JP3000943B2 - 動力出力装置およびその制御方法 - Google Patents

動力出力装置およびその制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、動力出力装置およ
びその制御方法に関し、詳しくは、原動機から出力され
る動力を効率的に駆動軸に出力する動力出力装置および
その制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の動力出力装置としては、
車両に搭載される装置であって、原動機の出力軸と電動
機のロータに結合された駆動軸とを電磁継手により電磁
的に結合して原動機の動力を駆動軸に出力するものが提
案されている(例えば、特開昭53−133814号公
報等)。この動力出力装置では、電動機により車両の走
行を開始し、電動機の回転数が所定の回転数になった
ら、電磁継手へ励磁電流を与えて原動機をクランキング
すると共に原動機への燃料供給や火花点火を行なって原
動機を始動する。原動機が始動した後は、原動機からの
動力を電磁継手の電磁的な結合により駆動軸に出力して
車両を走行させる。電動機は、電磁継手により駆動軸に
出力される動力では駆動軸に必要な動力が不足する場合
に駆動され、この不足分を補う。電磁継手は、駆動軸に
動力を出力している際、その電磁的な結合の滑りに応じ
た電力を回生する。この回生された電力は、走行の開始
の際に用いられる電力としてバッテリに蓄えられたり、
駆動軸の動力の不足分を補う電動機の動力として用いら
れる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の動力出力装置は、駆動軸の回転数が大きくな
ると、装置全体の効率が低下する場合を生じるという問
題があった。上述の動力出力装置では、駆動軸の回転数
が大きくなったときでも電磁継手により駆動軸に動力を
出力しようとすると、原動機の回転数を駆動軸の回転数
以上にしなければならない。原動機の効率のよい運転ポ
イントの領域は、その回転数と負荷トルクとにより範囲
が定まっているのが通常であるから、その範囲を超える
回転数で駆動軸が回転しているときには、原動機は効率
のよい運転ポイントの範囲外で運転しなければならず、
この結果、装置全体の効率が低下することとなる。
【0004】本出願人は、こうした問題に対する解決策
の1つとして、既に出願した特願平7−266475号
において、電磁継手に代えて原動機の出力軸と駆動軸と
にそれぞれ結合される2つのロータを有し発電動作が可
能な対ロータ電動機を用い、駆動軸の回転数が大きくな
ったときには、この対ロータ電動機をモータとして制御
して、原動機の出力軸に結合されたロータに対して相対
的に駆動軸に結合されたロータを回転駆動させることに
より、駆動軸の回転数より小さな回転数で原動機を運転
可能とするものを提案している。
【0005】しかし、この提案の装置では、駆動軸の回
転数が原動機の回転数より大きくなったときには、対ロ
ータ電動機を高トルクのまま高回転で運転する必要があ
ると共に、駆動軸に取り付けられた電動機を発電機とし
て動作させて対ロータ電動機により消費される電力を回
生する必要があるため、対ロータ電動機と電動機とがそ
れぞれ高負荷で運転されることになり、駆動軸の回転数
が原動機の回転数より小さいときに比して、前述の従来
例ほどではないが、装置全体の効率が若干低下してしま
う。
【0006】本発明の動力出力装置およびその制御方法
は、こうした問題点を解決し、原動機から出力される動
力をより効率よく駆動軸に出力する装置およびこうした
装置の制御方法を提案することを目的の一つとする。ま
た、本発明の動力出力装置およびその制御方法は、駆動
軸の回転数が原動機の回転数より大きくなったときでも
駆動軸に効率よく動力を出力する装置およびその装置の
制御方法を提案することを目的の一つとする。
【0007】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の動力出力装置は、上述の目的の少なくとも一部を
達成するために次の手段を講じた。
【0008】本発明の動力出力装置は、駆動軸に動力を
出力する動力出力装置であって、出力軸を有する原動機
と、前記出力軸に結合された第1のロータと、前記駆動
軸に結合され該第1のロータに対して相対的に回転可能
な第2のロータとを有し、該両ロータ間の電磁的な結合
を介して該出力軸と該駆動軸との間で動力のやり取りを
する第1の電動機と、前記出力軸および前記駆動軸とは
異なる回転軸を有し、該回転軸を介して動力のやり取り
をする第2の電動機と、前記回転軸と前記出力軸との機
械的な接続と該接続の解除とを行なう第1の接続手段
と、前記回転軸と前記駆動軸との機械的な接続と該接続
の解除とを行なう第2の接続手段とを備えることを要旨
とする。
【0009】この本発明の動力出力装置は、原動機の出
力軸に結合された第1のロータと駆動軸に結合されこの
第1のロータに対して相対的に回転可能な第2のロータ
とを有する第1の電動機が、この両ロータ間の電磁的な
結合を介して出力軸と駆動軸との間で動力のやり取りを
する。原動機の出力軸および駆動軸とは異なる回転軸を
有する第2の電動機は、第1の接続手段によりこの回転
軸と原動機の出力軸との機械的な接続がなされたときに
は原動機の出力軸と、第2の接続手段により回転軸と駆
動軸との機械的な接続がなされたときには駆動軸と、回
転軸を介して動力のやり取りをする。
【0010】このように、本発明の動力出力装置は、第
2の電動機の回転軸を原動機の出力軸に接続したり接続
を解除したり、駆動軸に接続したり接続を解除したりす
ることができる。この結果、第1の電動機と第2の電動
機とを低負荷で運転できるようにすることが可能とな
り、その結果、効率の低下を防止することができ、装置
全体の効率を向上させることができる。
【0011】こうした本発明の動力出力装置において、
前記第1の接続手段および前記第2の接続手段は、共に
クラッチにより構成されてなるものとすることもでき
る。こうすれば、簡易な構成で各接続手段を実現するこ
とができる。
【0012】また、本発明の動力出力装置において、前
記駆動軸と前記出力軸とを同軸上に配置してなるものす
ることもでき、この場合、さらに、前記回転軸を前記駆
動軸および前記出力軸と同軸上に配置してなるものとす
ることもできる。こうすれば、動力出力装置を直線上に
形成されたスペースに設置するのに有利な配置とするこ
とができる。
【0013】この駆動軸と出力軸と回転軸とを同軸上に
配置してなる動力出力装置において、前記第2の電動機
は、前記第1の電動機の径方向外側に配置された円筒状
のロータを有する電動機であるものとすることもでき
る。こうすれば、動力出力装置の軸方向の長さを小さく
することができ、コンパクトな装置にすることができ
る。
【0014】また、駆動軸と出力軸と回転軸とを同軸上
に配置してなる動力出力装置において、前記原動機から
前記第2の電動機,前記第1の電動機の順に配置してな
るものとすることもでき、この場合、さらに、前記第2
の電動機と前記第1の電動機との間に前記第1の接続手
段および前記第2の接続手段を配置してなるものとする
こともできる。第2の電動機は、原動機の運転を停止
し、第1の接続手段により回転軸と原動機の出力軸との
接続を解除すると共に第2の接続手段により回転軸と駆
動軸とを接続した状態で駆動する動作を考慮した場合に
は、第1の電動機より大きなトルク出力が可能なものが
必要となる。電動機のトルク出力は、ロータの軸方向の
長さに比例し直径の2乗に比例するから、第2の電動機
の大きさは第1の電動機より大きくなる。一方、原動機
に内燃機関を用いた場合には、同じエネルギを出力する
のに必要な大きさは、通常原動機の方が電動機より大き
くなる。したがって、原動機と第1の電動機と第2の電
動機とを大きさの順に並べると、原動機,第2の電動
機,第1の電動機の順になる。このように大きさの順に
並べることにより、動力出力装置をまとまりのあるもの
とすることができ、車両や船等に搭載する際の取り扱い
や設置スペースを有利にすることができる。また、第1
の接続手段や第2の接続手段は、前述のようにクラッチ
等により構成可能なので、第1の電動機や第2の電動機
に比してその大きさが小さい。したがって、第1の接続
手段と第2の接続手段とをこれらの大きな機器の間に形
成されるデッドスペースに配置することも可能となり、
装置全体をよりコンパクトなものとすることもできる。
【0015】なお、原動機,第2の電動機,第1の電動
機の順に配置してなる動力出力装置において、第1の接
続手段と第2の接続手段との配置の手法は、第1の接続
手段と第2の接続手段とをまとめて配置する手法とし
て、上述の第2の電動機と第1の電動機との間に配置す
るものの他に原動機と第2の電動機との間に配置するも
のがあり、第1の接続手段と第2の接続手段とを別々に
配置する手法として、第1の接続手段を原動機と第2の
電動機との間に配置すると共に第2の電動機と第1の電
動機との間に配置するものとがある。また、駆動軸と出
力軸と回転軸とを同軸上に配置してなる動力出力装置に
おいて、前記原動機から前記第1の電動機,前記第2の
電動機の順に配置してなるものとすることもできる。こ
の場合の第1の接続手段と第2の接続手段の配置の手法
としても、前述したように、種々のものが挙げられる。
このように、原動機と第1の電動機と第2の電動機の配
置や第1の接続手段と第2の接続手段の配置は、動力出
力装置の規模や設置するスペースなどにより定めること
ができ、種々の配置とすることができる。
【0016】また、本発明の動力出力装置において、前
記回転軸を前記駆動軸および前記出力軸とは異なる軸上
に配置してなるものとすることもできる。こうすれば、
各軸をすべて同軸上とするものに比して、装置の軸方向
の長さを小さくすることができる。
【0017】さらに、本発明の動力出力装置において、
前記出力軸と前記駆動軸とを異なる軸上に配置してなる
ものとすることもできる。この場合、さらに、前記回転
軸を前記出力軸と同軸上に配置してなるものとしたり、
前記回転軸を前記駆動軸と同軸上に配置してなるものと
することもできる。これらの動力出力装置も、各軸をす
べて同軸上とするものに比して、装置の軸方向の長さを
小さくすることができる。
【0018】また、本発明の動力出力装置において、前
記第1の接続手段は前記回転軸の回転数を変速して前記
出力軸に伝達する変速手段を備えるものとすることもで
き、前記第2の接続手段は前記回転軸の回転数を変速し
て前記駆動軸に伝達する変速機を備えるものとすること
もできる。こうすれば、回転軸の回転数を調整すること
ができる。この結果、第2の電動機をより効率のよいポ
イントで運転することができ、装置の効率を向上させる
ことができる。
【0019】これらの変形例を含め、本発明の動力出力
装置は、前記原動機,前記第1の電動機,前記第2の電
動機および前記駆動軸の運転状態または所定の指示に基
づいて前記第1の接続手段および前記第2の接続手段を
制御する接続制御手段を備えるものとすることもでき
る。こうすれば、第1の接続手段および第2の接続手段
による接続並びにその解除を原動機,第1の電動機,第
2の電動機および駆動軸の状態または所定の指示に基づ
いて行なうことができる。
【0020】こうした接続制御手段を備える本発明の動
力出力装置において、前記接続制御手段は、前記運転状
態として前記出力軸の回転速度が前記駆動軸の回転速度
より大きい状態にあるとき、前記回転軸と前記出力軸と
の接続が解除されるよう前記第1の接続手段を制御する
と共に該回転軸と前記駆動軸とが接続されるよう前記第
2の接続手段を制御し、前記運転状態として前記出力軸
の回転速度が前記駆動軸の回転速度より小さい状態にあ
るとき、前記回転軸と前記出力軸とが接続されるよう前
記第1の接続手段を制御すると共に該回転軸と前記駆動
軸との接続が解除されるよう前記第2の接続手段を制御
する手段であるものとすることもできる。こうすれば、
駆動軸の回転速度が原動機の出力軸の回転速度よりも大
きいときにも小さいときにも、第1の電動機と第2の電
動機とを共に低負荷で運転することができる。この結
果、第1の電動機により消費または回生されるエネルギ
も第2の電動機により消費または回生されるエネルギも
小さくなるから、両電動機におけるエネルギの損失も小
さくなり、装置全体の効率を向上させることができる。
【0021】また、接続制御手段を備える本発明の動力
出力装置において、前記接続制御手段は、前記回転軸と
前記駆動軸とが接続されると共に該回転軸と前記出力軸
とが接続されるよう前記第1の接続手段および前記第2
の接続手段を制御する手段であるものとすることもでき
る。こうすれば、原動機の出力軸と駆動軸とを機械的に
接続することができ、原動機から出力される動力を直接
駆動軸に出力することができる。こうした態様の動力出
力装置において、前記運転状態は、前記駆動軸の回転数
を前記原動機の出力軸の回転数としたとき、該原動機を
効率よく運転できる所定範囲内の状態であるものとする
こともできる。こうすれば、効率よく運転される原動機
から出力された動力を直接駆動軸に出力することができ
る。また、前記運転状態は、前記出力軸の回転数と前記
駆動軸の回転数との偏差が所定範囲内にある状態である
ものとすることもできる。こうすれば、出力軸の回転数
と駆動時区の回転数との偏差の回転数で駆動する第1の
電動機において、第1の電動機の回転数が小さくなるこ
とに伴って生じる効率の低下を回避することができる。
更に、前記運転状態は、前記第1の電動機の異常を検出
した状態であるものとすることもできる。こうすれば、
第1の電動機に異常を検出したときに第1の電動機の回
転を停止することができる。
【0022】さらに、接続制御手段を備える本発明の動
力出力装置において、前記接続制御手段は、前記回転軸
と前記駆動軸との接続が解除されると共に該回転軸と前
記出力軸との接続が解除されるよう前記第1の接続手段
および前記第2の接続手段を制御する手段であるものと
することもできる。こうすれば、駆動軸に動力を出力す
る系の外側に第2の電動機を置くことができる。こうし
た態様の動力出力装置において、前記運転状態は、前記
駆動軸に出力すべきトルクを前記原動機から出力される
トルクとしたとき、該原動機を効率よく運転できる所定
範囲内の状態であるものとすることもできる。こうすれ
ば、効率よく運転される原動機から出力された動力を直
接駆動軸に出力することができる。また、前記運転状態
は、前記第2の電動機の異常を検出した状態であるもの
とすることもできる。こうすれば、第2の電動機の異常
を検出したときに第2の電動機の回転を停止することが
できる。
【0023】あるいは、接続制御手段を備える本発明の
動力出力装置において、前記接続制御手段により、前記
回転軸が前記出力軸または前記駆動軸のいずれか一方に
接続されているとき、前記原動機から出力される動力を
トルク変換して前記駆動軸に出力するよう前記第1の電
動機および前記第2の電動機を駆動制御する駆動制御手
段を備えるものとすることもできる。こうすれば、原動
機から出力された動力を所望の動力にトルク変換して駆
動軸に出力することができる。この結果、同じエネルギ
を出力する運転ポイントであれば原動機をより効率のよ
い運転ポイントで運転することができ、装置全体のエネ
ルギ効率を向上させることができる。
【0024】また、接続制御手段を備える本発明の動力
出力装置において、前記第1の電動機による動力のやり
取りの際に消費または回生される電力の充放電と、前記
第2の電動機による動力のやり取りの際に消費または回
生される電力の充放電とが可能な蓄電手段と、操作者の
指示に基づいて前記駆動軸に出力すべき目標動力を設定
する目標動力設定手段と、前記目標動力設定手段により
設定された目標動力が、前記原動機から出力される動力
と前記蓄電手段によって充放電される電力とからなるエ
ネルギにより前記駆動軸に出力されるよう前記原動機,
前記第1の電動機および前記第2の電動機を駆動制御す
る駆動制御手段とを備えるものとすることもできる。
【0025】この態様の動力出力装置は、蓄電手段が、
必要に応じて、第1の電動機による動力のやり取りの際
に消費または回生される電力の充放電と、第2の電動機
による動力のやり取りの際に消費または回生される電力
の充放電とを行ない、駆動制御手段が、目標動力設定手
段により、操作者の指示に基づいて駆動軸に出力すべき
動力として設定された目標動力が、原動機から出力され
る動力と蓄電手段によって充放電される電力とからなる
エネルギにより駆動軸に出力されるよう原動機,第1の
電動機および第2の電動機を駆動制御する。こうした態
様の動力出力装置とすれば、原動機から出力される動力
と蓄電手段によって充放電される電力とからなるエネル
ギを所望の動力にトルク変換して駆動軸に出力すること
ができるから、原動機から出力可能な最大の動力より大
きな目標動力が設定されても、この目標動力を駆動軸に
出力することができる。このため、原動機として設定可
能な最大の目標動力より小さな動力しか出力することが
できないものでも用いることができる。この結果、装置
全体を小型化することができる。
【0026】こうした蓄電手段と駆動制御手段とを備え
る本発明の動力出力装置において、前記蓄電手段の状態
を検出する蓄電状態検出手段を備え、前記駆動制御手段
は、前記蓄電状態検出手段により検出された前記蓄電手
段の状態が所定範囲内の状態となるよう前記原動機,前
記第1の電動機および前記第2の電動機を駆動制御する
手段であるものとすることもできる。こうすれば、常に
蓄電手段を所定範囲内の状態にすることができる。
【0027】また、蓄電手段と駆動制御手段とを備える
本発明の動力出力装置において、前記接続制御手段は、
操作者の所定の指示があったとき又は前記目標動力設定
手段により設定された目標動力が所定範囲の動力である
とき、前記回転軸と前記出力軸との接続が解除されるよ
う前記第1の接続手段を制御すると共に、前記回転軸と
前記駆動軸とが接続されるよう前記第2の接続手段を制
御する手段であり、前記駆動制御手段は、前記蓄電手段
から放電される電力を用いて前記第2の電動機を駆動制
御する手段であるものとすることもできる。こうすれ
ば、第2の電動機から出力される動力のみで駆動軸を回
転駆動することができる。
【0028】あるいは、蓄電手段と駆動制御手段とを備
える本発明の動力出力装置において、前記接続制御手段
は、操作者の所定の指示があったとき又は前記目標動力
設定手段により設定された目標動力が所定範囲の動力で
あるとき、前記回転軸と前記出力軸とが接続されるよう
前記第1の接続手段を制御すると共に、前記回転軸と前
記駆動軸との接続が解除されるよう前記第2の接続手段
を制御する手段であり、前記駆動制御手段は、前記蓄電
手段から放電される電力を用いて、前記第1の電動機か
ら駆動軸に動力を出力するよう該第1の電動機を制御す
ると共に、該動力の出力に伴って前記原動機の出力軸に
作用するトルクを打ち消すよう前記第2の電動機を制御
する手段であるものとすることもできる。こうすれば、
第1の電動機から出力される動力で駆動軸を回転駆動す
ることができる。
【0029】さらに、蓄電手段と駆動制御手段とを備え
る本発明の動力出力装置において、前記接続制御手段
は、操作者の所定の指示があったとき又は前記目標動力
設定手段により設定された目標動力が所定範囲の動力で
あるとき、前記回転軸と前記出力軸とが接続されるよう
前記第1の接続手段を制御すると共に、前記回転軸と前
記駆動軸とが接続されるよう前記第2の接続手段を制御
する手段であり、前記駆動制御手段は、前記原動機への
燃料供給および点火の制御を停止すると共に、前記蓄電
手段から放電される電力を用いて前記原動機をモータリ
ングしながら前記駆動軸に動力を出力するよう前記第2
の電動機を制御する手段であるものとすることもでき
る。こうすれば、原動機を連れ回しながら第2の電動機
により駆動軸に動力を出力することができる。
【0030】この原動機を連れ回す態様の本発明の動力
出力装置において、所定の始動指示がなされたとき、前
記原動機のモータリングに伴って該原動機への燃料供給
および点火を制御する原動機始動制御手段を備えるもの
とすることもできる。こうすれば、原動機を始動するこ
とができ、原動機と第2の電動機とから駆動軸に動力を
出力する態様に容易に移行することができる。そして、
この態様の動力出力装置において、前記駆動制御手段
は、前記原動機始動制御手段による前記原動機の始動に
伴って該原動機から出力される動力を打ち消すよう前記
第2の電動機を制御する手段であるものとすることもで
きる。こうすれば、原動機の始動の際に生じる駆動軸へ
出力するトルクの変動を小さくしたり、なくしたりする
ことができる。
【0031】また、蓄電手段と駆動制御手段とを備える
本発明の動力出力装置において、前記目標動力設定手段
は、前記駆動軸を前記原動機の出力軸の回転方向とは逆
向きに回転させる動力を目標動力として設定する手段で
あるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸を原
動機の出力軸の回転方向とは逆向に回転させることがで
きる。
【0032】また、接続制御手段を備える本発明の動力
出力装置において、所定の逆転指示がなされたとき、前
記接続制御手段を介して前記回転軸と前記出力軸との接
続が解除され前記回転軸と前記駆動軸とが接続されるよ
う前記第1および前記第2の接続手段を制御すると共
に、前記第2の電動機から前記駆動軸に前記原動機の出
力軸の回転方向とは逆向きに回転する動力を出力するよ
う該第2の電動機を制御する逆転制御手段を備えるもの
とすることもできる。こうすれば、第2の電動機により
駆動軸を原動機の出力軸の回転方向とは逆向きに回転さ
せることができる。
【0033】接続制御手段を備える本発明の動力出力装
置において、所定の逆転指示がなされたとき、前記接続
制御手段を介して前記回転軸と前記出力軸とが接続され
前記回転軸と前記駆動軸との接続が解除されるよう前記
第1および前記第2の接続手段を制御すると共に、前記
第1の電動機から前記駆動軸に前記原動機の出力軸の回
転方向とは逆向きに回転する動力を出力するよう該第2
の電動機を制御し、該駆動軸に出力される動力の反力と
して前記出力軸に作用するトルクを打ち消すよう前記第
2の電動機を制御する逆転制御手段を備えるものとする
こともできる。こうすれば、第1の電動機により駆動軸
を原動機の出力軸の回転方向とは逆向きに回転させるこ
とができる。
【0034】接続制御手段を備える本発明の動力出力装
置において、所定の始動指示がなされたとき、前記接続
制御手段を介して前記回転軸と前記出力軸とが接続され
前記回転軸と前記駆動軸との接続が解除されるよう前記
第1および第2の接続手段を制御すると共に、前記原動
機をモータリングするよう前記第2の電動機を制御し、
該原動機のモータリングに伴って該原動機への燃料供給
および点火を制御する原動機始動制御手段を備えるもの
とすることもできる。こうすれば、原動機を始動するた
めの電動機を別個に設けることなく、第2の電動機によ
り原動機を始動することができる。
【0035】接続制御手段を備える本発明の動力出力装
置において、所定の始動指示がなされたとき、前記接続
制御手段を介して前記回転軸と前記出力軸との接続が解
除され前記回転軸と前記駆動軸とが接続されるよう前記
第1および第2の接続手段を制御すると共に、前記回転
軸が回転しないよう該第2の電動機を制御し、前記原動
機をモータリングするよう前記第1の電動機を制御し、
更に、該原動機のモータリングに伴って該原動機への燃
料供給および点火を制御する原動機始動制御手段を備え
るものとすることもできる。こうすれば、原動機を始動
するための電動機を別個に設けることなく、第1の電動
機および第2の電動機により原動機を始動することがで
きる。
【0036】接続制御手段を備える本発明の動力出力装
置において、前記回転軸と前記出力軸との接続が解除さ
れ前記回転軸と前記駆動軸とが接続された状態で前記第
2の電動機から前記駆動軸に動力を出力している際に所
定の始動指示がなされたとき、前記原動機をモータリン
グするよう前記第1の電動機を制御すると共に、該原動
機のモータリングに伴って該原動機への燃料供給および
点火を制御する原動機始動制御手段を備えるものとする
こともできる。こうすれば、第2の電動機により駆動軸
を駆動している最中でも原動機を始動することができ
る。もとより、原動機を始動するための電動機を別個に
設ける必要がない。
【0037】この態様の動力出力装置において、前記原
動機始動手段は、前記原動機のモータリングに要するト
ルクの反力として前記第1の電動機から前記駆動軸に出
力されるトルクを打ち消すよう前記第2の電動機を制御
する手段であるものとすることもできる。こうすれば、
駆動軸に生じるトルク変動をより小さくすることができ
る。
【0038】接続制御手段を備える本発明の動力出力装
置において、前記回転軸と前記出力軸とが接続され前記
回転軸と前記駆動軸との接続が解除された状態で前記第
2の電動機により前記出力軸を固定すると共に前記第1
の電動機から前記駆動軸に動力を出力している際に所定
の始動指示がなされたとき、前記原動機をモータリング
するよう前記第2の電動機を制御し、該原動機のモータ
リングに伴って該原動機への燃料供給および点火を制御
する原動機始動制御手段を備えるものとすることもでき
る。こうすれば、第1の電動機により駆動軸を駆動して
いる最中でも原動機を始動することができる。もとよ
り、原動機を始動するための電動機を別個に設ける必要
がない。
【0039】この態様の動力出力装置において、前記原
動機始動手段は、前記原動機のモータリングに要するト
ルクの反力として前記駆動軸に出力されるトルクを打ち
消すよう前記第1の電動機を制御する手段であるものと
することもできる。こうすれば、駆動軸に生じるトルク
変動をより小さくすることができる。
【0040】本発明の第1の動力出力装置の制御方法
は、出力軸を有する原動機と、前記出力軸に結合された
第1のロータと、駆動軸に結合され該第1のロータに対
して相対的に回転可能な第2のロータとを有し、該両ロ
ータ間の電磁的な結合を介して該出力軸と該駆動軸との
間で動力のやり取りをする第1の電動機と、前記出力軸
および前記駆動軸とは異なる回転軸を有し、該回転軸を
介して動力のやり取りをする第2の電動機と、前記回転
軸と前記出力軸との機械的な接続と該接続の解除とを行
なう第1の接続手段と、前記回転軸と前記駆動軸との機
械的な接続と該接続の解除とを行なう第2の接続手段と
を備え、前記駆動軸に動力を出力する動力出力装置の制
御方法であって、前記出力軸の回転速度が前記駆動軸の
回転速度より大きいとき、前記回転軸と前記出力軸との
接続が解除されるよう前記第1の接続手段を制御すると
共に該回転軸と前記駆動軸とが接続されるよう前記第2
の接続手段を制御し、前記出力軸の回転速度が前記駆動
軸の回転速度より小さいとき、前記回転軸と前記出力軸
とが接続されるよう前記第1の接続手段を制御すると共
に該回転軸と前記駆動軸との接続が解除されるよう前記
第2の接続手段を制御することを要旨とする。
【0041】この第1の動力出力装置の制御方法によれ
ば、駆動軸の回転速度が原動機の出力軸の回転速度より
も大きいときにも小さいときにも、第1の電動機と第2
の電動機とを共に低負荷で運転することができる。この
結果、第1の電動機により消費または回生されるエネル
ギも第2の電動機により消費または回生されるエネルギ
も小さくなるから、両電動機におけるエネルギの損失も
小さくなり、エネルギ効率を向上させることができる。
【0042】本発明の第2の動力出力装置の制御方法
は、出力軸を有する原動機と、前記出力軸に結合された
第1のロータと、駆動軸に結合され該第1のロータに対
して相対的に回転可能な第2のロータとを有し、該両ロ
ータ間の電磁的な結合を介して該出力軸と該駆動軸との
間で動力のやり取りをする第1の電動機と、前記出力軸
および前記駆動軸とは異なる回転軸を有し、該回転軸を
介して動力のやり取りをする第2の電動機と、前記回転
軸と前記出力軸との機械的な接続と該接続の解除とを行
なう第1の接続手段と、前記回転軸と前記駆動軸との機
械的な接続と該接続の解除とを行なう第2の接続手段と
を備え、前記駆動軸に動力を出力する動力出力装置の制
御方法であって、前記駆動軸に出力すべきトルクと該駆
動軸の回転数とにより表わされる該駆動軸の運転ポイン
トが前記原動機を効率よく運転できる範囲として設定さ
れた所定範囲内にあるとき、前記回転軸と前記駆動軸と
が接続されると共に該回転軸と前記出力軸とが接続され
るよう前記第1の接続手段および前記第2の接続手段を
制御することを要旨とする。
【0043】この第2の動力出力装置の制御方法によれ
ば、原動機の出力軸と駆動軸とを機械的に接続すること
ができ、原動機から出力される動力を直接駆動軸に出力
することができる。しかも、原動機が効率よく運転でき
る範囲内のときに第1の接続手段および第2の接続手段
を接続するから、動力出力装置の効率をよりよくするこ
とができる。
【0044】こうした第1または第2の動力出力装置の
制御方法において、前記動力出力装置は、前記第1の電
動機による動力のやり取りの際に消費または回生される
電力の充放電と、前記第2の電動機による動力のやり取
りの際に消費または回生される電力の充放電とが可能な
蓄電手段を備え、前記動力出力装置の制御方法は、さら
に、操作者の指示に基づいて前記駆動軸に出力すべき目
標動力を設定する目標動力設定ステップと、該設定され
た目標動力が、前記原動機から出力される動力と前記蓄
電手段によって充放電される電力とからなるエネルギに
より前記駆動軸に出力されるよう前記原動機,前記第1
の電動機および前記第2の電動機を駆動制御する駆動制
御ステップとを備えるものとすることもできる。
【0045】この態様の制御方法によれば、原動機から
出力される動力と蓄電手段によって充放電される電力と
からなるエネルギを所望の動力にトルク変換して駆動軸
に出力することができるから、原動機から出力可能な最
大の動力より大きな目標動力が設定されても、この目標
動力を駆動軸に出力することができる。このため、原動
機として設定可能な最大の目標動力より小さな動力しか
出力することができないものでも用いることができる。
こうした制御方法において、さらに、前記駆動制御ステ
ップは、前記蓄電手段の状態を検出し、該蓄電手段の状
態が所定範囲内の状態となるよう前記原動機,前記第1
の電動機および前記第2の電動機を駆動制御するステッ
プであるものとすることもできる。こうすれば、常に蓄
電手段を所定範囲内の状態にすることができる。
【0046】本発明の第3の動力出力装置の制御方法
は、出力軸を有する原動機と、前記出力軸に結合された
第1のロータと、駆動軸に結合され該第1のロータに対
して相対的に回転可能な第2のロータとを有し、該両ロ
ータ間の電磁的な結合を介して該出力軸と該駆動軸との
間で動力のやり取りをする第1の電動機と、前記出力軸
および前記駆動軸とは異なる回転軸を有し、該回転軸を
介して動力のやり取りをする第2の電動機と、前記回転
軸と前記出力軸との機械的な接続と該接続の解除とを行
なう第1の接続手段と、前記回転軸と前記駆動軸との機
械的な接続と該接続の解除とを行なう第2の接続手段と
を備え、前記駆動軸に動力を出力する動力出力装置の制
御方法であって、前記第1の接続手段による接続か前記
第2の接続手段による接続かのいずれか一方を行なうよ
う該第1の接続手段および該第2の接続手段を制御し、
前記原動機から出力される動力をトルク変換して前記駆
動軸に出力するよう前記第1の電動機および前記第2の
電動機を駆動制御することを要旨とする。
【0047】この第3の動力出力装置の制御方法によれ
ば、原動機から出力された動力を所望の動力にトルク変
換して駆動軸に出力することができる。この結果、同じ
エネルギを出力する運転ポイントであれば原動機をより
効率のよい運転ポイントで運転することができ、エネル
ギ効率をより向上させることができる。
【0048】
【発明の実施の形態】
A.構成 以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明す
る。図1は本発明の第1の実施例としての動力出力装置
20の概略構成を示す構成図、図2は図1の動力出力装
置20を組み込んだ車両の概略構成を示す構成図であ
る。説明の都合上、まず図2を用いて、車両全体の構成
から説明する。
【0049】図2に示すように、この車両には、動力源
であるエンジン50としてガソリンにより運転されるガ
ソリンエンジンが備えられている。このエンジン50
は、吸気系からスロットルバルブ66を介して吸入した
空気と燃料噴射弁51から噴射されたガソリンとの混合
気を燃焼室52に吸入し、この混合気の爆発により押し
下げられるピストン54の運動をクランクシャフト56
の回転運動に変換する。ここで、スロットルバルブ66
はアクチュエータ68により開閉駆動される。点火プラ
グ62は、イグナイタ58からディストリビュータ60
を介して導かれた高電圧によって電気火花を形成し、混
合気はその電気火花によって点火されて爆発燃焼する。
【0050】このエンジン50の運転は、電子制御ユニ
ット(以下、EFIECUと呼ぶ)70により制御され
ている。EFIECU70には、エンジン50の運転状
態を示す種々のセンサが接続されている。例えば、スロ
ットルバルブ66の開度(ポジション)を検出するスロ
ットルバルブポジションセンサ67、エンジン50の負
荷を検出する吸気管負圧センサ72、エンジン50の水
温を検出する水温センサ74、ディストリビュータ60
に設けられクランクシャフト56の回転数と回転角度を
検出する回転数センサ76および回転角度センサ78な
どである。なお、EFIECU70には、この他、例え
ばイグニッションキーの状態STを検出するスタータス
イッチ79なども接続されているが、その他のセンサ,
スイッチなどの図示は省略した。
【0051】エンジン50のクランクシャフト56に
は、後述するクラッチモータ30およびアシストモータ
40を介して駆動軸22が結合されている。駆動軸22
は、ディファレンシャルギヤ24に結合されており、動
力出力装置20からのトルクは最終的に左右の駆動輪2
6,28に伝達される。このクラッチモータ30および
アシストモータ40は、制御装置80により制御されて
いる。制御装置80の構成は後で詳述するが、内部には
制御CPUが備えられており、シフトレバー82に設け
られたシフトポジションセンサ84やアクセルペダル6
4に設けられたアクセルペダルポジションセンサ64
a,ブレーキペダル65に設けられたブレーキペダルポ
ジションセンサ65aなども接続されている。また、制
御装置80は、上述したEFIECU70と通信によ
り、種々の情報をやり取りしている。これらの情報のや
り取りを含む制御については、後述する。
【0052】図1に示すように、実施例の動力出力装置
20は、エンジン50と、エンジン50のクランクシャ
フト56にインナロータ31が結合されると共に駆動軸
22にアウタロータ33が結合されたクラッチモータ3
0と、第1クラッチ45と第2クラッチ46とによりク
ランクシャフト56または駆動軸22に機械的にロータ
41が接続されるアシストモータ40と、クラッチモー
タ30およびアシストモータ40を駆動制御する制御装
置80とから構成されている。
【0053】クラッチモータ30は、図1に示すよう
に、インナロータ31の外周面に永久磁石32を備え、
アウタロータ33に形成されたスロットに三相のコイル
34を巻回する同期電動機として構成されている。この
三相コイル34への電力は、スリップリング35を介し
て供給される。アウタロータ33において三相コイル3
4用のスロットおよびティースを形成する部分は、無方
向性電磁鋼板の薄板を積層することで構成されている。
永久磁石32は、実施例では8個(N極,S極が各4
個)設けられており、インナロータ31の内周面に貼付
されている。その磁化方向はクラッチモータ30の軸中
心に向かう方向であり、一つおきに磁極の方向は逆向き
になっている。この永久磁石32と僅かなギャップによ
り対向するアウタロータ33の三相コイル34は、アウ
タロータ33に設けられた計12個のスロット(図示せ
ず)に巻回されており、各コイルに通電すると、スロッ
トを隔てるティースを通る磁束を形成する。各コイルに
三相交流を流すと、この磁界は回転する。三相コイル3
4の各々は、スリップリング35から電力の供給を受け
るよう接続されている。このスリップリング35は、駆
動軸22に固定された回転リング35aとブラシ35b
とから構成されている。なお、三相(U,V,W相)の
電流をやり取りするために、スリップリング35には三
相分の回転リング35aとブラシ35bとが用意されて
いる。
【0054】隣接する一組の永久磁石32が形成する磁
界と、アウタロータ33に設けられた三相コイル34が
形成する回転磁界との相互作用により、インナロータ3
1とアウタロータ33とは種々の振る舞いを示す。通常
は、三相コイル34に流す三相交流の周波数は、クラン
クシャフト56に直結されたインナロータ31の回転数
とアウタロータ33の回転数との偏差の周波数としてい
る。
【0055】他方、アシストモータ40も同期電動機と
して構成されているが、回転磁界を形成する三相コイル
44は、ケース49に固定されたステータ43に巻回さ
れている。このステータ43も、無方向性電磁鋼板の薄
板を積層することで形成されている。ロータ41は、ク
ランクシャフト56と同軸の中空軸であるロータ回転軸
38に取り付けられており、ロータ41の外周面には、
複数個の永久磁石42が設けられている。アシストモー
タ40では、この永久磁石42により磁界と三相コイル
44が形成する磁界との相互作用により、ロータ41が
回転する。ロータ回転軸38は、アシストモータ40と
クラッチモータ30との間に配置された第1クラッチ4
5によりクランクシャフト56に機械的に接続されたり
その接続が解除されるようになっており、また、第2ク
ラッチ46によりクラッチモータ30のアウタロータ3
3を介して駆動軸22に機械的に接続されたりその接続
が解除されるようになっている。なお、第1クラッチ4
5および第2クラッチ46は、図示しない油圧回路によ
り動作するようになっている。
【0056】また、駆動軸22,ロータ回転軸38およ
びクランクシャフト56には、その回転角度θd,θ
r,θeを検出するレゾルバ37,47,57が設けら
れている。なお、クランクシャフト56の回転角度θe
を検出するレゾルバ57は、ディストリビュータ60に
設けられた回転角度センサ78と兼用することも可能で
ある。
【0057】クラッチモータ30とアシストモータ40
の配置は後述するようにエンジン50側からクラッチモ
ータ30,アシストモータ40とする配置も可能である
が、実施例の動力出力装置20のようにアシストモータ
40をエンジン50とクラッチモータ30とで挟持する
ように配置したのは、後述するようにアシストモータ4
0のみで車両を駆動する必要からクラッチモータ30に
比してアシストモータ40が大きくなるため、大きなア
シストモータ40をより大きなエンジン50に隣接させ
ることにより動力出力装置20をまとまりのあるものと
するためである。また、第1クラッチ45と第2クラッ
チ46の配置も後述するように種々の配置が可能である
が、実施例の動力出力装置20のようにアシストモータ
40とクラッチモータ30との間に配置したのは、これ
ら両クラッチ45,46は比較的小さいため、アシスト
モータ40とクラッチモータ30との間に生じる隙間に
入れて動力出力装置20をよりコンパクトなものとする
ためである。
【0058】次に、クラッチモータ30およびアシスト
モータ40を駆動制御する制御装置80について説明す
る。制御装置80は、クラッチモータ30を駆動する第
1の駆動回路91と、アシストモータ40を駆動する第
2の駆動回路92と、両駆動回路91,92を制御する
と共に第1クラッチ45および第2クラッチ46を駆動
制御する制御CPU90と、二次電池であるバッテリ9
4とから構成されている。制御CPU90は、1チップ
マイクロプロセッサであり、内部に、ワーク用のRAM
90a、処理プログラムを記憶したROM90b、入出
力ポート(図示せず)およびEFIECU70と通信を
行なうシリアル通信ポート(図示せず)を備える。この
制御CPU90には、レゾルバ37からの駆動軸22の
回転角度θd、レゾルバ47からのロータ回転軸38の
回転角度θr、レゾルバ57からのエンジン50の回転
角度θe、アクセルペダルポジションセンサ64aから
のアクセルペダルポジション(アクセルペダルの踏込
量)AP、ブレーキペダルポジションセンサ65aから
のブレーキペダルポジション(ブレーキペダル65の踏
込量)BP、シフトポジションセンサ84からのシフト
ポジションSP、第1クラッチ45および第2クラッチ
46からの両クラッチのオン・オフ信号、第1の駆動回
路91に設けられた2つの電流検出器95,96からの
クラッチ電流値Iuc,Ivc、第2の駆動回路に設け
られた2つの電流検出器97,98からのアシスト電流
値Iua,Iva、バッテリ94の残容量を検出する残
容量検出器99からの残容量BRMなどが入力ポートを介
して入力されている。なお、残容量検出器99は、バッ
テリ94の電解液の比重またはバッテリ94の全体の重
量を測定して残容量を検出するものや、充電・放電の電
流値と時間を演算して残容量を検出するものや、バッテ
リの端子間を瞬間的にショートさせて電流を流し内部抵
抗を測ることにより残容量を検出するものなどが知られ
ている。
【0059】また、制御CPU90からは、第1の駆動
回路91に設けられたスイッチング素子である6個のト
ランジスタTr1ないしTr6を駆動する制御信号SW
1、第2の駆動回路92に設けられたスイッチング素子
としての6個のトランジスタTr11ないしTr16を
駆動する制御信号SW2、第1クラッチ45および第2
クラッチ46を駆動する駆動信号などが出力されてい
る。第1の駆動回路91内の6個のトランジスタTr1
ないしTr6は、トランジスタインバータを構成してお
り、それぞれ、一対の電源ラインL1,L2に対してソ
ース側とシンク側となるよう2個ずつペアで配置され、
その接続点に、クラッチモータ30の三相コイル(UV
W)36の各々が、スリップリング35を介して接続さ
れている。電源ラインL1,L2は、バッテリ94のプ
ラス側とマイナス側に、それぞれ接続されているから、
制御CPU90により対をなすトランジスタTr1ない
しTr6のオン時間の割合を制御信号SW1により順次
制御し、各コイル34に流れる電流を、PWM制御によ
って擬似的な正弦波にすると、三相コイル34により、
回転磁界が形成される。
【0060】他方、第2の駆動回路92の6個のトラン
ジスタTr11ないしTr16も、トランジスタインバ
ータを構成しており、それぞれ、第1の駆動回路91と
同様に配置されていて、対をなすトランジスタの接続点
は、アシストモータ40の三相コイル44の各々に接続
されている。従って、制御CPU90により対をなすト
ランジスタTr11ないしTr16のオン時間を制御信
号SW2により順次制御し、各コイル44に流れる電流
を、PWM制御によって擬似的な正弦波にすると、三相
コイル44により、回転磁界が形成される。
【0061】B.動作原理 以上構成を説明した実施例の動力出力装置20の動作に
ついて説明する。いま、第1クラッチ45をオフとし第
2クラッチ46をオンとした場合と、逆に第1クラッチ
45をオンとし第2クラッチ46をオフとした場合を考
える。前者は、ロータ回転軸38とクランクシャフト5
6との接続を解除すると共にロータ回転軸38と駆動軸
22とを接続する場合であり、図3の模式図に示すよう
に、アシストモータ40を駆動軸22に取り付けた構成
となり、後者は、ロータ回転軸38とクランクシャフト
56とを接続すると共にロータ回転軸38と駆動軸22
との接続を解除する場合であり、図4の模式図に示すよ
うに、アシストモータ40をクランクシャフト56に取
り付けた構成となる。まず、前者(第1クラッチ45を
オフとし第2クラッチ46をオンとした場合)の動作に
ついて説明し、次に後者(第1クラッチ45をオンとし
第2クラッチ46をオフとした場合)の動作について説
明する。
【0062】実施例の動力出力装置20において第1ク
ラッチ45をオフとし第2クラッチ46をオンとした場
合の動作原理、特にトルク変換の原理は以下の通りであ
る。エンジン50がEFIECU70により運転され、
エンジン50が回転数Neで回転しており、駆動軸22
がこの回転数Neより小さな回転数Nd1で回転してい
るものとする。このとき、制御装置80がスリップリン
グ35を介してクラッチモータ30の三相コイル34に
何等電流を流していないとすれば、すなわち第1の駆動
回路91のトランジスタTr1ないしTr6が常時オフ
状態であれば、三相コイル34には何等の電流も流れな
いから、クラッチモータ30のインナロータ31とアウ
タロータ33とは電磁的に全く結合されていない状態と
なり、エンジン50のクランクシャフト56は空回りし
ている状態となる。この状態では、トランジスタTr1
ないしTr6がオフとなっているから、三相コイル34
からの回生も行なわれない。すなわち、エンジン50は
アイドル回転をしていることになる。
【0063】制御装置80の制御CPU90が制御信号
SW1を出力してトランジスタをオンオフ制御すると、
エンジン50のクランクシャフト56の回転数Neと駆
動軸22の回転数Nd1との偏差(言い換えれば、クラ
ッチモータ30におけるインナロータ31とアウタロー
タ33の回転数差Nc(Ne−Nd1))に応じて、ク
ラッチモータ30の三相コイル34に一定の電流が流
れ、クラッチモータ30は発電機として機能し、電流が
第1の駆動回路91を介して回生され、バッテリ94が
充電される。このとき、インナロータ31とアウタロー
タ33とは一定の滑りが存在する結合状態となり、クラ
ンクシャフト56からインナロータ31とアウタロータ
33との結合を介してトルクが駆動軸22に出力され
る。この状態で、クラッチモータ30により回生される
電気エネルギと等しいエネルギがアシストモータ40に
よって消費されるよう制御CPU90が第2の駆動回路
92を制御すると、アシストモータ40の三相コイル4
4に電流が流れ、アシストモータ40においてトルクが
発生する。
【0064】図5に照らせば、エンジン50が回転数N
e,トルクTeの運転ポイントP0で運転しているとき
に、クラッチモータ30でトルクTc(エンジン50か
ら出力されるトルクTe)を駆動軸22に出力すると共
にハッチングされた領域Pc1で表わされるエネルギを
回生し、この回生されたエネルギを領域Pa1で表わさ
れるエネルギとしてアシストモータ40に供給すること
により、駆動軸22を回転数Nd1,トルクTd1の運
転ポイントP1で回転させることができる。
【0065】次に、エンジン50は上述の回転数Neで
運転されているが、駆動軸22が回転数Neより大きな
回転数Nd2で回転している場合を考える。この状態で
は、クラッチモータ30のアウタロータ33は、インナ
ロータ31に対して回転数差Nc(Ne−Nd2)の絶
対値で示される回転数で駆動軸22の回転方向に回転す
るから、クラッチモータ30は、通常のモータとして機
能し、バッテリ94からの電力により駆動軸22に回転
エネルギを与える。一方、制御CPU90によりアシス
トモータ40により電力を回生するよう第2の駆動回路
92を制御すると、アシストモータ40のロータ41と
ステータ43との間の滑りにより三相コイル44に回生
電流が流れる。ここで、アシストモータ40により回生
される電力がクラッチモータ30により消費されるよう
制御CPU90により第1および第2の駆動回路91,
92を制御すれば、クラッチモータ30を、バッテリ9
4に蓄えられた電力を用いることなく駆動することがで
きる。
【0066】図6に照らせば、エンジン50が回転数N
eとトルクTeとで表わされる運転ポイントP0で運転
しているときに、ハッチングされた領域Pc2で表わさ
れるエネルギをクラッチモータ30に供給して駆動軸2
2にトルクTc(エンジン50の出力トルクTe)を出
力すると共に、クラッチモータ30に供給するエネルギ
を領域Pa2で表わされるエネルギとしてアシストモー
タ40から回生して賄うことにより、駆動軸22を回転
数Nd2,トルクTd2の運転ポイントP2で回転させ
ることができる。
【0067】なお、こうした第1クラッチ45をオフと
し第2クラッチ46をオンとした状態の動力出力装置2
0は、エンジン50から出力される動力のすべてをトル
ク変換して駆動軸22に出力する動作の他に、エンジン
50から出力される動力(トルクTeと回転数Neとの
積)と、クラッチモータ30により回生または消費され
る電気エネルギと、アシストモータ40により消費また
は回生される電気エネルギとを調節することにより、余
剰の電気エネルギを見い出してバッテリ94を放電する
動作としたり、不足する電気エネルギをバッテリ94に
蓄えられた電力により補う動作など種々の動作とするこ
ともできる。
【0068】一方、実施例の動力出力装置20において
第1クラッチ45をオンとし第2クラッチ46をオフと
した場合(図4の模式図)の動作原理(トルク変換の原
理)は以下の通りである。いま、エンジン50が回転数
Ne,トルクTeの運転ポイントP0で運転されてお
り、駆動軸22が回転数Neより小さな回転数Nd1で
回転しているとする。クランクシャフト56に取り付け
られたアシストモータ40からクランクシャフト56に
トルクTa(Ta=Td1−Te)を出力すれば、クラ
ンクシャフト56のトルクは値Td1(Te+Ta)と
なる。一方、クラッチモータ30のトルクTcを値Td
1(Te+Ta)として制御すれば、駆動軸22にこの
トルクTc(Te+Ta)が出力されると共に、エンジ
ン50の回転数Neと駆動軸22の回転数Nd1との回
転数差Ncに基づく電力が回生される。したがって、ア
シストモータ40のトルクTaをクラッチモータ30に
より回生される電力により丁度賄えるよう設定し、この
回生電力を電源ラインL1,L2を介して第2の駆動回
路92に供給すれば、アシストモータ40は、この回生
電力により駆動する。
【0069】図7に照らせば、エンジン50が回転数N
eとトルクTeとで表わされる運転ポイントP0で運転
しているときに、ハッチングされた領域Pa3で表わさ
れるエネルギをアシストモータ40に供給してクランク
シャフト56のトルクを値Td1とし、クラッチモータ
30によりこのトルクTd1(トルクTc)を駆動軸2
2に出力すると共に、アシストモータ40に供給するエ
ネルギを領域Pc3で表わされるエネルギとして回生す
ることにより、駆動軸22を回転数Nd2,トルクTd
2の運転ポイントP2で回転させることができる。
【0070】また、エンジン50は回転数Ne,トルク
Teの運転ポイントP0で運転されているが、駆動軸2
2が回転数Neより大きな回転数Nd2で回転している
ときを考える。このとき、アシストモータ40のトルク
TaをTd2−Teで求められる値として制御すれば、
アシストモータ40は回生制御され、エネルギ(電力)
をクランクシャフト56から回生する。一方、クラッチ
モータ30は、アウタロータ33がインナロータ31に
対して回転数差Nc(Ne−Nd2)の回転数で駆動軸
22の回転方向に相対的に回転するから、通常のモータ
として機能し、回転数差Ncに応じたエネルギを駆動軸
22に回転エネルギとして与える。したがって、アシス
トモータ40のトルクTaを、アシストモータ40によ
り回生される電力でクラッチモータ30により消費され
る電力を丁度賄えるよう設定すれば、クラッチモータ3
0は、アシストモータ40により回生される電力により
駆動する。
【0071】図8に照らせば、エンジン50が回転数N
eとトルクTeとで表わされる運転ポイントP0で運転
しているときに、ハッチングされた領域Pa4で表わさ
れるエネルギをアシストモータ40により回生し、この
回生したエネルギを領域Pc4で表わされるエネルギと
してクラッチモータ30に供給することにより、クラッ
チモータ30によりトルクTc(トルクTd2)が駆動
軸22に出力され、駆動軸22を回転数Nd2,トルク
Td2の運転ポイントP2で回転させることができる。
【0072】なお、こうした第1クラッチ45をオンと
し第2クラッチ46をオフとした状態の動力出力装置2
0でも、エンジン50から出力される動力のすべてをト
ルク変換して駆動軸22に出力する動作の他に、エンジ
ン50から出力される動力(トルクTeと回転数Neと
の積)と、クラッチモータ30により回生または消費さ
れる電気エネルギと、アシストモータ40により消費ま
たは回生される電気エネルギとを調節することにより、
余剰の電気エネルギを見い出してバッテリ94を放電す
る動作としたり、不足する電気エネルギをバッテリ94
に蓄えられた電力により補う動作など種々の動作とする
ことができる。
【0073】このほか、実施例の動力出力装置20で
は、第1クラッチ45および第2クラッチ46を共にオ
ンとしたり、共にオフとしたりすることもできる。両ク
ラッチ45,46を共にオンとすれば、アシストモータ
40のロータ41が取り付けられているロータ回転軸3
8がクランクシャフト56と駆動軸22とに機械的に接
続されてクラッチモータ30が機能しない状態となり、
図9の模式図に示すように、アシストモータ40のロー
タ41にクランクシャフト56と駆動軸22とを接続し
ただけの構成と同一の状態となる。この状態では、エン
ジン50から出力される動力は、そのまま駆動軸22に
出力されることになる。そして、駆動軸22には、アシ
ストモータ40から出力される動力が加減されることに
なる。
【0074】一方、両クラッチ45,46を共にオフと
すれば、アシストモータ40のロータ41が取り付けら
れているロータ回転軸38はクランクシャフト56との
接続も駆動軸22との接続も解除された状態となり、図
10の模式図に示すように、クランクシャフト56にク
ラッチモータ30のインナロータ31が接続され駆動軸
22にクラッチモータ30のアウタロータ33が接続さ
れただけの構成と同一の状態になる。この状態では、エ
ンジン50から出力される動力は、クラッチモータ30
のインナロータ31とアウタロータ33との電磁的な結
合により駆動軸22に出力される。そして、それと同時
に、インナロータ31とアウタロータ33との回転数差
Ncに応じた電力がクラッチモータ30により回生また
は消費されることになる。
【0075】C.運転制御 (1)運転モードの設定 次に、こうして構成された動力出力装置20の運転制御
について図11に例示する運転制御ルーチンに基づき説
明する。運転制御ルーチンは、車両の走行を開始する指
示がなされてから所定時間毎(例えば、8msec毎)
に繰り返し実行される。運転制御ルーチンが実行される
と、制御装置80の制御CPU90は、まず駆動軸22
の回転数Ndを入力する処理を行なう(ステップS10
0)。駆動軸22の回転数Ndは、レゾルバ37から読
み込んだ駆動軸22の回転角度θdから求めることがで
きる。次に、アクセルペダルポジションセンサ64aに
より検出されるアクセルペダルポジションAPを読み込
む(ステップS102)。アクセルペダル64は運転者
が出力トルクが足りないと感じたときに踏み込まれるか
ら、アクセルペダルポジションAPは運転者の欲してい
る出力トルク(すなわち、駆動軸22に出力すべきトル
ク)に対応するものとなる。
【0076】続いて、読み込まれたアクセルペダルポジ
ションAPと駆動軸22の回転数Ndとに基づいて駆動
軸22に出力すべきトルクの目標値であるトルク指令値
Td*を導出する処理を行なう(ステップS104)。
実施例では、トルク指令値Td*と駆動軸22の回転数
NdとアクセルペダルポジションAPとの関係を示すマ
ップを予めROM90bに記憶しておき、アクセルペダ
ルポジションAPが読み込まれると、マップと読み込ま
れたアクセルペダルポジションAPと駆動軸22の回転
数Ndとにより対応するトルク指令値Td*の値を導出
するものとした。このマップの一例を図12に示す。
【0077】次に、導き出されたトルク指令値Td*と
読み込まれた駆動軸22の回転数Ndとから駆動軸22
に出力すべきエネルギPdを計算(Pd=Td*×N
d)により求める(ステップS106)。続いて、残容
量検出器99により検出されるバッテリ94の残容量B
RMを読み込む処理を行なって、運転モードの判定処理を
行なう(ステップS110)。この運転モードの判定処
理は、図13に例示する運転モード判定処理ルーチンに
より処理される。運転モード判定処理ルーチンでは、運
転制御ルーチンのステップS100ないしS108で読
み込んだデータや計算したデータなどを用いて、そのと
きの動力出力装置20のより適切な運転モードを判定す
る。ここで、一旦図11の運転制御ルーチンの説明を中
断し、先に図13の運転モード判定処理ルーチンに基づ
き運転モードの判定処理について説明する。
【0078】運転モード判定処理ルーチンが実行される
と、制御装置80の制御CPU90は、バッテリ94の
残容量BRMが閾値BLと閾値BHとにより表わされる範
囲内にあるかを判定し(ステップS130)、この範囲
内にないときには、バッテリ94の充放電が必要である
と判断して、動力出力装置20の運転モードとして充放
電モードを設定する(ステップS132)。ここで、閾
値BLと閾値BHは、バッテリ94の残容量BRMの下限
値と上限値を示すものであり、実施例では、閾値BL
は、後述のモータ駆動モードによるアシストモータ40
のみによる駆動やパワーアシストモードによるバッテリ
94からの放電電力による動力の付加などを所定時間継
続して行なうのに必要な電力量以上の値として設定され
る。また、閾値BHは、バッテリ94の満充電時の残容
量BRMから通常走行状態にある車両を停止する際にクラ
ッチモータ30やアシストモータ40により回生される
電力量を減じた値以下に設定されている。
【0079】ステップS130でバッテリ94の残容量
BRMが閾値BLと閾値BHとにより表わされる範囲内に
あるときには、駆動軸22に出力すべきエネルギPdが
エンジン50から出力可能な最大エネルギPemaxを
越えているか否かを判定する(ステップS134)。エ
ネルギPdが最大エネルギPemaxを越えているとき
には、エンジン50から出力される最大エネルギPem
axでは不足するエネルギをバッテリ94に蓄えられた
エネルギで賄う必要があると判断し、動力出力装置20
の運転モードとしてパワーアシストモードを設定する
(ステップS136)。
【0080】一方、駆動軸22に出力すべきエネルギP
dがエンジン50から出力可能な最大エネルギPema
x以下のときには、トルク指令値Td*と回転数Ndと
が所定の範囲内にあるかを判定し(ステップS13
8)、所定の範囲内のときには、動力出力装置20の運
転モードとして第1クラッチ45および第2クラッチ4
6を共にオンとした状態の直接出力モードを設定する
(ステップS140)。ここで、所定の範囲とは、エン
ジン50を効率よく運転できる範囲である。具体的に
は、エンジン50の運転ポイントのうち直接出力モード
として制御するのに適正な範囲をマップとして予めRO
M90bに記憶しておき、トルク指令値Td*と回転数
Ndで表わされる運転ポイントがこの適正な範囲にある
かを判定することになる。エンジン50の直接出力モー
ドとして制御する際の適正範囲の一例を図14に示す。
図中、領域PEはエンジン50の運転が可能な領域であ
り、領域PAは直接出力モードとして制御する際の適正
範囲である。なお、この適正範囲PAは、エンジン50
の効率やエミッション等により定められるものであり、
予め実験などにより設定できる。
【0081】ステップS138でトルク指令値Td*と
駆動軸22の回転数Ndとが所定の範囲内にないときに
は、駆動軸22に出力すべきエネルギPdが所定エネル
ギPMLより小さく、かつ、駆動軸22の回転数Ndが
所定回転数NMLより小さいか否かを判定し(ステップ
S142)、共に小さいときには、動力出力装置20の
運転モードとしてアシストモータ40のみによる駆動の
モータ駆動モードを設定する(ステップS144)。所
定エネルギPMLや所定回転数NMLは、エンジン50
が低回転数で低トルクでは効率が低下することに基づき
その範囲を設定するものであり、エンジン50の運転領
域として所定の効率未満の領域となるエネルギPdおよ
び回転数Ndとして設定される。なお、具体的な値は、
エンジン50の特性などにより定められる。ステップS
142で、エネルギPdが所定エネルギPML以上であ
ったり回転数Ndが所定回転数NML以上のときには、
通常の運転を行なうものと判断し、動力出力装置20の
運転モードとして通常運転モードを設定する(ステップ
S146)。
【0082】図11の運転制御ルーチンのステップS1
10に戻って、運転モード判定処理ルーチンの結果に基
づき、運転モードとして通常運転モードが設定されたと
きには通常運転トルク制御処理(ステップS112)
を、充放電モードが設定されたときには充放電トルク制
御処理(ステップS114)を、パワーアシストモード
が設定されたときにはパワーアシストトルク制御処理
(ステップS116)を、直接出力モードが設定された
ときには直接出力トルク制御処理(ステップS118)
を、モータ駆動モードが設定されたときにはモータ駆動
トルク制御処理(ステップS120)をそれぞれ実行す
る。なお、実施例では、図示の都合上、これらの各トル
ク制御処理を運転制御ルーチンのステップとして記載し
たが、各トルク制御処理は、運転モード判定処理ルーチ
ンにより運転モードが設定されると、設定された運転モ
ードのトルク制御ルーチンが運転制御ルーチンとは別個
独立に運転制御ルーチンとは異なるタイミングで所定時
間毎(例えば4msec毎)に繰り返し実行される。以
下、各トルク制御処理について説明する。
【0083】(2)通常運転トルク制御処理 通常運転トルク制御処理(図11のステップS112)
は、図15および図16に例示する通常運転トルク制御
ルーチンによりなされる。本ルーチンが実行されると、
制御装置80の制御CPU90は、まず駆動軸22の回
転数Ndとエンジン50の回転数Neとを読み込む処理
を実行する(ステップS150,S152)。エンジン
50の回転数Neはクランクシャフト56に設けられた
レゾルバ57により検出されるクランクシャフト56の
回転角度θeから求めることもできるし、ディストリビ
ュータ60に設けられた回転数センサ76によっても直
接検出することもできる。回転数センサ76を用いる場
合には、回転数センサ76に接続されたEFIECU7
0から通信により回転数Neの情報を受け取ることにな
る。そして、こうして読み込んだ駆動軸22の回転数N
dとエンジン50の回転数Neとから、両軸の回転数差
Ncを計算(Nc=Ne−Nd)により求める(ステッ
プS154)。
【0084】続いて図11の運転制御ルーチンのステッ
プS106で計算したエネルギPdを前回このルーチン
が起動されたときに用いられたエネルギPd(前回のエ
ネルギPdという)と比較する(ステップS156)。
ここで、前回とは、図11の運転制御ルーチンで連続し
てステップS112の通常運転トルク制御処理が実行さ
れたときの直前に実行されたときのことをいう。エネル
ギPdと前回のエネルギPdとが異なるときには、図1
6に示すステップS170ないしS188の処理により
エンジン50の目標トルクTe*,目標回転数Ne*お
よびクラッチモータ30のトルク指令値Tc*を設定
し、エネルギPdが前回のエネルギPdとが同じときに
は、図16に示すステップS158およびS160の処
理によりクラッチモータ30のトルク指令値Tc*を設
定する。まず、エネルギPdと前回のエネルギPdとが
異なるときの処理について説明し、その後、同じときの
処理について説明する。
【0085】エネルギPdと前回のエネルギPdとが異
なるときには、まず、駆動軸22に出力すべきエネルギ
Pdに基づいてエンジン50の目標トルクTe*と目標
回転数Ne*とを設定する処理を行なう(ステップS1
70)。ここで、駆動軸22に出力すべきエネルギPd
のすべてをエンジン50によって供給するものとする
と、エンジン50から出力されるエネルギはエンジン5
0のトルクTeと回転数Neとの積に等しいため、出力
エネルギPdとエンジン50の目標トルクTe*および
目標回転数Ne*との関係はPd=Te*×Ne*とな
る。しかし、かかる関係を満足するエンジン50の目標
トルクTe*と目標回転数Ne*との組合せは無数に存
在する。そこで、実施例では、各エネルギPdに対して
エンジン50ができる限り効率の高い状態で運転され、
かつエネルギPdの変化に対してエンジン50の運転状
態が滑らかに変化する目標トルクTe*と目標回転数N
e*との組み合わせを実験等により求め、これを予めR
OM90bにマップとして記憶しておき、エネルギPd
に対応する目標トルクTe*と目標回転数Ne*との組
み合わせをこのマップから導出するものとした。このマ
ップについて、更に説明する。
【0086】図17は、エンジン50の運転ポイントと
エンジン50の効率との関係を示すグラフである。図中
曲線Bはエンジン50の運転可能な領域の境界を示す。
エンジン50の運転可能な領域には、その特性に応じて
効率が同一の運転ポイントを示す曲線α1ないしα6の
ような等効率線を描くことができる。また、エンジン5
0の運転可能な領域には、トルクTeと回転数Neとの
積で表わされるエネルギが一定の曲線、例えば曲線C1
−C1ないしC3−C3を描くことができる。こうして
描いたエネルギPeが一定の曲線C1−C1ないしC3
−C3に沿って各運転ポイントの効率をエンジン50の
回転数Neを横軸として表わすと図18のグラフのよう
になる。
【0087】図示するように、エンジン50から出力さ
れるエネルギPeが同じでも、どの運転ポイントで運転
するかによってエンジン50の効率は大きく異なる。例
えばエネルギが一定の曲線C1−C1上では、エンジン
50を運転ポイントA1(トルクTe1,回転数Ne
1)で運転することにより、その効率を最も高くするこ
とができる。このような効率が最も高い運転ポイント
は、出力されるエネルギPeが一定の曲線C2−C2お
よびC3−C3ではそれぞれ運転ポイントA2およびA
3が相当するように、エネルギPeが一定の各曲線上に
存在する。図17中の曲線Aは、これらに基づきエンジ
ン50から出力される各エネルギPeに対してエンジン
50の効率ができる限り高くなる運転ポイントを連続す
る線で結んだものである。実施例では、この曲線A上の
各運転ポイント(トルクTe,回転数Ne)とエネルギ
Peとの関係をマップとしたものを用いてエンジン50
の目標トルクTe*および目標回転数Ne*を設定し
た。
【0088】ここで、曲線Aを連続する曲線で結ぶの
は、エネルギPeの変化に対して不連続な曲線によりエ
ンジン50の運転ポイントを定めると、エネルギPeが
不連続な運転ポイントを跨いで変化するときにエンジン
50の運転状態が急変することになり、その変化の程度
によっては、目標の運転状態にスムーズに移行できずノ
ッキングを生じたり停止してしまう場合があるからであ
る。したがって、このように曲線Aを連続する曲線で結
ぶと、曲線A上の各運転ポイントがエネルギPeが一定
の曲線上で最も効率が高い運転ポイントとならない場合
もある。
【0089】エンジン50の目標トルクTe*と目標回
転数Ne*とを設定すると、制御CPU90は、設定し
た目標回転数Ne*と駆動軸22の回転数Ndとを比較
する(ステップS172)。そして、目標回転数Ne*
が駆動軸22の回転数Ndより大きいときには、第1ク
ラッチ45がオフで第2クラッチ46がオン(図3の模
式図の構成)となるよう第1クラッチ45および第2ク
ラッチ46を操作して(ステップS174ないしS17
7)、クラッチモータ30のトルク指令値Tc*にエン
ジン50の目標トルクTe*を設定する(ステップS1
78)。第1クラッチ45および第2クラッチ46の操
作は、まず、両クラッチ45,46の状態を検出し、設
定しようとしている状態になっているか否かを調べ(ス
テップS174)、設定しようとしている状態になって
いないときには、両クラッチ45,46を共にオフとし
(ステップS176)、その後第2クラッチ46をオン
とする(ステップS177)。このように両クラッチ4
5,46を一旦共にオフとするのは、両クラッチ45,
46が共にオンとなってクランクシャフト56と駆動軸
22とが機械的に接続され、エンジン50を自由に運転
することができない状態となるのを回避するためであ
る。また、クラッチモータ30のトルク指令値Tc*に
目標トルクTe*を設定するのは、図3の模式図の構成
では、クラッチモータ30のトルクTcはエンジン50
の負荷トルクTeとなるから、エンジン50を目標トル
クTe*と目標回転数Ne*とで表わされる運転ポイン
トで安定して運転するためには、負荷トルクとしてクラ
ッチモータ30から目標トルクTe*に等しいトルクを
作用させる必要があるからである。
【0090】ステップS170でエンジン50の目標回
転数Ne*が駆動軸22の回転数Ndより小さいときに
は、第1クラッチ45がオンで第2クラッチ46がオフ
(図4の模式図の構成)となるよう第1クラッチ45お
よび第2クラッチ46を操作して(ステップS184な
いしS187)、クラッチモータ30のトルク指令値T
c*に駆動軸22に出力すべきトルク指令値Td*を設
定する(ステップS188)。第1クラッチ45および
第2クラッチ46の操作は、目標回転数Ne*が回転数
Ndより大きいときと同様に、まず、両クラッチ45,
46の状態を検出し、設定しようとしている状態になっ
ているか否かを調べ(ステップS184)、設定しよう
としている状態になっていないときには、両クラッチ4
5,46を共にオフとし(ステップS186)、その後
第1クラッチ45をオンとする(ステップS187)。
クラッチモータ30のトルク指令値Tc*に駆動軸22
に出力すべきトルク指令値Td*を設定するのは、図4
の模式図の構成では、クラッチモータ30のトルクTc
がそのまま駆動軸22のトルクTdとなるからである。
【0091】ここで、エンジン50の目標回転数Ne*
が駆動軸22の回転数Ndより大きいときには、実施例
の動力出力装置20が図3の模式図の構成となるよう両
クラッチ45,46を操作し、目標回転数Ne*が回転
数Ndより小さいときには、図4の模式図の構成となる
よう両クラッチ45,46を操作する理由について説明
する。なお、エンジン50の目標回転数Ne*が設定さ
れると、後述するエンジン50の制御によりエンジン5
0が目標回転数Ne*で運転されるから、エンジン50
の目標回転数Ne*が駆動軸22の回転数Ndより大き
い又は小さいとは、エンジン50の回転数Neが駆動軸
22の回転数Ndより大きい又は小さいことを意味す
る。
【0092】エンジン50の回転数Neが駆動軸22の
回転数Ndより大きいときには、図3の模式図の構成で
は図5に示すトルク変換となり、図4の模式図の構成で
は図7に示すトルク変換となる。こうした両トルク変換
のうち、図5に示すトルク変換(図3の模式図の構成)
の方が、クラッチモータ30により回生される電力およ
びアシストモータ40により消費される電力の双方とも
小さくなる。すなわち、図5に示すトルク変換では、ク
ラッチモータ30により回生される電力Pc1とアシス
トモータ40により消費される電力Pa1は、図7に示
すトルク変換における同様の電力Pc3と電力Pa3に
比して、図7中電力Pc3と電力Pa3とが重なって表
示される領域(Ta×Nc)だけ小さくなる。一般に、
モータによるエネルギ損失は、モータによって回生され
る電力や消費される電力が大きくなる程大きくなるか
ら、図5に示すトルク変換とすることにより、図7に示
すトルク変換とする場合に比して、クラッチモータ30
およびアシストモータ40によるエネルギ損失を小さく
して、動力出力装置20全体としてのエネルギ効率を高
くすることができる。実施例では、こうした理由によ
り、エンジン50の目標回転数Ne*が駆動軸22の回
転数Ndより大きいときには、図3の模式図の構成とな
るよう第1クラッチ45をオフとし第2クラッチ46を
オンとするのである。
【0093】逆に、エンジン50の回転数Neが駆動軸
22の回転数Ndより小さいときには、図3の模式図の
構成では図6に示すトルク変換となり、図4の模式図の
構成では図8に示すトルク変換となる。この場合、エン
ジン50の回転数Neが駆動軸22の回転数Ndより大
きいときと同様の考察により、図8に示すトルク変換
(図4の模式図の構成)とすることにより、図6に示す
トルク変換とする場合に比して、クラッチモータ30に
より消費される電力とアシストモータ40により回生さ
れる電力の双方を小さくしてクラッチモータ30および
アシストモータ40によるエネルギ損失を小さくし、こ
れにより動力出力装置20全体としてのエネルギ効率を
高くすることができる。実施例では、こうした理由によ
り、エンジン50の目標回転数Ne*が駆動軸22の回
転数Ndより小さいときには、図4の模式図の構成とな
るよう第1クラッチ45をオンとし第2クラッチ46を
オフとするのである。
【0094】一方、ステップS156でエネルギPdが
前回のエネルギPdと同じときには、エンジン50の目
標回転数Ne*から回転数Neを減じて回転数偏差△N
eを算出する(ステップS158)。そして、算出した
回転数偏差△Neを用いて次式(1)によりTc*を算
出し、算出した値をクラッチモータ30のトルク指令値
Tc*として設定する(ステップS160)。ここで、
式(1)中の右辺第2項は回転数Neの目標回転数Ne
*からの偏差を打ち消す比例項であり、右辺第3項は定
常偏差をなくすための積分項である。したがって、クラ
ッチモータ30のトルク指令値Tc*は、定常状態(回
転数Neの目標回転数Ne*からの回転偏差△Neが値
0のとき)では、前回のトルク指令値Tc*が設定され
ることになる。なお、式(1)中のKc1およびKc2
は、比例定数である。このようにクラッチモータ30の
トルク指令値Tc*を設定することにより、エンジン5
0を目標トルクTe*および目標回転数Ne*の運転ポ
イントで安定させることができる。
【0095】
【数1】
【0096】このように両クラッチ45,46の操作と
クラッチモータ30のトルク指令値Tc*の設定を行な
うと、次に、クラッチモータ30により回生または消費
される電力Pcを次式(2)により算出し、算出した電
力Pcを用いて次式(3)によりTa*を求め、これを
アシストモータ40のトルク指令値Ta*として設定す
る(ステップS164)。ここで、式(2)中のKsc
はクラッチモータ30の効率であり、式(3)中のKs
aはアシストモータ40の効率である。なお、式(2)
によって計算される電力Pcは、ステップS172でエ
ンジン50の目標回転数Ne*が駆動軸22の回転数N
dより大きいと判断されて図3の模式図の構成となるよ
う第1クラッチ45および第2クラッチ46が操作され
たときにはクラッチモータ30により回生される電力の
値となり、目標回転数Ne*が回転数Ndより小さいと
判断されて図4の模式図の構成となるよう第1クラッチ
45および第2クラッチ46が操作されたときにはクラ
ッチモータ30により消費される電力の値となる。
【0097】Pc=Ksc×Nc×Tc …(2) Ta*=Ksa×Pc/Nd …(3)
【0098】こうしてエンジン50の目標トルクTe
*,目標回転数Ne*,クラッチモータ30およびアシ
ストモータ40のトルク指令値Tc*,Ta*を設定す
ると、設定した各設定値でクラッチモータ30,アシス
トモータ40およびエンジン50が動作するように、ク
ラッチモータ30,アシストモータ40およびエンジン
50の制御を行なう(ステップS166ないしS16
9)。実施例では、図示の都合上、クラッチモータ3
0,アシストモータ40およびエンジン50の各制御を
本ルーチンの別々のステップとして記載したが、実際に
は、これらの制御は本ルーチンとは別個独立にかつ総合
的に行なわれる。例えば、制御CPU90が割り込み処
理を利用して、クラッチモータ30とアシストモータ4
0の制御を本ルーチンとは異なるタイミングで平行して
実行すると共に、通信によりEFIECU70に指示を
送信して、EFIECU70によりエンジン50の制御
も平行して行なわせるのである。
【0099】クラッチモータ30の制御(図15のステ
ップS162)は、図19に例示するクラッチモータ制
御ルーチンによりなされる。本ルーチンが実行される
と、制御装置80の制御CPU90は、まず、駆動軸2
2の回転角度θdをレゾルバ37から、エンジン50の
クランクシャフト56の回転角度θeをレゾルバ57か
ら入力する処理を行ない(ステップS190,S19
2)、クラッチモータ30の電気角θcを両軸の回転角
度θe,θdから求める処理を行なう(ステップS19
4)。実施例では、クラッチモータ30として4極対の
同期電動機を用いているから、θc=4(θe−θd)
を演算することになる。
【0100】次に、電流検出器95,96により、クラ
ッチモータ30の三相コイル34のU相とV相に流れて
いる電流Iuc,Ivcを検出する処理を行なう(ステ
ップS196)。電流はU,V,Wの三相に流れている
が、その総和はゼロなので、二つの相に流れる電流を測
定すれば足りる。こうして得られた三相の電流を用いて
座標変換(三相−二相変換)を行なう(ステップS19
8)。座標変換は、永久磁石型の同期電動機のd軸,q
軸の電流値に変換することであり、次式(4)を演算す
ることにより行なわれる。ここで座標変換を行なうの
は、永久磁石型の同期電動機においては、d軸及びq軸
の電流が、トルクを制御する上で本質的な量だからであ
る。もとより、三相のまま制御することも可能である。
【0101】
【数2】
【0102】次に、2軸の電流値に変換した後、クラッ
チモータ30におけるトルク指令値Tc*から求められ
る各軸の電流指令値Idc*,Iqc*と実際各軸に流
れた電流Idc,Iqcと偏差を求め、各軸の電圧指令
値Vdc,Vqcを求める処理を行なう(ステップS2
00)。即ち、まず以下の式(5)の演算を行ない、次
に次式(6)の演算を行なうのである。ここで、Kp
1,2及びKi1,2は、各々係数である。これらの係
数は、適用するモータの特性に適合するよう調整され
る。なお、電圧指令値Vdc,Vqcは、電流指令値I
*との偏差△Iに比例する部分(式(6)右辺第1項)
と偏差△Iのi回分の過去の累積分(右辺第2項)とか
ら求められる。
【0103】
【数3】
【0104】
【数4】
【0105】その後、こうして求めた電圧指令値をステ
ップS198で行なった変換の逆変換に相当する座標変
換(二相−三相変換)を行ない(ステップS202)、
実際に三相コイル34に印加する電圧Vuc,Vvc,
Vwcを求める処理を行なう。各電圧は、次式(7)に
より求める。
【0106】
【数5】
【0107】実際の電圧制御は、第1の駆動回路91の
トランジスタTr1ないしTr6のオンオフ時間により
なされるから、式(7)によって求めた各電圧指令値と
なるよう各トランジスタTr1ないしTr6のオン時間
をPWM制御する(ステップS204)。
【0108】なお、クラッチモータ30の制御は、トル
ク指令値Tc*の符号を駆動軸22にクランクシャフト
56の回転方向に正のトルクが作用するときを正とする
と、正の値のトルク指令値Tc*が設定されても、エン
ジン50の回転数Neが駆動軸22の回転数Ndより大
きいとき(正の値の回転数差Nc(Ne−Nd)が生じ
るとき)には、回転数差Ncに応じた回生電流を発生さ
せる回生制御がなされ、回転数Neが回転数Ndより小
さいとき(負の値の回転数差Nc(Ne−Nd)が生じ
るとき)には、クランクシャフト56に対して相対的に
回転数差Ncの絶対値で示される回転数で駆動軸22の
回転方向に回転する力行制御がなされる。クラッチモー
タ30の回生制御と力行制御は、トルク指令値Tc*が
正の値であれば、共にインナロータ31に取り付けられ
た永久磁石32と、アウタロータ33の三相コイル34
に流れる電流により生じる回転磁界とにより正の値のト
ルクが駆動軸22に作用するよう第1の駆動回路91の
トランジスタTr1ないしTr6を制御するものである
から、同一のスイッチング制御となる。即ち、トルク指
令値Tc*の符号が同じであれば、クラッチモータ30
の制御が回生制御であっても力行制御であっても同じス
イッチング制御となる。したがって、図19のクラッチ
モータ制御ルーチンで回生制御と力行制御のいずれも行
なうことができる。また、トルク指令値Tc*が負の値
のとき、即ち駆動軸22を制動しているときや車両を後
進させているときは、ステップS194の相対角度θc
の変化の方向が逆になるから、この際の制御も図19の
クラッチモータ制御ルーチンにより行なうことができ
る。
【0109】次に、アシストモータ40の制御(図15
のステップS168)について図20に例示するアシス
トモータ制御ルーチンに基づき説明する。アシストモー
タ制御ルーチンでは、制御装置80の制御CPU90
は、まず、ロータ回転軸38の回転角度θrをレゾルバ
47を用いて検出し(ステップS210)、検出した回
転角度θrからアシストモータ40の電気角θaを計算
する処理を行う(ステップS211)。実施例では、ア
シストモータ40も4極対の同期電動機を用いているか
ら、θa=4θrを演算することになる。続いて、アシ
ストモータ40の各相電流を電流検出器97,98を用
いて検出する処理(ステップS212)を行なう。その
後、クラッチモータ30と同様の座標変換(ステップS
214)および電圧指令値Vda,Vqaの演算を行な
い(ステップS216)、更に電圧指令値の逆座標変換
(ステップS218)を行なって、アシストモータ40
の第2の駆動回路92のトランジスタTr11ないしT
r16のオンオフ制御時間を求め、PWM制御を行なう
(ステップS219)。これらの処理は、クラッチモー
タ30について行なったものと全く同一である。
【0110】ここで、アシストモータ40は、図15の
ステップS162およびS164により回転数差Ncと
クラッチモータ30のトルク指令値Tc*とを含む演算
により求められるから、駆動軸22がクランクシャフト
56の回転方向に回転しておれば、エンジン50の回転
数Neが駆動軸22の回転数Ndより大きいとき(回転
数差Ncが正のとき)にはトルク指令値Ta*に正の値
が設定されて力行制御がなされ、エンジン50の回転数
Neが駆動軸22の回転数Ndより小さいとき(回転数
差Ncが負のとき)にはトルク指令値Ta*に負の値が
設定されて回生制御がなされる。しかし、アシストモー
タ40の力行制御と回生制御は、クラッチモータ30の
制御と同様に、共に図20のアシストモータ制御ルーチ
ンで行なうことができる。また、駆動軸22がクランク
シャフト56の回転方向と逆向きに回転しているときも
同様である。なお、アシストモータ40のトルク指令値
Ta*の符号は、ロータ回転軸38にクランクシャフト
56の回転方向に正のトルクが作用するときを正とし
た。
【0111】次に、エンジン50の制御(図15のステ
ップS169)について説明する。エンジン50は、図
16のステップS170において設定された目標トルク
Te*および目標回転数Ne*の運転ポイントで定常運
転状態となるようトルクTeおよび回転数Neが制御さ
れる。具体的には、エンジン50が目標トルクTe*お
よび目標回転数Ne*の運転ポイントで運転されるよ
う、制御CPU90から通信により目標トルクTe*と
目標回転数Ne*とを受信したEFIECU70によっ
てスロットルバルブ66の開度制御,燃料噴射弁51か
らの燃料噴射制御および点火プラグ62による点火制御
を行なうと共に、制御装置80の制御CPU90により
エンジン50の負荷トルクとしてのクラッチモータ30
のトルクTcを制御するのである。エンジン50は、そ
の負荷トルクにより出力トルクTeと回転数Neとが変
化するから、EFIECU70による制御だけでは目標
トルクTe*および目標回転数Ne*の運転ポイントで
運転することはできず、負荷トルクを与えるクラッチモ
ータ30のトルクTcの制御も必要となるからである。
なお、クラッチモータ30のトルクTcの制御は、前述
したクラッチモータ30の制御で説明した。
【0112】以上説明した通常運転トルク制御処理によ
れば、エンジン50の回転数Neが駆動軸22の回転数
Ndより大きいときには、第1クラッチ45がオフで第
2クラッチ46がオンの図3の模式図の構成とすること
により、クラッチモータ30により回生される電力とア
シストモータ40により消費される電力の双方を図4の
模式図の構成とした場合に比して小さくしてクラッチモ
ータ30およびアシストモータ40によるエネルギ損失
を小さくし、動力出力装置20全体としてエネルギ効率
を高くすることができる。また、エンジン50の回転数
Neが駆動軸22の回転数Ndより小さいときには、第
1クラッチ45がオンで第2クラッチ46がオフの図4
の模式図の構成とすることにより、クラッチモータ30
により消費される電力とアシストモータ40により回生
される電力との双方を図3の模式図の構成とした場合に
比して小さくしてクラッチモータ30およびアシストモ
ータ40によるエネルギ損失を小さくし、動力出力装置
20全体としてエネルギ効率を高くすることができる。
したがって、図3や図4の模式図の構成に固定した場合
に比して、エネルギ効率を高くすることができる。
【0113】また、通常運転トルク制御処理によれば、
エンジン50の目標トルクTe*と目標回転数Ne*と
を、エンジン50から出力されるエネルギPeが同じで
あればエンジン50ができる限り高い効率となるよう設
定されるから、動力出力装置20全体としてのエネルギ
効率をより高くすることができる。また、クラッチモー
タ30やアシストモータ40の効率Ksc,Ksaを値
1と考えれば、エンジン50から出力される目標トルク
Te*と目標回転数Ne*とにより表わされる動力をク
ラッチモータ30およびアシストモータ40によりトル
ク指令値Td*と回転数Ndとにより表わされる動力に
トルク変換して駆動軸22に出力することができる。し
かも、駆動軸22に出力すべきトルク(トルク指令値T
d*)は、運転者によるアクセルペダル64の踏込量に
応じたものであり、エンジン50の目標トルクTe*と
目標回転数Ne*はこのトルク指令値Td*に基づいて
定められるから、運転者の所望の動力を駆動軸22に出
力することができる。
【0114】(3)充放電トルク制御処理 次に、充放電トルク制御処理(図11のステップS11
4)について図21および図22の充放電トルク制御ル
ーチンに基づき説明する。前述したように、本ルーチン
は図13のステップS130およびS132でバッテリ
94の残容量BRMが閾値BLと閾値BHとにより表わさ
れる範囲外にあり、バッテリ94の充放電が必要である
と判断されたときに充放電モードが設定されて実行され
るものである。
【0115】本ルーチンが実行されると、制御CPU9
0は、まず、バッテリ94の残容量BRMを閾値BLおよ
び閾値BHと比較する(ステップS220)。閾値BL
および閾値BHについては図13のステップS130で
説明した。バッテリ94の残容量BRMが閾値BL未満の
ときには、バッテリ94の充電が必要であると判断し、
バッテリ94を充電するのに必要なエネルギ(充電エネ
ルギPbi)を考慮したエネルギPdを設定する処理
(ステップS222ないしS228)を行ない、バッテ
リ94の残容量BRMが閾値BHより大きいときには、バ
ッテリ94の放電が必要であると判断し、バッテリ94
から放電されるエネルギ(充電エネルギPbi)を考慮
したエネルギPdを設定する処理(ステップS232な
いしS238)を行なう。
【0116】バッテリ94を充電するのに必要な充電エ
ネルギPbiを考慮したエネルギPdを設定する処理
(ステップS222ないし228)では、制御装置80
の制御CPU90は、まず、バッテリ94の残容量BRM
に基づいて充電エネルギPbiを設定する処理を行なう
(ステップS222)。このように、バッテリ94の残
容量BRMに基づいて充電エネルギPbiを設定するの
は、バッテリ94の充電可能な電力(エネルギ)は残容
量BRMによって変化し、適正な充電電圧や充電電流も残
容量BRMによって変わるからである。図23にバッテリ
94の残容量BRMと充電可能な電力との関係の一例を示
す。なお、実施例では、バッテリ94の各残容量BRMに
対して実験等により最適な充電エネルギPbiを求め、
それを予めROM90bにマップとして記憶しておき、
バッテリ94の残容量BRMに対応する充電エネルギPb
iを導出するものとした。続いて、駆動軸22に出力す
べきエネルギPdに導出した充電エネルギPbiを加え
てエネルギPdを再設定する(ステップS224)。そ
して、再設定されたエネルギPdがエンジン50から出
力可能な最大エネルギPemaxを越えているか否かを
調べ(ステップS226)、越えている場合には、エネ
ルギPdを最大エネルギPemaxに制限する処理とし
て、エネルギPdに最大エネルギPemaxを設定する
(ステップS228)。
【0117】バッテリ94を充電するのに必要なエネル
ギ(充電エネルギPbi)を考慮したエネルギPdを設
定する処理(ステップS222ないしS228)では、
制御装置80の制御CPU90は、まず、バッテリ94
の残容量BRMに基づいて放電エネルギPboを設定する
処理を行なう(ステップS232)。このように、バッ
テリ94の残容量BRMに基づいて放電エネルギPboを
設定するのは、バッテリ94の放電可能な電力(エネル
ギ)が残容量BRMによって異なる場合があるからであ
る。実施例では、用いたバッテリ94の各残容量BRMに
対して実験等により最適な放電エネルギPboを求め、
それを予めROM90bにマップ(図示せず)として記
憶しておき、バッテリ94の残容量BRMに対応する放電
エネルギPboを導出するものとした。続いて、駆動軸
22に出力すべきエネルギPdから導出した放電エネル
ギPboを減じてエネルギPdを再設定する(ステップ
S234)。そして、再設定されたエネルギPdがエン
ジン50から出力可能な最小エネルギPemin未満で
ないかを調べ(ステップS236)、最小エネルギPe
min未満の場合には、エネルギPdを最小エネルギP
eminに制限する処理としてエネルギPdに最小エネ
ルギPeminを設定する(ステップS218)。
【0118】このように充電エネルギPbiまたは放電
エネルギPboを考慮して駆動軸22に出力すべきエネ
ルギPdを再設定すると、この再設定されたエネルギP
dに基づいてエンジン50の目標トルクTe*と目標回
転数Ne*を設定する(ステップS240)。この目標
トルクTe*と目標回転数Ne*の設定処理は、図16
のステップS170の処理と同一である。
【0119】次に、駆動軸22の回転数Ndを読み込む
処理を行ない(ステップS242)、設定したエンジン
50の目標回転数Ne*と読み込んだ駆動軸22の回転
数Ndとを比較する(ステップS244)。そして、エ
ンジン50の目標回転数Ne*が駆動軸22の回転数N
dより大きいときには、第1クラッチ45がオフで第2
クラッチ46がオン(図3の模式図の構成)となるよう
第1クラッチ45および第2クラッチ46を操作し(ス
テップS250ないしS254)、クラッチモータ30
のトルク指令値Tc*にエンジン50の目標トルクTe
*を設定すると共に(ステップS256)、駆動軸22
に出力すべきトルク指令値Td*からクラッチモータ3
0のトルク指令値Tc*を減じた値をアシストモータ4
0のトルク指令値Ta*に設定する(ステップS25
8)。図3の模式図の構成では、駆動軸22に出力され
るトルクは、クラッチモータ30から出力されるトルク
Tcとアシストモータ40から出力されるトルクTaの
和であるから、上述のようにクラッチモータ30のトル
ク指令値Tc*とアシストモータ40のトルク指令値T
a*とを設定すれば、駆動軸22にはその和のトルク
(トルク指令値Td*に相当するトルク)が出力される
ことになる。なお、実施例の動力出力装置20を図3の
模式図の構成となるように第1クラッチ45および第2
クラッチ46を操作する処理(ステップS250ないし
S254の処理)は、両クラッチ45,46が設定しよ
うとしている状態にないときに両クラッチ45,46を
一旦共にオフとする理由を含めて図15および図16の
通常運転トルク制御ルーチンにおけるステップS174
ないしS177の処理と同一である。
【0120】一方、エンジン50の目標回転数Ne*が
駆動軸22の回転数Ndより小さいときには、第1クラ
ッチ45がオンで第2クラッチ46がオフ(図4の模式
図の構成)となるよう第1クラッチ45および第2クラ
ッチ46を操作し(ステップS260ないしS26
4)、クラッチモータ30のトルク指令値Tc*に駆動
軸22に出力すべきトルク指令値Td*を設定すると共
に(ステップS266)、駆動軸22に出力すべきトル
ク指令値Td*からエンジン50の目標回転数Ne*を
減じた値をアシストモータ40のトルク指令値Ta*に
設定する(ステップS268)。図4の模式図の構成で
は、駆動軸22に出力されるトルクはクラッチモータ3
0から出力されるトルクTcであるから、クラッチモー
タ30のトルク指令値Tc*にトルク指令値Td*を設
定することにより、駆動軸22にトルク指令値Td*に
相当するトルクを出力することができる。アシストモー
タ40のトルク指令値Ta*にトルク指令値Td*から
エンジン50の目標トルクTe*を減じた値を設定する
のは、エンジン50から出力する目標トルクTe*に相
当するトルクでは不足するトルクをアシストモータ40
から出力するためである。なお、実施例の動力出力装置
20を図4の模式図の構成となるように第1クラッチ4
5および第2クラッチ46を操作する処理(ステップS
250ないしS254の処理)は、両クラッチ45,4
6が設定しようとしている状態にないときに両クラッチ
45,46を一旦共にオフとする理由を含めて図15お
よび図16の通常運転トルク制御ルーチンにおけるステ
ップS184ないしS187の処理と同一である。
【0121】このようにエンジン50の目標回転数Ne
*と駆動軸22の回転数Ndに応じて両クラッチ45,
46を操作すると共にクラッチモータ30のトルク指令
値Tc*とアシストモータ40のトルク指令値Ta*と
を設定すると、これらの設定した設定値を用いてクラッ
チモータ30,アシストモータ40およびエンジン50
の各制御を行なう(ステップS270ないしS27
4)。これらの各制御は、図15および図16の通常運
転トルク制御ルーチンにおけるステップS166ないし
S169の各制御と同一であるから、ここでの説明は省
略する。なお、こうしたクラッチモータ30,アシスト
モータ40およびエンジン50の各制御は他のトルク制
御処理の各ルーチンにおいても行なわれるが、特に記載
しない限り、図15および図16の通常運転トルク制御
ルーチンにおけるステップS166ないしS169の各
制御と同一であるから、その説明は省略する。
【0122】次に、こうした充放電トルク制御処理によ
りバッテリ94が充電される様子およびバッテリ94か
ら放電される様子について説明する。ステップS220
でバッテリ94の残容量BRMが閾値BLより小さいとき
には、エネルギPdに充電エネルギPbiを加えてエネ
ルギPdが再設定され、この再設定されたエネルギPd
に基づいてエンジン50の目標トルクTe*,目標回転
数Ne*が設定される。一方、クラッチモータ30のト
ルク指令値Tc*とアシストモータ40のトルク指令値
Ta*は、エンジン50の目標回転数Ne*と駆動軸2
2の回転数Ndとに拘わらず駆動軸22にトルク指令値
Td*が出力されるように設定される。このため、エン
ジン50から出力されるエネルギPeは駆動軸22に出
力されるエネルギPdより大きくなる。この結果、エン
ジン50の目標回転数Ne*が駆動軸22の回転数Nd
より小さい図3の模式図の構成のときには、クラッチモ
ータ30により回生される電力がアシストモータ40に
より消費される電力より大きくなり、エンジン50の目
標回転数Ne*が駆動軸22の回転数Ndより大きな図
4の模式図の構成のときには、アシストモータ40によ
り回生される電力がクラッチモータ30により消費され
る電力より大きくなって、いずれの模式図の構成のとき
でも余剰電力が生じることになる。実施例では、この余
剰電力によりバッテリ94が充電される。実施例の動力
出力装置20を図3の模式図の構成としたときにバッテ
リ94を充電する様子を図24、実施例の動力出力装置
20を図4の模式図の構成としたときにバッテリ94を
充電する様子を図25に示す。図中、ハッチングされた
領域が余剰電力、即ち充電エネルギPbiである。
【0123】一方、ステップS220でバッテリ94の
残容量BRMが閾値BLより大きなときには、エネルギP
dから放電エネルギPboを減じてエネルギPdが再設
定され、この再設定されたエネルギPdに基づいてエン
ジン50の目標トルクTe*,目標回転数Ne*が設定
される。一方、クラッチモータ30のトルク指令値Tc
*とアシストモータ40のトルク指令値Ta*は、エン
ジン50の目標回転数Ne*と駆動軸22の回転数Nd
とに拘わらず駆動軸22にトルク指令値Td*が出力さ
れるように設定される。このため、エンジン50から出
力されるエネルギPeは駆動軸22に出力されるエネル
ギPdより小さくなる。この結果、エンジン50の目標
回転数Ne*が駆動軸22の回転数Ndより小さい図3
の模式図の構成のときには、クラッチモータ30により
回生される電力がアシストモータ40により消費される
電力より小さくなり、エンジン50の目標回転数Ne*
が駆動軸22の回転数Ndより大きな図4の模式図の構
成のときには、アシストモータ40により回生される電
力がクラッチモータ30により消費される電力より小さ
くなって、いずれの模式図の構成のときでも電力が不足
することになる。実施例では、この不足する電力をバッ
テリ94からの放電で賄うのである。実施例の動力出力
装置20を図3の模式図の構成としたときにバッテリ9
4から放電される様子を図26、実施例の動力出力装置
20を図4の模式図の構成としたときにバッテリ94か
ら放電される様子を図27に示す。図中、ハッチングさ
れた領域がバッテリ94により賄われる電力、即ち放電
エネルギPboである。
【0124】以上説明した充放電トルク制御処理によれ
ば、バッテリ94の残容量BRMを所望の範囲にすること
ができる。この結果、バッテリ94の過放電や過充電を
回避することができる。しかも、エンジン50から出力
されるエネルギPeとバッテリ94により充放電される
電力とをエネルギ変換して所望の動力として駆動軸22
に出力することができる。もとより、エンジン50の回
転数Neと駆動軸22の回転数Ndとに基づいて第1ク
ラッチ45および第2クラッチ46を操作して図3の模
式図の構成や図4の模式図の構成とすることにより、ク
ラッチモータ30とアシストモータ40とによるエネル
ギ損失を小さくし、装置全体としてエネルギ効率を高く
することができる。また、エンジン50の運転ポイント
は、設定されたエネルギPdを出力する運転ポイントで
あれば如何なる運転ポイントとしてもよいから、エンジ
ン50をより効率の良い運転ポイントで運転することが
できる。この結果、装置全体のエネルギ効率をより高く
することができる。
【0125】なお、実施例の動力出力装置20では、バ
ッテリ94の残容量BRMに基づいて充電エネルギPbi
や放電エネルギPboを設定したが、充電エネルギPb
iや放電エネルギPboを予め定めた所定値としてもよ
い。
【0126】(4)パワーアシストトルク制御処理 次に、パワーアシストトルク制御処理(図11のステッ
プS116)について図28のパワーアシストトルク制
御ルーチンに基づき説明する。本ルーチンは、図13の
ステップS134およびS136で駆動軸22に出力す
べきエネルギPdがエンジン50から出力可能な最大エ
ネルギPemaxを越えている場合に実行される。
【0127】本ルーチンが実行されると、制御装置80
の制御CPU90は、まず、エンジン50から出力可能
な最大エネルギPemaxに基づいてエンジン50の目
標トルクTe*と目標回転数Ne*とを設定する処理を
行なう(ステップS280)。このようにエンジン50
から出力されるエネルギPeを最大エネルギPemax
とするのは、図13の運転モード判定処理ルーチンのス
テップS134で駆動軸22に出力すべきエネルギPd
が最大エネルギPemaxより大きな値となっているか
ら、駆動軸22に出力すべきエネルギPdのうちのでき
る限り多くのエネルギをエンジン50から出力されるエ
ネルギで賄うためである。
【0128】続いて、駆動軸22に出力すべきエネルギ
Pdからエンジン50から出力可能な最大エネルギPe
maxを減じて、エンジン50から出力されるエネルギ
Peでは不足するエネルギをアシストパワーPasとし
て算出する(ステップS282)。続いて、バッテリ9
4の残容量BRMに基づいてバッテリ94から放電可能な
エネルギの最大値である最大放電エネルギPbmaxを
導出し(ステップS284)、算出したアシストパワー
Pasが導出した最大放電エネルギPbmaxより大き
いか否かを判定する(ステップS286)。ここで、最
大放電エネルギPbmaxをバッテリ94の残容量BRM
に基づいて設定するのは、バッテリ94の放電可能な電
力(エネルギ)が残容量BRMによって異なる場合がある
からである。実施例では、用いたバッテリ94の各残容
量BRMに対して実験等により最大放電エネルギPbma
xを求め、それを予めROM90bにマップ(図示せ
ず)として記憶しておき、バッテリ94の残容量BRMに
対応する最大放電エネルギPbmaxを導出するものと
した。アシストパワーPasが最大放電エネルギPbm
axより大きいときには、アシストパワーPasに最大
放電エネルギPbmaxを設定して(ステップS28
8)、アシストパワーPasが最大放電エネルギPbm
axより大きくならないようにする。
【0129】次に、駆動軸22の回転数Ndを読み込む
処理を行ない(ステップS290)エンジン50の目標
回転数Ne*と駆動軸22の回転数Ndとを比較する
(ステップS292)。そして、エンジン50の目標回
転数Ne*が駆動軸22の回転数Ndより大きいときに
は、第1クラッチ45がオフで第2クラッチ46がオン
(図3の模式図の構成)となるよう第1クラッチ45お
よび第2クラッチ46を操作し(ステップS294ない
しS298)、クラッチモータ30のトルク指令値Tc
*にエンジン50の目標トルクTe*を設定すると共に
(ステップS300)、アシストモータ40のトルク指
令値Ta*を次式(8)により算出する(ステップS3
02)。このようにクラッチモータ30のトルク指令値
Tc*とアシストモータ40のトルク指令値Ta*とを
設定することにより、エンジン50から出力可能な最大
エネルギPemaxと最大放電エネルギPbmaxによ
り制限を受けたアシストパワーPasとの和で表わされ
るエネルギをトルク変換して駆動軸22に出力すること
ができる。
【0130】
【数6】
【0131】エンジン50の目標回転数Ne*が駆動軸
22の回転数Ndより小さいときには、第1クラッチ4
5がオンで第2クラッチ46がオフ(図4の模式図の構
成)となるよう第1クラッチ45および第2クラッチ4
6を操作し(ステップS304ないしS308)、クラ
ッチモータ30のトルク指令値Tc*を次式(9)によ
り算出すると共に(ステップS310)、アシストモー
タ40のトルク指令値Ta*をクラッチモータ30のト
ルク指令値Tc*からエンジン50の目標トルクTe*
を減じて算出する(ステップS312)。図4の模式図
の構成とした場合にも、このようにクラッチモータ30
のトルク指令値Tc*とアシストモータ40のトルク指
令値Ta*とを設定することにより、エンジン50から
出力可能な最大エネルギPemaxと最大放電エネルギ
Pbmaxにより制限を受けたアシストパワーPasと
の和で表わされるエネルギをトルク変換して駆動軸22
に出力することができる。
【0132】
【数7】
【0133】なお、実施例の動力出力装置20を図3の
模式図の構成や図4の模式図の構成となるように第1ク
ラッチ45および第2クラッチ46を操作する処理(ス
テップS294ないしS298の処理およびステップS
304ないしS308の処理)は、両クラッチ45,4
6が設定しようとしている状態にないときに両クラッチ
45,46を一旦共にオフとする理由を含めて図15お
よび図16の通常運転トルク制御ルーチンにおける第1
クラッチ45および第2クラッチ46を操作する処理
(ステップS174ないしS177の処理およびステッ
プS184ないしS187の処理)と同一である。
【0134】こうしてエンジン50の目標回転数Ne*
と駆動軸22の回転数Ndに応じて両クラッチ45,4
6を操作すると共にクラッチモータ30のトルク指令値
Tc*とアシストモータ40のトルク指令値Ta*とを
設定すると、これらの設定した設定値を用いてクラッチ
モータ30,アシストモータ40およびエンジン50の
各制御を行なう(ステップS314ないしS318)。
【0135】次に、こうしたパワーアシストトルク制御
処理によるトルク変換の様子について説明する。図30
および図31は、パワーアシストトルク制御処理におけ
る図3の模式図の構成および図4の模式図の構成とした
ときのトルク変換の様子を説明する説明図である。パワ
ーアシストトルク制御処理では、動力出力装置20が図
3の模式図の構成とされたときには、図30に示すよう
に、運転ポイントP0で運転されるエンジン50から出
力される最大エネルギPemaxをトルク変換して回転
数Ndで回転する駆動軸22に出力できるトルクは、運
転ポイントP1として表わされる運転者が欲するトルク
Tdより小さなトルクTd’となり、所望の動力を作用
させるのに必要なエネルギに比して図中のハッチングで
表わされる領域のエネルギPasが不足することにな
る。実施例では、このエネルギPasをアシストパワー
Pasとしてバッテリ94からの放電により賄い、アシ
ストモータ40により駆動軸22に出力するのである。
動力出力装置20が図4の模式図の構成とされたときも
同様に、図31に示すように、エンジン50から出力さ
れる最大エネルギPemaxでは不足するエネルギPa
sをアシストパワーPasとしてバッテリ94からの放
電によって賄われる。
【0136】以上説明したパワーアシストトルク制御処
理によれば、エンジン50の最大エネルギPemax以
上のエネルギを駆動軸22に出力することができる。こ
の結果、駆動軸22に出力すべきエネルギPdより小さ
なエネルギを最大エネルギとする定格能力の低いエンジ
ンでも動力出力装置20に採用することができ、装置全
体の小型化および省エネルギ化を図ることができる。も
とより、エンジン50の回転数Neと駆動軸22の回転
数Ndとに基づいて第1クラッチ45および第2クラッ
チ46を操作して図3の模式図の構成や図4の模式図の
構成とすることにより、クラッチモータ30とアシスト
モータ40とによるエネルギ損失を小さくし、装置全体
としてエネルギ効率を高くすることができる。また、エ
ンジン50の運転ポイントは、設定されたエネルギPd
を出力する運転ポイントであれば如何なる運転ポイント
としてもよいから、エンジン50をより効率の良い運転
ポイントで運転することができる。この結果、装置全体
のエネルギ効率をより高くすることができる。
【0137】(5)直接出力トルク制御処理 次に、直接出力トルク制御処理(図11のステップS1
18)について図32の直接出力トルク制御ルーチンに
基づき説明する。本ルーチンは、図13のステップS1
38およびS140でトルク指令値Td*と駆動軸22
の回転数Ndとがエンジン50を効率よく運転できる範
囲(図14の領域PA)にあるときに実行される。本ル
ーチンが実行されると、制御装置80の制御CPU90
は、まず、駆動軸22の回転数Ndを読み込む処理を行
なう(ステップS320)。次にエンジン50の目標ト
ルクTe*にトルク指令値Td*を、目標回転数Ne*
に駆動軸22の回転数Ndを、それぞれ設定する(ステ
ップS322)。
【0138】続いて、第1クラッチ45および第2クラ
ッチ46が共にオンとなっているかを調べ(ステップS
324)、両クラッチ45,46が共にオンとなってい
ないときには、両クラッチ45,46を共にオンとする
(ステップS326)。このように第1クラッチ45お
よび第2クラッチ46を操作することにより、動力出力
装置20は、クランクシャフト56と駆動軸22とを直
接結合した図9の模式図の構成となる。そして、クラッ
チモータ30のトルク指令値Tc*とアシストモータ4
0のトルク指令値Ta*とに共に値0を設定し(ステッ
プS328およびS330)、クラッチモータ30,ア
シストモータ40およびエンジン50の各制御を行なう
(ステップS332ないしS336)。ここで、トルク
指令値Ta*に値0が設定されたときのアシストモータ
40の制御としては、図20のアシストモータ制御ルー
チンにより行なってもよいが、実施例では、アシストモ
ータ40の三相コイル44の各相の電流をすべて値0と
すればよいから、第2の駆動回路92のトランジスタT
r11,Tr13、Tr15をオフとし、トランジスタ
Tr12,Tr14,Tr16をオンとする制御とし
た。また、クラッチモータ30の制御もアシストモータ
40の制御と同様に、第1の駆動回路91のトランジス
タTr1,3、5をオフとし、トランジスタTr2,
4,6をオンとしたが、第1クラッチ45と第2クラッ
チ46とが共にオンとされることによりクランクシャフ
ト56と駆動軸22との回転数差Ncは値0となるか
ら、トランジスタTr1ないしTr6のすべてをオフと
する制御としてもよい。
【0139】以上説明した直接出力トルク制御処理によ
れば、第1クラッチ45と第2クラッチ46とを共にオ
ンとすることにより、エンジン50から出力される動力
をクラッチモータ30およびアシストモータ40を介さ
ずに直接駆動軸22に出力することができる。したがっ
て、クラッチモータ30およびアシストモータ40によ
るエネルギ損失を零とすることができる。しかも、この
直接出力トルク制御処理は駆動軸22に出力すべきトル
ク(トルク指令値Td*)と駆動軸22の回転数Ndが
エンジン50を効率よく運転できる範囲内にあるときに
行なわれるから、駆動軸22に動力をより効率よく出力
することができる。
【0140】なお、実施例の動力出力装置20では、ク
ラッチモータ30のトルク指令値Tc*とアシストモー
タ40のトルク指令値Ta*とに共に値0を設定し、ク
ラッチモータ30もアシストモータ40もない構成と同
様の動作としたが、バッテリ94から放電される電気エ
ネルギを用いてアシストモータ40から駆動軸22に動
力を出力したり、アシストモータ40により駆動軸22
から電力を回生してバッテリ94を充電するものとして
もよい。こうすれば、直接出力トルク制御処理を駆動軸
22に出力すべきトルク(トルク指令値Td*)と駆動
軸22の回転数Ndとがエンジン50を効率よく運転で
きる範囲(図14の領域PA)にあるときに限られず
に、駆動軸22の回転数Ndがエンジン50を効率よく
運転できる範囲にあれば実行することができる。以下、
こうした直接出力トルク制御処理について図33の直接
出力トルク制御ルーチンに基づき簡単に説明する。
【0141】図33の直接出力トルク制御ルーチンが実
行されると、制御装置80の制御CPU90は、まず、
駆動軸22の回転数Ndを読み込み(ステップS34
0)、読み込んだ駆動軸22の回転数Ndをエンジン5
0の目標回転数Ne*に設定する(ステップS34
2)、そして、第1クラッチ45および第2クラッチ4
6が共にオンであるかを調べ(ステップS344)、両
クラッチ45,46が共にオンでないときには、両クラ
ッチ45,46を共にオンとする(ステップS34
6)。次に、駆動軸22の回転数Ndにおけるエンジン
50を効率よく運転できる範囲(図14の領域PA)内
の最小トルクT1および最大トルクT2を読み込む処理
を行なって(ステップS348)、トルク指令値Td*
を読み込んだ最小トルクT1および最大トルクT2と比
較する(ステップS350)。なお、実施例では、最小
トルクT1および最大トルクT2の読み込みは、駆動軸
22の各回転数Ndに対するエンジン50を効率よく運
転できる範囲の最小トルクT1と最大トルクT2とを実
験等により求めて予めROM90bに記憶しておき、駆
動軸22の回転数Ndが読み込まれると、この回転数N
dとマップとから最小トルクT1および最大トルクT2
を導出するものとした。
【0142】トルク指令値Td*が最小トルクT1以上
で最大トルクT2以下であれば、エンジン50の目標ト
ルクTe*にトルク指令値Td*を設定し(ステップS
354)、トルク指令値Td*が最小トルクT1未満の
ときには目標トルクTe*に最小トルクT1を設定し
(ステップS352)、トルク指令値Td*が最大トル
クT2より大きいときには目標トルクTe*に最大トル
クT2を設定する(ステップS356)。このように設
定することにより、エンジン50の目標トルクTe*と
目標回転数Ne*の運転ポイントは前述したエンジン5
0を効率よく運転できる範囲(図14の領域PA)内と
なる。
【0143】続いて、クラッチモータ30のトルク指令
値Tc*に値0を設定すると共に(ステップS35
8)、トルク指令値Td*からエンジン50の目標回転
数Ne*を減じたものをアシストモータ40にトルク指
令値Ta*に設定する(ステップS360)。こうして
エンジン50の目標トルクTe*,目標回転数Ne*,
クラッチモータ30のトルク指令値Tc*およびアシス
トモータ40のトルク指令値Ta*を設定すると、これ
らの設定値を用いてクラッチモータ30,アシストモー
タ40およびエンジン50の各制御(ステップS362
ないしS366)を行なう。
【0144】図34は、こうした図33の直接出力トル
ク制御ルーチンを実行した際の駆動軸22に動力が出力
される様子を例示する説明図である。いま、駆動軸22
が回転数Nd1で回転しておりアクセルペダル64の踏
込量に応じて定まるトルク指令値Td*が値Td1であ
るとき、すなわち駆動軸22を運転ポイントPd1で運
転したいときを考える。回転数Nd1はエンジン50を
効率よく運転できる範囲PA内にあるが、トルク指令値
Td*はこの範囲PAの上限を大きく上回る状態であ
る。このとき、エンジン50の目標トルクTe*には回
転数Nd1における範囲PAの上限値のトルク(値Te
1)が最大トルクT2として設定され(ステップS35
6)、エンジン50の目標回転数Ne*には回転数Nd
1がそのまま設定されるから(ステップS342)、エ
ンジン50は、トルクTe1と回転数Nd1とにより表
わされる運転ポイントPe1で運転されることになる。
アシストモータ40のトルク指令値Ta*は、トルク指
令値Td*(値Td1)からエンジン50の目標トルク
Te*(値Te1)を減じたトルク(値Ta1)として
求められるから(ステップS360)、駆動軸22に与
えられるエネルギは、第1クラッチ45と第2クラッチ
46とが共にオンとされることによりエンジン50から
直接駆動軸22に出力されるエネルギ(Te1×Nd
1)にアシストモータ40から直接駆動軸22に出力さ
れるエネルギ(Ta1×Nd1)を加えたエネルギ(T
d1×Nd1)となる。なお、アシストモータ40から
駆動軸22に出力されるエネルギは、バッテリ94から
の放電される電力により賄われる。
【0145】次に、駆動軸22が回転数Nd2で回転し
ており出力トルク指令値Td*が値Td2であるとき、
すなわち駆動軸22を図34中の運転ポイントPd2で
運転したいときを考える。回転数Nd2はエンジン50
を効率よく運転できる範囲PA内にあるが、トルク指令
値Td*はこの範囲PAの下限を下回る状態である。こ
のとき、エンジン50の目標トルクTe*には回転数N
d2における範囲PAの下限値のトルク(値Te2)が
最小トルクT1として設定され(ステップS352)。
エンジン50の目標回転数Ne*には回転数Nd2がそ
のまま設定されるから(ステップS342)、エンジン
50は、トルクTe2と回転数Nd2とで表わされる運
転ポイントPe2で運転することになる。アシストモー
タ40のトルク指令値Ta*は、トルク指令値Td*か
らエンジン50の目標トルクTe*を減じたトルク(負
の値Ta2)として求められるから(ステップS36
0)、駆動軸22に与えられるエネルギは、第1クラッ
チ45と第2クラッチ46とが共にオンとされることに
よりエンジン50から直接駆動軸22に出力されるエネ
ルギ(Te2×Nd2)からアシストモータ40により
回生される電力に相当するエネルギ(Ta2×Nd2)
を減じたエネルギ(Td2×Nd2)となる。なお、ア
シストモータ40により回生される電力は、バッテリ9
4の充電に用いられる。
【0146】以上説明したように、実施例の動力出力装
置20で図33に示す変形例の直接出力トルク制御ルー
チンを実行すれば、駆動軸22に出力すべきトルク(ト
ルク指令値Td*)がエンジン50を効率よく運転でき
る範囲(図14の領域PA)内になくても駆動軸22の
回転数Ndがこの範囲内にあれば直接出力トルク制御処
理を行なうことができる。しかも、バッテリ94の充放
電によりエンジン50の目標トルクTe*とトルク指令
値Td*との偏差のトルクでアシストモータ40を駆動
するから、駆動軸22には、所望のトルクを作用させる
ことができる。
【0147】(6)モータ駆動トルク制御処理 次に、モータ駆動トルク制御処理(図11のステップS
120)について図35のモータ駆動トルク制御ルーチ
ンに基づき説明する。本ルーチンは、図13のステップ
S142およびS144で駆動軸22に出力すべきエネ
ルギPdが所定エネルギPMLより小さく、かつ、駆動
軸22の回転数Ndが所定回転数NMLより小さいと判
断されたときに実行される。
【0148】本ルーチンが実行されると、制御装置80
の制御CPU90は、まず、エンジン50の運転の停止
命令が出力されているか否かを調べ(ステップS37
0)、エンジン50の運転の停止命令が出力されている
ときにはエンジン50の運転を停止する信号をEFIE
CU70に送信し(ステップS372)、エンジン50
の運転の停止命令が出力されていないときにはエンジン
50をアイドル運転状態とする信号をEFIECU70
に送信する(ステップS374)。ここで、エンジン5
0の運転の停止命令は、エンジン50の運転状態やエン
ジン50の排気管に設けられた図示しない触媒装置等の
状態等に応じてEFIECU70から出力される場合
や、運転者が図示しないエンジン50の停止を指示する
スイッチをオンとすることに出力される場合などがあ
る。なお、図示の都合上、図35では、エンジン50の
制御をステップS390として表わしたが、前述したよ
うに、エンジン50の制御はこうしたトルク制御ルーチ
ンとは別個独立に行なわれるため、制御装置80の制御
CPU90がEFIECU70に対してエンジン50の
運転を停止する信号やエンジン50をアイドル運転状態
とする信号を送信すると、EFIECU70は、直ちに
エンジン50を停止あるいはアイドル運転状態となるよ
うエンジン50の制御を開始する。エンジン50の制御
は、エンジン50の運転の停止命令が出力されていると
きには燃料噴射弁51からの燃料噴射を停止すると共に
点火プラグ62への電圧の印加を停止する制御となり、
エンジン50をアイドル運転状態とするときには、スロ
ットルバルブ66を全閉とした上でエンジン50がアイ
ドル回転数で運転されるようスロットルバルブ66を迂
回する図示しないアイドル制御用の連通管に設けられた
図示しないアイドルスピードコントロールバルブの開度
の制御と燃料噴射量の制御とになる。
【0149】次に、第1クラッチ45がオフで第2クラ
ッチ46がオン(図3の模式図の構成)となっているか
を調べ(ステップS376)、両クラッチ45,46が
設定しようとする状態にないときには、両クラッチ4
5,46を一旦共にオフとして(ステップS378)、
その後第2クラッチ46をオンとする(ステップS38
0)。そして、クラッチモータ30のトルク指令値Tc
*に値0を設定すると共に(ステップS382)、アシ
ストモータ40のトルク指令値Ta*に駆動軸22に出
力すべきトルクであるトルク指令値Td*を設定して
(ステップS384)、クラッチモータ30,アシスト
モータ40およびエンジン50の各制御を行なう(ステ
ップS386ないしS390)。ここで、トルク指令値
Tc*に値0が設定されたときのクラッチモータ30の
制御としては、図19のクラッチモータ制御ルーチンに
より行なってもよいが、実施例では、クラッチモータ3
0の三相コイル34の各相の電流をすべて値0とすれば
よいから、第1の駆動回路91のトランジスタTr1,
Tr3、Tr5をオフとし、トランジスタTr2,Tr
4,Tr6をオンとする制御とした。
【0150】以上説明したモータ駆動トルク制御処理に
よれば、第1クラッチ45をオフとし第2クラッチ46
をオンとして動力出力装置20を図3の模式図の構成と
し、さらにクラッチモータ30のトルク指令値Tc*を
値0とすることにより、アシストモータ40から出力さ
れる動力のみで車両を駆動することができる。しかも、
こうしたモータ駆動トルク制御処理は、駆動軸22に出
力すべきエネルギPdがエンジン50の効率の低い運転
ポイントとなるときに行ない、エンジン50の運転を停
止するかエンジン50をアイドル運転状態とするから、
エンジン50を効率の低い運転ポイントで運転すること
によるエネルギ効率の低下を回避することができる。
【0151】実施例のモータ駆動トルク制御処理では、
第1クラッチ45をオフとし第2クラッチ46をオンと
して動力出力装置20を図3の模式図の構成とし、アシ
ストモータ40から駆動軸22に動力を出力するものと
したが、第1クラッチ45をオンとし第2クラッチ46
をオフとして動力出力装置20を図4の模式図の構成と
し、クラッチモータ30とアシストモータ40とにより
駆動軸22に動力を出力するものとしてもよい。こうし
たモータ駆動トルク制御処理は、例えば、図36に例示
する変形例のモータ駆動トルク制御ルーチンによりなさ
れる。以下、この変形例のモータ駆動トルク制御処理に
ついて簡単に説明する。
【0152】この変形例のルーチンでは、エンジン50
の運転を停止する信号かエンジン50をアイドル運転状
態とする信号をEFIECU70に送信した後に(ステ
ップS400ないしS404)、第1クラッチ45がオ
ンで第2クラッチ46がオフ(図4の模式図の構成)と
なっているかを調べ(ステップS406)、両クラッチ
45,46が設定しようとする状態にないときには、両
クラッチ45,46を一旦共にオフとして(ステップS
408)、その後第1クラッチ45をオンとする(ステ
ップS410)。そして、クラッチモータ30のトルク
指令値Tc*に駆動軸22に出力すべきトルクであるト
ルク指令値Td*を設定すると共に(ステップS41
2)、アシストモータ40のトルク指令値Ta*にもト
ルク指令値Td*を設定して(ステップS414)、ク
ラッチモータ30,アシストモータ40およびエンジン
50の各制御を行なう(ステップS416ないしS41
9)。このようにトルク指令値Tc*,Ta*を設定す
ることにより、クラッチモータ30から駆動軸22にト
ルク指令値Td*に相当するトルクを出力することがで
きる。アシストモータ40のトルク指令値Ta*にもト
ルク指令値Td*を設定するのは、クラッチモータ30
から駆動軸22にトルク指令値Td*に相当するトルク
を出力すると、大きさが同じで向きが逆のトルクが反力
としてクランクシャフト56に出力されるから、この反
力としてのトルクをアシストモータ40から出力される
トルクで打ち消すためである。なお、ステップS414
では、アシストモータ40のトルク指令値Ta*にトル
ク指令値Td*を設定したが、エンジン50が運転停止
の状態のときには、アシストモータ40をロックアップ
するものとしてもよい。また、エンジン50をアイドル
運転状態とするときには、アシストモータ40のトルク
指令値Ta*をクランクシャフト56の回転数Neがア
イドル回転数となるようフィードバック制御するものと
してもよい。
【0153】また、実施例のモータ駆動トルク制御処理
では、第1クラッチ45をオフとし第2クラッチ46を
オンとして動力出力装置20を図3の模式図の構成と
し、アシストモータ40から駆動軸22に動力を出力す
るものとしたが、両クラッチ45,46を共にオンとし
て動力出力装置20を図9の模式図の構成として、アシ
ストモータ40により駆動軸22を駆動するものとして
もよい。こうしたモータ駆動トルク制御処理は、例え
ば、図37に例示する変形例のモータ駆動トルク制御ル
ーチンによりなされる。以下、この変形例のモータ駆動
トルク制御処理について簡単に説明する。
【0154】この変形例のルーチンが実行されると、制
御装置80の制御CPU90は、まず、エンジン50の
運転を停止する信号をEFIECU70に送信する(ス
テップS420)。このエンジン50の運転を停止する
信号を受信したEFIECU70は、エンジン50への
燃料噴射や点火を停止してエンジン50の運転を停止す
る。続いて、第1クラッチ45と第2クラッチ46とが
共にオン(図9の模式図の構成)となっているかを調べ
(ステップS421)、両クラッチ45,46が共にオ
ンの状態にないときには、両クラッチ45,46を共に
オフとする(ステップS422)。そして、クラッチモ
ータ30のトルク指令値Tc*に値0を設定する(ステ
ップS423)。次に、エンジン50のクランクシャフ
ト56の回転数Neを読み込み(ステップS424)、
読み込んだ回転数Neに基づいてエンジン50のフリク
ショントルクTefを導出する(ステップS425)。
ここで、フリクショントルクTefは、運転の停止して
いるエンジン50を回転数Neで回転させるのに必要な
トルクであり、実施例では、実験などによりエンジン5
0の回転数NeとフリクショントルクTefとの関係を
予め求めてマップとしてROM90bに記憶しておき、
回転数Neが読み込まれると、このマップを用いて読み
込んだ回転数Neに対応するフリクショントルクTef
を導出するものとした。そして、導出したフリクション
トルクTefと駆動軸22に出力すべきトルク(トルク
指令値)Td*と加えた値をアシストモータ40のトル
ク指令値Ta*として設定し(ステップS426)、設
定した値でクラッチモータ30とアシストモータ40と
が動作するようクラッチモータ30とアシストモータ4
0の制御を行なう(ステップS427およびS42
8)。
【0155】このように変形例のモータ駆動トルク制御
処理とすれば、アシストモータ40のトルク指令値Ta
*にフリクショントルクTefとトルク指令値Td*と
加えた値を設定することにより、両クラッチ45,46
を共にオンとした状態でエンジン50を連れ回しながら
駆動軸22にアクセルペダル64踏込量に応じたトルク
(値Td*)を出力することができる。なお、この変形
例では、エンジン50のフリクショントルクTefの導
出をエンジン50の回転数Neに基づいて行なったが、
両クラッチ45,46が共にオンとされてクランクシャ
フト56と駆動軸22とが機械的に結合しているから、
駆動軸22の回転数Ndに基づいて導出するものとして
もよいことは勿論である。
【0156】以上説明した運転制御によれば、運転者の
所望する動力を駆動軸22に出力することができる。し
かも、運転者の所望する動力(エネルギPd)やバッテ
リ94の残容量BRM,駆動軸22の回転数Ndに応じて
より効率のよい運転モードを選択するから、装置全体の
エネルギ効率をより高くすることができる。さらに、各
運転モードでエンジン50の目標回転数Ne*と駆動軸
22の回転数Ndとに応じて第1クラッチ45および第
2クラッチ46を操作することにより、エンジン50か
ら出力された動力をトルク変換する際のクラッチモータ
30とアシストモータ40のエネルギ損失を小さくする
ことができる。この結果、装置全体のエネルギ効率をよ
り高くすることができる。
【0157】実施例の運転制御では、運転者の所望する
動力(エネルギPd)やバッテリ94の残容量BRM,駆
動軸22の回転数Ndに応じて通常運転トルク制御処理
や充放電トルク制御処理,パワーアシストトルク制御処
理,直接出力トルク制御処理,モータ駆動トルク制御処
理を選択して実行するものとしたが、これらの処理のう
ちの一部の処理を行なわないものとしても差し支えな
い。
【0158】また、実施例の運転制御では、駆動軸22
に出力すべきトルクであるトルク指令値Td*と駆動軸
22の回転数Ndとがエンジン50を効率よく運転でき
る範囲(図14の領域PA)にあるときに直接出力トル
ク制御処理を行なったが、エンジン50の目標回転数N
e*と駆動軸22の回転数Ndとが所定の範囲内にある
とき又はエンジン50の回転数Neと駆動軸22の回転
数Ndの偏差である回転数差Ncが所定範囲内にあると
きに直接出力トルク制御処理を行なうものとしてもよ
い。通常、モータは定格値近くの運転状態のときにもっ
とも効率が高くなり、その運転状態から著しく離れた運
転状態のときには効率も低くなる。クラッチモータ30
の回転数は、エンジン50の回転数Neと駆動軸22の
回転数Ndとの偏差である回転数差Ncであり、定常状
態におけるエンジン50の目標回転数Ne*と駆動軸2
2の回転数Ndとの偏差となるから、この偏差が小さい
ときにはクラッチモータ30は小さな回転数で運転され
ることになり、その効率も低くなる。したがって、上述
のように、クラッチモータ30の回転数が小さなときに
直接出力トルク制御処理を行なえば、第1クラッチ45
と第2クラッチ46とを共にオンとしてクランクシャフ
ト56と駆動軸22とを機械的に接続し、クラッチモー
タ30がない図9の模式図の構成とするから、クラッチ
モータ30の効率の低下による装置全体のエネルギ効率
の低下を防止することができる。なお、エンジン50の
目標回転数Ne*と駆動軸22の回転数Ndの偏差が小
さいときには、エンジン50の目標トルクTe*と駆動
軸22に出力すべきトルク(トルク指令値Td*)との
偏差も小さくなるから、通常は、エンジン50を効率よ
く運転できる範囲(図14の領域PA)にあるときに該
当する。
【0159】実施例の運転制御では、駆動軸22に出力
すべきトルク(トルク指令値Td*)と駆動軸22の回
転数Ndとがエンジン50を効率よく運転できる範囲
(図14の領域PA)内にあるときや、トルク指令値T
d*がエンジン50を効率よく運転できる範囲内になく
ても駆動軸22の回転数Ndがこの範囲内にあるときに
直接出力トルク制御処理(図32または図33)を行な
った。しかし、第1クラッチ45と第2クラッチ46を
共にオンとする図9の模式図の構成は、クランクシャフ
ト56と駆動軸22とがロータ回転軸38を介して結合
されていることから生じるエンジン50の回転数Neと
駆動軸22の回転数Ndが同じという条件下において、
アシストモータ40によるトルクの増減が可能な構成で
あるから、そのトルク制御は、上述の駆動軸22の回転
数Ndがエンジン50を効率よく運転できる範囲内にあ
るときの制御に限定されない。例えば、クラッチモータ
30に何らかの異常が生じたときに、第1クラッチ45
および第2クラッチ46を共にオンとしてクラッチモー
タ30のない図9の模式図の構成とし、エンジン50と
アシストモータ40とから駆動軸22に動力を出力する
ものとしてもよい。この場合、車両を発進させるとき
や、車速が小さく駆動軸22の回転数Ndがエンジン5
0の運転可能な最小回転数以下の回転数となるときに
は、エンジン50を連れ回す状態でアシストモータ40
により駆動軸22に動力を出力して車両を駆動すればよ
い。そして、駆動軸22の回転数Ndがエンジン50の
運転可能な最小回転数以上になったときにエンジン50
を始動して、エンジン50から出力される動力とアシス
トモータ40から出力される動力とを駆動軸22に出力
して車両を駆動するものとすればよい。こうすれば、ク
ラッチモータ30に異常が生じたときでも駆動軸22に
動力を出力して車両を駆動することができる。
【0160】実施例の運転制御では、駆動軸22に出力
すべきエネルギPdが所定エネルギPMLより小さく、
かつ、駆動軸22の回転数Ndが所定回転数NMLより
小さいと判断されたときモータ駆動トルク制御処理を行
なうものとしたが、こうした駆動軸22へ出力すべきエ
ネルギPdや駆動軸22の回転数Ndに拘わらずモータ
駆動トルク制御処理を実行するものとしてもよい。例え
ば、図示しないモータ駆動モード設定スイッチを運転者
がオンとしたときにモータ駆動トルク制御処理を実行す
るものとしてもよい。
【0161】D.エンジンの始動制御 次に、実施例の動力出力装置20におけるエンジン50
の始動制御処理について説明する。実施例の動力出力装
置20では、車両が停止状態にあるときにエンジン50
を始動する場合のほか、エンジン50を停止した状態で
前述のモータ駆動トルク制御処理により車両の走行を開
始し、その後他のトルク制御に切り換える際にエンジン
50を始動する場合、すなわち車両が走行状態にあると
きにエンジン50を始動する場合がある。まず、車両が
停止状態にあるときのエンジン50の始動処理を図38
のエンジン始動処理ルーチンに基づいて説明し、その
後、車両が走行状態にあるときのエンジン50の始動処
理を説明する。
【0162】図38のエンジン始動処理ルーチンは、例
えば、運転者によりスタータスイッチ79をオンされた
ときに実行される。本ルーチンが実行されると、制御装
置80の制御CPU90は、まず、第1クラッチ45を
オンとすると共に(ステップS430)、第2クラッチ
46をオフとして(ステップS432)、動力出力装置
20を図4の模式図の構成とする。続いて、アシストモ
ータ40のトルク指令値Ta*にスタータトルクTSTを
設定し(ステップS434)、アシストモータ40の制
御を行なう(ステップS436)。このように両クラッ
チ45,46を操作してアシストモータ40を制御する
ことにより、エンジン50のクランクシャフト56はモ
ータリングされる。ここで、スタータトルクTSTは、エ
ンジン50のフリクショントルクに打ち勝ってエンジン
50を所定回転数NST以上の回転数で回転させることが
できるトルクとして設定されるものである。なお、スタ
ータスイッチ79がオンとされるときには、クラッチモ
ータ30のトルク指令値Tc*には値0が設定されてお
り、第1の駆動回路91のトランジスタTr1,Tr
3,Tr5はオフとされ、トランジスタTr2,Tr
4,Tr6はオンとされているから、クランクシャフト
56の回転に伴ってクラッチモータ30のインナロータ
31が回転しても、クラッチモータ30の三相コイル3
4の各相の電流は値0に保たれ、クラッチモータ30の
インナロータ31は単に空回りしている状態となる。
【0163】次に、エンジン50の回転数Neを読み込
み(ステップS437)、読み込んだ回転数Neを所定
回転数NSTと比較する(ステップS438)。ここで、
所定回転数NSTは、エンジン50を安定して連続運転で
きる最低の回転数以上の回転数として設定されるもので
ある。エンジン50の回転数Neが所定回転数NSTより
小さいときには、ステップS436に戻ってステップS
436ないしS440の処理を繰り返し、エンジン50
の回転数Neが所定回転数NST以上となるのを待つ。エ
ンジン50の回転数Neが所定回転数NST以上になる
と、EFIECU70による燃料噴射制御や点火制御を
開始する信号をEFIECU70に送信して(ステップ
S439)、本ルーチンを終了する。なお、燃料噴射制
御や点火制御を開始する信号を受信したEFIECU7
0は、エンジン50がアイドル回転数で運転されるよう
燃料噴射弁51からの燃料噴射制御や点火プラグ62に
おける点火制御を開始すると共に、前述した図示しない
アイドルスピードコントロールバルブの開度の制御を行
なう。
【0164】以上説明したエンジン始動処理によれば、
車両が停止している状態でエンジン50を始動すること
ができる。しかも第1クラッチ45をオンとし第2クラ
ッチ46をオフとしてクランクシャフト56にアシスト
モータ40のロータ41が接続された状態とし、アシス
トモータ40によりエンジン50を回転させるから、エ
ンジン50の始動用のモータを別に設ける必要がない。
この結果、装置全体をコンパクトにすることができる。
【0165】実施例のエンジン始動処理では、第1クラ
ッチ45をオンとし第2クラッチ46をオフとしてアシ
ストモータ40によりエンジン50をモータリングした
が、第1クラッチ45をオフとし第2クラッチ46をオ
ンとした状態でクラッチモータ30によりエンジン50
をモータリングするものとしてもよい。この場合、図3
9に例示するエンジン始動処理ルーチンを実行すればよ
い。以下、この処理について簡単に説明する。
【0166】図39のエンジン始動処理ルーチンが実行
されると、制御装置80の制御CPU90は、まず、第
1クラッチ45をオフとし第2クラッチ46をオンとし
て動力出力装置20を図3の模式図の構成とする(ステ
ップS440およびS441)。そして、クラッチモー
タ30のトルク指令値Tc*にスタータトルクTSTを設
定すると共に(ステップS442)、アシストモータ4
0の三相コイル44の各相に流すアシスト電流Ia(I
ua,Iva,Iwa)に所定電流IST(IuST,Iv
ST,IwST)を設定し(ステップS443)、クラッチ
モータ30およびアシストモータ40の制御を行なう
(ステップS445およびS446)。ここで、所定電
流ISTは、スタータトルクTSTをロータ回転軸38に作
用させてもロータ回転軸38が回転しないトルクをアシ
ストモータ40に発生させる電流値以上の電流として設
定されるものである。このようにクラッチモータ30お
よびアシストモータ40を制御することにより、第2ク
ラッチ46によりロータ回転軸38に接続された駆動軸
22は、アシストモータ40によりその回転が制限され
て固定され、エンジン50のクランクシャフト56は、
アシストモータ40によって支えられるトルクを反力と
してクランクシャフト56にスタータトルクTSTを出力
するクラッチモータ30によりモータリングされる。そ
して、図38のエンジン始動処理ルーチンと同様に、エ
ンジン50の回転数Neが所定回転数NST以上となるの
を待って(ステップS447およびS448)、EFI
ECU70による燃料噴射制御や点火制御を開始する信
号をEFIECU70に送信する(ステップS44
9)。
【0167】このように第1クラッチ45をオフとし第
2クラッチ46をオンとした図3の模式図の構成でも車
両が停止している状態でクラッチモータ30およびアシ
ストモータ40によりエンジン50を始動することがで
きる。したがって、この場合としてもエンジン50の始
動用のモータを別に設ける必要がなく、装置全体をコン
パクトにすることができる。
【0168】次に、車両が走行状態にあるときのエンジ
ン50の始動処理について説明する。車両が走行状態に
あるときのエンジン50の始動処理は、図40に例示す
るモータ駆動時エンジン始動処理ルーチンにより行なわ
れる。このルーチンは、エンジン50を停止した状態で
モータ駆動トルク制御処理がなされているときに、運転
者がエンジン50を始動する図示しないスイッチをオン
としたときや、バッテリ94の残容量BRMが閾値BLよ
り小さくなったときなどのように図13の運転モード判
定処理ルーチンでモータ駆動モードとは異なる運転モー
ドが設定されたときに実行される。なお、モータ駆動ト
ルク制御処理は、図35に例示するモータ駆動トルク制
御ルーチンによる処理、すなわち、第1クラッチ45を
オフとし第2クラッチ46をオンとして動力出力装置2
0を図3の模式図の構成とし、この状態でアシストモー
タ40から駆動軸22にトルク指令値Td*を出力する
処理により行なわれている。
【0169】本ルーチンが実行されると、制御装置80
の制御CPU90は、まず、クラッチモータ30のトル
ク指令値Tc*にスタータトルクTSTを設定すると共に
(ステップS450)、アシストモータ40のトルク指
令値Ta*にトルク指令値Td*にスタータトルクTST
を加えた値を設定する(ステップS452)。そして、
クラッチモータ30およびアシストモータ40の各制御
を行なう(ステップS454およびS456)。本ルー
チンは、前述したように動力出力装置20を図3の模式
図の構成としたときに行なわれる。この構成でクラッチ
モータ30からクランクシャフト56にスタータトルク
TSTを出力すると、エンジン50はこのトルクによりモ
ータリングされる。このとき、スタータトルクTSTと大
きさが同じで逆向きのトルクがスタータトルクTSTの反
力としてクラッチモータ30から駆動軸22に出力され
る。このため、図35のモータ駆動トルク制御ルーチン
のステップS384と同様にアシストモータ40のトル
ク指令値Ta*にトルク指令値Td*を設定するものと
すれば、クラッチモータ30から駆動軸22に出力され
るトルクの分だけ運転者が欲するトルク(トルク指令値
Td*)より小さなトルクが駆動軸22に出力されるこ
とになり、エンジン50の始動に伴ってトルクショック
が生じることになる。実施例では、ステップS452に
示すように、アシストモータ40のトルク指令値Ta*
にトルク指令値Td*にスタータトルクTSTを加えた値
を設定することにより、こうしたトルクショックを打ち
消している。
【0170】このようにエンジン50のクラッチモータ
30によるモータリングが行なわれると、図38のエン
ジン始動処理ルーチンのステップS437およびS43
8の処理と同様に、エンジン50の回転数Neが所定回
転数NST以上となるのを待って(ステップS458およ
びS460)、EFIECU70による燃料噴射制御や
点火制御を開始する信号をEFIECU70に送信する
(ステップS462)。
【0171】以上説明した実施例のモータ駆動時エンジ
ン始動処理ルーチンによれば、車両がアシストモータ4
0から出力される動力のみによって走行している最中に
エンジン50を始動することができる。このエンジン5
0の始動はクラッチモータ30によりなされるから、エ
ンジン50の始動用にモータを別に設ける必要がない。
しかも、エンジン50のモータリングの際にクラッチモ
ータ30から駆動軸22に出力されるトルクを打ち消す
ようアシストモータ40から駆動軸22に出力するトル
クを制御するから、エンジン50を始動する際に生じる
トルクショックを小さくしたり、或いはなくすことがで
きる。
【0172】実施例のモータ駆動時エンジン始動処理ル
ーチンは、第1クラッチ45をオフとし第2クラッチ4
6をオンとして動力出力装置20を図3の模式図の構成
とした状態でアシストモータ40から駆動軸22に所望
のトルク(トルク指令値Td*)を出力する図35のモ
ータ駆動トルク制御ルーチンが行なわれているときにエ
ンジン50を始動する処理であるが、第1クラッチ45
をオンとし第2クラッチ46をオフとして動力出力装置
20を図4の模式図の構成とした状態でアシストモータ
40によりクランクシャフト56を固定すると共にクラ
ッチモータ30から駆動軸22にトルク指令値Td*を
出力する図36のモータ駆動トルク制御ルーチンが行な
われているときには、図41に例示するモータ駆動時エ
ンジン始動処理ルーチンによりエンジン50の始動がな
される。
【0173】この図41に例示するモータ駆動時エンジ
ン始動処理ルーチンが実行されると、制御装置80の制
御CPU90は、まず、クラッチモータ30のトルク指
令値Tc*に駆動軸22に出力すべきトルクであるトル
ク指令値Td*を設定すると共に(ステップS47
0)、アシストモータ40のトルク指令値Ta*にトル
ク指令値Td*にスタータトルクTSTを加えた値を設定
する(ステップS472)。そして、クラッチモータ3
0およびアシストモータ40の各制御を行なう(ステッ
プS474およびS476)。本ルーチンは、前述した
ように動力出力装置20を図4の模式図の構成としたと
きに行なわれる。この構成では、アシストモータ40は
クラッチモータ30から駆動軸22に出力するトルク
(トルク指令値Td*)の反力としてのトルクを出力す
ることによりクランクシャフト56を固定しているか
ら、ステップS472に示すようにアシストモータ40
のトルク指令値Ta*にトルク指令値Td*より大きな
トルクを設定すれば、アシストモータ40によりエンジ
ン50がモータリングされることになる。なお、クラッ
チモータ30から駆動軸22へは、アシストモータ40
のトルク指令値Ta*の値に拘わらずトルク指令値Td
*に相当するトルクが出力されるから、エンジン50の
始動に伴うトルクショックはない。
【0174】このようにエンジン50のアシストモータ
40によるモータリングが行なわれると、図38のエン
ジン始動処理ルーチンのステップS437およびS43
8の処理と同様に、エンジン50の回転数Neが所定回
転数NST以上となるのを待って(ステップS478およ
びS480)、EFIECU70による燃料噴射制御や
点火制御を開始する信号をEFIECU70に送信する
(ステップS482)。
【0175】以上説明した変形例のモータ駆動時エンジ
ン始動処理ルーチンによれば、クラッチモータ30から
アシストモータ40により反力を得て出力される動力に
より走行している最中にエンジン50を始動することが
できる。このエンジン50の始動はアシストモータ40
によりなされるから、エンジン50の始動用にモータを
別に設ける必要がない。しかも、エンジン50のモータ
リングの際でもクラッチモータ30から駆動軸22に出
力されるトルクに変動はないから、エンジン50を始動
する際でもトルクショックはない。
【0176】実施例のモータ駆動時エンジン始動処理ル
ーチンは、第1クラッチ45をオフとし第2クラッチ4
6をオンとして動力出力装置20を図3の模式図の構成
とした状態でアシストモータ40から駆動軸22に所望
のトルク(トルク指令値Td*)を出力する図35のモ
ータ駆動トルク制御ルーチンが行なわれているときにエ
ンジン50を始動する処理であるが、第1クラッチ45
と第2クラッチ46とを共にオンとして動力出力装置2
0を図9の模式図の構成とした状態でアシストモータ4
0によりエンジン50を連れ回しながら駆動軸22に所
望のトルク(トルク指令値Td*)を出力する図37の
モータ駆動トルク制御ルーチンが行なわれているときに
は、図42に例示するモータ駆動時エンジン始動処理ル
ーチンによりエンジン50の始動がなされる。
【0177】この図42に例示するモータ駆動時エンジ
ン始動処理ルーチンが実行されると、制御装置80の制
御CPU90は、まず、図37のモータ駆動トルク制御
ルーチンのステップS424ないしS427と同一の処
理、すなわちエンジン50の回転数Neの読み込んで
(ステップS490)、読み込んだ回転数Neに基づい
てエンジン50のフリクショントルクTefを導出し
(ステップS491)、導出したフリクショントルクT
efにトルク指令値Td*を加えてアシストモータ40
のトルク指令値Ta*を設定して(ステップS49
2)、アシストモータ40の制御を行なう(ステップS
493)。
【0178】次に、読み込んだ回転数Neを所定回転数
NSTと比較し(ステップS438)、回転数Neが所定
回転数NSTより小さいときには、エンジン50を安定し
て運転することができる回転数にないと判断し、ステッ
プS490に戻って回転数Neが所定回転数NST以上と
なるまでステップS490ないしS494の処理を繰り
返す。このように図37のモータ駆動トルク制御ルーチ
ンのステップS424ないしS427と同一の処理を繰
り返すのは、この始動処理ルーチンがアシストモータ4
0によってエンジン50を連れ回しているときに実行さ
れるからである。すなわち、クランクシャフト56と駆
動軸22とが第1クラッチ45と第2クラッチ46とに
より結合されているため、エンジン50の回転数Neを
駆動軸22の回転数Ndに優先して制御することができ
ないからである。
【0179】エンジン50の回転数Neが所定回転数N
ST以上のときには、エンジン50を無負荷で回転数Ne
で運転するときの燃料噴射量を算出し(ステップS49
5)、算出した燃料噴射量を燃料噴射弁51から噴射す
る燃料噴射制御と点火制御とを実施するようEFIEC
U70に向けて信号を送信する(ステップS496)。
ここで、無負荷で回転数Neのときの燃料噴射量は、実
施例では、無負荷状態のエンジン50の回転数Neとそ
のときの燃料噴射量とを実験などにより予め求めてマッ
プとしてROM90bに記憶しておき、回転数Neが与
えられると、このマップから回転数Neに対応する燃料
噴射量を導出することにより求めた。そして、アシスト
モータ40のトルク指令値Ta*にトルク指令値Td*
を設定し(ステップS497)、アシストモータ40の
制御を行なって(ステップS498)、本ルーチンを終
了する。このようにアシストモータ40のトルク指令値
Ta*の設定の計算からエンジン50のフリクショント
ルクTefを除くのは、エンジン50は無負荷で回転数
Neで運転されるからである。
【0180】以上説明した変形例のモータ駆動時エンジ
ン始動処理ルーチンによれば、アシストモータ40によ
りエンジン50を連れ回しながら駆動軸22に動力を出
力している最中にエンジン50を始動することができ
る。しかも、エンジン50を無負荷で回転数Neで運転
されるよう燃料噴射量を調整すると共にアシストモータ
40のトルク指令値Ta*にトルク指令値Td*を設定
するから、エンジン50を始動する際のトルクショック
を小さくすることができる。なお、変形例のモータ駆動
時エンジン始動処理ルーチンでは、エンジン50を無負
荷で回転数Neで運転するものとしたが、負荷トルクT
eで回転数Neで運転するものとしてもよい。この場
合、エンジン50の始動の際のトルクショックを小さく
するためには、アシストモータ40のトルク指令値Ta
*にトルク指令値Td*から負荷トルクTeを減じたも
のを設定すればよい。また、変形例のモータ駆動時エン
ジン始動処理ルーチンでは、エンジン50の回転数Ne
を駆動軸22の回転数Ndに優先して制御することがで
きないために、ステップS494でエンジン50の回転
数Neが所定回転数NSTより小さいときにはステップS
490ないしS494の処理を繰り返すものとしたが、
動力出力装置20を駆動軸22の回転数Ndを比較てき
自由に変更できるもの、例えば船舶や航空機に搭載した
ときなどには、エンジン50の回転数Neを駆動軸22
の回転数Ndに優先して制御するものとしてもよい。
【0181】E.後進制御 次に実施例の動力出力装置20によって車両を後進させ
る際の制御について説明する。車両の後進制御は、図4
3に例示する後進時トルク制御ルーチンによりなされ
る。本ルーチンは、運転者によりシフトレバー82がリ
バースの位置にセットされたのをシフトポジションセン
サ84により検出されたときに所定時間毎(例えば、8
msec毎)に繰り返し実行される。
【0182】本ルーチンが実行されると、制御装置80
の制御CPU90は、まず、第1クラッチ45がオフで
第2クラッチ46がオンの状態(図3の模式図の構成の
状態)にあるかを調べ(ステップS500)、この状態
にないときには、両クラッチ45,46を一旦共にオフ
とした後に(ステップS502)、第2クラッチ46を
オンとする(ステップS504)。両クラッチ45,4
6が設定すべき状態にないときに両クラッチ45,46
を一旦共にオフとする理由については説明した。次に、
駆動軸22の回転数Ndを読み込むと共に(ステップS
506)、アクセルペダルポジションセンサ64aによ
り検出されるアクセルペダルポジションAPを読み込み
(ステップS508)、読み込んだ駆動軸22の回転数
NdとアクセルペダルポジションAPとに基づいて駆動
軸22に出力すべきトルク(トルク指令値Td*)を導
出する。こうしたトルク指令値Td*の導出の手法は図
11の運転制御ルーチンのステップS104の処理で説
明した手法と同様であるが、シフトレバー82がリバー
スに設定されていることから、ここではトルク指令値T
d*として負の値が導出される。
【0183】トルク指令値Td*を導出すると、バッテ
リ94の残容量BRMを読み込み(ステップS512)、
読み込んだバッテリ94の残容量BRMを閾値BLと比較
する(ステップS514)。バッテリ94の残容量BRM
が閾値BL以上のときには、バッテリ94の残容量BRM
はアシストモータ40を駆動するのに十分な状態にある
と判断し、エンジン50が運転されているか否かを調べ
(ステップS516)、エンジン50が運転されている
ときには、エンジン50をアイドル運転状態とする信号
をEFIECU70に送信する(ステップS518)。
そして、クラッチモータ30のトルク指令値Tc*に値
0を設定すると共に(ステップS520)、アシストモ
ータ40のトルク指令値Ta*にトルク指令値Td*を
設定して(ステップS522)、クラッチモータ30,
アシストモータ40およびエンジン50の各制御を行な
う(ステップS530ないしS534)。エンジン50
をアイドル運転状態とする信号を受信したEFIECU
70による制御やトルク指令値Tc*に値0が設定され
たときのクラッチモータ30の制御については説明し
た。もとより、アシストモータ40により消費される電
力はバッテリ94から放電される電力により賄われる。
【0184】一方、ステップS514でバッテリ94の
残容量BRMが閾値BL未満のときには、まず、駆動軸2
2に出力すべきトルク(トルク指令値Td*)に駆動軸
22の回転数Ndを乗じて駆動軸22に出力すべきエネ
ルギPdを算出し(ステップS523)、算出したエネ
ルギPdに基づいてエンジン50の目標トルクTe*と
目標回転数Ne*とを設定する(ステップS524)。
ここで、エンジン50の目標トルクTe*と目標回転数
Ne*とを設定する手法は、図15および図16んの通
常運転トルク制御におけるステップS170で説明した
手法と同一である。なお、前述したようにトルク指令値
Td*は負の値であるが、車両を後進させるときである
から駆動軸22の回転数Ndも負の値となるため、エネ
ルギPdは、車両を前進させるときと同様に正の値とな
る。そして、クラッチモータ30のトルク指令値Tc*
に目標トルクTe*を設定すると共に(ステップS52
6)、アシストモータ40のトルク指令値Ta*にトル
ク指令値Td*からトルク指令値Tc*を減じた値を設
定して(ステップS528)、クラッチモータ30,ア
シストモータ40およびエンジン50の各制御を行なう
(ステップS530ないしS534)。なお、トルク指
令値Td*は負の値でありクラッチモータ30のトルク
指令値Tc*は正の値であるから、アシストモータ40
のトルク指令値Ta*には、トルク指令値Td*より大
きさが大きな負の値が設定されることになる。
【0185】ステップS514でバッテリ94の残容量
BRMが閾値BL未満と判断されたときのエンジン50,
クラッチモータ30およびアシストモータ40の運転状
態とクランクシャフト56や駆動軸22に作用するトル
クの状態を図44に示す。また、このときのトルク変換
の様子を図45に示す。図44に示すように、エンジン
50は、クランクシャフト56の回転方向にトルクTe
を出力する。クラッチモータ30から出力されるトルク
Tcはエンジン50の負荷トルクとなるから、クランク
シャフト56に対してはその回転方向と逆向きに作用
し、駆動軸22に対してはクランクシャフト56の回転
方向に作用する。いま、駆動軸22はクランクシャフト
56の回転方向と逆向きの回転しているから、クラッチ
モータ30から出力されるトルクTcは、駆動軸22に
はその回転方向とは逆向きに作用することになる。な
お、この際、エンジン50の回転数Neと駆動軸22の
回転数Ndとの偏差である回転数差Ncは正の値となる
から、クラッチモータ30では、この回転数差Ncに応
じた電力が回生されることになる。アシストモータ40
から出力されるトルクTaは、トルク指令値Ta*に負
の値が設定されることから、駆動軸22に対してはその
回転方向に作用することになる。そして、トルク指令値
Ta*にはトルク指令値Td*からトルク指令値Tc*
を減じた値が設定されるから、クラッチモータ30から
駆動軸22に出力されるトルクTcを打ち消すだけでな
く、更に駆動軸22にトルク指令値Td*に相当するト
ルクTdを作用させる。なお、この際、アシストモータ
40により消費される電力はクラッチモータ30によっ
て回生される電力により賄われる。図45に照らせば、
トルクTeと回転数Neとで表わされる運転ポイントで
運転されているエンジン50から出力される動力を、ク
ラッチモータ30により駆動軸22にトルクTeを伝達
すると共に領域Geで表わされるエネルギを回生し、こ
れを領域Gdで表わされるエネルギとしてアシストモー
タ40に供給することにより、エンジン50の回転方向
とは逆向きのトルクTdと回転数Ndとで表わされる動
力として駆動軸22に出力するのである。したがって、
このトルク変換ではバッテリ94の充放電は伴わない。
【0186】以上説明した車両の後進制御によれば、車
両を後進させることができる。バッテリ94の残容量B
RMが十分なときには、バッテリ94から放電される電力
を用いてアシストモータ40から動力を出力することに
より車両を後進させることができる。また、エンジン5
0から出力される動力をクラッチモータ30とアシスト
モータ40とによりエンジン50の回転方向とは逆向き
の動力にトルク変換することにより車両を後進させるこ
とができる。このトルク変換による後進は、バッテリ9
4の残容量BRMに拘わらず行なうことができるから、バ
ッテリ94の残容量BRMが不十分でバッテリ94からの
放電がなしえないときでも車両を後進させることができ
る。
【0187】実施例の車両の後進制御では、バッテリ9
4の残容量BRMが閾値BL未満のときには、エンジン5
0から出力されるエネルギPeのすべてをクラッチモー
タ30とアシストモータ40とによりトルク変換して駆
動軸22に出力するものとしたが、エンジン50から出
力されるエネルギPeの一部によりバッテリ94を充電
するものとしたり、駆動軸22に出力すべきエネルギP
dの一部をバッテリ94からの放電により賄うものとし
てもよい。この場合、駆動軸22に出力すべきエネルギ
Pdより大きな値のエネルギPeやエネルギPdより小
さな値のエネルギPeに応じてエンジン50の目標トル
クTe*と目標回転数Ne*とを設定すればよい。
【0188】実施例の車両の後進制御では、第1クラッ
チ45をオフとし第2クラッチ46をオンとして動力出
力装置20を図3の模式図の構成として車両を後進させ
たが、第1クラッチ45をオンとし第2クラッチ46を
オフとして動力出力装置20を図4の模式図の構成とし
て車両を後進させるものとしてもよい。この場合、図4
6に例示する後進時トルク制御ルーチンを実行すればよ
い。この図46の後進時トルク制御ルーチンは、第1ク
ラッチ45をオンとし第2クラッチ46をオフとして動
力出力装置20を図4の模式図の構成となるように両ク
ラッチ45,46を操作する点(ステップS540ない
しS544)と、こうした両クラッチ45,46のオン
オフ状態が異なることに基づいてクラッチモータ30の
トルク指令値Tc*とアシストモータ40のトルク指令
値Ta*とに設定される値が異なる点(ステップS56
0,S562,S566.S568)を除いて図43の
後進時トルク制御ルーチンと同一である。このうち第1
クラッチ45と第2クラッチ46の状態についてはこれ
以上の説明は不要であるから、クラッチモータ30およ
びアシストモータ40のトルク指令値Tc*,Ta*の
設定とこれらの設定により動力出力装置20がどのよう
に動作するかについて、以下に説明する。
【0189】図46の後進時トルク制御ルーチンにおい
て、制御装置80の制御CPU90は、ステップS55
4でバッテリ94の残容量BRMが閾値BL以上のときに
は、クラッチモータ30のトルク指令値Tc*とアシス
トモータ40のトルク指令値Ta*とにそれぞれ駆動軸
22に出力すべきトルクであるトルク指令値Td*を設
定する(ステップS560およびS562)。このルー
チンでは、動力出力装置20は図4の模式図の構成とさ
れているから、クラッチモータ30のトルク指令値Tc
*にトルク指令値Td*を設定することにより駆動軸2
2にトルク指令値Td*に相当するトルクを出力するこ
とができる。アシストモータ40のトルク指令値Ta*
にもトルク指令値Td*を設定するのは、クラッチモー
タ30から駆動軸22にトルク指令値Td*に相当する
トルクを出力すると、大きさが同じで向きが逆のトルク
が反力としてクランクシャフト56に出力されるから、
この反力としてのトルクをアシストモータ40から出力
されるトルクで打ち消すためである。なお、ステップS
562では、アシストモータ40のトルク指令値Ta*
にトルク指令値Td*を設定したが、エンジン50が運
転停止の状態のときには、アシストモータ40をロック
アップするものとしてもよい。また、エンジン50をア
イドル運転状態とするときには、アシストモータ40の
トルク指令値Ta*をクランクシャフト56の回転数N
eがアイドル回転数となるようフィードバック制御する
ものとしてもよい。
【0190】一方、ステップS554でバッテリ94の
残容量BRMが閾値BL未満のときには、クラッチモータ
30のトルク指令値Tc*に駆動軸22に出力すべきト
ルク(トルク指令値Td*)を設定し(ステップS56
6)、アシストモータ40のトルク指令値Ta*にトル
ク指令値Td*からエンジン50の目標トルクTe*を
減じた値を設定する(ステップS568)。前述したよ
うに、このルーチンでは動力出力装置20は図4の模式
図の構成とされているから、この場合もクラッチモータ
30のトルク指令値Tc*にトルク指令値Td*を設定
することにより駆動軸22にトルク指令値Td*に相当
するトルクを出力することができる。アシストモータ4
0のトルク指令値Ta*にトルク指令値Td*からエン
ジン50の目標トルクTe*を減じた値を設定するの
は、クラッチモータ30から駆動軸22にトルク指令値
Td*に相当するトルクを出力する際にクランクシャフ
ト56に出力される反力を打ち消すためと、エンジン5
0から目標トルクTe*に相当するトルクが安定して出
力されるようその負荷トルクを与えるためである。
【0191】ステップS554でバッテリ94の残容量
BRMが閾値BL未満と判断されたときのエンジン50,
クラッチモータ30およびアシストモータ40の運転状
態とクランクシャフト56や駆動軸22に作用するトル
クの状態を図47に示す。また、このときのトルク変換
の様子を図48に示す。図47に示すように、クラッチ
モータ30は、駆動軸22にその回転方向に作用するト
ルクTc(値Td*)を出力すると共に、クランクシャ
フト56にその回転方向(駆動軸22の回転方向とは逆
向き)にトルクTcを出力する。一方、エンジン50は
クランクシャフト56の回転方向に目標トルクTe*に
相当するトルクTeを出力するから、アシストモータ4
0からトルクTeとトルクTcとを打ち消すトルクTa
を出力すれば、クランクシャフト56に作用するトルク
のバランスがとれる。このとき、アシストモータ40か
ら出力されるトルクTaはクランクシャフト56の回転
方向と逆向きになるから、アシストモータ40は回生制
御されることになる。また、クラッチモータ30のトル
クTcは駆動軸22およびクランクシャフト56の回転
方向に作用するから、クラッチモータ30は力行制御さ
れることになる。なお、このクラッチモータ30により
消費される電力は、アシストモータ40により回生され
る電力により賄われる。図48に照らせば、トルクTe
と回転数Neとで表わされる運転ポイントで運転されて
いるエンジン50から出力される動力を、アシストモー
タ40により領域Geで表わされるエネルギとして回生
し、これを領域Gdで表わされるエネルギとしてクラッ
チモータ30に供給することにより、エンジン50の回
転方向とは逆向きのトルクTdと回転数Ndとで表わさ
れる動力として駆動軸22に出力するのである。したが
って、このトルク変換ではバッテリ94の充放電は伴わ
ない。
【0192】以上説明した変形例の後進制御によって
も、車両を後進させることができる。バッテリ94の残
容量BRMが十分なときには、バッテリ94から放電され
る電力を用いてクラッチモータ30から動力を出力する
と共にアシストモータ40によりその反力を受け止める
ことにより車両を後進させることができる。また、エン
ジン50から出力される動力をクラッチモータ30とア
シストモータ40とによりエンジン50の回転方向とは
逆向きの動力にトルク変換することにより車両を後進さ
せることができる。このトルク変換による後進は、バッ
テリ94の残容量BRMに拘わらず行なうことができるか
ら、バッテリ94の残容量BRMが不十分でバッテリ94
からの放電がなしえないときでも車両を後進させること
ができる。
【0193】変形例の後進制御では、バッテリ94の残
容量BRMが閾値BL未満のときには、エンジン50から
出力されるエネルギPeのすべてをクラッチモータ30
とアシストモータ40とによりトルク変換して駆動軸2
2に出力するものとしたが、エンジン50から出力され
るエネルギPeの一部によりバッテリ94を充電するも
のとしたり、駆動軸22に出力すべきエネルギPdの一
部をバッテリ94からの放電により賄うものとしてもよ
い。この場合、駆動軸22に出力すべきエネルギPdよ
り大きな値のエネルギPeやエネルギPdより小さな値
のエネルギPeに応じてエンジン50の目標トルクTe
*と目標回転数Ne*とを設定すればよい。
【0194】F.その他の運転制御 以上実施例の動力出力装置20を図3の模式図の構成と
したときの動作や図4の構成としたときの動作、図9の
模式図の構成としたときの動作について説明した。ここ
では、動力出力装置20を図10の模式図の構成とした
ときの動作について説明する。この構成では、駆動軸2
2とクランクシャフト56とに結合されたクラッチモー
タ30しかない構成となり、クラッチモータ30により
エンジン50から出力されるトルクを駆動軸22に伝達
すると共にエンジン50の回転数Neと駆動軸22の回
転数Ndとの回転数差Ncに応じた電力を回生または消
費する動作となる。第1クラッチ45と第2クラッチ4
6を共にオンとする図9の模式図の構成は、クランクシ
ャフト56と駆動軸22とがロータ回転軸38を介して
結合されていることから生じるエンジン50の回転数N
eと駆動軸22の回転数Ndが同じという条件下におい
て、アシストモータ40によるトルクの増減が可能な構
成であった。これに比して、ここで考える第1クラッチ
45と第2クラッチ46とを共にオフとする図10の模
式図の構成は、クラッチモータ30の特性上、エンジン
50から出力されるトルクがそのまま駆動軸22に出力
されるからことから生じるエンジン50から出力される
トルクTeと駆動軸22に出力されるトルクTdとが同
じという条件下で、クラッチモータ30による回転数の
増減が可能な構成となる。したがって、回転数の制約と
トルクの制約とを取り替えることにより、図9の模式図
の構成で実行する図33の直接出力トルク制御ルーチン
を図10の模式図の構成に適用することができる。図1
0の模式図の構成に適用したトルク制御ルーチンを図4
9に示す。このトルク制御ルーチンは、例えば、駆動軸
22に出力すべきトルク(トルク指令値Td*)がエン
ジン50を効率よく運転できる範囲(図14の領域P
A)内にあるときに実行するものとすればよい。以下、
動力出力装置20を図10の模式図の構成としたときの
トルク制御処理について説明する。
【0195】図49のトルク制御ルーチンが実行される
と、制御装置80の制御CPU90は、まず、エンジン
50の目標トルクTe*に駆動軸22に出力すべきトル
クであるトルク指令値Td*を設定する(ステップS6
00)。続いて、第1クラッチ45および第2クラッチ
46が共にオフであるかを調べ(ステップS602)、
両クラッチ45,46が共にオフでないときには、両ク
ラッチ45,46を共にオフとして(ステップS60
4)、動力出力装置20を図10の模式図の構成にす
る。次に、駆動軸22の回転数Ndを読み込む(ステッ
プS606)。そして、駆動軸22に出力すべきトルク
であるトルク指令値Td*におけるエンジン50を効率
よく運転できる範囲(図14の領域PA)内の最小回転
数N1と最大回転数N2とを読み込む処理を行なって
(ステップS608)、駆動軸22の回転数Ndを読み
込んだ最小回転数N1および最大回転数N2と比較する
(ステップS610)。なお、実施例では、最小回転数
N1および最大回転数N2の読み込みは、各トルク指令
値Td*に対するエンジン50を効率よく運転できる範
囲の最小回転数N1と最大回転数N2とを実験等により
求めて予めROM90bに記憶しておき、トルク指令値
Td*が導出されると、このトルク指令値Td*とマッ
プとから最小回転数N1および最大回転数N2を導出す
るものとした。
【0196】駆動軸22の回転数Ndが最小回転数N1
以上で最大回転数N2以下であれば、エンジン50の目
標回転数Ne*に駆動軸22の回転数Ndを設定し(ス
テップS614)、駆動軸22の回転数Ndが最小回転
数N1未満のときには目標回転数Ne*に最小回転数N
1を設定し(ステップS612)、駆動軸22の回転数
Ndが最大回転数N2より大きいときには目標回転数N
e*に最大回転数N2を設定する(ステップS61
6)。このように設定することにより、エンジン50の
目標トルクTe*と目標回転数Ne*の運転ポイントは
前述したエンジン50を効率よく運転できる範囲(図1
4の領域PA)内となる。
【0197】続いて、クラッチモータ30のトルク指令
値Tc*にエンジン50の目標トルクTe*を設定する
と共に(ステップS618)、アシストモータ40のト
ルク指令値Ta*に値0を設定し(ステップS62
0)、クラッチモータ30,アシストモータ40および
エンジン50の各制御(ステップS622ないしS62
6)を行なう。
【0198】図50は、こうした図49のトルク制御ル
ーチンを実行した際の駆動軸22に動力が出力される様
子を例示する説明図である。いま、駆動軸22が回転数
Nd1で回転しておりアクセルペダル64の踏込量に応
じて定まるトルク指令値Td*が値Td1であるとき、
すなわち駆動軸22を運転ポイントPd1で運転したい
ときを考える。駆動軸22に出力すべきトルクTd1
(トルク指令値Td*)はエンジン50を効率よく運転
できる範囲PA内にあるが、駆動軸22の回転数Nd1
はこの範囲PAの下限を大きく下回る状態である。この
とき、エンジン50の目標トルクTe*にはトルク指令
値Td*(値Td1)が設定され(ステップS60
0)、エンジン50の目標回転数Ne*にはトルクTd
1における範囲PAの下限値の回転数(値Ne1)が最
小回転数N1として設定されるから(ステップS61
2)、エンジン50は、トルクTd1と回転数Ne1と
により表わされる運転ポイントPe1で運転されること
になる。このとき、クラッチモータ30はエンジン50
の回転数Ne1と駆動軸22の回転数Nd1との回転数
差Nc1(正の値)により運転することになるから、こ
の回転数差Nc1に応じた電力(Td1×Nc1)を回
生することになる。この回生電力はバッテリ94の充電
に用いられる。
【0199】次に、駆動軸22が回転数Nd2で回転し
ており出力トルク指令値Td*が値Td2であるとき、
すなわち駆動軸22を図50中の運転ポイントPd2で
運転したいときを考える。駆動軸22に出力すべきトル
クTd2(トルク指令値Td*)はエンジン50を効率
よく運転できる範囲PA内にあるが、駆動軸22の回転
数Nd2はこの範囲PAの上限を上回る状態である。こ
のとき、エンジン50の目標トルクTe*にはトルク指
令値Td*(値Td2)が設定され(ステップS60
0)、エンジン50の目標回転数Ne*にはトルクTd
2における範囲PAの上限値の回転数(値Ne2)が最
大回転数N2として設定されるから(ステップS61
6)、エンジン50は、トルクTe2と回転数Nd2と
で表わされる運転ポイントPe2で運転することにな
る。このとき、クラッチモータ30はエンジン50の回
転数Ne2と駆動軸22の回転数Nd2との回転数差N
c2(負の値)により運転することになるから、この回
転数差Nc2に応じた電力(Td2×Nc2)を消費す
ることになる。このクラッチモータ30で消費される電
力はバッテリ94からの放電によって賄われる。
【0200】駆動軸22に出力すべきトルク(トルク指
令値Td*)と駆動軸22の回転数Ndとが共にエンジ
ン50を効率よく運転できる範囲(図50の領域PA)
にあるときには、エンジン50の目標トルクTe*には
トルク指令値Td*が設定され(ステップS600)、
エンジン50の目標回転数Ne*には駆動軸22の回転
数Ndが設定される(ステップS614)。したがっ
て、エンジン50の回転数Neと駆動軸22の回転数N
dは同じ値となる。この場合、実施例のように、クラッ
チモータ30のトルク指令値Tc*に目標トルクTe*
を設定してクラッチモータ30を制御してもよいが、ク
ラッチモータ30をロックアップするものとしてもよ
い。このときのクラッチモータ30の制御は、クラッチ
モータ30のロータ電気角がπ/2のときに目標トルク
Te*以上のトルクを発生可能な定電流を三相コイル3
4の各相に流す制御とすればよい。
【0201】以上説明したトルク制御ルーチンによれ
ば、駆動軸22の回転数Ndがエンジン50を効率よく
運転できる範囲(図14の領域PA)内になくても駆動
軸22に出力すべきトルク(トルク指令値Td*)がこ
の範囲内にあれば、動力出力装置20を図10の模式図
の構成としてエンジン50を効率よく運転できる範囲内
で運転しながらトルク指令値Td*に相当するトルクを
駆動軸22に出力することができる。
【0202】こうしたトルク制御ルーチンは、駆動軸2
2に出力すべきトルク(トルク指令値Td*)と駆動軸
22の回転数Ndとがエンジン50を効率よく運転でき
る範囲(図14の領域PA)内にあるときや、駆動軸2
2の回転数Ndがエンジン50を効率よく運転できる範
囲内になくてもトルク指令値Td*がこの範囲内にある
ときに行なった。しかし、前述したように、第1クラッ
チ45と第2クラッチ46とを共にオフとする図10の
模式図の構成は、クラッチモータ30の特性上、エンジ
ン50から出力されるトルクがそのまま駆動軸22に出
力されることから生じるエンジン50から出力されるト
ルクTeと駆動軸22に出力されるトルクTdとが同じ
という条件下で、クラッチモータ30により回転数の増
減が可能な構成であるから、そのトルク制御は上述のト
ルク指令値Td*がエンジン50を効率よく運転できる
範囲内にあるときの制御に限定されない。例えば、アシ
ストモータ40に何らかの異常が生じたときに、第1ク
ラッチ45と第2クラッチ46とを共にオフとしてアシ
ストモータ40のない図10の模式図の構成とし、エン
ジン50から出力される動力をクラッチモータ30によ
り駆動軸22に回転数を変えて出力するものとしてもよ
い。
【0203】G.変形例 以上説明した実施例の動力出力装置20では、第1クラ
ッチ45および第2クラッチ46をアシストモータ40
とクラッチモータ30との間に配置したが、図51の変
形例の動力出力装置20Aに示すように、第1クラッチ
45Aと第2クラッチ46Bとをエンジン50とアシス
トモータ40との間に配置したり、図52の変形例の動
力出力装置20Bに示すように、第1クラッチ45Bは
エンジン50とアシストモータ40との間に配置し、第
2クラッチ46Bはアシストモータ40とクラッチモー
タ30との間に配置するものとしてもよい。また、実施
例の動力出力装置20では、アシストモータ40をエン
ジン50とクラッチモータ30との間に配置したが、図
53の変形例の動力出力装置20Cに示すように、クラ
ッチモータ30Cをエンジン50とアシストモータ40
との間に配置するものとしてもよい。この動力出力装置
20Cでは、クランクシャフト56にはクラッチモータ
30Cの永久磁石32Cを内周面に備えるアウタロータ
31Cが結合され、駆動軸22には三相コイル34を巻
回したインナロータ33Cが結合されている。この相違
は、第1クラッチ45Cおよび第2クラッチ46Cをク
ラッチモータ30Cとアシストモータ40との間に配置
するためである。このように、クラッチモータ30やア
シストモータ40等の配置が実施例の動力出力装置20
と異なるものとしても、実施例の動力出力装置20と同
様に動作する。なお、実施例の動力出力装置20とクラ
ッチモータ30,アシストモータ40,第1クラッチ4
5,第2クラッチ46およびスリップリング35の配置
が異なるものとしては、クラッチモータ30およびアシ
ストモータ40の配置が2通り、第1クラッチ45およ
び第2クラッチ46の配置が3通り、スリップリング3
5の配置が3通りで合計18(2×3×3)通りある。
【0204】実施例の動力出力装置20では、クラッチ
モータ30とアシストモータ40とを軸方向に並べた
が、図54の変形例の動力出力装置20Dに示すよう
に、アシストモータ40をクラッチモータ30Dの径方
向外側に配置するものとしてもよい。この構成では、ク
ラッチモータ30Dとアシストモータ40Dは、内側か
ら、クランクシャフト56に結合され永久磁石32Dが
外周面に貼り付けられたクラッチモータ30Dのインナ
ロータ31D、三相コイル34Dが巻回されたクラッチ
モータ30Dのアウタロータ33D、ロータ回転軸38
Dに結合され外周面に永久磁石42Dが貼り付けられた
アシストモータ40Dのロータ41D、ケース49に固
定され三相コイル44Dが巻回されたステータ43Dの
順に配置される。このようにアシストモータ40をクラ
ッチモータ30の径方向外側に配置することにより、装
置の軸方向の長さを大幅に短くすることができる。この
結果、装置全体をよりコンパクトなものとすることがで
きる。なお、こうしたアシストモータ40Dをクラッチ
モータ30の径方向外側に配置した構成においても、更
に、第1クラッチ45Dおよび第2クラッチ46Dの配
置の自由度およびスリップリング35の配置の自由度が
ある。
【0205】実施例の動力出力装置20では、クラッチ
モータ30とアシストモータ40とを同軸上に配置した
が、図55の変形例の動力出力装置20Eや図56の変
形例の動力出力装置20Fに示すように、クラッチモー
タとアシストモータとを異なる軸上に配置するものとし
てもよい。変形例の動力出力装置20Eでは、エンジン
50とクラッチモータ30Eとを同軸上に配置し、アシ
ストモータ40Eを異なる軸上に配置しており、クラッ
チモータ30Eのアウタロータ33Eはベルト22Eに
より駆動軸22に結合されており、クランクシャフト5
6はベルト56Eにより第1クラッチ45Eを介してロ
ータ回転軸38Eに結合されている。また、変形例の動
力出力装置20Fでは、エンジン50とアシストモータ
40Fとを同軸上に配置し、クラッチモータ30Fを異
なる軸上に配置しており、クラッチモータ30Fのアウ
タロータ33Eはベルト56Eによりクランクシャフト
56に結合されており、駆動軸22はベルト22Fによ
り第2クラッチ46Fを介してロータ回転軸38Fに結
合されている。これらの変形例のようにクラッチモータ
30とアシストモータ40とを異なる軸上に配置するも
のとすれば、装置の軸方向の長さを大幅に短くすること
ができる。この結果、装置を前輪駆動の車両に搭載する
のに有利なものとすることができる。こうしたクラッチ
モータ30とアシストモータ40とを異なる軸上に配置
するものも、第1クラッチ45および第2クラッチ46
などの配置の自由度がある。
【0206】クラッチモータ30とアシストモータ40
とを異なる軸上に配置する動力出力装置20Eや動力出
力装置20Fでは、エンジン50のクランクシャフト5
6と駆動軸22とを異なる軸上となるようにしたが、同
軸上とするものとしてもよい。また、変形例の動力出力
装置20Eや動力出力装置20Fでは、異なる軸間をベ
ルト22E,56E,22F,56Fによって結合した
が、図57の変形例の動力出力装置20Gに示すよう
に、クランクシャフト56および駆動軸22に取り付け
られたギヤ102およびギヤ104と、ロータ回転軸3
8Gに第1クラッチ45Gおよび第2クラッチ46Gを
介して取り付けられたギヤ106およびギヤ108とに
よるギヤ結合によって結合するものとしてもよい。
【0207】実施例の動力出力装置20では、ロータ回
転軸38とクランクシャフト56または駆動軸22との
接続とその解除をクラッチにより行なったが、図58の
変形例の動力出力装置20Hに示すように、ギヤ結合の
切り換えにより行なうものとしてもよい。変形例の動力
出力装置20Hの構成について簡単に説明する。図示す
るように、変形例の動力出力装置20Hのロータ回転軸
38Hには、クランクシャフト56に取り付けられたギ
ヤ102とギヤ結合可能なギヤ106と、駆動軸22に
取り付けられたギヤ104とギヤ結合可能なギヤ108
とが両ギヤ結合が選択的に行なわれる配置に取り付けら
れている。また、ロータ回転軸38Hのギヤ108が取
り付けられた端部にはロータ回転軸38Hを軸方向に移
動させるアクチュエータ100が設けられている。した
がって、このアクチュエータ100を駆動することによ
り、ロータ回転軸38Hを軸方向にスライドさせて、ギ
ヤ102とギヤ106とのギヤ結合と、ギヤ104とギ
ヤ108とのギヤ結合とが選択的に行なうことができ
る。また、アシストモータ40Hのロータ41Hは、ロ
ータ回転軸38Hに対して軸方向には移動可能であるが
軸回りには回転不動なスプライン112によってロータ
回転軸38Hに結合されている。このため、アクチュエ
ータ100によってロータ回転軸38Hを軸方向にスラ
イドさせても、アシストモータ40Hは軸方向には移動
しない。この変形例の動力出力装置20Hでも、ギヤ結
合を選択することにより図3の模式図の構成としたり図
4の模式図の構成とすることができ、実施例の動力出力
装置20と同様に、こうした模式図の構成としたときの
効果を得ることができる。
【0208】実施例の動力出力装置20では、ロータ回
転軸38とクランクシャフト56との接続およびロータ
回転軸38と駆動軸22との接続を第1クラッチ45お
よび第2クラッチ46により行なったが、こうした接続
を変速機とクラッチとを組み合わせて行なうものとして
もよい。例えば、図59の変形例の動力出力装置20J
に示すように、クランクシャフト56とロータ回転軸3
8Jとを変速機120と第1クラッチ45Jとにより接
続し、駆動軸22とロータ回転軸38Jとを変速機13
0と第2クラッチ46Jとにより接続するものとしても
よい。変速機120は、クランクシャフト56に取り付
けられた一対のベルト保持部材122と、第1クラッチ
45Jによりロータ回転軸38Jに接続される接続軸1
29に取り付けられた一対のベルト保持部材124と、
二対のベルト保持部材122,124に保持されるベル
ト125と、ベルト保持部材124の一方の保持部材1
24aの軸端に取り付けられ保持部材124aを軸方向
にスライドさせるアクチュエータ126とから構成され
ている。ベルト保持部材122,124の各保持部材1
22a,122b,124a,124bのベルト125
の接触面にはテーパが形成されており、各対の保持部材
間の間隔を変化させると、ベルト125の周回半径が変
更されるようになっている。したがって、変速機120
では、アクチュエータ126により保持部材124aを
軸方向にスライドさせてベルト保持部材124のベルト
125の周回半径を変更することにより、クランクシャ
フト56の回転数を変速して接続軸129を介してロー
タ回転軸38Jに伝達する。第2クラッチ46J側に取
り付けられた変速機130は、変速機120と同一の構
成をしており、アクチュエータ136によりベルト保持
部材134のベルト125の周回半径を変更することに
より、ロータ回転軸38Jの回転数を変速して駆動軸2
2に伝達する。
【0209】こうした変速機120や変速機130を備
える変形例の動力出力装置20Jによれば、変速機12
0や変速機130によりロータ回転軸38Jの回転数を
調整することができる。この結果、アシストモータ40
Jをより効率のよい運転ポイントで運転することができ
る。また、第1クラッチ45Jによりクランクシャフト
56とロータ回転軸38Jとを接続するときに、クラン
クシャフト56の回転数Neとロータ回転軸38の回転
数とが大きく異なるときでも、変速機120により変速
比を調整することにより滑らかに接続することができ
る。この結果、第1クラッチ45Jによる接続時に生じ
得るトルクショックを小さくすることができる。
【0210】変形例の動力出力装置20Jでは、クラン
クシャフト56とロータ回転軸38Jとの接続と駆動軸
22とロータ回転軸38Jとの接続の双方に変速機12
0,130を設けたが、いずれか一方のみに設けるもの
としてもよい。また、変形例の動力出力装置20Jでは
ベルト125の周回半径を変更する手法により回転数を
変速するものとしたが、ロータ回転軸38Jの回転数を
変速してクランクシャフト56や駆動軸22に伝達する
ことができるものであれば如何なるものでもよいから、
プラネタリギヤなどのようなギヤ結合によって変速する
ものとしてもよい。
【0211】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内におい
て、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【0212】例えば、上述した実施例の動力出力装置2
0では、エンジン50としてガソリンにより運転される
ガソリンエンジンを用いたが、その他に、ディーゼルエ
ンジンや、タービンエンジンや、ジェットエンジンなど
各種の内燃あるいは外燃機関を用いることもできる。
【0213】また、実施例の動力出力装置20では、ク
ラッチモータ30及びアシストモータ40としてPM形
(永久磁石形;Permanent Magnet type)同期電動機を
用いていたが、回生動作及び力行動作を行なわせるので
あれば、その他にも、VR形(可変リラクタンス形;Va
riable Reluctance type)同期電動機や、バーニアモー
タや、直流電動機や、誘導電動機や、超電導モータや、
ステップモータなどを用いることもできる。
【0214】さらに、実施例の動力出力装置20では、
クラッチモータ30に対する電力の伝達手段として回転
リング38aとブラシ38bとからなるスリップリング
35を用いたが、回転リング−水銀接触、磁気エネルギ
の半導体カップリング、回転トランス等を用いることも
できる。
【0215】あるいは、実施例の動力出力装置20で
は、第1および第2の駆動回路91,92としてトラン
ジスタインバータを用いたが、その他に、IGBT(絶
縁ゲートバイポーラモードトランジスタ;Insulated Ga
te Bipolar mode Transistor)インバータや、サイリス
タインバータや、電圧PWM(パルス幅変調;Pulse Wi
dth Modulation)インバータや、方形波インバータ(電
圧形インバータ,電流形インバータ)や、共振インバー
タなどを用いることもできる。
【0216】また、バッテリ94としては、Pbバッテ
リ,NiMHバッテリ,Liバッテリなどを用いること
ができるが、バッテリ94に代えてキャパシタを用いる
こともできる。
【0217】さらに実施例の動力出力装置20では、動
力出力装置を車両に搭載する場合について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、船舶,航空機
などの交通手段や、その他各種産業機械などに搭載する
ことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例としての動力出力装置2
0の概略構成を示す構成図である。
【図2】図1の動力出力装置20を組み込んだ車両の概
略構成を示す構成図である。
【図3】第1クラッチ45をオフ、第2クラッチ46を
オンとしたときの実施例の動力出力装置20の構成を表
わす模式図である。
【図4】第1クラッチ45をオン、第2クラッチ46を
オフとしたときの実施例の動力出力装置20の構成を表
わす模式図である。
【図5】図3の模式図の構成でNe<Ndのときのトル
ク変換の様子を説明する説明図である。
【図6】図3の模式図の構成でNe>Ndのときのトル
ク変換の様子を説明する説明図である。
【図7】図4の模式図の構成でNe<Ndのときのトル
ク変換の様子を説明する説明図である。
【図8】図4の模式図の構成でNe>Ndのときのトル
ク変換の様子を説明する説明図である。
【図9】第1クラッチ45および第2クラッチ46を共
にオンとしたときの実施例の動力出力装置20の構成を
表わす模式図である。
【図10】第1クラッチ45および第2クラッチ46を
共にオフとしたときの実施例の動力出力装置20の構成
を表わす模式図である。
【図11】制御装置80の制御CPU90により実行さ
れる運転制御ルーチンを例示するフローチャートであ
る。
【図12】トルク指令値Td*と回転数Ndとアクセル
ペダルポジションAPとの関係を示すマップを例示する
説明図である。
【図13】制御装置80の制御CPU90により実行さ
れる運転モード判定処理ルーチンを例示するフローチャ
ートである。
【図14】エンジン50を効率よく運転できる範囲の一
例を示す説明図である。
【図15】制御装置80の制御CPU90により実行さ
れる通常運転トルク制御ルーチンの一部を例示するフロ
ーチャートである。
【図16】制御装置80の制御CPU90により実行さ
れる通常運転トルク制御ルーチンの一部を例示するフロ
ーチャートである。
【図17】エンジン50の運転ポイントと効率の関係を
例示するグラフである。
【図18】エネルギPeが一定の曲線に沿ったエンジン
50の運転ポイントの効率とエンジン50の回転数Ne
との関係を例示するグラフである。
【図19】制御装置80の制御CPU90により実行さ
れるクラッチモータ制御ルーチンを例示するフローチャ
ートである。
【図20】制御装置80の制御CPU90により実行さ
れるアシストモータ制御ルーチンを例示するフローチャ
ートである。
【図21】制御装置80の制御CPU90により実行さ
れる充放電トルク制御ルーチンの一部を例示するフロー
チャートである。
【図22】制御装置80の制御CPU90により実行さ
れる充放電トルク制御ルーチンの一部を例示するフロー
チャートである。
【図23】バッテリ94の残容量BRMと充電可能な電力
との関係の一例を示すグラフである。
【図24】図3の模式図の構成としたときにバッテリ9
4を充電する様子を説明する説明図である。
【図25】図4の模式図の構成としたときにバッテリ9
4を充電する様子を説明する説明図である。
【図26】図3の模式図の構成としたときにバッテリ9
4から放電する様子を説明する説明図である。
【図27】図4の模式図の構成としたときにバッテリ9
4から放電する様子を説明する説明図である。
【図28】制御装置80の制御CPU90により実行さ
れるパワーアシストトルク制御ルーチンの一部を例示す
るフローチャートである。
【図29】制御装置80の制御CPU90により実行さ
れるパワーアシストトルク制御ルーチンの一部を例示す
るフローチャートである。
【図30】パワーアシストトルク制御処理で動力出力装
置20を図3の模式図の構成としたときのトルク変換の
様子を説明する説明図である。
【図31】パワーアシストトルク制御処理で動力出力装
置20を図4の模式図の構成としたときのトルク変換の
様子を説明する説明図である。
【図32】制御装置80の制御CPU90により実行さ
れる直接出力トルク制御ルーチンを例示するフローチャ
ートである。
【図33】変形例の直接出力トルク制御ルーチンを例示
するフローチャートである。
【図34】変形例の直接出力トルク制御ルーチンにより
動力が駆動軸22に出力される様子を例示する説明図で
ある。
【図35】制御装置80の制御CPU90により実行さ
れるモータ駆動トルク制御ルーチンを例示するフローチ
ャートである。
【図36】変形例のモータ駆動トルク制御ルーチンを例
示するフローチャートである。
【図37】変形例のモータ駆動トルク制御ルーチンを例
示するフローチャートである。
【図38】制御装置80の制御CPU90により実行さ
れるエンジン始動処理ルーチンを例示するフローチャー
トである。
【図39】変形例のエンジン始動処理ルーチンを例示す
るフローチャートである。
【図40】制御装置80の制御CPU90により実行さ
れるモータ駆動時エンジン始動処理ルーチンを例示する
フローチャートである。
【図41】変形例のモータ駆動時エンジン始動処理ルー
チンを例示するフローチャートである。
【図42】変形例のモータ駆動時エンジン始動処理ルー
チンを例示するフローチャートである。
【図43】制御装置80の制御CPU90により実行さ
れる後進時トルク制御ルーチンを例示するフローチャー
トである。
【図44】エンジン50から出力される動力をトルク変
換して駆動軸22を逆転させる際のクランクシャフト5
6および駆動軸22に作用するトルクの状態を説明する
説明図である。
【図45】エンジン50から出力される動力をトルク変
換して駆動軸22を逆転させる際のトルク変換の様子を
例示する説明図である。
【図46】変形例の後進時トルク制御ルーチンを例示す
るフローチャートである。
【図47】変形例の後進制御において、エンジン50か
ら出力される動力をトルク変換して駆動軸22を逆転さ
せる際のクランクシャフト56および駆動軸22に作用
するトルクの状態を説明する説明図である。
【図48】変形例の後進制御において、エンジン50か
ら出力される動力をトルク変換して駆動軸22を逆転さ
せる際のトルク変換の様子を例示する説明図である。
【図49】図10の模式図の構成としたときに制御装置
80の制御CPU90により実行されるトルク制御ルー
チンを例示するフローチャートである。
【図50】図49のトルク制御ルーチンにより動力が駆
動軸22に出力される様子を例示する説明図である。
【図51】変形例の動力出力装置20Aの概略構成を示
す構成図である。
【図52】変形例の動力出力装置20Bの概略構成を示
す構成図である。
【図53】変形例の動力出力装置20Cの概略構成を示
す構成図である。
【図54】変形例の動力出力装置20Dの概略構成を示
す構成図である。
【図55】変形例の動力出力装置20Eの概略構成を示
す構成図である。
【図56】変形例の動力出力装置20Fの概略構成を示
す構成図である。
【図57】変形例の動力出力装置20Gの概略構成を示
す構成図である。
【図58】変形例の動力出力装置20Hの概略構成を示
す構成図である。
【図59】変形例の動力出力装置20Jの概略構成を示
す構成図である。
【符号の説明】
20…動力出力装置 20A〜20J…動力出力装置 22…駆動軸 24…ディファレンシャルギヤ 26,28…駆動輪 30…クラッチモータ 31…インナロータ 32…永久磁石 33…アウタロータ 34…三相コイル 34D…三相コイル 35…スリップリング 35a…回転リング 35b…ブラシ 37…レゾルバ 38…ロータ回転軸 38a…回転リング 38b…ブラシ 40…アシストモータ 41…ロータ 42…永久磁石 43…ステータ 44…三相コイル 45…第1クラッチ 46…第2クラッチ 47…レゾルバ 49…ケース 50…エンジン 51…燃料噴射弁 52…燃焼室 54…ピストン 56…クランクシャフト 57…レゾルバ 58…イグナイタ 60…ディストリビュータ 62…点火プラグ 64…アクセルペダル 64a…アクセルペダルポジションセンサ 65…ブレーキペダル 65a…ブレーキペダルポジションセンサ 66…スロットルバルブ 67…スロットルバルブポジションセンサ 68…アクチュエータ 70…EFIECU 72…吸気管負圧センサ 74…水温センサ 76…回転数センサ 78…回転角度センサ 79…スタータスイッチ 80…制御装置 82…シフトレバー 84…シフトポジションセンサ 90…制御CPU 90a…RAM 90b…ROM 91…第1の駆動回路 92…第2の駆動回路 94…バッテリ 95,96…電流検出器 97,98…電流検出器 99…残容量検出器 100…アクチュエータ 102〜108…ギヤ 112…スプライン 120…変速機 122…ベルト保持部材 122a,122b,124a,124b…保持部材 124…ベルト保持部材 125…ベルト 126…アクチュエータ 129…接続軸 130…変速機 134…ベルト保持部材 136…アクチュエータ L1,L2…電源ライン Tr1〜Tr6…トランジスタ Tr11〜Tr16…トランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永松 茂隆 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 山田 英治 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 三浦 徹也 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 金森 彰彦 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 松橋 繁 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 多賀 豊 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 藤 隆地 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 小出 訓 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 浦野 広暁 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 赤尾 憲彦 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 小暮 真二 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−251710(JP,A) 特開 昭53−133814(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60L 11/00 - 11/14 B60K 9/00 H02K 7/11 JOIS EPAT DIALOG

Claims (44)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動軸に動力を出力する動力出力装置で
    あって、 出力軸を有する原動機と、 前記出力軸に結合された第1のロータと、前記駆動軸に
    結合され該第1のロータに対して相対的に回転可能な第
    2のロータとを有し、該両ロータ間の電磁的な結合を介
    して該出力軸と該駆動軸との間で動力のやり取りをする
    第1の電動機と、 前記出力軸および前記駆動軸とは異なる回転軸を有し、
    該回転軸を介して動力のやり取りをする第2の電動機
    と、 前記回転軸と前記出力軸との機械的な接続と該接続の解
    除とを行なう第1の接続手段と、 前記回転軸と前記駆動軸との機械的な接続と該接続の解
    除とを行なう第2の接続手段とを備える動力出力装置。
  2. 【請求項2】 前記第1の接続手段および前記第2の接
    続手段は、共にクラッチにより構成されてなる請求項1
    記載の動力出力装置。
  3. 【請求項3】 前記駆動軸と前記出力軸とを同軸上に配
    置してなる請求項1または2記載の動力出力装置。
  4. 【請求項4】 前記回転軸を前記駆動軸および前記出力
    軸と同軸上に配置してなる請求項3記載の動力出力装
    置。
  5. 【請求項5】 前記第2の電動機は、前記第1の電動機
    の径方向外側に配置された円筒状のロータを有する電動
    機である請求項4記載の動力出力装置。
  6. 【請求項6】 前記原動機から前記第2の電動機,前記
    第1の電動機の順に配置してなる請求項4記載の動力出
    力装置。
  7. 【請求項7】 前記第2の電動機と前記第1の電動機と
    の間に前記第1の接続手段および前記第2の接続手段を
    配置してなる請求項6記載の動力出力装置。
  8. 【請求項8】 前記回転軸を前記駆動軸および前記出力
    軸とは異なる軸上に配置してなる請求項3記載の動力出
    力装置。
  9. 【請求項9】 前記出力軸と前記駆動軸とを異なる軸上
    に配置してなる請求項1または2記載の動力出力装置。
  10. 【請求項10】 前記回転軸を前記出力軸と同軸上に配
    置してなる請求項9記載の動力出力装置。
  11. 【請求項11】 前記回転軸を前記駆動軸と同軸上に配
    置してなる請求項9記載の動力出力装置。
  12. 【請求項12】 前記第1の接続手段は、前記回転軸の
    回転数を変速して前記出力軸に伝達する変速手段を備え
    る請求項1記載の動力出力装置。
  13. 【請求項13】 前記第2の接続手段は、前記回転軸の
    回転数を変速して前記駆動軸に伝達する変速機を備える
    請求項1または12記載の動力出力装置。
  14. 【請求項14】 前記原動機,前記第1の電動機,前記
    第2の電動機および前記駆動軸の運転状態または所定の
    指示に基づいて前記第1の接続手段および前記第2の接
    続手段を制御する接続制御手段を備える請求項1ないし
    13記載の動力出力装置。
  15. 【請求項15】 請求項14記載の動力出力装置であっ
    て、 前記接続制御手段は、 前記運転状態として前記出力軸の回転速度が前記駆動軸
    の回転速度より大きい状態にあるとき、前記回転軸と前
    記出力軸との接続が解除されるよう前記第1の接続手段
    を制御すると共に該回転軸と前記駆動軸とが接続される
    よう前記第2の接続手段を制御し、 前記運転状態として前記出力軸の回転速度が前記駆動軸
    の回転速度より小さい状態にあるとき、前記回転軸と前
    記出力軸とが接続されるよう前記第1の接続手段を制御
    すると共に該回転軸と前記駆動軸との接続が解除される
    よう前記第2の接続手段を制御する手段である動力出力
    装置。
  16. 【請求項16】 前記接続制御手段は、前記回転軸と前
    記駆動軸とが接続されると共に該回転軸と前記出力軸と
    が接続されるよう前記第1の接続手段および前記第2の
    接続手段を制御する手段である請求項14記載の動力出
    力装置。
  17. 【請求項17】 前記運転状態は、前記駆動軸の回転数
    を前記原動機の出力軸の回転数としたとき、該原動機を
    効率よく運転できる所定範囲内の状態である請求項16
    記載の動力出力装置。
  18. 【請求項18】 前記運転状態は、前記出力軸の回転数
    と前記駆動軸の回転数との偏差が所定範囲内にある状態
    である請求項16記載の動力出力装置。
  19. 【請求項19】 前記運転状態は、前記第1の電動機の
    異常を検出した状態である請求項16記載の動力出力装
    置。
  20. 【請求項20】 前記接続制御手段は、前記回転軸と前
    記駆動軸との接続が解除されると共に該回転軸と前記出
    力軸との接続が解除されるよう前記第1の接続手段およ
    び前記第2の接続手段を制御する手段である請求項14
    記載の動力出力装置。
  21. 【請求項21】 前記運転状態は、前記駆動軸に出力す
    べきトルクを前記原動機から出力されるトルクとしたと
    き、該原動機を効率よく運転できる所定範囲内の状態で
    ある請求項20記載の動力出力装置。
  22. 【請求項22】 前記運転状態は、前記第2の電動機の
    異常を検出した状態である請求項20記載の動力出力装
    置。
  23. 【請求項23】 前記接続制御手段により、前記回転軸
    が前記出力軸または前記駆動軸のいずれか一方に接続さ
    れているとき、前記原動機から出力される動力をトルク
    変換して前記駆動軸に出力するよう前記第1の電動機お
    よび前記第2の電動機を駆動制御する駆動制御手段を備
    える請求項14記載の動力出力装置。
  24. 【請求項24】 請求項14ないし22いずれか記載の
    動力出力装置であって、 前記第1の電動機による動力のやり取りの際に消費また
    は回生される電力の充放電と、前記第2の電動機による
    動力のやり取りの際に消費または回生される電力の充放
    電とが可能な蓄電手段と、 操作者の指示に基づいて前記駆動軸に出力すべき目標動
    力を設定する目標動力設定手段と、 前記目標動力設定手段により設定された目標動力が、前
    記原動機から出力される動力と前記蓄電手段によって充
    放電される電力とからなるエネルギにより前記駆動軸に
    出力されるよう前記原動機,前記第1の電動機および前
    記第2の電動機を駆動制御する駆動制御手段とを備える
    動力出力装置。
  25. 【請求項25】 請求項24記載の動力出力装置であっ
    て、 前記蓄電手段の状態を検出する蓄電状態検出手段を備
    え、 前記駆動制御手段は、前記蓄電状態検出手段により検出
    された前記蓄電手段の状態が所定範囲内の状態となるよ
    う前記原動機,前記第1の電動機および前記第2の電動
    機を駆動制御する手段である動力出力装置。
  26. 【請求項26】 請求項24記載の動力出力装置であっ
    て、 前記接続制御手段は、操作者の所定の指示があったとき
    又は前記目標動力設定手段により設定された目標動力が
    所定範囲の動力であるとき、前記回転軸と前記出力軸と
    の接続が解除されるよう前記第1の接続手段を制御する
    と共に、前記回転軸と前記駆動軸とが接続されるよう前
    記第2の接続手段を制御する手段であり、 前記駆動制御手段は、前記蓄電手段から放電される電力
    を用いて前記第2の電動機を駆動制御する手段である動
    力出力装置。
  27. 【請求項27】 請求項24記載の動力出力装置であっ
    て、 前記接続制御手段は、操作者の所定の指示があったとき
    又は前記目標動力設定手段により設定された目標動力が
    所定範囲の動力であるとき、前記回転軸と前記出力軸と
    が接続されるよう前記第1の接続手段を制御すると共
    に、前記回転軸と前記駆動軸との接続が解除されるよう
    前記第2の接続手段を制御する手段であり、 前記駆動制御手段は、前記蓄電手段から放電される電力
    を用いて、前記第1の電動機から駆動軸に動力を出力す
    るよう該第1の電動機を制御すると共に、該動力の出力
    に伴って前記原動機の出力軸に作用するトルクを打ち消
    すよう前記第2の電動機を制御する手段である動力出力
    装置。
  28. 【請求項28】 請求項24記載の動力出力装置であっ
    て、 前記接続制御手段は、操作者の所定の指示があったとき
    又は前記目標動力設定手段により設定された目標動力が
    所定範囲の動力であるとき、前記回転軸と前記出力軸と
    が接続されるよう前記第1の接続手段を制御すると共
    に、前記回転軸と前記駆動軸とが接続されるよう前記第
    2の接続手段を制御する手段であり、 前記駆動制御手段は、前記原動機への燃料供給および点
    火の制御を停止すると共に、前記蓄電手段から放電され
    る電力を用いて前記原動機をモータリングしながら前記
    駆動軸に動力を出力するよう前記第2の電動機を制御す
    る手段である動力出力装置。
  29. 【請求項29】 所定の始動指示がなされたとき、前記
    原動機のモータリングに伴って該原動機への燃料供給お
    よび点火を制御する原動機始動制御手段を備える請求項
    28記載の動力出力装置。
  30. 【請求項30】 前記駆動制御手段は、前記原動機始動
    制御手段による前記原動機の始動に伴って該原動機から
    出力される動力を打ち消すよう前記第2の電動機を制御
    する手段である請求項29記載の動力出力装置。
  31. 【請求項31】 前記目標動力設定手段は、前記駆動軸
    を前記原動機の出力軸の回転方向とは逆向きに回転させ
    る動力を目標動力として設定する手段である請求項24
    ないし27いずれか記載の動力出力装置。
  32. 【請求項32】 請求項14記載の動力出力装置であっ
    て、 所定の逆転指示がなされたとき、前記接続制御手段を介
    して前記回転軸と前記出力軸との接続が解除され前記回
    転軸と前記駆動軸とが接続されるよう前記第1および前
    記第2の接続手段を制御すると共に、前記第2の電動機
    から前記駆動軸に前記原動機の出力軸の回転方向とは逆
    向きに回転する動力を出力するよう該第2の電動機を制
    御する逆転制御手段を備える動力出力装置。
  33. 【請求項33】 請求項14記載の動力出力装置であっ
    て、 所定の逆転指示がなされたとき、前記接続制御手段を介
    して前記回転軸と前記出力軸とが接続され前記回転軸と
    前記駆動軸との接続が解除されるよう前記第1および前
    記第2の接続手段を制御すると共に、前記第1の電動機
    から前記駆動軸に前記原動機の出力軸の回転方向とは逆
    向きに回転する動力を出力するよう該第2の電動機を制
    御し、該駆動軸に出力される動力の反力として前記出力
    軸に作用するトルクを打ち消すよう前記第2の電動機を
    制御する逆転制御手段を備える動力出力装置。
  34. 【請求項34】 請求項14記載の動力出力装置であっ
    て、 所定の始動指示がなされたとき、前記接続制御手段を介
    して前記回転軸と前記出力軸とが接続され前記回転軸と
    前記駆動軸との接続が解除されるよう前記第1および第
    2の接続手段を制御すると共に、前記原動機をモータリ
    ングするよう前記第2の電動機を制御し、該原動機のモ
    ータリングに伴って該原動機への燃料供給および点火を
    制御する原動機始動制御手段を備える動力出力装置。
  35. 【請求項35】 請求項14記載の動力出力装置であっ
    て、 所定の始動指示がなされたとき、前記接続制御手段を介
    して前記回転軸と前記出力軸との接続が解除され前記回
    転軸と前記駆動軸とが接続されるよう前記第1および第
    2の接続手段を制御すると共に、前記回転軸が回転しな
    いよう該第2の電動機を制御し、前記原動機をモータリ
    ングするよう前記第1の電動機を制御し、更に、該原動
    機のモータリングに伴って該原動機への燃料供給および
    点火を制御する原動機始動制御手段を備える動力出力装
    置。
  36. 【請求項36】 請求項14記載の動力出力装置であっ
    て、 前記回転軸と前記出力軸との接続が解除され前記回転軸
    と前記駆動軸とが接続された状態で前記第2の電動機か
    ら前記駆動軸に動力を出力している際に所定の始動指示
    がなされたとき、前記原動機をモータリングするよう前
    記第1の電動機を制御すると共に、該原動機のモータリ
    ングに伴って該原動機への燃料供給および点火を制御す
    る原動機始動制御手段を備える動力出力装置。
  37. 【請求項37】 前記原動機始動手段は、前記原動機の
    モータリングに要するトルクの反力として前記第1の電
    動機から前記駆動軸に出力されるトルクを打ち消すよう
    前記第2の電動機を制御する手段である請求項36記載
    の動力出力装置。
  38. 【請求項38】 請求項14記載の動力出力装置であっ
    て、 前記回転軸と前記出力軸とが接続され前記回転軸と前記
    駆動軸との接続が解除された状態で前記第2の電動機に
    より前記出力軸を固定すると共に前記第1の電動機から
    前記駆動軸に動力を出力している際に所定の始動指示が
    なされたとき、前記原動機をモータリングするよう前記
    第2の電動機を制御し、該原動機のモータリングに伴っ
    て該原動機への燃料供給および点火を制御する原動機始
    動制御手段を備える動力出力装置。
  39. 【請求項39】 前記原動機始動手段は、前記原動機の
    モータリングに要するトルクの反力として前記駆動軸に
    出力されるトルクを打ち消すよう前記第1の電動機を制
    御する手段である請求項38記載の動力出力装置。
  40. 【請求項40】 出力軸を有する原動機と、 前記出力軸に結合された第1のロータと、駆動軸に結合
    され該第1のロータに対して相対的に回転可能な第2の
    ロータとを有し、該両ロータ間の電磁的な結合を介して
    該出力軸と該駆動軸との間で動力のやり取りをする第1
    の電動機と、 前記出力軸および前記駆動軸とは異なる回転軸を有し、
    該回転軸を介して動力のやり取りをする第2の電動機
    と、 前記回転軸と前記出力軸との機械的な接続と該接続の解
    除とを行なう第1の接続手段と、 前記回転軸と前記駆動軸との機械的な接続と該接続の解
    除とを行なう第2の接続手段とを備え、前記駆動軸に動
    力を出力する動力出力装置の制御方法であって、 前記出力軸の回転速度が前記駆動軸の回転速度より大き
    いとき、前記回転軸と前記出力軸との接続が解除される
    よう前記第1の接続手段を制御すると共に該回転軸と前
    記駆動軸とが接続されるよう前記第2の接続手段を制御
    し、 前記出力軸の回転速度が前記駆動軸の回転速度より小さ
    いとき、前記回転軸と前記出力軸とが接続されるよう前
    記第1の接続手段を制御すると共に該回転軸と前記駆動
    軸との接続が解除されるよう前記第2の接続手段を制御
    する動力出力装置の制御方法。
  41. 【請求項41】 出力軸を有する原動機と、 前記出力軸に結合された第1のロータと、駆動軸に結合
    され該第1のロータに対して相対的に回転可能な第2の
    ロータとを有し、該両ロータ間の電磁的な結合を介して
    該出力軸と該駆動軸との間で動力のやり取りをする第1
    の電動機と、 前記出力軸および前記駆動軸とは異なる回転軸を有し、
    該回転軸を介して動力のやり取りをする第2の電動機
    と、 前記回転軸と前記出力軸との機械的な接続と該接続の解
    除とを行なう第1の接続手段と、 前記回転軸と前記駆動軸との機械的な接続と該接続の解
    除とを行なう第2の接続手段とを備え、前記駆動軸に動
    力を出力する動力出力装置の制御方法であって、 前記駆動軸の回転数を前記原動機の出力軸の回転数とす
    ると該原動機が効率よく運転できる所定範囲内の状態と
    なるとき、前記回転軸と前記駆動軸とが接続されると共
    に該回転軸と前記出力軸とが接続されるよう前記第1の
    接続手段および前記第2の接続手段を制御する動力出力
    装置の制御方法。
  42. 【請求項42】 請求項40または41記載の動力出力
    装置の制御方法であって、 前記動力出力装置は、前記第1の電動機による動力のや
    り取りの際に消費または回生される電力の充放電と、前
    記第2の電動機による動力のやり取りの際に消費または
    回生される電力の充放電とが可能な蓄電手段を備え、 前記動力出力装置の制御方法は、さらに、 操作者の指示に基づいて前記駆動軸に出力すべき目標動
    力を設定する目標動力設定ステップと、 該設定された目標動力が、前記原動機から出力される動
    力と前記蓄電手段によって充放電される電力とからなる
    エネルギにより前記駆動軸に出力されるよう前記原動
    機,前記第1の電動機および前記第2の電動機を駆動制
    御する駆動制御ステップとを備える動力出力装置に制御
    方法。
  43. 【請求項43】 前記駆動制御ステップは、前記蓄電手
    段の状態を検出し、該蓄電手段の状態が所定範囲内の状
    態となるよう前記原動機,前記第1の電動機および前記
    第2の電動機を駆動制御するステップである請求項42
    記載の動力出力装置の制御方法。
  44. 【請求項44】 出力軸を有する原動機と、 前記出力軸に結合された第1のロータと、駆動軸に結合
    され該第1のロータに対して相対的に回転可能な第2の
    ロータとを有し、該両ロータ間の電磁的な結合を介して
    該出力軸と該駆動軸との間で動力のやり取りをする第1
    の電動機と、 前記出力軸および前記駆動軸とは異なる回転軸を有し、
    該回転軸を介して動力のやり取りをする第2の電動機
    と、 前記回転軸と前記出力軸との機械的な接続と該接続の解
    除とを行なう第1の接続手段と、 前記回転軸と前記駆動軸との機械的な接続と該接続の解
    除とを行なう第2の接続手段とを備え、前記駆動軸に動
    力を出力する動力出力装置の制御方法であって、 前記第1の接続手段による接続か前記第2の接続手段に
    よる接続かのいずれか一方を行なうよう該第1の接続手
    段および該第2の接続手段を制御し、 前記原動機から出力される動力をトルク変換して前記駆
    動軸に出力するよう前記第1の電動機および前記第2の
    電動機を駆動制御する動力出力装置の制御方法。
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