KR20000005420A - 동력출력장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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다카오 미야타니
요시아키 다가
야스토모 가와바타
시게타카 나가마츠
에이지 야마다
데츠야 미우라
아키히코 가나모리
시게루 마츠하시
유타카 다가
류지 도
사토시 고이데
히로아키 우라노
노리히코 아카오
신지 고구레
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와다 아끼히로
도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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Abstract

동력출력장치(20)는, 엔진(50)과, 크랭크샤프트(56) 및 구동축(22)에 각 로터(31,33)를 가지는 클러치모터(30)와, 로터회전축(38)에 어시스트모터(40)와, 로터회전축(38)과 크랭크샤프트(56)와의 접속및 그 해제를 주관하는 제1클러치(45)와, 로터회전축(38)과 구동축(22)과의 접속 및 그 해제를 주관하는 제2클러치(46)와, 양모터(30,40)를 제어하는 제어장치(80)를 구비한다. 제어장치(80)는, 엔진(50)이나 구동축(22) 등의 상태에 따라서 양클러치(45,46)를 조작하여 로터회전축(38)의 접속상태를 변경하고, 엔진(50)으로부터 출력되는 동력을 양모터(30,40)에 의해 효율적으로 변환하여 구동축(22)에 출력한다.

Description

동력출력장치 및 그 제어방법
종래, 이 종류의 동력출력장치로서는, 차량에 탑재되는 장치로서, 엔진의 출력축과 모터의 로터에 결합된 구동축을 전자커플링에 의해 전자적으로 결합하여 엔진의 동력을 구동축으로 출력하는 것이 제안되어 있다 (예컨대, 일본 특개 소53- 133814호 공보 등). 이 동력출력장치에서는, 모터에 의해 차량의 주행을 개시하여, 모터의 회전수가 소정의 회전수가 되면, 전자커플링에 여자전류를 부여하여 엔진을 크랭킹함과 동시에 엔진으로의 연료공급이나 불꽃점화를 하여 엔진을 시동한다. 엔진이 시동한 후는, 엔진으로부터의 동력을 커플링을 통하여 구동축으로 출력하여 차량을 계속 주행시킨다. 모터는, 전자커플링에 의해 구동축으로 출력되는 동력이 구동축에 필요한 동력을 충족시키지 못한 경우에 구동되어, 이 부족분을 보충한다. 전자커플링은, 구동축으로 동력을 출력하고 있을 때, 그 전자적인 결합의 미끄러짐에 따라 전력을 회생시킨다. 이 회생된 전력은, 주행의 개시시에 사용되는 전력으로서 배터리에 저장되거나, 구동축의 동력의 부족분을 보충하는 모터의 동력으로서 사용된다.
그렇지만, 이러한 종래의 동력출력장치는, 구동축의 회전수가 커지면, 장치전체의 효율이 저하하는 경우가 생긴다는 문제가 있었다. 상술의 동력출력장치에서는, 구동축의 회전수가 커졌을 때라도 전자커플링에 의해 구동축으로 동력을 출력하고자 하면, 엔진의 회전수를 구동축의 회전수 이상으로 하지 않으면 안된다. 엔진의 효율이 좋은 운전 포인트의 영역은, 그 회전수와 부하토크에 의해 범위가 정해지고 있는 것이 통상이기때문에, 그 범위를 넘는 회전수로 구동축이 회전하고 있을 때에는, 엔진은 효율이 좋은 운전 포인트의 범위밖에서 운전하지않으면 안되고, 이 결과, 장치전체의 효율이 저하하게 된다.
본 출원인은, 이러한 문제에 대한 해결책의 하나로서, 이미 출원한 일본 특개평7-266475호에 있어서, 전자커플링에 대신해 엔진의 출력축과 구동축에 각각 결합되는 2개의 로터를 가지고 전력을 발생시킬수 있는 한쌍의 로터의 모터를 사용하여, 구동축의 회전수가 커졌을 때에는, 이 한쌍의 로터의 모터를 모터로서 제어하여, 엔진의 출력축과 결합된 로터에 대하여 상대적으로 구동축으로 결합된 로터를 회전구동시킴으로써, 구동축의 회전수보다 작은 회전수로 엔진을 운전가능하게 하는 기술을 제안하고 있다.
그러나, 이 제안의 장치에서는, 구동축의 회전수가 엔진의 회전수보다 커졌을 때는, 한쌍의 로터의 모터를 높은 토크하에서 고회전으로 운전할 필요가 있음과 동시에, 구동축에 설치된 모터를 발진기로서 동작시켜 한쌍의 로터의 모터에 의해 소비되는 전력을 회생할 필요가 있기 때문에, 한쌍의 로터의 모터와 모터가 각각 고부하로 운전되게 되고, 구동축의 회전수가 엔진의 회전수보다 작을 때에 비하여, 전술의 종래예 정도는 아니지만, 장치전체의 효율이 약간 저하해 버린다.
본 발명은, 동력출력장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. 보다 상세히는, 본 발명은 엔진으로부터 출력되는 동력을 효율적으로 구동축에 출력하는 동력출력장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1의 실시예로서의 동력출력장치(20)의 개략구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 도1의 동력출력장치(20)를 가진 차량의 개략구성을 나타내는 구성도이다.
도 3은 제1클러치(45)를 오프, 제2클러치(46)를 온으로 하였을 때의 실시예의 동력출력장치(20)의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 4는 제1클러치(45)를 온, 제2클러치(46)를 오프로 하였을 때의 실시예의 동력출력장치(20)의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 5는 도3의 모식도의 구성으로 Ne > Nd일 때의 토크변환의 상태을 설명하는 설명도이다.
도 6은 도3의 모식도의 구성으로 Ne < Nd일 때의 토크변환의 상태을 설명하는 설명도이다.
도 7은 도4의 모식도의 구성으로 Ne > Nd일 때의 토크변환의 상태을 설명하는 설명도이다.
도 8은 도4의 모식도의 구성으로 Ne < Nd일 때의 토크변환의 상태을 설명하는 설명도이다.
도 9는 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 함께 온으로 하였을 때의 실시예의 동력출력장치(20)의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 10은 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 동시에 오프로 하였을 때의 실시예의 동력출력장치(20)의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 11은 제어장치(80)의 제어 CPU(90)에 의해 실행되는 운전제어루틴을 예시하는 플로우 챠트이다.
도 12는 토크지령치(Td*)와 회전수(Nd)와 액셀 페달 포지션(AP)과의 관계를 나타내는 맵을 예시하는 설명도이다.
도 13은 제어장치(80)의 제어 CPU(90)에 의해 실행되는 운전 모드판정처리루틴을 예시하는 플로우 챠트이다.
도 14는 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위의 일예를 나타내는 설명도이다.
도 15 및 도 16은 제어장치(80)의 제어 CPU(90)에 의해 실행되는 통상운전토크제어루틴의 일부를 예시하는 플로우 챠트이다.
도 17은 엔진(50)의 운전 포인트과 효율의 관계를 예시하는 그래프이다.
도 18은 에너지 Pe가 일정한 곡선에 따른 엔진(50)의 운전 포인트의 효율과 엔진(50)의 회전수 Ne와의 관계를 예시하는 그래프이다.
도 19는 제어장치(80)의 제어 CPU(90)에 의해 실행되는 클러치모터제어루틴을 예시하는 플로우 챠트이다.
도 20은 제어장치(80)의 제어 CPU(90)에 의해 실행되는 어시스트모터제어루틴을 예시하는 플로우 챠트이다.
도 21 및 도 22는 제어장치(80)의 제어 CPU(90)에 의해 실행되는 충방전토크제어루틴의 일부를 예시하는 플로우 챠트이다.
도 23은 배터리(94)의 남은 용량(BRM)과 충전가능한 전력과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 24는 도3의 모식도의 구성으로 했을 때에 배터리(94)를 충전하는 상태을 설명하는 설명도이다.
도 25는 도4의 모식도의 구성으로 했을 때에 배터리(94)를 충전하는 상태을 설명하는 설명도이다.
도 26은 도3의 모식도의 구성으로 했을 때에 배터리(94)로부터 전력을 방전하는 상태을 설명하는 설명도이다.
도 27은 도4의 모식도의 구성으로 했을 때에 배터리(94)로부터 전력을 방전하는 상태을 설명하는 설명도이다.
도 28 및 도 29는 제어장치(80)의 제어 CPU(90)에 의해 실행되는 파워어시스트 토크제어루틴의 일부를 예시하는 플로우 챠트이다.
도 30은 파워어시스트 토크제어처리로 동력출력장치(20)를 도3의 모식도의 구성으로 하였을 때의 토크변환의 상태을 설명하는 설명도이다.
도 31은 파워어시스트 토크제어처리로 동력출력장치(20)를 도4의 모식도의 구성으로 하였을 때의 토크변환의 상태을 설명하는 설명도이다.
도 32는 제어장치(80)의 제어 CPU(90)에 의해 실행되는 직접출력토크제어루틴을 예시하는 플로우 챠트이다.
도 33은 변형예의 직접출력토크 제어루틴을 예시하는 플로우 챠트이다.
도 34는 변형예의 직접출력토크제어루틴에 의해 동력이 구동축(22)에 출력되는 상태을 예시하는 설명도이다.
도 35는 제어장치(80)의 제어 CPU(90)에 의해 실행되는 모터구동토크제어루틴을 예시하는 플로우 챠트이다.
도 36은 변형예의 모터구동토크제어루틴을 예시하는 플로우 챠트이다.
도 37은 변형예의 모터구동토크제어루틴을 예시하는 플로우 챠트이다.
도 38은 제어장치(80)의 제어 CPU(90)에 의해 실행되는 엔진시동처리루틴을 예시하는 플로우 챠트이다.
도 39는 변형예의 엔진시동처리루틴을 예시하는 플로우 챠트이다.
도 40은 제어장치(80)의 제어 CPU(90)에 의해 실행되는 모터구동시 엔진시동처리루틴을 예시하는 플로우 챠트이다.
도 41은 변형예의 모터구동시 엔진시동처리루틴을 예시하는 플로우 챠트이다.
도 42는 변형예의 모터구동시 엔진시동처리루틴을 예시하는 플로우 챠트이다.
도 43은 제어장치(80)의 제어 CPU(90)에 의해 실행되는 후진시토크제어루틴을 예시하는 플로우 챠트이다.
도 44는 엔진(50)으로부터 출력되는 동력을 토크변환하여 구동축(22)을 역전시킬 때의 크랭크샤프트(56) 및 구동축(22)에 작용하는 토크의 상태를 설명하는 설명도이다.
도 45는 엔진(50)으로부터 출력되는 동력을 토크변환하여 구동축(22)을 역전시킬 때의 토크변환의 상태을 예시하는 설명도이다.
도 46은 변형예의 후진시 토크제어루틴을 예시하는 플로우 챠트이다.
도 47은 변형예의 후진시 토크제어루틴에 있어서, 엔진(50)으로부터 출력되는 동력을 토크변환하여 구동축(22)을 역전시킬 때의 크랭크샤프트(56) 및 구동축(22)에 작용하는 토크의 상태를 설명하는 설명도이다.
도 48은 변형예의 후진시 토크제어루틴에 있어서, 엔진(50)으로부터 출력되는 동력을 토크변환하여 구동축(22)을 역전시킬 때의 토크변환의 상태을 예시하는 설명도이다.
도 49는 도10의 모식도의 구성으로 했을 때에 제어장치(80)의 제어 CPU(90)에 의해 실행되는 토크제어루틴을 예시하는 플로우 챠트이다.
도 50은 도49의 토크제어루틴에 의해 동력이 구동축(22)에 출력되는 상태을 예시하는 설명도이다.
도 51은 변형예의 동력출력장치(20) A의 개략구성을 나타내는 구성도이다.
도 52는 변형예의 동력출력장치(20) B의 개략구성을 나타내는 구성도이다.
도 53은 변형예의 동력출력장치(20) C의 개략구성을 나타내는 구성도이다.
도 54는 변형예의 동력출력장치(20) D의 개략구성을 나타내는 구성도이다.
도 55는 변형예의 동력출력장치(20) E의 개략구성을 나타내는 구성도이다.
도 56은 변형예의 동력출력장치(20) F의 개략구성을 나타내는 구성도이다.
도 57은 변형예의 동력출력장치(20) G의 개략구성을 나타내는 구성도이다.
도 58은 변형예의 동력출력장치(20) H의 개략구성을 나타내는 구성도이다.
도 59는 변형예의 동력출력장치(20) J의 개략구성을 나타내는 구성도이다.
본 발명의 동력출력장치 및 그 제어방법은, 이러한 문제점을 해결하여, 엔진으로부터 출력되는 동력을 보다 효율적으로 구동축으로 출력하는 장치 및 이러한 장치의 제어방법을 제안하는 것을 목적의 하나로 한다. 또한, 본 발명의 동력출력장치 및 그 제어방법은, 구동축의 회전수가 엔진의 회전수보다 커졌을 때에도 구동축에 고효율로 동력을 출력하는 장치 및 그 장치의 제어방법을 제안하는 것을 목적의 하나로 한다.
본 발명의 동력출력장치는, 상술한 목적의 적어도 일부를 달성하기위해서 다음 수단을 강구하였다.
본 발명의 동력출력장치는, 구동축으로 동력을 출력하는 동력출력장치로서, 출력축을 가지는 엔진과; 상기 출력축과 결합된 제1의 로터와, 상기 구동축과 결합되어 상기 제1의 로터에 대하여 상대적으로 회전가능한 제2의 로터를 가지고, 상기 양로터사이의 전자적인 결합을 통해 상기 엔진의 상기 출력축과 상기 구동축과의 사이에서 동력을 전달시키는 제1의 모터; 상기 출력축 및 상기 구동축과는 다른 회전축을 가지고, 상기 회전축을 통해 동력을 교환하는 제2의 모터; 상기 회전축과 상기 출력축과의 기계적인 접속과 이 접속의 해제를 하는 제1의 접속수단; 그리고 상기 회전축과 상기 구동축과의 기계적인 접속과 이 접속의 해제를 하는 제2의 접속수단을 구비하는 것을 요지로 한다.
이와 같이, 본 발명의 동력출력장치는, 제2의 모터의 회전축을 엔진의 출력축으로 접속하거나 접속을 해제하거나, 구동축으로 접속하거나 접속을 해제하거나 할 수 있다. 이 결과, 제1의 모터와 제2의 모터를 저부하로 운전할 수 있도록 하는 것이 가능해져, 그 결과, 효율의 저하를 방지할 수 있어, 장치전체의 효율을 향상시킬 수 있다.
이러한 본 발명의 동력출력장치에 있어서, 상기 제1의 접속수단 및 상기 제2의 접속수단은, 동시에 클러치에 의해 구성되어 이루어지는 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 간단한 구성으로 각 접속수단을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 동력출력장치에 있어서, 상기 구동축과 상기 출력축을 동축상에 배치하여 이루어지는 것으로 할 수 있고, 이 경우, 또, 상기 회전축을 상기 구동축 및 상기 출력축과 동축상에 배치하여 이루어지는 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 동력출력장치를 직선상에 형성된 스페이스에 설치하는데 유리한 배치로 할 수 있다.
이 구동축과 출력축과 회전축을 동축상에 배치하여 이루어지는 동력출력장치에 있어서, 상기 제2의 모터는, 상기 제1의 모터의 직경방향 외측에 배치된 원통상의 로터를 가지는 모터인 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 동력출력장치의 축방향의 길이를 작게 할 수 있어, 콤팩트한 장치로 할 수 있다.
또한, 구동축과 출력축과 회전축을 동축상에 배치하여 이루어지는 동력출력장치에 있어서, 상기 엔진으로부터 상기 제2의 모터, 상기 제1의 모터의 순서로 배치하여 이루어지는 것으로 할 수도 있고, 이 경우, 또, 상기 제2의 모터와 상기 제1의 모터와의 사이에 상기 제1의 접속수단 및 상기 제2의 접속수단을 배치하여 이루어지는 것으로 할 수도 있다. 제2의 모터는, 엔진의 운전을 정지하여, 제1의 접속수단에 의해 회전축과 엔진의 출력축과의 접속을 해제함과 동시에 제2의 접속수단에 의해 회전축과 구동축을 접속한 상태로 구동하는 동작을 고려한 경우에는, 제1의 모터보다 큰 토크출력이 가능한 것이 필요해진다. 모터의 토크출력은, 로터의 축방향의 길이에 비례하여 직경의 2승에 비례하기때문에, 제2의 모터의 크기는 제1의 모터보다 커진다. 한편, 엔진에 내연기관을 사용한 경우에는, 같은 에너지를 출력하는데 필요한 크기는, 통상 엔진 쪽이 모터보다 커진다. 따라서, 엔진과 제1의 모터와 제2의 모터를 크기 순서로 한줄로 세우면, 엔진, 제2의 모터, 제1의 모터의 순서로 된다. 이와 같이 크기 순서로 한줄로 세움으로써, 동력출력장치를 정비된 것으로 할 수 있고, 차량이나 배 등에 탑재할 때의 취급이나 설치스페이스를 유리하게 할 수 있다. 또한, 제1의 접속수단이나 제2의 접속수단은, 전술과 같이 클러치 등에 의해 구성가능하기때문에, 제1의 모터나 제2의 모터에 비하여 그 크기가 작다. 따라서, 제1의 접속수단과 제2의 접속수단을 이들 큰 기기들 사이에 형성되는 데드 스페이스에 배치하는 것도 가능해져, 장치전체를 보다 콤팩트한 것으로 할 수도 있다.
또, 엔진, 제2의 모터, 제1의 모터의 순서로 배치하여 이루어지는 동력출력장치에 있어서, 제1의 접속수단과 제2의 접속수단과의 배치의 수법은, 제1의 접속수단과 제2의 접속수단을 함께 배치하는 수법으로서, 상술한 제2의 모터와 제1의 모터와의 사이에 배치하지만 그 외에 엔진과 제2의 모터와의 사이에 배치하는 것이 있고, 제1의 접속수단과 제2의 접속수단을 별개로 배치하는 수법으로서, 제1의 접속수단을 엔진과 제2의 모터와의 사이에 배치함과 동시에 제2접속수단을 제2의 모터와 제1의 모터와의 사이에 배치하는 것이 있다. 또한, 구동축과 출력축과 회전축을 동축상에 배치하여 이루어지는 동력출력장치에 있어서, 상기 엔진으로부터 상기 제1의 모터, 상기 제2의 모터의 순서로 배치하여 이루어지는 것으로 할 수도 있다. 이 경우의 제1의 접속수단과 제2의 접속수단의 배치의 수법으로서도, 상술한 바와 같이, 여러가지의 것을 들 수 있다. 이와 같이, 엔진과 제1의 모터와 제2의 모터의 배치나 제1의 접속수단과 제2의 접속수단의 배치는, 동력출력장치의 규모나 설치하는 스페이스 등에 의해 정할 수 있어, 여러가지 배치로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 동력출력장치에 있어서, 상기 회전축을 상기 구동축 및 상기 출력축과는 다른 축상에 배치하여 이루어지는 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 각 축을 전부 동축상으로 하는 것에 비하여, 장치의 축방향의 길이를 작게 할 수 있다.
또, 본 발명의 동력출력장치에 있어서, 상기 출력축과 상기 구동축을 다른 축상에 배치하여 이루어지는 것으로 할 수도 있다. 이 경우, 또, 상기 회전축을 상기 출력축과 동축상에 배치하여 이루어지는 것으로 하거나, 상기 회전축을 상기 구동축과 동축상에 배치하여 이루어지는 것으로 할 수도 있다. 이들 동력출력장치도, 각 축을 전부 동축상으로 하는 것에 비하여, 장치의 축방향의 길이를 작게 할 수 있다.
하나의 바람직한 적용에 따라, 상기 제1의 접속수단은 출력축과 기계적으로 접속하기 위한 접속축과 그리고 접속축과 회전축 사이의 회전수를 변속하는 변속기어수단을 포함하고 있고, 상기 제2의 접속수단은 구동축과 기계적으로 접속하기 위한 접속축과 그리고 접속축과 회전축 사이의 회전수를 변속하는 변속기어수단을 포함하고 있다. 이렇게 하면, 회전축의 회전수를 조정할 수 있다. 이 결과, 제2의 모터를 보다 효율이 좋은 운전포인트로 운전할 수 있어, 장치의 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 동력출력장치가, 소정된 조건하에서 상기 제1의 접속수단 및 상기 제2의 접속수단을 제어하는 접속제어수단을 더 구비하는 것은 바람직하다. 이것은 제1의 모터, 제2의 모터가 소정된 조건하에서 제어되도록 한다.
이러한 접속제어수단을 구비하는 본 발명의 동력출력장치에 있어서, 상기 접속제어수단은, 상기 운전상태로서 상기 출력축의 회전속도가 상기 구동축의 회전속도보다 큰 상태에 있을 때, 상기 회전축과 상기 출력축과의 접속이 해제되도록 상기 제1의 접속수단을 제어함과 동시에 이 회전축과 상기 구동축이 접속되도록 상기 제2의 접속수단을 제어하는 수단과, 그리고 상기 운전상태로서 상기 출력축의 회전속도가 상기 구동축의 회전속도보다 작은 상태에 있을 때, 상기 회전축과 상기 출력축이 접속되도록 상기 제1의 접속수단을 제어함과 동시에 이 회전축과 상기 구동축과의 접속이 해제되도록 상기 제2의 접속수단을 제어하는 수단을 포함한다. 이렇게 하면, 구동축의 회전속도가 엔진의 출력축의 회전속도보다 크고 작음에 관계없이, 제1의 모터와 제2의 모터를 동시에 저부하로 운전할 수 있다. 이 결과, 제1의 모터에 의해 소비 또는 회생되는 에너지와 제2의 모터에 의해 소비 또는 회생되는 에너지 양자가 작아지기 때문에, 양 모터에 있어서의 에너지의 손실도 작아져, 장치전체의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 접속제어수단을 구비하는 본 발명의 동력출력장치는 상기 제1의 모터에 의한 동력의 교환시에 소비 또는 회생되는 전력의 충방전과, 상기 제2의 모터에 의한 동력의 교환시에 소비 또는 회생되는 전력의 충방전이 가능한 축전수단과, 상기 구동축으로 출력해야 할 목표동력을 설정하는 목표동력설정수단과, 그리고 상기 목표동력설정수단에 의해 설정된 목표동력이, 상기 엔진으로부터 출력되는 동력과 상기 축전수단에 의해서 충방전되는 전력으로 이루어지는 에너지에 의해 상기 구동축으로 출력할 수 있도록 상기 엔진, 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 구동제어수단을 구비하는 것으로 할 수도 있다.
이러한 양태의 동력출력장치로 하면, 엔진으로부터 출력되는 동력과 축전수단에 의해서 충방전되는 전력으로 이루어지는 에너지를 원하는 동력으로 구동축에 출력할 수 있기때문에, 엔진으로부터 출력가능한 최대의 동력보다 큰 목표동력이 설정되더라도, 이 목표동력을 구동축에 출력할 수 있다. 이 때문에, 엔진으로서 설정가능한 최대의 목표동력보다 작은 동력밖에 출력할 수 없는 것이라도 사용할 수 있다. 이 결과, 장치전체를 소형화할 수 있다.
이러한 구조의 본 발명의 동력출력장치에 있어서, 상기 축전수단의 충전상태를 검출하는 충전상태 검출수단을 구비하고, 상기 구동제어수단은, 상기 충전상태 검출수단에 의해 검출된 상기 축전수단의 충전상태가 소정범위내의 상태가 되도록 상기 엔진, 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 수단을 구비할 수도 있다. 이렇게 하면, 항상 축전수단을 소정범위내의 상태로 할 수 있다.
접속제어수단을 구비한 본 발명의 동력출력장치에 있어서, 접속제어수단은 엔진, 제1 모터, 제2 모터 및 구동축이 소정된 운전상태에 있는 소정된 상태에 있을 때 회전축을 구동축과 그리고 출력축과 접속시키도록 제1 접속수단과 제2 접속수단을 제어하는 수단을 포함할 수 있다. 이러한 구조는 엔진의 출력축과 구동축의 기계적 접속을 실현시켜, 엔진으로부터 출력된 동력이 구동축에 바로 출력되도록 한다.
이러한 바람직한 구조의 동력출력장치에서 소정된 작동 상태는 구동축의 회전수가 엔진의 출력축의 회전수와 동일할 때 엔진의 소정된 유효구동범위내의 상태가 될 수 있다. 이것은 고효율로 구동되는 엔진으로부터 출력되는 동력이 구동축에 바로 출력되도록 한다. 이러한 바람직한 구조의 동력출력장치는 상기 제1의 모터에 의한 동력의 교환시에 소비 또는 회생되는 전력의 충방전과, 상기 제2의 모터에 의한 동력의 교환시에 소비 또는 회생되는 전력의 충방전이 가능한 축전수단과, 상기 구동축으로 출력해야 할 목표동력을 설정하는 목표동력설정수단과, 그리고 상기 목표동력설정수단에 의해 설정된 목표동력이, 상기 엔진으로부터 출력되는 동력과 상기 축전수단에 의해서 충방전되는 전력으로 이루어지는 에너지에 의해 상기 구동축으로 출력할 수 있도록 상기 엔진, 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 구동제어수단을 구비하는 것으로 할 수도 있다. 이러한 양태의 동력출력장치로 하면, 엔진으로부터 출력되는 동력과 축전수단에 의해서 충방전되는 전력으로 이루어지는 에너지를 원하는 동력으로 변환하여 구동축으로 출력할 수 있기때문에, 엔진으로부터 출력가능한 최대의 동력보다 큰 목표동력이 설정되더라도, 이 목표동력을 구동축으로 출력할 수 있다. 이 때문에, 엔진으로서 설정가능한 최대의 목표동력보다 작은 동력밖에 출력할 수 없는 것이라도 사용할 수 있다. 이 결과, 장치전체를 소형화할 수 있다. 이러한 축전수단과 구동제어수단을 구비하는 본 발명의 동력출력장치에 있어서, 상기 축전수단의 상태를 검출하는 충전상태 검출수단을 구비하고, 상기 구동제어수단은, 상기 충전상태 검출수단에 의해 검출된 상기 축전수단의 충전상태가 소정범위내의 상태가 되도록 상기 엔진, 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 항상 축전수단을 소정범위내의 충전상태로 할 수 있다.
하나의 적용에 따라, 소정된 운전상태는 출력축의 회전수와 구동축의 회전수 사이의 차이가 소정된 범위내에 있는 상태가 될 수 있다. 이 구조는 제1 모터의 회전수가 감소할 때 출력축의 회전수와 구동축의 회전수 사이의 회전수 차이로 구동되는 제1 모터의 효율이 감소되는 것을 효과적으로 방지한다. 다른 적용에 따라, 소정된 작동 상태는 제1 모터의 이상이 검출되는 상태가 될 수 있다. 이 구조는 제1 모터의 어떠한 이상도 검출되면 제1 모터의 회전을 정지 시킬수 있다.
접속제어수단을 구비한 본 발명의 동력출력장치에서, 상기 접속제어수단은 엔진, 제1 모터, 제2 모터 및 구동축이 소정된 운전상태에 있는 소정된 상태일 때 회전축과 구동축과의 접속과 그리고 회전축과 축력축과의 접속을 해제하도록 제1 및 제2 접속수단을 제어하는 수단을 포함할 수 있다. 이 구조는 제2 모터가 구동축으로 동력을 출력시키는 시스템 외측에 설치되도록 한다. 이러한 구조의 동력출력장치에서, 소정된 운전상태는 구동축에 출력될 토크가 엔진으로부터 출력된 토크와 동일할 때 엔진의 소정된 유효구동범위내의 상태가 될 수 있다. 다른 적용에 따라, 소정된 운전상태는 제2 모터의 이상이 검출되는 상태가 될 수 있다. 이 구조는 제2 모터의 이상이 검출될 때 제2 모터의 회전을 정지 시킬수 있다.
하나의 바람직한 적용에 따라, 접속제어수단을 가진 본 발명의 동력출력장치는 상기 회전축이 접속제어수단에 의해 상기 출력축과 상기 구동축 중 어느 하나와 접속될 때 엔진으로부터 출력된 동력이 토크변환을 받아 구동축에 출력되도록 제1 및 제2 모터를 구동제어하는 구동제어수단을 더 포함한다. 이 구조는 엔진으로부터 출력된 동력이 원하는 동력을 받아 구동축으로 출력되도록 한다. 이것은 동력출력장치전체의 에너지효율을 더 향상시킨다.
다른 바람직한 적용에 따라 접속수단을 구비한 본 발명의 동력출력장치는 상기 제1의 모터에 의한 동력의 교환시에 소비 또는 회생되는 전력의 충방전과, 상기 제2의 모터에 의한 동력의 교환시에 소비 또는 회생되는 전력의 충방전이 가능한 축전수단과, 상기 구동축으로 출력해야 할 목표동력을 설정하는 목표동력설정수단과, 그리고 상기 목표동력설정수단에 의해 설정된 목표동력이, 상기 엔진으로부터 출력되는 동력과 상기 축전수단에 의해서 충방전되는 전력으로 이루어지는 에너지에 의해 상기 구동축으로 출력할 수 있도록 상기 엔진, 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 구동제어수단을 구비하는 것으로 할 수도 있다. 이러한 양태의 동력출력장치로 하면, 엔진으로부터 출력되는 동력과 축전수단에 의해서 충방전되는 전력으로 이루어지는 에너지를 원하는 동력으로 변환하여 구동축으로 출력할 수 있기때문에, 엔진으로부터 출력가능한 최대의 동력보다 큰 목표동력이 설정되더라도, 이 목표동력을 구동축으로 출력할 수 있다. 이 때문에, 엔진으로서 설정가능한 최대의 목표동력보다 작은 동력밖에 출력할 수 없는 것이라도 사용할 수 있다. 이 결과, 장치전체를 소형화할 수 있다.
이러한 축전수단과 구동제어수단을 구비하는 본 발명의 동력출력장치에 있어서, 상기 축전수단의 충전상태를 검출하는 충전상태 검출수단을 구비하고, 상기 구동제어수단은, 상기 충전상태 검출수단에 의해 검출된 상기 축전수단의 충전상태가 소정범위내의 충전상태가 되도록 상기 엔진, 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 항상 축전수단을 소정범위내의 충전상태로 할 수 있다.
하나의 바람직한 적용에 따라, 축전수단과 구동제어수단을 구비하는 본 발명의 동력출력장치에 있어서, 상기 접속제어수단은, 조작자의 소정의 지시가 있었을 때 또는 상기 목표동력설정수단에 의해 설정된 목표동력이 소정범위의 동력일 때, 상기 회전축과 상기 출력축과의 접속이 해제되도록 상기 제1의 접속수단을 제어함과 동시에, 상기 회전축과 상기 구동축이 접속되도록 상기 제2의 접속수단을 제어하는 수단이고, 상기 구동제어수단은, 상기 축전수단으로부터 방전되는 전력을 사용하여 목표동력을 구동축에 출력시키도록 상기 제2의 모터를 구동제어하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 제2의 모터로부터 출력되는 동력만으로 구동축을 회전구동할 수 있다.
다른 바람직한 적용에 따라, 축전수단과 구동제어수단을 구비하는 본 발명의 동력출력장치에 있어서, 상기 접속제어수단은, 조작자의 소정의 지시가 있었을 때 또는 상기 목표동력설정수단에 의해 설정된 목표동력이 소정범위의 동력일 때, 상기 회전축과 상기 출력축이 접속되도록 상기 제1의 접속수단을 제어함과 동시에, 상기 회전축과 상기 구동축과의 접속이 해제되도록 상기 제2의 접속수단을 제어하는 수단이고, 상기 구동제어수단은, 상기 축전수단으로부터 방전되는 전력을 사용하여, 상기 제1의 모터로부터 구동축으로 동력을 출력하도록 해당 제1의 모터를 제어함과 동시에, 해당 동력의 출력에 따라 상기 엔진의 출력축으로 작용하는 토크를 제거하도록 상기 제2의 모터를 제어하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 제1의 모터로부터 출력되는 동력으로 구동축을 회전구동할 수 있다.
다른 바람직한 적용에 따라, 축전수단과 구동제어수단을 구비하는 본 발명의 동력출력장치에 있어서, 상기 접속제어수단은, 조작자의 소정의 지시가 있었을 때 또는 상기 목표동력설정수단에 의해 설정된 목표동력이 소정범위의 동력일 때, 상기 회전축과 상기 출력축이 접속되도록 상기 제1의 접속수단을 제어함과 동시에, 상기 회전축과 상기 구동축이 접속되도록 상기 제2의 접속수단을 제어하는 수단이고, 상기 구동제어수단은, 상기 엔진으로의 연료공급 및 점화의 제어를 정지함과 동시에, 상기 축전수단으로부터 방전되는 전력을 사용하여 상기 엔진을 모터링하면서 상기 구동축으로 동력을 출력하도록 상기 제2의 모터를 제어하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 엔진을 함께 돌리면서 제2의 모터에 의해 구동축으로 동력을 출력할 수 있다.
이 엔진을 함께 돌리는 양태의 본 발명의 동력출력장치에 있어서, 소정의 시동지시가 이루어졌을 때, 상기 엔진의 모터링에 따라 해당 엔진으로의 연료공급 및 점화를 제어하는 엔진 시동제어수단을 구비하는 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 엔진을 시동할 수 있어, 엔진과 제2의 모터로부터 구동축으로 동력을 출력하는 양태로 용이하게 이행할 수 있다. 그리고, 이 양태의 동력출력장치에 있어서, 상기 구동제어수단은, 상기 엔진 시동제어수단에 의한 상기 엔진의 시동에 따라 해당 엔진으로부터 출력되는 동력을 제거하도록 상기 제2의 모터를 제어하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 엔진의 시동시에 생기는 구동축에 출력하는 토크의 변동을 효과적으로 작게 하거나, 제거할 수 있다.
또한, 축전수단과 구동제어수단을 구비하는 본 발명의 동력출력장치에 있어서, 상기 목표동력설정수단은, 상기 구동축을 상기 엔진의 출력축의 회전방향과는 역방향으로 회전시키는 동력을 목표동력으로서 설정하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 구동축을 엔진의 출력축의 회전방향과는 역방향으로 회전시킬 수 있다.
하나의 바람직한 적용에 따라, 접속제어수단을 구비하는 본 발명의 동력출력장치에 있어서, 소정의 역전지시가 구동축에 주어 졌을 때, 상기 접속제어수단을 통해 상기 회전축과 상기 출력축과의 접속이 해제되어 상기 회전축과 상기 구동축이 접속되도록 상기 제1 및 상기 제2의 접속수단을 제어함과 동시에, 상기 제2의 모터로부터 상기 구동축으로 상기 엔진의 출력축의 회전방향과는 역방향으로 회전하는 동력을 출력하도록 해당 제2의 모터를 제어하는 역전제어수단을 구비하는 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 제2의 모터에 의해 구동축을 엔진의 출력축의 회전방향과는 역방향으로 회전시킬 수 있다.
다른 바람직한 적용에 따라, 접속제어수단을 구비하는 본 발명의 동력출력장치에 있어서, 소정의 역전지시가 구동축에 주어졌을 때, 상기 접속제어수단을 통해 상기 회전축과 상기 출력축이 접속되어 상기 회전축과 상기 구동축과의 접속이 해제되도록 상기 제1 및 상기 제2의 접속수단을 제어함과 동시에, 상기 제1의 모터로부터 상기 구동축으로 상기 엔진의 출력축의 회전방향과는 역방향으로 회전하는 동력을 출력하도록 해당 제1의 모터를 제어하고, 해당 구동축으로 출력되는 동력의 반력으로서 상기 출력축으로 작용하는 토크를 제거하도록 상기 제2의 모터를 제어하는 역전제어수단을 구비하는 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 제1의 모터에 의해 구동축을 엔진의 출력축의 회전방향과는 역방향으로 회전시킬 수 있다.
다른 바람직한 적용에 따라, 접속제어수단을 구비하는 본 발명의 동력출력장치에 있어서, 소정의 시동지시가 엔진에 이루어졌을 때, 상기 접속제어수단을 통해 상기 회전축과 상기 출력축이 접속되어 상기 회전축과 상기 구동축과의 접속이 해제되도록 상기 제1 및 제2의 접속수단을 제어함과 동시에, 상기 엔진을 모터링하도록 상기 제2의 모터를 제어하여 , 해당 엔진의 모터링에 따라 해당 엔진으로의 연료공급 및 점화를 제어하는 엔진 시동제어수단을 구비하는 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 엔진을 시동하기위한 모터를 따로 설치하지않고, 제2의 모터에 의해 엔진을 시동할 수 있다.
다른 바람직한 적용에 따라, 접속제어수단을 구비하는 본 발명의 동력출력장치에 있어서, 소정의 시동지시가 엔진에 이루어졌을 때, 상기 접속제어수단을 통해 상기 회전축과 상기 출력축과의 접속이 해제되어 상기 회전축과 상기 구동축이 접속되도록 상기 제1 및 제2의 접속수단을 제어함과 동시에, 상기 회전축이 회전하지않도록 해당 제2의 모터를 제어하여, 상기 엔진을 모터링하도록 상기 제1의 모터를 제어하고, 또, 해당 엔진의 모터링에 따라 해당 엔진으로의 연료공급 및 점화를 제어하는 엔진 시동제어수단을 구비하는 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 엔진을 시동하기위한 모터를 따로 설치하지않고, 제1의 모터 및 제2의 모터에 의해 엔진을 시동할 수 있다.
다른 바람직한 적용에 따라, 접속제어수단을 구비하는 본 발명의 동력출력장치에 있어서, 상기 회전축과 상기 출력축과의 접속이 해제되어 상기 회전축과 상기 구동축이 접속된 상태로 상기 제2의 모터로부터 상기 구동축으로 동력을 출력하고 있을 때에 소정의 시동지시가 이루어졌을 때, 상기 엔진을 모터링하도록 상기 제1의 모터를 제어함과 동시에, 해당 엔진의 모터링에 따라 해당 엔진으로의 연료공급 및 점화를 제어하는 엔진 시동제어수단을 구비하는 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 제2의 모터에 의해 구동축을 구동하고 있는 동안에도 엔진을 시동할 수 있다. 물론, 엔진을 시동하기위한 모터를 따로 설치할 필요가 없다.
이 양태의 동력출력장치에 있어서, 상기 엔진 시동수단은, 상기 엔진의 모터링에 요하는 토크의 반력으로서 상기 제1의 모터로부터 상기 구동축에 출력되는 토크를 제거하도록 상기 제2의 모터를 제어하는 수단을 포함할 수도 있다. 이렇게 하면, 구동축에 생기는 토크변동을 보다 작게 할 수 있다.
다른 바람직한 적용에 따라, 접속제어수단을 구비하는 본 발명의 동력출력장치에 있어서, 상기 회전축과 상기 출력축이 접속되어 상기 회전축과 상기 구동축과의 접속이 해제된 상태로 상기 제2의 모터에 의해 상기 출력축을 고정함과 동시에 상기 제1의 모터로부터 상기 구동축으로 동력을 출력하고 있을 때에 소정의 시동지시가 이루어졌을 때, 상기 엔진을 모터링하도록 상기 제2의 모터를 제어하여, 해당 엔진의 모터링에 따라 해당 엔진으로의 연료공급 및 점화를 제어하는 엔진 시동제어수단을 구비하는 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 또한 엔진을 시동하기위한 모터를 따로 설치할 필요가 없다.
이 양태의 동력출력장치에 있어서, 상기 엔진 시동수단은, 상기 엔진의 모터링에 요하는 토크의 반력으로서 상기 구동축으로 출력되는 토크를 제거하도록 상기 제1의 모터를 제어하는 수단을 포함할 수도 있다. 이렇게 하면, 구동축에 생기는 토크변동을 보다 작게 할 수 있다.
상기된 목적들의 적어도 일부가 구동축에 동력을 출력하는 동력출력장치를 제어하는 제1방법에 의해 실현된다. 본 발명의 제1의 동력출력장치의 제어방법은,
(a) (1) 출력축을 가지는 엔진과; (2) 상기 출력축과 결합된 제1의 로터와, 구동축과 결합되어 이 제1의 로터에 대하여 상대적으로 회전가능한 제2의 로터를 가지고, 이 양 로터사이의 전자적인 결합을 통해 이 출력축과 이 구동축과의 사이에서 동력이 전달되도록 하는 제1의 모터와; (3) 상기 출력축 및 상기 구동축과는 다른 회전축을 가지고, 이 회전축을 통해 동력의 교환을 하는 제2의 모터와; (4)상기 회전축과 상기 출력축과의 기계적인 접속과 이 접속의 해제를 하는 제1의 접속수단과; (5) 상기 회전축과 상기 구동축과의 기계적인 접속과 이 접속의 해제를 하는 제2의 접속수단을 제공하는 단계와,
(b) 상기 출력축의 회전속도가 상기 구동축의 회전속도보다 클 때, 상기 회전축과 상기 출력축과의 접속이 해제되도록 상기 제1의 접속수단을 제어함과 동시에 이 회전축과 상기 구동축이 접속되도록 상기 제2의 접속수단을 제어하는 단계,
(c) 상기 출력축의 회전속도가 상기 구동축의 회전속도보다 작을 때, 상기 회전축과 상기 출력축이 접속되도록 상기 제1의 접속수단을 제어함과 동시에 이 회전축과 상기 구동축과의 접속이 해제되도록 상기 제2의 접속수단을 제어하는 단계를 포함한다.
이 제1의 동력출력장치의 제어방법에 의하면, 구동축의 회전속도가 엔진의 출력축의 회전속도보다도 크고 작음에 관계없이, 제1의 모터와 제2의 모터를 동시에 저부하로 운전할 수 있다. 이 결과, 제1의 모터에 의해 소비 또는 회생되는 에너지도 제2의 모터에 의해 소비 또는 회생되는 에너지도 작아지기때문에, 양모터에 있어서의 에너지의 손실도 작아져, 에너지효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제1 방법에 있어서, 단계(a)는 제1 모터에 의한 동력전달을 통해 회생된 전력으로 충전되고, 제1 모터에 의한 동력전달을 통해 소비된 전력을 공급하도록 방전되고, 제2 모터에 의한 동력전달을 통해 회생된 전력으로 충전되며, 그리고 제2 모터에 의한 동력전달을 통해 소비된 전력을 공급하도록 방전되는 축전수단을 제공하는 단계를 포함하고 있다.
제1 방법은 (d) 구동축에 출력될 목표동력을 설정하는 단계, 그리고 (e) 축전수단에 충전되고 이 축전수단으로부터 방전되는 전력과 엔진으로부터 출력되는 동력으로 이루어진 총 에너지가 단계(d)에서 설정된 목표동력으로서 구동축에 출력되도록 엔진, 제1 모터, 제2 모터를 구동제어하는 단계를 더 포함하고 있다.
이러한 구조는 상기 축전수단에서 충전되고 이 축전수단으로부터 방전되는 전력과 엔진으로부터 출력되는 동력으로 이루어진 총 에너지가 원하는 동력으로 변환되어 구동축에 출력되도록 한다. 목표동력이 엔진의 최대출력동력보다 크게 설정될 때에도, 이 구조는 목표동력이 구동축에 출력되도록 한다. 따라서 엔진은 가능한한 최대목표동력 보다 작은 동력을 출력시키는 능력만 가진다.
본 발명의 제1 방법에 있어서, 단계(e)는 축전수단의 충전상태가 소정범위내에 있도록 축전수단의 충전상태를 검출하고, 엔진 제1 모터, 제2 모터를 구동제어하는 단계를 포함한다. 이 구조는 축전수단의 충전상태가 소정된 범위내에 유지되도록 한다.
본 발명은 또한 구동축에 동력을 출력시키는 동력출력장치를 제어하는 제2방법에 관한 것이다. 본 발명의 제2의 동력출력장치의 제어방법은,
(a) (1) 출력축을 가지는 엔진과; (2) 상기 출력축과 결합된 제1의 로터와, 구동축과 결합되어 이 제1의 로터에 대하여 상대적으로 회전가능한 제2의 로터를 가지고, 이 양 로터사이의 전자적인 결합을 통해 이 출력축과 이 구동축과의 사이에서 동력의 전달을 하는 제1의 모터와; (3) 상기 출력축 및 상기 구동축과는 다른 회전축을 가지고, 이 회전축을 통해 동력의 교환을 하는 제2의 모터와; (4) 상기 회전축과 상기 출력축과의 기계적인 접속과 이 접속의 해제를 하는 제1의 접속수단과; 그리고 (5) 상기 회전축과 상기 구동축과의 기계적인 접속과 해당 접속의 해제를 하는 제2의 접속수단을 제공하는 단계,
(b) 상기 구동축의 회전수가 엔진의 출력축의 회전수와 동일할 때 엔진의 상태가 효율적으로 운전할 수 있는 범위로서 설정된 소정범위내에 있으면, 상기 회전축과 상기 구동축이 접속됨과 동시에 이 회전축과 상기 출력축이 접속되도록 상기 제1의 접속수단 및 상기 제2의 접속수단을 제어하는 단계를 포함한다.
이 제2의 동력출력장치의 제어방법에 의하면, 엔진의 출력축과 구동축을 기계적으로 접속할 수 있어, 엔진으로부터 출력되는 동력을 직접 구동축으로 출력할 수 있다. 더구나, 엔진을 효율적으로 운전할 수 있는 범위내일 때에 제1의 접속수단 및 제2의 접속수단을 접속하기때문에, 동력출력장치의 효율을 보다 좋게 할 수 있다.
이러한 제2의 동력출력장치의 제어방법에 있어서, 단계(a)는 상기 제1의 모터에 의한 동력의 전달시에 소비 또는 회생되는 전력의 충방전과, 상기 제2의 모터에 의한 동력의 교환시에 소비 또는 회생되는 전력의 충방전이 가능한 축전수단을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제2동력출력장치의 제어방법은, 또, (c) 상기 구동축으로 출력해야 할 목표동력을 설정하는 단계와, 그리고 (d) 단계(c)에서 설정된 목표동력이, 상기 엔진으로부터 출력되는 동력과 상기 축전수단에 의해서 충방전되는 전력으로 이루어지는 에너지에 의해 상기 구동축으로 출력할 수 있도록 상기 엔진, 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
이 양태의 제어방법에 의하면, 엔진으로부터 출력되는 동력과 축전수단에 의해서 충방전되는 전력으로 이루어지는 에너지를 원하는 동력으로 변환하여 구동축에 출력할 수 있기때문에, 엔진으로부터 출력가능한 최대의 동력보다 큰 목표동력이 설정되더라도, 이 목표동력을 구동축으로 출력할 수 있다. 이 때문에, 엔진으로서 설정가능한 최대의 목표동력보다 작은 동력밖에 출력할 수 없는 것이라도 사용할 수 있다.
이러한 제2 제어방법에 있어서, 또, 상기 단계(d)는 상기 축전수단의 충전상태를 검출하여, 이 축전수단의 충전상태가 소정범위내의 상태가 되도록 상기 엔진, 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 단계를 포함할 수도 있다. 이렇게 하면, 항상 축전수단을 소정범위내의 상태로 할 수 있다.
본 발명은 또한 구동축에 동력을 출력하는 동력출력장치를 제어하는 제3방법에 관한 것이다. 본 발명의 제3의 동력출력장치의 제어방법은,
(a) (1) 출력축을 가지는 엔진과; (2) 상기 출력축과 결합된 제1의 로터와, 구동축과 결합되어 이 제1의 로터에 대하여 상대적으로 회전가능한 제2의 로터를 가지고, 이 양 로터사이의 전자적인 결합을 통해 이 출력축과 이 구동축과의 사이에서 동력의 전달을 하는 제1의 모터와; (3) 상기 출력축 및 상기 구동축과는 다른 회전축을 가지고, 이 회전축을 통해동력의 교환을 하는 제2의 모터와; (4) 상기 회전축과 상기 출력축과의 기계적인 접속과 이 접속의 해제를 하는 제1의 접속수단과; (5) 상기 회전축과 상기 구동축과의 기계적인 접속과 이 접속의 해제를 하는 제2의 접속수단을 제공하는 단계,
(b) 상기 제1의 접속수단에 의한 접속과 그리고 상기 제2의 접속수단에 의한 접속중 어느 한쪽을 행하도록 제1의 접속수단 및 제2의 접속수단을 제어하는 단계, 그리고
(c) 상기 엔진으로부터 출력되는 동력을 토크변환하여 상기 구동축에 출력하도록 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 단계를 포함한다.
이 제3의 동력출력장치의 제어방법에 의하면, 엔진으로부터 출력되는 동력을 원하는 토크로 변환하여 구동축에 출력할 수 있다. 이 결과, 같은 에너지를 출력하는 운전 포인트에서 엔진을 보다 효율이 좋은 운전 포인트로 운전할 수 있어, 에너지효율을 보다 향상시킬 수 있다.
A. 구성
이하, 본 발명의 실시 형태를 실시예에 따라서 설명한다. 도1은 본 발명의 제1의 실시예로서의 동력출력장치(20)의 개략구성을 나타내는 구성도, 도2는 도1의 동력출력장치(20)를 가진 차량의 개략구성을 나타내는 구성도이다. 설명의 형편상, 차량전체의 구성부터 설명한다.
도2에 도시한 바와 같이, 이 차량에는, 동력원으로서 가솔린에 의해 운전되는 엔진(50)이 구비되어 있다. 이 엔진(50)은, 흡기계에서 스로틀 밸브(66)를 통해 흡입한 공기와 연료분사밸브(51)로부터 분사된 연료, 즉 본 실시예에서는 가솔린과의 혼합기를 연소실(52)에 흡입하여, 이 혼합기의 폭발에 의해 밀어 내려지는 피스톤(54)의 선형운동을 크랭크샤프트(56)의 회전운동으로 변환한다. 여기서, 스로틀 밸브(66)는 액츄에이터(68)에 의해 개폐구동된다. 점화플러그(62)는, 이그나이터 (58)로부터 디스트리뷰터(60)를 통해 인도된 고전압에 의해서 상기 불꽃을 형성하고, 혼합기는 그 상기 불꽃에 의해서 점화되어 폭발연소한다.
이 엔진(50)의 운전은, 전자제어 유니트 (이하, EFIECU라고 한다)(70)에 의해 제어되어 있다. EFIECU(70)에는, 엔진(50)의 운전상태를 검출하는 여러가지의 센서가 접속되어 있다. 예컨대, 스로틀 밸브(66)의 개도 (포지션)를 검출하는 스로틀 밸브 포지션 센서(67), 엔진(50)의 부하를 검출하는 흡기관부압 센서(72), 엔진(50)의 수온을 검출하는 수온 센서(74), 디스트리뷰터(60)에 장착되어 크랭크샤프트(56)의 회전수(소정된 시간마다의 회전수)와 회전각도를 검출하는 회전수 센서 (76) 및 회전각도 센서(78)등이다. 또, EFIECU(70)에는, 이밖에, 예컨대 이그니션 키의 상태(ST)를 검출하는 스타터 스위치(79) 등도 접속되어 있지만, 그 밖의 센서, 스위치 등의 도시는 생략하였다.
엔진(50)의 크랭크샤프트(56)에는, 후술하는 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)를 통해 구동축(22)이 결합되어 있다. 구동축(22)은, 디퍼렌셜기어(24)에 결합되어 있고, 동력출력장치(20)의 구동축(22)으로부터 출력된 토크는 최종적으로 좌우의 구동륜(26,28)에 전달된다. 이 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)는, 제어장치(80)에 의해 구동제어되어 있다. 제어장치(80)의 구성은 후에 상술하지만, 내부에는 제어 CPU가 구비되고 있고, 시프트 레버(82)에 설치된 시프트 포지션 센서(84)나 액셀 페달(64)에 설치된 액셀 페달 포지션 센서(64a), 브레이크 페달(65)에 설치된 브레이크 페달 포지션 센서(65a) 등도 접속되어 있다. 또한, 제어장치(80)는, 상술한 EFIECU(70)과 통신에 의해, 여러가지의 정보를 교환하고 있다. 이들 정보의 교환을 포함하는 제어에 대해서는, 후술한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 실시예의 동력출력장치(20)는, 엔진(50)과, 엔진(50)의 크랭크샤프트(56)에 인너로터(31)가 결합됨과 동시에 구동축(22)에 아우터로터(33)가 결합된 클러치모터(30)와, 제1클러치(45)와 제2클러치(46)에 의해 크랭크샤프트(56) 또는 구동축(22)에 기계적으로 로터(41)가 접속되는 어시스트모터(40)와, 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)를 구동제어하는 제어장치(80)로 구성되어 있다.
클러치모터(30)는, 도1에 도시한 바와 같이, 인너로터(31)의 둘레면에 영구자석(32)을 구비하고, 아우터로터(33)에 형성된 슬롯에 3상의 코일(34)을 두루 감는 동기모터로서 구성되어 있다. 이 3상코일(34)로의 전력은, 슬립 링(35)을 통해 공급된다. 아우터로터(33)에 있어서 3상코일(34)용의 슬롯 및 티스를 형성하는 부분은, 무방향성 전자강판의 얇은 판을 적층하는 것으로 구성되어 있다. 영구자석(32)은, 실시예에서는 8개 (N극, S극이 각 4개) 설정되고 있고, 인너로터(31)의 외주면에 부착되어 있다. 그 자화방향은 클러치모터(30)의 축중심으로 향하는 방향이고, 하나 걸러 자극의 방향은 역방향으로 하고 있다. 이 영구자석(32)과 약간의 갭에 의해 대향하는 아우터로터(33)의 3상코일(34)은, 아우터로터(33)에 설치된 총12개의 슬롯 (도시하지 않음)에 감겨져 있고, 각 코일에 통전하면, 슬롯을 사이에 두고 티스를 지나는 자속을 형성한다. 각 코일에 3상교류를 흘리면, 이 자계는 회전한다. 3상코일(34)은, 슬립 링(35)으로부터 전력의 공급을 받도록 접속되어 있다. 이 슬립 링(35)은, 구동축(22)에 고정된 회전링(35a)과 브러쉬(35b)로 구성되어 있다. 또, 3상 (U, V, W 상)의 전류를 교환하기 위해서, 슬립 링(35)에는 3상분의 회전링(35a)과 브러쉬(35b)가 준비되어 있다.
인접하는 1조의 영구자석(32)이 형성하는 자계와, 아우터로터(33)에 설정된 3상코일(34)이 형성하는 회전자계와의 상호작용에 의해, 인너로터(31)와 아우터로터(33)는 여러가지 행동을 나타낸다. 통상은, 3상코일(34)에 흘리는 3상교류의 주파수는, 크랭크샤프트(56)에 직결된 인너로터(31)의 회전수와 아우터로터(33)의 회전수 편차의 주파수로 하고 있다.
한편, 어시스트모터(40)도 동기모터로서 구성되어 있지만, 회전자계를 형성하는 3상코일(44)은, 케이스(49)에 고정된 스테이터(43)에 감겨져 있다. 이 스테이터(43)도, 무방향성 전자강판의 얇은 판을 적층하는 것으로 형성되어 있다. 로터(41)는, 크랭크샤프트(56)와 동축의 중공축인 로터회전축(38)에 장치되어 있고, 로터(41)의 둘레면에는, 여리개의 영구자석(42)이 설치된다. 어시스트모터(40)에서는, 이 영구자석(42)이 형성하는 자계와 3상코일(44)이 형성하는 회전 자계와의 상호작용에 의해, 로터(41)가 회전한다. 로터회전축(38)은, 어시스트모터(40)와 클러치모터(30)와의 사이에 배치된 제1클러치(45)에 의해 크랭크샤프트(56)에 기계적으로 접속되거나 그 접속이 해제되도록 되어 있고, 또한, 제2클러치(46)에 의해 클러치모터(30)의 아우터로터(33)를 통해 구동축(22)에 기계적으로 접속되거나 그 접속이 해제되도록 되어 있다. 또, 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)는, 도시하지않은 유압회로에 의해 동작하도록 되어있다.
또한, 구동축(22), 로터회전축(38) 및 크랭크샤프트(56)에는, 그 회전각도 (θd, θr, θe)를 검출하는 리졸버(37,47,57)가 설치된다. 또, 크랭크샤프트(56)의 회전각도(θe)를 검출하는 리졸버(57)는, 디스트리뷰터(60)에 설치된 회전각도 센서(78)와 겸용하는 것도 가능하다.
클러치모터(30)가 후술하는 바와 같이 엔진(50)과 어시스트모터(40) 사이에 배치될 수 있어도, 어시스트모터(40)는 실시예의 동력출력장치(20)에서 엔진(50)과 클러치모터(30) 사이에 배치된다. 후술하듯이 어시스트모터(40)만으로 차량을 구동할 필요가 있기 때문에 클러치모터(30)에 비해 어시스트모터(40)가 커지게 된다. 큰 어시스트모터(40)를보다 큰 엔진(50)에 인접시키는 것은 동력출력장치(20)의 구조에 있어서의 통합성을 향상시킨다. 또한, 제1클러치(45)와 제2클러치(46)의 배치도 후술하듯이 여러가지의 배치가 가능하지만, 실시예의 동력출력장치(20)와 같이 어시스트모터(40)와 클러치모터(30)와의 사이에 배치한 것은, 이들 양 클러치(45,46)가 비교적 작기때문에, 어시스트모터(40)와 클러치모터(30)와의 사이에 생기는 간극에 넣어 동력출력장치(20)를 보다 콤팩트한 것으로 하기 위해서 이다.
다음에, 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)를 구동제어하는 제어장치(80)에 대하여 설명한다. 제1도를 참조하면, 제어장치(80)는, 클러치모터(30)를 구동하는 제1의 구동회로(91)와, 어시스트모터(40)를 구동하는 제2의 구동회로(92)와, 양 구동회로(91,92)를 제어함과 동시에 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 구동제어하는 제어 CPU(90)와, 이차전지인 배터리(94)로 구성되어 있다. 제어 CPU(90)는, 1 칩 마이크로프로세서이고, 내부에, 워킹 메모리용의 RAM(90a), 여러처리 프로그램을 기억한 ROM(90b), 입출력 포트 (도시하지 않음) 및 EFIECU(70)와 통신을 행하는 직렬통신 포트 (도시하지않음)를 구비한다. 이 제어 CPU(90)에는, 리졸버(37)로부터의 구동축(22)의 회전각도(θd), 리졸버(47)로부터의 로터회전축(38)의 회전각도(θr), 리졸버(57)로부터의 엔진(50)의 회전각도(θe), 액셀 페달 포지션 센서(64a)로부터의 액셀 페달 포지션 (액셀 페달(64)의 밟음량)(AP), 브레이크 페달 포지션 센서(65a)로부터의 브레이크 페달 포지션 (브레이크 페달(65)의 밟음양)(BP), 시프트 레버포지션 센서(84)로부터의 시프트 레버포지션(SP), 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)로부터의 양 클러치의 온·오프신호, 제1의 구동회로(91)에 설치된 2개의 전류검출기(95,96)로부터의 클러치전류치(Iuc, Ivc), 제2의 구동회로에 설치된 2개의 전류검출기(97,98)로부터의 어시스트전류치(Iua, Iva), 배터리(94)의 남은 용량을 검출하는 남은 용량검출기(99)로부터의 남은 용량(BRM) 등이 입력 포트를 통해 입력되어 있다. 또, 남은 용량검출기(99)는, 배터리(94)의 전해액의 비중 또는 배터리(94) 전체의 중량을 측정하여 배터리(94) 남은 용량(BRM)을 검출하는 것과, 충전·방전의 전류치와 시간을 연산하여 남은 용량을 검출하는 것과, 배터리의 단자사이를 순간적으로 쇼트시켜 전류를 흘려 내부저항을 측정함으로써 남은 용량을 검출하는 것 등이 알려져 있다.
또한, 제어 CPU(90)로부터는, 제1의 구동회로(91)에 설치된 스윗칭소자인 6개의 트랜지스터(Tr 1 내지 Tr 6)를 구동하는 제어신호(SW1), 제2의 구동회로(92)에 설치된 스윗칭소자로서의 6개의 트랜지스터(Tr 11 내지 Tr 16)을 구동하는 제어신호(SW2), 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 구동하는 구동신호 등이 출력되고 있다. 제1의 구동회로(91)내의 6개의 트랜지스터(Tr 1 내지 Tr 6)는,트랜지스터 인버터를 구성하고 있고, 각각, 한쌍의 전원라인(L1, L2)에 대하여 소스측과 싱크측이 되도록 2개씩 쌍으로 배치되고, 그 접속점에, 클러치모터(30)의 3상코일((U,V, W)34)의 각각이, 슬립 링(35)을 통해 접속되어 있다. 전원라인(L1, L2)은, 배터리(94)의 플러스단자과 마이너스단자에, 각각 접속되어 있기때문에, 쌍을 이루는 트랜지스터(Tr 1 내지 Tr 6)의 파워 온시간의 비율을 제어 CPU(90)로부터 출력된 제어신호(SW1)에 의해 차례로 제어하여, 각 코일(34)에 흐르는 전류를, PWM(펄스폭변조) 제어에 의해서 준 사인파로 하면, 3상코일(34)에 의해, 회전자계가 형성된다.
한편, 제2의 구동회로(92)의 6개의 트랜지스터(Tr 11 내지 Tr 16)도, 트랜지스터 인버터를 구성하고 있어, 각각, 제1의 구동회로(91)의 트랜지스터(Tr 1 내지 Tr 6)와 같이 배치되어 있고, 쌍을 이루는 트랜지스터의 접속점은, 어시스트모터(40)의 3상코일(U,V,W)(44)의 각각에 접속되어 있다. 따라서, 쌍을 이루는 트랜지스터(Tr 11 내지 Tr 16)의 파워 온시간을 제어 CPU(90)로부터 출력되는 제어신호 (SW2)에 의해 차례로 제어하여, 각 코일44에 흐르는 전류를, PWM 제어에 의해서 준사인파로 하면, 3상코일(44)에 의해, 회전자계가 형성된다.
B. 동작원리
이상 구성을 설명한 실시예의 동력출력장치(20)의 동작에 대하여 설명한다. 지금, 제1클러치(45)를 오프로 하고 제2클러치(46)를 온으로 한 경우와, 반대로 제1클러치(45)를 온으로 하고 제2클러치(46)를 오프로 한 경우를 생각할 수 있다. 전자는, 로터회전축(38)과 크랭크샤프트(56)와의 접속을 해제함과 동시에 로터회전축(38)과 구동축(22)을 접속하는 경우이고, 도3의 모식도에 도시한 바와 같이, 어시스트모터(40)를 구동축(22)에 장치한 구성이 되고, 후자는, 로터회전축(38)과 크랭크샤프트(56)를 접속함과 동시에 로터회전축(38)과 구동축(22)과의 접속을 해제하는 경우이고, 도4의 모식도에 도시한 바와 같이, 어시스트모터(40)를 크랭크샤프트(56)에 장치한 구성이 된다. 우선, 전자 (제1클러치(45)를 오프로 하고 제2클러치(46)를 온으로 한 경우)의 동작에 대하여 설명하고, 다음에 후자 (제1클러치(45)를 온으로 하고 제2클러치(46)를 오프로 한 경우)의 동작에 대하여 설명한다.
실시예의 동력출력장치(20)에 있어서 제1클러치(45)를 오프로 하고 제2클러치(46)를 온으로 한 경우의 동작원리, 특히 토크변환의 원리는 이하와 같다. 엔진(50)이 EFIECU(70)에 의해 운전되어, 엔진(50)이 회전수(Ne)에서 회전하고 있어, 구동축(22)이 이 회전수 (Ne)보다 작은 회전수 (Nd1)에서 회전하고 있는 것으로 한다. 이 때, 제어장치(80)가 슬립 링(35)를 통해 클러치모터(30)의 3상코일(34)에 하등 전류를 흘리지 않는다고 하면, 즉 제1의 구동회로(91)의 트랜지스터(Tr 1 내지 Tr 6)가 항상 오프상태이면, 클러치모터(30)의 인너로터(31)와 아우터로터(33)는 전자적으로 완전히 결합되지 않는 상태가 되고, 엔진(50)의 크랭크샤프트(56)는 헛돌고 있는 상태가 된다. 이 상태에서는, 트랜지스터(Tr 1 내지 Tr 6)가 오프로 되어있기때문에, 3상코일(34)로부터 에너지 회생도 행해지지 않는다. 즉, 엔진(50)은 아이들회전을 하게 된다.
제어장치(80)의 제어 CPU(90)가 제1제어신호(SW1)을 출력하여 제1구동회로(91)의 트랜지스터(Tr1 내지 Tr6)를 온오프제어하면, 엔진(50)의 크랭크샤프트(56)의 회전수 (Ne)와 구동축(22)의 회전수(Nd1)와의 편차 (바꿔 말하면, 클러치모터(30)에 있어서의 인너로터(31)와 아우터로터(33)의 회전수차(Nc)(=Ne-Nd1))에 따라서, 클러치모터(30)의 3상코일(34)에 일정한 전류가 흘러, 클러치모터(30)는 발진기로서 기능하여, 전류가 제1의 구동회로(91)를 통해 회생되고, 배터리(94)가 충전된다. 이 때, 클러치모터(30)에 있는 인너로터(31)와 아우터로터(33)는 일정한 미끄러짐이 존재하는 결합상태가 되어, 크랭크샤프트(56)로부터 인너로터(31)와 아우터로터(33)와의 결합을 통해 토크가 구동축(22)에 출력된다. 이 상태로, 클러치모터(30)에 의해 회생되는 전기에너지와 같은 에너지가 어시스트모터(40)에 의해서 소비되도록 제어 CPU(90)가 제2의 구동회로(92)에 있는 트랜지스터(Tr11 내지 Tr16)를 온 및 오프 제어하면, 어시스트모터(40)의 3상코일(44)에 전류가 흘러, 어시스트모터(40)에서 동력작동이 수행되어 토크가 발생한다.
도5를 참조하면, 엔진(50)이 회전수(Ne), 토크(Te)의 운전 포인트(P0)로 운전하고 있을 때에, 클러치모터(30)로 토크(Tc)(엔진(50)으로부터 출력되는 토크 (Te)를 구동축(22)에 출력함과 동시에 해칭된 영역(Pc1)에 의해 나타내지는 에너지를 회생하여, 이 회생된 에너지를 영역(Pa1)에 의해 나타내지는 에너지로서 어시스트모터(40)에 공급함으로써, 구동축(22)을 회전수(Nd1), 토크(Td1)의 운전 포인트(P1)에서 회전시킬 수 있다.
다음에, 엔진(50)은 상술한 회전수(Ne)에서 운전되어 있지만, 구동축(22)이 상기 회전수(Ne)보다 큰 회전수(Nd2)로 회전하고 있는 경우를 생각할 수 있다. 이 상태에서는, 클러치모터(30)의 아우터로터(33)는, 인너로터(31)에 대하여 회전수차 (Nc)(=Ne-Nd2))의 절대치로 표시되는 회전수로 구동축(22)의 회전방향으로 회전하기때문에, 클러치모터(30)는, 통상의 모터로서 기능하여, 배터리(94)로부터의 전력에 의해 구동축(22)에 회전에너지를 부여한다. 제어 CPU(90)가 어시스트모터(40)에 의해 전력을 회생하도록 제2의 구동회로(92)를 제어하면, 어시스트모터(40)의 로터(41)와 스테이터(43) 사이의 미끄러짐에 의해 3상코일(44)에 회생전류가 흐른다. 여기서, 어시스트모터(40)에 의해 회생되는 전력이 클러치모터(30)에 의해 소비되도록 제어 CPU(90)에 의해 제1 및 제2의 구동회로(91,92)를 제어하면, 클러치모터(30)를, 배터리(94)에 저장된 전력을 사용하지 않고 구동할 수 있다.
도6을 참조하면, 엔진(50)이 회전수(Ne)와 토크(Te)로 나타내지는 운전 포인트(P0)로 운전하고 있을 때에, 해칭된 영역(Pc2)으로 나타내지는 에너지를 클러치모터(30)에 공급하여 구동축(22)에 토크(Tc)(엔진(50)의 출력토크 Te)를 출력함과 동시에, 클러치모터(30)에 공급하는 에너지를 영역(Pa2)로 나타내지는 에너지로서 어시스트모터(40)로부터 회생하여 조달함으로써, 구동축(22)을 회전수(Nd2), 토크 (Td2)의 운전 포인트(P2)로 회전시킬 수 있다.
또, 이러한 제1클러치(45)를 오프로 하고 제2클러치(46)를 온으로 한 상태의 동력출력장치(20)는, 엔진(50)으로부터 출력되는 동력의 전부를 토크변환하여 구동축(22)에 그 토크를 출력하는 동작의 외에, 엔진(50)으로부터 출력되는 동력 (토크 (Te)와 회전수(Ne)와의 적(積))과, 클러치모터(30)에 의해 회생 또는 소비되는 전기에너지와, 어시스트모터(40)에 의해 소비 또는 회생되는 전기에너지를 조절함으로써, 잉여의 전기에너지로 배터리(94)를 충전하는 동작으로 하거나, 부족한 전기에너지를 배터리(94)에 저장된 전력에 의해 보충하는 동작 등 여러가지 동작으로 할 수도 있다.
한편, 실시예의 동력출력장치(20)에 있어서 제1클러치(45)를 온으로 하고 제2클러치(46)를 오프로 한 경우(도4의 모식도)의 동작원리(토크변환의 원리)는 이하와 같다. 지금, 엔진(50)이 회전수(Ne), 토크(Te)의 운전 포인트(P0)로 운전되고 있고, 구동축(22)이 회전수(Ne)보다 작은 회전수(Nd1)에서 회전하고 있다고 가정한다. 크랭크샤프트(56)와 결합된 어시스트모터(40)로부터 크랭크샤프트(56)에 토크 (Ta)(Ta=Td1-Te)를 출력하면, 크랭크샤프트(56)의 토크는 값(Td1)(=Te+Ta))이 된다. 한편, 클러치모터(30)의 토크(Tc)를 값(Td1)(=Te+Ta))으로서 제어하면, 구동축(22)에 이 토크(Tc)(=Te+Ta)가 출력됨과 동시에, 엔진(50)의 회전수(Ne)와 구동축(22)의 회전수(Nd1)와의 회전수차(Nc)에 근거하는 전력이 회생된다. 따라서, 어시스트모터(40)의 토크(Ta)를 클러치모터(30)에 의해 회생되는 전력에 의해 정확히 조달할 수 있도록 설정하여, 이 회생전력을 전원라인(L1, L2)을 통해 제2의 구동회로(92)에 공급하면, 어시스트모터(40)는, 이 회생전력에 의해 구동한다.
도7을 참조하면, 엔진(50)이 회전수(Ne)와토크(Te)로 나타내지는 운전 포인트(P0)로 운전하고 있을 때에, 해칭된 영역(Pa3)으로 나타내지는 에너지를 어시스트모터(40)에 공급하여 크랭크샤프트(56)의 토크를 값(Td1)으로 하여, 클러치모터(30)에 의해 이 토크(Td1)(=토크 Tc)를 구동축(22)에 출력함과 동시에, 어시스트모터(40)에 공급하는 에너지를 영역(Pc3)으로 나타내지는 에너지로서 회생함으로써, 구동축(22)을 회전수(Nd1), 토크(Td1)의 운전 포인트(P1)로 회전시킬 수 있다.
또한, 엔진(50)은 회전수(Ne), 토크(Te)의 운전 포인트(P0)로 운전되고 있지만, 구동축(22)이 회전수(Ne)보다 큰 회전수(Nd2)로 회전하고 있을 때를 생각할 수 있다. 이 때, 어시스트모터(40)의 토크(Ta)를 (Td2-Te)에서 요청되는 값으로서 제어하면, 어시스트모터(40)는 회생제어되어, 에너지(전력)를 크랭크샤프트(56)로부터 회생시킨다. 한편, 클러치모터(30)는, 아우터로터(33)가 인너로터(31)에 대하여 회전수차(Nc)(=Ne-Nd2)의 회전수로 구동축(22)의 회전방향에 상대적으로 회전하기때문에, 통상의 모터로서 기능하여, 회전수차(Nc)에 따른 에너지를 구동축(22)에 회전에너지로서 부여한다. 따라서, 어시스트모터(40)의 토크(Ta)를, 어시스트모터(40)에 의해 회생되는 전력으로 클러치모터(30)에 의해 소비되는 전력을 정확히 조달할 수 있도록 설정하면, 클러치모터(30)는, 어시스트모터(40)에 의해 회생되는 전력에 의해 구동될 수 있다.
도8을 참조하면, 엔진(50)이 회전수(Ne)와 토크(Te)로 나타내지는 운전 포인트(P0)로 운전하고 있을 때에, 해칭된 영역(Pa4)으로 나타내지는 에너지를 어시스트모터(40)에 의해 회생하여, 이 회생한 에너지를 영역(Pc4)으로 나타내지는 에너지로서 클러치모터(30)에 공급함으로써, 클러치모터(30)에 의해 토크(Tc)(토크 Td2)가 구동축(22)에 출력되어, 구동축(22)을 회전수(Nd2), 토크(Td2)의 운전 포인트(P2)로 회전시킬 수 있다.
또, 이러한 제1클러치(45)를 온으로 하고 제2클러치(46)를 오프로 한 상태의 동력출력장치(20)에서도, 엔진(50)으로부터 출력되는 동력의 전부를 토크변환하여 구동축(22)에 그 토크를 출력하는 동작 외에, 엔진(50)으로부터 출력되는 동력(토크(Te)와 회전수(Ne)와의 적)과, 클러치모터(30)에 의해 회생 또는 소비되는 전기에너지와, 어시스트모터(40)에 의해 소비 또는 회생되는 전기에너지를 조절함으로써, 잉여의 전기에너지로 배터리(94)를 축전하는 동작으로 하거나, 부족한 전기에너지를 배터리(94)에 저장된 전력에 의해 보충하는 동작 등 여러가지 동작으로 할 수 있다.
이 외에, 실시예의 동력출력장치(20)에서는, 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 함께 온으로 하거나, 동시에 오프로 하거나 할 수도 있다. 양 클러치(45, 46)를 함께 온으로 하면, 어시스트모터(40)의 로터(41)가 있는 로터회전축(38)이 크랭크샤프트(56)와 구동축(22)과 기계적으로 접속되어 클러치모터(30)가 기능하지않는 상태가 되어, 도9의 모식도에 도시한 바와 같이, 어시스트모터(40)의 로터(41)에 크랭크샤프트(56)와 구동축(22)만을 접속하는 구성과 동일한 상태가 된다. 이 상태에서는, 엔진(50)으로부터 출력되는 동력은, 그대로 구동축(22)에 출력되게 된다. 그리고, 구동축(22)에는, 어시스트모터(40)로부터 출력되는 동력이 가감되게 된다.
한편, 양 클러치(45,46)를 동시에 오프로 하면, 어시스트모터(40)의 로터(41)가 있는 로터회전축(38)은 크랭크샤프트(56)와의 접속도 구동축(22)과의 접속도 해제된 상태가 되어, 도10의 모식도에 도시한 바와 같이, 크랭크샤프트(56)에 클러치모터(30)의 인너로터(31)가 접속되어 구동축(22)에 클러치모터(30)의 아우터로터(33)가 접속되는 구성과 동일한 상태가 된다. 이 상태에서는, 엔진(50)으로부터 출력되는 동력은, 클러치모터(30)의 인너로터(31)와 아우터로터(33)와의 전자적인 결합에 의해 구동축(22)에 출력된다. 그리고, 그것과 동시에, 인너로터(31)와 아우터로터(33)와의 회전수차(Nc)에 따른 전력이 클러치모터(30)에 의해 회생 또는 소비되게 된다.
C. 운전제어
(1) 운전 모드의 설정
다음에, 이렇게 해서 구성된 동력출력장치(20)의 운전제어에 대하여 도 11에 예시하는 운전제어루틴에 근거하여 설명한다. 운전제어루틴은, 차량의 주행을 개시하는 지시가 이루어지고 나서 소정시간마다 (예컨대, 8 msec 마다) 반복실행된다. 도 11의 운전제어루틴이 실행되면, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 우선 구동축(22)의 회전수(Nd)를 입력하는 처리를 한다 (스텝 S100). 구동축(22)의 회전수(Nd)는, 리졸버(37)로부터 판독한 구동축(22)의 회전각도(θd)에서 구할 수 있다. 다음에, 액셀 페달 포지션 센서(64a)에 의해 검출되는 액셀 페달 포지션(AP)을 판독한다 (스텝 S102). 액셀 페달(64)은 운전자가 출력토크가 부족하다고 느꼈을 때에 발을 디디기때문에, 액셀 페달 포지션(AP)은 운전자가 원하는 출력토크 (즉, 구동축(22)에 출력해야 할 토크)에 대응하는 것으로 된다.
계속해서, 판독된 액셀 페달 포지션(AP)과 구동축(22)의 회전수(Nd)에 따라서 구동축(22)에 출력해야 할 토크의 목표치인 토크지령치(Td*)를 결정하는 처리를 한다(스텝 S104). 실시예에서는, 토크지령치(Td*)와 구동축(22)의 회전수(Nd)와 액셀 페달 포지션(AP)과의 관계를 나타내는 맵을 미리 ROM(90b)에 기억해 두고, 액셀 페달 포지션(AP)과 구동축(22)의 회전수(Nd)에 대응하는 토크지령치(Td*)의 값이 맵으로부터 숙독되는 것으로 하였다. 이 맵의 일례를 도12에 나타낸다.
다음에, 제어 CPU(90)는 이끌어 내진 토크지령치(Td*)와 판독된 구동축(22)의 회전수(Nd)로부터 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd)를 계산 (Pd = Td* × Nd)한다(스텝 S106). 계속해서, 남은 용량검출기(99)에 의해 검출되는 배터리(94)의 남은 용량(BRM)을 판독하는 처리를 하여(스텝 S108), 운전 모드의 판정처리를 한다 (스텝 S110). 이 운전 모드의 판정처리는, 도13에 예시하는 운전 모드판정처리루틴에 의해 처리된다. 운전 모드판정처리루틴에서는, 도11의 운전제어루틴의 스텝(S100 내지 S108)에서 판독한 데이터나 계산한 데이터 등을 사용하여, 그 때의 동력출력장치(20)의 보다 적절한 운전 모드를 판정한다. 먼저 도13의 운전 모드판정처리루틴에 근거하여 운전 모드의 판정처리에 대하여 설명한다.
운전 모드판정처리루틴이 실행되면, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 배터리(94)의 남은 용량 (BRM)이 제1역치 (BL)와 제2역치 (BH) 에 의해 나타내지는 범위내에 있는지를 판정하여 (스텝 S130), 이 범위내에 없을 때에는, 배터리(94)의 충방전이 필요하다고 판단하여, 동력출력장치(20)의 최적 운전 모드로서 충방전 모드를 설정한다 (스텝 S132). 여기서, 제1역치 (BL) 와 제2역치 (BH)는, 배터리(94)의 남은 용량 (BRM)의 하한치와 상한치를 나타내는 것이고, 실시예에서, 제1역치 (BL)는, 후술할 모터구동 모드에서 어시스트모터(40)만에 의한 구동이나 파워어시스트 모드에서 배터리(94)로부터의 방전전력에 의한 동력의 부가 등을 소정시간 계속하여 행하는데 필요한 전력량 이상의 값으로서 설정된다. 또한,제1 역치(BH)는, 배터리(94)의 만충전시의 남은 용량(BRM)에서 통상주행상태로 있는 차량을 정지할 때에 클러치모터(30)나 어시스트모터(40)에 의해 회생되는 전력량을 줄인 값이하로 설정되고 있다.
스텝(S130)에서 배터리(94)의 남은 용량(BRM)이 제1역치(BL)와 역치(BH)에 의해 나타내지는 범위내에 있을 때에는, 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd)가 엔진(50)으로부터 출력가능한 최대에너지(Pemax)를 넘고 있는지 아닌지를 판정한다 (스텝 S134). 에너지(Pd)가 최대에너지(Pemax)를 넘고 있을 때에는, 엔진(50)으로부터 출력되는 최대에너지(Pemax)에서는 부족한 에너지를 배터리(94)에 저장된 에너지로 조달할 필요가 있다고 판단하여, 동력출력장치(20)의 최적 운전 모드로서 파워어시스트 모드를 설정한다 (스텝 S136).
한편, 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd)가 엔진(50)으로부터 출력가능한 최대에너지(Pemax) 이하일 때에는(스텝 S134), 토크지령치(Td*)와 회전수(Nd)가 소정의 범위내에 있는지를 판정하여 (스텝 S138), 소정의 범위내일 때에는, 동력출력장치(20)의 운전 모드로서 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 함께 온으로 한 상태의 직접출력 모드를 설정한다 (스텝 S140). 여기서, 소정의 범위란, 엔진(50)을 고효율적으로 운전할 수 있는 범위이다. 구체적으로는, 엔진(50)의 운전 포인트중 직접출력모드로서 제어하는데 적정한 범위를 맵으로서 미리 ROM(90b)에 기억해 두고, 토크지령치(Td*)와 회전수(Nd)에서 나타내지는 운전 포인트가 이 적정한 범위에 있는지를 판정하게 된다. 엔진(50)의 직접출력 모드로서 제어할 때의 적정범위의 일례를 도14에 나타낸다. 도14에서, 영역(PE)는 엔진(50)의 운전이 가능한 영역이고, 영역(PA)는 직접출력모드로서 제어할 때의 적정범위이다. 또, 이 적정범위(PA)는, 엔진(50)의 구동효율이나 에밋션 등에 의해 정해지는 것이고, 미리 실험 등에 의해 설정할 수 있다.
스텝(S138)에서 토크지령치(Td*)와 구동축(22)의 회전수(Nd)가 소정의 범위내에 없을 때에는, 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd)가 소정에너지(PML)보다 작고, 또한, 구동축(22)의 회전수(Nd)가 소정회전수(NML)보다 작은지 아닌지를 판정하여 (스텝 S142), 동시에 작을 때에는, 동력출력장치(20)의 운전 모드로서 어시스트모터(40)만에 의하는 구동의 모터구동 모드를 설정한다 (스텝 S144). 엔진(50)이 저회전수로 저토크에서는 효율이 저하한다. 소정에너지(PML)나 소정회전수(NML)는, 엔진(50)의 운전효율이 소정의 레벨미만이 되는 영역에서 엔진(50)이 구동되도록 에너지(Pd) 및 회전수(Nd)로서 설정된다. 또, PML 및 NML의 구체적인 값은, 엔진(50)의 특성 등에 의해 정해진다. 스텝(S142)에서, 에너지(Pd)가 소정에너지(PML)이상이거나 회전수(Nd)가 소정회전수(NML) 이상일 때에는, 통상의 운전을 하는 것으로 판단하여, 동력출력장치(20)의 운전 모드로서 통상운전 모드를 설정한다 (스텝 S146).
도11의 운전제어루틴으로 되돌아가, 도13 운전 모드판정처리루틴의 결과에 근거하여, 운전 모드로서 통상운전 모드가 최적 운전 모드로서 설정됐을 때에는(스텝 S110) 통상운전토크제어처리(스텝 S112)를, 충방전 모드가 설정됐을 때에는 충방전토크제어처리(스텝 S114)를, 파워어시스트 모드가 설정됐을 때에는 파워어시스트 토크제어처리(스텝 S116)를, 직접출력모드가 설정됐을 때에는 직접출력토크제어처리(스텝 S118)를, 모터구동모드가 설정됐을 때에는 모터구동토크제어처리(스텝 S120)를 각각실행한다. 또, 실시예에서는, 도시 형편상, 이들 각 토크제어처리를 운전제어루틴의 스텝으로서 기재하였지만, 각 토크제어처리는, 운전 모드판정처리루틴에 의해 최적 운전 모드가 설정되면, 설정된 운전 모드의 토크제어루틴이 운전제어루틴과는 따로 독립적으로 운전제어루틴과는 다른 타이밍으로 소정시간마다 (예컨대 4 msec 마다) 반복실행된다. 이하, 각 토크제어처리에 대하여 설명한다.
(2) 통상운전토크제어처리
통상운전토크제어처리(도면 11의 스텝 S112)는, 도15 및 도16에 예시하는 통상운전토크제어루틴에 의해 이루어질 수 있다. 도13의 루틴이 실행되면, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 우선 구동축(22)의 회전수(Nd)와 엔진(50)의 회전수 (Ne)를 판독하는 처리를 실행한다 (스텝 S150, S152). 엔진(50)의 회전수(Ne)는 크랭크샤프트(56)에 설치된 리졸버(57)에 의해 검출되는 크랭크샤프트(56)의 회전각도(θe)로부터 구할 수도 있고, 디스트리뷰터(60)에 설치된 회전수 센서(76)에 의해서도 직접 검출할 수도 있다. 회전수 센서(76)를 사용하는 경우에는, 제어 CPU(90)는 회전수 센서(76)에 접속된 EFIECU(70)로부터 통신에 의해 회전수(Ne)의 정보를 받아들이게 된다. 그리고, 이렇게 해서 제어 CPU(90)는 판독한 구동축(22)의 회전수(Nd)와 엔진(50)의 회전수(Ne)로 부터, 양축의 회전수차(Nc)를 계산 (Nc = Ne - Nd)에 의해 구한다 (스텝 S154).
계속해서 제어 CPU(90)는 도면 11의 운전제어루틴의 스텝(S106)에서 계산한 에너지(Pd)를 전회 이 루틴이 기동됐을 때에 사용된 에너지(Pd)와 비교한다(스텝 S156). 여기서, 전회란, 도11의 운전제어루틴에서 연속하여 도 15의 스텝(S112)의 통상운전토크제어처리가 실행됐을 때 직전에 실행됐을 때를 말한다. 에너지(Pd)와 전회의 에너지(Pd)가 다를 때에는, 도15에 나타내는 스텝(S170 내지 S188)의 처리에 의해 엔진(50)의 목표토크(Te*), 목표회전수(Ne*) 및 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)를 설정하고, 에너지(Pd)가 전회의 에너지(Pd)와 같을 때에는, 도16에 나타내는 스텝(S158 및 S160)의 처리에 의해 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)를 설정한다. 우선, 에너지(Pd)와 전회의 에너지(Pd)가 다를 때의 처리에 대하여 설명하고, 그 후, 같을 때의 처리에 대하여 설명한다.
에너지(Pd)와 전회의 에너지(Pd)가 다를 때에는, 우선, 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd)에 따라서 엔진(50)의 목표토크(Te*)와 목표회전수(Ne*)를 설정하는 처리를 한다(스텝 S 170). 여기서, 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd) 전부를 엔진(50)에 의해서 공급하는 것으로 하면, 엔진(50)으로부터 출력되는 에너지는 엔진(50)의 토크(Te)와 회전수(Ne)의 적과 같기때문에, 출력에너지(Pd)와 엔진(50)의 목표토크(Te*) 및 목표회전수(Ne*)와의 관계는 Pd = Te* × Ne* 이 된다. 그러나, 이러한 관계를 만족하는 엔진(50)의 목표토크(Te*)와 목표회전수(Ne*)와의 관계는 무수히 존재한다. 그래서, 실시예에서는, 각 에너지(Pd)에 대하여 엔진(50)이 될 수 있는 한 효율이 높은 상태로 운전되고, 또한 에너지(Pd)의 변화에 대하여 엔진(50)의 운전상태가 원활히 변화하는 목표토크(Te*)와 목표회전수(Ne*)와의 조합을 실험 등에 의해 구하여, 이것을 미리 ROM(90b)에 맵으로서 기억해 두고, 에너지 (Pd)에 대응하는 엔진(50) 목표토크(Te*)와 목표회전수(Ne*)와의 조합을 이 맵으로부터 도출하는 것으로 하였다. 이 맵에 대하여, 상세히 설명한다.
도17은, 엔진(50)의 운전 포인트와 엔진(50)의 효율과의 관계를 나타내는 그래프이다. 도17의 곡선(B)은 엔진(50)의 운전가능한 영역의 경계를 나타낸다. 엔진(50)의 운전가능한 영역에는, 그 특성에 따라서 효율이 동일한 운전 포인트를 나타내는 곡선(α1 내지 α6)같은 등효율선을 그릴 수 있다. 또한, 이 운전가능한 영역에는, 토크(Te)와 회전수(Ne)와의 적으로 나타내지는 에너지가 일정한 곡선, 예컨대 곡선(C1-C1 내지 C3-C3)을 그릴 수 있다. 이렇게 해서 그린 에너지(Pe)가 일정한 곡선(C1-C1 내지 C3-C3)에 따라서 각 운전 포인트의 효율을 엔진(50)의 회전수(Ne)를 횡축으로서 나타내면 도18의 그래프와 같이 된다.
도18을 참조하면, 엔진(50)으로부터 출력되는 에너지(Pe)가 같더라도, 어떤 운전 포인트로 운전할지에 따라서 엔진(50)의 효율은 크게 다르다. 예컨대 에너지가 일정한 곡선(C1-C1) 상에서는, 엔진(50)을 운전 포인트(A1)(토크 Te1, 회전수 Ne1)로 운전함으로써, 그 효율을 가장 높게 할 수 있다. 이러한 효율이 가장 높은 운전 포인트는, 출력되는 에너지(Pe)가 일정한 곡선(C2-C2 및 C3-C3)에서는 각각 운전 포인트(A2 및 A3)가 해당하도록, 에너지(Pe)가 일정한 각 곡선상에 존재한다. 도17중의 곡선(A)은, 이들에 근거하여 엔진(50)으로부터 출력되는 각 에너지(Pe)에 대하여 엔진(50)의 효율이 될 수 있는 한 높아지는 운전 포인트를 연속하는 선으로 맺은 것이다. 실시예에서는, 이 곡선(A) 상의 각 운전 포인트 (토크(Te), 회전수 (Ne))와 도16의 스텝(S170)에서 사용되는 에너지(Pe)와의 관계를 맵으로 한 것을 사용하여 엔진(50)의 목표토크(Te*) 및 목표회전수(Ne*)를 설정하였다.
여기서, 곡선(A)을 연속하는 곡선으로 잇는 것은, 에너지(Pe)의 변화에 대하여 불연속인 곡선에 의해 엔진(50)의 운전 포인트를 정하면, 에너지(Pe)가 불연속인 운전 포인트를 넘어 변화할 때에 엔진(50)의 운전상태가 급변하게 되고, 그 변화의 정도에 따라서는, 목표의 운전상태로 원활하게 이행할 수 없고 차량에 녹킹이 생기거나 정지되는 경우가 있기 때문이다. 따라서, 곡선(A) 상의 각 운전 포인트가 에너지(Pe)가 일정한 곡선상에서 가장 효율이 높은 운전 포인트로 되지 않는 경우도 있다.
엔진(50)의 목표토크(Te*)와 목표회전수(Ne*)를 설정하면, 제어 CPU(90)는, 설정한 목표회전수(Ne*)와 구동축(22)의 회전수(Nd)를 비교한다 (스텝 S172). 그리고, 목표회전수(Ne*)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 클 때는, 제1클러치(45)가 오프로 제2클러치(46)가 온 (도3의 모식도의 구성)이 되도록 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 조작하여 (스텝 S174 내지 S177), 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에 엔진(50)의 목표토크(Te*)를 설정한다 (스텝 S178). 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)의 조작은, 우선, 제어 CPU(90)가 양클러치(45,46)의 현상태를 검출하여, 설정하려고 하고있는 상태가 되어 있는지 아닌지를 조사하여 (스텝 S174), 설정하려고 하고있는 상태가 되어 있지 않을 때는, 양클러치(45,46)를 동시에 오프로 하고 (스텝 S176), 그 후 제2클러치(46)를 온으로 한다(스텝 S177). 이와 같이 양클러치(45,46)를 일단 함께 오프로 하는 것은, 양클러치(45,46)가 함께 온이 되어 크랭크샤프트(56)와 구동축(22)이 기계적으로 접속되어, 엔진(50)을 자유롭게 운전할 수 없는 상태가 되는 것을 회피하기 위해서이다. 또, 클러치모터(30)의 토크지령치 (Tc*)에 목표토크(Te*)를 설정하는 것은, 도3의 모식도의 구성에서는, 클러치모터(30)의 토크(Tc)는 엔진(50)의 부하토크(Te)가 되기때문에, 엔진(50)을 목표토크 (Te*)와 목표회전수(Ne*)로 나타내는 운전 포인트로 안정되게 운전하기 위해서는, 부하토크로서 클러치모터(30)로부터 목표토크(Tc*)와 같은 토크를 작용시킬 필요가 있기 때문이다.
스텝(S172)에서 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 작을 때에는, 제1클러치(45)가 온으로 제2클러치(46)가 오프(도4의 모식도의 구성)가 되도록 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 조작하여 (스텝 S184 내지 S187), 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에 구동축(22)에 출력해야 할 토크지령치(Td*)를 설정한다(스텝 S188). 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)의 조작은, 목표회전수(Nc*)가 회전수(Nd)보다 클 때와 같이, 우선, 양 클러치(45,46)의 현상태를 검출하여, 설정하려고 하고있는 상태가 되어 있는지 아닌지를 조사하여 (스텝 S184), 설정하려고 하고있는 상태로 되어 있지 않을 때에는, 양 클러치(45,46)를 동시에 오프로 하고 (스텝 S186), 그 후 제1클러치(45)를 온으로 한다(스텝 S187). 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에 구동축(22)에 출력해야 할 토크지령치(Td*)를 설정하는 것은, 도4의 모식도의 구성에서는, 클러치모터(30)의 토크(Tc)가 그대로 구동축(22)의 토크(Td)가 되기 때문이다.
여기서, 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 클 때에는, 실시예의 동력출력장치(20)가 도3의 모식도의 구성이 되도록 양클러치(45, 46)를 조작하고, 목표회전수(Ne*)가 회전수(Nd)보다 작을 때에는, 이 동력출력장치(20)가 도4의 모식도의 구성이 되도록 양 클러치(45,46)를 조작하는 이유에 대하여 설명한다. 또, 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)가 설정되면, 후술하는 엔진(50)의 제어에 의해 엔진(50)이 목표회전수(Ne*)로 운전되기때문에, 엔진(50)의 목표회전수 (Ne*)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 크거나 또는 작은 것은, 엔진(50)의 회전수 (Ne)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 크거나 또는 작은 것을 의미한다.
엔진(50)의 회전수(Ne)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 클 때에는, 도3의 모식도의 구성에서는 도5에 나타내는 토크변환이 되고, 도4의 모식도 구성에서는 도7에 나타내는 토크변환이 된다. 이러한 양 토크변환중, 도5에 나타내는 토크변환 (도3의 모식도의 구성) 쪽이, 클러치모터(30)에 의해 회생되는 전력 및 어시스트모터(40)에 의해 소비되는 전력양자가 작아진다. 즉, 도5에 나타내는 토크변환에서는, 클러치모터(30)에 의해 회생되는 전력(Pc1)과 어시스트모터(40)에 의해 소비되는 전력(Pa1)은, 도7에 나타내는 토크변환에 있어서의 상응하는 전력(Pc3)과 전력 (Pa3)에 비하여, 전력(Pc3)과 전력(Pa3)가 겹쳐 표시되는 영역(Ta × Nc)만큼 작아진다. 일반적으로, 모터에 의한 에너지손실은, 모터에 의해서 회생되는 전력이나 소비되는 전력이 커질수록 커지기때문에, 도5에 나타내는 토크변환으로 함으로써, 도7에 나타내는 토크변환으로 하는 경우에 비하여, 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)에 의한 에너지손실을 작게 하여, 동력출력장치(20) 전체로서의 에너지효율을 높게 할 수 있다. 실시예에서는, 이러한 이유에 의해, 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 클 때에는, 도3의 모식도의 구성이 되도록 제1클러치(45)를 오프로 하고 제2클러치(46)를 온으로 하는 것이다.
반대로, 엔진(50)의 회전수(Ne)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 작을 때에는, 도3의 모식도의 구성에서는 도6에 나타내는 토크변환이 되고, 도4의 모식도의 구성에서는 도8에 나타내는 토크변환이 된다. 이 경우, 엔진(50)의 회전수(Ne)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 클 때와 같은 고찰에 의해, 도8에 나타내는 토크변환 (도4의 모식도의 구성)으로 함으로써, 도6에 나타내는 토크변환으로 하는 경우에 비하여, 클러치모터(30)에 의해 소비되는 전력과 어시스트모터(40)에 의해 회생되는 전력의 양자를 작게 하여 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)에 의한 에너지손실을 작게 하고, 이에 따라 동력출력장치(20) 전체로서의 에너지효율을 높게 할 수 있다. 실시예에서는, 이러한 이유에 의해, 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 작을 때에는, 도4의 모식도의 구성이되도록 제1클러치(45)를 온으로 하고 제2클러치(46)를 오프로 하는 것이다.
한편, 스텝(S156)에서 에너지(Pd)가 전회의 에너지(Pd)와 같을 때는, 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)로부터 실제 엔진의 회전수(Ne)를 감하여 회전수편차(ΔNe)를 산출한다(스텝 S158). 그리고, 제어 CPU(90)는 산출한 회전수편차(ΔNe)를 사용하여 다음 식(1)에 의하여 Tc*를 산출하여, 산출한 값을 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)로서 설정한다(스텝 S160). 여기서, 식(1)중의 오른쪽 제2항은 목표회전수(Ne*)로부터 실제 회전수(Ne)의 편차를 없애는 비례항이고, 오른쪽 제3항은 정상편차를 제거하기 위한 적분항이다. 따라서, 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)는, 정상상태(목표회전수(Ne*)로부터 실제 회전수(Ne)의 회전편차(ΔNe)가 값0일 때)에서는, 전회의 토크지령치(Tc*)가 설정되게 된다. 또, 식 (1)중의 Kc1 및 Kc2는, 비례정수이다. 이와 같이 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)를 설정함으로써, 엔진(50)을 목표토크(Te*) 및 목표회전수(Ne*)의 운전 포인트로 안정시킬 수 있다.
이와 같이 양 클러치(45,46)의 조작과 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)의 설정을 하면, 다음에, 제어 CPU(90)는 클러치모터(30)에 의해 회생 또는 소비되는 전력(Pc)을 다음 식(2)에 의해 산출하고(스텝 S162), 산출한 전력(Pc)을 사용하여 다음 식(3)에 의하여 값 (Ta*)을 구하여, 이 값(Ta*)을 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)로서 설정한다(스텝 S164). 여기서, 식(2)중의 Ksc는 클러치모터(30)의 효율이고, 식(3)중의 Ksa는 어시스트모터(40)의 효율이다. 또, 식(2)에 의해서 계산되는 전력(Pc)은, 스텝(S172)에서 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 큰 것으로 판단되어 도3의 모식도의 구성이 되도록 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)가 조작됐을 때에는 클러치모터(30)에 의해 회생되는 전력의 값이 되고, 목표회전수(Ne*)가 회전수(Nd)보다 작다고 판단되어 도4의 모식도의 구성이 되도록 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)가 조작됐을 때에는 클러치모터(30)에 의해 소비되는 전력의 값이 된다.
Pc=Ksc×Nc×Tc
Ta*= Ksa × Pc / Nd
이렇게 해서 엔진(50)의 목표토크(Te*), 목표회전수(Ne*), 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)의 토크지령치(Tc*, Ta*)를 설정하면, 설정한 각 설정치로 클러치모터(30), 어시스트모터(40) 및 엔진(50)이 동작하도록, 클러치모터(30), 어시스트모터(40)및 엔진(50)의 제어를 한다 (스텝 S166 내지 S169). 실시예에서는, 도시의 형편상, 클러치모터(30), 어시스트모터(40) 및 엔진(50)의 각 제어를 본 토크제어 루틴의 각각의 스텝으로서 기재하였지만, 실제로는, 이들 제어는 본 토크제어루틴과는 따로 독립적으로 또한 종합적으로 행해진다. 예컨대, 제어 CPU(90)가 끼어드는 처리를 이용하여, 클러치모터(30)와 어시스트모터(40)의 제어를 본 루틴과는 다른 타이밍으로 평행하여 실행함과 동시에, 통신에 의하여 EFIECU(70)에 지시를 송신하여, EFIECU(70)에 의해 엔진(50)의 제어도 평행하게 행하게 하는 것이다.
클러치모터(30)의 제어(도15의 스텝 S162)는, 도19에 예시하는 클러치모터제어루틴에 의해 이루어질 수 있다. 본 루틴이 실행되면, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 우선, 구동축(22)의 회전각도(θd)를 리졸버(37)로부터, 엔진(50)의 크랭크샤프트(56)의 회전각도(θe)를 리졸버(57)로부터 입력하는 처리를 행하고(스텝 S190, S192), 클러치모터(30)의 전기 각(θc)을 양축의 회전각도(θe,θd)에서 구하는 처리를 한다(스텝 S194). 실시예에서는, 클러치모터(30)로서 4극대의 동기모터를 이용하고 있기때문에, 전기각 (θc = 4 (θe -θd))을 연산하게 된다.
다음에, 전류검출기(95,96)에 의해, 클러치모터(30)의 3상코일(34)의 U 상과 V 상에 흐르고 있는 전류(Iuc,Ivc)를 검출하는 처리를 한다(스텝 S196). 전류는 U, V, W의 3상에 흐르고 있지만, 그 총계는 제로이기때문에, 두개의 상에 흐르는 전류를 측정하면 족하다. 스텝(S196)에서 얻어진 3상의 전류를 이용하여 좌표변환(3상-2상변환)을 한다 (스텝 S198). 좌표변환은, 3상 전류치를 영구자석형의 동기모터의 d축, q 축의 전류치로 변환하는 것이고, 다음 식(4)을 연산함으로써 행해진다. 여기서 좌표변환을 하는 것은, 영구자석형의 동기모터에 있어서는, d 축 및 q 축의 전류가, 토크를 제어하는데에 있어서 본질적인 양이기 때문이다. 물론, 3상인 채로 제어하는 것도 가능하다.
다음에, 2축의 전류치로 변환한 후, 제어 CPU(90)는 클러치모터(30)에 있어서의 토크지령치(Tc*)로부터 계산되는 각각의 d축 및 q축의 전류지령치(Idc*, Iqc*)와 실제 각 축에 흐른 전류(Idc, Iqc)와 편차를 구하여, 각축의 전압지령치 (Vdc, Vqc)를 구하는 처리를 한다 (스텝 S200). 즉, 제어 CPU(90)는 우선 이하의 식(5)의 연산을 행하고, 다음에 다음 식(6)의 연산을 하는 것이다. 여기서, Kp1, Kp2 및 Ki1, Ki2는, 각각 계수이다. 이들 계수는, 적용하는 모터의 특성에 적합하도록 조정된다. 또, 전압지령치(Vdc, Vqc)는, 전류지령치(I*)와의 편차(ΔI)에 비례하는 부분 (식(6) 오른쪽 제1항)과 편차(ΔI)의 i 회분의 과거의 누적분 (오른쪽 제2항)으로부터 구할 수 있다.
ΔIdc=Idc*-Idc
ΔIqc=Iqc*-Iqc
그 후, 이렇게 해서 구한 전압지령치를 스텝(S198)에서 행한 변환의 역변환에 상당하는 좌표변환(2상-3상변환)을 행하고(스텝 S202), 실제로 3상코일(34)에 전압을 가하는 전압(Vuc, Vvc, Vwc) 을 구하는 처리를 한다. 각 전압은, 다음 식(7)에 의해 구한다.
Vwc=-Vuc-Vvc
실제의 전압제어는, 제1의 구동회로91의 트랜지스터(Tr1 내지 Tr6)의 온오프작동에 의해 이루어질 수 있기때문에, 식(7)에 의해서 구한 각 전압지령치(Vuc, Vvc, Vwc)가 되도록 각 트랜지스터(Tr1 내지 Tr6)의 온오프시간을 PWM 제어한다 (스텝 S204).
또, 클러치모터(30)의 제어는, 토크지령치(Tc*)의 부호를 구동축(22)에 크랭크샤프트(56)의 회전방향으로 플러스의 토크가 작용할 때를 플러스로 하면, 플러스 값의 토크지령치(Tc*)가 설정되더라도, 엔진(50)의 회전수(Ne)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 클 때 (플러스 값의 회전수차(Nc)(=Ne - Nd)가 생길 때)에는, 회전수차(Nc)에 따른 회생전류를 발생시키는 회생제어가 이루어질 수 있고, 회전수(Ne)가 회전수(Nd)보다 작을 때 (마이너스 값의 회전수차(Nc)(=Ne - Nd)가 생길 때)에는, 크랭크샤프트(56)에 대하여 상대적으로 회전수차(Nc)의 절대치로 표시되는 회전수로 구동축(22)의 회전방향으로 회전하는 역행제어가 이루어질 수 있다. 클러치모터(30)의 회생제어와 역행제어는, 토크지령치(Tc*)가 플러스 값이면, 동시에 인너로터(31)에 영구자석(32)과, 아우터로터(33)의 3상코일(34)에 흐르는 전류에 의해 생기는 회전자계에 의해 플러스 값의 토크가 구동축(22)에 작용하도록 제1의 구동회로91의 트랜지스터(Tr1 내지 Tr6)를 제어하는 것이기 때문에, 동일한 스윗칭제어가 된다. 즉, 토크지령치(Tc*)의 부호가 같아지면, 클러치모터(30)의 제어가 회생제어이더라도 역행제어이더라도 같은 스윗칭제어가 된다. 따라서, 도19의 클러치모터제어루틴으로 회생제어와 역행제어의 어느것이나 할 수 있다. 또한, 토크지령치(Tc*)가 마이너스 값일 때, 즉 구동축(22)을 제동하고 있을 때나 차량을 후진시키고 있을 때는, 스텝(S194)의 전기각도(θc)의 변화의 방향이 반대로 되기때문에, 이 때의 제어도 도19의 클러치모터 제어루틴에 의해 할 수 있다.
다음에, 어시스트모터(40)의 제어(도15의 스텝 S168)에 대하여 도20에 예시하는 어시스트모터제어루틴에 근거하여 설명한다. 어시스트모터제어루틴에서는, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 우선, 로터회전축(38)의 회전각도(θr)를 리졸버(47)를 사용하여 검출하고(스텝 S210), 검출한 회전각도(θr)에서 어시스트모터(40)의 전기각(θa)을 계산하는 처리을 행한다 (스텝 S211). 실시예에서는, 어시스트모터(40)도 4극 쌍의 동기모터를 이용하고 있기때문에, 전기각(θa)은 식 (θa = 4θr)에 의해 얻어진다. 계속해서, 제어 CPU(90)는 어시스트모터(40)의 3상 코일(44)의 각 상(U,V)에 흐르는 전류(Iua,Iva)를 전류검출기(97,98)를 사용하여 검출하는 처리(스텝 S212)를 한다. 그 후, 제어 CPU(90)는 순차적으로 3상 전류에 대한 좌표변환(스텝 S214) 및 전압지령치(Vda,Vqa)의 연산을 행하고(스텝 S216), 또 전압지령치의 역좌표변환(스텝 S218)을 하여, 제2의 구동회로(92)의 트랜지스터(Tr11 내지 Tr16)의 온오프제어시간을 구하여, PWM 제어를 한다 (스텝 S219). 이들 처리(스텝 S214 내지 S219)는, 도19의 플로우챠트에 예시하는 클러치모터 제어루틴(스텝 S198 내지 S204)의 처리와 동일하다.
여기서, 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)는, 도15의 스텝(S162 및 S164)에 의해 회전수차(Nc)와 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)를 함유하는 연산에 의해 구할 수 있기때문에, 구동축(22)이 크랭크샤프트(56)의 회전방향으로 회전하고 있으면, 엔진(50)의 회전수(Ne)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 클 때(회전수차(Nc)가 플러스일 때)에는 토크지령치(Ta*)에 플러스 값이 설정되어 어시스트모터(40)는 역행제어가 이루어질 수 있고, 엔진(50)의 회전수(Ne)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 작을 때(회전수차(Nc)가 마이너스일 때)에는 토크지령치(Ta*)에 마니너스의 값이 설정되어 어시스트모터(40)는 회생제어가 이루어질 수 있다. 그러나, 어시스트모터(40)의 역행제어와 회생제어는, 클러치모터(30)의 제어와 같이, 동시에 도20의 어시스트모터제어루틴으로 할 수 있다. 또한, 구동축(22)이 크랭크샤프트(56)의 회전방향과 역방향으로 회전하고 있을 때도 마찬가지이다. 또, 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)의 부호는, 로터회전축(38)에 크랭크샤프트(56)의 회전방향으로 플러스의 토크가 작용할 때를 플러스로 하였다.
다음에, 엔진(50)의 제어(도15의 스텝 S169)에 대하여 설명한다. 엔진(50)은, 도16의 스텝(S170)에 있어서 설정된 목표토크(Te*) 및 목표회전수(Ne*)의 운전 포인트에서 정상운전상태가 되도록 엔진(50)의 토크(Te) 및 회전수(Ne)가 제어된다. 구체적으로는, 엔진(50)이 목표토크(Tc*) 및 목표회전수(Ne*)의 운전 포인트로 운전되도록, 제어 CPU(90)로부터 통신에 의해 목표토크(Te*)와 목표회전수(Ne*)를 수신한 EFIECU(70)에 의해서 스로틀 밸브(66)의 개도제어, 연료분사밸브(51)로부터의 연료분사제어 및 점화플러그(62)에 의한 점화제어를 함과 동시에, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)에 의해 엔진(50)의 부하토크로서의 클러치모터(30)의 토크(Tc)를 제어하는 것이다. 엔진(50)은, 그 부하토크에 의해 출력토크(Te)와 회전수(Ne)가 변화하기 때문에, EFIECU(70)에 의한 제어만으로서는 목표토크(Te*) 및 목표회전수 (Ne*)의 운전 포인트로 운전할 수 없고, 부하토크를 부여하는 클러치모터(30)의 토크(Tc)의 제어도 필요해지기 때문이다. 또, 클러치모터(30)의 토크(Tc)의 제어는, 상기한 클러치모터(30)의 제어에서 설명하였다.
이상 설명한 통상운전토크제어처리에 의하면, 엔진(50)의 회전수(Ne)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 클 때에는, 제1클러치(45)가 오프로 제2클러치(46)가 온인 도3의 모식도의 구성으로 함으로써, 클러치모터(30)에 의해 회생되는 전력과 어시스트모터(40)에 의해 소비되는 전력의 양자를 도4의 모식도의 구성으로 한 경우에 비하여 작게 하여 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)에 의한 에너지손실을 작게 하고, 동력출력장치(20) 전체로서 에너지효율을 높게 할 수 있다. 또한, 엔진(50)의 회전수(Ne)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 작을 때에는, 제1클러치(45)가 온으로 제2클러치(46)가 오프인 도4의 모식도의 구성으로 함으로써, 클러치모터(30)에 의해 소비되는 전력과 어시스트모터(40)에 의해 회생되는 전력과의 쌍방을 도3의 모식도의 구성으로 한 경우에 비하여 작게 하여 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)에 의한 에너지손실을 작게 하여, 동력출력장치(20) 전체로서 에너지효율을 높게 할 수 있다. 따라서, 도3이나 도4의 모식도의 구성에 고정한 경우에 비하여, 에너지효율을 높게 할 수 있다.
또한, 통상운전토크제어처리에 의하면, 엔진(50)의 목표토크(Te*)와 목표회전수(Ne*)를, 엔진(50)으로부터 출력되는 에너지(Pe)가 같아지면 엔진(50)을 될 수 있는 한 높은 효율이 되도록 설정되기때문에, 동력출력장치(20) 전체로서의 에너지효율을 보다 높게 할 수 있다. 또한, 클러치모터(30)나 어시스트모터(40)의 효율 (Ksc,Ksa)을 값 1이라고 생각하면, 엔진(50)으로부터 출력되는 목표토크(Te*)와 목표회전수(Ne*)에 의해 나타내지는 동력을 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)에 의해 토크지령치(Td*)와 회전수(Nd)에 의해 나타내지는 동력으로 토크변환하여 구동축(22)에 출력할 수 있다. 더구나, 구동축(22)에 출력해야 할 토크 (토크지령치 (Td*))는, 운전자에 의한 액셀 페달(64)을 밟는 양에 따른 것이고, 엔진(50)의 목표토크(Te*)와 목표회전수(Ne*)는 이 토크지령치(Td*)에 따라서 정해지기 때문에, 운전자가 원하는 동력을 구동축(22)에 출력할 수 있다.
(3) 충방전토크 제어처리
다음에, 충방전토크 제어처리(도11의 스텝 S114)에 대하여 도21 및 도22의 충방전토크제어루틴에 근거하여 설명한다. 상술한 바와 같이, 본 루틴은 도13의 스텝(S130 및 S132)에서 배터리(94)의 남은 용량(BRM)이 제1역치(BL)과 제2역치(BH)에 의해 나타내지는 범위외에 있어, 배터리(94)의 충방전이 필요하다고 판단됐을 때에 충방전 모드가 동력출력장치(20)의 최적 운전 모드로서 설정되어 실행되는 것이다.
본 루틴이 실행되면, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 우선, 배터리(94)의 남은 용량(BRM)을 제1역치(BL) 및 제2역치(BH)와 비교한다(스텝 S220). 제1역치(BL) 및 제2역치(BH) 에 있어서는 도13의 스텝(S130)에서 설명하였다. 배터리(94)의 남은 용량(BRM)이 제1역치(BL) 미만일 때에는, 배터리(94)의 충전이 필요하다고 판단하여, 배터리(94)를 충전하는데 필요한 에너지(충전에너지 Pbi)를 고려한 에너지(Pd)를 설정하는 처리(스텝 S222 내지 S228)를 행하고, 배터리(94)의 남은 용량(BRM)이 제2역치(BH)보다 클 때에는, 배터리(94)의 방전이 필요하다고 판단하여, 배터리(94)로부터 방전되는 에너지(방충전에너지 Pbo)를 고려한 에너지(Pd)를 설정하는 처리(스텝 S232 내지 S238)를 한다.
배터리(94)를 충전하는데 필요한 충전에너지(Pbi)를 고려한 에너지(Pd)를 설정하는 처리(스텝 S222 내지 S228)에서는, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 우선, 배터리(94)의 남은 용량(BRM)에 따라서 충전에너지(Pbi)를 설정하는 처리를 한다 (스텝 S222). 이와 같이, 배터리(94)의 남은 용량(BRM)에 따라서 충전에너지(Pbi)를 설정하는 것은, 배터리(94)의 충전가능한 전력 (에너지)은 남은 용량(BRM)에 의해서 변화하여, 적정한 충전전압이나 충전전류도 남은 용량(BRM)에 의해서 변하기 때문이다. 도23에 배터리(94)의 남은 용량(BRM)과 충전가능한 전력과의 관계의 일례를 나타낸다. 또, 실시예에서는, 배터리(94)의 각 남은 용량(BRM)에 대하여 실험 등에 의해 알맞은 충전에너지(Pbi)를 구하고, 그것을 미리 ROM(90b)에 맵으로서 기억해 두고, 배터리(94)의 남은 용량(BRM)에 상응하는 충전에너지(Pbi)를 ROM(90b)에 저장된 맵으로부터 도출하는 것으로 하였다. 계속해서, 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd)에 도출한 충전에너지(Pbi)를 더하여 에너지(Pd)를 재설정한다 (스텝 S224). 그리고, 재설정된 에너지(Pd)가 엔진(50)으로부터 출력가능한 최대에너지 (Pemax)를 넘고 있는지 아닌지를 조사하여 (스텝 S226), 넘고 있는 경우에는, 에너지(Pd)를 최대에너지(Pemax)에 제한하는 처리로서, 에너지(Pd)에 최대에너지(Pemax)를 설정한다(스텝 S228).
배터리(94)로부터 방전되는 에너지(방전에너지 Pbo)를 고려한 에너지(Pd)를 설정하는 처리(스텝 S 222 내지 S 228)에서는, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 우선, 배터리(94)의 남은 용량(BRM)에 따라서 방전에너지(Pbo)를 설정하는 처리를 한다(스텝 S232). 이와 같이, 배터리(94)의 남은 용량(BRM)에 따라서 방전에너지(Pbo)를 설정하는 것은, 배터리(94)의 방전가능한 전력(에너지)이 남은 용량(BRM)에 있어서의 변화에 의해 변화되는 경우가 있기 때문이다. 실시예에서는, 사용한 배터리(94)의 각 남은 용량(BRM)에 대하여 실험 등에 의해 알맞은 방전에너지 (Pbo)를 구하여, 그것을 미리 ROM(90b)에 맵(도시하지 않음)으로서 기억해 두고, 배터리(94)의 남은 용량(BRM)에 상응하는 방전에너지(Pbo)를 ROM(90b)에 저장된 맵으로부터 도출하는 것으로 하였다(스텝 S232). 계속해서, 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd)에서 도출한 방전에너지(Pbo)를 줄여 에너지 Pd를 재설정한다 (스텝 S234). 그리고, 재설정된 방전에너지(Pd)가 엔진(50)으로부터 출력가능한 최소에너지(Pemin) 미만인지 아닌지를 조사하여 (스텝 S236), 최소에너지(Pemin) 미만의 경우에는, 에너지(Pd)를 최소에너지(Pemin)에 제한하는 처리로서 에너지(Pd)에 최소에너지(Pemin)을 설정한다(스텝 S238).
이와 같이 충전에너지(Pbi) 또는 방전에너지(Pbo)를 고려하여 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd)를 재설정하면, 이 재설정된 에너지(Pd)에 따라서 엔진(50)의 목표토크(Te*)와 목표회전수(Ne*)를 설정한다(스텝 S240). 이 목표토크(Te*)와 목표회전수(Ne*)의 설정처리는, 도16의 스텝(S170)의 처리와 동일하다.
다음에, 구동축(22)의 회전수(Nd)를 판독하는 처리를 행하고(스텝 S242), 설정한 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)와 판독한 구동축(22)의 회전수(Nd)를 비교한다 (도22의 스텝 S244). 그리고, 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 클 때에는, 제1클러치(45)가 오프로 제2클러치(46)가 온(도3의 모식도의 구성)이 되도록 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 조작하여 (스텝 S250 내지 S254),클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에 엔진(50)의 목표토크(Te*)를 설정함과 동시에(스텝 S256), 구동축(22)에 출력해야 할 토크지령치(Td*)에서 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)를 감한 값을 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에 설정한다(스텝 S258). 도3의 모식도의 구성에서는, 구동축(22)에 출력되는 토크는, 클러치모터(30)로부터 출력되는 토크(Tc)와 어시스트모터(40)로부터 출력되는 토크(Ta)의 합이기 때문에, 상술과 같이 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)와 어시스트모터(40)의 토크지령치 (Ta*)를 설정하면, 구동축(22)에는 그 합의 토크 (토크지령치(Td*)에 상응하는 토크)가 출력되게된다. 또, 실시예의 동력출력장치(20)를 도3의 모식도의 구성이 되도록 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 조작하는 처리(스텝 S250 내지 S254의 처리)는, 양 클러치(45,46)가 설정하려고 하고 있는 상태가 아닐 때에 양 클러치(45, 46)를 일단 함께 오프로 하는 이유를 포함해서 도15 및 도16의 통상운전토크제어루틴에 있어서의 스텝(S174 내지 S177)의 처리와 동일하다.
한편, 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 작을 때에는, 제1클러치(45)가 온으로 제2클러치(46)가 오프(도4의 모식도의 구성)가 되도록 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 조작하여 (스텝 S260 내지 S264), 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에 구동축(22)에 출력해야 할 토크지령치(Td*)를 설정함과 동시에(스텝 S266), 구동축(22)에 출력해야 할 토크지령치(Td*)에서 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)를 감한 값을 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에 설정한다 (스텝 S268). 도4의 모식도의 구성에서는, 구동축(22)에 출력되는 토크는 클러치모터(30)로부터 출력되는 토크(Tc) 이기때문에, 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에 토크지령치(Td*)를 설정함으로써, 구동축(22)에 토크지령치(Td*)에 상당하는 토크를 출력할 수 있다. 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에 토크지령치(Td*) 에서 엔진(50)의 목표토크(Te*)를 감한 값을 설정하는 것은, 엔진(50)으로부터 출력하는 목표토크(Te*)에 상당하는 토크에서는 부족한 토크를 어시스트모터(40)로부터 출력하기 위해서이다. 또, 실시예의 동력출력장치(20)를 도4의 모식도의 구성이 되도록 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 조작하는 처리(스텝 S 260 내지 S 264의 처리)는, 양 클러치(45,46)가 설정하려고 하고있는 상태가 아닐 때에 양 클러치(45,46)를 일단 함께 오프로 하는 이유를 포함해서 도15 및 도16의 통상운전토크제어루틴에 있어서의 스텝(S184 내지 S187)의 처리와 동일하다.
이와 같이 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)와 구동축(22)의 회전수(Nd)에 따라서 양 클러치(45,46)를 조작함과 동시에 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)와 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)를 설정하면, 이들 설정한 설정치를 사용하여 클러치모터(30), 어시스트모터(40) 및 엔진(50)의 각 제어를 한다 (스텝 S270 내지 S274). 이들 각 제어는, 도15 및 도16의 통상운전토크제어루틴에 있어서의 스텝 (S166 내지 S169)의 각 제어와 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다. 또, 이러한 클러치모터(30), 어시스트모터(40) 및 엔진(50)의 각 제어는 다른 토크제어처리의 각 루틴에 있어서도 행해지지만, 특별히 기재하지 않는 한, 도15 및 도16의 통상운전토크제어루틴에 있어서의 스텝(S166 내지 S169)의 각 제어와 동일하기 때문에, 그 설명은 생략한다.
다음에, 이러한 충방전토크제어처리에 의하여 배터리(94)가 충전되는 상태 및 배터리(94)로부터 방전되는 상태에 대하여 설명한다. 도21의 스텝(S220)에서 배터리(94)의 남은 용량(BRM)이 제1역치(BL)보다 작을 때에는, 에너지(Pd)에 충전에너지(Pbi)를 더하여 에너지(Pd)가 재설정되고, 이 재설정된 에너지(Pd)에 따라서 엔진(50)의 목표토크(Te*), 목표회전수(Ne*)가 설정된다. 한편, 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)와 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)는, 엔진(50)의 목표회전수 (Ne*)와 구동축(22)의 회전수(Nd)에 관계되지 않고 구동축(22)에 토크지령치(Td*)가 출력되도록 설정된다. 이 때문에, 엔진(50)으로부터 출력되는 에너지(Pe)는 구동축(22)에 출력되는 에너지(Pd)보다 커진다. 이 결과, 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 작은 도3의 모식도의 구성일 때에는, 클러치모터(30)에 의해 회생되는 전력이 어시스트모터(40)에 의해 소비되는 전력보다 커지고, 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 큰 도4의 모식도의 구성일 때에는, 어시스트모터(40)에 의해 회생되는 전력이 클러치모터(30)에 의해 소비되는 전력보다 커져, 어느쪽의 모식도의 구성일 때라도 잉여전력이 생기게 된다. 실시예에서는, 이 잉여전력에 의해 배터리(94)가 충전된다. 실시예의 동력출력장치(20)를 도4의 모식도의 구성으로 했을 때에 배터리(94)를 충전하는 상태를 도24, 실시예의 동력출력장치(20)를 도4의 모식도의 구성으로 했을 때에 배터리(94)를 충전하는 상태를 도25에 나타낸다. 도24 및 도25에서, 해칭된 영역이 잉여전력, 즉 충전에너지(Pbi)이다.
한편, 도21의 스텝(S220)에서 배터리(94)의 남은 용량(BRM)이 제2역치(BL)보다 클 때에는, 에너지(Pd)에서 방전에너지(Pbo)를 줄여 에너지(Pd)가 재설정되고, 이 재설정된 에너지(Pd)에 따라서 엔진(50)의 목표토크(Te*), 목표회전수(Ne*)가 설정된다. 한편, 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)와 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)는, 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)와 구동축(22)의 회전수(Nd)에 관계되지 않고 구동축(22)에 토크지령치(Td*)가 출력되도록 설정된다. 이 때문에, 엔진(50)으로부터 출력되는 에너지(Pe)는 구동축(22)에 출력되는 에너지(Pd)보다 작아진다. 이 결과, 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 작은 도3의 모식도의 구성일 때에는, 클러치모터(30)에 의해 회생되는 전력이 어시스트모터(40)에 의해 소비되는 전력보다 작아지고, 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 큰 도4의 모식도의 구성일 때에는, 어시스트모터(40)에 의해 회생되는 전력이 클러치모터(30)에 의해 소비되는 전력보다 작아져, 어느쪽의 모식도의 구성일 때라도 전력이 부족하게된다. 실시예에서는, 이 부족한 전력을 배터리(94)로부터의 방전으로 조달하는 것이다. 실시예의 동력출력장치(20)를 도3의 모식도의 구성으로 했을 때에 배터리(94)로부터 방전되는 상태를 도26,실시예의 동력출력장치(20)를 도4의 모식도의 구성으로 했을 때에 배터리(94)로부터 방전되는 상태를 도27에 나타낸다. 이를 도면에서, 해칭된 영역이 배터리(94)에 의하여 조달되는 전력, 즉 방전에너지(Pbo)이다.
이상 설명한 충방전토크제어처리에 의하면, 배터리(94)의 남은 용량(BRM)을 원하는 범위로 할 수 있다. 이 결과, 배터리(94)의 과방전이나 과충전을 회피할 수 있다. 더구나, 엔진(50)으로부터 출력되는 에너지(Pe)와 배터리(94)에 의해 충방전되는 전력의 합 또는 배터리(94)를 충전하는데 사용되는 전력과 에너지(Pe) 사이의 차를 에너지변환하여 원하는 동력으로서 구동축(22)에 출력할 수 있다. 물론, 엔진(50)의 회전수(Ne)와 구동축(22)의 회전수(Nd)에 따라서 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 조작하여 도3의 모식도의 구성이나 도4의 모식도의 구성으로 함으로써, 클러치모터(30)와 어시스트모터(40)에 의한 에너지손실을 작게 하여, 동력출력장치(20) 전체의 에너지효율을 높게 할 수 있다. 또한, 엔진(50)의 운전 포인트는, 설정된 에너지(Pd)를 출력하는 운전 포인트이면 어떠한 운전 포인트로 해도 좋기때문에, 엔진(50)을 보다 효율이 좋은 운전 포인트로 운전할 수 있다. 이 결과, 동력출력장치(20) 전체의 에너지효율을 보다 높게 할 수 있다.
또, 실시예의 동력출력장치(20)에서는, 배터리(94)의 남은 용량(BRM)에 따라서 충전에너지(Pbi)나 방전에너지(Pbo)를 설정하였지만, 충전에너지(Pbi)나 방전에너지(Pbo)를 미리 정한 소정치로 해도 좋다.
(4) 파워어시스트토크제어처리
다음에, 파워어시스트토크제어처리(도11의 스텝 S116)에 대하여 도28의 파워어시스트토크제어루틴에 근거하여 설명한다. 본 루틴은, 도13의 스텝(S134 및 S136)에서 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd)가 엔진(50)으로부터 출력가능한 최대에너지(Pemax)를 넘고 있는 경우에 실행된다.
도28의 본 루틴이 실행되면, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 우선, 엔진(50)으로부터 출력가능한 최대에너지(Pemax)에 따라서 엔진(50)의 목표토크(Te*)와 목표회전수(Ne*)를 설정하는 처리를 한다(스텝 S280). 이와 같이 엔진(50)으로부터 출력되는 에너지(Pe)를 최대에너지(Pemax)로 하는 것은, 도13의 운전 모드판정처리루틴의 스텝(S134)에서 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd)가 최대에너지(Pemax)보다 큰 값으로 되어있기 때문에, 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd)중 될 수 있는 한 많은 에너지를 엔진(50)으로부터 출력되는 동력으로 조달하기 위해서이다.
계속해서, 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd)에서 엔진(50)으로부터 출력가능한 최대에너지(Pemax)를 줄이고, 엔진(50)으로부터 출력되는 에너지(Pe)에서는 부족한 에너지를 어시스트파워(Pas)로서 산출한다(스텝 S282). 계속해서, 배터리(94)의 남은 용량(BRM)에 근거하여 배터리(94)로부터 방전가능한 에너지의 최대치인 최대방전에너지(Pbmax)를 도출하여(스텝 S284), 산출한 어시스트파워(Pas)가 도출한 최대방전에너지(Pbmax)보다 큰지 아닌지를 판정한다 (스텝 S286). 여기서, 최대방전에너지(Pbmax)를 배터리(94)의 남은 용량(BRM)에 따라서 설정하는 것은, 배터리(94)의 방전가능한 전력(에너지)이 남은 용량(BRM)에 따라서 다른 경우가 있기 때문이다. 실시예에서는, 사용한 배터리(94)의 각 남은 용량(BRM)에 대하여 실험 등에 의해 최대방전에너지(Pbmax)를 구하여, 그것을 미리 ROM(90b)에 맵(도시하지 않음)으로서 기억해 두고, 배터리(94)의 남은 용량(BRM)에 상응하는 최대방전에너지(Pbmax)를 ROM(96b)에 저장된 맵으로부터 도출하는 것으로 하였다(스텝 S284). 어시스트파워(Pas)가 최대방전에너지(Pbmax)보다 클 때에는, 어시스트파워(Pas)에 최대방전에너지(Pbmax)를 설정하여(스텝 S288), 어시스트파워(Pas)가 최대방전에너지(Pbmax)보다 커지지 않도록 한다.
다음에, 구동축(22)의 회전수(Nd)를 판독하는 처리를 행하여 (스텝 S290) 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)와 구동축(22)의 회전수(Nd)를 비교한다 (도29의 스텝 S292). 그리고, 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 클 때에는, 제1클러치(45)가 오프이고 제2클러치(46)가 온 (도3의 모식도의 구성)이 되도록 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 조작하여 (스텝 S294 내지 S298), 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에 엔진(50)의 목표토크(Te*)를 설정함과 동시에(스텝 S300), 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)를 다음 식(8)에 의해 산출한다. 도3의 모식도의 구성에서 이와 같이 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)와 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)를 설정함으로써, 엔진(50)으로부터 출력가능한 최대에너지(Pemax)와 최대방전에너지(Pbmax)에 의해 제한을 받은 어시스트파워(Pas)와의 합으로 나타내지는 에너지를 토크변환하여 구동축(22)에 출력할 수 있다.
엔진(50)의 목표회전수(Ne*)가 구동축(22)의 회전수(Nd)보다 작을 때에는, 제1클러치(45)가 온이고 제2클러치(46)가 오프 (도4의 모식도의 구성)가 되도록 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 조작하여 (스텝 S304 내지 S308), 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)를 다음 식(9)에 의해 산출함과 동시에(스텝 S310), 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)를 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에서 엔진(50)의 목표토크(Te*)를 감하여 산출한다(스텝 S312). 도4의 모식도의 구성으로 한 경우에도, 이와 같이 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)와 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)를 설정함으로써, 엔진(50)으로부터 출력가능한 최대에너지(Pemax)와 최대방전에너지(Pbmax)에 의해 제한을 받은 어시스트파워(Pas)와의 합으로 나타내지는 에너지를 토크변환하여 구동축(22)에 출력할 수 있다.
또, 실시예의 동력출력장치(20)를 도3의 모식도의 구성이나 도4의 모식도의 구성이 되도록 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 조작하는 처리 (스텝 S294 내지 S298의 처리 또는 스텝 S304 내지 S308의 처리)는, 양 클러치(45,46)가 설정하려고 하고있는 상태에 없을 때에 양 클러치(45,46)를 일단 동시에 오프로 하는 이유를 포함해서 도15 및 도16의 통상운전토크제어루틴에 있어서의 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 조작하는 처리(스텝 S174 내지 S177의 처리 또는 스텝 S184 내지 Sl87의 처리)와 동일하다.
이렇게 해서 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)와 구동축(22)의 회전수(Nd)에 따라서 양 클러치(45,46)를 조작함과 동시에 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)와 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)를 설정하면, 이들 설정한 설정치를 사용하여 클러치모터(30), 어시스트모터(40) 및 엔진(50)의 각 제어를 한다 (스텝 S314 내지 S318).
다음에, 이러한 파워어시스트 토크제어처리에 의한 토크변환의 상태에 대하여 설명한다. 도30 및 도31은, 파워어시스트 토크제어처리에 있어서의 도3의 모식도의 구성 및 도4의 모식도의 구성으로 하였을 때의 토크변환의 상태을 설명하는 설명도이다. 파워어시스트토크제어처리에서는, 동력출력장치(20)가 도3의 모식도의 구성으로 되었을 때에는, 도30에 도시한 바와 같이, 운전 포인트(P0)로 운전되는 엔진(50)으로부터 출력되는 최대에너지(Pemax)를 토크변환하여 회전수(Nd)에서 회전하는 구동축(22)에 출력할 수 있는 토크는, 운전 포인트(P1)로서 나타내지는 운전자가 원하는 토크(Td)보다 작은 토크(Td')로 되고, 원하는 동력을 작용시키는데 필요한 에너지에 비하여 도면중의 해칭으로 나타내지는 영역의 에너지(Pas)가 부족하게 된다. 실시예에서는, 이 에너지(Pas)를 어시스트파워(Pas)로 하여 배터리(94)로부터의 방전에 의하여 조달하여, 어시스트모터(40)에 의해 구동축(22)에 출력하는 것이다. 동력출력장치(20)가 도4의 모식도의 구성으로 되었을 때도 마찬가지로, 도31에 도시한 바와 같이, 엔진(50)으로부터 출력되는 최대에너지(Pemax)에서는 부족한 에너지(Pas)를 어시스트파워(Pas)로 하여 배터리(94)로부터의 방전에 의하여 조달된다.
이상 설명한 파워어시스트토크제어처리에 의하면, 엔진(50)의 최대에너지 (Pemax) 이상의 에너지를 구동축(22)에 출력할 수 있다. 이 결과, 구동축(22)에 출력해야 할 에너지보다 작은 에너지를 최대에너지로 하는 정격능력이 낮은 엔진이라도 동력출력장치(20)에 채용할 수 있어, 장치전체의 소형화 및 에너지절약화를 꾀할 수 있다. 물론, 엔진(50)의 회전수(Ne)와 구동축(22)의 회전수(Nd)에 따라서 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 조작하여 도3의 모식도의 구성이나 도4의 모식도의 구성으로 함으로써, 클러치모터(30)와 어시스트모터(40)에 의한 에너지손실을 작게 하여, 동력출력장치(20) 전체의 에너지효율을 높게 할 수 있다. 또한, 엔진(50)의 운전 포인트는, 최대에너지(Pemax)를 출력하는 운전 포인트이면 어떠한 운전 포인트로 해도 좋기때문에, 엔진(50)을 보다 효율이 좋은 운전 포인트로 운전할 수 있다. 이 결과, 동력출력장치(20) 전체의 에너지효율을 보다 높게 할 수 있다.
(5) 직접출력토크제어처리
다음에, 직접출력토크제어처리(도11의 스텝 S118)에 대하여 도32의 직접출력토크제어루틴에 근거하여 설명한다. 본 루틴은, 도13의 스텝(S138 및 S140)에서 토크지령치(Td*)와 구동축(22)의 회전수(Nd)가 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위 (도14의 영역 PA)에 있을 때에 실행된다. 도 32의 루틴이 실행되면, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 우선, 구동축(22)의 회전수(Nd)를 판독하는 처리를 한다 (스텝 S320). 다음에 엔진(50)의 목표토크(Te*)에 토크지령치(Td*)를, 목표회전수(Ne*)에 구동축(22)의 회전수(Nd)를 각각 설정한다(스텝 S 322).
계속해서, 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)가 함께 온으로 되어있는지를 조사하여 (스텝 S324), 양 클러치(45,46)가 함께 온으로 되어있지 않을 때에는, 양 클러치(45,46)를 함께 온으로 한다 (스텝 S326). 이와 같이 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 조작함으로써, 동력출력장치(20)는, 크랭크샤프트(56)와 구동축(22)을 직접결합한 도9의 모식도의 구성이 된다. 그리고, 클러치모터(30)의 토크지령치 (Tc*)와 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)와에 함께 값 0을 설정하여 (스텝 S328 및 S330), 클러치모터(30), 어시스트모터(40) 및 엔진(50)의 각 제어를 한다 (스텝 S332, S334, S336). 여기서, 토크지령치(Ta*)에 값 0이 설정되었을 때의 어시스트모터(40)의 제어에서는, 도20의 어시스트모터 제어루틴에 의해서도 좋지만, 실시예에서는, 어시스트모터(40)의 3상코일(44)의 각 상의 전류를 전부 값 0으로 하면 되기때문에, 제2의 구동회로(92)의 트랜지스터(Tr 11, Tr 13, Tr 15)를 오프로 하고, 트랜지스터(Tr 12, Tr 14, Tr 16)을 온으로 하는 제어로 하였다. 또한, 클러치 모터(30)의 제어도 어시스트모터(40)의 제어와 같이, 제1의 구동회로(91)의 트랜지스터(Tr1, Tr3, Tr5)를 오프로 하고, 트랜지스터(Tr2, Tr4, Tr6)를 온으로 하였지만, 제1클러치(45)와 제2클러치(46)가 함께 온으로 됨으로써 크랭크샤프트(56)와 구동축(22)과의 회전수차이(Nc)는 값 0이 되기때문에, 제1구동회로(91)에 있는 트랜지스터(Tr1 내지 Tr6)의 전부를 오프로 하는 제어로 해도 좋다.
이상 설명한 직접출력 토크제어처리에 의하면, 제1클러치(45)와 제2클러치(46)를 함께 온으로 함으로써, 엔진(50)으로부터 출력되는 동력을 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)를 통하지 않고서 직접 구동축(22)에 출력할 수 있다. 따라서, 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)에 의한 에너지손실을 영으로 할 수 있다. 더구나, 이 직접출력 토크제어처리는 구동축(22)에 출력해야 할 토크(토크지령치 Td*)와 구동축(22)의 회전수(Nd)가 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위내에 있을 때에 행해지기 때문에, 구동축(22)에 동력을 보다 효율적으로 출력할 수 있다.
또, 실시예의 동력출력장치(20)에서는, 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)와 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)는 함께 값 0으로 설정되어, 클러치모터(30)도 어시스트모터(40)도 없는 구성과 같은 동작으로 하였지만, 배터리(94)로부터 방전되는 전기에너지를 사용하여 어시스트모터(40)로부터 구동축(22)에 동력을 출력하거나, 어시스트모터(40)에 의해 구동축(22)으로부터 전력을 회생하여 배터리(94)를 충전하는 것으로 하더라도 좋다. 이렇게 하면, 직접출력토크제어처리를 구동축(22)에 출력해야 할 토크(토크지령치 Td*)와 구동축(22)의 회전수(Nd)가 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위(도14의 영역 PA)에 있을 때에 한정되지않고, 구동축(22)의 회전수(Nd)가 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위에 있으면 실행할 수 있다. 이하, 이러한 직접출력토크제어처리에 관한 도33의 직접출력토크제어루틴에 근거하여 간단히 설명한다.
도33의 직접출력토크제어루틴이 실행되면, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 우선, 구동축(22)의 회전수(Nd)를 판독하여 (스텝 S340), 판독한 구동축(22)의 회전수(Nd)를 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)에 설정하고 (스텝 S342) 그리고, 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)가 함께 온인지를 조사하여 (스텝 S344), 양 클러치(45, 46)가 함께 온이 아닐 때에는, 양 클러치(45,46)를 함께 온으로 한다 (스텝 S346). 다음에, 구동축(22)의 회전수(Nd)에 대하여 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위(도14의 영역 PA)내의 최소토크(T1) 및 최대토크(T2)를 판독하는 처리를 하여 (스텝 S348), 토크지령치(Td*)를 판독한 최소토크(T1) 및 최대토크(T2)와 비교한다 (스텝 S350). 또, 실시예에서는, 최소토크(T1) 및 최대토크(T2)의 값은, 구동축(22)의 각 회전수(Nd)에 대한 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위의 최소토크(T1)와 최대토크(T2)를 실험 등에 의해 구하여 미리 ROM(90b)에 맵(도시않됨)으로서 기억해 두고, 스텝(S348)에서 구동축(22)의 회전수(Nd)가 판독되면, 이 회전수 (Nd)에 상응하는 최소토크(T1) 및 최대토크(T2)를 ROM(90b)에 저장된 맵으로부터 도출하는 것으로 하였다.
토크지령치(Td*)가 최소토크(T1) 이상으로 그리고 최대토크(T2) 이하이면(스텝 S350), 엔진(50)의 목표토크(Te*)에 토크지령치(Td*)를 설정하고 (스텝 S354), 토크지령치(Td*)가 최소토크(T1) 미만일 때에는 목표토크(Te*)에 최소토크(T1)를 설정하며 (스텝 S352), 토크지령치(Td*)가 최대토크(T2)보다 클 때에는 목표토크 (Te*)에 최대토크(T2)를 설정한다 (스텝 S356). 이와 같이 설정함으로써, 엔진(50)의 목표토크(Te*)와 목표회전수(Ne*)의 운전 포인트는 전술한 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위(도14의 영역 PA) 내로 된다.
계속해서, 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에 값 0을 설정함과 동시에 (스텝 S358), 토크지령치(Td*)에서 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)를 감한 것을 어시스트모터(40)로 토크지령치(Ta*)에 설정한다 (스텝 S360). 이렇게 해서 엔진(50)의 목표토크(Te*), 목표회전수(Ne*), 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*) 및 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)를 설정하면, 이들 설정치를 사용하여 클러치모터(30), 어시스트모터(40) 및 엔진(50)의 각 제어(스텝 S362 내지 S366)를 행한다.
도34는, 이러한 도33의 직접출력토크제어루틴을 실행하였을 때의 구동축(22)에 동력이 출력되는 상태를 예시하는 설명도이다. 지금, 구동축(22)이 회전수(Nd1)에서 회전하고 있고 액셀 페달(64)의 밟는 양에 따라서 정해지는 토크지령치(Td*)가 값(Td1)일 때, 즉 구동축(22)을 도34의 운전 포인트(Pd1)에서 운전하고 싶을 때를 생각할 수 있다. 회전수(Nd1)은 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위(PA )내에 있지만, 토크지령치(Td*)는 이 범위(PA)의 상한을 크게 상회하는 상태이다. 이 때, 엔진(50)의 목표토크(Te*)에는 회전수(Nd1)에 있어서의 범위(PA)의 상한치의 토크(Te1)가 최대토크(T2)로서 설정되고 (도33의 스텝 S356), 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)에는 회전수(Nd1)가 그대로 설정되기 때문에(스텝 S342), 엔진(50)은, 토크(Te1)와 회전수(Nd1)에 의해 나타내지는 운전 포인트(Pe1)에서 운전되게 된다. 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)는, 토크지령치(Td*)(값 Td1)로부터 엔진(50)의 목표토크(Te*)(값 Te1)를 감한 토크(값 Ta1)로서 구할 수 있기때문에 (스텝 S360), 구동축(22)에 부여되는 에너지는, 제1클러치(45)와 제2클러치(46)가 함께 온으로 됨으로써 엔진(50)으로부터 직접 구동축(22)에 출력되는 에너지(Te1 × Nd1)에 어시스트모터(40)로부터 직접 구동축(22)에 출력되는 에너지(Ta1 × Nd1)를 가한 에너지(Td1 × Nd1)로 된다. 또, 어시스트모터(40)로부터 구동축(22)에 출력되는 에너지는, 배터리(94)부터의 방전되는 전력에 의해 조달된다.
다음에, 구동축(22)이 회전수(Nd2)로 회전하고 있고 출력토크지령치(Td*)가 값(Td2)일 때, 즉 구동축(22)을 도34중의 운전 포인트(Pd2)로 운전하고 싶을 때를 생각할 수 있다. 회전수(Nd2)는 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위(PA)내에 있지만, 토크지령치(Td*)는 이 범위(PA)의 하한을 크게 하회하는 상태이다. 이 때, 엔진(50)의 목표토크(Te*)에는 회전수(Nd2)에 있어서의 범위(PA)의 하한치의 토크(Te2)가 최소토크(T1)로서 설정된다 (도 33의 스텝 S352). 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)에는 회전수(Nd2)가 그대로 설정되기 때문에 (스텝 S342), 엔진(50)은, 토크(Te2)와 회전수(Nd2)로 나타내지는 운전 포인트(Pe2)로 운전하게 된다. 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)는, 토크지령치(Td*)(값 Td2)에서 엔진(50)의 목표토크(Te*)를 감한 토크 (마이너스의 값 Ta2)로서 구할 수 있기때문에 (스텝 S360), 구동축(22)에 부여되는 에너지는, 제1클러치(45)와 제2클러치(46)가 함께 온으로 됨으로써 엔진(50)으로부터 직접 구동축(22)에 출력되는 에너지(Te2 × Nd2)로부터 어시스트모터(40)에 의해 회생되는 전력에 상당하는 에너지(Ta2 × Nd2)를 감한 에너지(Td2 × Nd2)가 된다. 또, 어시스트모터(40)에 의해 회생되는 전력은, 배터리(94)의 충전에 이용된다.
이상 설명한 바와 같이, 실시예의 동력출력장치(20)로 도33에 나타내는 변형예의 직접출력토크제어루틴을 실행하면, 구동축(22)에 출력해야 할 토크 (토크지령치 Td*)가 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위(도14의 영역 PA)내에 없더라도 구동축(22)의 회전수(Nd)가 이 범위내에 있으면 직접출력토크제어처리를 할 수 있다. 더구나, 배터리(94)의 충방전에 의해 엔진(50)의 목표토크(Te*)와 토크지령치(Td*)의 편차의 토크로 어시스트모터(40)를 구동하기 때문에, 구동축(22)에는, 원하는 토크를 작용시킬 수 있다.
(6) 모터구동토크제어처리
다음에, 모터구동토크제어처리 (도11의 스텝 S120)에 대하여 도35의 모터구동토크제어루틴에 근거하여 설명한다. 본 루틴은, 도13의 스텝(S142 및 S144)에서 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd)가 소정에너지(PML)보다 작고, 또한, 구동축(22)의 회전수(Nd)가 소정회전수(NML)보다 작다고 판단됐을 때에 실행된다.
본 루틴이 실행되면, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 우선, 엔진(50)의 운전 정지명령이 출력되어있는지 아닌지를 조사하여 (스텝 S370), 엔진(50)의 운전 정지명령이 출력되어 있을 때에는 엔진(50)의 운전을 정지하는 신호를 EFIECU(70)에 송신하고 (스텝 S372), 엔진(50)의 운전 정지명령이 출력되어 있지 않을 때에는 엔진(50)을 아이들운전상태로 하는 신호를 EFIECU(70)에 송신한다 (스텝 S374). 여기서, 엔진(50)의 운전의 정지명령은, 엔진(50)의 운전상태나 엔진(50)의 배기관에 설치된 도시하지않은 촉매컨버터 등의 상태 등에 따라 EFIECU(70)로부터 출력되는 경우나, 운전자가 도시하지않은 엔진(50)의 정지를 지시하는 스위치를 온으로 하는 것으로 출력되는 경우 등이 있다. 또, 도시의 형편상, 도35에서는, 엔진(50)의 제어를 스텝(S390)에서 나타냈지만, 상술한 바와 같이, 엔진(50)의 실제 제어는 이러한 토크제어루틴과는 따로 독립적으로 행해지기 때문에, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)가 EFIECU(70)에 대하여 엔진(50)의 운전을 정지하는 신호나 엔진(50)을 아이들운전상태로 하는 신호를 송신하면, EFIECU(70)은, 즉시 엔진(50)을 정지 또는 아이들운전상태가 되도록 엔진(50)의 제어를 개시한다. 엔진(50)의 실제 제어는, 엔진(50)의 운전 정지명령이 출력되고 있을 때에는 연료분사밸브(51)로부터의 연료분사를 정지함과 동시에 점화플러그(62)로의 전압의 인가를 정지하는 제어가 되고, 엔진(50)을 아이들운전상태로 할 때에는, 스로틀 밸브(66)를 전폐로 한 뒤에 엔진(50)이 아이들회전수로 운전되도록 스로틀 밸브(66)를 우회하는 도시하지 않은 아이들제어용의 연통관에 설치된 도시하지않은 아이들 스피드 콘트롤 밸브의 개도 제어와 연료분사량의 제어로 된다.
다음에, 제1클러치(45)가 오프이고 제2클러치(46)가 온 (도3의 모식도의 구성)으로 되어있는가를 조사하여 (스텝 S376), 양 클러치(45,46)가 설정하고자 하는 상태가 아닐 때에는, 양 클러치(45,46)를 일단 함께 동시에 오프로 하고 (스텝 S378), 그 후 제2클러치(46)를 온으로 한다 (스텝 S380). 그리고, 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에 값 0을 설정함과 동시에 (스텝 S382), 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에 구동축(22)에 출력해야 할 토크인 토크지령치(Td*)를 설정하여 (스텝 S384), 클러치모터(30), 어시스트모터(40) 및 엔진(50)의 각 제어를 한다(스텝 S386 내지 S390). 여기서, 토크지령치(Tc*)에 값 0이 설정되었을 때의 클러치모터(30)의 제어로서는, 도19의 클러치모터제어루틴에 의해 행해도 좋지만, 실시예에서는, 클러치모터(30)의 3상코일(34)의 각 상의 전류를 전부 값 0으로 하면 좋기때문에, 제1의 구동회로91의 트랜지스터(Tr1, Tr3, Tr5)를 오프로 하고, 트랜지스터 (Tr2, Tr4, Tr6)를 온으로 하는 제어로 하였다.
이상 설명한 모터구동토크제어처리에 의하면, 제1클러치(45)를 오프로 하고 제2클러치(46)를 온으로 하여 동력출력장치(20)를 도3의 모식도의 구성으로 하고, 또 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)를 값 0으로 함으로써, 어시스트모터(40)로부터 출력되는 동력만으로 차량을 구동할 수 있다. 더구나, 이러한 모터구동토크제어처리는, 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd)가 엔진(50)의 효율이 낮은 운전 포인트로 될 때에 행하여, 엔진(50)의 운전을 정지하던지 엔진(50)을 아이들운전상태로 하기때문에, 엔진(50)을 효율이 낮은 운전 포인트로 운전함으로써 에너지효율의 저하를 회피할 수 있다.
실시예의 모터구동토크제어처리에서는, 제1클러치(45)를 오프로 하고 제2클러치(46)를 온으로 하여 동력출력장치(20)를 도3의 모식도의 구성으로 하여서, 어시스트모터(40)로부터 구동축(22)에 동력을 출력하는 것으로 하였지만, 제1클러치(45)를 온으로 하여서 제2클러치(46)를 오프로 하고 동력출력장치(20)를 도4의 모식도의 구성으로 하고, 클러치모터(30)와 어시스트모터(40)에 의해 구동축(22)에 동력을 출력하는 것으로 하더라도 좋다. 이러한 모터구동토크제어처리는, 예컨대, 도36에 예시하는 변형예의 모터구동토크제어루틴에 의해 이루어질 수 있다. 이하, 이 변형예의 모터구동토크제어처리에 대하여 간단히 설명한다.
이 변형예의 루틴에서는, 엔진(50)의 운전을 정지하는 신호나 엔진(50)을 아이들운전상태로 하는 신호를 EFIECU(70)에 송신한 후에 (스텝 S400 내지 S404), 제1클러치(45)가 온으로 제2클러치(46)가 오프(도4의 모식도의 구성)로 되어있는지를 조사하여 (스텝 S406), 양 클러치(45,46)가 설정하고자 하는 상태가 아닐 때에는, 양 클러치(45,46)를 일단 동시에 오프로 하고 (스텝 S408), 그 후 제1클러치(45)를 온으로 한다 (스텝 S410). 그리고, 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에 구동축(22)에 출력해야 할 토크인 토크지령치(Td*)를 설정함과 동시에 (스텝 S412), 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에도 토크지령치(Td*)를 설정하여 (스텝 S414), 클러치모터(30), 어시스트모터(40) 및 엔진(50)의 각 제어를 한다 (스텝 S416 내지 S419). 이와 같이 토크지령치(Tc*, Ta*)를 설정함으로써, 클러치모터(30)로부터 구동축(22)에 토크지령치(Td*)에 상응하는 토크를 출력할 수 있다. 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에도 토크지령치(Td*)를 설정하는 것은, 클러치모터(30)로부터 구동축(22)에 토크지령치(Td*)에 상당하는 토크를 출력하면, 크기가 같고 방향이 반대인 토크가 반력으로서 크랭크샤프트(56)에 출력할 수 있기때문에, 이 반력으로서의 토크를 어시스트모터(40)로부터 출력되는 토크로 없애기 위해서이다. 또, 도36의 스텝(S414)에서는, 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에 토크지령치(Td*)를 설정하였지만, 엔진(50)이 운전정지 상태일 때에는, 어시스트모터(40)를 록업하는 것으로 하더라도 좋다. 또한, 엔진(50)을 아이들운전상태로 할 때에는, 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)를 크랭크샤프트(56)의 회전수(Nc)가 아이들회전수가 되도록 피드백 제어하는 것으로 하더라도 좋다.
또한, 실시예의 모터구동토크제어처리에서는, 제1클러치(45)를 오프로 하고 제2클러치(46)를 온으로 하여 동력출력장치(20)를 도3의 모식도의 구성으로 하고, 어시스트모터(40)로부터 구동축(22)에 동력을 출력하는 것으로 하였지만, 양 클러치(45,46)를 함께 온으로 하여 동력출력장치(20)를 도9의 모식도의 구성으로 하여서, 어시스트모터(40)에 의해 구동축(22)을 구동하는 것으로 하더라도 좋다. 이러한 모터구동토크제어처리는, 예컨대, 도37에 예시하는 변형예의 모터구동토크제어루틴에 의해 이루어질 수 있다. 이하, 이 변형예의 모터구동토크제어처리에 대하여 간단히 설명한다.
도37의 이 변형예의 루틴이 실행되면, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 우선, 엔진(50)의 운전을 정지하는 신호를 EFIECU(70)에 송신한다 (스텝 S420). 이 엔진(50)의 운전을 정지하는 신호를 수신한 EFIECU(70)은, 엔진(50)으로의 연료분사나 점화를 정지하여 엔진(50)의 운전을 정지한다. 계속해서, 제1클러치(45)와 제2클러치(46)가 모두 온 (도9의 모식도의 구성)으로 되어있는지를 조사하여 (스텝 S 421), 양 클러치(45,46)가 모두 온의 상태가 아닐 때에는, 양 클러치(45,46)를 모두 오프로 한다 (스텝 S422). 그리고, 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에 값 0을 설정한다 (스텝 S423). 다음에, 엔진(50)의 크랭크샤프트(56)의 회전수(Ne)를 판독하여 (스텝 S424), 판독한 회전수(Ne)에 따라서 엔진(50)의 프릭션토크(Tef)를 도출한다 (스텝 S425). 여기서, 프릭션토크(Tef)는, 운전을 정지하고 있는 엔진(50)을 회전수(Ne)에서 회전시키는데 필요한 토크이고, 실시예에서는, 실험 등에 의해 엔진(50)의 회전수(Ne)와 프릭션토크(Tef)와의 관계를 미리 구해 맵(도시되지않음)으로 하여 ROM (90b)에 기억해 두고,스텝(S425)에서 회전수(Ne)가 판독되면, 이 맵을 사용하여 판독한 회전수(Ne)에 상응하는 프릭션토크(Tef)를 도출하는 것으로 하였다. 그리고, 도출한 프릭션토크(Tef)와 구동축(22)에 출력해야 할 토크(토크지령치)(Td*)를 더한 값을 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)로서 설정하여 (스텝 S426), 설정한 값으로 클러치모터(30)와 어시스트모터(40)가 동작하도록 클러치모터(30)와 어시스트모터(40)의 제어를 한다 (스텝 S427 및 S428).
이와 같이 변형예의 모터구동토크제어처리로 하면, 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에 프릭션토크(Tef)와 토크지령치(Td*)를 더한 값을 설정함으로써, 양클러치(45,46)를 모두 온으로 한 상태에서 엔진(50)을 함께 돌리면서 구동축(22)에 액셀 페달(64) 밟는 양에 따른 토크(값 Td*)를 출력할 수 있다. 또, 이 변형예에서는, 엔진(50)의 프릭션토크(Tef)의 도출을 엔진(50)의 회전수(Ne)에 따라서 하였지만, 양 클러치(45,46)가 모두 온으로 되어 크랭크샤프트(56)와 구동축(22)이 기계적으로 결합하고 있기때문에, 구동축(22)의 회전수(Nd)에 따라서 도출하는 것으로 해도 좋은 것은 물론이다.
이상 설명한 운전제어에 의하면, 운전자가 원하는 동력을 구동축(22)에 출력할 수 있다. 더구나, 운전자가 원하는 동력 (에너지 Pd)이나 배터리(94)의 남은 용량(BRM), 구동축(22)의 회전수(Nd)에 따라서 보다 효율이 좋은 운전 모드를 선택하기 때문에, 동력출력장치(20) 전체의 에너지효율을 보다 높게 할 수 있다. 또, 각 운전 모드에서 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)와 구동축(22)의 회전수(Nd)에 따라서 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 조작함으로써, 엔진(50)으로부터 출력되는 동력을 토크변환할 때의 클러치모터(30)와 어시스트모터(40)의 에너지손실을 작게 할 수 있다. 이 결과, 동력출력장치(20) 전체의 에너지효율을 보다 높게 할 수 있다.
실시예의 운전제어에서는, 운전자가 원하는 동력 (에너지 Pd)이나 배터리(94)의 남은 용량(BRM), 구동축(22)의 회전수(Nd)에 따라서 통상운전토크제어처리나 충방전토크제어처리, 파워어시스트토크제어처리, 직접출력토크제어처리, 모터구동토크제어처리를 선택하여 실행하는 것으로 하였지만, 이들 처리중의 일부 처리를 하지 않은 것으로 하더라도 지장이 없다.
또한, 실시예의 운전제어에서는, 구동축(22)에 출력해야 할 토크인 토크지령치(Td*)와 구동축(22)의 회전수(Nd)가 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위(도14의 영역 PA)에 있을 때에 직접출력토크제어처리를 하였지만, 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)와 구동축(22)의 회전수(Nd)가 소정의 범위내에 있을 때 또는 엔진(50)의 회전수(Ne)와 구동축(22)의 회전수(Nd)의 편차인 회전수차(Nc)가 소정범위내에 있을 때에 직접출력토크제어처리를 하는 것으로 해도 좋다. 통상, 모터는 정격치 가까운 운전상태일 때에 가장 효율이 높아지고, 그 정격치로부터 현저히 떨어진 운전상태일 때에는 효율도 낮게 된다. 클러치모터(30)의 회전수는, 엔진(50)의 회전수(Ne)와 구동축(22)의 회전수(Nd)와의 편차인 회전수차(Nc)이고, 정상상태에서 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)와 구동축(22)의 회전수(Nd)와의 편차가 되기때문에, 이 편차가 작을 때에는 클러치모터(30)는 작은 회전수로 운전되게 되고, 그 효율도 낮게 된다. 따라서, 상술과 같이, 클러치모터(30)의 회전수가 작을 때에 직접출력토크제어처리를 하면, 제1클러치(45)와 제2클러치(46)를 함께 온으로 하고 크랭크샤프트(56)와 구동축(22)을 기계적으로 접속하여, 클러치모터(30)가 없는 도9의 모식도의 구성으로 하기때문에, 클러치모터(30)의 효율의 저하에 의한 동력출력장치(20) 전체의 에너지효율의 저하를 방지할 수 있다. 또, 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)와 구동축(22)의 회전수(Nd)의 편차가 작을 때에는, 엔진(50)의 목표토크(Te*)와 구동축(22)에 출력해야 할 토크(토크지령치 Td*)와의 편차도 작아지기 때문에, 통상은, 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위(도14의 영역 PA)에 있을 때에 상당한다.
실시예의 운전제어에서는, 구동축(22)에 출력해야 할 토크(토크지령치 Td*)와 구동축(22)의 회전수(Nd)가 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위 (도면 14의 영역 PA)내에 있을 때나, 토크지령치(Td*)가 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위내에 없더라도 구동축(22)의 회전수(Nd)가 이 범위내에 있을 때에 직접출력토크제어처리(도32 또는 도33)를 하였다. 그러나, 제1클러치(45)와 제2클러치(46)를 모두 온으로 하는 도9의 모식도의 구성은, 크랭크샤프트(56)와 구동축(22)이 로터회전축(38)을 통해 서로 결합되어 있기때문에 생기는 엔진(50)의 회전수(Ne)와 구동축(22)의 회전수(Nd)가 같다는 조건하에서, 어시스트모터(40)에 의한 토크의 증감이 가능한 구성이기 때문에, 도 9의 토크제어는, 상술한 구동축(22)의 회전수(Nd)가 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위내에 있을 때의 제어에 한정되지 않는다. 예컨대, 클러치모터(30)에 어떠한 이상이 생겼을 때에, 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 함께 온으로 하고 클러치모터(30)가 없는 도9의 모식도의 구성으로 하여, 엔진(50)과 어시스트모터(40)로부터 구동축(22)에 동력을 출력하는 것으로 하더라도 좋다. 이 경우, 차량을 발진시킬 때나, 차속을 작게 하여 구동축(22)의 회전수(Nd)가 엔진(50)의 운전가능한 최소회전수이하의 회전수로 될 때에는, 엔진(50)을 함께 돌리는 상태로 어시스트모터(40)에 의해 구동축(22)에 동력을 출력하여 차량을 구동하면 좋다. 그리고, 구동축(22)의 회전수(Nd)가 엔진(50)의 운전가능한 최소회전수이상으로 됐을 때에 엔진(50)을 시동하여, 엔진(50)으로부터 출력되는 동력과 어시스트모터(40)로부터 출력되는 동력을 구동축(22)에 출력하여 차량을 구동하는 것으로 하면 좋다. 이렇게 하면, 클러치모터(30)에 이상이 생겼을 때라도 구동축(22)에 동력을 출력하여 차량을 구동할 수 있다.
실시예의 운전제어에서는, 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd)가 소정에너지(PML)보다 작고, 또한, 구동축(22)의 회전수(Nd)가 소정회전수(NML)보다 작다고 판단되었을 때 모터구동토크제어처리를 하는 것으로 하였지만, 이러한 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd)나 구동축(22)의 회전수(Nd)에 관계되지 않고 모터구동토크제어처리를 실행하는 것으로 하더라도 좋다. 예컨대, 도시하지않은 모터구동 모드설정 스위치를 운전자가 온으로 했을 때에 모터구동토크제어처리를 실행하는 것으로 하더라도 좋다.
D. 엔진의 시동제어
다음에, 실시예의 동력출력장치(20)에 있어서의 엔진(50)의 시동제어처리에 대하여 설명한다. 실시예의 동력출력장치(20)에서는, 차량이 정지상태에 있을 때에 엔진(50)을 시동하는 경우 외에, 엔진(50)을 정지한 상태로 전술의 모터구동토크제어처리에 의해 차량의 주행을 개시하여, 그 후 다른 토크제어로 전환할 때에 엔진(50)을 시동하는 경우, 즉 차량이 주행상태에 있을 때에 엔진(50)을 시동하는 경우가 있다. 우선, 차량이 정지상태에 있을 때의 엔진(50)의 시동처리를 도38의 엔진시동처리루틴에 따라서 설명하고, 그 후, 차량이 주행상태에 있을 때의 엔진(50)의 시동처리를 설명한다.
도38의 엔진시동처리루틴은, 예컨대, 운전자에 의하여 스타터스위치(79)가 온됐을 때에 실행된다. 도38의 루틴이 실행되면, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 우선, 제1클러치(45)를 온으로 함과 동시에(스텝 S430), 제2클러치(46)를 오프로 하여(스텝 S432), 동력출력장치(20)를 도4의 모식도의 구성으로 한다. 계속해서, 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에 스타터 토크(TST)를 설정하여 (스텝 S434), 어시스트모터(40)의 제어를 한다 (스텝 S436). 이와 같이 양 클러치(45,46)를 조작하고 어시스트모터(40)를 제어함으로써, 엔진(50)의 크랭크샤프트(56)는 모터링된다. 여기서, 스타터토크(TST)는, 엔진(50)의 프릭션토크를 이겨내 엔진(50)을 소정회전수(NST) 이하의 회전수로 회전시킬 수 있는 토크로서 설정되는 것이다. 또, 스타터스위치(79)가 온으로 될 때에는, 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에는 값 0이 설정되어 있고, 제1의 구동회로(91)의 트랜지스터(Tr1, Tr3, Tr5)는 오프로 되고, 트랜지스터(Tr2, Tr4, Tr6)는 온으로 되어있기 때문에, 크랭크샤프트(56)의 회전에 따라 클러치모터(30)의 인너로터(31)가 회전하더라도, 클러치모터(30)의 3상코일(34)의 각 상의 전류는 값 0에 유지되고, 클러치모터(30)의 인너로터(31)는 단지 헛돌고 있는 상태가 된다.
다음에, 엔진(50)의 회전수(Ne)를 판독하여 (스텝 S437), 판독한 회전수(Ne)를 소정회전수(NST)와 비교한다 (스텝 S438). 여기서, 소정회전수(NST)는, 엔진(50)을 안정되게 연속운전할 수 있는 최소 회전수이상의 회전수로서 설정되는 것이다. 엔진(50)의 회전수(Ne)가 소정회전수(NST)보다 작을 때에는, 스텝(S436)에 되돌아가 스텝(S436 내지 S438)의 처리를 반복하여, 엔진(50)의 회전수(Ne)가 소정회전수(NST)이상이 되는 것을 기다린다. 엔진(50)의 회전수(Ne)가 소정회전수(NST) 이상이 되면, EFIECU(70)에 의한 연료분사제어나 점화제어를 개시하는 신호를 EFIECU (70)에 송신하여 (스텝 S439), 본 루틴을 종료한다. 또, 연료분사제어나 점화제어를 개시하는 신호를 수신한 EFIECU(70)는, 엔진(50)이 아이들회전수로 운전되도록 연료분사밸브(51)로부터의 연료분사제어나 점화플러그(62)에서 점화제어를 개시함과 동시에, 전술한 도시하지않은 아이들 스피드 콘트롤 밸브의 개도의 제어를 한다.
이상 설명한 엔진시동처리에 의하면, 차량이 정지하고 있는 상태로 엔진(50)을 시동할 수 있다. 더구나, 제1클러치(45)를 온으로 하고 제2클러치(46)를 오프로 하고 크랭크샤프트(56)에 어시스트모터(40)의 로터(41)가 접속된 상태로 하여, 어시스트모터(40)에 의해 엔진(50)을 회전시키기때문에, 엔진(50) 시동용의 모터를 따로 설치할 필요가 없다. 이 결과, 동력출력장치(20) 전체를 콤팩트하게 할 수 있다.
실시예의 엔진시동처리에서는, 제1클러치(45)를 온으로 하고 제2클러치(46)를 오프로 하여 어시스트모터(40)에 의해 엔진(50)을 모터링하였지만, 제1클러치(45)를 오프로 하고 제2클러치(46)를 온으로 한 상태로 클러치모터(30)에 의해 엔진(50)을 모터링하는 것으로 하더라도 좋다. 이 경우, 도39에 예시하는 엔진시동처리루틴을 실행하면 좋다. 이하, 이 처리에 대하여 간단히 설명한다.
도39의 엔진시동처리루틴이 실행되면, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 우선, 제1클러치(45)를 오프로 하고 제2클러치(46)를 온으로 하여 동력출력장치(20)를 도3의 모식도의 구성으로 한다 (스텝 S440 및 S441). 그리고, 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에 스타터토크(TST)를 설정함과 동시에(스텝 S442), 어시스트모터(40)의 3상코일(44)의 각 상에 흘리는 어시스트전류(Ia)(Iua, Iva, Iwa)에 소정전류(IST)(IuST, IvST, IwST)를 설정하여 (스텝 S443), 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)의 제어를 한다 (스텝 S445 및 S446). 여기서, 소정전류(IST)는, 스타터토크(TST)를 로터회전축(38)에 작용시키더라도 로터회전축(38)이 회전하지않은 토크를 어시스트모터(40)에 발생시키는 전류치이상의 전류로서 설정되는 것이다. 이와 같이 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)를 제어함으로써, 제2클러치(46)에 의해 로터회전축(38)에 접속된 구동축(22)은, 어시스트모터(40)에 의해 그 회전이 제한되어 고정되고, 엔진(50)의 크랭크샤프트(56)는, 어시스트모터(40)에 의해서 유지되는 토크를 반력으로서 크랭크샤프트(56)에 스타터토크(TST)를 출력하는 클러치모터(30)에 의해 모터링된다. 그리고, 도38의 엔진시동처리루틴과 같이, 엔진(50)의 회전수(Ne)가 소정회전수(NST) 이상이 되는 것을 기다려 (스텝 S447및 S448), EFIECU (70)에 의한 연료분사제어나 점화제어를 개시하는 신호를 EFIECU(70)에 송신한다 (스텝 S449).
이와 같이 제1클러치(45)를 오프로 하고 제2클러치(46)를 온으로 한 도3의 모식도의 구성이라도 차량이 정지하고 있는 상태에서 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)에 의해 엔진(50)을 시동할 수 있다. 따라서, 이 경우로 해도 엔진(50)의 시동용의 모터를 따로 설치할 필요가 없고, 동력출력장치(20) 전체를 콤팩트하게 할 수 있다.
다음에, 차량이 주행상태에 있을 때의 엔진(50)의 시동처리에 대하여 설명한다. 차량이 주행상태로 있을 때의 엔진(50)의 시동처리는, 도40에 예시하는 모터구동시 엔진시동처리루틴에 의해 행해진다. 이 루틴은, 엔진(50)을 정지한 상태로 모터구동토크제어처리가 이루어져 있을 때에, 운전자가 엔진(50)을 시동하는 도시하지 않은 스위치를 온으로 하였을 때나, 배터리(94)의 남은 용량(BRM)이 제1역치(BL)보다 작아졌을 때 등과 같이 도13의 운전모드판정처리루틴으로 모터구동 모드와는 다른 운전 모드가 설정됐을 때에 실행된다. 또, 모터구동토크제어처리는, 도35에 예시하는 모터구동토크제어루틴에 의한 처리, 즉, 제1클러치(45)를 오프로 하고 제2클러치(46)를 온으로 하여 동력출력장치(20)를 도3의 모식도의 구성으로 하고, 이 상태로 어시스트모터(40)로부터 구동축(22)에 토크지령치(Td*)를 출력하는 처리에 의해 행해지고 있다.
도40의 루틴이 실행되면, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 우선, 클러치 모터30의 토크지령치(Tc*)에 스타터 토크(TST)를 설정함과 동시에(스텝 S450), 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에 토크지령치(Td*)와 스타터 토크(TST)를 더한 값을 설정한다 (스텝 S452). 그리고, 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)의 각 제어를 한다 (스텝 S454 및 S456). 본 루틴은, 상술한 바와 같이 동력출력장치(20)를 도3의 모식도의 구성으로 했을 때에 행해진다. 이 구성으로 클러치모터(30)로부터 크랭크샤프트(56)에 스타터 토크(TST)를 출력하면, 엔진(50)은 이 토크에 의해 모터링된다. 이 때, 스타터 토크(TST)와 크기가 같고 역방향의 토크가 스타터 토크(TST)의 반력으로서 클러치모터(30)로부터 구동축(22)에 출력할 수 있다. 이 때문에, 도35의 모터구동토크제어루틴의 스텝(S384)과 같이 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에 토크지령치(Td*)를 설정하는 것으로 하면, 클러치모터(30)로부터 구동축(22)에 출력되는 토크 분만 운전자가 원하는 토크(토크지령치 Td*)보다 작은 토크가 구동축(22)에 출력되게 되고, 엔진(50)의 시동에 따라 토크 쇼크가 생기게 된다. 실시예에서는, 스텝(S452)에 도시한 바와 같이, 어시스트모터(40)의 토크지령치 (Ta*)에 토크지령치(Td*)와 스타터 토크(TST)를 더한 값을 설정함으로써, 이러한 토크 쇼크를 제거하고 있다.
이와 같이 엔진(50)의 클러치모터(30)에 의한 모터링이 행해지면, 도38의 엔진시동처리루틴의 스텝(S437 및 S438)의 처리와 같이, 엔진(50)의 회전수(Ne)가 소정회전수(NST) 이상이 되는 것을 기다려 (스텝 S458 및 S460), EFIECU(70)에 의한 연료분사제어나 점화제어를 개시하는 신호를 EFIECU(70)에 송신한다 (스텝 S462).
이상 설명한 실시예의 모터구동시 엔진시동처리루틴에 의하면, 차량이 어시스트모터(40)로부터 출력되는 동력에만 따라서 주행하고 있을 때에 엔진(50)을 시동할 수 있다. 이 엔진(50)의 시동은 클러치모터(30)에 의해 이루어질 수 있기 때문에, 엔진(50)의 시동용에 모터를 따로 설치할 필요가 없다. 더구나, 엔진(50)의 모터링시에 클러치모터(30)로부터 구동축(22)에 출력되는 토크를 제거하도록 어시스트모터(40)로부터 구동축(22)에 출력하는 토크를 제어하기때문에, 엔진(50)을 시동할 때에 생기는 토크 쇼크를 작게 하거나, 또는 제거할 수 있다.
실시예의 모터구동시 엔진시동처리루틴은, 제1클러치(45)를 오프로 하고 제2클러치(46)를 온으로 하여 동력출력장치(20)를 도3의 모식도의 구성으로 한 상태로 어시스트모터(40)로부터 구동축(22)에 원하는 토크(토크지령치 Td*)를 출력하는 도35의 모터구동토크제어루틴이 행해지고 있을 때에 엔진(50)을 시동하는 처리이지만, 제1클러치(45)를 온으로 하고 제2클러치(46)를 오프로 하여 동력출력장치(20)를 도4의 모식도의 구성으로 한 상태로 어시스트모터(40)에 의해 크랭크샤프트(56)를 고정함과 동시에 클러치모터(30)로부터 구동축(22)에 토크지령치(Td*)를 출력하는 도36의 모터구동토크제어루틴이 행해지고 있을 때에는, 도41에 예시하는 모터구동시 엔진시동처리루틴에 의해 엔진(50)의 시동이 이루어질 수 있다.
이 도41에 예시하는 모터구동시 엔진시동처리루틴이 실행되면, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 우선, 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에 구동축(22)에 출력해야 할 토크인 토크지령치(Td*)를 설정함과 동시에(스텝 S470), 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에 토크지령치(Td*)와 스타터 토크(TST)를 더한 값을 설정한다 (스텝 S472). 그리고, 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)의 각 제어를 한다 (스텝 S474 및 S476). 본 루틴은, 상술한 바와 같이 동력출력장치(20)를 도4의 모식도의 구성으로 했을 때에 행해진다. 이 구성에서는, 어시스트모터(40)는 클러치모터(30)로부터 구동축(22)에 출력하는 토크(토크지령치 Td*)의 반력으로서의 토크를 출력함으로써 크랭크샤프트(56)를 고정하고 있기때문에, 스텝(S472)에 도시한 바와 같이 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에 토크지령치(Td*)보다 큰 토크를 설정하면, 어시스트모터(40)에 의해 엔진(50)이 모터링되게 된다. 또, 클러치모터(30)로부터 구동축(22)에는, 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)의 값에 관계되지 않고 토크지령치(Td*)에 상당하는 토크가 출력되기때문에, 엔진(50)의 시동에 따르는 토크 쇼크는 없다.
이와 같이 엔진(50)의 어시스트모터(40)에 의한 모터링이 행해지면, 도38의 엔진시동처리루틴의 스텝(S437 및 S438)의 처리와 같이, 제어 CPU(90)는 엔진(50)의 회전수(Ne)가 소정회전수(NST) 이상이 되는 것을 기다려 (스텝 S478 및 S480), EFIECU(70)에 의한 연료분사제어나 점화제어를 개시하는 신호를 EFIECU(70)에 송신한다(스텝 S482).
이상 설명한 변형예의 모터구동시 엔진시동처리루틴에 의하면, 클러치모터(30)로부터 출력되는 동력에 의해 차량이 주행하고 어시스트모터(40)에 의해 반력을 얻어 크랭크샤프트(56)를 고정하고 있을 때에 엔진(50)을 시동할 수 있다. 이 엔진(50)의 시동은 어시스트모터(40)에 의해 이루어질 수 있기때문에, 엔진(50) 시동용으로 모터를 따로 설치할 필요가 없다. 더구나, 엔진(50) 모터링일 때에도 클러치모터(30)로부터 구동축(22)에 출력되는 토크에 변동은 없기때문에, 엔진(50)을 시동할 때라도 토크 쇼크는 없다.
실시예의 모터구동시 엔진시동처리루틴은, 제1클러치(45)를 오프로 하고 제2클러치(46)를 온으로 하여 동력출력장치(20)를 도3의 모식도의 구성으로 한 상태로 어시스트모터(40)로부터 구동축(22)에 원하는 토크(토크지령치 Td*)를 출력하는 도35의 모터구동토크제어루틴이 행해지고 있을 때에 엔진(50)을 시동하는 처리이지만, 제1클러치(45)와 제2클러치(46)를 함께 온으로 하여 동력출력장치(20)를 도9의 모식도의 구성으로 한 상태로 어시스트모터(40)에 의해 엔진(50)을 함께 돌리면서 구동축(22)에 원하는 토크(토크지령치 Td*)를 출력하는 도37의 모터구동토크제어루틴이 행해지고 있을 때에는, 도42에 예시하는 모터구동시 엔진시동처리루틴에 의해 엔진(50)의 시동이 이루어질 수 있다.
이 도42에 예시하는 모터구동시 엔진시동처리루틴이 실행되면, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 우선, 도37의 모터구동토크제어루틴의 스텝(S424 내지 S428)과 동일한 처리, 즉 엔진(50)의 회전수(Ne)를 판독하고 (스텝 S490), 판독한 회전수 (Ne)에 따라서 엔진(50)의 프릭션토크(Tef)를 도출하고 (스텝 S491), 도출한 프릭션토크(Tef)에 토크지령치(Td*)를 더하여 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)를 설정하여 (스텝 S492), 이 토크지령치를 근거로 하여 어시스트모터(40)의 제어를 한다 (스텝 S 493).
다음에, 판독한 회전수(Ne)를 소정회전수(NST)와 비교하여 (스텝 S494), 회전수(Ne)가 소정회전수(NST)보다 작을 때에는, 엔진(50)을 안정되게 운전할 수 있는 회전수에 없다고 판단하여, 스텝(S490)에 되돌아가 회전수(Ne)가 소정회전수(NST) 이상이 될 때까지 스텝(S490 내지 S494)의 처리를 되풀이한다. 이와 같이 도37의 모터구동토크제어루틴의 스텝(S424 내지 S427)과 동일한 처리를 되풀이하는 것은, 이 시동처리루틴이 어시스트모터(40)에 의해서 엔진(50)을 함께 돌리고 있을 때에 실행되기 때문이다. 즉, 크랭크샤프트(56)와 구동축(22)이 제1클러치(45)와 제2클러치(46)에 의해 결합되어 있기때문에, 엔진(50)의 회전수(Ne)를 구동축(22)의 회전수(Nd)에 우선하여 제어할 수 없기 때문이다.
엔진(50)의 회전수(Ne)가 소정회전수(NST) 이상일 때에는(스텝 S494), 엔진(50)을 무부하로 회전수(Ne)에서 운전할 때의 연료분사량을 산출하고 (스텝 S495), 산출한 연료분사량을 연료분사밸브(51)로부터 분사하는 연료분사제어와 점화제어를 실시하도록 EFIECU(70)에 신호를 송신한다 (스텝 S496). 본 실시예에서, 연료분사량은 무부하상태의 엔진(50)의 각각의 회전수(Ne)를 실험 등에 의해 미리 구하여 맵으로서 ROM(90b)에 기억해 둔다. 스텝(S495)에서의 절차에 따라 입력된 회전수(Ne)에 상응하는 연료분사량을 ROM(90b)에 기억된 맵으로부터 도출함으로써 구하였다. 그리고, 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에 토크지령치(Td*)를 설정하여 (스텝 S497),어시스트모터(40)의 제어를 하여 (스텝 S498), 본 루틴을 종료한다. 이와 같이 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*) 설정의 계산으로부터 엔진(50)의 프릭션토크(Tef)를 제외하는 것은, 엔진(50)은 무부하로 회전수(Ne)에서 운전되기 때문이다.
이상 설명한 변형예의 모터구동시 엔진시동처리루틴에 의하면, 어시스트모터(40)에 의해 엔진(50)을 함께 돌리면서 구동축(22)에 동력을 출력하고 있을 때에 엔진(50)을 시동할 수 있다. 더구나, 엔진(50)을 무부하로 회전수(Ne)에서 운전되도록 연료분사량을 조정함과 동시에 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에 토크지령치(Td*)를 설정하기때문에, 엔진(50)을 시동할 때의 토크 쇼크를 작게 할 수 있다. 또, 변형예의 모터구동시 엔진시동처리루틴에서는, 엔진(50)을 무부하로 회전수(Ne)에서 운전하는 것으로 하였지만, 부하토크(Te)에서 회전수(Ne)로 운전하는 것으로 하더라도 좋다. 이 경우, 엔진(50)의 시동일 때의 토크 쇼크를 작게 하기위해서는, 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에 토크지령치(Td*)에서 부하토크(Te)를 감한 것을 설정하면 좋다. 또한, 변형예의 모터구동시 엔진시동처리루틴에서는, 엔진(50)의 회전수(Ne)를 구동축(22)의 회전수(Nd)에 우선하여 제어할 수 없기 때문에, 스텝(S494)에서 엔진(50)의 회전수(Ne)가 소정회전수(NST)보다 작을 때에는 스텝(S490 내지 S494)의 처리를 되풀이하는 것으로 하였지만, 동력출력장치(20)를 구동축(22)의 회전수(Nd)를 비교적 자유롭게 변경할 수 있는 것, 예컨대 선박이나 항공기에 탑재하였을 때 등에는, 엔진(50)의 회전수(Ne)를 구동축(22)의 회전수(Nd)에 우선하여 제어하는 것으로 하더라도 좋다.
E. 후진제어
다음에 실시예의 동력출력장치(20)에 의해서 차량을 후진시킬 때의 제어에 대하여 설명한다. 차량의 후진제어는, 도43에 예시하는 후진시토크제어루틴에 의해 이루어질 수 있다. 본 루틴은, 운전자에 의해 시프트 레버(82)가 반대의 위치에 세트된 것을 시프트 포지션 센서(84)에 의해 검출됐을 때에 소정시간마다(예컨대, 8 msec 마다) 반복실행된다.
도43의 루틴이 실행되면, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 우선, 제1클러치(45)가 오프이고 제2클러치(46)가 온의 상태 (도3의 모식도의 구성의 상태)에 있는지를 조사하여 (스텝 S500), 이 상태에 없을 때에는, 양클러치(45,46)를 일단동시에 오프로 한 후에(스텝 S502), 제2클러치(46)를 온으로 한다 (스텝 S504). 양클러치(45,46)가 설정해야 할 상태에 없는 때에 양클러치(45,46)를 일단 동시에 오프로 하는 이유에 대해서는 앞에서 설명하였다. 다음에, 구동축(22)의 회전수(Nd)를 판독함과 동시에 (스텝 S506), 액셀 페달 포지션 센서(64a)에 의해 검출되는 액셀 페달 포지션(AP)을 판독하여 (스텝 S508), 판독한 구동축(22)의 회전수(Nd)와 액셀 페달 포지션(AP)에 의해서 구동축(22)에 출력해야 할 토크(토크지령치 Td*)를 도출한다(스텝 S510). 이러한 토크지령치(Td*)의 도출의 수법은 도11의 운전제어루틴의 스텝(S104)의 처리에서 설명한 수법과 마찬가지이지만, 시프트 레버(82)가 본 루틴에서 반대로 설정되어 있기때문에, 여기서는 토크지령치(Td*)로서 마이너스값이 도출된다.
토크지령치(Td*)를 도출하면 , 배터리(94)의 남은 용량(BRM)을 판독하여 (스텝 S512), 판독한 배터리(94)의 남은 용량(BRM)을 제1역치(BL)와 비교한다 (스텝 S514). 배터리(94)의 남은 용량(BRM)이 제1역치(BL) 이상일 때에는, 배터리(94)의 남은 용량(BRM)은 어시스트모터(40)를 구동하는데 충분한 상태에 있다고 판단하여, 엔진(50)이 운전되고 있는지 아닌지를 조사하고 (스텝 S516), 엔진(50)이 운전되고 있을 때에는, 제어 CPU(90)는 엔진(50)을 아이들운전상태로 하는 신호를 EFIECU (70)에 송신한다 (스텝 S518). 그리고, 제어 CPU(90)는 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에 값0을 설정함과 동시에(스텝 S520), 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에 토크지령치(Td*)를 설정하여 (스텝 S522), 클러치모터(30), 어시스트모터(40) 및 엔진(50)의 각 제어를 한다 (스텝 S530 내지 S534). 엔진(50)을 아이들운전상태로 하는 신호를 수신한 EFIECU(70)에 의한 제어나 토크지령치(Tc*)에 값 0이 설정되었을 때의 클러치모터(30)의 제어에 대해서는 앞에 설명하였다. 물론, 어시스트모터(40)에 의해 소비되는 전력은 배터리(94)로부터 방전되는 전력에 의하여 조달된다.
한편, 스텝(S514)에서 배터리(94)의 남은 용량(BRM)이 제1역치(BL) 미만일 때에는, 우선, 구동축(22)에 출력해야 할 토크(토크지령치 Td*)에 구동축(22)의 회전수(Nd)를 곱하여 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd)를 산출하고 (스텝 S523), 산출한 에너지(Pd)에 따라서 엔진(50)의 목표토크(Te*)와 목표회전수(Ne*)를 설정한다(스텝 S524). 여기서, 엔진(50)의 목표토크(Te*)와 목표회전수(Ne*)를 설정하는 방법은, 도15 및 도 16의 통상운전토크제어에 있어서 스텝(S170)에서 설명한 수법과 동일하다. 또, 상술한 바와 같이 토크지령치(Td*)는 마이너스 값이지만, 차량을 후진시킬 때 구동축(22)의 회전수(Nd)도 마이너스 값이 되기 때문에, 에너지(Pd)는, 차량을 전진시킬 때와 같이 플러스의 값이 된다. 그리고, 제어 CPU(90)는 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에 목표토크(Te*)를 설정함과 동시에(스텝 S526), 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에 토크지령치(Td*)에서 토크지령치 (Tc*)를 감한 값을 설정하여 (스텝 S528), 클러치모터(30), 어시스트모터(40) 및 엔진(50)의 각 제어를 한다 (스텝 S530 내지 S534). 또, 토크지령치(Td*)는 마이너스 값이고 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)는 플러스의 값이기 때문에, 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에는, 토크지령치(Td*)보다 크기가 큰 마이너스 값이 설정되게 된다.
스텝(S514)에서 배터리(94)의 남은 용량(BRM)이 제1역치(BL) 미만으로 판단되었을 때의 엔진(50), 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)의 운전상태와 크랭크샤프트(56)나 구동축(22)에 작용하는 토크의 상태를 도44에 나타낸다. 또한, 이 때의 토크변환의 상태를 도45에 나타낸다. 도44에 도시한 바와 같이, 엔진(50)은, 크랭크샤프트(56)의 회전방향으로 토크(Te)를 출력한다. 클러치모터(30)로부터 출력되는 토크(Tc)는 엔진(50)의 부하토크가 되기때문에, 크랭크샤프트(56)에 대해서는 그 회전방향과 역방향으로 작용하고, 구동축(22)에 대해서는 크랭크샤프트(56)의 회전방향으로 작용한다. 지금, 구동축(22)은 크랭크샤프트(56)의 회전방향과 역방향으로 회전하고 있기때문에, 클러치모터(30)로부터 출력되는 토크(Tc)는, 구동축(22)에는 그 회전방향과는 역방향으로 작용하게 된다. 또, 이 때, 엔진(50)의 회전수(Ne)와 구동축(22)의 회전수(Nd)와의 편차인 회전수차(Nc)는 플러스 값이 되기때문에, 클러치모터(30)에서는, 이 회전수차(Nc)에 따른 전력이 회생되게 된다. 어시스트모터(40)로부터 출력되는 토크(Ta)는, 토크지령치(Ta*)에 마이너스 값이 설정되기때문에, 구동축(22)에 대해서는 그 회전방향으로 작용하게 된다. 그리고, 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에는 토크지령치(Td*)에서 토크지령치(Tc*)를 감한 값이 설정되기 때문에, 클러치모터(30)로부터 구동축(22)에 출력되는 토크(Tc)를 없앨 뿐 만 아니라, 또 구동축(22)에 토크지령치(Td*)에 상당하는 토크(Td)를 작용시킨다. 또, 이 때, 어시스트모터(40)에 의해 소비되는 전력은 클러치모터(30)에 의해서 회생되는 전력에 의해 조달된다. 도45를 참조하면, 클러치모터(30)에 의해 구동축(22)에 토크(Te)를 전달하여 토크(Te)와 회전수(Ne)로 나타내지는 운전 포인트로 운전되어 있는 엔진(50)으로부터 출력되는 동력을, 영역(Ge)에서 나타내지는 에너지로서 회생하여, 이 에너지(Ge)를 영역(Gd)에서 나타내지는 에너지로서 어시스트모터(40)에 공급함으로써, 엔진(50)의 회전방향과는 역방향의 토크(Td)와 회전수(Nd)로 나타내지는 동력으로서 구동축(22)에 출력하는 것이다. 따라서, 이 토크변환에서는 배터리(94)의 충방전은 따르지 않는다.
이상 설명한 차량의 후진제어에 의하면, 차량을 후진시킬 수 있다. 배터리(94)의 남은 용량(BRM)이 충분했을 때에는, 배터리(94)로부터 방전되는 전력을 사용하여 어시스트모터(40)로부터 동력을 출력함으로써 차량을 후진시킬 수 있다. 또한, 엔진(50)으로부터 출력되는 동력을 클러치모터(30)와 어시스트모터(40)에 의해 엔진(50)의 회전방향과는 역방향의 동력으로 변환함으로써 차량을 후진시킬 수 있다. 이 토크변환에 의한 후진은, 배터리(94)의 남은 용량(BRM)에 관계되지 않고 할 수 있기때문에, 배터리(94)의 남은 용량(BRM)이 전력을 방전시키기에 불충분할 때에도 차량을 후진시킬 수 있다.
실시예의 차량의 후진제어에서는, 배터리(94)의 남은 용량(BRM)이 제1역치 (BL) 미만일 때에는, 엔진(50)으로부터 출력되는 에너지(Pe) 전부를 클러치모터(30)와 어시스트모터(40)에 의해 토크변환하여 구동축(22)에 출력하는 것으로 하였지만, 엔진(50)으로부터 출력되는 에너지(Pe)의 일부에 의하여 배터리(94)를 충전하는 것으로 하거나, 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd) 일부를 배터리(94)로부터의 방전에 의해 조달하는 것으로 해도 좋다. 이 경우, 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd)보다 큰 값의 에너지(Pe)나 에너지(Pd)보다 작은 값의 에너지(Pe)에 따라서 엔진(50)의 목표토크(Te*)와 목표회전수(Ne*)를 설정하면 좋다.
실시예의 차량의 후진제어에서는, 제1클러치(45)를 오프로 하고 제2클러치(46)를 온으로 하여 동력출력장치(20)를 도3의 모식도의 구성으로서 차량을 후진시켰지만, 제1클러치(45)를 온으로 하고 제2클러치(46)를 오프로 하여 동력출력장치(20)를 도4의 모식도의 구성으로서 차량을 후진시키는 것으로 하더라도 좋다. 이 경우, 도46에 예시하는 후진시 토크제어루틴을 실행하면 좋다. 이 도46의 후진시 토크제어루틴은, 제1클러치(45)를 온으로 하고 제2클러치(46)를 오프로 하여 동력출력장치(20)를 도4의 모식도의 구성이 되도록 양 클러치(45,46)를 조작하는 점(스텝 S540 내지 S544)과, 이러한 양 클러치(45,46)의 온오프상태가 다른 것에 따라서 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)와 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)로 설정되는 값이 다른 점(스텝 S560, S562, S566, S568)을 제외하고 도43의 후진시토크제어루틴과 동일하다. 이 중 제1클러치(45)와 제2클러치(46)의 온오프 상태에 대해서 이 이상의 설명은 불필요하기때문에, 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)의 토크지령치(Tc*, Ta*)의 설정과 이들의 설정에 의해 동력출력장치(20)가 어떻게 동작할지에 대하여, 이하에 설명한다.
도46의 후진시 토크제어루틴에 있어서, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 스텝(S554)에서 배터리(94)의 남은 용량(BRM)이 제1역치(BL) 이상일 때에는, 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)와 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)로 각각 구동축(22)에 출력해야 할 토크인 토크지령치(Td*)를 설정한다 (스텝 S560 및 S562). 이 루틴에서는, 동력출력장치(20)는 도4의 모식도의 구성으로 되어있기 때문에, 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에 토크지령치(Td*)를 설정함으로써 클러치모터(30)로부터 구동축(22)에 토크지령치(Td*)에 상당하는 토크를 출력할 수 있다. 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에도 토크지령치(Td*)를 설정하는 것은, 클러치모터(30)로부터 구동축(22)에 토크지령치(Td*)에 상당하는 토크를 출력하면, 크기가 같고 방향이 반대인 토크가 반력으로서 크랭크샤프트(56)에 출력되기때문에, 이 반력으로서의 토크를 어시스트모터(40)로부터 출력되는 토크로 없애기 위해서이다. 또, 스텝(S562)에서는, 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에 토크지령치(Td*)를 설정하였지만, 엔진(50)이 운전정지 상태일 때에는, 어시스트모터(40)를 록업하는 것으로 하더라도 좋다. 또한, 엔진(50)을 아이들운전상태로 할 때에는, 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)를 크랭크샤프트(56)의 회전수(Ne)가 아이들회전수가 되도록 피드 백제어하는 것으로 하더라도 좋다.
한편, 스텝(S554)에서 배터리(94)의 남은 용량(BRM)이 제1역치(BL) 미만일 때에는, 제어 CPU(90)는 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에 구동축(22)에 출력해야 할 토크 (토크지령치 Td*)를 설정하여 (스텝 S566), 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에 토크지령치(Td*)에서 엔진(50)의 목표토크(Tc*)를 감한 값을 설정한다 (스텝 S568). 상술한 바와 같이, 이 루틴에서 동력출력장치(20)는 도4의 모식도의 구성으로 되어있기 때문에, 이 경우도 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에 토크지령치(Td*)를 설정함으로써 클러처모터(30)로부터 구동축(22)에 토크지령치(Td*)에 상당하는 토크를 출력할 수 있다. 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에 토크지령치(Td*)로부터 엔진(50)의 목표토크(Te*)를 감한 값을 설정하는 것은, 클러치모터(30)로부터 구동축(22)에 토크지령치(Td*)에 상당하는 토크를 출력할 때에 크랭크샤프트(56)에 출력되는 반력을 없애기 위해서, 그리고 엔진(50)으로부터 목표토크(Tc*)에 상당하는 토크가 안정되게 출력될 수 있도록 그 부하토크를 부여하기 위해서이다.
스텝(S554)에서 배터리(94)의 남은 용량(BRM)이 제1역치(BL) 미만으로 판단되었을 때의 엔진(50), 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)의 운전상태와 크랭크샤프트(56)나 구동축(22)에 작용하는 토크의 상태를 도47에 나타낸다. 또한, 이 때의 토크변환의 상태를 도48에 나타낸다. 도47에 도시한 바와 같이, 클러치모터(30)는, 구동축(22)에 그 회전방향으로 작용하는 토크(Tc)(값 Td*)를 출력함과 동시에, 크랭크샤프트(56)에 그 회전방향(구동축(22)의 회전방향과는 역방향)으로 토크(Tc)를 출력한다. 한편, 엔진(50)은 크랭크샤프트(56)의 회전방향으로 목표토크(Te*)에 상당하는 토크(Te)를 출력하기때문에, 어시스트모터(40)로부터 토크(Te)와 토크(Tc)를 없애는 토크(Ta)를 출력하면, 크랭크샤프트(56)에 작용하는 토크의 균형을 취할 수 있다. 이 때, 어시스트모터(40)로부터 출력되는 토크(Ta)는 크랭크샤프트(56)의 회전방향과 반대방향이 되기때문에, 어시스트모터(40)는 회생제어되게 된다. 또한, 클러치모터(30)의 토크(Tc)는 구동축(22) 및 크랭크샤프트(56)의 회전방향으로 작용하기때문에, 클러치모터(30)는 그 동력조작을 수행한다. 또, 이 클러치모터(30)에 의해 소비되는 전력은, 어시스트모터(40)에 의해 회생되는 전력에 의하여 조달된다. 도48을 참조하면, 토크(Te)와 회전수(Ne)로 나타내지는 운전 포인트로 운전되어 있는 엔진(50)으로부터 출력되는 동력을, 어시스트모터(40)에 의해 영역(Ge)에서 나타내지는 에너지로서 회생하여, 이것을 영역(Gd)에서 나타내지는 에너지로서 클러치모터(30)에 공급함으로써, 엔진(50)의 회전방향과는 역방향의 토크(Td)와 회전수(Nd)로 나타내지는 동력으로서 구동축(22)에 출력하는 것이다. 따라서, 이 토크변환에서 배터리(94)의 충방전은 따르지 않는다.
이상 설명한 변형예의 후진제어에 의해서도, 차량을 후진시킬 수 있다. 배터리(94)의 남은 용량(BRM)이 충분했을 때에는, 배터리(94)로부터 방전되는 전력을 사용하여 클러치모터(30)로부터 동력을 출력함과 동시에 어시스트모터(40)에 의해 그 반력을 받아냄으로써 차량을 후진시킬 수 있다. 또한, 엔진(50)으로부터 출력되는 동력을 클러치모터(30)와 어시스트모터(40)에 의해 엔진(50)의 회전방향과는 역방향의 동력으로 변환함으로써 차량을 후진시킬 수 있다. 이 토크변환에 의한 후진은, 배터리(94)의 남은 용량(BRM)에 관계되지 않고 할 수 있기때문에, 배터리(94)의 남은 용량(BRM)이 전력을 방전하기에 불충분할 때에도 차량을 후진시킬 수 있다.
변형예의 후진제어에서는, 배터리(94)의 남은 용량(BRM)이 제1역치(BL) 미만일 때에는, 엔진(50)으로부터 출력되는 에너지(Pe) 전부를 클러치모터(30)와 어시스트모터(40)에 의해 토크변환하여 구동축(22)에 출력하는 것으로 하였지만, 엔진(50)으로부터 출력되는 에너지(Pe) 일부에 의하여 배터리(94)를 충전하는 것으로 하거나, 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd)의 일부를 배터리(94)로부터의 방전에 의해 조달하는 것으로 하더라도 좋다. 이 경우, 구동축(22)에 출력해야 할 에너지(Pd)보다 큰 값의 에너지(Pe)나 에너지(Pd)보다 작은 값의 에너지(Pe)에 따라서 엔진(50)의 목표토크(Te*)와 목표회전수(Ne*)를 설정하면 좋다.
F. 그 밖의 운전제어
이상 실시예의 동력출력장치(20)를 도3의 모식도의 구성으로 하였을 때의 동작이나 도4의 구성으로 하였을 때의 동작, 도9의 모식도의 구성으로 하였을 때의 동작에 대하여 설명하였다. 여기서는, 동력출력장치(20)를 도10의 모식도의 구성으로 하였을 때의 동작에 대하여 설명한다. 이 구성에서는, 구동축(22)과 크랭크샤프트(56)에 결합된 클러치모터(30)밖에 없는 구성이 되어, 클러치모터(30)에 의해 엔진(50)으로부터 출력되는 토크를 구동축(22)에 전달함과 동시에 엔진(50)의 회전수 (Ne)와 구동축(22)의 회전수(Nd)와의 회전수차(Nc)에 따른 전력을 회생 또는 소비하는 동작이 된다. 제1클러치(45)와 제2클러치(46)를 함께 온으로 하는 도9의 모식도의 구성은, 크랭크샤프트(56)와 구동축(22)이 로터회전축(38)을 통해 서로에 결합되어 있기때문에 생기는 엔진(50)의 회전수(Ne)와 구동축(22)의 회전수(Nd)가 같다는 조건하에서, 어시스트모터(40)에 의한 토크의 증감이 가능한 구성이었다. 한편, 제1클러치(45)와 제2클러치(46)를 동시에 오프로 하는 도10의 모식도의 구성은, 클러치모터(30)의 특성상, 엔진(50)으로부터 출력되는 토크가 그대로 구동축(22)에 출력되기때문에 생기는 엔진(50)으로부터 출력되는 토크(Te)와 구동축(22)에 출력되는 토크(Td)가 같다는 조건하에서, 클러치모터(30)에 의한 회전수의 증감이 가능한 구성이 된다. 따라서, 회전수의 제약과 토크의 제약을 바꿈으로써, 도9의 모식도의 구성으로 실행하는 도33의 직접출력토크제어루틴을 도10의 모식도의 구성에 적용할 수 있다. 도10의 모식도의 구성에 적용한 토크제어루틴을 도49에 나타낸다. 도49의 토크제어루틴은, 예컨대, 구동축(22)에 출력해야 할 토크 (토크지령치 Td*)가 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위 (도14의 영역 PA)내에 있을 때에 실행하는 것으로 하면 좋다. 이하, 동력출력장치(20)를 도10의 모식도의 구성으로 하였을 때의 토크제어처리에 대하여 설명한다.
도49의 토크제어루틴이 실행되면, 제어장치(80)의 제어 CPU(90)는, 우선, 엔진(50)의 목표토크(Te*)에 구동축(22)에 출력해야 할 토크인 토크지령치(Td*)를 설정한다 (스텝 S600). 계속해서, 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)가 동시에 오프인지를 조사하여 (스텝 S602), 양 클러치(45,46)가 동시에 오프가 아닐 때에는, 제어 CPU(90)는 양 클러치(45,46)를 동시에 오프로 하고(스텝 S604), 동력출력장치(20)를 도10의 모식도의 구성으로 한다. 다음에, 제어 CPU(90)는 구동축(22)의 회전수 (Nd)를 판독한다 (스텝 S606). 그리고, 구동축(22)에 출력해야 할 토크인 토크지령치(Td*)에 있어서의 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위(도14의 영역 PA)내의 최소회전수(N1)와 최대회전수(N2)를 판독하는 처리를 하여 (스텝 S608), 이 회전수(Nd)를 판독한 최소회전수(N1) 및 최대회전수(N2)와 비교한다 (스텝 S610). 또, 실시예에서는, 각 토크지령치(Td*)에 대한 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위의 최소회전수(N1)와 최대회전수(N2)의 값은 실험 등에 의해 구하여져 미리 ROM (90b)에 맵(도시되지 않음)으로서 기억되어, 스텝(S608)에서의 절차에 따라, 이 토크지령치(Td*)에 상당하는 최소회전수(N1)와 최대회전수(N2)가 ROM(90b)에 기억된 맵으로부터 도출된다.
구동축(22)의 회전수(Nd)가 최소회전수(N1)이상이고 최대회전수(N2)이하이면(스텝 S610), 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)에 구동축(22)의 회전수(Nd)를 설정하고 (스텝 S614), 구동축(22)의 회전수(Nd)가 최소회전수(N1) 미만일 때에는 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)에 최소회전수(N1)를 설정하고 (스텝 S612), 구동축(22)의 회전수(Nd)가 최대회전수(N2)보다 클 때에는 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)에 최대회전수 (N2)를 설정한다 (스텝 S616). 이와 같이 설정함으로써, 목표토크(Te*)와 목표회전수(Ne*)에 의해 나타내어지는 엔진(50)의 운전 포인트는 상기한 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위(도14의 영역 PA) 내로 된다.
계속해서, 제어 CPU(90)는 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에 엔진(50)의 목표토크(Te*)를 설정함과 동시에(스텝 S618), 어시스트모터(40)의 토크지령치(Ta*)에 값 0을 설정하여 (스텝 S620), 클러치모터(30), 어시스트모터(40) 및 엔진(50)의 각 제어(스텝 S622 내지 S626)를 행한다.
도50은, 이러한 도49의 토크제어루틴을 실행하였을 때의 구동축(22)에 동력이 출력되는 상태를 예시하는 설명도이다. 지금, 구동축(22)이 회전수(Nd1)에서 회전하고 있고 액셀 페달(64)의 밟는 양에 따라서 정해지는 토크지령치(Td*)가 값 (Td1)일 때, 즉 구동축(22)을 도50의 운전 포인트(Pd1)에서 운전하고 싶을 때를 생각할 수 있다. 구동축(22)에 출력해야 할 토크(Td1)(토크지령치 Td*)는 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위(PA)내에 있지만, 구동축(22)의 회전수(Nd1)는 상기 범위(PA)의 하한을 크게 하회하는 상태이다. 이 때, 엔진(50)의 목표토크(Te*)에는 토크지령치(Td*)(값 Td1)가 설정되고 (도49의 스텝 S600), 엔진(50)의 목표회전수 (Ne*)에는 토크(Td1)에서의 범위(PA)의 하한치의 회전수(값 Ne1)가 최소회전수(N1)로서 설정되기 때문에(스텝 S612), 엔진(50)은, 토크(Td1)와 회전수(Ne1)에 의해 나타내지는 운전 포인트(Pe1)에서 운전되게 된다. 이 때, 클러치모터(30)는 엔진(50)의 회전수(Ne1)와 구동축(22)의 회전수(Nd1)와의 회전수차(Nc1)(플러스치)에 의해 운전하게 되기때문에, 이 회전수차(Nc1)에 따른 전력(Td1 × Nc1)을 회생하게 된다. 이 회생전력은 배터리(94)의 충전에 사용된다.
다음에, 구동축(22)이 회전수(Nd2)로 회전하고 있고 출력토크지령치(Td*)가 값 (Td2)일 때, 즉 구동축(22)을 도50중의 운전 포인트(Pd2)로 운전하고 싶을 때를 생각할 수 있다. 구동축(22)에 출력해야 할 토크(Td2)(토크지령치 Td*)는 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위(PA)내에 있지만, 구동축(22)의 회전수(Nd2)는 이 범위(PA)의 상한을 크게 상회하는 상태이다. 이 때, 엔진(50)의 목표토크(Te*)에는 토크지령치(Td*)(값 Td2)가 설정되고 (스텝 S600), 엔진(50)의 목표회전수 (Ne*)에는 토크(Td2)에 있어서의 범위(PA)의 상한치의 회전수(값 Ne2)가 최대회전수 (N2)로서 설정되기 때문에(스텝 S616), 엔진(50)은, 토크(Te2)와 회전수(Nd2)로 나타내지는 운전 포인트(Pe2)로 운전하게 된다. 이 때, 클러치모터(30)는 엔진(50)의 회전수(Ne2)와 구동축(22)의 회전수(Nd2)와의 회전수차(Nc2)(마이너스치)에 의해 운전하게 되기때문에, 이 회전수차(Nc2)에 따른 전력(Td2 × Nc2)을 소비하게 된다. 이 클러치모터(30)로 소비되는 전력은 배터리(94)로부터의 방전에 의해서 조달된다.
구동축(22)에 출력해야 할 토크(토크지령치 Td*)와 구동축(22)의 회전수(Nd)가 동시에 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위(도50의 영역 PA)에 있을 때에는, 엔진(50)의 목표토크(Te*)에는 토크지령치(Td*)가 설정되고 (스텝 S600), 엔진(50)의 목표회전수(Ne*)에는 구동축(22)의 회전수(Nd)가 설정된다(스텝 S614). 따라서, 엔진(50)의 회전수(Ne)와 구동축(22)의 회전수(Nd)는 같은 값이 된다. 도49의, 실시예와 같이, 클러치모터(30)의 토크지령치(Tc*)에 목표토크(Te*)를 설정하여 클러치모터(30)를 제어하더라도 좋지만, 클러치모터(30)를 록업하는 것으로 하더라도 좋다. 이 때의 클러치모터(30)의 제어는, 클러치모터(30)의 로터 전기각이 π/2일 때에 목표토크(Te*) 이상의 토크를 발생가능한 정전류를 3상코일(34)의 각 상에 흘리는 제어로 하면 좋다.
이상 설명한 토크제어루틴에 의하면, 구동축(22)의 회전수(Nd)가 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위(도14의 영역 PA)내에 없더라도 구동축(22)에 출력해야 할 토크(토크지령치 Td*)가 이 범위내에 있으면, 동력출력장치(20)가 도10의 모식도의 구성을 가지고 있을 때 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위내에서 운전하면서 토크지령치(Td*)에 상당하는 토크를 구동축(22)에 출력할 수 있다.
이러한 토크제어루틴은, 구동축(22)에 출력해야 할 토크(토크지령치 Td*)와 구동축(22)의 회전수(Nd)가 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위(도14의 영역 PA)내에 있을 때나, 구동축(22)의 회전수(Nd)가 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위내에 없더라도 토크지령치(Td*)가 이 범위내에 있을 때에 행하였다. 그러나, 상술한 바와 같이, 제1클러치(45)와 제2클러치(46)를 동시에 오프로 하는 도10의 모식도의 구성은, 클러치모터(30)의 특성상, 엔진(50)으로부터 출력되는 토크가 그대로 구동축(22)에 출력되기때문에 생기는 엔진(50)으로부터 출력되는 토크 (Te)와 구동축(22)에 출력되는 토크(Td)가 같다는 조건하에서, 클러치모터(30)에 의해 회전수의 증감이 가능한 구성이기 때문에, 그 토크제어는 상술한 토크지령치 (Td*)가 엔진(50)을 효율적으로 운전할 수 있는 범위내에 있을 때의 제어에 한정되지 않는다. 예컨대, 어시스트모터(40)에 어떠한 이상이 생겼을 때에, 제1클러치(45)와 제2클러치(46)를 동시에 오프로 하여 동력출력장치(20)를 어시스트모터(40)가 없는 도10의 모식도의 구성으로 하여서, 엔진(50)으로부터 출력되는 동력에서의 회전수를 클러치모터(30)에 의해 변경시켜 구동축(22)에 이 변경된 동력을 출력하는 것으로 하더라도 좋다.
G. 변형예
이상 설명한 실시예의 동력출력장치(20)에서는, 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)를 어시스트모터(40)와 클러치모터(30)와의 사이에 배치하였지만, 도51의 변형예의 동력출력장치(20A)에 도시한 바와 같이, 제1클러치(45A)와 제2클러치(46B)를 엔진(50)과 어시스트모터(40)와의 사이에 배치하거나, 도52의 변형예의 동력출력장치(20B)에 도시한 바와 같이, 제1클러치(45B)는 엔진(50)과 어시스트모터(40)와의 사이에 배치하고, 제2클러치(46B)는 어시스트모터(40)와 클러치모터(30)와의 사이에 배치하는 것으로 하더라도 좋다. 또한, 실시예의 동력출력장치(20)에서는, 어시스트모터(40)를 엔진(50)과 클러치모터(30)와의 사이에 배치하였지만, 도53의 변형예의 동력출력장치(20C)에 도시한 바와 같이, 클러치모터(30C)를 엔진(50)과 어시스트모터(40)와의 사이에 배치하는 것으로 하더라도 좋다. 이 동력출력장치(20C)에서는, 크랭크샤프트(56)에는 영구자석(32C)을 내주면에 구비하는 클러치모터(30C)의 아우터로터(31C)가 결합되고, 구동축(22)에는 3상코일(34)을 두루 감은 인너로터(33C)가 결합되어 있다. 이 차이는, 제1클러치(45C) 및 제2클러치(46C)를 클러치모터(30C)와 어시스트모터(40) 사이에 배치하기 위해서이다. 이와 같이, 클러치모터(30)나 어시스트모터(40) 등의 배치가 실시예의 동력출력장치(20)와 다른 것으로 하더라도, 실시예의 동력출력장치(20)와 같이 동작한다. 또, 실시예의 동력출력장치(20)에 포함되는 클러치모터(30), 어시스트모터(40), 제1클러치(45), 제2클러치(46) 및 슬립 링(35)의 배치가 다른 것으로서는, 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)에 대한 배치가 2가지, 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)에 대한 배치가 3가지, 슬립 링(35)에 대한 배치가 3가지로 합계18 (2 × 3 × 3)가지이다.
실시예의 동력출력장치(20)에서는, 클러치모터(30)와 어시스트모터(40)를 축방향으로 배열했지만, 도54의 변형예의 동력출력장치(20D)에 도시한 바와 같이, 어시스트모터(40)를 클러치모터(30D)의 지름방향 외측에 배치하는 것으로 하더라도 좋다. 이 구성에서는, 크랭크샤프트(56)에 결합되어 영구자석(32D)이 둘레면에 붙여진 클러치모터(30D)의 인너로터(31D), 3상코일(34D)이 감겨진 클러치모터(30D)의 아우터로터(33D), 로터회전축(38D)에 결합되어 둘레면에 영구자석(42D)이 붙여진 어시스트모터(40D)의 로터(41D), 케이스(49)에 고정되어 3상코일(44D)이 감겨진 어시스트모터(40D)의 스테이터(43D)가 순서로 지름방향으로 외측을 향하여 배치된다. 이와 같이 어시스트모터(40)를 클러치모터(30)의 지름방향 외측에 배치함으로써, 동력출력장치(20)의 축방향의 길이를 대폭 짧게 할 수 있다. 이 결과, 동력출력장치(20) 전체를 보다 콤팩트한 것으로 할 수 있다. 또, 이러한 어시스트모터(40D)를 클러치모터(30)의 지름방향 외측에 배치한 구성에 있어서도, 또, 제1클러치(45D) 및 제2클러치(46D) 배치의 자유도 및 슬립 링(35)의 배치의 자유도가 있다.
실시예의 동력출력장치(20)에서는, 클러치모터(30)와 어시스트모터(40)를 동축상에 배치하였지만, 도55의 변형예의 동력출력장치(20E)나 도56의 변형예의 동력출력장치(20F)에 도시한 바와 같이, 클러치모터와 어시스트모터를 다른 축상에 배치하는 것으로 하더라도 좋다. 변형예의 동력출력장치(20E)에서는, 엔진(50)과 클러치모터(30E)를 동축상에 배치하고, 어시스트모터(40E)를 다른 축상에 배치하고 있고, 클러치모터(30E)의 아우터로터(33E)는 벨트(22E)에 의해 구동축(22)에 결합되어 있고, 크랭크샤프트(56)는 벨트(56E)에 의해 제1클러치(45E)를 통해 로터회전축(38E)에 결합되어 있다. 또한, 변형예의 동력출력장치(20F)에서는, 엔진(50)과 어시스트모터(40F)를 동축상에 배치하고, 클러치모터(30F)를 다른 축상에 배치하고 있고, 클러치모터(30F)의 아우터로터(33F)는 벨트(56F)에 의해 크랭크샤프트(56)에 결합되어 있고, 구동축(22)은 벨트(22F)에 의해 제2클러치(46F)를 통해 로터회전축(38F)에 결합되어 있다. 이들 변형예와 같이 클러치모터(30)와 어시스트모터(40)를 다른 축상에 배치하는 것으로 하면, 동력출력장치(20)의 축방향의 길이를 대폭 짧게 할 수 있다. 이 결과, 동력출력장치(20)를 전륜 구동의 차량에 탑재하는데 유리한 것으로 할 수 있다. 이러한 클러치모터(30)와 어시스트모터(40)를 다른 축상에 배치하는 것도, 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)배치의 자유도 및 슬립 링(35)의 배치의 자유도가 있다.
클러치모터(30)와 어시스트모터(40)를 다른 축상에 배치하는 동력출력장치(20E)나 동력출력장치(20F)에서는, 엔진(50)의 크랭크샤프트(56)와 구동축(22)을 다른 축상이 되도록 하였지만, 동축상으로 하는 것으로 하더라도 좋다. 또한, 변형예의 동력출력장치(20E)나 동력출력장치(20F)에서는, 다른 축사이를 벨트(22E, 56E, 22F, 56F)에 의해서 서로 결합하였지만, 도57의 변형예의 동력출력장치(20G)에 도시한 바와 같이, 크랭크샤프트(56) 및 구동축(22)에 기어(102) 및 기어(104)와, 로터회전축(38G)에 제1클러치(45G) 및 제2클러치(46G)를 통해 기어(106) 및 기어(108)에 의해 크랭크샤프트(56)와 구동축(22)이 로터회전축(38G)과 결합하는 것으로 하더라도 좋다.
실시예의 동력출력장치(20)에서는, 로터회전축(38)과 크랭크샤프트(56) 또는 구동축(22)과의 접속과 그 해제를 클러치(45,46)에 의해 하였지만, 도58의 변형예의 동력출력장치(20H)에 도시한 바와 같이, 기어결합의 전환에 의해 하는 것으로 하더라도 좋다. 변형예의 동력출력장치(20H)의 구성에 대하여 간단히 설명한다. 변형예의 동력출력장치(20H)의 로터회전축(38H)에는, 크랭크샤프트(56)에 장치된 기어(102)와 기어결합가능한 기어(106)와, 구동축(22)에 장치된 기어(104)와 기어결합가능한 기어(108)가 양 기어결합이 선택적으로 행해지는 배치로 장치되어 있다. 또한, 기어(108)를 갖춘 로터회전축(38H)의 단부에는 로터회전축(38H)을 축방향에 이동시키는 액츄에이터(100)가 설치된다. 따라서, 이 액츄에이터(100)를 구동함으로써, 로터회전축(38H)을 축방향에 슬라이드시켜, 기어(102)와 기어(106)와의 기어결합과, 기어(104)와 기어(108)와의 기어결합을 선택적으로 행할 수 있다. 또한, 어시스트모터(40H)의 로터(41H)는, 로터회전축(38H)에 대하여 축방향으로는 이동가능하지만 축회전에는 회전부동인 스프라인(112)에 의해서 로터회전축(38H)에 결합되어 있다. 이 때문에, 액츄에이터(100)에 의해서 로터회전축(38H)을 축방향에 슬라이드시키더라도, 어시스트모터(40H)는 축방향으로는 이동하지않는다. 이 변형예의 동력출력장치(20H)에서도, 기어결합을 선택함으로써 도3의 모식도의 구성으로 하거나 도4의 모식도의 구성으로 할 수 있어, 실시예의 동력출력장치(20)와 같이, 이러한 모식도의 구성으로 하였을 때의 효과를 얻을 수 있다.
실시예의 동력출력장치(20)에서는, 로터회전축(38)과 크랭크샤프트(56)와의 접속 및 로터회전축(38)과 구동축(22)과의 접속을 제1클러치(45) 및 제2클러치(46)에 의해 하였지만, 이러한 접속을 변속기와 클러치를 조합하여 행하는 것으로 하더라도 좋다. 예컨대, 도59의 변형예의 동력출력장치(20J)에 도시한 바와 같이, 크랭크샤프트(56)와 로터회전축(38J)을 변속기(120)와 제1클러치(45J)에 의해 접속하고, 구동축(22)과 로터회전축(38J)을 변속기(130)와 제2클러치(46J)에 의해 접속하는 것으로 하더라도 좋다. 변속기(120)는, 크랭크샤프트(56)에 부착된 한쌍의 벨트유지 부재(122, 122a, 122b)와, 제1클러치(45J)에 의해 로터회전축(38J)에 접속되는 접속축(129)에 부착된 한쌍의 벨트유지 부재(124, 124a, 124b)와, 2쌍의 벨트유지 부재(122, 124)에 의해 유지되는 벨트(125)와, 벨트유지 부재(124a)의 한단부에 부착되어 벨트유지 부재(124a)를 축방향으로 슬라이드시킬 수 있는 엑츄에이터(126)로 구성되어 있다. 각 벨트유지 부재(122a, 122b, 124a, 124b)는 벨트(125)와의 접촉면에 테이퍼가 형성되어 있고, 각 쌍의 벨트유지 부재사이의 간격을 변화시키면, 벨트(125)의 주위반경이 변경되도록 되어 있다. 따라서, 변속기(120)에서는, 액츄에이터(126)에 의해 벨트 유지 부재(124a)를 축방향으로 슬라이드시켜 쌍으로 된 벨트유지 부재(124)사이의 간격을 변경시켜 벨트(125)의 주위반경을 변경함으로써, 크랭크샤프트(56)의 회전수를 변속하여 그 회전수 변경을 접속축(129)을 통해 로터회전축(38J)에 전달한다. 제2클러치(46J)와 연결된 변속기(130)는, 변속기(120)와 동일한 구성을 하고 있고, 액츄에이터(136)에 의해 한쌍의 벨트유지 부재(134) 사이의 간격을 변화시켜 벨트(135)의 주위반경을 변경함으로써, 로터회전축(38J)의 회전수를 변속하여 그 회전수 변경을 구동축(22)에 전달한다.
이러한 변형예의 동력출력장치(20J)에 의하면, 변속기(120,130)에 의해 로터회전축(38J)의 회전수를 조정할 수 있다. 이 결과, 어시스트모터(40J)를보다 효율이 좋은 운전 포인트로 운전할 수 있다. 또한, 크랭크샤프트(56)의 회전수(Ne)와 로터회전축(38)의 회전수가 크게 다를 때에도, 변속기(120)에 의해 변속비를 조정함으로써 제1클러치(45J)에 의해 크랭크샤프트(56)가 로터회전축(38J)과,원활히 접속되도록 한다. 이 결과, 제1클러치(45J)에 의한 접속시에 생길 수 있는 토크 쇼크를 작게 할 수 있다.
변형예의 동력출력장치(20J)에서는, 크랭크샤프트(56)와 로터회전축(38J)과의 접속과 구동축(22)과 로터회전축(38J)과의 접속의 양자에 변속기(120, 130)를 설치하였지만, 어느 한 쪽에만 설치하는 것으로 하더라도 좋다. 또한, 변형예의 동력출력장치(20J)에서는 벨트(125 또는 135)의 주위반경을 변경하는 수법에 의해 회전수를 변속하는 것으로 하였지만, 로터회전축(38J)의 회전수를 변속하여 크랭크샤프트(56)나 구동축(22)에 전달할 수 있는 것이면 어떠한 것이라도 좋기때문에, 이 회전수를 유성기어 등과 같은 기어결합에 의해서 변속하는 것으로 하더라도 좋다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시 형태에 하등 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 이탈하지 않은 범위내에서, 각종 형태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.
예컨대, 상술한 실시예의 동력출력장치(20)에서는, 엔진(50)으로서 가솔린에 의해 운전되는 가솔린엔진을 사용하였지만, 그외에, 디젤엔진이나, 터빈엔진이나, 제트 엔진 등 각종 내연 또는 외연기관을 사용할 수도 있다.
또한, 실시예의 동력출력장치(20)에서는, 클러치모터(30) 및 어시스트모터(40)로서 PM형 (영구자석형; permanent magnet type) 동기모터를 사용하고 있었지만, 회생동작 및 동력동작을 행하게 하는 것이면, 그외에도, VR형 (가변 리럭턴스형 ; variable reluctance type) 동기모터나, 버니어(vernier)모터나, 직류모터나, 유도모터나, 초전도모터나, 스텝모터 등을 사용할 수도 있다.
또, 실시예의 동력출력장치(20)에서는, 클러치모터(30)에 대한 전력의 전달수단으로서 회전 링(35a)과 브러쉬(35b)로 이루어지는 슬립 링(35)을 사용하였지만, 회전 링 - 수은접촉, 자기에너지의 반도체커플링, 회전트랜스 등을 사용할 수도 있다.
또는,실시예의 동력출력장치(20)에서는, 제1 및 제2의 구동회로(91,92)로서 트랜지스터 인버터를 사용하였지만, 그 외에, IGBT (절연 게이트 바이폴러 모드 트랜지스터; insulated gate bipolar mode transistor) 인버터나, 사이리스터 인버터나, 전압 PWM (펄스폭변조 ; pulse width modulation) 인버터나, 사각형파 인버터 (전압형 인버터, 전류형 인버터)나, 공진 인버터 등을 사용할 수도 있다.
또한, 배터리(94)에서는, Pb전지, NiMH전지, Li전지 등을 포함할 수 있지만, 배터리(94)에 대신해 커패서터를 사용할 수도 있다.
또 실시예의 동력출력장치(20)에서는, 동력출력장치를 차량에 탑재하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 선박, 항공기 등의 교통수단이나, 기타 각종산업기계 등에 탑재하는 것도 가능하다. 상기 실시예가 단지 예시하는 것이지 어떠한 점으로 제한하려는 것이 아니라는 것은 말할 나위도 없다. 본 발명의 정신과 범주는 첨부된 청구범위에 의해서만 제한을 받는다.

Claims (50)

  1. 구동축에 동력을 출력하는 동력출력장치에 있어서,
    출력축을 가지는 엔진과,
    상기 엔진의 상기 출력축과 결합된 제1의 로터와 그리고 상기 구동축과 결합되어 상기 제1의 로터에 대하여 상대적으로 회전가능한 제2의 로터로 구성되고, 상기 제1 및 제2의 로터들이 서로 전자적으로 결합되어 있으며, 이에 의해 상기 양로터사이의 전자적인 결합을 통해 상기 엔진의 상기 출력축과 상기 구동축과의 사이에서 동력을 전달하는 제1의 모터;
    상기 출력축 및 상기 구동축과는 다른 회전축을 가지고, 상기 회전축을 통해 동력을 교환하는 제2의 모터;
    상기 회전축과 상기 출력축과의 기계적인 접속 및 접속의 해제를 하는 제1의 접속수단; 그리고
    상기 회전축과 상기 구동축과의 기계적인 접속 및 접속의 해제를 하는 제2의 접속수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1의 접속수단 및 상기 제2의 접속수단 양자는 클러치로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 구동축과 상기 출력축은 동축상으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 회전축은 상기 구동축 및 상기 출력축과 동축상으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제2의 모터는 상기 제1의 모터의 지름방향 외측에 배치된 원통형상의 로터로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 엔진으로부터 상기 제2의 모터, 상기 제1의 모터의 순서로 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제2의 모터와 상기 제1의 모터와의 사이에 상기 제1의 접속수단 및 상기 제2의 접속수단이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 회전축은 상기 구동축 및 상기 출력축과는 다른 축상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 출력축과 상기 구동축은 다른 축상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 회전축은 상기 출력축과 동축상으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 회전축은 상기 구동축과 동축상으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 제1의 접속수단은;
    상기 출력축과 기계적으로 접속하는 접속축과; 그리고
    상기 접속축과 상기 회전축 사이의 회전속도를 변속하는 변속수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 제2의 접속수단은;
    상기 구동축과 기계적으로 접속하는 접속축과; 그리고
    상기 접속축과 상기 회전축 사이의 회전속도를 변속하는 변속수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 소정된 상태하에서 상기 제1의 접속수단 및 상기 제2의 접속수단을 제어하는 접속제어수단으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 접속제어수단은;
    상기 소정된 상태로서 상기 출력축의 회전속도가 상기 구동축의 회전속도보다 큰 상태에 있을 때, 상기 회전축과 상기 출력축과의 접속이 해제되도록 상기 제1의 접속수단을 제어함과 동시에 상기 회전축과 상기 구동축이 접속되도록 상기 제2의 접속수단을 제어하는 수단, 그리고
    상기 소정된 상태로서 상기 출력축의 회전속도가 상기 구동축의 회전속도보다 작은 상태에 있을 때, 상기 회전축과 상기 출력축이 접속되도록 상기 제1의 접속수단을 제어함과 동시에 상기 회전축과 상기 구동축과의 접속이 해제되도록 상기 제2의 접속수단을 제어하는 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제1의 모터에 의한 동력의 전달을 통하여 회생되는 전력으로 충전되고, 상기 제1의 모터에 의한 동력전달을 통하여 소비되는 전력을 공급하도록 방전되며, 그리고 상기 제2의 모터에 의한 동력의 전달을 통하여 회생되는 전력으로 충전되고, 상기 제2의 모터에 의한 동력의 전달을 통하여 소비되는 전력을 공급하도록 방전되는 축전수단;
    상기 구동축으로 출력해야 할 목표동력을 설정하는 목표동력설정수단; 그리고
    상기 목표동력설정수단에 의해 설정된 목표동력이, 상기 엔진으로부터 출력되는 동력과 상기 축전수단에 의해서 충방전되는 전력으로 이루어지는 에너지에 의해 상기 구동축으로 출력될 수 있도록 상기 엔진, 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 구동제어수단으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 축전수단의 충전상태를 검출하는 충전상태 검출수단으로 더 구성되어 있고,
    상기 구동제어수단은 상기 충전상태 검출수단에 의해 검출된 상기 축전수단의 충전상태가 소정범위내의 상태가 되도록 상기 엔진, 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 접속제어수단은 상기 소정된 상태로서, 상기 엔진, 상기 제1모터, 상기 제2모터 및 상기 구동축이 소정된 운전상태에 있을 때 상기 회전축을 상기 구동축과 접속시키도록 그리고 상기 회전축을 상기 출력축과 접속시키도록 상기 제1접속수단과 상기 제2접속수단을 제어하는 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 소정된 운전상태는 상기 구동축의 회전속도가 상기 엔진의 상기 출력축의 회전속도와 동일할 때 상기 엔진을 효율적으로 운전할 수 있는 소정범위내의 상태로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 제1의 모터에 의한 동력의 전달을 통하여 회생되는 전력으로 충전되고, 상기 제1의 모터에 의한 동력전달을 통하여 소비되는 전력을 공급하도록 방전되며, 그리고 상기 제2의 모터에 의한 동력의 전달을 통하여 회생되는 전력으로 충전되고, 상기 제2의 모터에 의한 동력의 전달을 통하여 소비되는 전력을 공급하도록 방전되는 축전수단;
    상기 구동축으로 출력해야 할 목표동력을 설정하는 목표동력설정수단; 그리고
    상기 목표동력설정수단에 의해 설정된 목표동력이, 상기 엔진으로부터 출력되는 동력과 상기 축전수단에 의해서 충방전되는 전력으로 이루어지는 에너지에 의해 상기 구동축으로 출력될 수 있도록 상기 엔진, 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 구동제어수단으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 축전수단의 충전상태를 검출하는 충전상태 검출수단으로 더 구성되고,
    상기 구동제어수단은 상기 충전상태 검출수단에 의해 검출된 상기 축전수단의 충전상태가 소정범위내의 상태가 되도록 상기 엔진, 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  22. 제 18 항에 있어서, 상기 소정된 운전상태는 상기 출력축의 회전속도와 상기 구동축의 회전속도와의 편차가 소정범위내에 있는 상태로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  23. 제 18 항에 있어서, 상기 소정된 운전상태는 상기 제1의 모터의 이상을 검출한 상태로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  24. 제 14 항에 있어서, 상기 접속제어수단은 상기 소정된 상태로서 상기 엔진, 상기 제1모터, 상기 제2모터, 및 상기 구동축이 소정된 운전상태에 있을 때 상기 회전축과 상기 구동축과의 접속이 해제됨과 동시에 상기 회전축과 상기 출력축과의 접속이 해제되도록 상기 제1의 접속수단 및 상기 제2의 접속수단을 제어하는 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 소정된 운전상태는 상기 구동축으로 출력해야 할 토크를 상기 엔진으로부터 출력되는 토크로 하였을 때, 상기 엔진을 효율적으로 운전할 수 있는 소정범위내의 상태로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  26. 제 24 항에 있어서, 상기 소정된 운전상태는 상기 제2의 모터의 이상을 검출한 상태로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  27. 제 14 항에 있어서, 상기 접속제어수단에 의해, 상기 회전축이 상기 출력축과 상기 구동축중 어느 한 쪽에 접속되어 있을 때, 상기 엔진으로부터 출력되는 동력을 토크변환하여 상기 구동축으로 출력하도록 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 구동제어수단으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  28. 제 14 항에 있어서, 상기 제1의 모터에 의한 동력의 전달을 통하여 회생되는 전력으로 충전되고 상기 제1의 모터에 의한 동력의 전달을 통하여 소비되는 전력을 공급하도록 방전되며, 그리고 상기 제2의 모터에 의한 동력의 전달을 통하여 회생되는 전력으로 충전되고 상기 제2모터에 의한 동력의 전달을 통하여 소비되는 전력을 공급하도록 방전되는 축전수단과;
    상기 구동축으로 출력해야 할 목표동력을 설정하는 목표동력설정수단; 그리고
    상기 목표동력설정수단에 의해 설정된 목표동력이, 상기 엔진으로부터 출력되는 동력과 상기 축전수단에 의해서 충방전되는 전력으로 이루어지는 에너지에 의해 상기 구동축으로 출력될 수 있도록 상기 엔진, 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 구동제어수단으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 축전수단의 충전상태를 검출하는 충전상태 검출수단으로 더 구성되고,
    상기 구동제어수단은 목표동력이 상기 구동축에 출력되도록 그리고 상기 충전상태 검출수단에 의해 검출된 상기 축전수단의 충전상태가 소정범위내의 상태가 되도록 상기 엔진, 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  30. 제 28 항에 있어서, 상기 접속제어수단은 소정의 지시가 주어지는 제1상태와 그리고 상기 목표동력설정수단에 의해 설정된 목표동력이 소정범위의 내에 있는 제2상태중 적어도 어느 한쪽의 상태가 상기 소정상태로서 충족될 때, 상기 회전축과 상기 출력축과의 접속이 해제되도록 상기 제1의 접속수단을 제어함과 동시에, 상기 회전축과 상기 구동축이 접속되도록 상기 제2의 접속수단을 제어하는 수단으로 구성되고,
    상기 구동제어수단은 목표동력이 상기 구동축으로 출력되도록 상기 축전수단으로부터 방전되는 전력을 사용하여 상기 제2의 모터를 구동제어하는 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  31. 제 28 항에 있어서, 상기 접속제어수단은 소정의 지시가 주어지는 제1상태와 그리고 상기 목표동력설정수단에 의해 설정된 목표동력이 소정범위내에 있는 제2상태중 적어도 어느 한쪽의 상태가 상기 소정상태로서 충족될 때, 상기 회전축과 상기 출력축이 접속되도록 상기 제1의 접속수단을 제어함과 동시에, 상기 회전축과 상기 구동축과의 접속이 해제되도록 상기 제2의 접속수단을 제어하는 수단으로 구성되고,
    상기 구동제어수단은 상기 축전수단으로부터 방전되는 전력을 사용하여, 상기 제1의 모터로부터 상기 구동축으로 동력을 출력하도록 상기 제1의 모터를 제어함과 동시에, 상기 동력의 출력으로 발생되어 상기 엔진의 상기 출력축으로 작용하는 토크를 제거하여 목표동력이 상기 구동축에 출력되도록 상기 제2의 모터를 제어하는 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  32. 제 28 항에 있어서, 상기 접속제어수단은 소정의 지시가 주어지는 제1상태와 그리고 상기 목표동력설정수단에 의해 설정된 목표동력이 소정범위내에 있는 제2상태중 적어도 어느 한쪽의 상태가 상기 소정상태로서 충족될 때, 상기 회전축과 상기 출력축이 접속되도록 상기 제1의 접속수단을 제어함과 동시에, 상기 회전축과 상기 구동축이 접속되도록 상기 제2의 접속수단을 제어하는 수단으로 구성되고,
    상기 구동제어수단은 상기 엔진으로의 연료공급 및 점화의 제어를 정지함과 동시에, 상기 제2의 모터가 상기 축전수단으로부터 방전되는 전력을 사용하여 상기 엔진을 모터링하면서 상기 구동축에 동력을 출력하도록 상기 제2의 모터를 제어하는 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  33. 제 32항에 있어서, 소정의 엔진시동지시가 이루어졌을 때, 상기 엔진의 모터링에 따라 상기 엔진으로의 연료공급 및 점화를 제어하는 엔진 시동제어수단으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 구동제어수단은 상기 엔진 시동제어수단에 의한 상기 엔진의 시동에 따라 상기 엔진으로부터 출력되는 동력을 제거하도록 상기 제2의 모터를 제어하는 수단으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  35. 제 28 항 내지 제 31 항중 어느 한항에 있어서, 상기 목표동력설정수단은 상기 구동축을 상기 엔진의 상기 출력축의 회전방향과는 역방향으로 회전시키는 동력을 목표동력으로서 설정하는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  36. 제 14 항에 있어서, 상기 구동축을 역방향으로 회전시키도록 지시가 주어졌을 때, 상기 접속제어수단을 통해 상기 회전축과 상기 출력축과의 접속이 해제되고 상기 회전축과 상기 구동축이 접속되도록 상기 제1 및 상기 제2의 접속수단을 제어함과 동시에, 상기 제2의 모터로부터 상기 구동축으로 상기 엔진의 상기 출력축의 회전방향과는 역방향으로 회전하는 동력을 출력하도록 상기 제2의 모터를 제어하는 역전제어수단으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  37. 제 14 항에 있어서, 상기 구동축을 역방향으로 회전시키도록 지시가 주어졌을 때, 상기 접속제어수단을 통해 상기 회전축과 상기 출력축이 접속되고 상기 회전축과 상기 구동축과의 접속이 해제되도록 상기 제1 및 상기 제2의 접속수단을 제어함과 동시에, 상기 제1 모터로부터 상기 구동축으로 상기 엔진의 상기 출력축의 회전방향과는 역방향으로 회전하는 동력을 출력하도록 상기 제1모터를 제어하고, 그리고 상기 구동축으로 출력되는 동력의 반력으로서 상기 출력축에 작용하는 토크를 제거하도록 상기 제2의 모터를 제어하는 역전제어수단으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  38. 제 14 항에 있어서, 소정의 엔진 시동지시가 이루어졌을 때, 상기 접속제어수단을 통해 상기 회전축과 상기 출력축이 접속되고 상기 회전축과 상기 구동축과의 접속이 해제되도록 상기 제1 및 제2의 접속수단을 제어함과 동시에, 상기 엔진을 모터링하도록 상기 제2의 모터를 제어하고, 상기 엔진의 모터링 동안 상기 엔진으로의 연료공급 및 점화를 제어하는 엔진 시동제어수단으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  39. 제 14 항에 있어서, 소정의 엔진 시동지시가 이루어졌을 때, 상기 접속제어수단을 통해 상기 회전축과 상기 출력축과의 접속이 해제되고 상기 회전축과 상기 구동축이 접속되도록 상기 제1 및 제2의 접속수단을 제어함과 동시에, 상기 회전축이 회전하지않도록 상기 제2의 모터를 제어하고, 상기 엔진을 모터링하도록 상기 제1의 모터를 제어하고, 또, 상기 엔진의 모터링에 따라 상기 엔진으로의 연료공급 및 점화를 제어하는 엔진 시동제어수단으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  40. 제 14 항에 있어서, 상기 회전축과 상기 출력축과의 접속이 해제되어 있지만 상기 회전축과 상기 구동축이 접속된 상태로 상기 제2의 모터로부터 상기 구동축으로 동력을 출력하고 있을 때에 소정의 엔진 시동지시가 이루어졌을 때, 상기 엔진을 모터링하도록 상기 제1의 모터를 제어함과 동시에, 상기 엔진의 모터링 동안 상기 엔진으로의 연료공급 및 점화를 제어하는 엔진 시동제어수단으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 엔진 시동수단은 상기 엔진의 모터링에 요하는 토크의 반력으로서 상기 제1의 모터로부터 상기 구동축으로 출력되는 토크를 제거하도록 상기 제2의 모터를 제어하는 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  42. 제 14 항에 있어서, 상기 회전축과 상기 출력축이 접속되어 있지만 상기 회전축과 상기 구동축과의 접속이 해제된 상태로 상기 제2의 모터에 의해 상기 출력축을 고정함과 동시에 상기 제1의 모터로부터 상기 구동축으로 동력을 출력하고 있을 때에 소정의 엔진 시동지시가 이루어졌을 때, 상기 엔진을 모터링하도록 상기 제2의 모터를 제어함과 동시에, 상기 엔진의 모터링 동안 상기 엔진으로의 연료공급 및 점화를 제어하는 엔진 시동제어수단으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  43. 제 42 항에 있어서, 상기 엔진 시동제어수단은 상기 엔진의 모터링에 요하는 토크의 반력으로서 상기 구동축으로 출력되는 토크를 제거하도록 상기 제1의 모터를 제어하는 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력출력장치.
  44. (a) (1) 출력축을 가지는 엔진; (2) 상기 엔진의 상기 출력축과 결합된 제1의 로터와 그리고 구동축과 결합되어 상기 제1의 로터에 대하여 상대적으로 회전가능한 제2의 로터를 가지고 있고, 상기 제1 및 제2의 로터들이 서로 전자적으로 결합되어 있으며, 이에 의해 상기 양 로터사이의 전자적인 결합을 통해 상기 엔진의 상기 출력축과 상기 구동축과의 사이에서 동력이 전달되도록 하는 제1의 모터와; (3) 상기 출력축 및 상기 구동축과는 다른 회전축을 가지고, 상기 회전축을 통해 동력의 교환을 하는 제2의 모터와; (4) 상기 회전축과 상기 출력축과의 기계적인 접속과 이 접속의 해제를 하는 제1의 접속수단과; 및 (5) 상기 회전축과 상기 구동축과의 기계적인 접속과 이 접속의 해제를 하는 제2의 접속수단을 구비하는 단계;
    (b) 상기 출력축의 회전속도가 상기 구동축의 회전속도보다 클 때, 상기 회전축과 상기 출력축과의 접속이 해제되도록 상기 제1의 접속수단을 제어함과 동시에 상기 회전축과 상기 구동축이 접속되도록 상기 제2의 접속수단을 제어하는 단계; 그리고
    (c) 상기 출력축의 회전속도가 상기 구동축의 회전속도보다 작을 때, 상기 회전축과 상기 출력축이 접속되도록 상기 제1의 접속수단을 제어함과 동시에 상기 회전축과 상기 구동축과의 접속이 해제되도록 상기 제2의 접속수단을 제어하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 구동축에 동력을 출력시키는 동력출력장치의 제어방법.
  45. 제 44 항에 있어서, 상기 단계(a)는 상기 제1의 모터에 의한 동력의 전달을 통하여 회생되는 전력으로 충전되고 상기 제1모터에 의한 동력의 전달을 통하여 소비되는 전력을 공급하도록 방전되며, 그리고 상기 제2의 모터에 의한 동력의 전달을 통하여 회생되는 전력으로 충전되고 상기 제2모터에 의한 동력의 전달을 통하여 소비되는 전력을 공급하도록 방전되는 축전수단을 구비하는 단계로 구성되고,
    상기 동력출력장치의 제어방법은, 또한
    (d) 상기 구동축으로 출력해야 할 목표동력을 설정하는 단계; 그리고
    (e) 상기 단계(d)에서 설정된 목표동력이 상기 엔진으로부터 출력되는 동력과 상기 축전수단에 의해서 충방전되는 전력으로 이루어지는 에너지에 의해 상기 구동축에 출력되도록 상기 엔진, 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 단계;로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제 45 항에 있어서, 상기 단계(e)는, 상기 축전수단의 충전상태를 검출하여, 상기 축전수단의 충전상태가 소정범위내의 상태가 되도록 상기 엔진, 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  47. (a) (1) 출력축을 가지는 엔진과; (2) 상기 엔진의 상기 출력축과 결합된 제1의 로터와 그리고 구동축과 결합되어 상기 제1의 로터에 대하여 상대적으로 회전가능한 제2의 로터를 가지고 있고, 상기 제1 및 제2의 로터들이 서로 전자적으로 결합되어 있으며, 이에 의해 상기 양 로터사이의 전자적인 결합을 통해 상기 엔진의 상기 출력축과 상기 구동축과의 사이에서 동력이 전달되도록 하는 제1의 모터와; (3) 상기 출력축 및 상기 구동축과는 다른 회전축을 가지고, 상기 회전축을 통해 동력의 교환을 하는 제2의 모터와; (4) 상기 회전축과 상기 출력축과의 기계적인 접속과 이 접속의 해제를 하는 제1의 접속수단과; (5) 상기 회전축과 상기 구동축과의 기계적인 접속과 이 접속의 해제를 하는 제2의 접속수단을 구비하는 단계;
    (b) 상기 구동축의 회전속도가 상기 엔진의 상기 출력축의 회전속도와 동일할 때 상기 엔진의 상태가 효율적으로 운전할 수 있는 소정범위내의 상태가 되면, 상기 회전축과 상기 구동축이 접속됨과 동시에 상기 회전축과 상기 출력축이 접속되도록 상기 제1의 접속수단 및 상기 제2의 접속수단을 제어하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 구동축에 동력을 출력시키는 동력출력장치의 제어방법.
  48. 제 47 항에 있어서, 상기 단계(a)는 상기 제1의 모터에 의한 동력의 전달을 통하여 회생되는 전력으로 충전되고 상기 제1모터에 의한 동력의 전달을 통하여 소비되는 전력을 공급하도록 방전되며, 그리고 상기 제2의 모터에 의한 동력의 전달을 통하여 회생되는 전력으로 충전되고 상기 제2모터에 의한 동력의 전달을 통하여 소비되는 전력을 공급하도록 방전되는 축전수단을 구비하는 단계로 구성되고,
    상기 동력출력장치의 제어방법은, 또한
    (c) 상기 구동축으로 출력해야 할 목표동력을 설정하는 단계; 그리고
    (d) 상기 단계(c)에서 설정된 목표동력이 상기 엔진으로부터 출력되는 동력과 상기 축전수단에 의해서 충방전되는 전력으로 이루어지는 에너지에 의해 상기 구동축에 출력되도록 상기 엔진, 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 단계;로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제 48 항에 있어서, 상기 단계(d)는 상기 축전수단의 충전상태를 검출하여, 상기 축전수단의 충전상태가 소정범위내의 상태가 되도록 상기 엔진, 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  50. (a) (1) 출력축을 가지는 엔진과; (2) 상기 엔진의 상기 출력축과 결합된 제1의 로터와 그리고 구동축과 결합되어 상기 제1의 로터에 대하여 상대적으로 회전가능한 제2의 로터를 가지고 있고, 상기 제1 및 제2의 로터들이 서로 전자적으로 결합되어 있으며, 이에 의해 상기 양 로터사이의 전자적인 결합을 통해 상기 엔진의 상기 출력축과 상기 구동축과의 사이에서 동력이 전달되도록 하는 제1의 모터와; (3) 상기 출력축 및 상기 구동축과는 다른 회전축을 가지고, 상기 회전축을 통해 동력의 교환을 하는 제2의 모터와; (4) 상기 회전축과 상기 출력축과의 기계적인 접속과 이 접속의 해제를 하는 제1의 접속수단과; (5) 상기 회전축과 상기 구동축과의 기계적인 접속과 이 접속의 해제를 하는 제2의 접속수단을 구비하는 단계;
    (b) 상기 제1의 접속수단에 의한 접속과 상기 제2의 접속수단에 의한 접속중 어느 한 쪽을 행하도록 상기 제1의 접속수단 및 상기 제2의 접속수단을 제어하는 단계; 그리고
    (c) 상기 엔진으로부터 출력되는 동력을 토크변환하여 상기 구동축으로 출력하도록 상기 제1의 모터 및 상기 제2의 모터를 구동제어하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 구동축에 동력을 출력시키는 동력출력장치의 제어방법.
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