DE69707383T2

DE69707383T2 - Antriebsanordnung und Verfahren zur Steuerung derselben

Info

Publication number: DE69707383T2
Application number: DE69707383T
Authority: DE
Inventors: Shoichi Sasaki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1997-06-03
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2017-06-04
Also published as: EP0829386A3; DE69707383D1; US5914575A; KR19980024125A; EP0829386A2; USRE39205E1; USRE39023E1; CN1063712C; EP0829386B1; JP3050138B2; CN1176904A; JPH1094107A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Technisches Gebiet der Erfindung

Die gegenwärtige Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsabgabevorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung derselben. Insbesondere bezieht sich die gegenwärtige Erfindung auf eine Leistungsabgabevorrichtung zum Abgeben von Leistung an eine Antriebswelle und auf ein Verfahren zur Steuerung einer derartigen Leistungsabgabevorrichtung, wenn gebremst wird.

2. Stand der Technik

Vorgeschlagene Leistungsabgabevorrichtungen weisen eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, ein Planetengetriebe als eine 3-Wellen-Leistungsabgabe- /Leistungsentnahmeeinrichtung, zwei Motore (einen ersten Motor und einen zweiten Motor), welche Leistung abgeben und entnehmen können, eine Batterie, welche elektrische Energie liefert bzw. aufnimmt, die notwendig ist, um an die zwei Motore Leistung abzugeben bzw. von diesen Leistung zu entnehmen, und eine Steuervorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung und der zwei Motore (siehe beispielsweise die deutsche Patentanmeldung DE4124479A1). Bei dieser bekannten Leistungsabgabevorrichtung ist eine Kurbelwelle oder eine Abtriebswelle der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung über eine Freilaufkupplung mit einer Sonnenradwelle verbunden, welche mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes verbunden ist, wogegen eine Trägerwelle, welche mit einem Planetenradträger des Planetengetriebes verbunden ist, über ein Differentialgetriebe mit Antriebsrädern verbunden ist. An der Sonnenradwelle ist ein Läufer des zweiten Motors derart angebracht, daß zwischen dem zweiten Motor und der Sonnenradwelle Leistung übertragen wird. An einer Hohlradwelle, welche mit einem Hohlrad des Planetengetriebes verbunden ist, ist ein Läufer des ersten Motors derart angebracht, daß zwischen dem ersten Motor und der Hohlradwelle Leistung übertragen wird. Die Leistungsabgabevorrichtung weist außerdem eine Kupplung auf, welche die Sonnenradwelle mit der Hohlradwelle verbindet und dadurch die drei Wellen (die Sonneradwelle, die Hohlradwelle und die Trägerwelle), welche mit dem Planetengetriebe verbunden sind, vereinigt.
Bei dieser vorgeschlagenen Leistungsabgabevorrichtung wird die Summe aus der Leistung, welche von der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung entnommen wird, und der Leistung, welche an den zweiten Motor abgegeben bzw. von diesem entnommen wird, dem Planetengetriebe zugeführt, während der erste Motor dem Hohlrad eine Reaktionskraft zuführt. Dies macht es möglich, daß die Leistung an die Trägerwelle abgegeben wird und sie dadurch die Antriebsräder antreibt. Um auf die Antriebsräder eine Bremskraft aufzubringen, ist die Kupplung derart verbunden, daß sie die drei Wellen des Planetengetriebes vereinigt und bewirkt, daß der erste Motor und der zweite Motor als Generatoren arbeiten.
In dem Fall, daß sich die Batterie in einem vollständig geladenen Zustand befindet, kann die bekannte Leistungsabgabevorrichtung jedoch weder bewirken, daß der erste Motor und der zweite Motor als Generatoren arbeiten, noch kann sie die Bremskraft an die Antriebsräder abgeben. Bei dieser Leistungsabgabevorrichtung sind die Kurbelwelle und die Sonnenradwelle miteinander über die Freilaufkupplung derart verbunden, daß ein Drehmoment zum Drehen der Bremskraftmaschine mit innerer Verbrennung nicht von der Sonnenradwelle zu der Kurbelradwelle übertragen werden kann. Genauer gesagt kann die Bremskraft an die Antriebsräder in der Form einer Motorbremsung nicht abgegeben werden. Es sind zusätzliche Vorrichtungen, wie z. B. ein Hydraulikschaltkreis und eine Betätigungsvorrichtung erforderlich, um den Betrieb der Kupplung sicher zu stellen, welche die Sonnenradwelle mit der Hohlradwelle verbindet. Dies macht die gesamte Leistungsabgabevorrichtung unerwünscht kompliziert und groß.
Die US-A-5 285 111 offenbart eine Leistungsabgabevorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, bei welcher ein Motor/Generator als elektrische Bremse wirken.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist es somit, eine Leistungsabgabevorrichtung, welche über eine 3-Wellen-Leistungsabgabe/-Leistungsentnahmeeinrichtung, die durch einen Motor geregelte Leistungen abgibt bzw. entnimmt, Leistung von einer Brennkraftmaschine an eine Antriebswelle abgibt und welche den Motor derart steuert, daß an die Antriebswelle Energie, welche von der Brennkraftmaschine verbraucht wird, als Bremskraft abgegeben werden kann, sowie ein Verfahren zur Steuerung einer derartigen Leistungsabgabevorrichtung vorzusehen.
Eine andere Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist es, eine Leistungsabgabevorrichtung, welche an die Antriebswelle eine Bremskraft abgibt, während eine in der Vorrichtung vorhandene Speicherbatterieeinrichtung geladen, entladen oder gemäß dem Ladungszustand der Speicherbatterieeinrichtung intakt ist, sowie ein Verfahren zur Steuerung einer derartigen Leistungsabgabevorrichtung vorzusehen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufbau der Leistungsabgabevorrichtung zu vereinfachen und ihre Größe zu verringern.
Wenigstens ein Teil der obigen Aufgaben und der anderen betreffenden Aufgaben wird durch eine Leistungsabgabevorrichtung gemäß den Ansprüchen gelöst. Um Leistung an eine Antriebswelle abzugeben, weist bei der gegenwärtigen Erfindung die Leistungsabgabevorrichtung Folgendes auf: eine Brennkraftmaschine, welche eine Abtriebswelle aufweist, einen Motor, welcher eine rotierende Welle aufweist und an die rotierende Welle Leistung abgibt bzw. von dieser Leistung entnimmt, eine 3-Wellen-Leistungsabgabe- Leistungsentnahmeeinrichtung, welche drei Wellen aufweist, die mit der Antriebswelle, der Abtriebswelle bzw. der rotierenden Welle verbunden sind, wobei die 3- Wellen-Leistungsabgabe-/Leistungsentnahmeeinrichtung auf der Grundlage von vorgegebenen Leistungen, welche an jegliche zwei der drei Wellen abgegeben bzw. von diesen zwei der drei Wellen entnommen werden, an eine verbleibende Welle Leistung abgibt bzw. von dieser Leistung entnimmt, eine Speicherbatterieeinrichtung, um elektrische Energie zu liefern und aufzunehmen, die notwendig ist, um an den Motor Leistung abzugeben bzw. von diesem Leistung zu entnehmen, und eine Bremssteuereinrichung zum Steuern der Brennkraftmaschine und des Motors, so daß auf die Antriebswelle eine Bremskraft aufgebracht werden kann.
Die Leistungsabgabevorrichtung der gegenwärtigen Erfindung steuert die Brennkraftmaschine und den Motor, damit Leistungen, welche an die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine und die rotierende Welle des Motors abgegeben bzw. von diesen entnommen worden sind, über die 3-Wellen-Leistungsabgabe-/Leistungsentnahmeeinrichtung auf die Antriebswelle aufgebracht werden können. Dieser Aufbau ermöglicht es somit, daß die Brennkraftmaschine und der Motor an die Antriebswelle eine Bremskraft abgeben.
Bei der Leistungsabgabevorrichtung der gegenwärtigen Erfindung kann die Bremssteuereinrichtung eine Einrichtung, welche den Motor einen Regenerationsbetrieb ausführen läßt, wodurch auf die Antriebswelle eine Bremskraft aufgebracht wird, oder eine Einrichtung, welche den Motor einen Leistungsbetrieb ausführen läßt, wodurch auf die Antriebswelle eine Bremskraft aufgebracht wird, aufweisen. Dieser bevorzugte Aufbau ermöglicht es, daß an die Antriebswelle eine Bremskraft abgegeben wird, während die Speicherbatterieeinrichtung geladen oder entladen wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der Leistungsabgabevorrichtung der gegenwärtigen Erfindung kann die Bremssteuereinrichtung eine Einrichtung aufweisen, welche den Motor steuert, um diesen die Brennkraftmaschine antreiben zu lassen. Dieser Aufbau ermöglicht es, daß Energie, welche zum Antreiben der Brennkraftmaschine verwendet wird, an die Antriebswelle als Bremskraft abgegeben wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der Leistungsabgabevorrichtung der gegenwärtigen Erfindung kann die Bremssteuereinrichtung eine Einrichtung aufweisen, welche den Motor blockiert. Dieser Aufbau gibt an die Antriebswelle eine Bremskraft in Form einer Motorbremsung ab.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Leistungsabgabevorrichtung der gegenwärtigen Erfindung weist die Leistungsabgabevorrichtung außerdem zusätzlich zu dem als ersten Motor arbeitenden Motor einen zweiten Motor auf, um an die Antriebswelle Leistung abzugeben bzw. von dieser Leistung zu entnehmen, wobei die Speicherbatterieeinrichtung eine Einrichtung zum Liefern und Aufnehmen von elektrischer Energie aufweist, die notwendig ist, um an den zweiten Motor Leistung abzugeben bzw. von diesem Leistung zu entnehmen, wobei die Bremssteuereinrichtung eine Einrichtung aufweist, um die Brennkraftmaschine, den ersten Motor und den zweiten Motor zu steuern, damit auf die Antriebswelle eine Bremskraft aufgebracht werden kann. Dieser Aufbau (a) läßt nicht nur die Brennkraftmaschine und den ersten Motor, sondern auch den zweiten Motor an die Antriebswelle eine Bremskraft abgeben.
Gemäß einem Aspekt in Bezug auf diesen Aufbau (a) weist die Leistungsabgabevorrichtung eine Ladungszustandserfassungseinrichtung auf, um einen Ladungszustand der Speicherbatterieeinrichtung zu erfassen, wobei die Bremssteuereinrichtung eine Einrichtung aufweist, um die Brennkraftmaschine, den ersten und den zweiten Motor auf der Grundlage des Ladungszustands der Speicherbatterieeinrichtung, welcher durch die Ladungszustandserfassungseinrichtung erfaßt wird, zu steuern, wodurch auf die Antriebswelle eine Bremskraft aufgebracht wird. Dieser Aufbau stellt den Ladungszustand der Speicherbatterieeinrichtung auf ein gewünschtes Niveau ein. Bei diesem Aufbau kann die Bremssteuereinrichtung eine Einrichtung aufweisen, um den Ladungszustand der Speicherbatterieeinrichtung, welcher durch die Ladungszustandserfassungseinrichtung erfaßt wird, derart zu regeln, daß er in einem vorgegebenen Bereich liegt. Dieser Aufbau hält den Ladungszustand der Speicherbatterieeinrichtung innerhalb eines vorgegebenen Bereiches.
Gemäß einem anderen Aspekt in Bezug auf den Aufbau (a) weist die Bremssteuereinrichtung eine Einrichtung auf, um den zweiten Motor derart zu steuern, daß dieser auf die Antriebswelle eine Bremskraft aufbringen kann, während der erste Motor derart gesteuert werden, daß die Leistungsabgabe an den ersten Motor bzw. die Leistungsentnahme von diesem gleich null gemacht wird. Die 3-Wellen-Leistungsabgabe-/Leistungsentnahmeeinrichtung wird in den Zustand mit der geringsten Energie gehalten, welche von dem ersten Motor der Brennkraftmaschine verbraucht wird. Dies maximiert die Energie, welche durch den zweiten Motor regeneriert wird.
Gemäß noch einem anderen Aspekt in Bezug auf den Aufbau (a) weist die Bremssteuereinrichtung eine Einrichtung auf, um den zweiten Motor derart zu steuern, daß dieser auf die Antriebswelle eine Bremskraft aufbringen kann, während die Brennkraftmaschine und der erste Motor gesteuert werden, um einen Antriebszustand der Brennkraftmaschine auf eine vorgegebene Betriebsbedingung einzustellen. Dieser Aufbau stellt die Brennkraftmaschine im Verlauf einer Bremssteuerung auf einen gewünschten Antriebszustand ein. Der Antriebszustand der Brennkraftmaschine kann eine Drehzahl der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine darstellen. Bei diesem Aufbau kann die Leistungsabgabevorrichtung folgendes aufweisen: eine Antriebszustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Antriebszustands der Antriebswelle, und eine Bremszeit- Antriebszustands-Einstellungseinrichtung, um den vorgegebenen Betriebszustand auf der Grundlage des durch die Antriebszustandserfassungseinrichtung erfaßten Antriebszustands einzustellen. Dieser Aufbau ändert den Antriebszustand der Brennkraftmaschine auf der Grundlage des Antriebszustands der Antriebswelle.
Gemäß einem weiteren Aspekt in Bezug auf den Aufbau (a) weist die Bremssteuereinrichtung eine Einrichtung auf, um den ersten Motors derart zu steuern, daß dieser die Brennkraftmaschine antreibt. Dieser Aufbau ermöglicht es, daß Energie, welche zum Antreiben der Brennkraftmaschine verwendet wird, an die Antriebswelle als Bremskraft abgegeben wird.
Gemäß noch einem Aspekt in Bezug auf den Aufbau (a) weist die Bremssteuereinrichtung eine Einrichtung auf, um den ersten Motor und den zweiten Motor derart zu steuern, daß eine durch den zweiten Motor regenerierte elektrische Energie gleich einer durch den ersten Motor verbrauchten elektrischen Energie sein kann. Dieser Aufbau ermöglicht es, daß ungeachtet des Ladungszustands der Speicherbatterieeinrichtung an die Antriebswelle eine Bemskraft abgegeben wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Leistungsabgabevorrichtung der gegenwärtigen Erfindung kann die Leistungsabgabevorrichtung einen zweiten Motor aufweisen, um zusätzlich zu dem als ersten Motor arbeitenden Motor an die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine Leistung abzugeben bzw.. von dieser Leistung zu entnehmen, wobei die Speicherbatterieeinrichtung eine Einrichtung aufweist, um elektrische Energie zu liefern und aufzunehmen, die notwendig ist, um an den zweiten Motor Leistung abzugeben bzw. von diesem Leistung zu entnehmen, und wobei die Bremssteuereinrichtung eine Einrichtung aufweist, um die Brennkraftmaschine, den ersten Motor und den zweiten Motor derart zu steuern, daß auf die Antriebswelle eine Bremskraft aufgebracht werden kann. Dieser Aufbau (b) regelt die Leistungsabgabe an den zweiten Motor bzw. die Leistungsentnahme von diesem, wodurch auf Antriebswelle eine Bremskraft aufgebracht wird, während die Brennkraftmaschine und der erste Motor auch an die Abtriebswelle eine Bremskraft abgeben.
Gemäß einem Aspekt in Bezug auf den Aufbau (b) kann die Leistungsabgabevorrichtung eine Ladungszustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Ladungszustands der Speicherbatterieeinrichtung aufweisen, wobei die Bremssteuereinrichtung eine Einrichtung aufweist, um auf der Grundlage des Ladungszustands der Speicherbatterieeinrichtung, welcher durch die Ladungszustandserfassungseinrichtung erfaßt wird, die Brennkraftmaschine, den ersten Motor und den zweiten Motor zu steuern. Dieser Aufbau stellt den Ladungszustand der Speicherbatterleeinrichtung auf ein gewünschtes Niveau ein. Bei diesem Aufbau kann die Bremssteuereinrichtung eine Einrichtung aufweisen, um den Ladungszustand der Speicherbatterieeinrichtung, welcher durch die Ladungszustanderfassungseinrichtung erfaßt wird, derart zu regeln, daß er innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt. Dieser Aufbau hält den Ladungszustand der Speicherbatterieeinrichtung innerhalb eines vorgegebenen Bereichs.
Gemäß einem anderen Aspekt in Bezug auf den Aufbau (b) kann die Bremssteuereinrichtung eine Einrichtung aufweisen, um den ersten Motor derart zu steuern, daß dieser die Brennkraftmaschine antreiben kann, während der zweite Motor derart gesteuert wird, daß dieser auf die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine eine Bremskraft aufbringen kann. Dieser Aufbau ermöglicht es, daß an die Antriebswelle eine größere Bremskraft abgegeben wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt in Bezug auf den Aufbau (b) weist die Bremssteuereinrichtung eine Einrichtung auf, um den ersten Motor und den zweiten Motor derart zu steuern, daß eine durch den zweiten Motor regenerierte elektrische Energie identisch mit einer von dem ersten Motor verbrauchten elektrischen Energie sein kann. Dieser Aufbau ermöglicht es, das ungeachtet des Ladungszustands der Speicherbatterieeinrichtung an die Antriebswelle eine Bremskraft abgegeben wird.
Durch ein erstes Verfahren zur Steuerung einer Leistungsabgabevorrichtung zum Abgeben von Leistung an eine Antriebswelle wird wenigstens ein Teil der obigen Aufgaben und der anderen damit zusammenhängenden Aufgaben verwirklicht, wobei das erste Verfahren die folgenden Schritte aufweist: (a) Vorsehen (1) einer Brennkraftmaschine, welche eine Abtriebswelle hat, (2) eines Motors, welcher eine rotierende Welle hat und Leistung an die rotierende Welle abgibt bzw. von dieser entnimmt, und (3) einer 3-Wellen-Leistungsabgabe- /Leistungsentnahmeeinrichtung, welche drei Wellen aufweist, die mit der Antriebswelle, der Abtriebswelle bzw. der rotierenden Welle verbunden sind, wobei die 3- Wellen-Leistungsabgabe-/Leistungsentnahmeeinrichtung auf der Grundlage von vorgegebenen Leistungen, welche an jegliche zwei der drei Wellen abgegeben bzw. von diesen zwei der drei Wellen entnommen werden, an die verbleibende Welle Leistung abgibt bzw. von dieser Leistung entnimmt; und (b) Steuern des Motors, damit der Motor die Brennraftmaschine antreiben kann, wodurch auf die Antriebswelle eine Bremskraft aufgebracht wird.
Das erste Verfahren zur Steuerung einer Leistungsabgabevorrichtung der gegenwärtigen Erfindung ermöglicht es, daß Energie, welche zum Antreiben der Bremskraftmaschine verwendet wird, an die Abtriebswelle als Bremskraft abgegeben wird.
Wenigstens ein Teil der obigen und der anderen damit zusammenhängenden Aufgaben wird durch ein zweites Verfahren zur Steuerung einer Leistungsabgabevorrichtung zum Abgeben von Leistung an eine Abtriebswelle verwirklicht, wobei das zweite Verfahren die folgenden Schritte aufweist: (a) Vorsehen (1) einer Brennkraftmaschine, welche eine Abtriebswelle aufweist, (2) eines ersten Motors, welcher eine rotierende Welle aufweist und Leistung an die rotierende Welle abgibt bzw. von dieser entnimmt, (3) eines zweiten Motors, um Leistung an die Abtriebswelle abzugeben bzw. von dieser zu entnehmen, und (4) einer 3-Wellen-Leistungsabgabe- /Leistungsentnahmeeinrichtung, welche drei Wellen aufweist, die mit der Antriebswelle, der Abtriebswelle bzw. der rotierenden Welle verbunden sind, wobei die 3- Wellen-Leistungsabgabe-/Leistungsentnahmeeinrichtung auf der Grundlage von vorgegebenen Leistungen, welche an jeweilige zwei der drei Wellen abgegeben bzw. von diesen zwei der drei Wellen entnommen werden, Leistung an eine verbleibende Welle abzugeben bzw. von dieser zu entnehmen; (b) Steuern des zweiten Motors derart, daß dieser auf die Antriebswelle eine Bremskraft aufbringen kann; und (c) Steuern der Brennkraftmaschine und des ersten Motors, um einen Antriebszustand der Brennkraftmaschine auf einen vorgegebenen Betriebszustand einzustellen.
Das zweite Verfahren zur Steuerung einer Leistungsabgabevorrichtung der gegenwärtigen Erfindung ermöglicht es, daß der zweite Motor an die Antriebswelle eine Bremskraft abgibt, während die Brennkraftmaschine auf einen Soll-Antriebszustand eingestellt wird.
Wenigstens ein Teil der obigen Aufgaben und der anderen damit zusammenhängenden Aufgaben wird durch ein drittes Verfahren zur Steuerung einer Leistungsabgabevorrichtung zum Abgeben von Leistung an eine Antriebswelle verwirklicht, wobei das dritte Verfahren die folgenden Schritte aufweist: (a) Vorsehen (1) einer Brennkraftmaschine, welche eine Abtriebswelle aufweist, (2) eines ersten Motors, welcher eine rotierende Welle aufweist und Leistung an die rotierende Welle abgibt bzw. von dieser entnimmt, (3) eines zweiten Motors, um Leistung an die Antriebswelle abzugeben bzw. von dieser zu entnehmen, (4) einer 3-Wellen- Leistungsabgabe-/Leistungsentnahmeeinrichtung, welche drei Wellen aufweist, die mit der Antriebswelle, der Abtriebswelle bzw. der rotierenden Welle verbunden sind, wobei die 3-Wellen-Leistungsabgabe- /Leistungsentnahmeeinrichtung auf der Grundlage von vorgegebenen Leistungen, welche an jegliche zwei der drei Wellen abgegeben bzw. von diesen zwei der drei Wellen entnommen werden, Leistung an die verbleibende Welle abgibt bzw. von dieser entnimmt, und (5) einer Speicherbatterieeinrichtung, um elektrische Energie zu liefern und aufzunehmen, welche notwendig ist, um Leistung an den ersten Motor abzugeben bzw. von diesem zu entnehmen, und um elektrische Energie zu liefern und aufzunehmen, welche notwendig ist, um Leistung an den zweiten Motor abzugeben bzw. von diesem zu entnehmen; und (b) Steuern der Brennkraftmaschine, des ersten Motors und des zweiten Motors, um auf die Antriebswelle eine Bremskraft aufzubringen, während ein Ladungszustand der Speicherbatterieeinrichtung innerhalb eines vorgegebenen Bereichs gehalten wird.
Das dritte Verfahren zur Steuerung einer Leistungsabgabevorrichtung der gegenwärtigen Erfindung ermöglicht es, daß die Brennkraftmaschine, der erste Motor und der zweite Motor an die Antriebswelle eine Bremskraft abgeben, während der Ladungszustand der Speicherbatterieeinrichtung innerhalb eines vorgegebenen Bereichs gehalten wird.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der gegenwärtigen Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit der beigefügten Zeichnung besonders ersichtlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 stellt einen Aufbau einer Leistungsabgabevorrichtung 110, welche die gegenwärtige Erfindung zeigt, schematisch dar;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht, welche einen wesentlichen Abschnitt der Leistungsabgabevorrichtung 110 der Ausführungsform darstellt;
Fig. 3 stellt einen allgemeinen Aufbau eines Fahrzeugs, bei welchem die Leistungsabgabevorrichtung 110 der Ausführungsform angeordnet ist, schematisch dar.
Fig. 4 ist eine grafische Darstellung, welche das Betriebsprinzip der Leistungsabgabevorrichtung 110 der Ausführungsform zeigt;
Fig. 5 ist ein Nomogramm, welches das Verhältnis zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment an den drei Wellen zeigt, welche mit dem Planetengetriebe 120 bei der Leistungsabgabevorrichtung 110 der Ausführungsform verbunden sind;
Fig. 6 ist ein Nomogramm, welches das Verhältnis zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment an den drei Wellen zeigt, welche mit dem Planetengetriebe 120 bei der Leistungsabgabevorrichtung 110 der Ausführungsform verbunden sind;
Fig. 7 ist ein Nomogramm, welches den Zustand zeigt, wenn kein Drehmoment aufgebracht wird;
Fig. 8 ist ein Nomogramm, welches den Zustand zeigt, wenn der erste Motor MG1 gesteuert wird, um den Regenerationsbetrieb durchzuführen und dadurch ermöglicht wird, daß auf die Hohlradwelle 126 eine Bremskraft aufgebracht wird;
Fig. 9 ist ein Nomogramm, welches den Zustand zeigt, wenn der erste Motor MG1 gesteuert wird, um den Leistungsbetrieb durchzuführen und dadurch ermöglicht wird, daß auf die Hohlradwelle 126 eine Bremskraft aufgebracht wird;
Fig. 10 ist eine grafische Darstellung, welche die Drehzahl Ne und das als Reaktion arbeitende Drehmoment Te zeigt, während die Brennkraftmaschine 150 hochfährt;
Fig. 11 ist ein Flußdiagramm, welches eine Bremssteuerroutine zeigt, die durch die Steuer-CPU 190 der Steuervorrichtung 180 in der ersten Ausführungsform ausgeführt wird;
Fig. 12 ist ein Nomogramm, welches den Zustand zeigt, wenn auf die Hohlradwelle 126 eine Bremskraft aufgebracht wird, während sich der erste Motor MG1 in einem blockierten Zustand befindet;
Figs. 13 und 14 sind Flußdiagramme, welche eine Drehmomentsteuerroutine bei einem Bremszustand zeigen, welche durch die Steuer-CPU 190 der Steuervorrichtung 180 in der ersten Ausführungsform ausgeführt wird;
Fig. 15 ist eine grafische Darstellung, welche das Verhältnis zwischen der Restladung BRM der Batterie 194 und der ladbaren elektrischen Energie mit einem Grenzwert Bref zeigt;
Fig. 16 ist ein Flußdiagramm, welches eine Steuerroutine des ersten Motors MG1 zeigt, die durch die Steuer-CPU 190 der Steuervorrichtung 180 ausgeführt wird;
Fig. 17 ist ein Flußdiagramm, welches eine Steuerroutine des zweiten Motors MG2 zeigt, die durch die Steuer-CPU 190 der Steuervorrichtung 180 ausgeführt wird;
Fig. 18 ist ein Nomogramm, welches den Zustand zeigt, wenn bei der ersten Ausführungsform auf die Hohlradwelle 126 eine Bremskraft aufgebracht wird, während die Batterie 194 geladen wird;
Fig. 19 ist eine grafische Darstellung, welche das Verhältnis zwischen der Drehzahl Ne, dem als Reaktion arbeitenden Drehmoment Te und der Bremsenergie Pr zeigt, während die Brennkraftmaschine 150 hochfährt;
Fig. 20 ist ein Nomogramm, welches den Zustand zeigt, wenn bei der ersten Ausführungsform auf die Hohlradwelle 126 eine Bremskraft aufgebracht wird, während die Batterie 194 intakt ist;
Fig. 21 ist ein Flußdiagramm, welches einen Teil einer modifizierten Drehmomentsteuerroutine bei einem Bremszustand zeigt;
Fig. 22 ist ein Nomogramm, welches den Zustand zeigt, wenn die modifizierte Drehmomentsteuerroutine bei dem Bremszustand ausgeführt wird;
Fig. 23 ist eine grafische Darstellung, welche das Verhältnis zwischen der vorgegebenen Drehzahl Nst und der Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 zeigt;
Fig. 24 ist ein Flußdiagramm, welches eine Routine zum Steuern eines kontinuierlichen Bremsens zeigt, welche bei der ersten Ausführungsform durch die Steuer-CPU 190 der Steuereinrichtung 180 ausgeführt wird;
Fig. 25 zeigt schematisch als ein modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform eine andere Leistungsabgabevorrichtung 110A;
Fig. 26 zeigt schematisch als weiteres modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform noch eine andere Leistungsabgabevorrichtung 110B;
Fig. 27 zeigt schematisch einen wesentlichen Teil einer anderen Leistungsabgabevorrichtung 110C als eine zweite Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung;
Fig. 28 ist ein Nomogramm, welches das Verhältnis zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment an den drei Wellen zeigt, welche mit dem Planetengetriebe 120 bei der Leistungsabgabevorrichtung 110C der zweiten Ausführungsform verbunden sind;
Fig. 29 ist ein Nomogramm, welches das Verhältnis zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment an den drei Wellen zeigt, welche mit dem Planetengetriebe 120 bei der Leistungsabgabevorrichtung 110C der zweiten Ausführungsform verbunden sind;
Figs. 30 und 31 sind Flußdiagramme, welche eine Drehmomentsteuerroutine bei einem Bremszustand zeigen, die bei der zweiten Ausführungsform durch die Steuer-CPU 190 der Steuervorrichtung 180 ausgeführt wird;
Fig. 32 ist ein Nomogramm, welches den Zustand zeigt, wenn bei der zweiten Ausführungsform auf die Hohlradwelle 126 eine Bremskraft aufgebracht wird, während die Batterie 194 geladen wird;
Fig. 33 ist ein Nomogramm, welches den Zustand zeigt, wenn bei der zweiten Ausführungsform auf die Hohlradwelle 126 eine Bremskraft aufgebracht wird, während die Batterie 194 intakt ist;
Fig. 34 ist ein Flußdiagramm, welches eine Routine zum Steuern eines kontinuierlichen Bremsens zeigt, die bei der zweiten Ausführungsform durch die Steuer-CPU 190 der Steuervorichtung 180 ausgeführt wird;
Fig. 35 zeigt schematisch als modifiziertes Beispiel der zweiten Ausführungsfarm eine andere Leistungsabgabevorrichtung 110B;
Fig. 36 zeigt schematisch als weiteres modifiziertes Beispiel der zweiten Ausführungsform noch eine andere Leistungsabgabevorrichtung 110E; und
Fig. 37 zeigt schematisch einen Aufbau eines Vierradantrieb-Fahrzeugs mit einer Leistungsabgabevorrichtung 110F, welche zu der Leistungsabgabevorrichtung 110 der ersten Ausführungsform äquivalent ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Einige Modi zum Ausführen der gegenwärtigen Erfindung sind als bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Fig. 1 zeigt schematisch einen Aufbau einer Leistungsabgabevorrichtung 110, welcher eine Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung darstellt. Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht, welche einen wesentlichen Abschnitt der Leistungsabgabevorrichtung 110 der Ausführungsform zeigt, und Fig. 3 zeigt schematisch einen allgemeinen Aufbau eines Fahrzeugs, bei welchem die Leistungsabgabevorrichtung 110 der Ausführungsform angebracht ist. Zur Erklärung wird als erstes der allgemeine Aufbau des Fahrzeugs beschrieben.
Es wird auf Fig. 3 Bezug genommen. Das Fahrzeug ist mit einer Brennkraftmaschine 150 versehen, welche als Kraftstoff Benzin verbraucht und Leistung abgibt. Die Luft, welche über eine Drosselklappe 166 von einem Luftzuführsystem aufgenommen wird, wird mit einem Kraftstoff, d. h., bei dieser Ausführungsform Benzin, welcher von einem Kraftstoffeinspritzventil 155 eingespritzt wird, gemischt. Die Luft-/Kraftstoffmischung wird einer Verbrennungskammer 152 zugeführt, damit sie explosiv gezündet und verbrannt wird. Eine lineare Bewegung eines Kolbens 154, welcher durch die Explosion der Luft-/Kraftstoffmischung nach unten gedrückt wird, wird in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle 156 umgewandelt. Die Drosselklappe 166 wird zum öffnen und Schließen durch ein Stellglied 168 angetrieben. Eine Zündkerze 162 wandelt eine Hochspannung, welche von einer Zündvorrichtung 158 über einen Zündverteiler 160 angelegt wird, in einen Zündfunken um, welcher die Luft- /Kraftstoffmischung explosiv zündet und verbrennt.
Der Betrieb der Brennkraftmaschine 150 wird durch eine elektronische Steuereinheit 170 (welche im Folgenden als EFIECU bezeichnet wird) gesteuert. Die EFIECU 170 empfängt von verschiedenen Sensoren, welche Betriebszustände der Brennkraftmaschine 150 erfassen, Informationen. Diese Sensoren beinhalten einen Drosselklappenpositionssensor 167, um eine Klappenbewegung oder Klappenposition der Drosselklappe 166 zu erfassen, einen Krümmerunterdrucksensor 172 zum Messen einer auf die Brennkraftmaschine 150 aufgebrachten Last, einen Wassertemperatursensor 174 zum Messen der Temperatur von Kühlwasser in der Brennkraftmaschine 150 und einen Geschwindigkeitssensor 176 und einen Winkelsensor 178, welche an dem Zündverteiler 160 angebracht sind, um die Drehzahl (die Anzahl der Umdrehungen pro vorgegebenen Zeitraum) und den Drehwinkel der Kurbelwelle 156 zu messen. Mit der EFIECU 170 ist auch ein Anlasserschalter 179 verbunden, um einen Startzustand ST eines (nicht gezeigten) Zündschlüssels zu erfassen. Aus der Darstellung sind andere Sensoren und Schalter, welche mit der EFIECU 170 verbunden sind, weggelassen.
Die Kurbelwelle 156 der Brennkraftmaschine 150 ist über ein Planetengetriebe 120 und einen ersten Motor MG1 und einen zweiten Motor MG2 (welche später genauer beschrieben werden) mit einem Leistungsübertragungsgetriebe 111 mechanisch verbunden, welches als Drehachse eine Antriebswelle 112 aufweist. Das Leistungsübertragungsgetriebe 111 ist außerdem mit einem Differentialgetriebe 114 derart verbunden, daß die Leistungsabgabe von der Leistungsabgabevorrichtung 110 eventuell zu linken und rechten Antriebsrädern 116 und 118 übertragen wird. Der erste Motor MG1 und der zweite Motor MG2 sind mit einer Steuervorrichtung 180 elektrisch verbunden und werden von dieser gesteuert. Die Steuervorrichtung 180 weist eine interne Steuer-CPU auf und empfängt Eingaben von einem an einer Gangschaltung 182 angebrachten Gangschaltungsstellungssensor 184, einem an einem Gaspedal 164 angebrachten Gaspedalpositionssensor 164a und einem an einem Bremspedal 165 angebrachten Bremspedalpositionssensor 165a, wie es später genauer beschrieben wird. Die Steuervorrichtung 180 sendet durch Verbindungen an die EFIECU 170 eine Vielzahl von Daten und Informationen und empfängt von dieser durch Verbindungen eine Vielzahl von Daten und Informationen. Einzelheiten der Steuerprozedur, welche ein Verbindungsprotokoll beinhaltet, werden später geliefert.
Es wird auf Figs. 1 und 2 Bezug genommen. Die Leistungsabgabevorrichtung 110 der Ausführungsform weist in erster Linie die Brennkraftmaschine 150, das Planetengetriebe 120 mit einem Planetenradträger 124, welcher mit der Kurbelwelle 156 der Brennkraftmaschine 150 mechanisch verbunden ist, den ersten Motor MG1, welcher mit einem Sonnenrad 121 des Planetengetriebes 120 verbunden ist, den zweiten Motor MG2, welcher mit einem Hohlrad 122 des Planetengetriebes 120 verbunden ist, und die Steuervorrichtung 180 zum Antreiben und Steuern des ersten Motors MG1 und des zweiten Motors MG2 auf.
Im Folgenden wird ein Aufbau des Planetengetriebes 120, des ersten Motors MG1 und des zweiten Motors MG2 auf der Grundlage von Fig. 2 beschrieben. Das Planetengetriebe 120 weist das Sonnenrad 121, welches mit einer hohlen Sonnenradwelle 125 verbunden ist, durch welche die Kurbelwelle 156 hindurchgeht, das Hohlrad 122, welches mit einer koaxial zu der Kurbelwelle 156 angeordneten Hohlradwelle 126 verbunden ist, eine Vielzahl von Planetenrädern 123, welche zwischen dem Sonnenrad 121 und dem Hohlrad 122 derart angeordnet sind, da sie sich um das Sonnenrad 121 drehen, während sich dieses auf seiner Achse dreht, und die Planetenradträger 124, welche mit einem Endabschnitt der Kurbelwelle 156 verbunden sind, um die Drehwellen der Planetenräder 123 zu halten, auf. Bei dem Planetengetriebe 120 arbeiten drei Wellen, d. h., die Sonnenradwelle 125, die Hohlradwelle 126 und die Kurbelwelle 156, welche jeweils mit dem Sonnenrad 121, dem Hohlrad 122 und dem Planetenradträger 124 verbunden sind, als Leistungsabgabe- und Leistungsentnahmewellen. Eine Bestimmung der Leistungen, welche an jeweilige zwei der drei Wellen abgegeben bzw. von diesen zwei der drei Wellen entnommen werden, bestimmt automatisch die Leistung, welche an die verbleibende eine Welle abgegeben bzw. von dieser Welle entnommen wird. Die Einzelheiten der Leistungsabgabe- und Leistungsentnahmebetriebe an die drei Wellen des Planetengetriebes 120 bzw. von diesen werden später erläutert.
Ein Leistungszuführzahnrad 128 zum Entnehmen der Leistung ist mit dem Hohlrad 122 verbunden und auf der Seite des ersten Motors 121 angeordnet. Das Leistungszuführzahnrad 128 ist darüber hinaus über einen Kettenriemen 129 mit dem Leistungsübertragungsgetriebe 111 derart verbunden, daß die Leistung zwischen dem Leistungszuführzahnrad 128 und dem Leistungsübertragungsgetrieb 111 übertragen wird.
Der erste Motor MG1 ist als Synchronmotor-Generator aufgebaut und weist einen Läufer 132, welcher an seiner Außenfläche eine Vielzahl von Dauermagneten 135 aufweist, und einen Ständer 133, welcher 3-Phasen-Wicklungen 134 aufweist, die daran gewickelt sind, um ein rotierendes Magnetfeld auszuformen, auf. Der Läufer 132 ist mit der Sonnenradwelle 125 verbunden, welche mit dem Sonnenrad 121 des Planetengetriebes 120 verbunden ist. Der Ständer 133 wird hergestellt, indem dünne Platten aus nicht gerichtetem elektromagnetischem Stahl übereinander gelegt und zu einem Gehäuse 119 fixiert werden. Der erste Motor MG1 arbeitet als ein Motor, um durch die Wechselwirkung zwischen einem Magnetfeld, welches durch die Dauermagneten 135 erzeugt wird, und einem Magnetfeld, welches durch die 3-Phasen-Wicklungen 134 erzeugt wird, den Läufer 132 zu drehen, oder als ein Generator, um durch die Wechselwirkung zwischen dem Magnetfeld, welches durch die Dauermagneten 135 erzeugt wird, und die Drehung des Läufers 132 an jedem Endabschnitt der 3-Phasen- Wicklungen 134 eine elektromotorische Kraft zu erzeugen. Die Sonnenradwelle 125 ist außerdem mit einem Drehmelder 139 versehen, um ihren Drehwinkel θs zu messen.
Der zweite Motor MG2 ist auch wie der erste Motor MG1 als Synchronmotor-Generator aufgebaut und weist einen Läufer 142, welcher an seiner Außenfläche eine Vielzahl von Dauermagneten 145 aufweist, und einen Ständer 143, welcher 3-Phasen-Wicklungen 144 aufweist, welche daran gewickelt sind, um ein rotierendes Magnetfeld auszuformen, auf. Der Läufer 142 ist mit der Hohlradwelle 126 verbunden, welche mit dem Hohlrad 122 des Planetengetriebes 120 verbunden ist, während der Ständer 14 an dem Gehäuse 119 fest angebracht ist. Der Ständer 143 des Motors MG2 wird ebenfalls dadurch hergestellt, daß dünne Platten aus nicht gerichtetem elektromagnetischem Stahl übereinander gelegt werden. Wie der erste Motor MG1 arbeitet auch der zweite Motor MG2 als Motor oder Generator. Die Hohlradwelle 126 ist außerdem mit einem Drehmelder 149 zum Messen ihres Drehwinkels θr versehen.
Die Steuervorrichtung 180 zum Antreiben und Steuern des ersten Motors MG1 und des zweiten Motors MG2 hat den folgenden Aufbau. Es wird wieder auf Fig. 1 Bezug genommen. Die Steuervorrichtung 180 weist eine erste Antriebsschaltung 191 zum Antreiben des ersten Motors MG1, eine zweite Antriebsschaltung 192 zum Antreiben des zweiten Motors MG2, eine Steuer-CPU 190 zum Steuern der ersten Antriebsschaltung 191 und der zweiten Antriebsschaltung 192 und eine Batterie 194, welche eine Vielzahl von Sekundärzellen aufweist, auf. Die Steuer-CPU 190 ist ein Ein-Chip-Mikroprozessor, welcher einen RAM 190a, der als Arbeitsspeicher verwendet wird, einen ROM 190b, in welchem verschiedene Steuerprogramme gespeichert sind, einen (nicht gezeigten) Eingangs-/Ausgangsanschluß und einen (nicht gezeigten) seriellen Verbindungsanschluß auf, durch welchen Daten zu der EFIECU 170 gesendet und von dieser empfangen werden. Die Steuer-CPU 190 empfängt über den Eingangsanschluß eine Vielzahl von Daten. Die empfangenen Daten beinhalten einen Drehwinkel θs der Sonnenradwelle 125, welcher mit dem Drehmelder 139 gemessen wird, einen Drehwinkel θr der Hohlradwelle 125, welcher mit dem Drehmelder 149 gemessen wird, eine Gaspedalposition AP (ein Grad bzw. Betrag, mit welchem auf das Gaspedal 164 getreten wird), welcher von dem Gaspedalpositionssensor 164a ausgegeben wird, eine Bremspedalposition BP (ein Grad bzw. Betrag, mit welchem auf das Bremspedal 165 getreten wird), welche von dem Bremspedalpositionssensor 165a ausgegeben wird, eine Gangschaltungsstellung SP, welche von dem Gangschaltungsstellungssensor 184 ausgegeben wird, Stromwerte Iu1 und Iv1 von zwei Strommessern 195 und 196, welche in der ersten Antriebsschaltung 191 angeordnet sind, Stromwerte Iu2 und Iv2 von zwei Strommessern 197 und 198, welche in der zweiten Antriebsschaltung 192 angeordnet sind, und eine Restladung BRM der Batterie 194, welche mit einer Restladungsmeßvorrichtung 199 gemessen wird. Die Restladungsmeßvorrichtung 199 kann die Restladung BRM der Batterie 194 durch jedes bekannte Verfahren bestimmen, beispielsweise, durch Messen der relativen Dichte einer elektrolytischen Lösung in der Batterie 194 oder des Gesamtgewichts der Batterie 194, durch Berechnen der Ströme und der Ladungs- und Entladungszeit oder durch Bewirken eines augenblicklichen Kurzschlusses zwischen Anschlüssen der Batterie 194 und Messen eines Innenwiderstands des elektrischen Stroms.
Die Steuer-CPU 190 gibt ein erstes Steuersignal SW1, um sechs Transistoren Tr1 bis Tr6 anzutreiben, welche als Schaltelemente der ersten Antriebsschaltung 191 arbeiten, und ein zweites Steuersignal SW2, um sechs Transistoren Tr11 bis Tr16 anzutreiben, welche als Schaltelemente der zweiten Antriebsschaltung 192 arbeiten, aus. Die sechs Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 191 bilden einen Transistor-Wechselrichter und sind paarweise angeordnet, um in Bezug auf ein Paar von Energieleitungen L1 und L2 als Quelle und Auslaß zu arbeiten. Die 3-Phasen-Wicklungen (U, V, W) 134 des ersten Motors MG1 sind mit den jeweiligen Kontakten der paarweisen Transistoren in der ersten Antriebsschaltung 191 verbunden. Die Energieleitungen L1 und L2 sind jeweils mit dem Plusanschluß und dem Minusanschluß der Batterie 194 verbunden. Das von der Steuer-CPU 190 ausgegebene Steuersignal SW1 steuert somit nacheinander die Zeit der paarweisen Transistoren Tr1 bis Tr6, bei welcher diese gespeist werden. Die durch die 3-Phasen- Wicklungen 134 fließenden elektrischen Ströme erfahren eine PWM-Steuerung (eine Pulsweitenmodulations- Steuerung), um Quasisinuswellen zu erzeugen, welche ermöglichen, daß die 3-Phasen-Wicklungen 134 ein rotierendes Magnetfeld ausbilden.
Die sechs Transistoren Tr11 bis Tr16 bei der zweiten Antriebsschaltung 192 bilden ebenfalls einen Transistor- Wechselrichter und sind in der gleichen Art und Weise angeordnet, wie die Transistoren Tr1 bis Tr6 bei der ersten Antriebsschaltung 191. Die 3-Phasen-Wicklungen (U, V, W) 144 des zweiten Motors MG2 sind mit den jeweiligen Kontakten der paarweisen Transistoren in der zweiten Antriebsschaltung 191 verbunden. Das zweite von der Steuer-CPU 190 ausgegebenen Steuersignal SW2 steuert somit nacheinander die Zeit der paarweisen Transistoren Tr11 bis Tr16, bei welcher diese gespeist werden. Die durch die 3-Phasen-Wicklungen 144 fließenden elektrischen Ströme machen eine PWM-Steuerung durch, um quasisinuswellen zu erzeugen, welche ermöglichen, daß die 3-Phasen-Wicklungen 144 ein rotierendes Magnetfeld ausbilden.
Die somit aufgebaute Leistungsabgabevorrichtung 110 der Ausführungsform arbeitet gemäß den im Folgnenden erörterten Betriebsprinzipien, insbesondere gemäß dem Prinzip der Drehmomentwandlung. Als Beispiel wird angenommen, daß die Brennkraftmaschine 150 bei einem Antriebspunkt P1 mit der Drehzahl Ne und dem Drehmoment Te angetrieben wird und daß die Hohlradwelle 126 bei einem anderen Antriebspunkt P2 angetrieben wird, der zwar durch eine andere Drehzahl Nr und ein anderes Drehmoment Tr definiert ist, aber eine Energiemenge liefert, welche mit der Energie Pe identisch ist, die von der Brennkraftmaschine 150 abgegeben wird. Dies bedeutet, daß die Leistungsabgabe von der Brennkraftmaschine 150 der Drehmomentumwandlung unterworfen ist und auf die Hohlradwelle 126 aufgebracht wird. Das Verhältnis zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl der Brennkraftmaschine 150 und der Hohlradwelle 126 unter derartigen Bedingungen ist in der grafischen Darstellung von Fig. 4 gezeigt.
Gemäß der Mechanik kann das Verhältnis zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment der drei Wellen bei dem Planetengetriebe 120 (d. h., der Sonnenradwelle 125, der Hohlradwelle 126 und dem Planetenradträger 124 (der Kurbelwelle 156)) als in den Fig. 5 und, 6 dargestellten Nomogramme ausgedrückt und geometrisch gelöst werden. Das Verhältnis zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment der drei Wellen bei dem Planetengetriebe 120 kann durch Berechnung von Energien der jeweiligen Wellen ohne Verwendung der Nomogramme zahlenmäßig analysiert werden. Zur deutlicheren Erklärung wegen werden bei dieser Ausführungsform die Nomogramme verwendet.
Bei dem Nomogramm von Fig. 5 sind die Drehzahl der drei Wellen als Ordinate und das Positionsverhältnis der Koordinatenachsen der drei Wellen als Abszisse dargestellt. Wenn eine Koordinatenachse S der Sonnenradwelle 125 und eine Koordinatenachse R der Hohlradwelle 126 an den jeweiligen Endabschnitten eines Liniensegments angeordnet sind, ergibt sich eine Koordinatenachse C des Planetenradträgers 124 als Innenteilung der Achsen S und R bei dem Verhältnis von 1 zu ρ, wobei ρ ein Verhältnis aus der Zähnezahl des Sonnenrades 121 zur Zähnezahl des Hohlrades 122 darstellt und als folgende Gleichung (1) ausgedrückt wird.
ρ = Anzahl der Zähne des Sonnenrades/Anzahl der Zähne des Hohlrades (1)
Wie oben erwähnt, wird die Brennkraftmaschine 150 mit der Drehzahl Ne angetrieben, während die Hohlradwelle 126 mit der Drehzahl Nr angetrieben wird. Die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 kann somit auf der Koordinatenachse C des Planetenradträgers 124, welcher mit der Kurbelwelle 156 der Brennkraftmaschine 150 verbunden ist, dargestellt werden, und die Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 kann auf der Koordinatenachse R der Hohlradwelle 126 dargestellt werden. Es wird eine gerade Linie gezogen, welche durch beide Punkte hindurchgeht, und anschließend ergibt sich eine Drehzahl Ns der Sonnenradwelle 125 als Schnitt aus dieser geraden Linie und der Koordinatenachse 5. Diese gerade Linie wird im Folgenden als dynamische kollineare Linie bezeichnet. Die Drehzahl Ns der Sonnenradwelle 125 kann aus der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine und der Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 gemäß einer Proportionalitätsformel berechnet werden, welche unterhalb als Gleichung (2) angegeben ist. Bei dem Planetengetriebe 120 führt die Bestimmung der Drehungen der zwei Zahnräder unter dem Sonnenrad 121, dem Hohlrad 122 und dem Planetenradträger 124 dazu, daß die Drehung des verbleibenden einen Zahnrads automatisch eingestellt wird.
Ns = Nr - (Nr - Ne) (2)
Das Drehmoment Te der Brennkraftmaschine 150 wird anschließend (in der Zeichnung nach oben) auf die dynamische kollineare Linie auf der Koordinatenachse C des Planetenradträgers 126, welche als Wirkungslinie arbeitet, aufgebracht. Die dynamische kollineare Linie kann gegenüber dem Drehmoment als starrer Körper betrachtet werden, auf welchen eine Kraft als ein Vektor aufgebracht wird. Gemäß dem Verfahren, bei welchem die Kraft in zwei unterschiedliche parallele Wirkungslinien geteilt wird, wird das auf die Koordinatenachse C wirkende Drehmoment Te in ein Drehmoment Tes auf der Koordinatenachse S und in ein Drehmoment Ter auf der Koordinatenachse R geteilt. Die Größen der Drehmomente Tes und Ter ergeben sich durch die folgenden Gleichungen (3) und (4):
Tes = Te x (3)
Ter = Te x (4)
Das Kräftegleichgewicht auf der dynamischen kollinearen Linie ist für den stabilen Zustand der dynamischen kollinearen Linie wesentlich. Gemäß einem bestimmten Verfahren wird auf die Koordinatenachse S ein Drehmoment Tm1 aufgebracht, welches zwar die gleiche Größe wie das Drehmoment Tes, aber die entgegengesetzte Richtung wie dieses hat, während auf die Koordinatenachse R ein Drehmoment Tm2 aufgebracht wird, welches zwar die gleiche Größe, aber eine entgegengesetzte Richtung wie eine resultierende Kraft aus dem Drehmoment Ter und dem Drehmoment hat, daß zwar die gleiche Größe, aber die entgegengesetzte Richtung wie das Drehmoment Tr hat, welches an die Hohlradwelle 126 abgegeben wird. Das Drehmoment Tm1 wird durch den ersten Motor MG1 erzeugt und das Drehmoment Tm2 wird durch den zweiten Motor MG2 erzeugt. Der erste Motor MG1 legt das Drehmoment entgegengesetzt zu seiner Drehung an und arbeitet dadurch als Generator, um eine elektrische Energie Pm1 zu regenerieren, welche sich als das Produkt aus dem Drehmoment Tm1 und der Drehzahl Ns von der Sonnenradwelle 125 ergibt. Der zweite Motor MG2 legt das Drehmoment Tm2 in Richtung seiner Drehung an und arbeitet dadurch als Motor, um eine elektrische Energie Pm2, welche sich als das Produkt aus dem Drehmoment Tm2 und der Drehzahl Nr ergibt, an die Hohlradwelle 126 abzugeben.
In dem Fall, daß die elektrische Energie Pm1 und die elektrische Energie Pm2 identisch sind, kann die gesamte von dem zweiten Motor MG2 verbrauchte elektrische Energie regeneriert und durch den ersten Motor MG1 geliefert werden. Um einen derartigen Zustand zu erzielen, sollte die gesamte zugeführte Energie abgegeben werden, d. h., die von der Brennkraftmaschine 150 abgegebene Energie Pe sollte gleich einer Energie Pr sein, welche an die Hohlradwelle 126 abgegeben wird. Genauer gesagt ist die Energie Pe, welche als das Produkt aus dem Drehmoment Te und der Drehzahl Ne ausgedrückt ist, gleich der Energie Pr gemacht, welche als das Produkt aus dem Drehmoment Tr und der Drehzahl Nr ausgedrückt ist. Es wird auf Fig. 4 Bezug genommen. Die Leistung, welche als das Produkt aus dem Drehmoment Te und der Drehzahl Ne ausgedrückt ist und von der Brennkraftmaschine 150 abgegeben wird, welche bei dem Antriebspunkt P1 angetrieben wird, wird zwar der Drehmomentumwandlung unterworfen und an die Hohlradwelle 126 als die Leistung mit der gleichen Energie ausgegeben, aber sie wird als das Produkt aus dem Drehmoment Tr und der Drehzahl Nr ausgedrückt. Wie vorher erläutert, wird die Leistungsabgabe an die Hohlradwelle 126 über das Leistungszuführzahnrad 128 und über das Leistungsübertragungsgetriebe 111 zu einer Antriebswelle 112 und weiter über das Differentialgetriebe 114 zu den Antriebsrädern 116 und 118 übertragen. Zwischen an die Hohlradwelle 126 abgegebenen Leistung und der an die Antriebsräder 116 und 118 übertragenen Leistung wird demgemäß ein linearens Verhältnis aufrecht erhalten. Die an die Antriebsräder 116 und 118 übertragene Leistung kann somit gesteuert werden, indem die an die Hohlradwelle 126 abgegebene Leistung eingestellt wird.
Obwohl die Drehzahl Ns der Sonnenradwelle 125 in dem Nomogramm von Fig. 5 positiv ist, kann sie gemäß der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 und der Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 negativ sein, wie es in dem Nomogramm von Fig. 6 gezeigt ist. In dem letzteren Fall legt der erste Motor MG1 das Drehmoment in Richtung seiner Drehung an und arbeitet dadurch als Motor, um die elektrische Energie Pm1 zu verbrauchen, welche sich als Produkt aus dem Drehmoment Tm1 und der Drehzahl Ns ergibt. Andererseits legt der zweite Motor MG2 das Drehmoment entgegengesetzt zu seiner Drehung an und arbeitet dadurch als Generator, um die elektrische Energie Pm2, welche sich als das Produkt aus dem Drehmoment Tm2 und der Drehzahl Nr von der Hohlradwelle 126 ergibt, zu regenerieren. In dem Fall, daß unter derartigen Bedingungen die von dem ersten Motor MG1 verbrauchte elektrische Energie PM1 gleich der von dem zweiten Motor MG1 regenerierten elektrischen Energie Pm2 gemacht ist, kann die gesamte von dem ersten Motor MG1 verbrauchte elektrische Leistung durch den zweiten Motor MG2 geliefert werden.
Die obige Beschreibung bezieht sich auf eine grundlegene Drehmomentumwandlung bei der Leistungsabgabevorrichtung der Ausführungsform. Die Leistungsabgabevorrichtung 110 kann jedoch andere Betriebe sowie den obigen grundlegenden Betrieb durchführen, welcher die Drehmomentumwandlung für die gesamte Leistungsabgabe von der Brennkraftmaschine 150 durchführt und das umgewandelte Drehmoment an die Hohlradwelle 126 abgibt. Ein möglicher Betrieb sind der Betrieb, bei welchem die Batterie 194 mit dem Übermaß an elektrischer Energie geladen wird, und der Betrieb, bei welchem eine nicht ausreichende Energie zu der in der Batterie 194 gespeicherten elektrischen Leistung ergänzt wird. Diese Betriebe werden durchgeführt, indem die Leistungsabgabe von der Brennkraftmaschine 150 (d. h., das Produkt aus dem Drehmoment Te und der Drehzahl Ne), die elektrische Energie Pm1, welche durch den ersten Motor MG1 regeneriert oder von diesem verbraucht wird, und die elektrische Energie Pm2, welche durch den zweiten Motor MG2 regeneriert oder von diesem verbraucht wird, geregelt werden.
Das oben erwähnte Betriebsprinzip basiert auf der Annahme, daß die Leistungsumwandlungseffizienz durch das Planetengetriebe 120, die Motore M1 und MG2 und die Transistoren Tr1 bis Tr16 gleich dem Wert "1" ist, was 100% darstellt. In dem tatsächlichen Zustand ist die Umwandlungseffizienz jedoch geringer als der Wert "1", und die von der Brennkraftmaschine 150 abgegebene Energie Pe muß ein wenig größer gemacht werden als die an die Hohlradwelle 126 abgegebene Energie Pr, oder als Alternative muß die an die Hohlradwelle 126 abgegebene Energie Pr etwas geringer gemacht werden als die von der Brennkraftmaschine 150 abgegebene Energie Pe. Beispielsweise kann die von der Brennkraftmaschine 150 abgegebene Energie Pe dadurch berechnet werden, daß die an die Hohlradwelle 126 abgegebene Energie Pr mit dem Kehrwert der Umwandlungseffizienz multipliziert wird. In dem Zustand aus dem Nomogramm von Fig. 5 kann das Drehmoment Tm2 des zweiten Motors MG2 dadurch berechnet werden, daß die elektrische Leistung, welch durch den ersten Motor MG1 regeneriert wird, mit den Effizienzen des Motors MG1 und des Motors MG2 multipliziert wird. Bei dem Zustand des Nomogramms von Fig. 6 kann andererseits das Drehmoment Tm2 des zweiten Motors MG2 dadurch berechnet werden, daß die elektrische Leistung, welche von dem ersten Motor MG1 verbraucht wird, durch die Effizienzen des Motors MG1 und MG2 geteilt wird. Bei dem Planetengetriebe 120 tritt aufgrund einer mechanischen Reibung oder ähnlichem ein Energieabfall oder Wärmeabfall auf, doch die Menge an Energieabfall ist im Vergleich zu der gesamten betreffenden Energiemenge beträchtlich klein. Die Effizienz der Synchronmotore, welche als die ersten und zweiten Motore MG1 und MG2 verwendet werden, liegt sehr nahe an dem Wert "1". Bekannte Vorrichtungen, wie z. B. GTOs, welche bei den Transistoren Tr1 bis Tr16 verwendet werden können, haben einen extrem geringen EIN- Widerstand. Die Effizienz einer Leistungsumwandlung ist somit praktisch gleich dem Wert "1". Aus Gründen der Zweckmäßigkeit wird bei der folgenden Erläuterung der Ausführungsform solange angenommen, daß die Effizienz gleich dem Wert "1" (= 100%) ist, bis anderes angegeben wird.
Das Folgende beschreibt eine Bremssteuerung des Fahrzeugs, welches durch die Leistungsabgabe von der Brennkraftmaschine 150 an die Hohlradwelle 126 durch die obige Drehmomentumeandlung angetrieben wird. Es gibt drei unterschiedliche Arten von Bremssteuerungen, d. h., eine Bremssteuerung durch den ersten Motor MG1 und durch die Brennkraftmaschine 150, eine Bremssteuerung durch den zweiten Motor MG2 und eine Bremssteuerung durch den ersten Motor MG1, den zweiten Motor MG2 und die Brennkraftmaschine 150. Bei dem Bremssteuerverfahren durch den zweiten Motor MG2, welcher als Generator arbeitet, wird die Drehenergie (die kinetische Energie) der Hohlradwelle 126, zu welcher die Drehung des Antriebsrades 116 linear übertragen wird, als elektrische Energie entnommen und in der Batterie 194 gespeichert. Die Bremssteuerung durch den zweiten Motor MG2 ist ein bekanntes Verfahren und wird daher hier nicht speziell beschrieben. Das Folgende beschreibt als erstes das Bremssteuerverfahren durch den ersten Motor MG2 und durch die Brennkraftmaschine 150 und anschließend das Bremssteuerverfahren durch den ersten Motor MG1, durch den zweiten Motor MG2 und durch die Brennkraftmaschine 150. Die Bremssteuerung durch den ersten Motor MG1, durch den zweiten Motor MG2 und durch die Brennkraftmaschine 150 ist eine Kombination aus der Bremssteuerung durch den ersten Motor MG1 und die Brennkraftmaschine 150, welche im folgenden erläutert wird, und aus der herkömmlichen Bremssteuerung durch den zweiten Motor MG2.
Bei dem Bremssteuerverfahren durch den ersten Motor MG1 und durch die Brennkraftmaschine 150 treibt der erste Motor MG1 die Brennkraftmaschine 150 über das Planetengetriebe 120 an, während die Kraftstoffeinspritzung in die Brennkraftmaschine 150 gestoppt wird. Die für Reibung und Kompression des Kolbens in der angetriebenen Brennkraftmaschine 150 erforderliche Energie wird einer Drehmomentumwandlung unterworfen und als eine Bremskraft auf die Hohlradwelle 126 aufgebracht.
Bei der Leistungsabgabevorrichtung 110 dieser Ausführungsform, welche in dem Zustand der Nomogramme von den Fig. 5 und 6 gehalten wird, wird angenommen, daß das Drehmoment Tm1 des ersten Motors MG1 und das Drehmoment Tm2 des zweiten Motors MG2 auf null eingestellt sind und daß der Betrieb der Brennkraftmaschine 150 (die Kraftstoffeinspritzung) gestoppt ist. Unter solchen Bedingungen wird die dynamische kollineare Linie stabil in dem Zustand gehalten, welcher die geringste Summe aus der Energie, welche zum Hochfahren der Brennkraftmaschine 115 notwendig ist, und aus der Energie, welche zum Hochfahren des ersten Motors MG1 notwendig ist, hat. Weil die Brennkraftmaschine 150 in der Leistungsabgabevorrichtung 110 der Ausführungsform eine Viertakt-Benzin- Brennkraftmaschine ist, ist die Energie, welche zum Hochfahren der Brennkraftmaschine 150 notwendig ist, d. h., die Energie, welche für Reibung und Kompression des Kolbens in der Brennkraftmaschine 150 notwendig ist, größer als die Energie, welche zum Hochfahren des Läufers 132 des ersten Motors MG1 notwendig ist. Die dynamische kollineare Linie befindet sich demgemäß in dem Zustand, bei welchem die Brennkraftmaschine 150 gestoppt wird und der erste Motor MG1 hochfährt, wie es in dem Nomogramm von Fig. 7 gezeigt ist.
In dem Fall, daß der erste Motor MG1 in diesem Zustand angetrieben und gesteuert wird, um die Brennkraftmaschine 150 bei einer Drehzahl Ne1 anzutreiben, fällt die dynamische kollineare Linie in den Zustand, welcher in dem Nomogramm von Fig. 8 gezeigt ist. Te1 kennzeichnet ein Drehmoment, welches von der Brennkraftmaschine 150 als eine Reaktion abgegeben wird, während die Brennkraftmaschine 150 mit der Drehzahl Ne1 angetrieben wird. Wie oben erläutert, wird auf die Hohlradwelle 126 ein Teilungsdrehmoment Ter1 aufgebracht, welches von dem Drehmoment Te1 gemäß der Gleichung (4) berechnet wird. Die Richtung des als Reaktion arbeitenden Drehmoment Te1 liegt entgegengesetzt zu der des Drehmoments Te, welches von der Brennkraftmaschine 150 abgegeben wird, während die Brennkraftmaschine 150 so angetrieben wird, wie es in den Nomogrammen der Fig. 5 und 6 gezeigt ist. Das Teilungsdrehmoment Ter1, welches auf die Hohlradwelle 126 wirkt, arbeitet somit als Bremskraft. In dem Zustand des Nomogramms von Fig. 8 unterscheidet sich die Drehrichtung der Sonnenradwelle 125 von der Richtung des Drehmoments Tm1 des ersten Motors MG1. Der erste Motor MG1 arbeitet somit als Generator und ermöglicht es, daß ein Teil der Drehenergie (der kinetischen Energie) der Sonnenradwelle 125 als elektrische Energie entnommen wird, mit welcher die Batterie 194 geladen wird. Das von dem ersten Motor MG1 abgegebene Drehmoment Tm1 wird aus dem Drehmoment Te1, welches von der Brennkraftmaschine 150 abgegeben wird, gemäß der oben gegebenen Gleichung (3) berechnet.
Der erste Motor MG1 kann in dem Zustand des Nomogramms von Fig. 7 angetrieben und gesteuert werden, um die Brennkraftmaschine 150 mit einer Drehzahl Ne2 anzutreiben, wie es in dem Nomogramm von Fig. 9 gezeigt ist. Te2 bezeichnet ein als Reaktion arbeitendes Drehmoment, während die Brennkraftmaschine 150 mit der Drehzahl Ne2 angetrieben wird. Auf dieselbe Art und Weise wie bei dem Nomogramm von Fig. 8 wird auf die Hohlradwelle 126 ein Teilungsdrehmoment Ter2, welches aus dem Drehmoment Te2 gemäß der Gleichung (4) berechnet wird, als Bremskraft aufgebracht. In dem Zustand des Nomogramms von Fig. 9 ist die Drehrichtung der Sonnenradwelle 125 zu der Richtung des Drehmoments Tm1 des ersten Motors MG1 identisch und der Motor MG1 arbeitet demgemäß als Motor. Die elektrische Energie, welche für den Betrieb des ersten Motors MG1 notwendig ist, wird durch die elektrische Leistung geliefert, welche von der Batterie 194 abgegeben wird.
Das Verhältnis zwischen der Drehzahl Ne und dem als Reaktion Drehmoment Te, welches als Reaktion arbeitet, während die Brennkraftmaschine 150 angetrieben wird, hängt von dem Typ und den Eigenschaften der Brennkraftmaschine 150 ab. Bei dieser Ausführungsform ist das Verhältnis experimentell bestimmt und im voraus in dem ROM 190b als Abbildung gespeichert. Fig. 10 zeigt ein Beispiel dieser Abbildung. Das als Reaktion abgegebene Drehmoment Te von der Brennkraftmaschine 150 hängt von der Drehzahl Ne ab. Die dynamische kollineare Linie fällt somit gemäß der Höhe der Bremskraft, welche auf die Hohlradwelle 126 aufgebracht wird, und der Drehzahl der Hohlradwelle 126 in den Zustand des Nomogramms von Fig. 8 oder in den Zustand des Nomogramms von Fig. 9 ab. Der Vorgang, bei welchem die Höhe der Bremskraft, welche an die Hohlradwelle 126 abgegeben wird, angemessen bestimmt wird, indem die Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 berücksichtigt wird, ermöglicht es dem ersten Motor MG1, entweder den Regenerationsbetrieb oder den Leistungsbetrieb durchzuführen, und dadurch kann die Batterie 194 geladen oder entladen werden.
Eine grundlegende Bremssteuerung durch den ersten Motor MG1 und durch die Brennkraftmaschine 150 folgt einer Bremssteuerroutine, die in dem Flußdiagramm von Fig. 11 gezeigt ist. Die Bremssteuerroutine wird wiederholt durchgeführt, wenn der Fahrer auf das Bremspedal 165 tritt, und ein Bremsdrehmoment Tr*, welches bei dem Vorgang der Bremssteuerung durch den ersten Motor MG1 und die Bremskraftmaschine 150 verwendet wird, wird auf der Grundlage des Grads, mit welchem auf das Bremspedal 165 gestiegen wird, eingestellt. Wenn diese Bremssteuerroutine durchgeführt wird, gibt die Steuer-CPU 190 der Steuervorrichtung 180 gleichzeitig durch Verbindungen an die EFICU 170 ein Stoppsignal aus, so daß die Kraftstoffeinspritzung in die Brennkraftmaschine 150 gestoppt wird.
Wenn das Programm in die Routine von Fig. 11 eintritt, liest die Steuer-CPU 190 der Steuervorrichtung 180 in Schritt S100 als erstes das Bremsdrehmoment Tr* ein. Das Bremsdrehmoment Tr* wird gemäß dem Grad, mit welchem auf das Bremspedal 165 gestiegen wird, eingestellt und bei einer vorgegebenen Adresse in den RAM 190a geschrieben. Gemäß einem bestimmten Verfahren liest die Steuer-CPU 190 die Daten des Bremsdrehmoments Tr* ein, welche in Schritt S100 bei der vorgegebenen Adresse im voraus geschrieben worden sind. Die Steuer-CPU 190 stellt anschließend in Schritt S102 auf der Grundlage des Bremsdrehmoments Tr* eine Soll-Drehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 150 ein. Um das Bremsdrehmoment Tr* an die Hohlradwelle 126 abzugeben, ist es notwendig, daß die Brennkraftmaschine 150 das Drehmoment Te abgibt, welches dadurch erzielt wird, daß der Wert Tr* für das Drehmoment Ter in der Gleichung (4) ersetzt wird, welche in Bezug auf Te umgeschrieben wird. Gemäß einem bestimmten Verfahren wird die Drehzahl Ne, welche dem somit erzielten Drehmoment Te entspricht, aus der in Fig. 10 gezeigten Abbildung ausgelesen und in Schritt S102 als die Soll-Drehzahl Ne* eingestellt.
Nach dem Einstellen der Soll-Drehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 150 liest die Steuer-CPU 190 in Schritt S104 die Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 und die Drehzahl Ns der Sonnenradwelle 125 ein. Die Drehzahl Ns der Sonnenradwelle 125 kann aus dem von dem Drehmelder 139 ausgelesenen Drehwinkel θs der Sonnenradwelle 25 berechnet werden, während die Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 aus dem Drehwinkel θr der Hohlradwelle 126, welcher aus dem Drehmelder 149 ausgelesen wird, berechnet werden kann. Die Steuer-CPU 190 berechnet anschließend aus der Soll-Drehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 150 und der Drehzahl Nr der Hohlradwelle Nr gemäß der unten gegebenen Gleichung (5) in Schritt S106 eine Soll-Drehzahl Ns*. Die Gleichung (5) wird dadurch erzielt, daß die Soll-Drehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 150 für Ne in Gleichung (2) eingesetzt wird.
N ← Nr - (Nr - Ne*)x (5)
Die Steuer-CPU berechnet in Schritt S108 gemäß der unten angegebenen Gleichung (6) einen Drehmomentbefehlswert Tm1* und stellt diesen gemäß dieser Gleichung ein. Der erste Term auf der rechten Seite von Gleichung (6) wird aus dem Gleichgewicht bei der dynamischen kollinearen Linie, welche in dem Nomogramm der Fig. 8 oder 9 gezeigt ist, erzielt. Der zweite Term auf der rechten Seite ist ein Proportionalitätsterm, um die Abweichung der Ist-Drehzahl Ns von der Soll- Drehzahl Ns* zu beseitigen, und der dritte Term auf der rechten Seite ist ein Integralterm, um die feststehende Abweichung zu beseitigen. Bei dem stationären Zustand (d. h., wenn die Abweichung der Drehzahl Ns von der Soll- Drehzahl Ns* gleich Null ist) ist der Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 so eingestellt, daß er gleich dem ersten Term Tr*xρ auf der rechten Seite ist, welcher aus dem Gleichgewicht bei der dynamischen kollinearen Linie erzielt wird. K1 und K2 in der Gleichung (6) bezeichnen Proportionalitätskonstanten.
Tm1* ← Tr*xρ + K1(Ns* - Ns) + K2 (Ns* - Ns)dt (6)
Nach dem Einstellen des Drehmomentbefehlswertes Tm1* des ersten Motors MG1 empfängt die Steuer-CPU 190 den Drehwinkel θs der Sonnenradwelle 150 von dem Drehmelder 139 in Schritt S110 und berechnet in Schritt S111 aus dem Drehwinkel θs der Sonnenradwelle 125 einen elektrischen Winkel θ1 des ersten Motors MG1. Weil bei dieser Ausführungsform als der erste Motor MG1 ein Synchronmotor mit Vierpol-Paaren (d. h., Vier N-Polen und Vier-S-Polen) verwendet wird, wird der Drehwinkel θs der Sonnenradwelle 125 vervierfacht, um den elektrischen Winkel θ1 (θ1 = 4θs) zu liefern. Die Steuer-CPU erfaßt anschließend in Schritt S112 mit den Strommessern 195 und 196 Werte von Strömen Iu1 und Iv1, welche durch die U-Phase und die V-Phase der 3-Phasen-Wicklungen 134 in dem ersten Motor MG1 strömen. Obwohl die Ströme durch alle drei Phasen U, V und W naturgemäß strömen, ist eine Messung nur für die Ströme notwendig, welche durch die zwei Phasen strömen, weil die Summe der Ströme gleich null ist. In dem anschließenden Schritt S114 führt die Steuer-CPU 190 eine Koordinatentransformation (eine Transformation von drei Phasen in zwei Phasen) durch, wobei die Werte der Ströme verwendet werden, welche durch die drei Phasen strömen und in Schritt S112 erzielt werden. Die Koordinatentransformation bildet die Werte von Strömen, welche durch drei Phasen strömen, auf Werte von Strömen ab, welche durch die d- und q-Achsen des Dauermagnet- Synchronmotors strömen, und sie wird gemäß unten angegebener Gleichung (7) durchgeführt. Die Koordinatentransformation wird durchgeführt, weil die Ströme, welche durch die d- und q-Achsen strömen, für die Drehmomentsteuerung bei dem Dauermagnet-Synchronmotor wesentlich sind. Alternativ kann die Drehmomentsteuerung direkt mit den Strömen durchgeführt werden, welche durch die drei Phasen strömen.
Nach der Transformation auf die Ströme der zwei Achsen berechnet die Steuer-CPU 190 von den Strombefehlswerten Id* und Iq1* der jeweiligen Achsen, welche aus dem Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 berechnet sind, Abweichungen von Strömen Id1 und Iq1, welche tatsächlich durch die d- und q-Achsen strömen, und sie bestimmt anschließend in Schritt S116 in Bezug auf die d-und q-Achsen Spannungsbefehlswerte Vd1 und Vq1. Gemäß einem bestimmten Verfahren führt die Steuer-CPU 190 arithmetische Operationen der unten aufgeführten Gleichungen (8) und der unten aufgeführten Gleichungen (9). Bei den Gleichungen (9) stellen Kp1, Kp2, Ki1 und Ki2 Koeffizienten dar, welche derart eingestellt sind, daß sie für die Eigenschaften des Motors, bei dem sie verwendet werden, geeignet sind. Jeder Spannungsbefehlswert Vd1 (Vq1) weist einen Teil im Verhältnis zu der Abweichung ΔI von dem Strombefehlswert I* (dem ersten Term auf der rechten Seite von Gleichung (9)) und eine Summe von historischen Daten der Abweichungen ΔI für "i-" Male (dem zweiten Term auf der rechten Seite) auf.
ΔId1 = Id1* - Id1
ΔIq1 = Iq1* - Iq1 (8)
Vd1 = Kp1·ΔId1 + Σ Ki1·ΔId1
Vq1 = Kp2·ΔIq1 + Σ Ki2·ΔIq1 (9)
Die Steuer-CPU 190 transformiert anschließend in Schritt S118 die Koordinaten der somit erzielten Spannungsbefehlswerte zurück (eine Transformation von zwei Phasen in drei Phasen). Dies entspricht einer Inversen der in Schritt S114 durchgeführten Transformation. Die invers Transformation bestimmt Spannungen Vu1, Vv1 und Vw1, welche tatsächlich auf die 3-Phasen-Wicklungen 134 aufgebracht werden, wie es durch die folgenden Gleichungen (10) ausgedrückt ist.
Vw1 = -Vu1 - Vv1 (10)
Die Ist-Spannungssteuerung wird durch einen Ein-Aus- Betrieb der Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 191 durchgeführt. In Schritt S119 wird die Ein- und Auszeit der Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 191 PWM-gesteuert (pulsweitenmodulations-gesteuert), um die Spannungsbefehlswerte Vu1, Vv1 und Vw1 zu erzielen, welche durch die obigen Gleichungen (10) bestimmt sind.
Es wird angenommen, daß der Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 positiv ist, wenn das Drehmoment Tm1 in der Richtung aufgebracht wird, welche in den Nomogrammen der Fig. 8 und 9 gezeigt ist. Für einen identischen positiven Drehmomentbefehlswert Tm1* wird der erste Motor MG1 derart gesteuert, daß er den Regenerationsbetrieb ausführt, wenn der Drehmomentbefehlswert Tm1* entgegengesetzt zu der Drehung der Sonnenradwelle 125 wirkt, wie es in dem Zustand aus dem Nomogramm von Fig. 8 gezeigt ist, und er wird derart gesteuert, daß er den Leistungsbetrieb ausführt, wenn der Drehmomentbefehlswert Tm1* in Drehrichtung der Sonnenradwelle 125 wirkt, wie in dem Zustand aus dem Nomogramm von Fig. 9. Für den positiven Drehmomentbefehlswert Tm1* führen der Regenerationsbetrieb und der Leistungsbetrieb des ersten Motors MG1 die identische Schaltsteuerung durch. Gemäß einem bestimmten Verfahren werden die Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 191 derart gesteuert, daß durch die Kombination aus dem Magnetfeld, welches durch die Dauermagneten 135 erzeugt wird, welche an der Außenfläche des Läufers 132 angeordnet sind, und dem Drehmagnetfeld, welches durch die Ströme erzeugt wird, die durch die 3-Phasen-Wicklungen 134 strömen, auf die Sonnenradwelle 125 ein positives Drehmoment aufgebracht werden kann. Die identische Schaltsteuerung wird für den Regenerationsbetrieb und den Leistungsbetrieb des ersten Motors MG1 solange durchgeführt, solange sich das Vorzeichen des Drehmomentbefehlswertes Tm1* nicht ändert. Die in dem Flußdiagramm von Fig. 11 gezeigte Bremssteuerroutine kann somit bei dem Regenerationsbetrieb und bei dem Leistungsbetrieb verwendet werden.
Die obige Steuerprozedur stellt die dynamische kollineare Linie entweder in den Zustand aus dem Nomogramm von Fig. 8 oder in den Zustand aus dem Nomogramm von Fig. 9 ein und ermöglicht es, daß auf die Hohlradwelle 126 und eventuell auf die Antriebsräder 116 und 118 die Bremskraft aufgebracht wird.
Wie oben erläutert, führt die Leistungsabgabevorrichtung 110 der Ausführungsform die Bremssteuerung durch den ersten Motor MG1 und durch die Brennkraftmaschine 150 durch und ermöglicht es, daß auf die Hohlradwelle 126 und eventuell auf die Antriebsräder 116 und 118 die Bremskraft aufgebracht wird. Die Prozedur, bei welcher die Höhe des Bremsdrehmoments Tr*, welches an die Hohlradwelle 126 ausgegeben wird, angemessen bestimmt wird, indem die Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 berücksichtigt wird, ermöglicht es, daß der erste Motor MG1 den Regenerationsbetrieb zum Bremsen durchführt und die Batterie 194 geladen wird, oder sie ermöglicht es, daß der erste Motor MG1 den Leistungsbetrieb zum Bremsen durchführt und die Batterie 194 entladen wird. D. h., der erste Motor MG1 kann ein Bremsen durch den Regenerationsbetrieb oder durch den Leistungsbetrieb gemäß der Restladung BRM der Batterie 194 durchführen.
Bei der Bremssteuerroutine der Ausführungsform werden der Drehmomentbefehlswert PM1* des ersten Motors MG1 und die Soll-Drehzahl Ns* der Sonnenradwelle 125 derart eingestellt, daß es möglich wird, daß das voreingestellte Bremsdrehmoment Tr* durch den ersten Motor MG1 und durch die Brennkraftmaschine 150 an die Hohlradwelle 126 abgegeben wird. Gemäß einer anderen möglichen Anwendung kann das Bremsdrehmoment Tr* auf der Grundlage der Restladung BRM der Batterie 194 eingestellt werden. Dieser Aufbau hält die Restladung BRM der Batterie 194 auf einem Soll-Niveau.
Obwohl die Kraftstoffeinspritzung in die Brennkraftmaschine 150 bei der Ausführungsform gestoppt ist, kann die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt werden, um die Brennkraftmaschine 150 mit einer Lehrlaufdrehzahl oder einer anderen angemessenen Drehzahl zu drehen. Das als Reaktion arbeitende Drehmoment Te in dem letzteren Fall unterscheidet sich von dem Drehmoment in dem Fall der Ausführungsform. Das Verhältnis zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge, der Drehzahl Ne und dem als Reaktion arbeitenden Drehmoment Te sollte somit im voraus bestimmt und als Abbildung gespeichert sein.
Die Bremssteuerprozedur der Ausführungsform steuert den ersten Motor MG1 positiv, um zu ermöglichen, daß das Bremsdrehmoment Tr* auf die Hohlradwelle 126 als Bremskraft aufgebracht wird. Eine alternative Bremssteuerprozedur fixiert den Läufer 132 des ersten Motors MG1 elektromagnetisch, d. h., sie blockiert den ersten Motor MG1, um zu ermöglichen, daß die Bremskraft auf die Hohlradwelle 126 aufgebracht wird. Fig. 12 ist ein Nomogramm in diesem Zustand. Während die Sonnenradwelle 125 fixiert ist, arbeitet das Planetengetriebe 120 als Untersetzungsgetriebe. Die Drehung der Hohlradwelle 126 multipliziert mit einem Untersetzungsverhältnis wird demgemäß als die Drehung der Kurbelwelle 156 übertragen. Dies ist zu dem Betrieb der Brennkraftmaschinenbremse äquivalent. Der Steuerbetrieb des ersten Motors MG1 schaltet in diesem Fall alle Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 191 zum Antreiben des ersten Motors MG1 aus.
Im Folgenden wird das Bremssteuerverfahren durch den ersten Motor MG1, den zweiten Motor MG2 und die Brennkraftmaschine 150 beschrieben. Wie im voraus erwähnt, ist die Bremssteuerung durch den ersten Motor MG1, durch den zweiten Motor MG2 und durch die Brennkraftmachine 150 eine Kombination aus der Bremssteuerung durch den ersten Motor MG1 und durch die Brennkraftmaschine 150 und der Bremssteuerung durch den zweiten Motor MG2. Diese Bremssteuerung beinhaltet eine Vielzahl von Betrieben, beispielsweise den Betrieb, bei welchem auf die Hohlradwelle 126 eine Bremskraft aufgebracht wird, welche dem Grad entspricht, mit dem auf das Bremspedal 165 getreten wird, und den Betrieb, bei welchem ungeachtet dessen, daß auf das Bremspedal 165 getreten wird, während das Fahrzeug eine lange, kontinuierliche Steigung hinabgefahren wird, auf die Hohlradwelle 126 eine Bremskraft aufgebracht wird. Bei dieser Ausführungsform folgt auf den Betrieb, bei welchem auf die Hohlradwelle 126 eine Bremskraft aufgebracht wird, welche dem Grad entspricht, mit dem auf das Bremspedal 65 getreten wird, eine Drehmomentsteuerroutine in einem Bremszustand, welche in den Flußdiagrammen von Fig. 13 und 14 gezeigt ist. Auf den Betrieb, bei welchem ungeachtet dessen, daß auf das Bremspedal 165 getreten wird, während das Fahrzeug entlang einer langen, kontinuierlichen Steigung hinabgefahren wird, auf die Hohlradwelle 126 eine Bremskraft aufgebracht wird, folgt eine kontinierliche Bremssteuerroutine, welche in dem Flußdiagramm von Fig. 24 gezeigt ist.
Die in den Flußdiagrammen von Fig. 13 und Fig. 14 gezeigte Drehmomentsteuerroutine bei dem Bremszustand wird bei vorgegebenen Zeitabschnitten (beispielsweise alle 8 Millisekunden) wiederholt durchgeführt, während das Fahrzeug gefahren wird. Wenn das Programm in die Routine von Fig. 13 eintritt, liest die Steuer-CPU 190 der Steuervorrichtung 180 als erstes in Schritt S120 die Bremspedalposition BP ein, welche durch den Brenspedalpositionssensor 165a erfaßt wird. Der Fahrer steigt auf das Bremspedal 165, um auf die Antriebsräder 116 und 118 die Bremskraft aufzubringen. Der Wert der Bremspedalposition BP stellt demgemäß das Soll- Bremsdrehmoment dar, welches der Fahrer benötigt. Die Steuer-CPU 190 bestimmt anschließend in Schritt S122 auf der Grundlage der eingegebenen Bremspedalposition BP das Bremsdrehmoment Tr*, welches an die Hohlradwelle 126 abgegeben werden soll. Gemäß der Bremspedalposition BP wird hier nicht das Bremsdrehmoment, welches an die Antriebsräder 116 und 118 abgegeben werden soll, sondern das Bremsdrehmoment Tr*, welches an die Hohlradwelle 126 abgegeben werden soll, bestimmt. Dies geschieht deshalb, weil die Hohlradwelle 126 über das Leistungszuführzahnrad 128, das Leistungsübertragungsgetriebe 111 und das Differentialgetriebe 114 mit den Antriebsrädern 116 und 118 mechanisch verbunden ist, und die Bestimmung des Bremsdrehmoments Tr*, welches an die Hohlradwelle 126 abgegeben werden soll, resultiert somit in einer Bestimmung des Drehmoments, welches an die Antriebsräder 116 und 118 abgegeben werden soll. Bei dieser Ausführungsform ist eine Abbildung, welche das Verhältnis zwischen dem Bremsdrehmoment Tr* und der Bremspedalposition Bp darstellt, im voraus vorbereitet und in dem ROM 190b gespeichert. Gemäß einem bestimmten Verfahren wird in Schritt S122 das Bremsdrehmoment Tr*, welches der eingegebenen Bremspedalposition Bp entspricht, aus der in dem ROM 190b gespeicherten Abbildung ausgelesen.
Die Steuer-CPU 190 liest anschließend in Schritt S124 die Restladung BRM der Batterie 194 aus, welche durch die Restladungsmeßvorrichtung 199 gemessen wurde, und vergleicht in Schritt S126 die eingegebene Restladung BRM der Batterie 194 mit einem Grenzwert Bref. Der Grenzwert Bref ist als ein Wert eingestellt, welcher nahe an dem vollständig geladenen Zustand liegt, in welchem die Batterie 194 kein weiteres Laden benötigt, und hängt von dem Typ und den Eigenschaften der Batterie 194 ab. Fig. 15 ist eine grafische Darstellung, welche das Verhältnis zwischen der Restladung BRM der Batterie 194 und der ladbaren elektrischen Leistung mit dem Grenzwert Bref zeigt.
In dem Fall, daß in Schritt S126 die Restladung BRM der Batterie 194 geringer als der Grenzwert Bref ist, bestimmt das Programm, daß es notwendig ist, die Batterie 194 zu laden und setzt den Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 in Schritt S128 auf Null, während das Bremsdrehmoment Tr* in Schritt S130 auf einen Drehmomentbefehlswert Tm2* des zweiten Motors MG2 gesetzt wird. Die Steuer-CPU 190 gibt anschließend in Schritt S132 von dem Verbindungsanschluß zu der EFIECU 170 ein Signal aus, um die Kraftstoffeinspritzung in die Brennkraftmaschine 150 zu stoppen. Das Programm steuert anschließend auf der Grundlage der voreingestellten Werte in den Schritten S134 bis S138 den ersten Motor MG1, den zweiten Motor MG2 und die Brennkraftmaschine 150. Zur besseren Darstellung sind die Steuerbetriebe des ersten Motors MG1, des zweiten Motors MG2 und der Brennkraftmaschine 150 als separate Schritte gezeigt. Bei der tatsächlichen Prozedur werden jedoch die Steuerbetriebe parallel und umfassend durchgeführt. Beispielsweise steuert die Steuer-CPU 190 den ersten Motor MG1 und den zweiten Motor MG2 unter Verwendung eines Unterbrechungsvorgangs gleichzeitig, während mittels Verbindung an die EFIECU 170 eine Anweisung übertragen wird, damit die EFIECU 170 die Brennkraftmaschine 150 gleichzeitig steuern kann.
Auf die Steuerung des ersten Motors MG1 folgt eine Steuerroutine des ersten Motors MG1, welche in dem Flußdiagramm von Fig. 16 gezeigt ist, während auf die Steuerung des zweiten Motors MG2 eine Steuerroutine des zweiten Motors MG2 folgt, welche in dem Flußdiagramm von Fig. 17 gezeigt ist. Diese Steuerroutinen sind mit dem Ablauf von Schritt S110 bis Schritt S119 in der Bremssteuerroutine von Fig. 11 identisch und werden hier nicht speziell beschrieben. Wenn der Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 auf Null gesetzt ist, folgt auf die Steuerung des ersten Motors MG1 nicht die Steuerroutine des ersten Motors MG1, die in dem Flußdiagramm von Fig. 16 gezeigt ist, sondern sie schaltet alle Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Antriebsschaltung 191 ab, wie es im voraus erörtert wurde. Die Steuerung der Brennkraftmaschine 150 wird durch die EFIECU 170 durchgeführt, welche die Anweisung empfängt, die Kraftstoffeinspritzung zu stoppen. Die EFIECU 170 stoppt tatsächlich die Kraftstoffeinspritzung sowie die Zündung durch die Zündkerze 162, wodurch der Betrieb der Brennkraftmaschine 150 gestoppt wird.
Wenn in Schritt S126 bestimmt wird, daß die Restladung BRM der Batterie 194 geringer als der Grenzwert Bref ist, wird der Betrieb, bei welchem das Drehmoment TM1 des ersten Motors MG1 und das Drehmoment MG2 des zweiten Motors MG2 auf null gesetzt sind und bei welchem der Betrieb der Brennkraftmaschine 150 (die Kraftstoffeinspritzung) gestoppt sind, wie es oben unter Bezugnahme auf das Nomogramm von Fig. 7 erklärt wurde, mit dem Betrieb kombiniert, bei welchem der zweite Motor MG2 auf die Hohlradwelle 126 ein Drehmoment aufbringen kann, welches dem Drehmomentbefehlswert Tm2* entspricht. Gemäß dem Nomogramm von Fig. 18 stoppt diese Prozedur die Brennkraftmaschine 150 und läßt den ersten Motor MG1 hochfahren. Wie oben erklärt, verbraucht dieser Zustand die geringste Energie, so daß durch den zweiten Motor MG2 ein größerer Teil der Drehenergie (der kinetischen Energie) der Hohlradwelle 126 als elektrische Energie regeneriert und in der Batterie 194 gespeichert werden kann.
In dem Fall, daß andererseits in Schritt S126 die Restladung BRM der Batterie 194 nicht geringer als der Grenzwert Bref ist, bestimmt das Programm, daß es nicht notwendig ist, die Batterie 194 zu laden und führt den Ablauf von Schritt S140 bis S152 durch, welcher in dem Flußdiagramm von Fig. 14 gezeigt ist. Dieser Ablauf legt den Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 und den Drehmomentbefehlswert Tm2* des zweiten Motors MG2 fest, damit auf die Hohlradwelle 126 eine Bremskraft aufgebracht werden kann, während die Batterie 194 nicht geladen wird. In der Routine von Fig. 14 liest die Steuer-CPU 190 als erstes in Schritt S140 der Steuervorrichtung 180 die Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 und die Drehzahl Ns der Sonnenradwelle 125 ein und berechnet in Schritt S142 eine zum Bremsen notwendige Bremsenergie Pr durch Pr = Tr* x Nr.
Die Steuer-CPU 190 legt anschließend in Schritt S144 das Soll-Drehmoment Te* und die Soll-Drehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 150 auf der Grundlage der berechneten Bremsenergie Pr fest. Die durch die Brennkraftmaschine 150 verbrauchte Energie ist mit dem Produkt aus dem als Reaktionskraft arbeitenden Drehmoment Te und der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 identisch. Die Bremsenergie Pr, das Soll-Drehmoment Tr* und die Soll-Drehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 150 erfüllen demgemäß die Gleichung Pr = Te* x Ne*. Wie oben hinsichtlich der grafischen Darstellung von Fig. 10 erläutert wurde, ist das Verhältnis zwischen der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 und dem als eine Reaktionskraft arbeitenden Drehmoment Te eindeutig bestimmt. Der notwendige Betrieb findet demgemäß einen bestimmten Punkt, an welchem das Produkt gleich der Bremsenergie Pr wird, und gibt das Drehmoment Te und die Drehzahl Ne bei dem bestimmten Punkt als das Soll-Drehmoment Te* und die Soll-Drehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 150 an. Beispielsweise kann der bestimmte Punkt als ein Schnittpunkt einer Kurve A, welche das Verhältnis zwischen der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 und dem als Reaktionskraft arbeitenden Drehmoment Te darstellt, und einer konstanten Energiekurve Pr erzielt werden, wie es in der grafischen Darstellung von Fig. 19 gezeigt ist. Bei dieser Ausfürungsform sind die Bremsenergie Pr und die entsprechende Drehzahl Ne und das entsprechende Drehmoment Te der Brennkraftmaschine 150 in der Form einer Abbildung in dem ROM 190b gespeichert. Gemäß einem bestimmen Verfahren werden in Schritt S144 die Drehzahl Ne und das Drehmoment Te, welche der berechneten Bremsenergie Pr entsprechen, aus der in dem ROM 190b gespeicherten Abbildung ausgelesen und als die Soll-Motordrehzahl Ne* und das Soll-Motordrehmoment Te* festgelegt.
Die Steuer-CPU 190 berechnet anschließend in Schritt S146 die Soll-Drehzahl Ns* der Sonnenradwelle 125 gemäß der obigen Gleichung (5) und in Schritt S148 den Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 gemäß der unten aufgeführten Gleichung (ii) und legt diesen Wert in diesem Schritt fest. Die Gleichung (11) entspricht der Gleichung (6) mit Ausnahme, daß der erste Term auf der rechten Seite von dem Soll-Drehmoment Te* der Brennkraftmaschine 150 abhängt.
TM1* ← Te*x + K1(Ns* - Ns) + K2 (Ns* - Ns)dt (11)
Nachdem der Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 festgelegt worden ist, berechnet die Steuer- CPU 190 in Schritt S150 gemäß unten angegebener Gleichung (12) eine elektrische Energie Pm1, welche von dem ersten Motor MG1 verbraucht oder regeneriert wird, und sie berechnet in Schritt S152 gemäß unten aufgeführter Gleichung (13) von der berechneten elektrischen Energie Pm1 den Drehmomentbefehlswert Tm2* des zweiten Motors MG2 und legt diesen Wert in diesem Schritt fest. Km1 und Km2 bezeichnen Motorwirkungsgrade des ersten Motors MG1 und des zweiten Motors MG2.
Pm1 ← Km1 x Tm1* x Ns (12)
Tm2* ← KM2 x Pm1/Nr (13)
Das Programm kehrt anschließend zu Schritt S132 in dem Flußdiagramm von Fig. 13 zurück, um von dem Verbindungsanschluß an die EFIECU 170 in Schritt S132 ein Signal auszugeben, damit die Kraftstoffeinspritzung in die Brennkraftmaschine 150 gestoppt wird, und es steuert auf der Grundlage der voreingestellten Werte in den Schritten S134 bis S138 den ersten Motor MG1, den zweiten Motor MG2 und die Brennkraftmaschine 150.
Als ein Beispiel für eine derartige Steuerung zeigt das Nomogramm von Fig. 20 den Zustand, in welchem der erste Motor MG1 gesteuert wird, um den Leistungsbetrieb durchzuführen. Es wird auf Fig. 20 Bezug genommen. Die Hohlradwelle 126 empfängt das Bremsdrehmoment Tr* als die Summe aus dem Teilungsdrehmoment Ter, welches auf dem als Reakion arbeitenden Drehmoment Te basiert, und dem Drehmoment Tm2, welches dem Drehmomentbefehlswert Tm2* entspricht, der von dem zweiten Motor MG2 ausgegeben wurde. Obwohl nicht speziell dargestellt, fällt die dynamische kollineare in den Zustand, welcher in dem Nomogramm von Fig. 8 gezeigt ist, wenn der erste Motor MG1 gesteuert wird, um den Regenerationsbetrieb durchzuführen. In dem Fall, daß der erste Motor MG1 den Regenerationsbetrieb und der zweite Motor MG2 den Leistungsbetrieb durchführen, hat das von dem zweiten Motor MG2 abgegebene Drehmoment die Richtung, welche zu der Richtung des Drehmoments Tm2 entgegengesetzt liegt, was in Fig. 20 gezeigt ist.
Wenn in Schritt S126 in dem Flußdiagramm von Fig. 13 die Restladung BRM der Batterie 194 nicht geringer als der Grenzwert Bref ist, wird die elektrische Energie Pm1, welche von dem ersten Motor MG1 verbraucht oder regeneriert wird, durch den zweiten Motor MG2 regeneriert oder verbraucht. Die Batterie 194 wird demgemäß weder geladen noch entladen. Dieser Vorgang ermöglicht es, daß an die Hohlradwelle 126 eine Soll-Bremskraft abgegeben wird, während die Batterie 194 weder geladen noch entladen wird.
Bei der Drehmomentsteuerroutine in dem Bremszustand der Ausführungsform setzt das Programm dann, wenn die Restladung BRM der Batterie 194 in Schritt S126 geringer als der Grenzwert Bref ist, den Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 auf null, wodurch die Brennkraftmaschine 150 gestoppt und der erste Motor MG1 hochfährt. Gemäß einer anderen möglichen Anwendung kann jedoch die Brennkraftmaschine 150 mit einer Soll-Drehzahl angetrieben werden. Um beispielsweise die Brennkraftmaschine 150 mit einer vorgegebenen Drehzahl Nst anzutreiben, kann der Ablauf von Schritt S128 und S130 bei der Drehmomentsteuerroutine in dem Bremszustand, welche in den Flußdiagrammen von Fig. 13 und Fig. 14 gezeigt ist, durch den Ablauf von Schritt S180 bis S188 in einer modifizierten Drehmomentsteuerroutine in dem Bremszustand, welche in dem Flußdiagramm von Fig. 21 gezeigt ist, ersetzt werden.
Bei der modifizierten Drehmomentsteuerroutine in dem Bremszustand von Fig. 21 stellt die Steuer-CPU 190 der Steuervorrichtung 180 in Schritt S180 die vorgegebene Drehzahl Nst auf die Soll-Drehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 150 ein und liest in Schritt S181 aus der Abbildung (beispielsweise der Abbildung von Fig. 10) ein Drehmoment Tst ein, welches als eine Reaktionskraft arbeitet und der vorgegebenen Drehzahl Nst entspricht. Anschließend liest die Steuer-CPU in Schritt S182 die Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 ein und berechnet in Schritt S184 gemäß obiger Gleichung (5) die Soll-Drehzahl Ns* der Sonnenradwelle 125. Daraufhin berechnet die Steuer-CPU 190 in Schritt S186 gemäß unten angegebener Gleichung (14) den Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 und stellt diesen in diesem Schritt ein, und sie berechnet in Schritt S188 gemäß unten angegebener Gleichung (15) den Drehmomentbefehlswert Tm2* des zweiten Motors MG2 und stellt diesen in diesem Schritt ein. Das Programm führt anschließend den Ablauf von Schritt S132 bis S138 in dem Flußdiagramm von Fig. 13 durch. Das Nomogramm von Fig. 22 zeigt den Zustand, in welchem eine derartige Steuerung durchgeführt wird. Die Steuerung des ersten Motors MG1 ermöglicht es, daß die Brennkraftmaschine 150 mit der vorgegebenen Drehzahl Nst angetrieben wird.
Tm1* ← Tst x +K1(Ns* - Ns) + K2 (Ns* - Ns)dt (14)
Tm2* ← Tr* - Tst x (15)
Diese modifizierte Prozedur stoppt den Betrieb der Brennkraftmaschine 150 nicht, sondern gestattet es, daß die Brennkraftmaschine 150 mit der vorgegebenen Drehzahl Nst gedreht wird. Wenn der Fahrer während der Bremssteuerung auf das Gaspedal 164 tritt und die Brennkraftmaschine 150 die Energie Pe daraufhin ausgeben muß, welche dem Grad entspricht, mit dem auf das Gaspedal 164 getreten wurde, verwirklicht die modifizierte Prozedur dieser Anforderung schneller als die Prozedur der Ausführungsform. Die vorgegebene Drehzahl Nst, welche in Schritt S180 auf die Soll-Drehzahl Nst* der Brennkraftmaschine 150 eingestellt wurde, kann mit einer Änderung der Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 verändert werden, wie es in der grafischen Darstellung von Fig. 22 gezeigt ist. Dies erhöht weiterhin die Geschwindigkeit der Prozedur, die notwendige Energie von der Brennkraftmaschine 150 abzugeben.
Wie oben erwähnt, folgt der Betrieb, bei welchem auf die Hohlradwelle 126 ungeachtet dessen, daß auf das Bremspedal 165 getreten wird, während das Fahrzeug entlang einer langen kontinuierlichen Neigung gefahren wird, eine Bremskraft aufgebracht wird, einer Routine zum kontinuierlichen Bremsen, welche in dem Flußdiagramm von Fig. 24 gezeigt ist. Diese Routine wird durchgeführt, wenn der Fahrer ein kontinuierliches Bremsdrehmoment Tr2* einstellt und weder auf das Gaspedal 164 noch auf das Bremspedal 165 tritt. Das kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* wird durch einen Betrieb eines Schalters eingestellt, welcher in der Nähe des Fahrersitzes angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform kann das kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* unter drei verschiedenen Stufen ausgewählt werden.
Wenn das Programm in die Routine von Fig. 24 eintritt, liest die Steuer-CPU 190 der Steuervorrichtung 180 als erstes in Schritt S200 das kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* ein. Das kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* wird durch den Betrieb des Schalters durch den Fahrer eingestellt und ist in den RAM 190a an einer vorgegebenen Adresse geschrieben. Gemäß einem bestimmten Verfahren liest die Steuer-CPU 190 in Schritt S200 die Daten eines kontinuierlichen Bremsdrehmoments Tr2* ein, welche im voraus an die vorgegebene Adresse geschrieben wurden. Anschließend liest die Steuer-CPU 190 in Schritt S202 die Restladung BRM der Batterie 190 ein, welche durch die Restladungsmeßvorrichtung 199 erfaßt wurde, und vergleicht in Schritt S204 die eingegebene Restladung BRM mit dem Grenzwert Bref.
In dem Fall, daß in Schritt S204 die Restladung BRM der Batterie 194 nicht geringer als der Grenzwert Bref ist, bestimmt das Programm, daß es nicht notwendig ist, die Batterie 194 zu laden, und führt den Ablauf von Schritt S206 bis S218 durch, um den Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 und den Drehmomentbefehlswert Tm2* des zweiten Motors MG2 derart einzustellen, daß es möglich wird, daß an die Hohlradwelle 126 das kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* abgegeben wird, während die Batterie 194 weder geladen noch entladen wird. Der Ablauf von Schritt S206 bis S218 ist identisch mit dem Ablauf von Schritt S140 bis S152 in der in den Flußdiagrammen von Fig. 13 und Fig. 14 gezeigten Drehmomentsteuerroutine bei dem Bremszustand. Der Vorgang, bei welchem der Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 und der Drehmomentbefehlswert Tm2* des zweiten Motors MG2 auf diese Art und Weise eingestellt wird, ermöglicht es, daß an die Hohlradwelle 126 das kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* abgegeben wird, während die Batterie 194 intakt gehalten wird, wie es oben in Bezug auf die Routine der Fig. 13 und 14 erläutert wurde.
In dem Fall, daß andererseits in Schritt S204 die Restladung BRM der Batterie 194 geringer als der Grenzwert Bref ist, bestimmt das Programm, daß es notwendig ist, die Batterie 194 zu laden, und es setzt in Schritt S220 den Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors auf null, während es in Schritt S222 das kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* auf den Drehmomentbefehlswert Tm2* des zweiten Motors MG2 einstellt. Der Ablauf von Schritt S220 und S222 ist zu dem Ablauf von Schritt S128 und S130 bei der in den Flußdiagrammen von Fig. 13 und Fig. 14 gezeigten Drehmomentsteuerroutine bei dem Bremszustand, äquivalent. Der Vorgang, bei welchem der Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 und der Drehmomentbefehlswert Tm2* des zweiten Motors MG2 auf diese Art und Weise eingestellt wird, ermöglicht es, daß an die Hohlradwelle 126 das kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* abgegeben wird, während die Batterie geladen wird, wie es oben hinsichtlich der Routine von Fig. 13 und Fig. 14 erläutert wurde.
Nachdem der Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 und der Drehmomentbefehlswert Tm2* des zweiten Motors MG2 eingestellt worden sind, gibt das Programm in Schritt S224 an die EFIECU 170 ein Signal aus, um die Kraftstoffeinspritzung in die Brennkraftmaschine 150 zu stoppen, und es steuert in den Schritten S226 bis S230 auf der Grundlage der voreingestellten Gerte den ersten Motor MG1, den zweiten Motor MG2 und die Brennkraftmaschine 150. Der Ablauf von Schritt S226 bis Schritt S230 ist mit dem Ablauf von Schritt S134 bis Schritt S138 in der in den Flußdiagrammen von Fig. 13 und Fig. 14 gezeigten Drehmomentsteuerroutine bei dem Bremszustand identisch.
Die Routine zum Steuern eines kontinuierlichen Bremsens gestattet es, daß das Drehmoment, welches dem voreingestellten kontinuierlichen Bremsdrehmoment Tr2* entspricht, sogar dann, wenn der Fahrer nicht auf das Bremspedal 165 tritt, an die Hohlradwelle 126 abgegeben wird. Das Fahrzeug kann demgemäß entlang einer langen kontinuierlichen Neigung gefahren werden, ohne daß es notwendig ist, daß der Fahrer ständig auf das Bremspedal 165 steigt.
Die Routine zum Steuern eines kontinuierlichen Bremsens wird durchgeführt, während der Fahrer weder auf das Gaspedal 164 noch auf das Bremspedal 165 steigt. Dies beeinflußt demgemäß die Drehmomentsteuerung bei einem Beschleunigungszustand nicht, welche auf dem Grad basiert, mit welchem auf das Gaspedal 164 getreten wird, oder die Drehmomentsteuerung bei einem Bremszustand, welche auf dem Betrag basiert, mit welchem auf das Bremspedal 165 getreten wird.
Diese Prozedur kann gemäß der Restladung BRM der Batterie 194 die Bremssteuerung realisieren, während die Batterie 194 geladen oder intakt gehalten wird. Dies hält die Restladung BRM der Batterie 194 auf dem Niveau des Grenzwertes Bref.
Obwohl die Höhe des kontinuierlichen Bremsdrehmoments Tr2* bei dieser Ausführungsform unter drei verschiedenen Stufen ausgewählt wird, kann sie unter einer höheren Anzahl von Stufen ausgewählt werden oder sie kann auf eine Stufe fest eingestellt sein. Bei dieser Ausführungsform stellt der Fahrer die Höhe des kontinuierlichen Bremsdrehmoments Tr2* ein. Das kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* kann jedoch auf der Grundlage der Drehzahl der Antriebsräder 116 und 118, d. h., der Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126, oder auf der Grundlage der Änderungsrate der Drehzahl Nr eingestellt werden. Der letztere Aufbau gestattet es, daß in dem Fall, in welchem die Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 größer ist (d. h., wenn das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit gefahren wird), oder in dem Fall, in welchem die Änderungsrate der Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 größer ist (d. h., bei der größeren Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit) an die Hohlradwelle 126 ein größeres Bremsdrehmoment abgegeben wird.
Bei der Routine zum Steuern eines kontinuierlichen Bremsens der Ausführungsform setzt die Bremssteuerung mit dem Laden der Batterie 194, welches durchgeführt wird, wenn die Restladung BRM der Batterie 194 geringer als der Grenzwert Bref ist, den Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 auf null und stoppt den Betrieb der Brennkraftmaschine 150. Wie hinsichtlich der modifizierten Routine von Fig. 21 erläutert wurde, kann jedoch die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 auf die vorgegebene Drehzahl Nst eingestellt werden. Dieser Aufbau ermöglicht es, daß die Brennkraftmaschine 150 im Ansprechen auf das Hinauftreten auf das Gaspedal 164 die notwendige Energie schnell abgibt.
Bei der Routine zum Steuern eines kontinuierlichen Bremsens der Ausführungsform steuert die Bremssteuerung ohne dem Laden der Batterie 194, welches durchgeführt wird, wenn die Restladung BRM der Batterie 194 nicht geringer als der Grenzwert Bref ist, den ersten Motor MG1 und den zweiten Motor MG2, um zu ermöglichen, daß die elektrische Energie PM1, welche von dem ersten Motor MG1 regeneriert oder verbraucht wird, von dem zweiten Motor MG2 verbraucht oder regeneriert wird, wodurch an die Hohlradwelle 126 das kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* abgegeben werden kann. Gemäß einer anderen möglichen Anwendung kann die Bremskraft an die Hohlradwelle 126 abgegeben werden, während der erste Motor MG1 in dem blockierten Zustand gehalten wird, wie es in dem Nomogramm von Fig. 12 gezeigt ist. Obwohl in diesem Fall das voreingestellte kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* nicht an die Hohlradwelle 126 abgegeben werden kann, kann das Bremsdrehmoment, welches der Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 entspricht, an die Hohlradwelle 126 abgegeben werden.
Wie oben erläutert, ermöglicht es die Leistungsabgabevorrichtung 110 der Ausführungsform, daß das Bremsdrehmoment Tr* oder das kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* durch den ersten Motor MG1 und die Brennkraftmaschine 150 oder durch den ersten Motor MG1, den zweiten Motor MG2 und die Brennkraftmaschine 150 an die Hohlradwelle 126 abgegeben wird. Ein anderer möglicher Aufbau gibt einen Teil des Bremsdrehmoments Tr* oder des kontinuierlichen Bremsdrehmoments Tr2* durch eine mechanische Reibbremse an die Hohlradwelle 126 ab, während das Restdrehmoment durch den ersten Motor MG1, den zweiten Motor MG2 und die Brennkraftmaschine 150 abgegeben wird.
Bei der Leistungsabgabevorrichtung 110 der Ausführungsform wird die an die Hohlradwelle 126 abgegebene Leistung aus der Anordnung zwischen dem ersten Motor MG1 und dem zweiten Motor MG2 über das Leistungszuführzahnrad 128, welches mit dem Hohlrad 122 verbunden ist, entnommen. Gemäß einer anderen Leistungsabgabevorrichtung 110A, welche als ein modifiziertes Beispiel in Fig. 25 gezeigt ist, kann die Leistung von dem Gehäuse 119 entnommen werden, von welchem sich die Hohlradwelle 126 erstreckt. Fig. 26 zeigt als ein anderes modifiziertes Beispiel noch eine andere Leistungsabgabevorrichtung 1108, bei welcher die Brennkraftmaschine 150, das Planetengetriebe 120, der zweite Motor MG2 und der erste Motor MG1 in dieser Reihenfolge angeordnet sind. In diesem Fall braucht eine Sonnenradwelle 125B keinen hohlen Aufbau zu haben, während eine hohle Hohlradwelle 126B notwendig ist. Dieser modifizierte Aufbau ermöglicht es, daß die an die Hohlradwelle 126B abgegebene Leistung aus der Anordnung zwischen der Brennkraftmaschine 150 und dem zweiten Motor MG2 entnommen wird.
Im Folgenden wird als zweite erfindungsgemäße Ausführungsform eine andere Leistungsabgabevorrichtung 110C beschrieben. Fig. 27 zeigt schematisch einen Aufbau von einem wesentlichen Abschnitt der Leistungsabgabevorrichtung 110C der zweiten Ausführungsform. Es wird auf Fig. 27 Bezug genommen. Die Leistungsabgabevorrichtung 110C der zweiten Ausführugsform weist den gleichen Aufbau auf wie die Leistungsabgabevorrichtung 110 der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme, daß der Läufer 142 des zweiten Motors MG2 an der Kurbelwelle 156 angebracht ist und daß der erste Motor MG1 und der zweite Motor MG2 eine unterschiedliche Konfigurierung aufweisen. Die gleichen Bestandteile, wie die bei der Leistungsabgabevorrichtung 110 der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform, wie z. B. die Steuervorrichtung 180, sind aus der Zeichnung von Fig. 27 weggelassen. Die Leistungsabgabevorrichtung 110C der zweiten Ausführungsform kann auch an dem Fahrzeug angebracht werden, wie es in der Zeichnung von Fig. 3 gezeigt ist. Die gleichen Bestandteile bei der Leistungsabgabevorrichung 110C der zweiten Ausführungsform, wie die bei der Leistungsabgabevorrichtung 110 der ersten Ausführungsform, sind durch gleiche Bezugszeichen und Symbole gekennzeichnet und hier nicht spezfisch beschrieben. Die bei der Beschreibung der ersten Ausführungsform verwendeten Symbole haben bei der Beschreibung der zweiten Ausführungsform solange die gleiche Bedeutung, bis etwas anderes angegeben wird.
Bei der Leistungsabgabevorrichtung 110C der zweiten Ausführungsform sind die Brennkraftmaschine 150, der zweite Motor MG2, das Planetengetriebe 120 und der erste Motor MG1 in dieser Reihenfolge angeordnet, wie es in Fig. 27 gezeigt ist. Der Läufer 132 des ersten Motors MG1 ist an der Sonnenradwelle 125C angebracht, welche mit dem Sonnenrad 121 des Planetengetriebes 120 verbunden ist, während der Planetenradträger 124 wie bei der Leistungsabgabevorrichtung 110 der ersten Ausführungsform mit der Kurbelwelle 156 der Brennkraftmaschine 150 verbunden ist. Ferner sind an der Kurbelwelle 156 der Läufer 142 des zweiten Motors MG2 und ein Drehmelder 157 zum Messen eines Drehwinkels θe der Kurbelwelle 156 angebracht. Mit dem Leistungszuführzahnrad 128 ist eine Hohlradwelle 126C verbunden, welche mit dem Hohlrad 122 des Planetengetriebes 120 verbunden ist. An der Hohlradwelle 126C ist ein Drehmelder 159 angebracht, um einen Drehwinkel θr der Hohlradwelle 126C zu messen.
Die Konfigurierung der Leistungsabgabevorrichtung 110C der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Leistungsabgabevorrichtung 110 der ersten Ausführungsform. Wie bei der Leistungsabgabevorrichtung 110 der ersten Ausführungsform sind jedoch die 3-Phasen- Wicklungen 134 des ersten Motors MG1 mit der ersten Antriebsschaltung 191 der Steuervorrichtung 180 und die 3-Phasen-Wicklungen 144 des zweiten Motors MG2 mit der zweiten Antriebsschaltung 192 verbunden. Obwohl nicht spezifisch dargestellt, ist der Drehmelder 157 mit dem Eingangsanschluß der Steuer-CPU 190 der Steuervorrichtung 180 durch eine Signalleitung verbunden.
Die Leistungsabgabevorrichtung 110C der zweiten Ausführungsform arbeitet wie folgt. Es wird beispielsweise angenommen, daß die Brennkraftmaschine 150 bei einem Antriebspunkt P1 mit der Drehzahl Ne und dem Drehmoment Te angetrieben wird und eine Energiemenge Pe abgibt (PE = Ne x Te) und daß die Hohlradwelle 126C bei einem anderen Antriebspunkt P2 mit der Drehzahl Nr und dem Drehmoment Tr angetrieben wird und eine Energiemenge Pr abgibt (Pr = Nr x Tr), welche mit der Energie Pe identisch ist. Dies bedeutet, daß die Leistungsabgabe von der Brennkraftmaschine 150 der Drehmomentumwandlung unterworfen ist und auf die Hohlradwelle 126C aufgebracht wird. Die Fig. 28 und 29 sind Nomogramme in diesem Zustand.
Die unten angegebenen Gleichungen (16) bis (19) werden aus dem Gleichgewicht an der dynamischen kollinearen Linie in dem Nomogramm von Fig. 28 erzielt. Die Gleichung (16) wird aus dem Gleichgewicht der Energie Pe, welche von der Brennkraftmaschine 150 abgegeben wird, und der Energie Pr, welche an die Hohlradwelle 126C abgegeben wird, erzielt, und die Gleichung (17) wird als die Gesamtenergie erzielt, welche an den Planetenradträger 124 über die Kurbelwelle 156 abgegeben wird. Die Gleichungen (18) und (19) werden daraus erzielt, daß ein Drehmoment Tc, welches auf den Planetenradträger 124 wirkt, in Teildrehmomente Tcs und Tcr geteilt wird, welche auf die Koordinatenachsen S und R wirken.
Te x Ne = Tr x Nr (16)
Tc = Te + Tm2 (17)
Tcs = Tc x (18)
Tcr = Tc x (19)
Das Kräftegleichgewicht an der dynamischen kollinearen Linie ist für den stabilen Zustand der dynamischen kollinearen Linie wesentlich. Es ist demgemäß notwendig, das Drehmoment Tm1 gleich dem Teilungsdrehmoment Tcs und das Drehmoment Tr gleich dem Teilungsdrehmoment Tcr zu setzen. Die Drehmomente Tm1 und Tm2 werden somit durch die unten angegebenen Gleichungen (20) und (21) ausgedrückt.
Tm1 = Tr x ρ (20)
Tm2 = Tr x (1 + ρ) - Te (21)
Die Leistung, welche von der Bremskraftmaschine 150 abgegeben und durch das Drehmoment Te und die Drehzahl Ne bestimmt wird, wird in die Leistung umgewandelt, welche durch das Drehmoment Tr und die Drehzahl Nr definiert ist und welche an die Hohlradwelle 1260 abgegeben wird, wobei es dem ersten Motor MG1 gestattet ist, das Drehmoment Tm1, welches durch die Gleichung (20) ausgedrückt ist, auf die Sonnenradwelle 125C aufzubringen, und es dem zweiten Motor MG2 gestattet ist, das Drehmoment Tm2, welches durch die Gleichung (21) ausgedrückt ist, auf die Kurbelwelle 156 aufzubringen. In dem Zustand aus dem Nomogramm von Fig. 28 liegt die Richtung des von dem ersten Motor MG1 abgegebenen Drehmoments entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Läufers 132. Der erste Motor MG1 arbeitet demgemäß als Generator und regeneriert die elektrische Energie P1, welche als das Produkt aus dem Drehmoment Tm1 und der Drehzahl Ns ausgedrückt ist. Andererseits ist die Richtung des von dem zweiten Motor MG2 abgegebenen Drehmoments mit der Drehrichtung des Läufers 142 identisch. Der zweite Motor MG2 arbeitet demgemäß als Motor und verbraucht die elektrische Energie Pm2, welche als das Produkt aus dem Drehmoment Tm2 und der Drehzahl Nr ausgedrückt ist.
Obwohl die Drehzahl Ns der Sonnenradwelle 125C in dem Nomogramm von Fig. 28 positiv ist, kann sie gemäß der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 und der Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126C negativ sein, wie es in dem. Nomogramm von Fig. 29 gezeigt ist. In dem letzteren Fall bringt der erste Motor MG1 das Drehmoment in der Drehrichtung des Läufers 132 auf und arbeitet daher als Motor, um die elektrische Energie Pm1 zu verbrauchen, welche sich als das Produkt aus dem Drehmoment Tm1 und der Drehzahl Ns ergibt. Andererseits bringt der zweite Motor MG2 das Drehmoment in der Gegendrehrichtung des Läufers 142 auf und arbeitet dadurch als Generator, um die elektrische Energie Pm2, welche als das Produkt aus dem Drehmoment Tm2 und der Drehzahl Nr gegeben ist, von der Hohlradwelle 12% zu regenerieren.
Gemäß dem Betriebsprinzip der Leistungsabgabevorrichtung 110 der ersten Ausführungsform basiert das Betriebsprinzip der zweiten Ausführungsform auf der Annahme, daß die Leistungsumwandlungseffizienz durch das Planetengetriebe 120, den Motor MG1 und den Motor MG2 und die Transistoren Tr1 bis Tr16 gleich dem Wert tut ist, welcher 100% darstellt. Tatsächlich ist jedoch die Umwandlungseffizienz geringer als der Wert "1" und es ist notwendig, die Energie Pe, welche von der Brennkraftmaschine 150 abgegeben wird, etwas größer zu machen als die Energie Pr, welche an die Hohlradwelle 126C abgegeben wird, oder alternativ die Energie Pr, welche an die Hohlradwelle 12% abgebeben wird, etwas geringer zu machen als die Energie Pe, welche von der Brennkraftmaschine 150 abgegeben wird. Wie vorher erläutert, ist der Energieverlust aufgrund der mechanischen Reibung bei dem Getriebe 120 äußerst gering und die Synchronmotore, welche als die Motore MG1 und MG2 verwendet werden, haben den Wirkungsgrad, welcher sehr nahe an dem Wert "1" liegt, so daß der Wirkungsgrad der Leistungsumwandlung praktisch gleich dem Wert "1" ist. Aus praktischen Gründen wird bei der folgenden Erklärung der zweiten Ausführungsform somit der Wirkungsgrad so betrachtet, daß er solange "1" (= 100%) beträgt, bis etwas anderes angegeben wird.
Die Bremssteuerung durch den ersten Motor MG1 und die Brennkraftmaschine 150, welche bei der Leistungsabgabevorrichtung 110 der ersten Ausführungsform durchgeführt wird, kann bei der Leistungsabgabevorrichtung 110C der zweiten Ausführungsform verwendet werden, vorausgesetzt, daß der zweite Motor MG2 nicht angetrieben wird. Der erste Motor MG1 wird demgemäß gesteuert, um den Regenerationsbetrieb oder den Leistungsbetrieb durchzuführen, und er ermöglicht es, daß an die Hohlradwelle 126C eine Bremskraft abgegeben wird. Die Bremssteuerung durch den ersten Motor MG1 und die Bremskraftmaschine 150 wurde zusammen mit den Zeichnungen der Fig. 7 bis 12 im Einzelnen erläutert und wird hier nicht genauer beschrieben. Im Folgenden wird die Bremssteuerung durch den ersten Motor MG1, den zweiten Motor MG2 und die Brennkraftmaschine 150 beschrieben, welche bei der Leistungsabgabevorrichtung 110C der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird. Weil der zweite Motor MG2 nicht an der Hohlradwelle 126C angebracht ist, kann die Leistungsabgabevorrichtung 110C der zweiten Ausführungsform die Bremssteuerung durch den zweiten Motor MG2 nicht durchführen.
Bei der Bremssteuerung durch den ersten Motor MG1 und die Brennkraftmaschine 150, welche bei der Leistungsabgabevorrichtung 110 der ersten Ausführungsform durchgeführt wird, wird das als Reaktionskraft wirkende Drehmoment Te entsprechend der voreingestellten Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 in der grafischen Darstellung von Fig. 10 bestimmt. Das Bremsdrehmoment, welches an die Hohlradwelle 126 abgegeben werden kann, hängt somit von der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 ab. Genauer gesagt kann der Aufbau der ersten Ausführungsform die an die Hohlradwelle 126 abgebene Bremskraft nicht erhöhen oder verringern, während die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine unverändert gehalten wird. Bei der Leistungsabgabevorrichtung 110C der zweiten Ausführungsform ist andererseits der zweite Motor MG2 an der Kurbelwelle 156 der Brennkraftmaschine 150 angebracht und er kann das Drehmoment an die Kurbelwelle 156 abgeben, wodurch die an die Hohlradwelle 126C abgegebene Bremskraft erhöht oder verringert werden kann, während die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 unverändert gehalten wird. Die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 bei dem Bremszustand kann durch die Steuerung des zweiten Motors MG2 auf ein Soll-Niveau eingestellt werden. Bei der zweiten Ausführungsform folgt die Bremssteuerung durch den ersten Motor MG1, den zweiten Motor MG2 und die Brennkraftmaschine 150 einer Drehmomentsteuerroutine bei einem Bremszustand, welche in den Flußdiagrammen von Fig. 30 und 31 gezeigt ist, und einer Routine zum Steuern eines kontinuierlichen Bremsens, welche in dem Flußdiagramm von Fig. 34 gezeigt ist.
Die in den Flußdiagrammen von Fig. 30 und 31 gezeigte Drehmomentsteuerroutine bei dem Bremszustand wird bei vorgegebenen Zeitabständen (beispielsweise alle 8 Millisekunden) wiederholt durchgeführt, während das Fahrzeug gefahren wird. Wenn das Programm in die Routine von Fig. 30 eintritt, liest die Steuer-CPU 190 der Steuervorrichtung 180 in Schritt S300 als erstes die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 ein. Die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 kann aus dem Drehwinkel 9e der Kurbelwelle 156, welcher durch den Drehmelder 157 gemessen wird, berechnet werden. Als Alternative kann die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine direkt mit dem Geschwindigkeitssensor 176, welcher an dem Zündverteiler 160 angebracht ist, gemessen werden. In dem letzteren Fall empfängt die Steuer-CPU 190 von der EFIECU 170, welche mit dem Geschwindigkeitssensor 176 verbunden ist, Daten hinsichtlich der Drehzahl Ne.
Anschließend ließt die Steuer-CPU 190 in Schritt S302 die durch den Bremspedalpositionssensor 165A erfaßte Bremspedalposition Bp ein und bestimmt in Schritt S304 auf der Grundlage der eingegebenen Bremspedalposition Bp das Bremsdrehmoment Tr*, welches an die Hohlradwelle 126C abgegeben werden soll. Der Vorgang, bei welchem das Bremsdrehmoment Tr* bestimmt wird, ist mit dem identisch, der im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform erläutert wurde. Anschließend liest die Steuer-CPU 190 in Schritt S306 die Restladung BRM der Batterie 194 ein, welche durch die Restladungsmeßvorrichtung 199 gemessen wurde, und vergleicht in Schritt S308 die eingegebene Restladung BRM der Batterie 194 mit dem Grenzwert Bref. In dem Fall, daß in Schritt S308 die Restladung BRM der Batterie 194 geringer als der Grenzwert Bref ist, bestimmt das Programm, daß es notwendig ist, die Batterie 194 zu laden und stellt in Schritt S310 einen berechneten Wert gemäß der Gleichung Tm1* = Tr*xp auf den Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 ein, während in Schritt S312 ein berechneter Wert gemäß der unten angegebenen Gleichung (22) auf den Drehmomentbefehlswert Tm2* eingestellt wird. Der erste Term auf der rechten Seite von Gleichung (22) wird aus dem Gleichgewicht an der dynamischen Linie erzielt, welche in den Nomogrammen von Fig. 28 und Fig. 29 gezeigt ist. Der zweite Term auf der rechten Seite ist ein Proportionalitätsterm, um die Abweichung der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine von dem Wert "0" zu beseitigen, und der dritte Term auf der rechten Seite ist ein Integrationsterm, um eine stationäre Abweichung zu beseitigen. Bei dem stationären Zustand (d. h., wenn die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 gleich null ist) ist der Drehmomentbefehlswert Tm2* des zweiten Motors MG2 so eingestellt, daß er gleich dem ersten Term Tr*x(1+p) auf der rechten Seite ist, welcher aus dem Gleichgewicht an der dynamischen kolinearen Linie erzielt wird. K3 und K4 in der Gleichung (22) bezeichnen
Proportionalitätskonstanten.
Tm2* ← Tr*x(1 + ρ) - K3 x Ne - K4 Nedt (22)
Die Steuer-CPU 190 gibt anschließend in Schritt S314 von dem Verbindungsanschluss an die EFIECU 170 ein Signal aus, um die Kraftstoffeinspritzung in die Brennkraftmaschine 150 zu stoppen und steuert in den Schritten S316 bis S320 auf der Grundlage der voreingestellten Werte den ersten Motor MG1, den zweiten Motor MG2 und die Brennkraftmaschine 150. Obwohl wie in der ersten Ausführungsform die Steuerbetriebe des ersten Motors MG1, des zweiten Motors MG2 und der Brennkraftmaschine 150 in der zweiten Ausführungsform aus Gründen der Zweckmäßigkeit als seperate Schritte gezeigt sind, werden diese Steuerbetriebe tatsächlich parallel und umfassend durchgeführt. Die Steuerverfahren des ersten Motors MG1, des zweiten Motors MG2 und der Brennkraftmaschine 150 in den Schritten S316 bis S320 bei der Routine von Fig. 30 der zweiten Ausführungsform sind mit den Steuerverfahren in den Schritten S134 bis S138 bei der in den Flußdiagrammen von Fig. 13 und Fig. 14 gezeigten Drehmomentsteuerroutine bei dem Bremszustand der ersten Ausführungsform identisch und somit hier nicht im Einzelnen beschrieben.
Wenn in Schritt S308 bestimmt wird, daß die Restladung BRM der Batterie 194 geringer ist als der Grenzwert Bref, ermöglicht es das Steuerverfahren, daß die dynamische kolineare Linie in den Zustand fällt, in welchem die Brennkraftmaschine 150 gestoppt ist, wie es in den Nomogramm in Fig. 32 gezeigt ist. Während der zweite Motor MG2 das Drehmoment Tm2 ausgibt, ist in diesem Zustand die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 gleich null. Die von dem zweiten Motor MG2 verbrauchte Energie liefert demgemäß einen minimalen Wert. Die meiste durch den Bremsbetrieb erzeugte Energie kann somit durch den ersten Motor MG1 als die elektrische Energie regeneriert werden, mit welcher die Batterie 194 geladen wird. Wie aus dem Nomogramm von Fig. 32 ersichtlich ist, kann der Vorgang, bei welchem der Drehmomentbefehlswert Tm2* des zweiten Motors MG2 in Schritt 312 eingestellt wird, durch den Vorgang ersetzt werden, bei welchem der zweite Motor MG2 blockiert wird.
In dem Fall, daß andererseits in Schritt S308 die Restladung BRM der Batterie 194 nicht geringer als der Grenzwert Bref ist, bestimmt das Programm, daß es nicht notwendig ist, die Batterie 194 zu laden, und es führt den Vorgang von Schritt S330 bis S338 durch, welcher in dem Flußdiagramm von Fig. 31 gezeigt ist. Dieser Vorgang stellt den Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 und den Drehmomentbefehlswert Tm2* des zweiten Motors MG2 ein, um zu ermöglichen, daß auf die Hohlradwelle 126C eine Bremskraft aufgebracht wird, während die Batterie 194 nicht geladen wird. Bei der Routine von Fig. 31 liest die Steuer-CPU 190 der Steuervorrichtung 180 als erstes in Schritt S330 die Drehzal Nr der Hohlradwelle 126C ein und berechnet in Schritt S332 durch Pr = Tr* x Nr eine Bremsenergie Pr, welche für ein Bremsen erforderlich ist.
Anschließend stellt die Steuer-CPU 190 in Schritt S334 auf der Grundlage auf der berechneten Bremsenergie Pr das Soll-Drehmoment Te* und die Soll-Drehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 150 ein. Das Verhältnis zwischen der berechneten Bremsenergie Pr und der Drehzahl Ne und dem Drehmoment Te der Brennkraftmaschine 150 und das Verfahren zum Bestimmen der Soll-Motordrehzahl Ne* und des Soll-Motordrehmoments Te* sind oben bei dem Schritt S144 in der in den Flußdiagrammen von Fig. 13 und Fig. 14 gezeigten Drehmomentsteuerroutine bei dem Bremszustand der ersten Ausführungsform erläutert.
Die Steuer-CPU 190 stellt daraufhin in Schritt S336 einen berechneten Wert gemäß der Gleichung Tm1* = Tr*xp auf den Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 ein, während in Schritt S338 ein berechneter Wert gemäß unten angegebener Gleichung (23) auf den Drehmomentbefehlswert Tm2* des zweiten Motors MG2 eingestellt wird. Die ersten und zweiten Terme auf der rechten Seite von Gleichung (23) werden aus dem Gleichgewicht an der dynamischen kolinearen Linie erzielt, welche in dem Nomogramm in Fig. 33 gezeigt ist. Der dritte Term auf der rechten Seite ist ein Proportionalitätsterm, um die Abweichung der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 von der Soll- Motordrehzal Ne* zu beseitigen, und der vierte Term auf der rechten Seite ist ein Integrationsterm, um die stationäre Abweichung zu beseitigen. Das Nomogramm von Fig. 33 zeigt den Soll-Antriebszustand, wenn der erste Motor MG1, der zweite Motor MG2 und die Brennkraftmaschine 150 nach dem Ablauf von Schritt S330 bis S338 gesteuert werden.
Tm2* ← Tr* x(1 + p) - Te* + K3(Ne* - Ne) + K4 (Ne* - Ne)dt (23)
Anschließend gibt die Steuer-CPU 190 in Schritt S314 von den Verbindungsanschluss an die EFIECU 170 ein Signal aus, um die Kraftstoffeinspritzung in die Brennkraftmaschine 150 zu stoppen, und sie steuert in den Schritten S315 bis S320 auf der Grundlage der voreingestellten Werte den ersten Motor MG1, den zweiten Motor MG2 und die Brennkraftmaschine 150.
Die Steuerprozedur ermöglicht es, daß ein Teilungsdrehmoment Tcr (ein Bremsdrehmomen Tr*), welches auf dem Drehmoment Tc basiert, das die Summe aus dem als Reaktion arbeitenden Drehmoment Te und dem Drehmoment Tm2 ist, welches dem von dem zweiten Motor MG2 ausgegebenen Drehmomentbefehlswert Tm2* entspricht, auf die Hohlradwelle 126C aufgebracht wird, wie es in dem Nomogramm von Fig. 33 gezeigt ist. In dem Zustand aus dem Nomogramm von Fig. 33 ist die Drehzahl Ns der Sonnenradwelle 125C positiv. Der erste Motor MG1 wird demgemäß gesteuert, um den Leistungsbetrieb auszuführen, während der zweite Motor MG2 gesteuert wird, um die elektrische Energie Pm1 zu regenerieren, welche von dem ersten Motor MG1 verbraucht wird. Wenn im Gegensatz dazu die Drehzahl Ns der Sonnenradwelle 125C negativ ist, führen der erste Motor MG1 den Regenarationsbetrieb und der zweite Motor MG2 den Leistungsbetrieb durch, um die elektrische Energie Pm1 zu verbrauchen, die von dem ersten Motor MG1 regeneriert worden ist.
Wenn in Schritt S308 bestimmt wird, daß die Restladung BRM der Batterie 194 nicht geringer als der Grenzwert Bref ist, regeneriert oder verbraucht der zweite Motor MG2 die elektrische Energie Pm1, welche von dem ersten Motor verbraucht oder regeneriert wurde. Die Batterie 194 wird somit weder geladen noch entladen. Dieser Vorgang ermöglicht es, daß an die Hohlradwelle 126C eine Soll-Bremskraft abgegeben wird, während die Batterie 194 weder geladen noch entladen wird.
Bei der Drehmomentsteuerroutine in dem Bremszustand der zweiten Ausführungsform werden dann, wenn die Restladung BRM der Batterie 194 in Schritt S308 geringer als der Grenzwert Bref ist, der erste Motor MG1 und der zweite Motor MG2 gesteuert, um die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 gleich null zu machen. Eine andere mögliche Prozedur kann jedoch den ersten Motor MG1 und den zweiten Motor MG2 steuern, um zu gestatten, daß die Brennkraftmaschine 150 bei einer Soll-Drehzahl angetrieben wird. In diesem Fall wird die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 auf einen vorgegebenen Wert gesteuert, wobei die Drehzahl Ns der Sonnenradwelle 150C geregelt wird. Zu diesem Zweck wird der Ablauf von Schritt S180 bis S188 bei der in dem Flußdiagramm von Fig. 21 gezeigten modifizierten Drehmomentsteuerroutine bei dem Bremszustand bei dem Aufbau der zweiten Ausführungsform verwendet, bei welchem der zweite Motor MG2 an der Kurbelwelle. 156 angebracht ist. Die modifizierte Prozedur stoppt den Betrieb der Brennkraftmaschine 150 nicht, sondern gestattet es, daß sich die Brennkraftmaschine 150 mit der vorgegebenen Drehzahl dreht. Wenn der Fahrer während der Bremssteuerung auf das Gaspedal 164 tritt, ermöglicht es dieser modifizierte Aufbau, daß die notwendige Energie von der Brennkraftmaschine 150 ohne Verzögerung abgegeben wird.
Der Betrieb, bei welchem auf die Hohlradwelle 126C ungeachtet dessen, daß auf das Bremspedal 165 getreten wird, während das Fahrzeug entlang einer langen kontinuierlichen Neigung gefahren wird, eine Bremskraft aufgebracht wird, folgt einer Routine zum Steuern eines kontinuierlichen Bremsens, welchen in dem Flußdiagramm von Fig. 34 gezeigt ist. Wie die Routine zum Steuern eines kontinuierlichen Bremsens der ersten Ausführungsform, welche in dem Flußdiagramm von Fig. 24 gezeigt ist, wird diese Routine durchgeführt, wenn der Fahrer ein kontinuierliches Bremsdrehmoment Tr2* einstellt und weder auf das Gaspedal 164 noch auf das Bremspedal 165 tritt. Das kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* wird durch Betätigen eines Schalters eingestellt, welcher in der Nähe des Fahrersitzes angeordnet ist. Bei der zweiten Ausführungsform kann das kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* unter drei verschiedenen Stufen ausgewählt werden.
Wenn das Programm in die Routine von Fig. 34 eintritt, liest die Steuer-CPU 190 der Steuervorrichtung 180 als erstes in Schritt S400 das kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* ein und empfängt in Schritt S402 Daten hinsichtlich der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150. Das kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* wird auf die gleiche Art und Weise wie bei der ersten Ausführungsform eingegeben. Anschließend liest die Steuer-CPU 190 in Schritt S404 die Restladung BRM der Batterie 194 ein, welche durch die Restladungsmeßvorrichtung 199 erfasst wurde, und sie vergleicht in Schritt S406 die eingegebene Restladung BRM mit dem Grenzwert Bref.
In dem Fall, daß in Schritt S406 die Restladung BRM der Batterie 194 nicht geringer als der Grenzwert Bref ist, bestimmt das Programm, daß es nicht notwendig ist, die Batterie 194 zu laden, und es führt den Ablauf von Schritt S408 bis S416 durch, um den Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 und den Drehmomentbefehlswert Tm2* des zweiten Motors MG2 einzustellen, so daß das kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* an die Hohlradwelle 126C abgegeben werden kann, während die Batterie 194 weder geladen noch entladen wird. Der Ablauf von Schritt S408 bis S416 ist identisch mit dem Ablauf von Schritt S330 bis S338 bei der in den Flußdiagrammen von Fig. 30 und Fig. 31 gezeigt Drehmomentsteuerroutine bei dem Bremszustand. Die Prozedur, bei welcher der Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 und der Drehmomentbefehlswert Tm2* des zweiten Motors MG2 auf diese Art und Weise eingestellt wird, ermöglicht es, daß das kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* an die Hohlradwelle 125C abgegeben wird, während die Batterie 194 intakt gehalten wird, wie es oben erläutert wurde.
In dem Fall, daß andererseits in Schritt S406 die Restladung BRM der Batterie 194 geringer als der Grenzwert Bref ist, bestimmt das Programm, daß es notwendig ist, die Batterie 194 zu laden, und es stellt in Schritt S418 einen berechnenden Wert gemäß der Gleichung Tm1* = Tr2*xp auf den Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 ein, während in Schritt S420 ein berechneter Wert gemäß der Gleichung (22) auf den Drehmomentbefehlswert Tm2* des zweiten Motors MG2 eingestellt wird. Der Ablauf von Schritt S418 und S420 ist zu dem Ablauf von Schritt S310 und S312 bei der in den Flußdiagrammen von Fig. 30 und Fig. 31 gezeigten Drehmomentsteuerroutine bei dem Bremszustand äquivalent. Wie oben erläutert, ermöglicht die Prozedur, bei welcher der Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 und der Drehmomentbefehlswert Tm2* des zweiten Motors auf diese Art und Weise eingestellt werden, daß an die Hohlradwelle 126C das kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* abgegeben wird, während die Batterie 194 geladen wird.
Nachdem der Drehmomentbefehlswert Tm1* des ersten Motors MG1 und der Drehmomentbefehlswert Tm2* des zweiten Motors MG2 eingestellt worden sind, gibt das Programm in Schritt S422 an die EFIECU 170 ein Signal aus, um die Kraftstoffeinspritzung in die Brennkraftmaschine 150 zu stoppen, und es steuert bei den Schritten S424 bis S428 auf der Grundlage der voreingestellten Werte den ersten Motor MG1, den zweiten Motor MG2 und die Brennkraftmaschine 150. Der Ablauf von Schritt S424 bis S428 ist identisch mit dem Ablauf von Schritt S134 bis S138 in der in den Flußdiagrammen von Fig. 13 und Fig. 14 gezeigten Drehmomentsteuerroutine bei dem Bremszustand der ersten Ausführungsform.
Die Routine zum Steuern eines kontinuierlichen Bremsens der zweiten Ausführungsform gestattet es, daß sogar dann, wenn der Fahrer nicht auf das Bremspedal 165 tritt, das Drehmoment, welches dem voreingestellten kontinuierlichen Bremsdrehmoment Tr2* entspricht, an die Hohlradwelle 126C abgegeben wird. Das Fahrzeug kann demgemäß entlang einer langen kontinuierlichen Neigung gefahren werden, ohne daß es notwendig ist, daß der Fahrer weiterhin auf das Bremspedal 165 tritt. Die Routine zum Steuern eines kontinuierlichen Bremsens wird durchgeführt, während der Fahrer weder auf das Gaspedal 164 noch auf das Bremspedal 165 tritt. Dies beeinflußt demgemäß die Drehmomentsteuerung bei einem Beschleunigungszustand, welche auf dem Betrag basiert, mit welchem auf das Bremspedal 164 getreten wird, oder die Drehmomentsteuerung bei einem Bremszustand, welche auf dem Betrag basiert, mit dem auf das Bremspedal 165 getreten wird, nicht.
Diese Prozedur kann gemäß der Restladung BRM der Batterie 194 die Bremssteuerung verwirklichen, während die Batterie 194 geladen oder intakt gehalten wird. Dies hält die Restladung BRM der Batterie 194 auf dem Niveau des Grenzwertes Bref.
Obwohl die Höhe des kontinuierlichen Bremsdrehmoments Tr2* wie bei der ersten Ausführungsform bei der zweiten Ausführungsform unter den drei verschiedenen Stufen ausgewählt wird, kann sie unter einer größeren Anzahl von Stufen ausgewählt werden oder auf eine Stufe fest eingestellt sein. Das kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* kann auf der Grundlage der Drehzahl der Antriebsräder 116 und 118, d. h., der Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126C oder auf der Grundlage der Änderungsrate der Drehzahl Nr eingestellt werden. Wenn die Restladung BRM der Batterie 194 geringer als der Grenzwert Bref ist, stoppt die Routine zum Steuern eines kontinuierlichen Bremsens der zweiten Ausführungsform den Betrieb der Brennkraftmaschine 150. Wie oben erläutert, kann jedoch die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 so eingestellt sein, daß sie gleich einem vorgegebenen Wert ist. Dieser Aufbau ermöglicht es, daß die Brennkraftmaschine 150 im Ansprechen auf das Hinauftreten auf das Gaspedal 164 die notwendige Energie schnell abgibt.
Wie oben erläutert, ermöglicht es die Leistungsabgabevorrichtung 110C der zweiten Ausführungsform, daß durch den ersten Motor MG1 und die Brennkraftmaschine 150 oder durch den ersten Motor MG1, den zweiten Motor MG2 und die Brennkraftmaschine 150 das Bremsdrehmoment Tr* oder das kontinuierliche Bremsdrehmoment Tr2* an die Hohlradwelle 126C abgegeben wird. Ein anderer möglicher Aufbau gibt einen Teil des Bremsdrehmoments Tr* oder des kontinuierlichen Bremsdrehmoments Tr2* durch eine mechanische Reibungsbremse an die Hohlradwelle 126C ab, während das restliche Drehmoment durch den ersten Motor MG1, den zweiten Motor MG2 und die Brennkraftmaschine 150 abgegeben wird.
Bei der Leistungsabgabevorrichtung 110C der zweiten Ausführungsform ist der zweite Motor MG2 zwischen der Brennkraftmaschine 150 und dem ersten Motor MG1 angeordnet. Wie bei einer anderen Leistungsabgabevorrichtung 110D, welche in Fig. 35 als ein modifiziertes Beispiel gezeigt ist, kann die Brennkraftmaschine 150 jedoch zwischen dem ersten Motor MG1 und dem zweiten Motor MG2 angeordnet sein. Bei der Leistungsabgabevorrichtung 110C der zweiten Ausführungsform wird die an die Hohlradwelle 126C abgegebene Leistung von der Anordnung zwischen dem ersten Motor MG1 und dem zweiten Motor MG2 über das Leistungszuführzahnrad 128, welches mit dem Hohlrad 122 verbunden ist, entnommen. Gemäß einer weiteren Leistungsabgabevorrichtung 110E, welche als ein anderes modifiziertes Beispiel in Fig. 36 gezeigt ist, kann die Leistung von dem Gehäuse 119 entnommen werden, von welchem sich eine Hohlradwelle 126E erstreckt.
Bei der Leistungsabgabevorrichtung 110 der ersten Ausführungsform, der Leistungsabgabevorrichtung 110C der zweiten Ausführungsform und deren modifizierten Beispielen ist die Kurbelwelle 156 mit dem Planetenradträger 124 des Planetengetriebes 120 verbunden, während die Sonnenradwelle 125 mit dem ersten Motor MG1 und die Hohlradwelle 126 mit dem Leistungsübertragungsgetriebe 111 verbunden ist, welches mit der Antriebswelle 112 über das Leistungszuführzahnrad 128 verbunden ist. Die Kurbelwelle 156, der erste Motor MG1 und das Leistungsübertragungsgetriebe 111 können jedoch mit den drei Wellen des Planetengetriebes 120 in jeglicher gwünschten Kombination verbunden sein. In jedem Fall können die Eingangs- und Ausgangsleistungen, d. h. die jeweiligen Drehmomentsbefehlswerte, bei jeder Drehmomentsteuerprozedur aus den Nomogrammen schnell erzielt werden.
Die Leistungsabgabevorrichtung 110 der ersten Ausführungsform und ihre oben erläuterten modifizierten Beispiele werden bei dem FR-Zweirad-Antrieb-Fahrzeug oder dem FF-Zweirad-Antrieb-Fahrzeug verwendet. Bei einem anderen modifizierten Beispiel von Fig. 37 wird jedoch eine Leistungsabgabevorrichtung 110F bei einem Vierrad- Antrieb-Fahrzeug verwendet. Bei diesem Aufbau ist der zweite Motor MG2 von der Hohlradwelle 126 getrennt und in dem Hinterradabschnitt des Fahrzeugs unabhängig angeordnet, so daß er die hinteren Antriebsräder 117 und 119 antreibt. Andererseits ist die Hohlradwelle 126 mit dem Differentialgetriebe 114 über das Leistungszuführzahnrad 128 und das Leistungsübertragungsgetriebe 111 verbunden, um die vorderen Antriebsräder 116 und 118 anzutreiben. Die Drehmomentsteuerprozeduren in der ersten Ausführungsform können auch bei diesem Aufbau verwendet werden.
Obwohl bei der Leistungsabgabevorrichtung 110 der ersten Ausführungsform und der Leistungsabgabevorrichtung 110C der zweiten Ausführungsform die Benzin- Brennkraftmaschine 150 verwendet wird, kann das Prinzip der Erfindung auch bei anderen Brennkraftmaschinen mit innerer und äußerer Verbrennung verwendet werden, wie z. B. Diesel-Brennkraftmaschinen, Turbinen- Brennkraftmaschinen und Düsenflugzeug- Brennkraftmaschinen.
Bei der Leistungsabgabevorrichtung 110 der ersten Ausführungsform und der Leistungsabgabevorrichtung 110C der zweiten Ausführungsform als die 3-Wellen- Leistungsabgabe-/Leistungsentnahmeeinrichung das Planetengetriebe 120 verwendet. Ein anderes mögliches Beispiel ist ein Planetengetriebe mit zwei Zahnrädern, welches mehrere Paare von Planetenrädern hat. Ein Planetenrad in jedem Paar ist mit dem Sonnenrad verbunden, während das andere mit dem Hohlrad verbunden ist, und die Paare der Planetenräder sind miteinander verbunden, um sich um das Sonnenrad zu drehen, während es sich auf seiner Achse dreht. Als 3-Wellen- Leistungsabgabe-/Leistungsentnahmeeinrichtung kann auch jede andere Vorrichtung oder Getriebeeinheit verwendet werden, wie z. B. ein Differentialgetriebe, solange es bestimmen kann, daß auf der Grundlage von vorgegebenen Leistungen, welche an jegliche zwei der drei Wellen abgegeben bzw. von diesen zwei der drei Wellen entnommen werden, an eine verbleibende Welle Leistung abgegeben bzw. von dieser Leistung entnommen wird.
Bei den oben erläuterten ersten und zweiten Ausführungsformen werden als der erste Motor MG1 und der zweite Motor MG2 Dauermagnet-(PM) Synchronmotore verwendet. Es können jedoch gemäß den Anforderungen jegliche andere Motore verwendet werden, welche den Regenerationsbetrieb und den Leistungsbetrieb durchführen, wie z. B. variable Reluktanz-(VR)- Synchronmotore, Vernier-Motore, Gleichstrommotore, Induktionsmotore, Supraleiter-Motore und Schrittmotore.
Bei der Leistungsabgabevorrichtung 110 der ersten Ausführungsform und der Leistungsabgabevorrichtung 110C der zweiten Ausführungsform werden als die ersten und zweiten Antriebsschaltungen 191 und 192 Transistor- Wechselrichter verwendet. Andere mögliche Beispiele beinhalten IGBT-Wechselrichter (Isolierschicht- Bipolarmodus-Wechselrichter), Thyristor-Wechselrichter, Spannungs-PWM-Wechselrichter (Spannungs- Pulsweitenmodulations-Wechselrichter), Rechteckwellen- Wechselrichter (Spannungswechselrichter und Stromwechselrichter) und Resonanz-Wechselrichter.
Die Batterie 194 bei den obigen Ausführungsformen kann Pb-Zellen, NiMH-Zellen, NiMH-Zellen, L1-Zellen oder ähnliche Zellen beinhalten. Anstelle der Batterie 194 kann ein Kondensator verwendet werden.
Obwohl die Leistungsabgabevorrichtung bei allen obigen Ausführungsformen an dem Kraftfahrzeug angebracht ist, kann sie an anderen Transportmitteln, wie z. B. Schiffen oder Flugzeugen sowie bei verschiedenen industriellen Maschinen angebracht sein.
Der Schutzumfang der gegenwärtigen Erfindung ist nur durch die Ausdrücke der beigefügten Ansprüche eingeschränkt.

Claims

1. Leistungsabgabevorrichtung zum Abgeben von Leistung an eine Antriebswelle (112), mit:

einer Brennkraftmaschine (150), welche eine Abtriebswelle (156) aufweist;

einem Motor (MG1), welcher eine rotierende Welle (125) aufweist und an die rotierende Welle (125) Leistung abgibt bzw. von dieser Leistung entnimmt;

einer 3-Wellen-Leistungsabgabe-/Leistungsentnahmeeinrichtung (120), welche drei Wellen aufweist, die mit der Antriebswelle (112), der Abtriebswelle (156) bzw. der rotierenden Welle (125) verbunden sind, und auf der Grundlage von vorgegebenen Leistungen, welche an jegliche zwei der drei Wellen abgegeben bzw. von diesen zwei der drei Wellen entnommen werden, an eine verbleibende Welle Leistung abgibt bzw. von dieser Leistung entnimmt;

einer Speicherbatterieeinrichtung (194), welche eine elektrische Energie liefert und aufnimmt, die notwendig ist, um an den Motor (MG1) Leistung abzugeben bzw. von diesem Leistung zu entnehmen; und

einer Ladungszustandserfassungseinrichtung, welche einen Ladungszustand der Speicherbatterieeinrichtung (194) erfaßt;

gekennzeichnet durch

eine Bremssteuereinrichtung (190), welche Betriebszustände der Brennkraftmaschine (150) und des Motors (MG1) derart steuert, daß ein vorgegebenes Bremsdrehmoment (Tr*) auf der Grundlage des erfaßten Ladungszustands der Speicherbatterieeinrichtung über die 3-Wellen-Leistungsabgabe-/Leistungsentnahmeeinrichtung an die Antriebswelle (112) abgegeben wird, wobei die Höhe eines Bremsdrehmoments, welches an die mit der Antriebswelle (112) verbundene Welle der 3-Wellen-Leistungsabgabe- /Leistungsentnahmeeinrichtung abgegeben werden soll, unter Berücksichtigung der Drehzahl dieser Welle der 3-Wel

len-Leistungsabgabe-/Leistungsentnahmeeinrichtung und der Drehmomentumwandlungseigenschaften der 3-Wellen-Leistungsabgabe-/Leistungsentnahmeeinrichtung (120) angemessen vorgegeben wird.

2. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Bremssteuereinrichtung (190) eine Einrichtung aufweist, welche den Motor (MG1) einen Regenerationsbetrieb ausführen läßt, wodurch auf die Antriebswelle (112) eine Bremskraft aufgebracht wird.

3. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Bremssteuereinrichtung (190) eine Einrichtung aufweist, welche den Motor (MG1) einen Leistungsbetrieb ausführen läßt, wodurch auf die Antriebswelle (112) eine Bremskraft aufgebracht wird.

4. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Bremssteuereinrichtung (190) eine Einrichtung aufweist, welche den Motor (MG1) steuert, um diesem die Brennkraftmaschine (150) antreiben zu lassen.

5. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Bremssteuereinrichtung (190) eine Einrichtung aufweist, welche den Motor (MG1) blockiert.

6. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, mit des Weiteren:

einem zweiten Motor (MG2), welcher zusätzlich zu dem Motor (MG1), der als ein erster Motor arbeitet, an die Antriebswelle (112) Leistung abgibt bzw. von dieser Leistung entnimmt,

wobei die Speicherbatterieeinrichtung (194) eine Einrichtung aufweist, welche eine elektrische Energie liefert und aufnimmt, die notwendig ist, um an den zweiten Motor (MG2) Leistung abzugeben bzw. von diesem Leistung zu entnehmen; und

wobei die Bremssteuereinrichtung (190) eine Einrichtung aufweist, welche die Brennkraftmaschine (150), den ersten Motor (MG1) und den zweiten Motor (MG2) steuert, um zu ermöglichen, daß auf die Antriebswelle (112) eine Bremskraft aufgebracht wird.

7. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Bremssteuereinrichtung die Brennkraftmaschine (150), den ersten Motor (MG1) und den zweiten Motor (MG2) auf der Grundlage des durch die Ladungszustandserfassungseinrichtung erfaßten Ladungszustand der Speicherbatterleeinrichtung steuert, wodurch auf die Antriebswelle eine Bremskraft aufgebracht wird.

8. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Bremssteuereinrichtung (190) den ersten Motor (MG1) und den zweiten Motor (MG2) derart steuert, daß der durch die Ladungszustandserfassungseinrichtung (190) erfaßte Ladungszustand der Speicherbatterieeinrichtung (194) derart geregelt wird, daß er in einem vorgegebenen Bereich liegt.

9. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Bremssteuereinrichtung (190) den zweiten Motor (MG2) derart steuert, daß auf die Antriebswelle (112) eine Bremskraft aufgebracht wird, und den ersten Motor (MG1) derart steuert, daß die an den ersten Motor (MG1) abgegebene Leistung bzw. die von dem ersten Motor (MG1) entnommene Leistung gleich Null gemacht werden.

10. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Bremssteuereinrichtung (190) den zweiten Motor derart steuert, daß auf die Antriebswelle eine Bremskraft aufgebracht wird, und die Brennkraftmaschine (150) und den ersten Motor (MG1) derart steuert, daß ein Antriebszustand der Brennkraftmaschine (150) auf einen vorgegebenen Betriebszustand eingestellt wird.

11. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 10, mit des Weiteren:

einer Antriebszustandserfassungseinrichtung, welche einen Antriebszustand der Antriebswelle (112) erfaßt, und einer Bremszeit-Anstriebszustands-Einstellungseinrichtung, welche den vorgegebenen Betriebszustand auf der Grundlage des durch die Antriebszustandserfassungseinrichtung erfaßten Antriebszustands der Antriebswelle (112) einstellt.

12. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 11, bei der der Antriebszustand der Brennkraftmaschine (150) eine Drehzahl (Ne) der Abtriebswelle (156) der Brennkraftmaschine (150) darstellt.

13. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Bremssteuereinrichtung (190) den ersten Motor (MG1) derart steuert, daß die Brennkraftmaschine (150) angetrieben wird.

14. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Bremssteuereinrichtung (190) den ersten Motor (MG1) und den zweiten Motor (MG2) derart steuert, daß eine durch den zweiten Motor (MG2) regenerierte elektrische Energie gleich einer durch den ersten Motor (MG1) verbrauchten elektrischen Energie sein kann.

15. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, mit des Weiteren:

einem zweiten Motor (MG2), welcher zusätzlich zu dem Motor (MG1), der als ein erster Motor arbeitet, an die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine Leistung abgibt bzw. von dieser Leistung entnimmt,

wobei die Bremssteuereinrichtung (190) eine Einrichtung aufweist, welche die Brennkraftmaschine (150), den ersten Motor (MG1) und den zweiten Motor (MG2) steuert, um auf die Antriebswelle (112) eine Bremskraft aufbringen zu können.

16. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 15, bei der die Bremssteuereinrichtung die Brennkraftmaschine (150), den ersten Motor (MG1) und den zweiten Motor (MG2) auf der Grundlage des durch die Ladungszustandserfassungseinrichtung erfaßten Ladungszustands der Speicherbatterieeinrichtung steuert.

17. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Bremssteuereinrichtung (190) den ersten Motor (MG1) und den zweiten Motor (MG2) derart steuert, daß der durch die Ladungszustandserfassungseinrichtung (190) erfaßte Ladungszustand der Speicherbatterieeinrichtung (194) so geregelt wird, daß er in einem vorbestimmten Bereich liegt.

18. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 15, bei der die Bremssteuereinrichtung (190) den ersten Motor (MG1) derart steuert, daß die Brennkraftmaschine (150) angetrieben wird, und den zweiten Motor (MG2) derart steuert, daß eine Bremskraft auf die Abtriebswelle (156) der Brennkraftmaschine (150) aufgebracht wird.

19. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 15, bei der die Bremssteuereinrichtung (190) den ersten Motor (MG1) und den zweiten Motor (MG2) derart steuert, daß eine durch den zweiten Motor (MG2) regenerierte elektrische Energie gleich einer durch den ersten Motor (MG1) verbrauchten elektrischen Energie werden kann.

20. Verfahren zur Steuerung einer Leistungsabgabevorrichtung zum Abgeben von Leistung an eine Antriebswelle, mit den Schritten:

(a) Vorsehen einer Leistungsabgabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5; und

(b) Steuern des Motors (MG1) unter Berücksichtigung einer Drehzahl der mit der Antriebswelle (112) verbundenen Welle der 3-Wellen-Leistungsabgabe- /Leistungsentnahmeeinrichtung und der Drehmomentumwandlungseigenschaften der 3-Wellen-Leistungsabgabe- /Leistungsentnahmeeinrichtung (120) derart, daß die Brennkraftmaschine angetrieben wird, wodurch auf die Antriebswelle eine Bremskraft aufgebracht wird.

21. Verfahren zur Steuerung einer Leistungsabgabevorrichtung zum Abgeben von Leistung an eine Antriebswelle, mit den Schritten:

(a) Vorsehen einer Leistungsabgabevorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14;

(b) Steuern des Motors (MG2) derart, daß der zweite Motor (MG2) auf die Antriebswelle (112) eine Bremskraft aufbringen kann; und

(c) Steuern der Brennkraftmaschine (150) und des ersten Motors (MG1) unter Berücksichtigung einer Drehzahl der mit der Antriebswelle (112) verbundenen Welle der 3-Wellen- Leistungsabgabe-/Leistungsentnahmeeinrichtung und der Drehmomentumwandlungseigenschaften der 3-Wellen-Leistungsabgabe-/Leistungsentnahmeeinrichtung (120), um einen Antriebszustand der Brennkraftmaschine (150) auf einen vorgegebenen Betriebszustand einzustellen.

22. Verfahren zur Steuerung einer Leistungsabgabevorrichtung zum Abgeben von Leistung an eine Antriebswelle, mit den Schritten:

(b) Steuern der Brennkraftmaschine (150), des ersten Motors (MG1) und des zweiten Motors (MG2) unter Berücksichtigung einer Drehzahl der mit der Antriebswelle (112) verbundenen Welle der 3-Wellen-Leistungsabgabe- /Leistungsentnahmeeinrichtung und der Drehmomentumwandlungseigenschaften der 3-Wellen-Leistungsabgabe- /Leistungsentnahmeeinrichtung (120), um auf die Antriebswelle (112) eine Bremskraft aufzubringen, wobei der Ladungszustand der Speicherbatterieeinrichtung (194) innerhalb eines vorgegebenen Bereichs gehalten wird.

23. Leistungsabgabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei der die Bremssteuereinrichtung (190) einen Sollverbrauch an Energie bestimmt, welche die Brennkraftmaschine (150) verbrauchen soll, um das vorgegebene Bremsdrehmoment (Tr*) zu erhalten, welches an die Antriebswelle (112) abgegeben wird, eine Solldrehzahl (Ne*) der Brennkraftmaschine (150) derart bestimmt, daß der Sollenergieverbrauch erhalten wird, und die Drehzahl des Motors (Mg1) derart steuert, daß die Solldrehzahl (NE*) der Brennkraftmaschine erhalten wird.

24. Verfahren zur Steuerung einer Leistungsabgabevorrichtung zum Abgeben von Leistung an eine Antriebswelle, nach einem der Ansprüche 20 bis 22, mit den Schritten:

Bestimmen eines Sollverbrauchs an Energie, welche die Brennkraftmaschine (150) verbrauchen soll, um das vorgegebene Bremsdrehmoment (TR*) zu erhalten, welches an die Antriebswelle (112) abgegeben wird;

Bestimmen einer Solldrehzahl (NE*) der Brennkraftmaschine (150) derart, daß der Sollenergieverbrauch erhalten wird;

und

Steuern der Drehzahl des Motors (MG1) derart, daß die Solldrehzahl (NE*) der Brennkraftmaschine (150) erhalten wird.