具体过程(即步骤S260到步骤S264的处理)与图15和图16流程图所示正常驱动方式下的转矩控制程序中步骤S184到S187的处理相同。这里包括理由，为什么当离合器45和46的当前状态与目标状态不同时，立刻使离合器45和46都分离。

在按照发动机50的目标旋转速度Ne^*和驱动轴22的旋转速度Nd操作第一离合器45和第二离合器46，并且规定离合器电动机30和辅助电动机40的转矩命令值Tc^*和Ta^*以后，程序执行步骤S270到步骤S274的处理，以根据这些值控制离合器电动机30，辅助电动机40和发动机50。具体过程与图15和图16流程图所示正常驱动方式下的转矩控制程序中步骤S166到步骤S169所执行的过程相同，并且这里不具体叙述。除非另作规定，在以下讨论的各个转矩控制程序中所执行的离合器电动机30，辅助电动机40和发动机50的控制操作也遵循图15和图16流程图所示正常驱动方式下的转矩控制程序中步骤S166到步骤S169的过程。

以下根据充电—放电方式下的转矩控制过程叙述电池94充电的状态和电池94放电的状态。在图21流程图中步骤S220，当电池94的剩余电荷BRM小于第一阈值BL时，通过把充电能量Pbi加到能量Pd上来重新设定能量Pd的量，然后根据重新设定的能量Pd来规定发动机50的目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*。另一方面，规定离合器电动机30的转矩命令值Tc^*和辅助电动机40的转矩命令值Ta^*，以使输出转矩命令值Td^*能够输出到驱动轴22，而与发动机50的目标旋转速度Ne^*和驱动轴22的旋转速度Nd无关。这样使发动机50输出的能量Pe大于输出到驱动轴22的能量Pd。在图3示意图所示结构中，其中发动机50的目标旋转速度Ne^*低于驱动轴22的旋转速度Nd，则由离合器电动机30再生的电力变为比辅助电动机40所消耗的电力大。相反，在图4示意图所示结构中，其中发动机50的目标旋转速度Ne^*高于驱动轴22的旋转速度Nd，则由辅助电动机40再生的电力变为比离合器电动机30所消耗的电力大。在任何一种结构中，都有过剩电力。在本实施例中，电池94用这个过剩电力充电。图24表示当该实施例的动力输出设备20具有图3结构时电池94充电的状态，图25表示当该实施例的动力输出设备20具有图4结构时电池94充电的状态。在图24和图25中，阴影面积表示过剩电力，即充电能量Pbi。

在图21流程图中步骤S220，当电池94的剩余电荷BRM大于第二阈值BH时，通过从能量Pd中减去放电能量Pbo来重新设定能量Pd的量，然后根据重新设定的能量Pd来规定发动机50的目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*。另一方面，规定离合器电动机30的转矩命令值Tc^*和辅助电动机40的转矩命令值Ta^*，以使输出转矩命令值Td^*能够输出到驱动轴22，而与发动机50的目标旋转速度Ne^*和驱动轴22的旋转速度Nd无关。这样使发动机50输出的能量Pe小于输出到驱动轴22的能量Pd。在图3示意图所示结构中，其中发动机50的目标旋转速度Ne^*低于驱动轴22的旋转速度Nd，则由离合器电动机30再生的电力变为比辅助电动机40所消耗的电力小。相反，在图4示意图所示结构中，其中发动机50的目标旋转速度Ne^*高于驱动轴22的旋转速度Nd，则由辅助电动机40再生的电力变为比离合器电动机30所消耗的电力小。在任何一种结构中，都有电力不足。在本实施例中，电池94放电补充电力不足。图26表示当该实施例的动力输出设备20具有图3结构时电池94放电的状态，图27表示当该实施例的动力输出设备20具有图4结构时电池94放电的状态。在图26和图27中，阴影面积表示由电池94供给的电力，即放电能量Pbi。

以上讨论的充电—放电方式下的转矩控制过程能使电池94的剩余电荷BRM保持在希望范围以内，从而有效地防止电池94过度充电或放电。发动机50输出的能量Pc与电池94放电的电力的和，或能量Pe与用来对电池94充电的电力之间的差经受能量转换，并且以希望动力输出到驱动轴22。这个转矩控制过程还根据发动机50的旋转速度Ne和驱动轴22的旋转速度Nd来操作第一离合器45和第二离合器46，以实现图3结构或图4结构。这样减小了离合器电动机30和辅助电动机40的能量损耗，从而提高了整个动力输出设备20的能量效率。发动机50可以在任何能输出预定能量Pd的驱动点下驱动。这样允许发动机50在最高可能效率的希望驱动点下驱动，从而进一步提高整个动力输出设备20的效率。

虽然该实施例的动力输出设备20根据电池94的剩余电荷BRM来设定充电能量Pbi和放电能量Pbo，但是充电能量Pbi和放电能量Pbo可以为任何预定值。

(4)动力辅助方式下的转矩控制过程

在图11流程图中步骤S116的动力辅助方式下的转矩控制按照图28和图29流程图所示的动力辅助方式下的转矩控制程序执行。如前所讨论，当在步骤S134确定输出到驱动轴22的能量Pd超过发动机50所能输出的最大能量Pemax时，在图13流程图中步骤S136选择动力辅助方式为动力输出设备20的最佳操作方式。在这样条件下执行本程序。

当程序进入图28的程序时，控制器90的控制CPU 90首先在步骤S280根据发动机50所能输出的最大能量Pemax，设定发动机50的目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*。在图13操作方式确定程序中步骤S134，确定输出到驱动轴22的能量Pd大于最大能量Pemax。因此把发动机50输出的能量Pe设定为最大能量Pemax，以便使驱动轴22所要求的输出能量Pd的最大可能部分能够由发动机50所输出的动力来供给。

控制CPU 90然后在步骤S282从输出到驱动轴22的能量Pd中减去发动机50的最大输出能量Pemax，以便计算发动机50输出能量Pe的不足，作为辅助动力Pas。控制CPU 90在步骤S284根据电池94的剩余电荷BRM，得到为电池94的可放电能量的最大值的最大放电能量Pbmax，并且在步骤S286把所计算的辅助动力Pas与这样得到的最大放电能量Pbmax比较。由于电池94的可放电电力(能量)可能随剩余电荷BRM变化而变化，所以根据电池94的剩余电荷BRM来设定最大放电能量Pbmax。在本实施例中，对电池94的剩余电荷BRM的各个值用实验或其它方法确定最大放电能量Pbmax的值，并且预先以图(未示出)存储在ROM 90b中。按照一个具体过程，在步骤S284，从存储在ROM 90b中的图中读出与电池94的剩余电荷BRM相对应的最大放电能量Pbmax。在辅助动力Pas大于最大放电能量Pbmax情况下，在步骤S288把辅助动力Pas设定为最大放电能量Pbmax。这样防止了辅助动力Pas超过最大放电能量Pbmax。

控制CPU 90然后在步骤S290读出驱动轴22的旋转速度Nd，并且在图29流程图中步骤S292把驱动轴22的旋转速度Nd与发动机50的目标旋转速度Ne^*比较。在发动机50的目标旋转速度Ne^*高于驱动轴22的旋转速度Nd情况下，程序执行步骤S294到步骤S298的处理，并且操作第一离合器45和第二离合器46，以便使第一离合器45能够设定在分离位置，且第二离合器设定在合上位置(即实现图3示意图所示结构)。控制CPU 90随后在步骤S300把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定为发动机50的目标转矩Te^*，并且按照以下给定的公式(8)计算辅助电动机40的转矩命令值Ta^*。在图3结构中，按这样方式设定离合器电动机30的转矩命令值Tc^*和辅助电动机40的转矩命令值Ta^*的过程使发动机50的最大输出能量Pemax和限于最大放电能量Pbmax的辅助动力Pas的和所限定的能量能够经受转矩转换，并且输出到驱动轴22。 ${\mathrm{Ta}}^{*}\←\frac{\mathrm{Pe}\max +\mathrm{Pas}}{\mathrm{Nd}}-{\mathrm{Te}}^{*}-----\left(8\right)$

另一方面，在发动机50的目标旋转速度Ne^*不高于驱动轴22的旋转速度Nd情况下，程序执行步骤S304到步骤S308的处理，并且操作第一离合器45和第二离合器46，以便使第一离合器45能够设定在合上位置，且第二离合器设定在分离位置(即实现图4示意图所示结构)。控制CPU 90随后在步骤S310按照以下给定的公式(9)计算离合器电动机30的转矩命令值Tc^*，并且在步骤S312通过从离合器电动机30的转矩命令值Tc^*中减去发动机50的目标转矩Te^*，确定辅助电动机40的转矩命令值Ta^*。在图4结构中，按这样方式设定离合器电动机30的转矩命令值Tc^*和辅助电动机40的转矩命令值Ta^*的过程也使发动机50的最大输出能量Pemax和限于最大放电能量Pbmax的辅助动力Pas的和所限定的能量能够经受转矩转换，并且输出到驱动轴22。 ${\mathrm{Tc}}^{*}\←\frac{\mathrm{Pe}\max +\mathrm{Pas}}{\mathrm{Nd}}---\left(9\right)$

为了使该实施例的动力输出设备20能够具有图3所示结构或图4所示结构，操作第一离合器45和第二离合器46的具体过程(即步骤S294到步骤S298的处理或步骤S304到步骤S308的处理)与图15和图16流程图所示正常驱动方式下的转矩控制程序中步骤S174到步骤S177或步骤S184到步骤S187的处理相同。这样包括理由，为什么当离合器45和46的当前状态与目标状态不同时，立刻使离合器45和46都分离。

在按照发动机50的目标旋转速度Ne^*和驱动轴22的旋转速度Nd操作第一离合器45和第二离合器46，并且规定离合器电动机30和辅助电动机40的转矩命令值Tc^*和Ta^*以后，程序执行步骤S314到步骤S318的处理，以根据这些值控制离合器电动机30，辅助电动机40和发动机50。

以下叙述动力辅助方式下的转矩控制过程中转矩转换的状态。图30和图31分别表示在图3结构中和图4结构中根据动力辅助方式下的转矩控制过程的转矩转换的状态。当该实施例的动力输出设备20具有图3示意图所示结构时，在驱动点P0下驱动的发动机50的最大输出能量Pemax转换成以旋转速度Nd旋转的驱动轴22的可能输出转矩Td’。由驱动点P1表示的可能输出转矩Td’比驾驶员所要求并由图30所示驱动点P3所表示的希望转矩Td小。与施加希望动力所要求的能量比较，图中由阴影面积所限定的能量Pas的量相应地短。在本实施例中，从电池94供给能量Pas，以作为辅助动力Pas，并且通过辅助电动机40输出到驱动轴22。当动力输出设备20具有图4示意图所示结构时，执行类似过程。在这种情况下，如图31所示，从电池94供给与发动机50的最大输出能量Pemax的不足相对应的能量Pas的量，以作为辅助动力Pas。

以上讨论的动力辅助方式下的转矩控制过程能够使等于或大于发动机50的最大输出能量Pemax的能量输出到驱动轴22。用于动力输出设备20的发动机50因此可以具有低额定容量，其最大能量比驱动轴22所要求的输出能量小。这样有效地减小了整个动力输出设备20的尺寸，并且节省了能量。这个转矩控制过程还根据发动机50的旋转速度Ne和驱动轴22的旋转速度Nd来操作第一离合器45和第二离合器46，以实现图3结构或图4结构。这样减小了离合器电动机30和辅助电动机40的能量损耗，从而提高整个动力输出设备20的能量效率。发动机50可以在任何能输出最大能量Pemax的驱动点下驱动。这样允许发动机50在最高可能效率的希望驱动点下驱动，从而进一步提高整个动力输出设备20的效率。

(5)直接输出方式下的转矩控制过程

在图11流程图中步骤S118直接输出方式下的转矩控制按照图32流程图所示直接输出方式下的转矩控制程序执行。如前所讨论，当在步骤S138确定驱动轴22的转矩命令值Td^*和旋转速度Nd在发动机50的有效驱动范围以内时(即图14所示面积PA)，则在图13流程图中步骤S140选择直接输出方式为动力输出设备20的最佳操作方式。在这样条件下执行本程序。当程序进入图32的程序时，控制器80的控制CPU 90首先在步骤S320读出驱动轴22的旋转速度Nd，并且在步骤S322把发动机50的目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*分别设定为驱动轴22的转矩命令值Td^*和旋转速度Nd。

在随后步骤S324，控制CPU 90确定第一离合器45和第二离合器46是否都在合上位置。在离合器45和46不都在合上位置情况下，在步骤S326使离合器45和46转为合上位置。第一离合器45和第二离合器46的这样操作使动力输出设备20能够具有图9示意图所示结构，其中曲轴56直接连接在驱动轴22上。控制CPU 90然后在步骤S328和步骤S330把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*和辅助电动机40的转矩命令值Ta^*都设定等于零，并且在步骤S332，步骤S334和步骤S336执行离合器电动机30，辅助电动机40和发动机50的控制操作。在转矩命令值Ta^*=0条件下辅助电动机40的控制操作可以遵循图20流程图所示的辅助电动机控制程序。然而，在本实施例中，辅助电动机40的控制操作使第二驱动电路92中的晶体管Tr11,Tr13和Tr15断开，同时使晶体管Tr12,Tr14和Tr16接通，以便使流过辅助电动机40的三相线圈44各个相的电流全部等于零。像辅助电动机40的控制操作那样，离合器电动机30的控制操作也使第一驱动电路91中的晶体管Tr1,Tr3和Tr5接通，同时使晶体管Tr2,Tr4和Tr6断开。当第一离合器45和第二离合器46都在合上位置时，曲轴56与驱动轴22之间的旋转速度差等于零。交替操作因此可以使第一驱动电路91中的所有晶体管Tr1到Tr6断开。

以上讨论的直接输出方式下的转矩控制过程使第一离合器45和第二离合器46都保持在合上位置，从而使发动机50产生的动力能够不通过离合器电动机30和辅助电动机40而直接输出到驱动轴22。这样使离合器电动机30的辅助电动机40的能量损耗等于零。当输出到驱动轴22的转矩(转矩命令值Td^*)和驱动轴22的旋转速度Nd在发动机50的有效驱动范围以内时，执行直接输出方式下的转矩控制过程。这样实现向驱动轴22有效地输出动力。

在该实施例的动力输出设备20中，离合器电动机30的转矩命令值Tc^*和辅助电动机40的转矩命令值Ta^*都设定等于零。在这样条件下的操作与没有离合器电动机30和辅助电动机40的结构中的操作相同。按照另一种可能结构，辅助电动机40可以用电池94放电的电能向驱动轴22输出动力，或从驱动轴22再生电力以对电池94充电。这种可选择结构不把直接输出方式下的转矩控制过程局限于输出到驱动轴22的转矩(转矩命令值Td^*)和驱动轴22的旋转速度Nd都在发动机的有效驱动范围以内的情况(图14所示面积PA)，而是只要驱动轴22的旋转速度Nd在发动机50的有效驱动范围以内，就能够执行直接输出方式下的转矩控制过程。直接输出方式下的这样转矩控制遵循图33流程图所示的直接输出方式下的变更转矩控制程序。

当程序进入图33的程序时，控制器80的控制CPU首先在步骤S340读出驱动轴22的旋转速度Nd，并且在步骤S342把发动机50的目标旋转速度Ne^*设定为驱动轴22的输入旋转速度Nd。在随后步骤S344，控制CPU90确定第一离合器45和第二离合器46是否都在合上位置。在离合器45和46不都在合上位置情况下，在步骤S346把离合器45和46设定在合上位置。控制CPU 90然后在步骤S348相对于驱动轴22的旋转速度Nd，读出发动机50的有效驱动范围内(图14所示面积PA)的最小转矩T1和最大转矩T2。然后在步骤S350把转矩命令值Td^*与输入的最小转矩T1和最大转矩T2比较。在本实施例中，对驱动22的旋转速度Nd的各个值用实验或其它方法确定发动机50的有效驱动范围内的最小转矩T1和最大转矩T2的值，并且预先以图(未示出)存储在ROM 90b中。按照一个具体过程，在步骤S348，从存储在ROM 90b中的图中读出与驱动轴22的输入旋转速度Nd相对应的最小转矩T1和最大转矩T2。

在步骤S350，当转矩命令值Td^*不小于最小转矩T1且不大于最大转矩T2时，在步骤S354把发动机50的目标转矩Te^*设定为转矩命令值Td^*。当转矩命令值Td^*小于最小转矩T1时，在步骤S352把目标发动机转矩Te^*设定为最小转矩T1。相反，当转矩命令值Td^*大于最大转矩T2时，在步骤S356把目标发动机转矩Te^*设定为最大转矩T2。这个过程能够使目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*所限定的发动机50的驱动点在发动机50的有效驱动范围以内(即图14所示面积PA)。

控制CPU 90然后在步骤S358把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定等于零，并且在步骤S360把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定等于从转矩命令值Td^*中减去发动机50的目标转矩Te^*所得到的值。在设定发动机50的目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*，以及离合器电动机30和辅助电动机40的转矩命令值Tc^*和Ta^*以后，程序执行步骤S362到步骤S366的处理，以根据这些值控制离合器电动机30，辅助电动机40和发动机50。

图34表示当执行图33流程图所示直接输出方式下的转矩控制程序时，向驱动轴22输出动力的状态。作为例子，假定驱动轴22以旋转速度Nd1旋转，并且取决于加速器踏板64的踩下量的输出转矩命令值Td^*等于值Td1，即希望驱动轴22在图34中驱动点Pd1下旋转。当旋转速度Nd1在发动机50的有效驱动范围PA以内时，转矩命令值Td^*比这个有效驱动范围PA的上限大得多。在这样条件下，把旋转速度Nd1下范围PA的上限转矩Te1作为最大转矩T2设定给对发动机50的目标转矩Te^*(在图33中步骤S356)，而把旋转速度Nd1设定给发动机50的目标旋转速度Ne^*(在步骤S342)。发动机50因此在由转矩Te1和旋转速度Nd1所限定的驱动点Pe1下驱动。辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定等于从转矩命令值Td^*(=Td1)中减去发动机50的目标转矩Te^*(=Te1)所得到的转矩Ta1(在步骤S360)。当第一离合器45和第二离合器46都在合上位置时，供给驱动轴22的能量等于从发动机50向驱动轴22直接输出的能量(Te1×Nd1)与从辅助电动机40向驱动轴22直接输出的能量(Ta1×Nd1)的和(Td1×Nd1)。从辅助电动机40向驱动轴22输出的能量由电池94放电的电力供给。

作为另一个例子，假定驱动轴22在旋转速度Nd2下旋转，并且输出转矩命令值Td^*等于值Td2，即希望驱动轴22在图34中驱动点Pd2下旋转。当旋转速度Nd2在发动机50的有效驱动范围PA以内时，转矩命令值Td^*比这个有效驱动范围PA的下限小得多。在这样条件下，把旋转速度Nd2下范围PA的下限转矩Te2作为最小转矩T1设定给发动机50的目标转矩Te^*(在图33中步骤S352)，而把旋转速度Nd2设定给发动机50的目标旋转速度Ne^*(在步骤S342)。发动机50因此在由转矩Te2和旋转速度Nd2所限定的驱动点Pe2下驱动。辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定等于从转矩命令值Td^*(=Te2)中减去发动机50的目标转矩Te^*(=Te2)所得到的转矩Ta2(负值)(在步骤S360)。当第一离合器45和第二离合器46都在合上位置时，供给驱动轴22的能量等于从发动机50向驱动轴22直接输出的能量(Te2×Nd2)中减去与辅助电动机40所再生的电力相对应的能量(Ta2×Nd2)而得到的差(Td2×Nd2)。辅助电动机40再生的能量用来对电池94充电。

如上所讨论，只要驱动轴22的旋转速度Nd在发动机50的有效驱动范围以内(即图14所示面积PA)，即使输出到驱动轴22的转矩(转矩命令值Td^*)不在这个有效驱动范围PA以内，该实施例的动力输出设备20也能按照图33流程图所示直接输出方式下的变更转矩控制程序来实现直接输出方式下的转矩控制过程。通过电池94的充电和放电，辅助电动机40以发动机50的目标转矩Te^*与转矩命令值Td^*之间的转矩差来驱动，以便能对驱动轴22施加希望转矩。

(6)电动机驱动方式下的转矩控制过程

在图11流程图中步骤S120电动机驱动方式下的转矩控制按照图35流程图所示电动机驱动方式下的转矩控制程序执行。如前所讨论，当在步骤S142确定输出到驱动轴22的能量Pd小于预定能量PML，并且驱动轴22的旋转速度Nd低于预定旋转速度NML时，则在图13流程图中步骤S144选择电动机驱动方式为动力输出设备20的最佳操作方式。在这样条件下执行本程序。

当程序进入图35程序时，控制器80的控制CPU 90首先在步骤S370确定是否已输出发动机50的操作停止指令。当已输出发动机50的操作停止指令时，控制CPU 90在步骤S372向EFIECU 70传送一个信号以停止发动机50的操作。相反，当还没输出发动机50的操作停止指令时，控制CPU 90在步骤S374向EFIECU 70传送一个信号以使发动机50保持在空转。发动机50的操作停止指令可以按照发动机50的操作条件和安排在发动机50的排气管中的催化转换器(未示出)的条件从EFIECU 70输出，或可选择地当驾驶员接通开关(未示出)以指令停止发动机50时输出。虽然为了说明方便，发动机50的控制过程如图35流程图中步骤S390所示，但是发动机50的实际控制过程与前面讨论的本转矩控制程序无关地执行。按照实际过程，当控制器80的控制CPU 90向EFIECU 70传送信号，以停止发动机50的操作或使发动机50保持在空转时，EFIECU 70立刻起动发动机50的控制，以便停止发动机50的操作或使发动机50保持在空转。当已输出发动机50的操作停止指令时，发动机50的实际控制过程停止从燃料喷射阀51的燃料喷射及对点火塞62施加电压。另一方面，当传送信号以使发动机50保持在空转时，发动机50的实际控制过程完全关闭节气阀66，随后调节燃料喷射量及空转速度控制阀(未示出)的位置，以便使发动机50能够在空转旋转速度下驱动，这里空转速度控制阀安排在一个用于空转控制的连接管(未示出)中，连接管则旁通节气阀66。

控制CPU 90在步骤S376确定第一离合器45是否在分离位置，且第二离合器46是否在合上位置(即图3示意图所示结构)。当离合器45和46的当前状态与目标状态不同时，在步骤S378使离合器45和46都分离，并且在随后步骤S380仅使第二离合器46合上。控制CPU 90随后在步骤S382把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定等于零，并且在步骤S384把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为输出到驱动轴22的输出转矩命令值Td^*。程序然后执行步骤S386到步骤S390的处理，以控制离合器电动机30，辅助电动机40和发动机50。在转矩命令值Tc^*=0的条件下离合器电动机30的控制操作可以遵循图19流程图所示的离合器电动机控制程序。然而，在本实施例中，离合器电动机30的控制操作使第一驱动电路91中的晶体管Tr1,Tr3和Tr5断开，同时使晶体管Tr2,Tr4和Tr6接通，以便使流过离合器电动机30的三相线圈34的各个相的电流全部等于零。

以上讨论的电动机驱动方式下的转矩控制过程把第一离合器45设定在分离位置，且把第二离合器46设定在合上位置，以便使动力输出设备20能够具有图3示意图所示结构，同时把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定等于零。这样使机动车能够仅用辅助电动机40输出的动力来驱动。当输出到驱动轴22的能量Pd表示发动机50具有低效率的驱动点时，执行这个转矩控制过程，以停止发动机50的操作，或否则使发动机50保持在空转。这样因此防止了由于发动机50在低效率驱动点下操作而使能量效率降低。

在本实施例中，电动机驱动方式下的转矩控制过程把第一离合器45设定在分离位置，且把第二离合器46设定在合上位置，以便使动力输出设备20能够具有图3示意图所示结构，从而允许辅助电动机40向驱动轴22输出动力。按照另一种可能结构，电动机驱动方式下的转矩控制可以把第一离合器45设定在合上位置，并且把第二离合器46设定在分离位置，以便使动力输出设备20能够具有图4示意图所示结构，从而允许离合器电动机30和辅助电动机40都向驱动轴22输出动力。电动机驱动方式下的这样转矩控制例如可以遵循图36流程图所示的电动机驱动方式下的一个变更转矩控制程序。对该电动机驱动方式下的变更转矩控制过程作简短叙述。

在这个变更程序中，在向EFIECU 70传送信号，以停止发动机50的操作，或否则使发动机50保持在空转以后(步骤S400到步骤S404)，控制CPU 90在步骤S406确定第一离合器45是否在合上位置，且第二离合器46是否在分离位置(即图4示意图所示结构)。当离合器45和46的当前状态与目标状态不同时，在步骤S408使离合器45和46都分离，并且在随后步骤S410仅使第一离合器45合上。控制CPU 90随后在步骤S412和步骤S414把离合器电动机30的转矩命令值Td^*和辅助电动机40的转矩命令值Ta^*都设定为输出到驱动轴22的输出转矩命令值Td^*。程序然后执行步骤S416到步骤S419的处理，以控制离合器电动机30，辅助电动机40和发动机50。把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定为输出转矩命令值Td^*使离合器电动机30能够向驱动轴22输出与输出转矩命令值Td^*相对应的转矩。因为以下理由，还把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为输出转矩命令值Td^*。当离合器电动机30向驱动轴22输出与输出转矩命令值Td^*相对应的转矩时，则把具有相同大小但是相反方向的转矩作为反作用力输出到曲轴56。辅助电动机40因此要求输出一个转矩，其取消作为反作用力的转矩。虽然在图36流程图中步骤S414把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为输出转矩命令值Td^*，但是当发动机50在停止时辅助电动机40可能被闭锁。当发动机50保持在空转时，可以反馈控制辅助电动机40的转矩命令值Ta^*，以使曲轴56的旋转速度Ne等于空转旋转速度。

在该实施例中，电动机驱动方式下的转矩控制过程把第一离合器45设定在分离位置，且把第二离合器46设定在合上位置，以便使动力输出设备20能够具有图3示意图所示结构，从而允许辅助电动机40向驱动轴22输出动力。按照又一种可能结构，电动机驱动方式下的转矩控制可以把离合器45和46都设定在合上位置，以便使动力输出设备20能够具有图9示意图所示结构，从而允许辅助电动机40驱动驱动轴22。电动机驱动方式下的这样转矩控制例如遵循图37流程图所示的电动机驱动方式下的一个变更控制程序。对该电动机驱动方式下的变更转矩控制过程作简短叙述。

当程序进入图37变更程序时，控制器80的控制CPU 90首先在步骤S420向EFIECU 70传送一个信号以停止发动机50的操作。EFIECU 70接收该信号以停止发动机50的操作，并且停止点火及对发动机50的燃料喷射，以便停止发动机50的操作。控制CUP 90随后在步骤S421确定第一离合器45和第二离合器46是否都在合上位置(即图9示意图所示结构)。在步骤S421在离合器45和46确定不都在合上位置情况下，在步骤S422把离合器45和46都设定在合上位置。在随后步骤S423，把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定等于零。控制CPU 90然后在步骤S424读出发动机50的曲轴56的旋转速度Ne，并且在步骤S425根据输入的旋转速度Ne得到发动机50的摩擦转矩Tef。摩擦转矩Tef表示使停止下的发动机50能够在旋转速度Ne下旋转所要求的转矩。在本实施例中，发动机50的旋转速度Ne与摩擦转矩Tef之间的关系用实验或其它方法确定，并且预先以图(未示出)存储在ROM 90b中。按照一个具体过程，在步骤S425，从存储在ROM 90b中的图中读出与输入旋转速度Ne相对应的摩擦转矩Tef。然后在步骤S426把这样得到的摩擦转矩Tef与输出到驱动轴22的输出转矩命令值Td^*的和设定为辅助电动机40的转矩命令值Ta^*。程序随后在步骤S427和步骤S428根据预定值执行离合器电动机30和辅助电动机40的控制。

该电动机驱动方式下的变更转矩控制过程把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为摩擦转矩Tef与输出转矩命令值Td^*的和，从而在离合器45和46都在合上位置下使发动机50保持在随动状态时，使加速器踏板64的踩下量所对应的转矩(值Td^*)能够输出到驱动轴22。这个变更程序根据发动机50的旋转速度Ne来确定发动机50的摩擦转矩Tef。然而，由于离合器45和46都在合上位置，且曲轴56和驱动轴22相互机械连接，所以可以按照驱动轴22的旋转速度Nd来确定摩擦转矩Tef。

以上讨论的操作控制过程使驾驶员所要求的希望动力能够输出到驱动轴22。按照驾驶员所要求的动力(能量Pd)，电池94的剩余电荷BRM，以及驱动轴22的旋转速度Nd，选择最高可能效率的操作方式。这样提高了整个动力输出设备20的能量效率。在各个操作方式下按照发动机50的目标旋转速度Ne^*和驱动轴22的旋转速度Nd来操作第一离合器45和第二离合器46。这种结构有效地减小了在发动机50输出动力的转矩转换过程中离合器电动机30和辅助电动机40的能量损耗。这样进一步提高了整个动力输出设备20的能量效率。

在该实施例的操作控制过程中，根据驾驶员所要求的动力(能量Pd)，电池94的剩余电荷BRM，以及驱动轴22的旋转速度Nd，在正常驱动方式下，充电-放电方式下，动力辅助方式下，直接输出方式下，以及电动机驱动方式下的转矩控制过程之中，选择适当的转矩控制过程。然而，按照要求可以省略这些转矩控制过程中的部分。

在该实施例的操作控制过程中，当输出到驱动轴22的转矩命令值Td*和驱动轴22的旋转速度Nd都在发动机50的有效驱动范围以内时(即图14所示面积PA)，执行直接输出方式下的转矩控制过程。按照另一种可能结构，当发动机50的目标旋转速度Ne^*和驱动轴22的旋转速度Nd都在预定范围以内时，或当发动机50的旋转速度Ne与驱动轴22的旋转速度Nd之间的旋转速度差Nc在预定范围以内时，可以执行直接输出方式下的转矩控制过程。电动机一般在接近额定值的驱动状态下具有最高效率，并且在远离额定值的驱动状态下其效率降低。离合器电动机30的旋转速度表示发动机50的旋转速度Ne与驱动轴22的旋转速度Nd之间的旋转速度差Nc，并且在稳态下等于发动机50的目标旋转速度Ne^*与驱动轴的旋转速度Nd之间的差。当差较小时，离合器电动机30在较小旋转速度下驱动，并且具有较低效率。如前所讨论，直接输出方式下的转矩控制过程把第一离合器45和第二离合器46都设定在合上位置，并且使曲轴56与驱动轴22机械连接，以便使动力输出设备20能够具有图9没有离合器电动机30的结构。当离合器电动机30在小旋转速度下驱动时，执行直接输出方式下的转矩控制，因此防止了整个动力输出设备20的能量效率随离合器电动机30的效率减小而降低。当发动机50的目标旋转速度Ne^*与驱动轴22的旋转速度Nd之间的差小时，发动机50的目标转矩Te^*与输出到驱动轴22的转矩命令值Td^*之间的差也变小。这个条件一般对应于发电机50的有效驱动范围(图14所示面积PA)。

在该实施例的操作控制过程中，当输出到驱动轴22的转矩命令值Td^*和驱动轴22的旋转速度Nd都在发动机50的有效驱动范围以内时(即图14所示面积PA)，或当驱动轴22的旋转速度Nd在发动机50的有效驱动范围以内，而转矩命令值Td^*不在这个范围以内时(参见图32和图33)，执行直接输出方式下的转矩控制过程。在图9结构中，其中第一离合器45和第二离合器46都在合上位置，则曲轴56和驱动轴22通过转子旋转轴38相互连接，以便在发动机50的旋转速度Ne与驱动轴22的旋转速度Nd相同条件下，能由辅助电动机40增大或减小转矩。图9结构中的转矩控制因此不局限于驱动轴22的旋转速度Nd在发动机50的有效驱动范围以内时的过程。例如，当离合器电动机30中出现某种异常时，使第一离合器45和第二离合器46都设定在合上位置，以实现图9没有离合器电动机30的结构，从而使动力能够从发动机50和辅助电动机40输出到驱动轴22。当机动车开始驱动时，或当机动车速度足够低，以使驱动轴22的旋转速度Nd不高于发动机50的最小可操作速度时，控制过程可以使发动机50保持在随动状态，并且使动力能够从辅助电动机40输出到驱动轴22，从而驱动机动车。在驱动轴22的旋转速度变为等于或高于发动机50的最小可操作速度情况下，控制过程起动发动机50，并且使发动机50输出的动力与辅助电动机40输出的动力的和能够输出到驱动轴22，从而驱动机动车。即使当离合器电动机30中出现某种异常时，这种结构也能向驱动轴22输出动力，以便驱动机动车。

在该实施例的操作控制过程中，当确定输出到驱动轴22的能量Pd小于预定能量PML，并且驱动轴22的旋转速度Nd低于预定旋转速度NML时，执行电动机驱动方式下的转矩控制过程。然而，按照另一种可能结构，可以与输出到驱动轴22的能量Pd或驱动轴22的旋转速度Nd无关地执行电动机驱动方式下的转矩控制过程。例如，当驾驶员接通一个电动机驱动方式设定开关时(未示出)，可以执行电动机驱动方式下的转矩控制过程。

D．发动机的起动控制

以下叙述由该实施例的动力输出设备20所执行的发动机的起动控制过程。该实施例的动力输出设备20不仅当机动车在停止时，而且当机动车在驱动状态时能起动发动机50。在后种情况下，当发动机50在停止时，机动车由电动机驱动方式下的转矩控制过程来起动驱动，然后要求起动发动机50，以便执行另一种操作方式下的转矩控制过程。以下首先根据图38流程图所示的发动机起动过程程序，叙述当机动车在停止时发动机50的起动控制，然后叙述当机动车在驱动状态时发动机50的起动控制。

例如，当驾驶员接通起动器开关79时，执行图38流程图所示的发动机起动过程程序。当程序进入图38程序时，控制器80的控制CPU 90首先在步骤S430把第一离合器45设定在合上位置，并且在步骤S432把第二离合器46设定在分离位置，以便使动力输出设备20能够具有图4示意图所示结构。控制CPU 90然后在步骤S434把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为起动转矩TST，并且在步骤S436控制辅助电动机40。按这样方式的离合器45和46的操作及辅助电动机40的控制允许发动机50的曲轴56电动机驱动。设定起动转矩TST，以克服发动机50的摩擦转矩，并且使发动机50在不低于预定NST的旋转速度下旋转。当起动器开关79为接通时，离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定等于零，并且第一驱动电路91中的晶体管Tr1,Tr3和Tr5为断开，而晶体管Tr2,Tr4和Tr6为接通。即使当离合器电动机30的内转子31随曲轴56的旋转而旋转时，这种结构也使流过离合器电动机30的三相线圈34的各个相的电流等于零。因此使离合器电动机30的内转子31急转。

控制CPU 90随后在步骤S437读出发动机50的旋转速度Ne，并且在步骤S438把输入的旋转速度Ne与预定旋转速度NST比较。预定旋转速度NST设定得不低于发动机50能稳定并连续驱动的最小旋转速度。在发动机50的旋转速度Ne低于预定旋转速度NST情况下，程序转到步骤S436，并且重复步骤S436到步骤S438的处理，直到发动机50的旋转速度Ne变为等于或高于预定旋转速度NST。当发动机50的旋转速度Ne不低于预定旋转速度NST时，控制CPU 90向EFIECU 70传送一个信号，以在步骤S439起动燃料喷射控制和点火控制。然后程序从这个程序退出。接收信号以起动燃料喷射控制和点火控制的EFIECU 70在控制空转速度控制阀(未示出)的位置的同时，起动从燃料喷射阀51的燃料喷射及用点火塞62的点火，从而使发动机50能够在空转旋转速度下驱动。

以上讨论的发动机起动过程能在机动车停止时起动发动机50。该发动机起动过程把第一离合器45设定在合上位置，并且把第二离合器46设定在分离位置，以便把曲轴56连接在辅助电动机40的转子41上，并且使发动机50能够由辅助电动机40驱动。这种结构不要求任何附加电动机来起动发动机50，从而减小了整个动力输出设备20的尺寸。

该实施例的发动机起动过程把第一离合器45设定在合上位置，且把第二离合器46设定在分离位置，以便使辅助电动机40能够电动机驱动发动机50。按照另一种可能结构，发动机起动过程可以把第一离合器45设定在分离位置，且把第二离合器46设定在合上位置，以便使离合器电动机30能够电动机驱动发动机50。这样的发动机起动过程遵循图39流程图所示的发动机起动过程程序，对其作简短叙述。

当程序进入图39程序时，控制器80的控制CPU 90首先在步骤S440把第一离合器45设定在分离位置，且在步骤S441把第二离合器46设定在合上位置，以便使动力输出设备20能够具有图3示意图所示结构。控制CPU 90然后在步骤S442把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定为起动转矩TST，并且在步骤S443把预定电流IST(IuSt,IvST和IwST)规定为流过辅助电动机40的三相线圈44的各个相的电流Ia(Iua,Iva和Iwa)。程序然后执行步骤S445和步骤S446的处理，以控制离合器电动机30和辅助电动机40。预定电流IST设定得即使当对转子旋转轴38施加起动转矩TST时，也不比产生转矩以防止辅助电动机40中转子旋转轴38旋转的电流的值小。按这样方式的离合器电动机30和辅助电动机40的控制使得借助于第二离合器46与转子旋转轴38连接的驱动轴22能够得到固定，并且由辅助电动机40限制其旋转。发动机50的曲轴56因此由离合器电动机30电动机驱动，离合器电动机30向曲轴56输出起动转矩TST，作为辅助电动机40所支持的转矩的反作用力。按图38发动机起动过程程序相同的方式，控制CPU 90然后等待，直到在步骤S447和步骤S448发动机50的旋转速度Ne变为等于或高于预定旋转速度NST为止，并且在步骤S449向EFIECU 70传送一个信号以起动燃料喷射控制和点火控制。

在图3结构中，其中第一离合器45在分离位置，且第二离合器46在合上位置，则当机动车在停止时，发动机起动过程能借助于离合器电动机30和辅助电动机40来起动发动机50。这种结构也不要求任何附加电动机来起动发动机50，从而减小整个动力输出设备20的尺寸。

以下叙述机动车在驱动状态时发动机50的起动过程，其遵循图40流程图所示电动机驱动状态下的发动机起动过程程序。当在图13操作方式确定程序中选择除电动机驱动方式以外的操作方式时，例如，当发动机50在停止时，当驾驶员接通开关(未示出)以起动发动机50时，或当电池94的剩余电荷变为小于第一阈值BL时，执行这个程序，并且执行电动机驱动方式下的转矩控制过程。在本实施例中，当动力输出设备20具有图3结构时，其中第一离合器45在分离位置，且第二离合器46在合上位置，则按照图35流程图所示电动机驱动方式下的转矩控制程序，即从辅助电动机40向驱动轴22输出转矩命令值Td^*的过程，执行电动机驱动方式下的转矩控制过程。

当程序进入图40程序时，控制器80的控制CPU 90首先在步骤S450把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定为起动转矩TST，并且在步骤S452把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为起动转矩TST。程序然后执行步骤S454和步骤S456的处理，以控制离合器电动机30和辅助电动机40。如前所讨论，当动力输出设备20具有图3所示结构时执行这个程序。在这种结构中当离合器电动机30向曲轴56输出起动转矩TST时，用这个转矩电动机驱动发动机50。此刻，从离合器电动机30向驱动轴22输出与起动转矩TST具有相同大小但是相反方向的转矩，作为起动转矩TST的反作用力。如果按图35所示电动机驱动方式下的转矩控制程序中步骤S384的处理相同的方式，把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为输出转矩命令值Td^*，则输出到驱动轴22的合成转矩比驾驶员所要求的转矩(即输出转矩命令值Td^*)小了从离合器电动机30向驱动轴22输出的转矩。这样当发动机50起动操作时引起转矩冲击。然而，本实施例的结构在步骤S452把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为输出转矩命令值Td^*与起动转矩TST的和，从而取消了这样的转矩冲击。

像图38发动机起动过程程序中步骤S437和步骤S438的处理那样，在借助于离合器电动机30电动机驱动发动机50以后，控制CPU 90等待，直到在步骤S456和步骤S460发动机50的旋转速度Ne变为等于或高于预定旋转速度NST为止，并且在步骤S462向EFIECU 70传送一个信号以起动燃料喷射控制和点火控制。

当机动车仅用辅助电动机40输出的动力驱动时候，以上讨论的该实施例的电动机驱动状态下的发动机起动过程程序能起动发动机50。由于离合器电动机30工作为起动发动机50，所以无需附加电动机来起动发动机50。调节从辅助电动机40向驱动轴22输出的转矩，以在电动机驱动发动机50过程中取消从离合器电动机30向驱动轴22输出的转矩。这样有效地减小了甚至消除了起动发动机50时所可能发生的转矩冲击。

当动力输出设备20具有图3所示结构时，其中第一离合器45在分离位置，且第二离合器46在合上位置，则当执行图35流程图所示电动机驱动方式下的转矩控制程序，以从辅助电动机40向驱动轴22输出希望转矩(转矩命令值Td^*)时，该实施例的电动机驱动状态下的发动机起动过程程序起动发动机50。当动力输出设备20具有图4所示结构时，其中第一离合器45在合上位置，且第二离合器46在分离位置，则当执行图36流程图所示电动机驱动方式下的转矩控制程序，以借助于辅助电动机40固定曲轴56，并从离合器电动机30向驱动轴22输出转矩命令值Td^*时，可选择地执行图41流程图所示电动机驱动方式下的另一个发动机起动过程程序。

当程序进入图41程序时，控制器80的控制CPU 90首先在步骤S470把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定为输出到驱动轴22的输出转矩命令值Td^*，并且在步骤S472把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为输出转矩命令值Td^*与起动转矩TST的和。程序然后执行步骤S472和步骤S476的处理，以控制离合器电动机30和辅助电动机40。如前所讨论，当动力输出设备20具有图4所示结构时，执行本程序。在这个结构中，辅助电动机40输出转矩，作为从离合器电动机30向驱动轴22输出的转矩(转矩命令值Td^*)的反作用力，以便固定曲轴56。当在步骤S472对辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定大于转矩命令值Td^*的转矩时，辅助电动机40能电动机驱动发动机50。由于从离合器电动机30向驱动轴22输出与转矩命令值Td^*相对应的转矩，而与辅助电动机40的转矩命令值Ta^*无关，所以在起动发动机50时无转矩冲击发生。

像图38发动机起动过程程序中步骤S437和步骤S438的处理那样，在借助于辅助电动机40电动机驱动发动机50以后，控制CPU 90等待，直到在步骤S478和步骤S480发动机50的旋转速度Ne变为等于或高于预定旋转速度NST为止，并且在步骤S482向EFIECU 70传送一个信号，以起动燃料喷射控制和点火控制。

以上讨论的电动机驱动状态下的变更发动机起动过程在机动车由离合器电动机30输出的动力驱动，并且辅助电动机40产生反作用力以固定曲轴56时，能起动发动机50。由于辅助电动机40工作以起动发动机50，所以无需附加电动机来起动发动机50。在电动机驱动发动机50过程中，从离合器电动机30向驱动轴22输出的转矩无变化。因此当发动机50起动操作时无转矩冲击发生。

当动力输出设备20具有图3所示结构时，其中第一离合器45在分离位置，且第二离合器46在合上位置，则当执行图35流程图所示电动机驱动方式下的转矩控制程序，以从辅助电动机40向驱动轴22输出希望转矩(转矩命令值Td^*)时，该实施例的电动机驱动状态下的发动机起动过程程序起动发动机50。当动力输出设备20具有图9所示结构时，其中第一离合器45和第二离合器46都在合上位置，则当执行图37流程图所示电动机驱动方式下的转矩控制程序，以使辅助电动机40能够把发动机50保持随动状态，并且向驱动轴22输出希望转矩(转矩命令值Td^*)时，执行图42流程图所示电动机驱动方式下的又一个发动机起动过程程序，以起动发动机50。

当程序进入图42流程图时，控制器80的控制CPU 90首先执行与图37流程图所示电动机驱动方式下的转矩控制程序中步骤S424到步骤S426和步骤S428的处理相同的处理。即控制CPU 90在步骤S490读出发动机50的旋转速度Ne，在步骤S491根据输入的旋转速度Ne得到发动机50的摩擦转矩Tef，并且在步骤S492把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为这样得到的摩擦转矩Tef与转矩命令值Td^*的和。控制CPU 90然后在步骤S493根据这个值控制辅助电动机40。

在步骤S494把输入旋转速度Ne与预定旋转速度NST比较。当输入旋转速度Ne低于预定旋转速度NST时，程序确定发动机50不能在该输入旋转速度下稳定地驱动，并且返回到步骤S490以重复步骤S490到步骤S494的处理，直到旋转速度Ne变为等于或高于预定旋转速度NST为止。由于在辅助电动机40使发动机50保持在随动状态下时执行本起动过程程序，所以重复与图37流程图所示电动机驱动方式下的转矩控制程序中步骤S424到步骤S426和步骤S428的处理相同的处理。在这个状态下，通过第一离合器45和第二离合器46把曲轴56连接在驱动轴22上，以便不能优先于驱动轴22的旋转速度Nd来调节发动机50的旋转速度Ne。

在步骤S494在发动机50的旋转速度Ne不低于预定旋转速度NST情况下，控制CPU 90在步骤S495计算在无负载条件下在发动机50在旋转速度Ne下驱动时的燃料喷射量，并且在步骤S496向EFIECU 70传送一个信号，以执行点火控制和燃料喷射控制，以从燃料喷射阀51喷射计算的燃料量。在本实施例中，在无负载条件下对发动机50的各个旋转速度Ne用实验或其它方法确定燃料喷射量，并且预先以图存储在ROM 90b中。按照一个具体过程，在步骤S495，从存储在ROM 90b中的图中读出与输入旋转速度Ne相对应的燃料喷射量。控制CPU 90随后在步骤S497把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为输出转矩命令值Td^*，并且在步骤S498控制辅助电动机40。程序然后从这个程序退出。因为发动机50在无负载条件下在旋转速度Ne下驱动，所以从辅助电动机40的转矩命令值Ta^*的设定值中略去发动机50的摩擦转矩Tef。

以上讨论的电动机驱动状态下的变更发动机起动过程程序在辅助电动机40使发动机50保持在随动状态，并且向驱动轴22输出动力时，能起动发动机50。这个发动机起动过程程序调节燃料喷射量，以便使发动机50能够在无负载条件下在旋转速度Ne下驱动，并且把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为输出转矩命令值Td^*，从而有效地减小了起动发动机50时出现的转矩冲击。虽然该电动机驱动状态下的变更发动机起动过程程序使发动机50控制在无负载条件下旋转速度Ne下驱动，但是发动机50可以在负载转矩Te下旋转速度Ne下驱动。在后种情况下，把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为从输出转矩命令值Td^*中减去负载转矩Te所得到的值，以便减小起动发动机50时出现的转矩冲击。在该电动机驱动状态下的变更发动机起动过程程序中，由于不能优先于驱动轴22的旋转速度Nd调节发动机50的旋转速度，所以在步骤S494当发动机50的旋转速度Ne低于预定旋转速度NST时，重复步骤S490到步骤S494的处理。在动力输出设备20安装在能相对自由地改变驱动轴22的旋转速度Nd的结构上，例如船舶或飞机上，该过程程序可以优先于驱动轴22的旋转速度Nd控制发动机50的旋转速度。

E．反向驱动下的控制

以下叙述当该实施例的动力输出设备20向后移动机动车时的控制过程。反向驱动状态下的控制过程遵循图43流程图所示反向驱动状态下的转矩控制程序。当变速器位置传感器84探测到变速器82由驾驶员设定在反向位置时，则按预定时间间隔(例如每8msec)重复执行本程序。

当程序进入图43程序时，控制器80的控制CPU 90首先在步骤S500确定第一离合器45是否在分离位置，且第二离合器46是否在合上位置(即图3示意图所示结构)。在离合器45和46的实际状态与目标状态不同时，控制CPU 90在步骤S502使离合器45和46都分离，并且在步骤S504仅使第二离合器46合上。前文已讨论了为什么在离合器45和46的实际状态与目标状态不同时立刻使离合器45和46都分离的理由。控制CPU 90随后在步骤S506读出驱动轴22的旋转速度Nd，并且在步骤S508读出用加速器踏板位置传感器64a测量的加速器踏板位置AP。控制CPU 90在步骤S510根据驱动轴22的输入旋转速度Nd和输入的加速器踏板位置AP，得到输出到驱动轴22的转矩(输出转矩命令值Td^*)。得到转矩命令值Td^*的过程与图11操作控制程序中步骤S104的处理所说明的技术相同。由于在本程序中变速器82设定在反向位置，所以转矩命令值Td^*以负值给定。

在得到转矩命令值Td^*以后，控制CPU 90在步骤S512读出电池94的剩余电荷BRM，并且在步骤S514把电池94的输入剩余电荷BRM与第一阈值BL比较。在电池94的剩余电荷BRM不小于第一阈值BL情况下，程序确定电池94的剩余电荷BRM足够驱动辅助电动机40，并且转到步骤S516，以确定发动机50是否在驱动状态。当发动机50在驱动状态时，控制CPU 90在步骤S518向EFIECU 70传送一个信号，以使发动机50保持在空转。控制CPU 90随后在步骤S520把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定等于零，在步骤S522把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为输出转矩命令值Td^*，并且在步骤S530到步骤S534控制离合器电动机30，辅助电动机40和发动机50。前文已叙述了EFIECU 70接收信号以使发动机50保持在空转的控制过程，以及当转矩命令值Tc^*设定等于零时离合器电动机30的控制过程。辅助电动机40消耗的电力由电池94放电的电力供给。

相反，在步骤S514在电池94的剩余电荷BRM小于第一阈值BL情况下，程序转到步骤S523，以用驱动轴22的旋转速度Nd乘输出到驱动轴22的转矩(转矩命令值Td^*)来计算输出到驱动轴22的能量Pd。控制CPU90然后在步骤S524根据所计算的能量Pd设定发动机50的目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*。设定发动机50的目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*的过程与图15和图16流程图所示正常驱动方式下的转矩控制程序中步骤S170的处理所说明的技术相同。虽然如上所述转矩命令值Td^*为负，但是驱动轴22的旋转速度Nd在反向驱动状态下也取负值，以便能量Pd像前向驱动状态下那样具有正值。控制CPU 90随后在步骤S526把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定为目标发动机转矩Te^*，在步骤S528把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为从输出转矩命令值Td^*中减去转矩命令值Tc^*所得到的值，并且在步骤S530到步骤S534控制离合器电动机30，辅助电动机40和发动机50。由于转矩命令值Td^*为负，并且离合器电动机30的转矩命令值Tc^*为正，所以对辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定大小比转矩命令值Td^*大的负值。

图44表示当在步骤S514确定电池94的剩余电荷BRM小于第一阈值BL时，发动机50，离合器电动机30和辅助电动机40的操作状态，以及施加到曲轴56和驱动轴22的转矩的状态。图45表示在这样条件下转矩转换的状态。参考图44，发动机50沿曲轴56的旋转方向输出转矩Te。从离合器电动机30输出的转矩Tc起发动机50的负载转矩作用，并且因此在沿曲轴56的旋转方向施加在驱动轴22上时，沿曲轴56的旋转反向施加在曲轴56上。驱动轴22沿曲轴56的旋转反向旋转，以便离合器电动机30输出的转矩Tc沿驱动轴22的旋转反向施加在驱动轴22上。在这个状态下，发动机50的旋转速度Ne与驱动轴22的旋转速度Nd之间的旋转速度差Nc具有正值。离合器电动机30因此执行再生操作，以再生与旋转速度差Nc相对应的电力。由于转矩命令值Ta^*为负，所以从辅助电动机40输出的转矩Ta沿驱动轴22的旋转方向施加在驱动轴22上。把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为从转矩命令值Td^*中减去转矩命令值Tc^*所得到的值。这样不仅取消了从离合器电动机30向驱动轴22输出的转矩Tc，而且对驱动轴22施加与转矩命令值Td^*相对应的转矩Td。辅助电动机40消耗的电力由离合器电动机30再生的电力供给。参考图45，离合器电动机30向驱动轴22传送转矩Te，并且以面积Ge所表示的能量再生从发动机50输出的动力，发动机50在转矩Te和旋转速度Ne所限定的驱动点下驱动。能量Ge以面积Gd所表示的能量供给辅助电动机40，从而以旋转速度Nd和沿发动机50旋转反向作用的转矩Td所限定的动力输出到驱动轴22。这个转矩转换不伴随电池94的充电或放电过程。

以上讨论的反向驱动状态下的控制过程能向后移动机动车。在电池94的剩余电荷BRM足够情况下，辅助电动机40利用电池94放电的电力来输出动力，并向后移动机动车。另一个过程借助于离合器电动机30和辅助电动机40把发动机50输出的动力转换成沿发动机50的旋转反向作用的动力，从而向后移动机动车。这个过程由转矩转换实现，而与电池94的剩余电荷BRM无关。这样即使当电池94的剩余电荷不足以释放电力时，也允许向后移动机动车。

在该实施例的反向驱动状态下的控制过程中，当电池94的剩余电荷BRM小于第一阈值BL时，从发动机50输出的全部能量Pe借助于离合器电动机30和辅助电动机40经受转矩转换，并且输出到驱动轴22。按照另一种可能结构，电池94可以用发动机50输出的能量Pe的部分来充电，或输出到驱动轴22的能量Pd的部分可以从电池94放电。在这种变更结构中，按照比输出到驱动轴22的能量Pd大的能量Pe或比能量Pd小的能量Pe来设定发动机50的目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*。

当动力输出设备20具有图3结构时，其中第一离合器45在分离位置，且第二离合器46在合上位置，则该实施例的反向驱动状态下的控制过程向后移动机动车。当动力输出设备20具有图4结构时，其中第一离合器45在合上位置，且第二离合器46在分离位置，则反向驱动状态下的另一种控制过程向后移动机动车。在这种情况下，执行图48流程图所示反向驱动状态下的转矩控制程序。除操作第一离合器45和第二离合器46，以便使第一离合器45设定在合上位置且第二离合器46设定在分离位置，并且使动力输出设备29能够具有图4结构(即步骤S540到步骤S544的处理)，以及根据离合器45和46的这些不同合上-分离状态来设定离合器电动机30和辅助电动机40的转矩命令值Tc^*和Ta^*(即步骤S560，步骤S562，步骤S566和步骤S568的处理)以外，图46所示的反向驱动状态下的转矩控制程序与图43所示的相同。对第一离合器45和第二离合器46的合上-分离状态无须作进一步说明。以下叙述设定离合器电动机30和辅助电动机40的转矩命令值Tc^*和Ta^*的过程，以及动力输出设备20根据这些值的操作。

在图46所示反向驱动状态下的转矩控制程序中，在步骤S554当电池94的剩余电荷BRM不小于第一阈值BL时，控制器80的控制CPU 90在步骤S560和步骤S562把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*和辅助电动机40的转矩命令值Ta^*都设定为输出到驱动轴22的输出转矩命令值Td^*。在这个程序中，动力输出设备20具有图4示意图所示结构。把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定为输出转矩命令值Td^*使离合器电动机30能够向驱动轴22输出与输出转矩命令值Td^*相对应的转矩。因为以下理由，还把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为输出转矩命令值Td^*。当离合器电动机30向驱动轴22输出与输出转矩命令值Td^*相对应的转矩时，则作为反作用力对曲轴56输出一个具有相同大小但是相反方向的转矩。辅助电动机40因此要求输出一个转矩，其取消作为反作用力的转矩。虽然在图46流程图中在步骤S562把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为输出转矩命令值Td^*，但是当发动机50在停止时可以闭锁辅助电动机40。当发动机50保持在空转时，可以反馈控制辅助电动机40的转矩命令值Ta^*，以使曲轴56的旋转速度Ne等于空转旋转速度。

相反，在步骤S554在电池94的剩余电荷BRM小于第一阈值BL情况下，控制CPU 90在步骤S566把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定为输出到驱动轴22的转矩命令值Td^*，并且在步骤S568把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为从转矩命令值Td^*中减去发动机50的目标转矩Te^*所得到的值。如前文所讨论，在本程序中动力输出设备20具有图4结构。在这个条件下，把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定为输出转矩命令值Td^*也使离合器电动机30能够向驱动轴22输出与输出转矩命令值Td^*相对应的转矩。把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定为从转矩命令值Td^*中减去发动机50的目标转矩Te^*所得到的值。这样当离合器电动机30向驱动轴22输出与转矩命令值Td^*相对应的转矩时，取消了输出到曲轴56的反作用力，并且提供负载转矩，以便使发动机50能够稳定地输出与目标转矩Te^*相对应的转矩。

图47表示当在步骤S554确定电池94的剩余电荷BRM小于第一阈值BL时，发动机50，离合器电动机30和辅助电动机40的操作状态，以及施加到曲轴56和驱动轴22的转矩的状态。图48表示在这样条件下转矩转换的状态。参考图47，离合器电动机30沿驱动轴22的旋转方向向驱动轴22输出转矩Tc(=Td^*)，以及沿曲轴56的旋转方向(即驱动轴22的旋转反向)向曲轴56输出转矩Tc。发动机50沿曲轴56的旋转方向输出与目标转矩Te^*相对应的转矩Te。辅助电动机40因此要求输出取消转矩Te和Tc的和的转矩Ta，以便使曲轴56上的转矩平衡。此刻，从辅助电动机40输出的转矩Ta沿曲轴56的旋转反向作用，以便辅助电动机40执行再生操作。离合器电动机30的转矩Tc沿驱动轴22和曲轴56的旋转方向作用，以便离合器电动机30执行动力操作。离合器电动机30消耗的电力由辅助电动机40再生的电力供给。参考图48，辅助电动机40以面积Ge所表示的能量再生从发动机50输出的动力，发动机50则在由转矩Te和旋转速度Ne所限定的驱动点下驱动。能量Ge以面积Gd所表示的能量供给离合器电动机30，从而以旋转速度Nd和沿发动机50的旋转反向作用的转矩Td所限定的动力输出到驱动轴22。这个转矩转换不伴随电池94的充电和放电过程。

以上讨论的反向驱动状态下的变更控制过程也能向后移动机动车。在电池94的剩余电荷BRM足够情况下，离合器电动机30在辅助电动机40接收反作用力时，利用电池94所放电的电力来输出动力，从而使机动车能够向后移动。另一个过程借助于离合器电动机30和辅助电动机40把发动机50输出的动力转换成沿发动机50的旋转反向作用的动力，从而向后移动机动车。这个过程通过转矩转换来实现，而与电池94的剩余电荷BRM无关。这样即使当电池94的剩余电荷BRM不足够释放电力时，也允许机动车向后移动。

在反向驱动状态下的变更控制过程中，当电池94的剩余电荷BRM小于第一阈值BL时，从发动机50输出的全部能量Pe借助于离合器电动机30和辅助电动机40经受转矩转换，并且输出到驱动轴22。按照另一种可能结构，电池94可以用发动机50输出的能量Pe的部分来充电，或输出到驱动轴22的能量Pd的部分可以从电池94放电。在这种变更结构中，按照比输出到驱动轴22的能量Pd大的能量Pe或比能量Pd小的能量Pe来设定发动机50的目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*。

F．其它操作控制

以上讨论涉及当该实施例的动力输出设备20具有图3结构，图4结构或图9结构时的操作。以下叙述当动力输出设备20具有图10示意图所示结构时的操作。这种结构仅使离合器电动机30与驱动轴22和曲轴56两者连接。在这种结构中，离合器电动机30在再生或消耗与发动机50的旋转速度Ne和驱动轴22的旋转速度Nd之间的旋转速度差Nc相对应的电力时，向驱动轴22传送发动机50的输出转矩。在图9结构中，其中第一离合器45和第二离合器46都在合上位置，则曲轴56和驱动轴22通过转子旋转轴38相互连接，以便在发动机50的旋转速度Ne与驱动轴22的旋转速度Nd相同条件下，能由辅助电动机40来增加或减小转矩。另一方面，在图10结构中，其中第一离合器45和第二离合器46都在分离位置，则因为离合器电动机30的特性，所以从发动机50输出的转矩直接传送到驱动轴22，以便在发动机50输出的转矩Te与输出到驱动轴22的转矩Td相同条件下，能由离合器电动机30来增加或减小旋转速度。因此简单地用转矩限制来替换旋转速度限制，则在图9结构下所执行的图33直接输出方式下的转矩控制程序适用于图10结构。图49是表示应用于图10结构的转矩控制程序的流程图。例如，当输出到驱动轴22的转矩(转矩命令值Td^*)在发动机50的有效驱动范围以内时(即图14所示面积PA)，执行图49转矩控制程序。以下叙述当动力输出设备20具有图10示意图所示结构时所执行的转矩控制过程。

当程序进入图49转矩控制程序时，控制器80的控制CPU 90首先在步骤S600把发动机50的目标转矩Te^*设定为输出到驱动轴22的转矩命令值Td^*，并且在步骤S602确定第一离合器45和第二离合器46是否都在分离位置。在第一离合器45和第二离合器46不都在分离位置情况下，控制CPU 90在步骤S604把离合器45和46设定在分离位置，以便使动力输出设备20能够具有图10所示结构。控制CPU90然后在步骤S606读出驱动轴22的旋转速度Nd，并且在步骤S608相对于输出到驱动轴22的转矩命令值Td^*，读出发动机50的有效驱动范围内(图14所示面积PA)的最小旋转速度N1和最大旋转速度N2。然后在步骤S610把输入旋转速度Nd与最小旋转速度N1和最大旋转速度N2比较。在本实施例中，对各个转矩命令值Td^*用实验或其它方法确定发动机50的有效驱动范围内的最小旋转速度N1和最大旋转速度N2，并且预先以图(未示出)存储在ROM 90b中。按照一个具体过程，在步骤S608，从存储在ROM 90b中的图中读出与转矩命令值Td^*相对应的最小旋转速度N1和最大旋转速度N2。

在步骤S610，当驱动轴22的旋转速度Nd不低于最小旋转速度N1且不高于最大旋转速度N2时，在步骤S614把发动机50的目标旋转速度Ne^*设定为驱动轴22的旋转速度Nd。当驱动轴22的旋转速度Nd低于最小旋转速度N1时，在步骤S612把发动机50的目标旋转速度Ne^*设定为最小旋转速度N1。相反，当驱动轴22的旋转速度Nd高于最大旋转速度N2时，在步骤S616把发动机50的目标旋转速度Ne^*设定为最大旋转速度N2。这个过程能够使目标转矩Te^*和目标旋转速度Ne^*所限定的发动机50的驱动点在发动机50的有效驱动范围以内(即图14所示面积PA)。

控制CPU 90然后在步骤S618把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定为发动机50的目标转矩Te^*，在步骤S620把辅助电动机40的转矩命令值Ta^*设定等于零，并且在步骤S622到步骤S626控制离合器电动机30，辅助电动机40和发动机50。

图50表示当执行图49流程图所示的转矩控制程序时输出到驱动轴22的动力的状态。作为例子，假定驱动轴22在旋转速度Nd1下旋转，并且取决于加速器踏板64的踩下量的输出转矩命令值Td^*等于值Td1，即希望驱动轴22在图50中驱动点Pd1下旋转。当输出到驱动轴22的转矩Td1(=转矩命令值Td^*)在发动机50的有效驱动范围PA以内时，驱动轴22的旋转速度Nd1比这个有效驱动范围PA的下限低得多。在这样条件下，把发动机50的目标转矩Te^*设定为转矩命令值Td^*(=值Td1)(在图49中步骤S600)，而把转矩Td1下范围PA的下限旋转速度Ne1作为最小旋转速度N1设定给发动机50的目标旋转速度Ne^*(在步骤S612)。发动机50因此在由转矩Td1和旋转速度Ne1所限定的驱动点Pe1下驱动。此刻，离合器电动机30在发动机50的旋转速度Ne1与驱动轴22的旋转速度Nd1之间的旋转速度差Nc1(正值)下驱动，从而再生与旋转速度差Nc1相对应的电力(Td1×Nc1)。电池94用这个再生电力充电。

作为另一个例子，假定驱动轴22在旋转速度Nd2下旋转，并且输出转矩命令值Td^*等于值Td2，即希望驱动轴22在图50中驱动点Pd2下旋转。当输出到驱动轴22的转矩Td2(=转矩命令值Td^*)在发动机50的有效驱动范围PA以内时，驱动轴22的旋转速度Nd2比这个有效驱动范围PA的上限高得多。在这样条件下，把发动机50的目标转矩Te^*设定为转矩命令值Td^*(=值Td2)(在步骤S600)，而把转矩Td2下范围PA的上限旋转速度Ne2作为最大旋转速度N2设定给发动机50的目标旋转速度Ne^*(在步骤S616)。发动机50因此在由转矩Td2和旋转速度Ne2所限定的驱动点Pe2下驱动。此刻，离合器电动机30在发动机50的旋转速度Ne2与驱动轴22的旋转速度Nd2之间的旋转速度差Nc2(负值)下驱动，从而消耗与旋转速度差Nc2相对应的电力(Td2×Nc2)。离合器电动机30消耗的电力由电池94放电。

当输出到驱动轴22的转矩(转矩命令值Td^*)和驱动轴22的旋转速度Nd都在图50所示发动机50的有效驱动范围PA以内时，把发动机50的目标转矩Te^*设定为转矩命令值Td^*(在步骤S600)，而把发动机50的目标旋转速度Ne^*设定为驱动轴22的旋转速度Nd(在步骤S614)。发动机50的旋转速度Ne因此变为等于驱动轴22的旋转速度Nd。在图49所示实施例中，通过把离合器电动机30的转矩命令值Tc^*设定为目标转矩Te^*来控制离合器电动机30。然而，按照另一个应用，可以闭锁离合器电动机30。在后种情况下，离合器电动机30的控制能够使恒定电流流过三相线圈34的各个相，该恒定电流能在离合器电动机30中转子的电角度等于π/2时产生不比目标转矩Te^*小的转矩。

只要输出到驱动轴22的转矩(转矩命令值Td^*)在发动机50的有效驱动范围以内，即使驱动轴22的旋转速度Nd不在这个有效驱动范围以内，则当动力输出设备20具有图10结构时，以上讨论的转矩控制程序也能够在允许发动机50在该有效驱动范围内驱动(即图14所示面积PA)时，使转矩命令值Td^*所对应的转矩输出到驱动轴22。

当输出到驱动轴22的转矩(转矩命令值Td^*)和驱动轴22的旋转速度Nd都在发动机50的有效驱动范围以内时(图14所示面积PA)，或即使驱动轴22的旋转速度Nd不在这个有效驱动范围以内，而转矩命令值Td^*在发动机50的有效驱动范围以内时，执行该转矩控制程序。如前文所讨论，在图10结构中，其中第一离合器45和第二离合器46都在分离位置，则因为离合器电动机30的特性，从发动机50输出的转矩直接传送到驱动轴22，以便在发动机50输出的转矩Te与输出到驱动轴22的转矩Td相同条件下，能由离合器电动机30来增加或减小旋转速度。转矩控制因此不限于其中转矩命令值Td^*在发动机50的有效驱动范围以内的情况。例如，当辅助电动机40中出现某种异常时，使第一离合器45和第二离合器46都设定在分离位置，以便使动力输出设备20能够具有图10没有辅助电动机40的结构。在这种状态下，离合器电动机30按发动机50输出的动力来改变旋转速度，并且把校正的动力输出到驱动轴22。

G．变更

在以上讨论的该实施例的动力输出设备20中，第一离合器45和第二离合器46安排在辅助电动机40与离合器电动机30之间。在图51所示另一个变更结构的动力输出设备20A中，第一离合器45A和第二离合器46A都安排在发动机50与辅助电动机40之间。在图52所示又一个变更结构的动力输出设备20B中，第一离合器45B安排在发动机50与辅助电动机40之间，而第二离合器46B安排在辅助电动机40与离合器电动机30之间。虽然在该实施例的动力输出设备20中辅助电动机40安排在发动机50与离合器电动机30之间，但是像图53所示另一个变更结构的动力输出设备20C那样，离合器电动机30C可以安排在发动机50与辅助电动机40之间。在这个动力输出设备20C中，在其内表面安装有永久磁铁32C的离合器电动机30C的外转子31C与曲轴56连接，而具有三相线圈34C的内转子33C与驱动轴22连接。这样的不同归因于安排在离合器电动机30C与辅助电动机40之间的第一离合器45C和第二离合器46C。各种变更结构的动力输出设备，例如一个具有不同的离合器电动机30和辅助电动机40布置的动力输出设备，能与该实施例的动力输出设备20类似的方式操作。对于动力输出设备20中所包括的离合器电动机30，辅助电动机40，第一离合器45，第二离合器45和滑环35，总共有18种(2×3×3)不同布置(即相对于离合器电动机30和辅助电动机40的2种不同布置，相对于第一离合器45和第二离合器46的3种不同布置，以及相对于滑环35的3种不同布置)。

虽然在该实施例的动力输出设备20中离合器电动机30和辅助电动机40沿轴向安排，但是像图54所示又一个变更结构的动力输出设备20D那样，辅助电动机40D可以沿径向安排在离合器电动机30D的外部。在这种结构中，沿径向朝外部方向按顺序安排与曲轴56连接且在其外表面装有永久磁铁32D的内转子31D，具有三相线圈34D的离合器电动机30D的外转子33D，与转子旋转轴38D连接且在其外表面装有永久磁铁42D的辅助电动机40D的转子41D，以及固定在壳49上且具有三相线圈44D的辅助电动机40D的定子43D。沿径向在离合器电动机30D外部安排辅助电动机40D的结构大大缩短了动力输出设备20D的轴向长度，从而优选地使整个动力输出设备20D紧凑。在沿径向在离合器电动机30D外部安排辅助电动机40D的结构中，对于第一离合器45D，第二离合器46D和滑环35的安排有自由度。

虽然在该实施例的动力输出设备20中离合器电动机30和辅助电动机40同轴安排，但是像图55所示一个变更结构的动力输出设备20E那样，或像图56所示另一个变更结构的动力输出设备20F那样，离合器电动机和辅助电动机可以安排在不同的轴上。在变更结构的动力输出设备20E中，发动机50和离合器电动机30E安排在同一轴上，而辅助电动机40E安排在一个不同轴上。离合器电动机30E的外转子33E借助于一条皮带22E与驱动轴22连接，而曲轴56借助于一条皮带56E通过第一离合器45E与转子旋转轴38E连接。在另一种变更结构的动力输出设备20F中，发动机50和辅助电动机40F安排在同一轴上，而离合器电动机30F安排在一个不同轴上。离合器电动机30F的外转子33F借助于一条皮带56F与曲轴56连接，而驱动轴22借助于一条皮带22F通过第二离合器46F与转子旋转轴38F连接。像这些变更例子那样在不同轴上安排离合器电动机30和辅助电动机40的结构大大缩短了动力输出设备20的轴向长度。这样使动力输出设备20能够有利地安装在前轮驱动的机动车上。在不同轴上安排离合器电动机30和辅助电动机40的结构中，对于第一离合器45，第二离合器46和滑环35的安排也有自由度。

在不同轴上安排离合器电动机30和辅助电动机40的动力输出设备20E和20F中，发动机50的曲轴56和驱动轴22可以安置在同一轴上，而不是不同轴上。在变更结构的动力输出设备20E或20F中，不同轴借助于皮带22E和56E或22F和56F相互连接。像图57所示又一个变更结构的动力输出设备20G那样，曲轴56和驱动轴22可以借助于附于驱动轴56和驱动轴22的齿轮102和104，以及通过第一离合器45G和第二离合器46G而附于转子旋转轴38G的齿轮106和108，与转子旋转轴38G连接。

在该实施例的动力输出设备20中，转子旋转轴38与曲轴56或驱动轴22的连接和脱开借助于离合器45和46来实现。像图58所示另一个变更结构的动力输出设备20H那样，连接和脱开可以通过齿轮连接的切换来实现。以下简短叙述动力输出设备20H的结构。在动力输出设备20H中，转子旋转轴38H具有一个能与附于曲轴56的齿轮102连接的齿轮106，以及一个能与附于驱动轴22的齿轮104连接的齿轮108。安排这些齿轮以实现选择性的齿轮连接。在转子旋转轴38H具有齿轮108的一端安排一个沿轴向移动转子旋转轴38H的致动器100。致动器100的操作使转子旋转轴38H沿轴向滑动，从而有选择地实现齿轮102与齿轮106的齿轮连接或齿轮104与齿轮108的齿轮连接。辅助电动机40H的转子41H通过花轴112与转子旋转轴38H连接，花轴112可相对于转子旋转轴38沿轴向移动，但是不可绕轴旋转。即使当致动器100使转子旋转轴38H沿轴向滑动时，辅助电动机40H也不沿轴向移动。动力输出设备40H选择齿轮连接，以实现图3结构或图4结构，并且施加与该实施例的动力输出设备20那样相同的作用。

在该实施例的动力输出设备20中，转子旋转轴38借助于第一离合器45和第二离合器46与曲轴56或驱动轴22连接。这样的连接可以用变速齿轮和离合器的组合来实现。例如，像图59所示的另一个动力输出设备20J那样，曲轴56借助于变速齿轮120和第一离合器45J与转子旋转轴38J连接，而驱动轴22借助于变速齿轮130和第二离合器46J与转子旋转轴38J连接。变速齿轮120包括一对附于曲轴56的皮带支持部件122(122a,122b)，一对附于通过第一离合器45J与转子旋转轴38J连接的连接轴129的皮带支持部件124(124a,124b)，一条由该两对皮带支持部件122和124支持的皮带125，以及一个附于皮带支持部件124a一端，以使皮带支持部件124a沿轴向滑动的致动器126。各个皮带支持部件122a,122b,124a和124b在它们与皮带125接触的接触表面上具有锥形。通过改变各对皮带支持部件之间的间隔能改变皮带125的圆周半径。在变速齿轮120中，致动器126使皮带支持部件124a沿轴向滑动，以便改变该对皮带支持部件124之间的间隔，从而改变皮带125的圆周半径。这样改变曲轴56的旋转速度，并且通过连接轴129把速度变化传送给转子旋转轴38J。与第二离合器46J连接的变速齿轮130和变速齿轮120具有相同结构。致动器136改变一对皮带支持部件134之间的间隔，并且改变皮带135的圆周半径，从而改变转子旋转轴38J的旋转速度，并且把速度变化传送给驱动轴22。

在该变更结构的动力输出设备20J中，变速齿轮120和130起调节转子旋转轴38J的旋转速度的作用。这样使辅助电动机40J能够在高效率驱动点下驱动。即使当曲轴56的旋转速度Ne与转子旋转轴38J的旋转速度大不相同时，变速齿轮120也调节变速齿轮速比，以便使曲轴56能够通过第一离合器45J与转子旋转轴38J平滑地连接。这样有效地减小了在通过第一离合器45J连接的过程中可能出现的转矩冲击。

在该变更结构的动力输出设备20J中，变速齿轮120和130安排在曲轴56与转子旋转轴38J的连接和驱动轴22与转子旋转轴38J的连接两者上。然而，变速齿轮可以安排在其中任何一个连接上。在动力输出设备20J中，通过改变皮带125(或135)的圆周半径来改变旋转速度。然而，可以应用任何技术来改变转子旋转轴38J的旋转速度，并把速度变化传送给驱动轴22。例如，可以通过行星齿轮中的齿轮连接来改变旋转速度。

本发明不局限于以上实施例或应用，而是在不违反本发明的主要特征的范围或精神下，可以有许多变更，改变和交替。

在以上讨论的实施例的动力输出设备20中，用汽油驱动的汽油发动机来作为发动机50。然而，本发明的原理适用于其它内燃机和外燃机，例如柴油发动机，涡轮发动机和喷气发动机。

在该实施例的动力输出设备20中，对离合器电动机30和辅助电动机40使用永磁(PM)式同步电动机。然而，按照要求可以使用任何其它能实现再生操作和动力操作两者的电动机，例如可变磁阻(VR)式同步电动机，微调电动机，直流电动机，感应电动机，超导电动机，以及步进电动机。

在该实施例的动力输出设备20中，包括旋转环35a和电刷35b的滑环35用作离合器电动机30的电力传送装置。然而，可以用旋转环式汞接触，磁能的半导体耦合，旋转变压器，或其它类似装置来代替滑环35。

在该实施例的动力输出设备20中，对第一和第二驱动电路91和92使用晶体管变换器。其它可用例子包括IGBT(绝缘栅双极式晶体管)变换器，可控硅变换器，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)，以及谐振变换器。

电池94可以包括Pb电池，NiMH电池，Li电池，或其它类似电池。可以用电容器来代替电池94。

虽然该实施例的动力输出设备20安装在机动车上，但是它可以安装在其它运输工具，例如船舶和飞机上，以及各种各样的工业机器上。

应该清楚地理解，以上实施例仅是说明性的，并且在任何一点上都不是限制性的。本发明的范围和精神仅由附加权利要求的各项来限定。

Claims (50)

1．一种向一个驱动轴输出动力的动力输出设备，所述动力输出设备包括：

一台发动机，具有一个输出轴；

第一电动机，包括与所述发动机的所述输出轴连接的第一转子和与所述驱动轴连接的第二转子，所述第二转子相对于所述第一转子可旋转，所述第一和第二转子相互电磁连接，由此使动力通过所述第一转子与所述第二转子的电磁联轴节，在所述发动机的所述输出轴与所述驱动轴之间传送；

第二电动机，具有一个与所述输出轴和所述驱动轴不同的旋转轴，所述第二电动机通过所述旋转轴接收和传送动力；

第一连接装置，以把所述旋转轴机械连接在所述输出轴上，并且释放该连接；以及

第二连接装置，以把所述旋转轴机械连接在所述驱动轴上，并且释放该连接。

2．按照权利要求1的动力输出设备，其中所述第一连接装置和所述第二连接装置都包括离合器。

3．按照权利要求1的动力输出设备，其中所述驱动轴和所述输出轴同轴安排。

4．按照权利要求3的动力输出设备，其中所述旋转轴与所述驱动轴和所述输出轴同轴安排。

5．按照权利要求4的动力输出设备，其中所述第二电动机包括一个沿径向安排在所述第一电动机外部的圆柱形转子。

6．按照权利要求4的动力输出设备，其中按顺序安排所述发动机，所述第二电动机和所述第一电动机。

7．按照权利要求6的动力输出设备，其中所述第一连接装置和所述第二连接装置安排在所述第二电动机与所述第一电动机之间。

8．按照权利要求3的动力输出设备，其中所述旋转轴安排在一个与所述驱动轴和所述输出轴不同的轴上。

9．按照权利要求1的动力输出设备，其中所述输出轴和所述驱动轴安排在不同轴上。

10．按照权利要求9的动力输出设备，其中所述旋转轴与所述输出轴同轴安排。

11．按照权利要求9的动力输出设备，其中所述旋转轴与所述驱动轴同轴安排。

12．按照权利要求1的动力输出设备，其中所述第一连接装置包括：

一个连接轴，以与所述输出轴机械连接；以及

变速齿轮装置，以在所述连接轴与所述旋转轴之间改变旋转速度。

13．按照权利要求1的动力输出设备，其中所述第二连接装置包括：

一个连接轴，以与所述驱动轴机械连接；以及

变速齿轮装置，以在所述连接轴与所述旋转轴之间改变旋转速度。

14．按照权利要求1的动力输出设备，所述动力输出设备进一步包括：

连接控制装置，以在预定条件下控制所述第一连接装置和所述第二连接装置。

15．按照权利要求14的动力输出设备，其中所述连接控制装置包括：

当所述预定条件为所述输出轴的旋转速度高于所述驱动轴的旋转速度时，控制所述第一连接装置以释放所述旋转轴与所述输出轴的连接，并且控制所述第二连接装置以使所述旋转轴与所述驱动轴连接的装置，以及

当所述预定条件为所述输出轴的旋转速度低于所述驱动轴的旋转速度时，控制所述第一连接装置以使所述旋转轴与所述输出轴连接，并且控制所述第二连接装置以释放所述旋转轴与所述驱动轴的连接的装置。

16．按照权利要求15的动力输出设备，所述动力输出设备进一步包括：

蓄电池装置，由所述第一电动机通过动力传送所再生的电力充电，放电供给由所述第一电动机通过动力传送所消耗的电力，由所述第二电动机通过动力传送所再生的电力充电，以及放电供给由所述第二电动机通过动力传送所消耗的电力；

目标动力设定装置，以设定输出到所述驱动轴的目标动力；以及

驱动/控制装置，以驱动和控制所述发动机，所述第一电动机和所述第二电动机，以便使所述发动机输出的动力和存储在所述蓄电池装置中并从所述蓄电池装置放电的电力的总能量能够作为所述目标动力设定装置所设定的目标动力输出到所述驱动轴。

17．按照权利要求16的动力输出设备，所述动力输出设备进一步包括：

充电状态探测装置，以探测所述蓄电池装置的充电状态，

其中所述驱动/控制装置包括用于驱动和控制所述发动机，所述第一电动机和所述第二电动机的装置，以便使所述充电状态探测装置所探测的所述蓄电池装置的充电状态在预定范围以内。

18．按照权利要求14的动力输出设备，其中所述连接控制装置包括用于当所述预定条件为所述发动机，所述第一电动机，所述第二电动机和所述驱动轴在预定操作状态时，控制所述第一连接装置和所述第二连接装置的装置，以便使所述旋转轴能够与所述驱动轴和所述输出轴连接。

19．按照权利要求18的动力输出设备，其中所述预定操作状态在所述驱动轴的旋转速度与所述发动机的所述输出轴的旋转速度相同时，包括所述发动机的预定有效驱动范围以内的状态。

20．按照权利要求19的动力输出设备，所述动力输出设备进一步包括：

蓄电池装置，由所述第一电动机通过动力传送所再生的电力充电，放电供给由所述第一电动机通过动力传送所消耗的电力，由所述第二电动机通过动力传送所再生的电力充电，以及放电供给由所述第二电动机通过动力传送所消耗的电力；

目标动力设定装置，以设定输出到所述驱动轴的目标动力；以及

驱动/控制装置，以驱动和控制所述发动机，所述第一电动机和所述第二电动机，以便使所述发动机输出的动力和存储在所述蓄电池装置中并从所述蓄电池装置放电的电力的总能量能够作为所述目标动力设定装置所设定的目标动力输出到所述驱动轴。

21．按照权利要求20的动力输出设备，所述动力输出设备进一步包括：

充电状态探测装置，以探测所述蓄电池装置的充电状态，

其中所述驱动/控制装置包括用于驱动和控制所述发动机，所述第一电动机和所述第二电动机的装置，以便使所述充电状态探测装置所探测的所述蓄电池装置的充电状态在预定范围以内。

22．按照权利要求18的动力输出设备，其中所述预定操作状态包括一个状态，其中所述输出轴的旋转速度与所述驱动轴的旋转速度之间的差在预定范围以内。

23．按照权利要求18的动力输出设备，其中所述预定操作状态包括一个状态，其中探测到所述第一电动机的异常。

24．按照权利要求14的动力输出设备，其中所述连接控制装置包括用于当所述预定条件为所述发动机，所述第一电动机，所述第二电动机和所述驱动轴在预定操作状态时，控制所述第一连接装置和所述第二连接装置的装置，以便释放所述旋转轴与所述驱动轴的连接和所述旋转轴与所述输出轴的连接。

25．按照权利要求24的动力输出设备，其中所述预定操作状态在输出到所述驱动轴的转矩与所述发动机输出的转矩相同时，包括所述发动机的预定有效驱动范围以内的状态。

26．按照权利要求24的动力输出设备，其中所述预定操作状态包括一个状态，其中探测到所述第二电动机的异常。

27．按照权利要求14的动力输出设备，所述动力输出设备进一步包括：

驱动/控制装置，以驱动和控制所述第一电动机和所述第二电动机，以便当所述连接控制装置使所述旋转轴与所述输出轴和所述驱动轴中任何一个连接时，使所述发动机输出的动力能够经受转矩转换，并且输出到所述驱动轴。

28．按照权利要求14的动力输出设备，所述动力输出设备进一步包括：

蓄电池装置，由所述第一电动机通过动力传送所再生的电力充电，放电供给由所述第一电动机通过动力传送所消耗的电力，由所述第二电动机通过动力传送所再生的电力充电，以及放电供给由所述第二电动机通过动力传送所消耗的电力；

目标动力设定装置，以设定输出到所述驱动轴的目标动力；以及

驱动/控制装置，以驱动和控制所述发动机，所述第一电动机和所述第二电动机，以便使所述发动机输出的动力和存储在所述蓄电池装置中并从所述蓄电池装置放电的电力的总能量能够作为所述目标动力设定装置所设定的目标动力输出到所述驱动轴。

29．按照权利要求28的动力输出设备，所述动力输出设备进一步包括：

充电状态探测装置，以探测所述蓄电池装置的充电状态，

其中所述驱动/控制装置包括用以驱动和控制所述发动机，所述第一电动机和所述第二电动机的装置，以便使目标动力能够输出到所述驱动轴，并且使所述充电状态探测装置所探测的所述蓄电池装置的充电状态在预定范围以内。

30．按照权利要求28的动力输出设备，其中所述连接控制装置包括用以当预定指令给定的第一条件和所述目标动力设定装置所设定的目标动力在预定范围以内的第二条件中至少任何一个作为所述预定条件满足时，控制所述第一连接装置以释放所述旋转轴与所述输出轴的连接，并且控制所述第二连接装置以使所述旋转轴连接在所述驱动轴上的装置，

所述驱动/控制装置包括用以用所述蓄电池装置放电的电力驱动和控制所述第二电动机的装置，以便使目标动力能够输出到所述驱动轴。

31．按照权利要求28的动力输出设备，其中所述连接控制装置包括用以当预定指令给定的第一条件和所述目标动力设定装置所设定的目标动力在预定范围以内的第二条件中至少任何一个作为所述预定条件满足时，控制所述第一连接装置以使所述旋转轴连接在所述输出轴上，并且控制所述第二连接装置以释放所述旋转轴与所述驱动轴的连接的装置，

所述驱动/控制装置包括用以控制所述第一电动机的装置，以便使所述第一电动机能够利用所述蓄电池装置放电的电力，并向所述驱动轴输出动力，以及控制所述第二电动机，以消除由所述动力输出所产生，并施加在所述发动机的所述输出轴上的转矩，从而使目标动力能够输出到所述驱动轴。

32．按照权利要求28的动力输出设备，其中所述连接控制装置包括用以当预定指令给定的第一条件和所述目标动力设定装置所设定的目标动力在预定范围以内的第二条件中至少任何一个作为所述预定条件满足时，控制所述第一连接装置以使所述旋转轴连接在所述输出轴上，并且控制所述第二连接装置以使所述旋转轴连接在所述驱动轴上的装置，

所述驱动/控制装置包括用以停止所述发动机的燃料供入和点火控制，并且控制所述第二电动机的装置，以便使所述第二电动机在电动机驱动所述发动机时，能够利用所述蓄电池装置放电的电力，并且向所述驱动轴输出动力。

33．按照权利要求32的动力输出设备，所述动力输出设备进一步包括：

发动机起动控制装置，以当给定指令以起动所述发动机时，在电动机驱动所述发动机的同时，控制所述发动机的燃料供入和点火。

34．按照权利要求33的动力输出设备，其中所述驱动/控制装置进一步包括用以控制所述第二电动机的装置，以便当所述发动机起动控制装置起动所述发动机时取消从所述发动机输出的动力。

35．按照权利要求28,29,30和31中任何一项的动力输出设备，其中所述目标动力设定装置作为目标动力来设定动力，以使所述驱动轴沿所述发动机的所述输出轴的旋转反向旋转。

36．按照权利要求14的动力输出设备，所述动力输出设备进一步包括：反向旋转控制装置，以当给定指令沿反向旋转所述驱动轴时，控制所述第一连接装置和所述第二连接装置，以通过所述连接控制装置释放所述旋转轴与所述输出轴的连接，并把所述旋转轴连接在所述驱动轴上，以及控制所述第二电动机，以便使所述第二电动机能够向所述驱动轴输出沿所述发动机的所述输出轴的旋转反向旋转的动力。

37．按照权利要求14的动力输出设备，所述动力输出设备进一步包括：

反向旋转控制装置，以当给定指令沿反向旋转所述驱动轴时，控制所述第一连接装置和所述第二连接装置，以通过所述连接控制装置把所述旋转轴连接在所述输出轴上，并释放所述旋转轴与所述驱动轴的连接，控制所述第一电动机，以便使所述第一电动机能够向所述驱动轴输出沿所述发动机的所述输出轴的旋转反向旋转的动力，以及控制所述第二电动机，以便取消作为输出到所述驱动轴的动力的反作用力而施加在所述输出轴上的转矩。

38．按照权利要求14的动力输出设备，所述动力输出设备进一步包括：

发动机起动控制装置，以当给定指令起动所述发动机时，控制所述第一连接装置和所述第二连接装置，以通过所述连接控制装置把所述旋转轴连接在所述输出轴上，并释放所述旋转轴与所述驱动轴的连接，控制所述第二电动机，以电动机驱动所述发动机，以及在电动机驱动所述发动机时控制所述发动机的燃料供入和点火。

39．按照权利要求14的动力输出设备，所述动力输出设备进一步包括：

发动机起动控制装置，以当给定指令起动所述发动机时，控制所述第一连接装置和所述第二连接装置，以通过所述连接控制装置释放所述旋转轴与所述输出轴的连接，并把所述旋转轴连接在所述驱动轴上，控制所述第二电动机，以防止所述旋转轴的旋转，控制所述第一电动机，以电动机驱动所述发动机，以及在电动机驱动所述发动机时控制所述发动机的燃料供入和点火。

40．按照权利要求14的动力输出设备，所述动力输出设备进一步包括：

发动机起动控制装置，以在所述旋转轴与所述输出轴脱开而与所述驱动轴连接条件下，在从所述第二电动机向所述驱动轴输出动力时，当给定指令起动所述发动机时，控制所述第一电动机以电动机驱动所述发动机，并且在电动机驱动所述发动机时控制所述发动机的燃料供入和点火。

41．按照权利要求40的动力输出设备，其中所述发动机起动控制装置包括用以控制所述第二电动机的装置，以取消作为电动机驱动所述发动机所要求的转矩的反作用力，从所述第一电动机向所述驱动轴输出的转矩。

42．按照权利要求14的动力输出设备，所述动力输出设备进一步包括：

发动机起动控制装置，以在所述旋转轴与所述输出轴连接而与所述驱动轴脱开条件下，在所述第二电动机固定所述输出轴及所述第一电动机向所述驱动轴输出动力时，当给定指令起动所述发动机时，控制所述第二电动机以电动机驱动所述发动机，并且在电动机驱动所述发动机时控制所述发动机的燃料供入和点火。

43．按照权利要求42的动力输出设备，其中所述发动机起动控制装置包括用以控制所述第一电动机的装置，以取消作为电动机驱动所述发动机所要求的转矩的反作用力，向所述驱动轴输出的转矩。

44．一种控制向一个驱动轴输出动力的动力输出设备的方法，所述方法包括步骤：

(a)提供(1)一台发动机，具有一个输出轴；(2)第一电动机，包括与所述发动机的所述输出轴连接的第一转子和与所述驱动轴连接的第二转子，所述第二转子相对于所述第一转子可旋转，所述第一和第二转子相互电磁连接，由此使动力通过所述第一转子与所述第二转子的电磁联轴节，在所述发动机的所述输出轴与所述驱动轴之间传送；(3)第二电动机，具有一个与所述输出轴和所述驱动轴不同的旋转轴，所述第二电动机通过所述旋转轴接收和传送动力；(4)第一连接装置，以把所述旋转轴机械连接在所述输出轴上，并且释放该连接；以及(5)第二连接装置，以把所述旋转轴机械连接在所述驱动轴上，并且释放该连接；

(b)当所述输出轴的旋转速度高于所述驱动轴的旋转速度时，控制所述第一连接装置以释放所述旋转轴与所述输出轴的连接，并且控制所述第二连接装置以把所述旋转轴连接在所述驱动轴上；以及

(c)当所述输出轴的旋转速度低于所述驱动轴的旋转速度时，控制所述第一连接装置以把所述旋转轴连接在所述输出轴上，并且控制所述第二连接装置以释放所述旋转轴与所述驱动轴的连接。

45．按照权利要求44的一种方法，其中所述步骤(a)包括步骤：

提供蓄电池装置，使其由所述第一电动机通过动力传送所再生的电力充电，放电供给由所述第一电动机通过动力传送所消耗的电力，由所述第二电动机通过动力传送所再生的电力充电，以及放电供给由所述第二电动机通过动力传送所消耗的电力，

所述方法进一步包括步骤：

(d)设定输出到所述驱动轴的目标动力；以及

(e)驱动和控制所述发动机，所述第一电动机和所述第二电动机，以便使所述发动机输出的动力和存储在所述蓄电池装置中并从所述蓄电池装置放电的电力的总能量能够作为所述步骤(d)所设定的目标动力输出到所述驱动轴。

46．按照权利要求45的方法，其中所述步骤(e)包括步骤：

探测所述蓄电池装置的充电状态，并且驱动和控制所述发动机，所述第一电动机和所述第二电动机，以便使所述蓄电池装置的充电状态在预定范围以内。

47．一种控制向一个驱动轴输出动力的动力输出设备的方法，所述方法包括步骤：

(f)提供(1)一台发动机，具有一个输出轴；(2)第一电动机，包括与所述发动机的所述输出轴连接的第一转子和与所述驱动轴连接的第二转子，所述第二转子相对于所述第一转子可旋转，所述第一和第二转子相互电磁连接，由此使动力通过所述第一转子与所述第二转子的电磁联轴节，在所述发动机的所述输出轴与所述驱动轴之间传送；(3)第二电动机，具有一个与所述输出轴和所述驱动轴不同的旋转轴，所述第二电动机通过所述旋转轴接收和传送动力；(4)第一连接装置，以把所述旋转轴机械连接在所述输出轴上，并且释放该连接；以及(5)第二连接装置，以把所述旋转轴机械连接在所述驱动轴上，并且释放该连接；以及

(g)当所述驱动轴的旋转速度与所述发动机的所述输出轴的旋转速度相同时，只要所述发动机的状态在预定有效驱动范围以内，控制所述第一连接装置和所述第二连接装置，以便使所述旋转轴能够与所述驱动轴和所述输出轴连接。

48．按照权利要求47的方法，其中所述步骤(a)包括步骤：

提供蓄电池装置，使其由所述第一电动机通过动力传送所再生的电力充电，放电供给由所述第一电动机通过动力传送所消耗的电力，由所述第二电动机通过动力传送所再生的电力充电，以及放电供给由所述第二电动机通过动力传送所消耗的电力，

所述方法进一步包括步骤：

(c)设定输出到所述驱动轴的目标动力；以及

(d)驱动和控制所述发动机，所述第一电动机和所述第二电动机，以便使所述发动机输出的动力和存储在所述蓄电池装置中并从所述蓄电池装置放电的电力的总能量能够作为所述步骤(c)所设定的目标动力输出到所述驱动轴。

49．按照权利要求48的方法，其中所述步骤(d)包括步骤：

探测所述蓄电池装置的充电状态，并且驱动和控制所述发动机，所述第一电动机和所述第二电动机，以便使所述蓄电池装置的充电状态在预定范围以内。

50．一种控制向一个驱动轴输出动力的动力输出设备的方法，所述方法包括步骤：

(a)提供(1)一台发动机，具有一个输出轴；(2)第一电动机，包括与所述发动机的所述输出轴连接的第一转子和与所述驱动轴连接的第二转子，所述第二转子相对于所述第一转子可旋转，所述第一和第二转子相互电磁连接，由此使动力通过所述第一转子与所述第二转子的电磁联轴节，在所述发动机的所述输出轴与所述驱动轴之间传送；(3)第二电动机，具有一个与所述输出轴和所述驱动轴不同的旋转轴，所述第二电动机通过所述旋转轴接收和传送动力；(4)第一连接装置，以把所述旋转轴机械连接在所述输出轴上，并且释放该连接；以及(5)第二连接装置，以把所述旋转轴机械连接在所述驱动轴上，并且释放该连接；

(b)控制所述第一连接装置和所述第二连接装置，以执行通过所述第一连接装置的连接和通过所述第二连接装置的连接中的任何一个连接；以及

(c)驱动和控制所述第一电动机和所述第二电动机，以便使所述发动机输出的动力能够经受转矩转换，并且输出到所述驱动轴。

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