DE69801854T2

DE69801854T2 - Antriebsanordnung und Verfahren zur Leistungssteuerung

Info

Publication number: DE69801854T2
Application number: DE69801854T
Authority: DE
Inventors: Norihiko Akao; Masaru Hirako; Akihiko Kanamori; Yasutomo Kawabata; Tetsuya Miura; Hiroaki Urano
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-03-21
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 2002-04-11
Anticipated expiration: 2018-03-04
Also published as: US6166499A; EP0866544B1; DE69801854D1; EP0866544A2; EP0866544A3; JP3000953B2; JPH10271749A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung und ein Verfahren zur Leistungssteuerung. In mehr spezieller Weise betrifft die Erfindung eine Antriebsanordnung zur Antriebskraftabgabe einer Brennkraftmaschine an eine Antriebswelle mit einem hohen Wirkungsgrad, als auch ein Verfahren zur Steuerung der Antriebskraftabgabe an die Antriebswelle.

Bemerkungen zum Stand der Technik

In bekannten Antriebsanordnungen, die auf einem Fahrzeug angeordnet sind, ist eine Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine mit einer Antriebswelle elektromagnetisch verbunden, welche mittels einer elektromagnetischen Kupplung mit einem Rotor eines Motors verbunden wird, so daß die Antriebskraft der Brennkraftmaschine an die Antriebswelle abgegeben wird (wie z. B. in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 53- 133814 beschrieben ist, welche als dem Stand der Technik am naheliegendsten angenommen ist). In dieser Antriebsanordnung startet das Fahrzeug den Antrieb durch die Funktion des Motors. Wenn die Drehzahl des Motors einen vorbestimmten Wert erreicht, führt die Antriebsanordnung der elektromagnetischen Kupplung einen elektrischen Erregungsstrom zu, um die Brennkraftmaschine anzulassen, und führt die Zufuhr eines Kraftstoffs in die Brennkraftmaschine und die Zündung mit einem Zündfunken aus, wodurch die Brennkraftmaschine gestartet wird. Nachdem die Brennkraftmaschine gestartet ist, wird die Antriebskraft von der Brennkraftmaschine über die elektromagnetische Kupplung an die Antriebswelle abgegeben, um den Antrieb des Fahrzeugs fortzusetzen. Wenn die Antriebskraftabgabe über die elektromagnetische Kupplung an die Antriebswelle für die erforderliche Antriebskraft an die Antriebswelle unzureichend ist, wird der Motor angetrieben, um die fehlende Antriebskraft zu ergänzen. Die elektromagnetische Kupplung regeneriert elektrische Energie gemäß einem Schlupf deren elektromagnetischer Verbindung, während die Antriebskraft an die Antriebswelle abgegeben wird. Die wiedergewonnene elektrische Energie wird in einer Batterie als elektrische Energie gespeichert, die zum Anlassen des Fahrzeugs verwendet wird oder als eine Antriebsleistung des Motors, um die fehlende Antriebskraft an der Antriebswelle zu ergänzen.
Die herkömmliche Antriebsanordnung weist jedoch ein Problem des verminderten Wirkungsgrads bei einer Erhöhung der Drehzahl der Antriebswelle auf. Um in der vorstehend beschriebenen Antriebsanordnung die Antriebskraft über die elektromagnetische Kupplung an die Antriebswelle abzugeben, wenn die Drehzahl der Antriebswelle ansteigt, ist es erforderlich, die Drehzahl der Brennkraftmaschine gleich oder größer als die Drehzahl der Antriebswelle auszubilden. Ein wirkungsvoller Antriebsbereich der Brennkraftmaschine ist allgemein durch deren Drehzahl und das Lastmoment definiert. Wenn sich die Antriebswelle mit einer Drehzahl dreht, welche den wirkungsvollen Antriebsbereich übersteigt, wird die Brennkraftmaschine veranlaßt, außerhalb dieses wirkungsvollen Antriebsbereichs anzutreiben. Dies vermindert in unerwünschter Weise den Wirkungsgrad der gesamten Antriebsanordnung.
Das nachveröffentlichte Dokument WO 98/00305, das dem Anmelder zugeordnet ist, beschreibt eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, einem Hilfsmotor, einem Kupplungsmotor und zwei Kupplungen. Die erste Kupplung wird verwendet, tun eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine mit einem Rotor des Hilfsmotors selektiv zu verbinden, wogegen die zweite Kupplung verwendet wird, um eine Antriebswelle mit dem Rotor des Hilfsmotors selektiv zu verbinden. Der Innenrotor des Kupplungsmotors ist mit der Kurbelwelle verbunden, während der Außenrotor des Kupplungsmotors mit der Antriebswelle verbunden ist. Dadurch können zwei Hauptbetriebsarten durch angemessenes Schalten der Kupplungen erreicht werden, eine Betriebsart, in welcher der Hilfsmotor auf die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine wirkt, und eine Betriebsart, in welcher der Hilfsmotor auf die Antriebswelle wirkt.
Eine der Betriebsarten wird gemäß den Betriebsanforderungen der Brennkraftmaschine, der Erzeugung von elektrischer Energie und dem erforderlichen Abtrieb an die Antriebswelle ausgewählt, um einen energetisch optimierten Antrieb des Fahrzeugs zu erzielen. Insbesondere wird das Schalten der Kupplungen ausgeführt, wenn die Differenz zwischen der Drehzahl der Kurbelwelle und der Drehzahl der Antriebswelle einen vorbestimmten Wert übersteigt und abhängig davon, welche der Wellen langsamer oder schneller umläuft. Das Schalten der Kupplungen erfolgt durch Ausschalten oder Trennen beider Kupplungen und dann das Einschalten oder Betätigen der erforderlichen einen der zwei Kupplungen. Da das Schalten in dieser Weise ausgeführt wird, können Drehmomentstöße infolge der unterschiedlichen Drehzahlen der zwei Wellen eintreten, aufgrund deren Differenz die Schaltung eingeleitet wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit, eine Antriebsanordnung zu schaffen, die ein ruhiges Schalten zwischen der Verbindung einer Drehwelle eines Motors mit einer Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine und die Verbindung der Drehwelle des Motors mit einer Antriebswelle ausführt und die Antriebskraftabgabe der Brennkraftmaschine an die Antriebswelle mit einem hohen Wirkungsgrad ermöglicht, als auch ein entsprechendes Verfahren zur Leistungssteuerung zu schaffen.
Mindestens ein Teil der vorstehenden Aufgabe und der anderen damit in Zusammenhang stehenden Ziele wird durch eine Antriebsanordnung zur Antriebskraftabgabe an eine Antriebswelle realisiert. Die Antriebsanordnung weist auf:
- eine Brennkraftmaschine mit einer Abtriebswelle zur Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine als eine Drehbewegung,
- einen ersten Motor mit einem ersten Rotor und einem zweiten Rotor, welche miteinander elektromagnetisch verbunden und relativ zueinander drehbar sind, wobei der erste Rotor mit der Abtriebswelle verbunden ist und der zweite Rotor mit der Antriebswelle verbunden ist,
- eine erste elektrische Leistungssteuerschaltung, die mit dem ersten Motor verbunden ist, um die Übertragung elektrischer Leistung zwischen dem ersten Motor und der ersten elektrischen Leistungssteuerschaltung zu ermöglichen,
wobei die übertragene elektrische Leistung die Eingangsleistung und die: Ausgangsleistung der Abtriebswelle und der Antriebswelle ausgleicht,
- einen zweiten Motor mit einer Drehwelle,
- eine zweite elektrische Leistungssteuerschaltung, die mit dem zweiten Motor verbunden ist, um die Übertragung elektrischer Leistung zwischen dem zweiten Motor und der zweiten elektrischen Leistungssteuerschaltung zu ermöglichen,
- einen ersten Kupplungsmechanismus zum Verbinden der Drehwelle mit der Antriebswelle und zum Trennen der Drehwelle von der Abtriebswelle,
- einen zweiten Kupplungsmechanismus zum Verbinden der Drehwelle mit der Antriebswelle und zum Trennen der Drehwelle von der Antriebswelle,
- einen Zustandsdetektionssensor zum Detektieren von Drehzuständen der Abtriebswelle und der Antriebswelle und
- eine Schaltsteuereinheit zum Betätigen des ersten Kupplungsmechanismus und des zweiten Kupplungsmechanismus und zum Ausführen eines ausschließlichen Schaltens zwischen dem ersten Kupplungsmechanismus und dem zweiten Kupplungsmechanismus, um einen der Kupplungsmechanismen auf der Grundlage der durch den Zustandsdetektionssensor detektierten Drehzustände der Abtriebswelle und der Antriebswelle zu veranlassen, in einen Kupplungszustand zu gelangen.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Verfahren zur Steuerung der Leistungsabgabe an eine Antriebswelle unter Verwendung einer Brennkraftmaschine als eine Antriebskraftquelle gerichtet. Dieses Verfahren entspricht der vorstehend erwähnten Antriebsanordnung. Das Verfahren weist die Schritte auf:
(a) Bereitstellen eines ersten Motors mit einem ersten Rotor, der mit einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, und mit einem zweiten Rotor, der mit der Antriebswelle verbunden ist und relativ zu dem ersten Rotor drehbar ist, eines zweiten Motors, der sich von dem ersten Motor unterscheidet und eine Drehwelle aufweist, eines ersten Kupplungsmechanismus zum Verbinden der Drehwelle mit der Abtriebswelle und zum Trennen der Drehwelle von der Abtriebswelle, und eines zweiten Kupplungsmechanismus zum Verbinden der Drehwelle mit der Antriebswelle und zum Trennen der Drehwelle von der Antriebswelle,
(b) Messen einer Drehzahl der Abtriebswelle und einer Drehzahl der Antriebswelle und
(c) Betätigen des ersten Kupplungsmechanismus und des zweiten Kupplungsmechanismus und Ausführen eines ausschließlichen Schaltens zwischen dem ersten Kupplungsmechanismus und dem zweiten Kupplungsmechanismus, um einen der Kupplungsmechanismen zu veranlassen, in einen Kupplungszustand zu gelangen, wenn die beobachtete Drehzahl der Abtriebswelle mit der beobachteten Drehzahl der Antriebswelle im wesentlichen übereinstimmt.
In einer Antriebsanordnung der vorliegenden Erfindung steuert die Schaltsteuereinheit den ersten Kupplungsmechanismus und den zweiten Kupplungsmechanismus an und führt ein ausschließliches Schalten zwischen dem ersten Kupplungsmechanismus und dem zweiten Kupplungsmechanismus aus, um einen der Kupplungsmechanismen auf der Grundlage der Drehzustände der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle zu veranlassen, in einen Kupplungszustand zu gelangen. Dieser Aufbau gewährleistet ein gleichmäßiges Schalten zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungsmechanismus.
Gemäß einer bevorzugten Anwendung der vorliegenden Erfindung stellen die Drehzustände der Abtriebswelle und der Antriebswelle Drehzahlen der Abtriebswelle und der Antriebswelle dar, und die Schaltsteuereinheit führt das ausschließliche Schalten aus, wenn die Drehzahl der Abtriebswelle im wesentlichen mit der Drehzahl der Antriebswelle übereinstimmt. Dieser Aufbau verursacht im wesentlichen keine Drehzahldifferenz zwischen der Antriebswelle der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle, wodurch ein gleichmäßiges Schalten gewährleistet ist.
Gemäß einem bevorzugten Aufbau treibt die Schaltsteuereinheit die Brennkraftmaschine, den ersten Motor und den zweiten Motor an und steuert diese, um zu bewirken, daß die Drehzahl der Antriebswelle im wesentlichen mit der Drehzahl der Antriebswelle vor der Schaltoperation übereinstimmt. Dieser Steuerprozeß wird nachstehend als eine Drehzahlausgleichssteuerung bezeichnet. Dieser Aufbau erzwingt, daß die Drehzahlen beider Wellen einander übereinstimmen und gewährleistet dadurch ein gleichmäßiges Schalten zwischen dem ersten Kupplungsmechanismus und dem zweiten Kupplungsmechanismus.
Es kann davon ausgegangen werden, daß die Drehzahl der Abtriebswelle mit der Drehzahl der Antriebswelle im wesentlichen übereinstimmt, wenn eine Differenz zwischen der Drehzahl der Abtriebswelle und der Drehzahl der Antriebswelle nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist. Ein möglicher Aufbau schaltet den zweiten Kupplungsmechanismus in einen Kupplungszustand, wenn die Differenz zwischen den Drehzahlen der Abtriebswelle und der Antriebswelle nicht größer als der vorbestimmte Wert unter der Bedingung ist, daß die Drehzahl der Abtriebswelle größer als die Drehzahl der Antriebswelle ist. Ein anderer möglicher Aufbau schaltet den ersten Kupplungsmechanismus in einen Kupplungszustand, wenn die Differenz zwischen den Drehzahlen der Abtriebswelle und der Antriebswelle nicht größer als der vorbestimmte Wert unter der Bedingung ist, daß die Drehzahl der Abtriebswelle kleiner als die Drehzahl der Antriebswelle ist. Der Aufbau zum Ausführen der Schaltoperation zwischen dem ersten Kupplungsmechanismus und dem zweiten Kupplungsmechanismus in dieser Weise ist gleichwertig zur Einstellung einer Hysterese zu der Schaltoperation. Dieser Aufbau vermindert die Häufigkeit der Schaltoperation und verlängert die Haltbarkeit der Antriebsanordnung.
Die Schaltsteuereinheit führt allgemein das ausschließliche Schalten zwischen dem ersten Kupplungsmechanismus und dem zweiten Kupplungsmechanismus aus, um einen dieser Kupplungsmechanismen in einen Kupplungszustand zu schalten. Gemäß einem bevorzugten Aufbau erlaubt die Schaltsteuereinheit jedoch einen spezifischen Zustand, in welchem sowohl der erste Kupplungsmechanismus als auch der zweite Kupplungsmechanismus nur dann in dem Kupplungszustand sind, wenn die Drehzahl der Abtriebswelle im wesentlichen mit der Drehzahl der Antriebswelle übereinstimmt. In diesem bevorzugten Aufbau führt die Schaltsteuereinheit das ausschließliche Schalten über den spezifischen Zustand aus, in welchem sowohl der erste Kupplungsmechanismus als auch der zweite Kupplungsmechanismus in dem Kupplungszustand ist. Dieser Aufbau führt die Schaltoperation über den spezifischen Zustand aus, in welchem die Antriebskraftabgabe der Brennkraftmaschine direkt an die Antriebswelle abgegeben wird, wodurch ermöglicht wird, die Antriebskraft selbst im Verlauf der Schaltoperation an die Antriebswelle abzugeben. Eine bevorzugte Anwendung dieses Aufbaus steuert den ersten Motor in dem Fall, daß die Schaltsteuereinheit sowohl den ersten Kupplungsmechanismus als auch den zweiten Kupplungsmechanismus in den Kupplungszustand schaltet, um zu verhindern, daß von dem ersten Motor ein Drehmoment abgegeben wird. Diese Anwendung verhindert, daß ein Drehmoment, anders als die Drehmomentabgabe an die Antriebswelle an den ersten Kupplungsmechanismus und den zweiten Kupplungsmechanismus angelegt wird, während der Verlust in dem ersten Motor verringert wird, wodurch der Energiewirkungsgrad der gesamten Antriebsanordnung erhöht wird.
Eine andere bevorzugte Anwendung dieses Aufbaus steuert den zweiten Motor zur Aufhebung einer Drehmomentänderung, die mindestens entweder an der Abtriebswelle oder an der Antriebswelle auftritt, in dem Fall, daß die Schaltsteuereinheit sowohl den ersten Kupplungsmechanismus als auch den zweiten Kupplungsmechanismus in den Kupplungszustand versetzt. Dieser Aufbau vermindert auf wirksame Weise den Drehmomentstoß, der an der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine oder an der Antriebswelle eintreten kann, wenn sowohl der erste Kupplungsmechanismus als auch der zweite Kupplungsmechanismus in dem Kupplungszustand ist.
In der Antriebsanordnung der vorliegenden Erfindung und dem entsprechenden Verfahren zur Leistungssteuerung werden die Drehzahlen der Abtriebswelle und der Antriebswelle als die Drehzustände der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle gemessen. Ein anderer bevorzugter Aufbau kann Drehmomente messen, die an die Abtriebswelle und Antriebswelle abgegeben sind, und die Steuerung auf der Grundlage der beobachteten Drehmomente ausführen. Dieser drehmomentbasierte Aufbau ist auch auf vorstehend erwähnte Abwandlungen und Abänderungen anwendbar. Ein noch anderer bevorzugter Aufbau mißt sowohl die Drehzahlen als auch die Drehmomente als die Drehzustände der Abtriebswelle und der Antriebswelle und führt die Steuerung auf der Grundlage dieser Daten aus.
Die vorstehend erwähnte Aufgabe und die Ziele, Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Antriebsanordnung 20 als eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 zeigt schematisch den allgemeinen Aufbau eines Fahrzeugs mit der darin einbezogenen Antriebsanordnung 20 der Fig. 1,
Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau der Antriebsanordnung 20 der Ausführungsform, wobei eine erste Kupplung 45 in der AUS-Stellung und eine zweite Kupplung 46 in der EIN-Stellung ist,
Fig. 4 zeigt schematisch den Aufbau der Antriebsanordnung 20 der Ausführungsform, wobei die erste Kupplung 45 in der EIN- Stellung und die zweite Kupplung 46 in der AUS-Stellung ist,
Fig. 5 zeigt einen Zustand der Drehmomentwandlung, wenn Ne < Nd in dem Aufbau der Fig. 3 ist,
Fig. 6 zeigt einen Zustand der Drehmomentwandlung, wenn Ne > Nd in dem Aufbau der Fig. 3 ist,
Fig. 7 zeigt einen Zustand der Drehmomentwandlung, wenn Ne < Nd in dem Aufbau der Fig. 4 ist,
Fig. 8 zeigt einen Zustand der Drehmomentwandlung, wenn Ne > Nd in dem Aufbau der Fig. 4 ist,
Fig. 9 zeigt schematisch einen Aufbau der Antriebsanordnung 20 der Ausführungsform, wobei sowohl die erste Kupplung 45 als auch die zweite Kupplung 46 in der EIN-Stellung ist,
Fig. 10 zeigt schematisch den Aufbau der Antriebsanordnung 20 der Ausführungsform, wobei sowohl die erste Kupplung 45 als auch die zweite Kupplung 46 in der AUS-Stellung ist,
Fig. 11 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Drehmomentsteuerroutine, die durch die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 ausgeführt wird,
Fig. 12 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Kupplungsschaltroutine, die durch die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 ausgeführt wird,
Fig. 13 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Umschaltroutiriie von einem Underdrive-Zustand zu einem Overdrive-Zustand unter einer Drehzahl-Vorzugsbedingung, die durch die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 in der ersten Ausführungsform ausgeführt wird,
Fig. 14 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Umschaltroutine vom Overdrive-Zustand zum. Underdrive-Zustand unter der Drehzahl- Vorzugsbedingung, die durch die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 in der ersten Ausführungsform ausgeführt wird,
Fig. 15 zeigt ein Kurvenbild der Beziehung zwischen der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22, der Gaspedalstellung AP und dem Drehmoment-Befehlswert Td*,
Fig. 16 zeigt ein Kurvenbild der Antriebspunkte der Brennkraftmaschine 50 bei verschiedenen Wirkungsgraden,
Fig. 17 zeigt ein Kurvenbild des Wirkungsgrads an verschiedenen Antriebspunkten der Brennkraftmaschine 50 entlang den Konstantenergie-Pe-Kurven, aufgetragen in Abhängigkeit von der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50,
Fig. 18 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Kupplungsmotor- Steuerroutine, die durch die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 ausgeführt wird,
Fig. 19 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Hilfsmotor- Steuerroutine, die durch die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 ausgeführt wird,
Fig. 20 zeigt einen Prozeß zur Bestimmung, ob ein Umschalten des Antriebsmodus erforderlich ist oder nicht,
Fig. 21 zeigt einen Prozeß zum Umschalten des Antriebsmodus gemäß der in Fig. 13 gezeigten Routine,
Fig. 22 zeigt einen Prozeß zum Umschalten des Antriebsmodus gemäß der in Fig. 14 gezeigten Routine,
Fig. 23 zeigt einen Prozeß zum Umschalten des Antriebsmodus durch Verschieben des Antriebspunkts der Brennkraftmaschine 50 auf der Arbeitskurve A der Brennkraftmaschine 50,
Fig. 24 zeigt einen Prozeß zum Umschalten des Antriebsmodus durch Verschieben des Antriebspunkts der Brennkraftmaschine 50 auf der Arbeitskurve A der Brennkraftmaschine 50,
Fig. 25 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Umschaltroutine vom Underdrive-Zustand zum Overdrive-Zustand unter einer Drehmoment-Vorzugsbedingung, die durch die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird,
Fig. 26 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Umschaltroutine vom Overdrive-Zustand zum Underdrive-Zustand unter der Drehmoment-Vorzugsbedingung, die durch die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 in der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird,
Fig. 27 zeigt einen Prozeß zum Umschalten des Antriebsmodus gemäß der in Fig. 25 gezeigten Routine,
Fig. 28 zeigt einen Prozeß zum Umschalten des Antriebsmodus gemäß der in Fig. 26 gezeigten Routine,
Fig. 29 zeigt einen Prozeß zum Umschalten des Antriebsmodus durch Verschieben des Antriebspunkts der Brennkraftmaschine 50 auf der Arbeitskurve A der Brennkraftmaschine 50,
Fig. 30 zeigt einen Prozeß zum Umschalten des Antriebsmodus durch Verschieben des Antriebspunkts der Brennkraftmaschine 50 auf der Arbeitskurve A der Brennkraftmaschine 50,
Fig. 31 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Umschaltroutine vom Underdrive-Zustand zum Overdrive-Zustand unter einer übereinstimmenden Leistungsbedingung, die durch die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 in einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird,
Fig. 32 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Umschaltroutine vom Overdrive-Zustand zum Underdrive-Zustand unter der übereinstimmenden Leistungsbedingung, die durch die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 in der dritten Ausführungsform ausgeführt wird,
Fig. 33 zeigt einen Prozeß zum Umschalten des Antriebsmodus gemäß der in Fig. 31 gezeigten Routine,
Fig. 34 zeigt einen Prozeß zum Umschalten des Antriebsmodus gemäß der in Fig. 32 gezeigten Routine,
Fig. 35 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Teils einer Umschaltroutine vom Underdrive-Zustand zum Overdrive- Zustand unter der übereinstimmenden Leistungsbedingung als eine Abwandlung der dritten Ausführungsform,
Fig. 36 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Teils einer Umschaltroutine vom Underdrive-Zustand zum Overdrive- Zustand unter der übereinstimmenden Leistungsbedingung als die Abwandlung der dritten Ausführungsform,
Fig. 37 zeigt schematisch den Aufbau einer anderen Antriebsanordnung 20D als ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel,
Fig. 38 zeigt schematisch den Aufbau einer noch anderen Antriebsanordnung 20E als ein anderes abgewandeltes Ausführungsbeispiel,
Fig. 39 zeigt schematisch den Aufbau einer anderen Antriebsanordnung 20F als ein noch anderes abgewandeltes Ausführungsbeispiel,
Fig. 40 zeigt schematisch den Aufbau einer noch anderen Antriebsanordnung 20G als ein anderes abgewandeltes Ausführungsbeispiel,
Fig. 41 zeigt schematisch den Aufbau einer anderen Antriebsanordnung 20H als ein noch anderes abgewandeltes Ausführungsbeispiel, und
Fig. 42 zeigt schematisch den Aufbau einer noch anderen Antriebsanordnung 20J als ein anderes abgewandeltes Ausführungsbeispiel.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nachstehend als bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Antriebsanordnung 20 als eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, und Fig. 2 zeigt schematisch einen allgemeinen Aufbau eines Fahrzeugs, das die Antriebsanordnung 20 der Fig. 1 aufweist. Der allgemeine Aufbau des Fahrzeugs wird zur Vereinfachung der Erläuterung zuerst beschrieben.
In Fig. 2 ist das Fahrzeug mit einer benzingetriebenen Brennkraftmaschine 50 als eine Antriebsquelle versehen. Die von einem Luftzuführsystem über eine Drosselklappe 66 angesaugte Luft wird mit Kraftstoff vermischt, der in dieser Ausführungsform Benzin ist und von einem Kraftstoffeinspritzventil 51 eingespritzt wird. Das Luft/Kraftstoff- Gemisch wird in eine Brennkammer 52 zugeführt, um gezündet und explosionsartig verbrannt zu werden. Die Linearbewegung eines Kolbens 54, der durch die Explosion des Luft/Kraftstoff-Gemischs niedergedrückt wird, wird in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle 56 umgewandelt. Die Drosselklappe 66 wird durch eine Betätigungsvorrichtung 68 zum Öffnen und Schließen angetrieben. Eine Zündkerze 62 wandelt eine Hochspannung, die von einer Zündvorrichtung 58 über eine Verteilvorrichtung 60 angelegt ist, in einen Funken um, welcher das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet und explosionsartig verbrennt.
Die Operation der Brennkraftmaschine 50 wird durch eine elektronische Steuereinheit (nachstehend als EFIECU Eezeichnet) 70 gesteuert. Die EFIECU 70 nimmt Daten von verschiedenen Sensoren auf, welche die Betriebszustände der Brennkraftmaschine 50 erfassen. Diese Sensoren schließen ein: einen Drosselklappensensor 67 zum Erfassen eines Klappenwegs oder der Stellung des Drosselklappen-Stellungssensors 66, einen Krümmerunterdrucksensor 72 zum Messen einer auf die Brennkraftmaschine 50 einwirkenden Belastung, einen Wassertemperatursensor 74 zum Messen der Temperatur des Kühlwassers in der Brennkraftmaschine 50 und einen Drehzahlsensor 76 sowie einen Drehwinkelsensor 78, die auf der Verteilvorrichtung 60 zum Messen der Drehzahl (Anzahl der Drehungen je vorbestimmter Zeitdauer) und des Drehwinkels der Kurbelwelle 56 angeordnet sind. Ein Anlaßschalter 79 zum Erfassen eines Anlaßzustands ST eines Zündschlüssels (nicht gezeigt) ist ebenfalls mit der EFIECU 70 verbunden. Andere Sensoren und Schalter, die mit der EFIECU 70 verbunden sind, sind aus der Darstellung ausgelassen.
Die Kurbelwelle 56 der Brennkraftmaschine 50 ist über einen Kupplungsmotor 30 und einen Hilfsmotor 40 (werden weiter nachstehend ausführlich beschrieben) mit einer Antriebswelle 22 verbunden. Die Antriebswelle 22 ist ferner mit einem Differentialgetriebe 24 verbunden, welche schließlich das Drehmoment, das von der Antriebswelle 22 der Antriebsanordnung 20 abgegeben ist, auf das linke Antriebsrad 26 und das rechte Antriebsrad 28 überträgt. Der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 werden angetrieben und durch eine Steuervorrichtung 80 gesteuert. Die Steuervorrichtung 80 weist eine interne Steuer-CPU auf und nimmt Eingaben von einem Gangschaltstellungssensor 84 auf, der an einer Gangschaltvorrichtung 82 angeordnet ist, einem Gaspedal-Stellungssensor 64a, der an einem Gaspedal 64 angeordnet ist, und einen Bremspedal-Stellungssensor 65a, der an einem Bremspedal 65 angeordnet ist. Die Einzelheiten des Aufbaus der Steuervorrichtung 80 werden weiter nachstehend beschrieben. Die Steuervorrichtung 80 sendet eine Vielzahl von Daten und Informationen zu der EFIECU 70 und empfängt eine Vielzahl von Daten und Informationen von der EFIECU 70 über Kommunikationswege. Die Einzelheiten des Steuerprozesses, die ein Kommunikationsprotokoll einschließen, werden weiter nachstehend beschrieben.
In Fig. 1 weist die Antriebsanordnung 20 im wesentlichen auf: die Brennkraftmaschine 50, den Kupplungsmotor 30 mit einem Innenrotor 31, der mit der Kurbelwelle 56 der Brennkraftmaschine 50 verbunden ist, und einen Außenrotor 33, der mit der Antriebswelle 22 verbunden ist, den Hilfsmotor 40, der einen Rotor 41 aufweist, der mittels der ersten Kupplung 45 und einer zweiten Kupplung 46 entweder mit der Kurbelwelle 56 oder der Antriebswelle 22 mechanisch verbunden ist, und die Steuervorrichtung 80 zum Antreiben und Steuern des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40.
Wie Figur. 1 zeigt, ist der Kupplungsmotor 30 als ein Synchronmotor aufgebaut, der Permanentmagnete 32 aufweist, die an einer Außenfläche des Innenrotors 31 angeordnet sind, und Dreiphasenspulen 34, die in Schlitze gewickelt sind, die in dem Außenrotor 33 ausgebildet sind. Elektrische Energie wird den Dreiphasenspulen 34 über einen Schleifring 35 zugeführt. Schichtplatten aus ungerichtetem elektromagnetischen Stahl sind verwendet, um Zähne und Schlitze für die Dreiphasenspulen 34 in dem Außenrotor 33 auszubilden. In dieser Ausführungsform sind insgesamt acht Permanentmagnete 32 (vier N- Pole und vier S-Pole) an der Außenfläche des Innenrotors 31 angeordnet. Die Permanentmagnete 32 sind in der Richtung zur axialen Mitte des Kupplungsmotors 30 magnetisiert und weisen Magnetpole abwechselnd umgekehrter Richtungen auf. Die Dreiphasenspulen 34 des Außenrotors 33 in Gegenüberlage der Permanentmagnete 32 mit einem kleinen Spalt sind in insgesamt 12 Schlitze (nicht gezeigt) gewickelt, die in dem Außenrotor 33 ausgebildet sind. Die Zuführung der Elektrizität zu den jeweiligen Spulen erzeugt Magnetflüsse, die durch die Zähne (nicht gezeigt) verlaufen, welche die Schlitze voneinander trennen. Die Zuführung eines Dreiphasen-Wechselstroms zu den jeweiligen Spulen versetzt dieses magnetische Feld in Drehungen. Die Dreiphasenspulen 34 sind verbunden, um elektrische Energie aufzunehmen, die von dem Schleifring 35 zugeführt wird. Der Schleifring 35 weist Drehringe 35a auf, die an der Antriebswelle 22 angeordnet sind, und Bürsten 35b. Es gibt drei Sätze von Drehringen 35a und Bürsten 35b in dem Schleifring 35, um elektrische Ströme der drei Phasen (Phasen U, V und W) aufzunehmen und zuzuführen.
Die Wechselwirkung zwischen einem magnetischen Feld, das durch ein angrenzendes Paar von Permanentmagneten 32 erzeugt ist, und einem umlaufenden magnetischen Feld, das durch·die Dreiphasenspulen 34 des Außenrotors 33 erzeugt ist, führt zu einer Verhaltensvielfalt des Innenrotors 31 und des Außenrotors 33. Die Frequenz des Dreiphasen-Wechselströms, der den Dreiphasenspulen 34 zugeführt wird, ist im allgemeinen gleich einer Differenz zwischen der Drehzahl des Innenrotors 31, der mit der Kurbelwelle 56 direkt verbunden ist, und der Drehzahl des Außenrotors 33.
Der Hilfsmotor 40 ist ebenfalls als ein Synchronmotor mit Dreiphasenspulen 44 aufgebaut, welche auf einen Stator 43 gewickelt sind, der an einem Gehäuse 49 fest angeordnet ist, um ein umlaufendes magnetisches Feld zu erzeugen. Der Stator 43 ist ebenfalls aus Schichtblechen aus ungerichtetem elektromagnetischen Stahl hergestellt. Der Rotor 41 ist mit einer Rotordrehwelle 313 verbunden, die hohl und koaxial mit der Kurbelwelle 56 ist, und eine Vielzahl von Permanentmagneten 42 ist an einer Außenfläche des Rotors 41 angeordnet. In dem Hilfsmotor 40 führt eine Wechselwirkung zwischen einem magnetischen Feld, das durch die Permanentmagnete 42 erzeugt ist, und einem umlaufenden magnetischen Feld, das durch die Dreiphasenspulen 44 erzeugt ist, zu Drehungen des Rotors 41. Die Rotordrehwelle 38 wird mittels der ersten Kupplung 45, die zwischen dem Hilfsmotor 40 und dem Kupplungsmotor 30 angeordnet ist, mit der Kurbelwelle 56 verbunden und von der Kurbelwelle 56 getrennt. Die Rotordrehwelle 38 wird mittels der zweiten Kupplung 46 über den Außenrotor 33 des Kupplungsmotors 30 mit der Antriebswelle 22 mechanisch verbunden und von der Antriebswelle 22 mechanisch getrennt. Sowohl die erste Kupplung 45 als auch die zweite Kupplung 46 werden durch eine Hydraulikschaltung (nicht gezeigt) betätigt.
Lagegeber 37, 47 und 57 zum Messen der Drehwinkel θd, θr und θe sind jeweils auf der Antriebswelle 22, der Rotordrehwelle 38 und der Kurbelwelle 56 angeordnet. Der Lagegeber 57 zum Messen des Drehwinkels θe der Kurbelwelle 56 kann ebenfalls als der Drehwinkelsensor 78 wirken, der an der Verteilervorrichtung 60 angeordnet ist.
Obgleich der Kupplungsmotor 30 zwischen der Brennkraftmaschine 50 und dem Hilfsmotor 40 angeordnet werden kann, wie weiter nachstehend beschrieben, ist der Hilfsmotor 40 zwischen der Brennkraftmaschine 50 und dem Kupplungsmotor 30 in der Antriebsanordnung 20 dieser Ausführungsform angeordnet. Da ein Erfordernis zum Antrieb des Fahrzeugs nur mit dem Hilfsmotor 40 besteht, wie nachstehend beschrieben, weist der Hilfsmotor 40 größere Abmessungen als der Kupplungsmotor 30 auf. Der Aufbau des relativ großen Hilfsmotors 40, der an die größere Brennkraftmaschine 50 angrenzt, erhöht die Kompaktheit des Aufbaus der Antriebsanordnung 20. Die erste Kupplung 45 und die zweite Kupplung 46 sind zwischen dem Hilfsmotor 40 und dem Kupplungsmotor 30 in der Antriebsanordnung der Ausführungsform angeordnet, obgleich eine Vielzahl von anderen möglichen Anordnungen besteht, wie weiter nachstehend beschrieben ist. Beide Kupplungen 45 und 46 weisen relativ geringe Abmessungen auf und können in einem Freiraum angeordnet werden, der zwischen dem Hilfsmotor 40 und dem Kupplungsmotor 30 ausgebildet ist. Diese Anordnung verkleinert in bevorzugter Weise die Größe der gesamten Antriebsanordnung 20.
Wie vorstehend erwähnt, werden der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 durch die Steuervorrichtung 80 angetrieben und gesteuert. Wie in Fig. 1 gezeigt, weist die Steuervorrichtung 80 auf: eine erste Ansteuerschaltung 91 zum Ansteuern des Kupplungsmotors 40, eine Steuer-CPU 90 zum Steuern sowohl der ersten Ansteuerschaltung 91 als auch der zweiten Ansteuerschaltung 92 und zum Erregen und Steuern der ersten Kupplung 45 und der zweiten Kupplung 46 sowie eine Batterie 94 mit einer Anzahl von Sekundärzellen. Die Steuer-CPU 90 ist ein Ein-Chip-Mikroprozessor mit einem RAM 90a, der als ein Arbeitsspeicher verwendet wird, einem ROM 90b, in welchem eine Vielzahl von Verarbeitungsprogrammen gespeichert sind, und eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle (nicht gezeigt) sowie eine serielle Kommunikationsschnittstelle (nicht gezeigt), durch welche Daten der EFIECU 70 zugeleitet und von der EFIECU 70 aufgenommen werden. Die Steuer-CPU 90 empfängt eine Vielzahl von Daten über die Eingabeschnittstelle. Die Eingabedaten schließen den Drehwinkel θd der Antriebswelle 22 ein, die mit dem Lagegeber 37 gemessen sind, den Drehwinkel 8r der Rotordrehwelle 38, die mit dem Lagegeber 47 gemessen sind, den Drehwinkel θe der Kurbelwelle 56 der Brennkraftmaschine 50, die mit dem Lagegeber 57 gemessen sind, eine Gaspedalstellung AP (Fußbetätigungsmenge des Gaspedals 64), die von dem Gaspedal-Stellungssensor 64a ausgegeben ist, eine Bremspedalstellung Bremspedal (Fußbetätigungsmenge des Bremspedals 65), die von dem Bremspedal-Stellungssensor 65a ausgegeben ist, eine Gangschaltstellung SP, die von dem Gangschaltstellungssensor 84 ausgegeben ist, Kupplung-EIN- und Kupplung-AUS-Signale, die von der ersten Kupplung 45 und der zweiten Kupplung 46 ausgegeben sind, Kupplungsmotorströme Iuc und Ivc von zwei Strommeßvorrichtungen 95 und 96, die in der ersten Ansteuerschaltung 91 angeordnet sind, Hilfsmotorströme Iua und Iva von zwei Strommeßvorrichtungen 97 und 98, die in der zweiten Ansteuerschaltung 92 angeordnet sind, und eine Restladungsmenge BRM der Batterie, die mit einer Restladungsmengen-Meßvorrichtung 99 gemessen ist. Die Restladungsmengen-Meßvorrichtung 99 kann die Restladungsmenge BRM der Batterie 94 nach jedem bekannten Verfahren bestimmen, z. B. durch Messen des spezifischen Gewichts einer elektrolytischen Lösung in der Batterie 94 oder des Gesamtgewichts der Batterie 94, durch Berechnung der Ströme und der Zeitdauer der Ladung und Entladung oder durch Verursachen eines augenblicklichen Kurzschlusses zwischen Anschlüssen der Batterie 94 und Messung eines Innenwiderstands gegenüber dem elektrischen Strom.
Die Steuer-CPU 90 gibt ein erstes Steuersignal SW1 zum Ansteuern von sechs Transistoren Tr1 bis Tr6 aus, die als Schaltelemente der ersten Ansteuerschaltung 91 wirksam sind, ein zweites Steuersignal SW2 zum Ansteuern von sechs Transistoren Tr11 bis Tr16, die als Schaltelemente der zweiten Ansteuerschaltung 92 wirksam sind, und Ansteuersignale zum Ansteuern der ersten Kupplung 45 und der zweiten Kupplung 46. Die sechs Transistoren Tr6 in der ersten Ansteuerschaltung 91 bilden einen Transistorumrichter aus und sind paarweise angeordnet, um als eine Source und als ein Drain in bezug auf ein Paar von Stromleitungen L1 und L2 wirken. Die Dreiphasenspulen (U, V, W) 34 des Kupplungsmotors 30 sind über den Schleifring 35 mit den jeweiligen Kontakten der paarweisen Transistoren verbunden. Die Stromleitungen L1 und L2 sind jeweils mit Plus- und Minus-Anschlüssen der Batterie 94 verbunden. Das erste Steuersignal SW1, das von der Steuer- CPU 90 ausgegeben ist, steuert auf diese Weise aufeinanderfolgend die Einschaltzeitdauer der paarweisen Transistoren Tr1 bis Tr6. Der elektrische Strom, der durch jede Spule 34 strömt, unterliegt der PWM (Pulsweitenmodulation), um eine Quasi-Sinuswelle auszubilden, welche ermöglicht, daß die Dreiphasenspulen 34 ein umlaufendes magnetisches Feld erzeugen.
Die sechs Transistoren Tr11 bis Tr16 in der zweiten Ansteuerschaltung 92 bilden ebenfalls einen Transistorumrichter aus und sind in derselben Weise wie die Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Ansteuerschaltung 91 angeordnet. Die Dreiphasenspulen (U, V, W) 44 des Hilfsmotors 40 sind mit den jeweiligen Kontakten der paarweisen Transistoren verbunden. Das zweite Steuersignal SW2, das von der Steuer-CPU 90 ausgegeben ist, steuert so aufeinanderfolgend die Einschaltzeitdauer der paarweisen Transistoren Tr11 bis Tr16. Der elektrische Strom, der durch jede Spule 44 strömt, unterliegt der PWM, um eine Quasi-Sinuswelle auszubilden, welche ermöglicht, daß die Dreiphasenspulen 44 ein umlaufendes magnetisches Feld erzeugen.
Die Antriebsanordnung 20 der auf diese Weise aufgebauten Ausführungsform arbeitet wie folgt. Nachstehend wird ein erster Zustand beschrieben, in welchem die erste Kupplung 45 ausgeschaltet und die zweite Kupplung 46 eingeschaltet ist, und einen zweiten Zustand, in welchem die erste Kupplung 45 eingeschaltet und die zweite Kupplung 46 ausgeschaltet ist. In dem ersten Zustand ist die Rotordrehwelle 38 von der Kurbelwelle 56 getrennt, aber mit der Antriebswelle 22 verbunden, und der Hilfsmotor 40 ist demgemäß mit der Antriebswelle 22 verbunden, wie in der schematischen Ansicht der Fig. 3 gezeigt ist. In dem zweiten Zustand ist andererseits die Rotordrehwelle 38 mit der Kurbelwelle 56 verbunden, aber von der Antriebswelle 22 getrennt, und der Hilfsmotor 40 ist demgemäß mit der Kurbelwelle 56 verbunden, wie in der schematischen Ansicht der Fig. 4 gezeigt ist. Nachstehend werden die Operationen in dem ersten Zustand (in welchem die erste Kupplung 45 ausgeschaltet und die zweite Kupplung 46 eingeschaltet ist), und jene in dem zweiten Zustand (in welchem die erste Kupplung 45 eingeschaltet und die zweite Kupplung 46 ausgeschaltet ist) in dieser Abfolge beschrieben.
In dem Fall, daß die erste Kupplung 45 ausgeschaltet und die zweite Kupplung 46 eingeschaltet ist, folgt die Antriebsanordnung 20 der Ausführungsform dem nachstehend beschriebenen Operationsprinzip oder in mehr spezifischer Weise dem Prinzip der Drehmomentwandlung. Z.B. wird angenommen, daß die Brennkraftmaschine 50, die durch die EFIECU 70 angesteuert wird, mit einer Drehzahl Ne umläuft, und daß die Antriebswelle 22 mit einer Drehzahl Nd1 umläuft, die kleiner als die Drehzahl Ne ist. Während die Transistoren Tr1, Tr3 und Tr5 der ersten Ansteuerschaltung 91 in der AUS-Stellung sind und die Transistoren Tr2, Tr4 und Tr6 in der EIN-Stellung sind, führt die Steuervorrichtung 80 den Dreiphasenspulen 34 des Kupplungsmotors 30 über den Schleifring 35 keinen elektrischen Strom zu. Ist kein elektrischer Strom zugeführt, wird bewirkt, daß der Innenrotor 31 und der Außenrotor 33 des Kupplungsmotors 30 elektromagnetisch voneinander getrennt werden. Dies führt zur Abtrennung der Kurbelwelle 56 der Brennkraftmaschine 50. Unter der Bedingung, daß alle Transistoren Tr1 bis Tr6 in der AUS-Stellung sind, erfolgt keine Energiewiedergewinnung von den Dreiphasenspulen 34, so daß die Brennkraftmaschine 50 im Leerlauf gehalten wird.
Wenn die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 das erste Steuersignal SW1 ausgibt, um das Ein- und Ausschalten der Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Ansteuerschaltung 91 zu steuern, fließt ein konstanter elektrischer Strom durch die Dreiphasenspulen 34 des Kupplungsmotors 30, auf der Grundlage der Differenz zwischen der Drehzahl Ne der Kurbelwelle 56 der Brennkraftmaschine 50 und der Drehzahl Nd1 der Antriebswelle 22 (in anderen Worten, eine Drehzahldifferenz Nc (= Ne - Nd1) zwischen der Drehzahl des Innenrotors 31 und der Drehzahl des Außenrotors 33 in dem Kupplungsmotor 30). In diesem Zustand wirkt der Kupplungsmotor 30 als ein Generator und führt die Wiedergewinnungsoperation zum Wiedergewinnen eines elektrischen Stroms über die erste Ansteuerschaltung 91 aus, und die Batterie 94 wird mit dem wiedergewonnenen elektrischen Strom geladen. In diesem Augenblick liegt ein bestimmter Schlupf zwischen dem Innenrotor 31 und dem Außenrotor 33 vor, die in dem Kupplungsmotor 30 miteinander verbunden sind, und ein Drehmoment wird über die Kopplung des Innenrotors 31 mit dem Außenrotor 33 von der Kurbelwelle 56 an die Antriebswelle 22 abgegeben. Um dem Hilfsmotor 40 zu gestatten, elektrische Energie zu verbrauchen, die mit der elektrischen Energie übereinstimmt, welche durch den Kupplungsmotor 30 wiedergewonnen ist, steuert die Steuer-CPU 90 das Ein- und Ausschalten der Transistoren Tr11 bis Tr16 in der zweiten Ansteuerschaltung 92. Die EIN/AUS-Steuerung der Transistoren Tr11 bis Tr16 ermöglicht das Fließen eines elektrischen Stroms durch die Dreiphasenspulen 44 des Hilfsmotors 40, und der Hilfsmotor 40 führt folglich die Antriebsoperation aus, um ein Drehmoment zu erzeugen.
Wie Fig. 5 zeigt, wenn die Brennkraftmaschine 50 an einem Antriebspunkt P0 angetrieben wird, der durch die Drehzahl Ne und das Drehmoment Te definiert ist, gibt der Kupplungsmotor 30 ein Drehmoment Tc (= Drehmoment Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben ist) an die Antriebswelle 22 ab und gewinnt Energie wieder, wie durch einen schraffierten Bereich Pc1 ausgedrückt ist. Die wiedergewonnene Energie wird dem Hilfsmotor 40 als Energie zugeführt, die durch einen Bereich Pa1 ausgedrückt ist, so daß die Antriebswelle 22 an einem Antriebspunkt P1 in Drehung versetzt ist, der durch die Drehzahl Nd1 und ein Drehmoment Td1 definiert ist.
Als anderes Beispiel wird angenommen, daß die Brennkraftmaschine 50 mit der Drehzahl N1 angetrieben wird, und daß die Antriebswelle 22 mit einer Drehzahl Nd2 rotiert, die höher als die Drehzahl Ne ist. In diesem Zustand dreht sich der Außenrotor 33 des Kupplungsmotors 30 relativ zu dem Innenrotor 31 in die Drehrichtung der Antriebswelle 22 mit einer Drehzahl, die durch den Absolutwert einer Drehzahldifferenz Nc (= Ne - Nd2) definiert ist. Der Kupplungsmotor 30 ist demgemäß als ein normaler Motor funktionswirksam und führt die Drehbewegungsenergie der Antriebswelle 22 mit elektrischer Energie zu, die von der Batterie 94 entladen ist. Wenn die Steuer-CPU 90 die zweite Ansteuerschaltung 92 steuert, um zu ermöglichen, daß der Hilfsmotor 40 elektrische Energie wiedergewinnt, führt ein Schlupf zwischen dem Rotor 41 und dem Stator 43 des Hilfsmotors 40 dazu, daß ein wiedergewonnener elektrischer Strom durch die Dreiphasenspulen 44 fließt. Um zu ermöglichen, daß der Kupplungsmotor 30 elektrische Energie verbraucht, die durch den Hilfsmotor 40 regeneriert ist, steuert die Steuer-CPU 90 sowohl die erste Ansteuerschaltung 91 als auch die zweite Ansteuerschaltung 92. Dies ermöglicht, den Kupplungsmotor 30 ohne Verwendung von in der Batterie 94 gespeicherte elektrische Energie anzutreiben.
Wie Fig. 6 zeigt, wenn die Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt P0 angetrieben wird, der durch die Drehzahl Ne und das Drehmoment Te definiert ist, nimmt der Kupplungsmotor 30 elektrische Energie auf, die durch einen schraffierten Bereich Pc2 ausgedrückt ist, und gibt ein Drehmoment Tc (= Drehmoment Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben ist) an die Antriebswelle 22 ab. Die Energie, die dem Kupplungsmotor 30 zugeführt ist, wird durch den Hilfsmotor 40 als Energie wiedergewonnen; die durch einen Bereich Pa2 ausgedrückt ist, so daß die Antriebswelle an einem Antriebspunkt P2 in Drehung versetzt ist, der durch die Drehzahl Nd2 und ein Drehmoment Td2 definiert ist.
Die Antriebsanordnung 20 kann in dem ersten Zustand, in dem die erste Kupplung 45 ausgeschaltet und die zweite Kupplung 46 eingeschaltet ist, eine Vielzahl von Operationen ausführen, um z. B. die Batterie 94 mit einem Überschuß der elektrischen Energie zu laden oder die Batterie 94 zu entladen, um den Mangel an elektrischer Energie auszugleichen, anders als die Operation der Umwandlung der gesamten Energie, die von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben ist, in ein Drehmoment und die Abgabe des Drehmoments an die Antriebswelle 22. Solche Lade- und Entladeoperationen werden durch Steuerung der Antriebskraftabgabe der Brennkraftmaschine 50 (d. h. das Produkt des Drehmoments Te und der Drehzahl Ne) ausgeführt, wobei die elektrische Energie durch den Kupplungsmotor 30 wiedergewonnen oder verbraucht wird und die elektrische Energie durch den Hilfsmotor 40 verbraucht oder wiedergewonnen wird.
In dem Fall, daß die erste Kupplung 45 eingeschaltet und die zweite Kupplung 46 ausgeschaltet ist (in dem in der schematischen Ansicht der Fig. 4 gezeigten Zustand), folgt andererseits die Antriebsanordnung 20 der Ausführungsform dem Operationsprinzip (Prinzip der Drehmomentwandlung), wie nachstehend beschrieben ist. Z.B. wird angenommen, daß die Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt P0 angetrieben wird, der durch die Drehzahl Ne und das Drehmoment Te definiert ist, und daß die Antriebswelle 22 mit der Drehzahl Nd1 rotiert, die niedriger als die Drehzahl Ne ist. In dem Fall, daß der Hilfsmotor 40, der mit der Kurbelwelle 56 verbunden ist, ein Drehmoment Ta (Ta = Td1 - Te) an die Kurbelwelle 56 abgibt, nimmt die Kurbelwelle 56 dadurch ein Drehmoment Td1 (= Te + Ta) auf. Wenn das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 auf den Wert Td1 (= Te + Ta) gesteuert ist, wird das Drehmoment Tc (= Te + Ta) an die Antriebswelle 22 abgegeben, während elektrische Energie auf der Grundlage der Drehzahldifferenz Nc zwischen der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 und der Drehzahl Nd1 der Antriebswelle 22 wiedergewonnen wird. Es ist hier erforderlich, das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 einzustellen, das gerade als elektrische Energie zugeführt wird, die durch den Kupplungsmotor 30 wiedergewonnen ist. Die wiedergewonnene elektrische Energie wird der zweiten Ansteuerschaltung 92 über die Stromleitungen L1 und L2 zugeführt, und der Hilfsmotor 40 wird demgemäß mit der wiedergewonnenen elektrischen Energie angetrieben.
Wie Fig. 7 zeigt, wenn die Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt PC angetrieben wird, der durch die Drehzahl Ne und das Drehmoment Te definiert ist, wird Energie, ausgedrückt durch einen schraffierten Bereich Pa3 dem Hilfsmotor 40 zugeführt, um das Drehmoment der Kurbelwelle 56 gleich dem Wert Td1 auszubilden. Der Kupplungsmotor 30 gibt das Drehmoment Td1 (= Drehmoment Tc) an die Antriebswelle 22 ab und regenerierte Energie, die dem Hilfsmotor 40 als Energie zugeführt wird, die durch einen Bereich Pc3 ausgedrückt ist. Die Antriebswelle 22 dreht sich dadurch an einem Antriebspunkt P1, der durch die Drehzahl Nd1 und das Drehmoment Td1 definiert ist.
Als ein anderes Beispiel wird angenommen, daß die Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt P0 angetrieben wird, der durch die Drehzahl Ne und das Drehmoment Te definiert ist, und daß die Antriebswelle mit der Drehzahl Nd2 rotiert, die höher als die Drehzahl Ne ist. In dem Fall, daß das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 auf einen Wert (Td2 - Te) gesteuert wird, führt der Hilfsmotor 40 die Wiedergewinnungsoperation aus und gewinnt Energie (elektrische Energie) von der Kurbelwelle 46 wieder. Der Außenrotor 33 des Kupplungsmotors 30 dreht sich relativ zu dem Innenrotor 31 in der Drehrichtung der Antriebswelle 22 bei einer Drehzahldifferenz Nc (= Ne - Nd2). Der Kupplungsmotor 30 ist demgemäß als ein normaler Motor funktionswirksam und liefert Energie entsprechend der Drehzahldifferenz Nc zu der Antriebswelle 22 als Energie der Drehbewegung. In dem Fall, daß das Drehmoment Ta des Hilfsmotors 40 eingestellt ist, um zu ermöglichen, daß die elektrische Energie, die durch den Kupplungsmotor 30 verbraucht wird, gerade als elektrische Energie zugeführt wird, die durch den Hilfsmotor 40 wiedergewonnen ist, kann der Kupplungsmotor 30 durch die elektrische Energie angetrieben werden, die durch den Hilfsmotor 40 wiedergewonnen ist.
Wie Fig. 8 zeigt, wenn die Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt P0 angetrieben wird, der durch die Drehzahl Ne und das Drehmoment Te definiert ist, gewinnt der Hilfsmotor 40 Energie wieder, die durch einen schraffierten Bereich Pa4 ausgedrückt ist, und führt die wiedergewonnene Energie dem Kupplungsmotor 30 als Energie zu, die durch einen Bereich Pc4 ausgedrückt wird. Der Kupplungsmotor 30 gibt demgemäß das Drehmoment Tc (= Drehmoment Td2) an die Antriebswelle 22 ab, so daß die Antriebswelle 22 an einem Antriebspunkt P2 angetrieben wird, der durch die Drehzahl Nd2 und das Drehmoment Td2 definiert ist.
Die Antriebsanordnung 20 in dem zweiten Zustand, in welchem die erste Kupplung 45 eingeschaltet und die zweite Kupplung 46 ausgeschaltet ist, kann eine Vielzahl von Operationen ausführen, um z. B. die Batterie 94 mit einem Überschuß an elektrischer Energie zu laden oder die Batterie zur Ergänzung der unzureichenden elektrischen Energie zu entladen, anders als die Umwandlungsoperation der gesamten von der Brennkraftmaschine 50 abgegebenen Antriebskraft in ein Drehmoment und zur Abgabe des Drehmoments an die Antriebswelle 22. Solche Lade- und Entladeoperationen werden durch Steuerung der Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine 50 (d. h. das Produkt des Drehmoments Te und der Drehzahl Ne), der elektrischen Energie, die durch den Kupplungsmotor 30 wiedergewonnen oder verbraucht wird, und die elektrische Energie, die durch den Hilfsmotor 40 verbraucht oder wiedergewonnen wird.
Es wird hier angenommen, daß die Batterie 94 weder geladen noch entladen ist. D. h., die gesamte Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine 50 wird der Drehmomentwandlung durch den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 unterzogen und an die Antriebswelle 22 abgegeben. In einem Underdrive-Zustand, wenn die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 größer als die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 ist, führt der in Fig. 3 gezeigte Aufbau die Drehmomentwandlung aus, wie in Fig. 5 gezeigt ist, wogegen der in Fig. 4 gezeigte Aufbau die in Fig. 7 gezeigte Drehmomentwandlung ausführt. Der Verlust in dem Motor oder Generator nimmt im allgemeinen mit einer Vergrößerung der verbrauchten oder wiedergewonnenen Energiemenge zu. In diesem Underdrive-Zustand führt die Drehmomentwandlung in dem in Fig. 3 gezeigten Aufbau zu einem kleineren Verlust als bei der Drehmomentwandlung in dem in Fig. 4 gezeigten Aufbau. In einem Overdrive-Zustand, wenn die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 kleiner als die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 ist, führt die Drehmomentwandlung in dem Aufbau der Fig. 4 zu einem kleineren Verlust als bei der Drehmomentwandlung in dem in Fig. 3 gezeigten Aufbau, da der Aufbau der Fig. 3 die Drehmomentwandlung ausführt, wie in Fig. 5 gezeigt ist, und der Aufbau in Fig. 4 die Drehmomentwandlung ausführt, wie in Fig. 5 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform führt der Grundsteuerprozeß demgemäß die Drehmomentwandlung in dem in Fig. 3 gezeigten Aufbau in dem Underdrive-Zustand aus (Ne > Nd), während die Drehmomentwandlung in dem in Fig. 4 gezeigten Aufbau in dem Overdrive- Zustand ausgeführt wird (Ne < Nd). Dies gewährleistet einen hohen Energiewirkungsgrad der gesamten Antriebsanordnung 20.
In der Antriebsanordnung 20 der Ausführungsform kann sowohl die erste Kupplung 45 als auch die zweite Kupplung 46 in der EIN-Stellung oder wahlweise in der AUS-Stellung sein. In dem Fall, daß beide Kupplungen 45 und 46 eingeschaltet sind, wird die Rotordrehwelle 38, die mit dem Rotor 41 des Hilfsmotors 40 verbunden ist, mechanisch sowohl mit der Kurbelwelle 56 als auch der Antriebswelle 22 verbunden, so daß der Kupplungsmotor 30 nicht wirksam ist. Wie in der schematischen Ansicht der Fig. 9 gezeigt, ist dieser Zustand dem Aufbau gleichwertig, in welchem nur der Rotor 41 des Hilfsmotors 40 sowohl mit der Kurbelwelle 56 als mit der Antriebswelle 22 verbunden ist. In diesem Zustand wird die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine 50 direkt zu der Antriebswelle 22 übertragen, und die Leistungsabgabe des Hilfsmotors 40 wird zu der auf die Antriebswelle 22 übertragenen Antriebskraft addiert oder von der übertragenen Antriebskraft subtrahiert.
In dem Fall, daß beide Kupplungen 45 und 46 ausgeschaltet sind, wird andererseits die Rotordrehwelle 38, die mit dem Rotor 41 des Hilfsmotors 40 verbunden ist, sowohl von der Kurbelwelle 56 als auch der Antriebswelle 22 getrennt. Wie in der schematischen Ansicht der Fig. 10 gezeigt, ist dieser Zustand gleichwertig dem Aufbau, in welchem der Innenrotor 31 des Kupplungsmotors 30 mit der Kurbelwelle 56 verbunden ist, während der Außenrotor 33 des Kupplungsmotors 30 mit der Antriebswelle 22 verbunden ist. In diesem Zustand wird die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine über die elektromagnetische Kopplung des Innenrotors 31 mit dem Außenrotor 33 in dem Kupplungsmotor 30 auf die Antriebswelle 22 übertragen. Gleichzeitig wird elektrische Energie entsprechend der Drehzahldifferenz Nc zwischen dem Innenrotor 31 und dem Außenrotor 33 durch den Kupplungsmotor 30 wiedergewonnen oder verbraucht.
Nachfolgend wird die Drehmomentsteuerung und Umschaltsteuerung der ersten Kupplung 45 und der zweiten Kupplung 46 beschrieben, die in der Antriebsanordnung 20 der ersten Ausführungsform ausgeführt wird. Diese Steueroperationen folgen einer Drehmoment-Steuerroutine, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 11 gezeigt ist, einer Kupplungsschaltroutine, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 12 gezeigt ist, einer Umschaltroutine von einem Underdrive-Zustand zu einem Overdrive-Zustand unter einer Drehzahl-Vorzugsbedingung, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 13 gezeigt ist, und einer Umschaltroutine vom Overdrive-Zustand zum Underdrive-Zustand unter der Drehzahl-Vorzugsbedingung, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 14 gezeigt ist. Der allgemeine Prozeß der Drehmomentsteuerung wird zuerst auf der Grundlage der Drehmoment-Steuerroutine beschrieben, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 11 gezeigt ist. Diese Drehmoment-Steuerroutine wird in vorbestimmten Zeitabständen (z. B. alle 20 ms) nach dem Starten der Antriebsanordnung 20 der Ausführungsform wiederholt ausgeführt.
Wenn das Programm in die Drehmoment-Steuerroutine der Fig. 11 eintritt, liest die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 zuerst die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 im Schritt S100. Die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 kann aus dem Drehwinkel θd der Antriebswelle 22 berechnet werden, der von dem Lagegeber 37 gelesen ist. Die Steuer-CPU 90 liest dann die Gaspedalstellung AP (d. h. die Fußbetätigungsmenge des Gaspedals 64), die durch den Gaspedal-Stellungssensor 64a im Schritt S102 erfaßt wird. Der Fahrer tritt auf das Gaspedal 64, wenn er die Drehmomentabgabe als unzureichend empfindet. Der Wert der Gaspedalstellung AP stellt demgemäß das gewünschte Abtriebsdrehmoment dar (d. h. das an die Antriebswelle 22 abzugebende Drehmoment).
Die Steuer-CPU 90 bestimmt anschließend einen Drehmoment- Befehlswert Td* oder ein Solldrehmoment, das an die Antriebswelle 22 abzugeben ist, auf der Grundlage der eingegebenen Gaspedalstellung AP und der eingegebenen Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 im Schritt S104. In dieser Ausführungsform ist ein Kennfeld, das die Beziehung zwischen dem Drehmoment-Befehlswert Td*, der Gaspedalstellung AP und der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 darstellt, im voraus in dem ROM 90b gespeichert. Ein konkreter Prozeß des Schritts S104 liest den Drehmoment-Befehlswert Td*, welcher der eingegebenen Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 und der eingegebenen Gaspedalstellung AP entspricht, aus dem in dem ROM 90b gespeicherten Kennfeld. Fig. 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel dieses Kennfelds.
Die Steuer-CPU 90 berechnet die Energie Pd, die an die Antriebswelle 22 abzugeben ist, aus dem Drehmoment-Befehlswert Td*, der somit bestimmt ist, und der eingegebenen Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 gemäß einer Gleichung Pd = Td* x Nd im Schritt S106. Die Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 50 abzugeben ist, wird dann im Schritt S108 durch Di- Vision der berechneten Energie Pd und einem Getriebewirkungsgrad ηt erhalten. Es wird anschließend im Schritt S110 bestimmt, ob die erste Kupplung 45 und die zweite Kupplung 46 in dem Ablauf der Schaltoperation sind oder nicht. In dem Fall, daß diese Kupplungen 45 und 46 während der Schaltoperation sind, verläßt das Programm diese Routine.
In dem Fall, daß diese Kupplungen 45 und 46 nicht in der Schaltoperation sind, stellt andererseits die Steuer-CPU 90 ein Solldrehmoment Te* und eine Solldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 50 auf der Grundlage der berechneten Energie Pe im Schritt S112 ein. Die Beziehung zwischen der Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 50 abzugeben ist, der Solldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine und dem Solldrehmoment Te* der Brennkraftmaschine ist durch eine Gleichung Pe = Ne* · Te* definiert. Es gibt jedoch zahlreiche Kombinationen des Solldrehmoments Te* und der Solldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 50, welche diese Gleichung erfüllen. In dieser Ausführungsform ist die optimale Kombination des Solldrehmoments Te* der Brennkraftmaschine und der Solldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine gegenüber jeden Wert der Energie Pe experimentell oder auf andere Weise bestimmt. In der optimalen Kombination wird die Brennkraftmaschine 50 mit dem höchstmöglichen Wirkungsgrad angetrieben, und der Abtriebszustand der Brennkraftmaschine 50 ändert sich gleichmäßig bei einer Veränderung der Energie Pe. Die Beziehung zwischen der Energie Pe und der optimalen Kombination des Solldrehmoments Te* der Brennkraftmaschine und der Solldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine ist im voraus als ein Kennfeld in dem ROM 90b gespeichert. Ein bekannter Prozeß des Schritts S112 liest die optimale Kombination des Solldrehmoments Te* der Brennkraftmaschine und der Solldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine entsprechend der Energie Pe aus dem Kennfeld, das in dem ROM 90b gespeichert ist. Die Einzelheiten des Kennfelds werden nachstehend beschrieben.
Fig. 16 zeigt ein Kurvenbild der Darstellung der Beziehung zwischen dem Antriebspunkt der Brennkraftmaschine 50 und dem Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 50. Die Kurve B in Fig. 16 stellt eine Grenze des Brennkraftmaschinen-Betriebsbereichs dar, in welchem die Brennkraftmaschine 50 betrieben werden kann. In dem Brennkraftmaschinen-Betriebsbereich können Wirkungsgradkurven, wie z. B. Kurven αl bis α6 durch aufeinanderfolgendes Verbinden der Antriebspunkt mit dem übereinstimmenden Wirkungsgrad gemäß den Eigenschaften der Brennkraftmaschine 50 gezeichnet werden. In dem Brennkraftmaschinen-Betriebsbereich können ebenfalls Konstantenergiekurven, ausgedrückt als das Produkt des Drehmoments Te und der Drehzahl Ne, wie z. B. Kurven C1-C1 bis C3-C3 gezeichnet werden. Das Kurvenbild der Fig. 17 zeigt den Wirkungsgrad der jeweiligen Antriebspunkte entlang den Konstantenergie-Pe-Kurven C1-C1 bis C3-C3, aufgetragen über der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50.
Wie Fig. 17 zeigt, selbst wenn die Abgabe der Energie Pe der Brennkraftmaschine konstant ist, wird der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 50 an dessen Antriebspunkt signifikant verändert. In der Konstantenergiekurve C1-C1 erreicht z. B. der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 50 das Maximum, wenn die Brennkraftmaschine 50 an einem Antriebspunkt A1 angetrieben wird (Drehmoment Te1 und Drehzahl Ne1). Ein solcher Antriebspunkt, an dem der höchstmögliche Wirkungsgrad erreicht wird, liegt auf jeder Konstantenergiekurve vor, d. h. ein Antriebspunkt A2 auf der Konstantenergie-Pe-Abgabekurve C2-C2 und einem Antriebspunkt A3 auf der Konstantenergie-Pe-Abgabekurve C3-C3. Die Kurve A (Arbeitskurve) in Fig. 3 wird durch Verbinden solcher Antriebspunkt, welche den höchstmöglichen Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 50 erreichen, für die jeweiligen Werte der Energie-Pe-Abgabe von der Brennkraftmaschine 50 durch eine durchgehende Kurve erhalten. In der Ausführungsform stellt das Kennfeld die Beziehung zwischen dem Antriebspunkt (Drehmoment Te und Drehzahl Ne) auf der Arbeitskurve A dar, und die Energie Pe wird im Schritt S112 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 11 verwendet, um das Solldrehmoment Te* und die Solldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 50 einzustellen.
Die Arbeitskurve A soll aus dem folgenden Grund kontinuierlich sein. In dem Fall, daß eine diskontinuierliche Kurve verwendet wird, um den Antriebspunkt der Brennkraftmaschine 50 entsprechend der sich verändernden Energie einzustellen, ändert sich der Abtriebszustand der Brennkraftmaschine 50 bei einer Veränderung der Energie Pe über die diskontinuierlichen Antriebspunkte abrupt. Die abrupte Änderung kann verhindern, daß der Abtriebszustand gleichmäßig auf einen Sollwert verschoben wird, wodurch ein Klopfen oder selbst ein abrupter Halt der Brennkraftmaschine verursacht wird. Wenn die Arbeitskurve A kontinuierlich ist, braucht jeder Antriebspunkt der Arbeitskurve A nicht dem Antriebspunkt des höchstmöglichen Wirkungsgrads auf der Konstantenergie-Pe- Kurve zu entsprechen. In dem Kurvenbild der Fig. 16 stellt ein Antriebspunkt Amin, definiert durch ein Drehmoment Temin und eine Drehzahl Nemin einen Antriebspunkt der minimalen Energie dar, die von der Brennkraftmaschine abgegeben werden kann.
Das Drehmoment Te und die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 werden gesteuert, um zu ermöglichen, die Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt stationär anzutreiben, der durch das Solldrehmoment Te* der Brennkraftmaschine und die Solldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine definiert ist, der im Schritt S112 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 11 eingestellt ist. Gemäß einem konkreten Prozeß steuert die Steuer- CPU 90 der Steuervorrichtung 80 die Drehmomente des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 als die Lastdrehmomente der Brennkraftmaschine 50, während das Solldrehmoment Te* der Brennkraftmaschine und die Solldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine an die EFIECU 70 auf dem Kommunikationswege übertragen werden und es der EFIECU 70 ermöglichen, die Stellung der Drosselklappe 66 zu steuern und die Kraftstoffeinspritzung vom Kraftstoffeinspritzventil 51 und die Zündung mit der Zündkerze 62 auf der Grundlage des Solldrehmoments Te* der Brennkraftmaschine und der Solldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine zu steuern. Das abgegebene Drehmoment Te und die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 ändern sich mit den Lastdrehmomenten, so daß die Steuerung der Lastdrehmomente des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 als auch die Steuerung durch die EFIECU 70 erforderlich ist, um zu ermöglichen, die Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt anzutreiben, der durch das Solldrehmoment Te* und die Solldrehzahl Ne* definiert ist. Die Drehmomentsteuerung des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 wird weiter nachstehend beschrieben.
Wie vorstehend in Fig. 11 gezeigt, prüft nach dem Einstellen der Solldrehzahl Ne* und des Solldrehmoments Te* der Brennkraftmaschine 50 die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 den Wert eines Antriebsmodusanzeigers FD im Schritt S114. Der Antriebsmodusanzeiger FD wird in dem Prozeß zum Umschalten der ersten Kupplung 45 und der zweiten Kupplung 46 gesetzt. Wenn die Antriebsanordnung 20 von dem Aufbau der Fig. 4 zu dem Aufbau der Fig. 3 umgeschaltet wird, um einen Underdrive-Modus einzustellen, wird der Antriebsmodusanzeiger FD gleich 0 gesetzt. Wenn die Antriebsanordnung 20 vom Aufbau der Fig. 3 zu dem Aufbau der Fig. 4 umgeschaltet wird, wird der Antriebsmodusanzeiger FD gleich 1 gesetzt.
In dem Fall, daß der Antriebsmodusanzeiger FD gleich 0 ist, bestimmt das Programm, daß die Antriebsanordnung 20 den Aufbau der Fig. 3 aufweist und wird in einen Underdrive-Modus eingestellt. Die Steuer-CPU 90 stellt einen Drehmoment-Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 gemäß der nachstehend angegebenen Gleichung (1) im Schritt S116 ein und stellt anschließend einen Drehmoment-Befehlswert Ta* des Hilfsmotors 40 gemäß Gleichung (2) im Schritt S118 ein, die nachstehend angegeben ist. Der zweite Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (1) ist ein Proportionalausdruck zum Aufheben der Abweichung der Istdrehzahl Ne von der Solldrehzahl Ne*, und der dritte Ausdruck auf der rechten Seite ist ein Integralausdruck d zum Aufheben der stationären Abweichung. In dem stationären Zustand (wenn die Abweichung der Istdrehzahl Ne von der Solldrehzahl Ne* gleich 0 ist), wird das Solldrehmoment Te* der Brennkraftmaschine 50 auf den Drehmoment-Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 eingestellt. K1 und K2 in Gleichung (1) bezeichnen Proportionalkonstanten. Der Prozeß zur Einstellung des Drehmoment-Befehlswerts Tc* des Kupplungsmotors 30 auf der Grundlage der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 und der Steuerung des Drehmoments Tc des Kupplungsmotors 30 als Lastdrehmoment der Brennkraftmaschine 50 ermöglicht, die Brennkraftmaschine 50 in dem Antriebspunkt, der durch das Solldrehmoment Te* und die Solldrehzahl Ne* definiert ist, stabil anzutreiben.
Tc' ← Te' + K1(Ne' - Ne) + K2 (Ne' - Ne)dt (1)
Ta* ← Td* - Tc* (2)
In dem Fall, daß der Antriebsmodusanzeiger FD gleich 1 ist, bestimmt das Programm andererseits, daß die Antriebsanordnung 20 den Aufbau der Fig. 4 aufweist und wird demgemäß in den Overdrive-Modus eingestellt. Die Steuer-CPU 90 stellt den Drehmoment-Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors gemäß Gleichung (3) im Schritt S120 ein, die nachstehend angegeben ist, und stellt anschließend den Drehmoment-Befehlswert Ta* des Hilfsmotors 40 gemäß Gleichung (4) im Schritt S122 ein, die nachstehend angegeben ist. Der Drehmoment-Befehlswert Td* wird auf den Drehmoment-Eefehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 eingestellt, da das an die Antriebswelle 22 abzugebende Drehmoment mit dem Drehmoment Tc übereinstimmt, das in dem Aufbau der Fig. 4 von dem Kupplungsmotor 30 abgegeben wird. Wie der zweite Ausdruck und der dritte Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (1) sind der zweite Ausdruck und der dritte Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (4) jeweils ein Proportionalausdruck zum Aufheben der Abweichung der Istdrehzahl Ne von der Solldrehzahl Ne* und ein Integralausdruck zum. Aufheben der stationären Abweichung. In dem stationären Zustand (wenn die Abweichung der Istdrehzahl Ne von der Solldrehzahl Ne* gleich 0 ist) wird der Drehmoment-Befehlswert Ta* des Hilfsmotors 40 durch Subtraktion des Solldrehmoments Te* der Brennkraftmaschine 50 von dem Drehmoment-Befehlswert Td* erhalten. K3 und K4 in Gleichung (4) bezeichnen Proportionalkonstanten. Der Prozeß zur Einstellung des Drehmoment-Befehlswerts Ta* des Hilfsmotors 40 auf der Grundlage der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 und der Steuerung des Drehmoments Ta des Hilfsmotors 40 als Teil des Lastdrehmoments der Brennkraftmaschine 50 ermöglicht es, die Brennkraftmaschine an dem Antriebspunkt, der durch das Solldrehmoment Te* und die Solldrehzahl Ne* definiert ist, stabil anzutreiben.
Tc* ← Td* (3)
Ta* ← Td* - Te* + K3(Ne* - Ne) + K4 (Ne* - Ne)dt (4)
Nach dem Einstellen des Drehmoment-Befehlswerts Tc* des Kupplungsmotors 30 und des Drehmoment-Befehlswerts Ta* des Hilfsmotors 40 in der vorstehend beschriebenen Weise steuert das Programm den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 gemäß einer Kupplungsmotor-Steuerroutine, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 18 gezeigt ist, und einer Hilfsmotor- Steuerroutine, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 19 gezeigt ist, um zu ermöglichen, daß der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 die Drehmomente entsprechend den Drehmoment- Befehlswerten Tc* und Ta* abgeben. Diese Routinen werden durch die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 in vorbestimmten Zeitabständen (z. B. alle 4 ms) unter Verwendung des Unterbrechungsprozesses ausgeführt, unabhängig von, aber parallel zu der anderen Verarbeitung. Obgleich nachstehend nicht speziell erwähnt, werden die Routinen der Fig. 18 und 19 ausgeführt, um den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 zu steuern, unmittelbar nachdem der Drehmoment-Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 und der Drehmoment-Befehlswert Ta* des Hilfsmotors 40 in der vorstehend beschriebenen Weise eingestellt sind.
Wenn die Steuerung des Kupplungsmotors 30 beginnt, d. h., wenn das Programm in die Kupplungsmotor-Steuerroutine der Fig. 18 eintritt, liest die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 zuerst den Drehwinkel θd der Antriebswelle 22 vom Lagegeber 37 und den Drehwinkel θe der Kurbelwelle 56 der Brennkraftmaschine 50 vom Lagegeber 57 jeweils in den Schritten S200 und S201. Die Steuer-CPU 90 berechnet anschließend einen Lastwinkel θc des Kupplungsmotors 30 aus den eingegebenen Drehwinkeln θe und θd im Schritt S202. Ein Synchronmotor mit vier Paaren von Polen wird als der Kupplungsmotor 30 in dieser Ausführungsform verwendet, und der Lastwinkel θc wird somit durch eine Gleichung θc = θ(θe - θd) erhalten.
Im Schritt S203 liest die Steuer-CPU 90 die Kupplungsmotorströme Iuc und Ivc, welche jeweils durch die U-Phase und die V-Phase der Dreiphasenspulen 34 in dem Kupplungsmotor 30 fließen und durch die Strommeßvorrichtungen 95 und 96 gemessen werden. Obgleich elektrische Ströme natürlich durch alle drei Phasen U, V und W fließen, ist die Messung nur für die elektrischen Ströme erforderlich, die durch die zwei Phasen fließen, da die Summe der Ströme gleich Null ist. Im anschließenden Schritt S204 führt die Steuer-CPU 90 die Koordinatentransformation (Dreiphasen- zu Zweiphasen-Transformation) unter Verwendung der erhaltenen Werte der elektrischen Dreiphasenströme im Schritt S203 aus. Die Koordinatentransformation legt die Werte der elektrischen Ströme, die durch die drei Phasen fließen, zu den Werten der elektrischen Ströme, die durch die d- und die q-Achse des Permanentmagnet-Synchronmotors fließen, und sie wird durch die Operation der nachstehend angegebenen Gleichung (5) ausgeführt. Die Koordinatentransformation wird ausgeführt, weil die elektrischen Ströme, die durch die d- und die q-Achse fließen, im wesentlichen Mengen für die Drehmomentsteuerung in dem Permanentmagnet-Synchronmotor sind. Wahlweise kann die Drehmomentsteuerung mit den elektrischen Strömen, welche durch die drei Phasen fließen direkt ausgeführt werden.
Nach der Transformation in die elektrischen Ströme von zwei Achsen berechnet die Steuer-CPU 90 Abweichungen der elektrischen Ströme Idc und Iqc die tatsächlich durch die d- und q- Achse fließen, aus elektrischen Strombefehlswerten Idc* und Iqc* der jeweiligen Achsen, welche aus dem Drehmoment-Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 berechnet werden, und bestimmt anschließend Spannungsbefehlswerte Vdc und Vqc in bezug auf die d- und q-Achse im Schritt S206. Gemäß einem konkreten Prozeß führt die Steuer-CPU 90 arithmetische Operationen der nachstehend angegebenen Gleichungen (6) und der Gleichungen (7) aus. In den Gleichungen (6) und (7) stellen Kp1, Kp2, Ki1 und Ki2 Koeffizienten dar, welche eingestellt sind, um den Eigenschaften des betreffenden Motors zu entsprechen. Jeder Spannungsbefehlswert Vdc (Vqc) schließt einen Teil proportional zu der Abweichung ΔI von dem Strombefehlswert I* ein (der erste Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (7)) und eine Summation der historischen Daten der Abweichungen ΔI für 'i' Zeiten (der zweite Ausdruck auf der rechten Seite).
ΔIdc = Idc* - Idc
ΔIqc = Iqc* - Iqc (6)
Vdc = Kp1 · ΔIdc + ΣKi1·ΔIdc
Vqc = Kp2·ΔIqc + ΣKi2·ΔIqc (7)
Die Steuer-CPU 90 transformiert dann die auf diese Weise erhaltenen Koordinaten der Spannungsbefehlswerte im Schritt S208 erneut (Zweiphasen- zu Dreiphasentransformation). Dies entspricht einer Inversion der im Schritt S204 ausgeführten Transformation. Die Rücktransformation bestimmt Spannungen Vuc, Vvc und Vwc, die tatsächlich an den Dreiphasenspulen 34 anliegen, wie durch nachstehend angegebene Gleichungen (8) ausgedrückt wird:
Vwc = -VuC - Vvc (8)
Die Istspannungssteuerung wird durch eine EIN/AUS-Operation der Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Ansteuerschaltung 91 ausgeführt. Im Schritt S209 wird die EIN- und AUS-Zeitdauer der Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Ansteuerschaltung 91 PWM-(Pulsweitenmodulation)-gesteuert, um die Spannungsbefehlswerte Vuc, Vvc und Vwc zu erhalten, die durch die vorstehend erwähnten Gleichungen (8) bestimmt sind.
Der Drehmoment-Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 ist positiv, wenn ein positives Drehmoment an der Antriebswelle 22 in der Drehrichtung der Kurbelwelle 56 anliegt. Z.B. wird angenommen, daß ein positiver Wert als der Drehmoment- Befehlswert Tc* eingestellt ist. Wenn die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 22 höher als die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 unter dieser Annahme ist, d. h., wenn die Drehzahldifferenz Nc (= Ne - Nd) positiv ist, wird der Kupplungsmotor 30 gesteuert, um die Wiedergewinnungsoperation auszuführen und einen wiedergewonnenen elektrischen Strom gemäß der Drehzahldifferenz Nc zu erzeugen. Wenn die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 kleiner als die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 ist, d. h., wenn die Drehzahldifferenz Nc (= Ne - Nd) negativ ist, wird im Gegensatz dazu der Kupplungsmotor 30 gesteuert, die Antriebsoperation auszuführen und relativ zu der Kurbelwelle 56 in der Drehrichtung der Antriebswelle 22 mit einer Drehzahl umzulaufen, die durch den Absolutwert der Drehzahldifferenz Nc definiert ist. Für den positiven Drehmoment-Befehlswert Tc* führen sowohl die Wiedergewinnungsoperation und die Antriebsoperation des Kupplungsmotors 30 die übereinstimmende Umschaltsteuerung aus. Gemäß einem konkreten Prozeß werden die Transistoren Tr1 bis Tr6 in der ersten Ansteuerschaltung 91 gesteuert, um zu ermöglichen, ein positives Drehmoment an die Antriebswelle 22 durch die Kombination des durch die auf dem Innenrotor 31 angeordneten Permanentmagnete 32 erzeugten Magnetfelds mit dem umlaufenden Magnetfeld, das durch dieelektrischen Ströme, die durch die Dreiphasenspulen 34 fließen, die auf den Außenrotor 33 des Kupplungsmotors 30 gewickelt sind, bewirkt ist, anzulegen. Die übereinstimmende Umschaltsteuerung wird sowohl für die Wiedergewinnungsoperation und die Antriebsoperation des Kupplungsmotors 30 ausgeführt, solange das Vorzeichen des Drehmoment-Befehlswerts Tc* nicht geändert wird. Die Kupplungsmotor-Steuerroutine der Fig. 18 ist daher sowohl auf die Wiedergewinnungsoperation als auch auf die Antriebsoperation anwendbar. Im Bremszustand der Antriebswelle 22 oder bei der rückwärtsfahrt des Fahrzeugs weist der Drehmoment-Befehlswert Tc* das negative Vorzeichen auf. Die Kupplungsmotor-Steuerroutine der Fig. 18 ist ebenfalls auf den Steuerprozeß unter solchen Bedingungen anwendbar, wenn der Lastwinkel θc des Kupplungsmotors 30, der im Schritt S202 erhalten ist, in der umgekehrten Richtung verändert ist.
Wenn die Steuerung des Hilfsmotors 40 beginnt, d. h., wenn das Programm in die Hfilfsmotor-Steuerroutine der Fig. 19 eintritt, liest die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 zuerst den Drehwinkel θr der Rotordrehwelle 38 von dem Lagegeber 47 im Schritt S210 und berechnet einen Lastwinkel θa des Hilfsmotors 40 aus dem gemessenen Drehwinkel θr der Rotordrehwelle 38 im Schritt S211. In dieser Ausführungsform wird ein Synchronmotor mit fünf Polpaaren als der Hilfsmotor 40 verwendet, und der Lastwinkel θa wird somit durch die Gleichung θa = 4θr erhalten. Die Steuer-CPU 90 nimmt anschließend Daten der Ströme Iua und Iva des Hilfsmotors im Schritt S212 auf, welche jeweils durch die U-Phase und die V-Phase der Dreiphasenspulen 44 in dem Hilfsmotor 40 fließen und werden mit den Strommeßvorrichtungen 97 und 98 gemessen. Die Steuer-CPU 90 führt die Koordinatentransformation für die elektrischen Ströme der drei Phasen im Schritt S214 aus, berechnet Spannungsbefehlswerte Vda und Vqa im Schritt S216 und führt die Umkehrtransformation der Koordinaten für die Spannungsbefehlswerte im Schritt S218 aus. Im nachfolgenden Schritt S219 bestimmt die Steuer-CPU 90 die EIN- und AUS- Zeitdauer der Transistoren Tr11 bis Tr16 in der zweiten Ansteuerschaltung 92 für die PWM-(Pulsweitenmodulation)-Steuerung. Die in den Schritten S214 bis S219 ausgeführte Verarbeitung ist ähnlich der Verarbeitung, die in den Schritten S204 bis S209 in der Kupplungsmotor-Steuerroutine ausgeführt ist, wie in dem Ablaufdiagramm der Fig. 18 gezeigt ist.
Der Drehmoment-Befehlswert Ta* des Hilfsmotors 40 wird im Schritt S118 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 11 durch Subtraktion des Drehmoment-Befehlswerts Tc* des Kupplungsmotors 30 von dem Drehmoment-Befehlswert Td* oder wahlweise im Schritt S122 auf der Grundlage der Differenz zwischen dem Solldrehmoment Te* der Brennkraftmaschine und dem Drehmoment-Befehlswert Td*, wie vorstehend beschrieben, und kann dadurch positiv oder negativ sein. Wenn ein positiver Wert als Drehmoment-Befehlswert Ta* eingestellt ist, führt der Hilfsmotor 40 die Antriebsoperation aus. Wenn ein negativer Wert als der Drehmoment-Befehlswert Ta* eingestellt ist, führt andererseits der Hilfsmotor 40 die Wiedergewinnungsoperation aus. Wie die Steuerung des Kupplungsmotors 30 ist die Hilfsmotor-Steuerroutine, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 19 gezeigt ist, sowohl auf die Antriebsoperation als auch auf die Wiedergewinnungsoperation des Hilfsmotors 40 anwendbar. Dies ist auch der Fall, wenn sich die Antriebswelle 22 in Umkehrrichtung zur Drehung der Kurbelwelle 56 dreht. Es wird hier angenommen, daß der Drehmoment-Befehlswert Ta* des Hilfsmotors 40 positiv ist, wenn ein positives Drehmoment an der Antriebswelle 22 in der Drehrichtung der Kurbelwelle 56 anliegt.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Drehmoment-Steuerroutine weist die Antriebsanordnung 20 der ersten Ausführungsform den Aufbau der Fig. 3 auf, die in dem Underdrive-Modus angetrieben wird, oder wahlweise den Aufbau der Fig. 4, um in dem Overdrive-Modus angetrieben zu werden. Die Drehmoment- Steuerroutine bewirkt, daß die Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, der Drehmomentwandlung durch den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 unterzogen wird und als ein Drehmoment entsprechend dem Drehmoment-Befehlswert Td* an die Antriebswelle 22 abgegeben wird, die sich mit der Drehzahl Nd dreht.
Die Umschaltsteuerung des Antriebsmodus folgt der Kupplungsschaltroutine, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 12 gezeigt ist. Diese Routine wird in vorbestimmten Zeitabständen (z. B. alle 20 ms) wiederholt ausgeführt, nachdem die Antriebsanordnung 20 der Ausführungsform eingeschaltet ist. Wenn das Programm in die Routine der Fig. 12 eintritt, liest die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 zuerst die Antriebspunkte der Brennkraftmaschine 50 und der Antriebswelle 22 in den Schritten S130 und S132. Die Antriebspunkte der Brennkraftmaschine 50 und der Antriebswelle 22 sind jeweils durch deren Drehzahl und Drehmoment definiert. Das Lesen des Antriebspunkts der Brennkraftmaschine 50 schließt somit das Lesen der Drehzahl Ne und des abgegebenen Drehmoments Te der Brennkraftmaschine 50 ein. Auf ähnliche Weise schließt das Lesen des Antriebspunkts der Antriebswelle 22 das Lesen der Drehzahl Nd und des abgegebenen Drehmoments Td der Antriebswelle 22 ein.
Wenn die Antriebsanordnung 20 den in Fig. 3 gezeigten Aufbau aufweist, der auf den Underdrive-Modus eingestellt ist, wird der Drehmoment-Befehlswert Tc* durch das Drehmoment Te der Brennkraftmaschine 50 substituiert, da das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 dem Lastdrehmoment der Brennkraftmaschine 50 entspricht. Wenn die Antriebsanordnung 20 den in Fig. 4 gezeigten Aufbau aufweist, der auf den Overdrive-Modus eingestellt ist, wird die Differenz, die durch Subtraktion des Drehmoment-Befehlswerts Ta* vom Drehmoment-Befehlswert Tc* erhalten ist, durch das Drehmoment Te der Brennkraftmaschine 50 substituiert, da die durch Subtraktion des Drehmoments Ta des Hilfsmotors 40 vom Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 dem Lastdrehmoment der Brennkraftmaschine 50 entspricht. Wenn die Antriebsanordnung 20 den in Fig. 3 gezeigten Aufbau aufweist, der auf den Underdrive-Modus eingestellt ist, wird die Summe des Drehmoment-Befehlswerts Tc* und des Drehmoment-Befehlswerts Ta* durch das Drehmoment Tc der Antriebswelle 22 substituiert, da das Drehmoment Td der Summe des Drehmoments Tc des Kupplungsmotors 30 und des Drehmoments Ta des Hilfsmotors 40 entspricht. Wenn die Antriebsanordnung 20 den Aufbau der Fig. 4 aufweist, der in den Overdrive-Modus eingestellt ist, wird der Drehmoment-Befehlswert Tc* durch das Drehmoment Tc der Antriebswelle 22 substituiert, da das Drehmoment Td dem Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 entspricht. In dieser Ausführungsform werden die Werte auf der Grundlage der Drehmoment-Befehlswerte Tc* und Ta* des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 durch den Wert Te der Brennkraftmaschine 50 und das Drehmoment Td der Antriebswelle 22 substituiert. Ein anderer möglicher Aufbau kann Belastungssensoren verwenden, die an der Kurbelwelle 56 und der Antriebswelle 22 angeordnet sind und die Drehmomente Te und Td direkt messen. In Fall, daß sowohl der Abtriebszustand der Brennkraftmaschine 50 als auch der Abtriebszustand der Antriebswelle 22 in dem stationären Zustand sind oder mindestens ausreichend nahe dem stationären Zustand, kann das Solldrehmoment Te* der Brennkraftmaschine durch das Drehmoment Te der Brennkraftmaschine 50 substituiert werden, und der Drehmoment-Befehlswert Td* kann durch das Drehmoment Td der Antriebswelle 22 substituiert werden.
Nach dem Lesen der Antriebspunkte der Brennkraftmaschine 50 und der Antriebswelle 22 bestimmt die Steuer-CPU 90 auf der Grundlage der eingegebenen Antriebspunkt im Schritt S134, ob ein Umschalten des Antriebsmodus erforderlich ist oder nicht. Fig. 20 zeigt einen Prozeß zur Bestimmung, ob ein Umschalten des Antriebsmodus erforderlich ist oder nicht. Eine Kurve A in Fig. 20 ist mit der in dem Kurvenbild der Fig. 16 gezeigten Arbeitskurve A der Brennkraftmaschine 50 übereinstimmend. Eine Kurve der gestrichelten Linie HL stellt die Punkte zum Umschalten vom Underdrive-Modus zum Overdrive- Modus dar, wogegen die andere Kurve der gestrichelten Linie HL die Punkte zum Umschalten vom Overdrive-Modus zum Underdrive-Modus darstellt. Eine Kurve Pd ist eine Konstantenergiekurve, wobei die Energie Pd, die an die Antriebswelle 22 abzugeben ist, konstant ist, und die andere Kurve Pe eine Konstantenergiekurve ist, wobei die Energie Pd, die von der Brennkraftmaschine 50 zum Zweck der Abgabe der Energie Pd an die Antriebswelle 22 abzugeben ist, konstant ist. Zur leichteren Verständnis der Erläuterung wird hier angenommen, daß die Brennkraftmaschine 50 an einem Antriebspunkt Pe0 auf der Arbeitskurve A angetrieben wird, und daß die Antriebswelle 22 an einem Antriebspunkt entlang der Kurve Pd angetrieben wird.
In einem Zustand weist die Antriebsanordnung 20 den Aufbau der Fig. 3 auf und ist in den Underdrive-Modus eingestellt. Wie vorstehend in Verbindung mit Fig. 5 bis 8 beschrieben, wird der Underdrive-Modus grundlegend übernommen, wenn die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 größer als die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 ist. Die Antriebswelle 22 wird demgemäß an einem Antriebspunkt angetrieben, welcher auf der Kurve Pd angeordnet ist und auf der oberen linken Seite der Arbeitskurve A der Brennkraftmaschine 50 in dem Kurvenbild der Fig. 20 vorliegt. Der Aufbau dieser Ausführungsform bestimmt, daß ein Umschalten vom Underdrive-Modus zum Overdrive-Modus erforderlich ist, wenn der Antriebspunkt der Antriebswelle zu einem Punkt unter dem Antriebspunkt Pd1 in den Underdrive-Modus geändert wird. In einem anderen Zustand weist die Antriebsanordnung 20 den Aufbau der Fig. 4 auf und ist in den Overdrive-Zustand versetzt. Der Aufbau dieser Ausführungsform bestimmt, daß ein Umschalten vom Overdrive- Modus zum Underdrive-Modus erforderlich ist, wenn der Antriebspunkt der Antriebswelle 22, welcher auf der Kurve Pd angeordnet ist und auf der unteren rechten Seite der Arbeitskurve A der Brennkraftmaschine 50 in dem Kurvenbild der Fig. 20 die Arbeitskurve A kreuzt und einen Antriebspunkt Pd2 erreicht, oder wenn der Antriebspunkt der Antriebswelle 22 zu einem Punkt über dem Antriebspunkt Pd2 in den Overdrive-Modus verändert wird.
Die Umschaltung des Antriebsmodus, wenn der Antriebspunkt der Antriebswelle 22 die Arbeitskurve A der Brennkraftmaschine 50 kreuzt, stellt eine Hysterese zum Umschalten des Antriebsmodus ein. Dieser Aufbau verhindert auf wirkungsvolle Weise, daß der Antriebsmodus häufig verändert wird, selbst wenn die Antriebswelle 22 an dem Antriebspunkt nahe dem Umschaltpunkt des Antriebsmodus angetrieben wird. Der Bereich der Hysterese hängt z. B. von den Serviceeigenschaften des Fahrzeugs ab, auf welchem die Antriebsanordnung 20 montiert ist.
Wie in der Kupplungsschaltroutine der Fig. 12 gezeigt, wenn im Schritt S136 bestimmt ist, daß ein Umschalten des Antriebsmodus nicht erforderlich ist, verläßt das Programm diese Routine. Wird im Schritt S136 andererseits bestimmt, daß ein Umschalten vom Underdrive-Modus zum Overdrive-Modus erforderlich ist, führt das Programm einen Prozeß zum Umschalten vom Underdrive-Modus in den Overdrive-Modus im Schritt S138 gemäß dem Ablaufdiagramm der Fig. 13 aus. Wenn im Schritt S136 bestimmt ist, daß ein Umschalten vom Overdrive-Modus zum Underdrive-Modus erforderlich ist, führt das Programm den Prozeß zum Umschalten vom Overdrive-Modus in den Underdrive-Modus im Schritt S139 gemäß dem Ablaufdiagramm der Fig. 14 aus. Nach dem Prozeß zum Umschalten verläßt das Programm diese Routine. Nachfolgend werden diese Umschaltprozesse beschrieben.
Wenn der Prozeß zum Umschalten vom Underdrive-Modus in den Overdrive-Modus beginnt, d. h., wenn das Programm in die Umschaltroutine vom Underdrive-Zustand zum Overdrive-Zustand unter der Drehzahl-Vorzugsbedingung eintritt, wie in dem Ablaufdiagramm der Fig. 13 gezeigt ist, liest die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 zuerst die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 im Schritt S140. Die Steuer-CPU 90 stellt dann die eingegebene Drehzahl Nd als die Solldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 50 im Schritt S142 ein, teilt die Energie Pe durch die Solldrehzahl Ne*, um das Solldrehmoment Te* der Brennkraftmaschine 50 im Schritt S144 einzustellen, und stellt den Drehmoment-Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 und den Drehmoment-Befehlswert Ta* des Hilfsmotors 40 gemäß den vorstehend angegebenen Gleichungen (1) und (2) in den Schritten S146 und S148 ein. Eine solche Einstellung ermöglicht, die Brennkraftmaschine 50 mit der Drehzahl anzutreiben, die mit der Drehzahl der Antriebswelle 22 übereinstimmt, während die Energie Pe abgegeben wird, durch die Steuerung des Kupplungsmotors 30 (Fig. 18), die Steuerung des Hilfsmotors 40 (Fig. 19) und die Steuerung der Brennkraftmaschine 50 durch die EFIECU 70, welche unabhängig, aber parallel zu dieser Umschaltroutine ausgeführt werden. Die Steuer-CPU 90 liest anschließend die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 und die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 im Schritt S150 und bestimmt im Schritt S151, ob die Differenz zwischen der eingegebenen Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 und der eingegebenen Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 nicht größer als ein Schwellenwert N1 ist. Der Schwellenwert N1 wird gleich oder ein wenig kleiner als eine maximale Drehzahldifferenz eingestellt, die bewirkt, daß der Drehmomentstoß, welcher an der Antriebswelle 22 auf der Grundlage der Drehzahldifferenz eintritt, wenn die erste Kupplung 45 aus der AUS-Stellung in die EIN-Stellung verändert wird, um die Kurbelwelle 56 mit der Antriebswelle 22 zu verbinden, innerhalb eines zulässigen Bereichs ist.
In dem Fall, daß die Differenz zwischen der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 und der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 größer als der Schwellenwert N1 ist, wiederholt das Programm die Abarbeitung der Schritte 142 bis 150, bis die Differenz nicht größer als der Schwellenwert N1 ist. Die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 kann sich im Verlauf der wiederholten Abarbeitung ändern. Die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22, die im Schritt S150 gelesen ist, wird jedoch als die Solldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 50 im Schritt S142 eingestellt, so daß die Differenz zwischen der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 und der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 schließlich einem Wert annähert, der nicht größer als der Schwellenwert N1 ist.
In dem Fall, daß die Differenz zwischen der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 und der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 nicht größer als der Schwellenwert N1 ist, legt die Steuer-CPU 90 ein Drehmoment fest, um den Drehmomentstoß aufzuheben, der an der Antriebswelle 22 eintritt, wenn die erste Kupplung 45 in die EIN-Stellung versetzt ist und die Antriebsanordnung 20 den Aufbau der Fig. 9 aufweist, auf der Grundlage der Differenz zwischen der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 und der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22, als auch des Drehmoments Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben ist, und des Drehmoments Td, das an die Antriebswelle 22 abgegeben wird, und stellt das festgelegte Drehmoment als den Drehmoment-Befehlswert Ta* des Hilfsmotors 40 im Schritt S153 ein. Wenn die Differenz zwischen der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 und der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 nicht größer als der Schwellenwert N1 unter der Abtriebsbedingung der Energie Pe ist oder selbst dann, wenn die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 Vollkommen mit der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 übereinstimmt, besteht eine Differenz zwischen dem Drehmoment Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben ist, und dem Drehmoment Td, das an die Antriebswelle 22 abgegeben wird, da die Energie Pe der Brennkraftmaschine 50 unter Berücksichtigung der Verluste des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 eingestellt wird. Wenn die erste Kupplung 45 in der EIN-Stellung ist, tritt der Drehmomentstoß auf der Grundlage der Drehzahldifferenz und der Drehmomentdifferenz zwischen der Kurbelwelle 56 und der Antriebswelle 22 demgemäß an der Antriebswelle 22 auf.
In dieser Ausführungsform wird der Drehmomentstoß, der an der Antriebswelle 22 auftritt, für jede Kombination der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50, der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22, des Drehmoments Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben ist, und des Drehmoments Td, das von der Antriebswelle 22 abgegeben ist, sowie des mittleren Drehmomentstoßes über die Zeit in bezug auf jede Kombination im voraus als ein Kennfeld in dem ROM 90b gespeichert. Ein konkreter Prozeß des Schritts S153 liest den mittleren Drehmomentstoß an der Antriebswelle 22 entsprechend der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50, der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22, des Drehmoments Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben ist, und des Drehmoments Td, das zu der Antriebswelle 22 abgegeben ist aus dem Kennfeld, das in dem ROM 90b gespeichert ist und stellt den mittleren Drehmomentstoß als den Drehmoment-Befehlswert Ta* des Hilfsmotors 40 ein. Der Aufbau dieser Ausführungsform verwendet das Solldrehmoment Te* der Brennkraftmaschine und den Drehmoment- Befehlswert Td* im Schritt S153 anstelle der direkten Messung des Drehmoments Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben ist, und des Drehmoments Td, das zu der Antriebswelle 22 abgegeben ist. Ein anderer möglicher Aufbau kann diese Drehmomente mit Drehmomenterfassungssensoren, wie z. B. Belastungssensoren, direkt messen.
Im Gleichlauf mit der Ausgabe des Drehmoments zum Aufheben des Drehmomentstoßes vom Hilfsmotor 40 schaltet die erste Kupplung 45 im Schritt. S154 in die EIN-Stellung und stellt den Drehmoment-Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 in dem Schritt S156 gleich Null ein. Obgleich diese drei Schritte in dem Ablaufdiagramm der Fig. 13 zur Vereinfachung der Darstellung als separate Schritte gezeigt sind, werden diese gleichlaufend unter einer zweckentsprechenden Zeitsteuerung ausgeführt. Die Schrittfolgen sind daher durch eine gestrichelte Linie umgeben und als Schritt S152 in Fig. 13 definiert. Die Antriebsanordnung 20 in dem Underdrive-Zustand weist den Aufbau der Fig. 3 auf, wobei die zweite Kupplung 46 auf die EIN-Stellung eingestellt ist. Die Umschaltoperation der ersten Kupplung 45 in die EIN-Stellung verbindet die Kurbelwelle 56 mit der Antriebswelle 22 und bewirkt, daß die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine 50 direkt an die Antriebswelle 22 erfolgt. Der Drehmoment-Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 wird aus dem folgenden Grund gleichzeitig mit der Umschaltoperation der ersten Kupplung 45 in die EIN- Stellung gleichzeitig gleich Null eingestellt. Die Verbindung der Kurbelwelle 56 mit der Antriebswelle 22 gestattet keine Relativdrehungen des Innenrotors 31 und des Außenrotors 33 in dem Kupplungsmotor 30. Dei Abgabe des Drehmoments vom Kupplungsmotor 30 führt demgemäß nicht zur Abgabe des Drehmoments an die Antriebswelle 22, sondern vergeudet die elektrische Energie und senkt den Energiewirkungsgrad der gesamten Antriebsanordnung 20. Während die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 im wesentlichen mit der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 übereinstimmt, besteht eine kleine Differenz zwischen der Abgabe des Drehmoments Te der Brennkraftmaschine 50 und der Abgabe des Drehmoments Td an die Antriebswelle 22. Eine gewisse Drehmomentänderung tritt demgemäß an der Antriebswelle 22 als Reaktion auf die Umschaltoperation der ersten Kupplung 45 in die EIN-Stellung auf. Diese Drehmomentänderung ist jedoch ausreichend klein und beeinflußt die Fahrt nicht signifikant nachteilig.
Die Steuer-CPU 90 stellt dann den Drehmoment-Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 und den Drehmoment-Befehlswert Ta* des Hilfsmotors 40 gemäß den vorstehend angegebenen Gleichungen (3) und (4) in den Schritten S158 und S160 ein und schaltet im Schritt S162 die zweite Kupplung 46 in die AUS- Stellung, gleichzeitig mit der Abgabe der Drehmomente entsprechend der vorbestimmten Drehmoment-Befehlswerte Tc* und Ta* des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40. Dieser Prozeß bewirkt, daß die Antriebsanordnung 20 den Aufbau der Fig. 4 aufweist und in den Overdrive-Zustand versetzt ist. Diese drei Schritte werden ebenfalls gleichzeitig mit einer zweckentsprechenden Zeitsteuerung ausgeführt und sind daher durch eine gestrichelte Linie umgeben und als Schritt S157 in Fig. 13 definiert. Das Programm stellt den Wert '1', der den Overdrive-Modus darstellt, für den Antriebsmodusanzeiger FD im Schritt S164 ein, bevor diese Routine verlassen wird.
Fig. 21, welche ein vergrößerter Abschnitt der Fig. 20 in der Nähe des Antriebspunkts Pe0 ist, zeigt einen Prozeß zum Umschalten vom Underdrive-Modus zum Overdrive-Modus gemäß der in Fig. 13 gezeigten Routine. Die Umschaltung vom Underdrive-Modus in den Overdrive-Modus wird ausgeführt, wenn der Antriebspunkt der Antriebswelle 22 die Arbeitskurve A kreuzt, um die gestrichelte Linie HL zu erreichen oder über die gestrichelte Linie HL hinausgeht, wie vorstehend erwähnt ist. Es wird hier angenommen, daß die Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt Pe0 angetrieben wird, und daß der Antriebspunkt der Antriebswelle 22 entlang der Kurve Pd verändert wird. Der Antriebsmodus wird umgeschaltet, wenn der Antriebspunkt der Antriebswelle 22 den Antriebspunkt Pd1 erreicht. Die Umschaltoperation der Fig. 13 führt die Steuerung aus, um zu ermöglichen, die Brennkraftmaschine 50 in die Lage zu versetzen, deren Drehzahl Ne mit der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 in Übereinstimmung zu bringen, während die Energie Pe abgegeben wird. Der Abtriebszustand der Brennkraftmaschine 50 wird demgemäß von dem Antriebspunkt Pe0 zu einem Antriebspunkt Pe1 über einen durch den Pfeil gezeigten Pfad verändert, welcher dieselbe Drehzahl wie die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 aufweist. Wenn der Abtriebszustand der Brennkraftmaschine 50 den Antriebspunkt Pe1 erreicht, wird die erste Kupplung 45 in die EIN-Stellung geschaltet, um die Kurbelwelle 56 mit der Antriebswelle 22 zu verbinden und die Antriebskraftabgabe von der Brennkraftmaschine 50 direkt an die Antriebswelle 22 abzugeben. Es besteht eine Drehmomentdifferenz zwischen dem Drehmoment Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, und dem Drehmoment Td, das von der Antriebswelle 22 abgegeben wird, welches als eine lineare Distanz zwischen dem Antriebspunkt Pe2 und dem Antriebspunkt Pd1 ausgedrückt ist. Ein Teil der Drehmomentdifferenz wird an die Antriebswelle 22 als ein kleiner Drehmomentstoß als Reaktion auf die Umschaltoperation der ersten Kupplung in die EIN-Stellung abgegeben. Dieser Drehmomentstoß wird jedoch durch die Drehmomentabgabe vom Hilfsmotor 40 aufgehoben. Die zweite Kupplung 46 wird dann in die AUS-Stellung geschaltet, um die Kurbelwelle 56 von der Antriebswelle 22 zu trennen. Dies bewirkt, daß die Antriebsanordnung 20 den Aufbau der Fig. 4 aufweist und in den Overdrive-Modus versetzt ist. Als Reaktion auf die Umschaltoperation der zweiten Kupplung 46 in die AUS-Stellung kehrt der Steuerprozeß in den Abtriebszustand der Brennkraftmaschine 50 über den Antriebspunkt Pe1 zu dem Antriebspunkt Pe0 zurück.
Der Prozeß zum Umschalten vom Overdrive-Modus zum Underdrive-Modus folgt der Umschaltroutine vom Overdrive-Modus zum Underdrive-Modus unter der Drehzahl-Vorzugsbedingung, wie in dem Ablaufdiagramm der Fig. 14 gezeigt ist. Der Prozeß zum Umschalten vom Overdrive-Modus zum Underdrive-Modus ist ähnlich dem Prozeß zum Umschalten vom Underdrive-Modus zum Overdrive-Modus, wie in Fig. 13 gezeigt, ausgenommen einiger nachstehend angegebener Unterschiede. Die Umschaltoperation der ersten Kupplung 45 in die EIN-Stellung im Schritt S154 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 13 ist durch die Umschaltoperation der zweiten Kupplung 46 in die EIN-Stellung im Schritt S184 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 14 ersetzt, wogegen die Umschaltoperation der zweiten Kupplung 46 in die EIN-Stellung im Schritt S162 durch die Umschaltoperation der ersten Kupplung 45 in die AUS-Stellung ersetzt ist. Der Prozeß der Fig. 14 stellt die Drehmoment-Befehlswerte Tc* und Ta* des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 gemäß den Gleichungen (3) und (4) in den Schritten S176 und S178 ein, während der Prozeß der Fig. 13 die Drehmoment-Befehlswerte Tc* und Ta* gemäß den Gleichungen (1) und (2) in den Schritten S146 und S148 einstellt. Im Gegensatz dazu stellt der Prozeß der Fig. 14 die Drehmoment-Befehlswerte Tc* und Ta* des Kupplungsmotors 40 und des Hilfsmotors 40 gemäß den Gleichungen (1) und (2) in den Schritten S188 und S190 ein, während der Prozeß der Fig. 13 die Drehmoment-Befehlswerte Tc* und Ta* gemäß den Gleichungen (3) und (4) in den Schritten S158 und S160 einstellt. Anstelle des Werts '1', der den Overdrive-Modus darstellt, wird der Wert '0', der den Underdrive-Modus darstellt, als der Antriebsmodusanzeiger FD im Schritt S194 gesetzt. Die Einzelheiten der Verarbeitung werden hier nicht speziell beschrieben.
Fig. 22 zeigt einen Prozeß zum Umschalten vom Overdrive- Modus zum Underdrive-Modus gemäß der Routine der Fig. 14. Es wird hier angenommen, daß die Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt Pe0 angetrieben wird, und daß der Antriebspunkt der Antriebswelle 22 entlang der Kurve Pd verändert wird. Die Umschaltung vom Overdrive-Modus in den Underdrive- Modus wird ausgeführt, wenn der Antriebspunkt der Antriebswelle 22 den Antriebspunkt Pd2 erreicht. Die Umschaltoperation der Fig. 14 führt die Steuerung aus, um zu ermöglichen, daß die Brennkraftmaschine 50 ihre Drehzahl Ne mit der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 in Übereinstimmung bringt, während die Energie Pe abgegeben wird. Der Abtriebszustand der Brennkraftmaschine 50 wird demgemäß vom Antriebspunkt Pe0 zu dem Antriebspunkt Pe2 mit derselben Drehzahl wie die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 über einen durch den Pfeil gezeigten Pfad verändert. Wenn der Abtriebszustand der Brennkraftmaschine 50 den Antriebspunkt Pe2 erreicht, wird die zweite Kupplung 46 in die EIN-Stellung geschaltet, um die Kurbelwelle 56 mit der Antriebswelle 22 zu verbinden, und zu ermöglichen, daß die Antriebskraftabgabe der Brennkraftmaschine 50 direkt an die Antriebswelle 22 abgegeben wird. Es besteht eine Drehmomentdifferenz zwischen dem Drehmoment Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, und dem Drehmoment Td, das an die Antriebswelle 22 abgegeben wird, welches als eine lineare Distanz zwischen dem Antriebspunkt Pe2 und dem Antriebspunkt Pd2 ausgedrückt wird. Ein Teil der Drehmomentdifferenz wird an die Antriebswelle 22 als ein kleiner Drehmomentstoß als Reaktion auf die Umschaltoperation der zweiten Kupplung 46 in die EIN-Stellung abgegeben. Dieser Drehmomentstoß wird jedoch durch die Drehmomentabgabe des Hilfsmotors 40 aufgehoben. Die erste Kupplung 45 wird dann in die AUS-Stellung geschaltet, um die Kurbelwelle 56 von der Antriebswelle 22 zu trennen. Dies bewirkt, daß die Antriebsanordnung 20 den Aufbau der Fig. 3 aufweist und in den Underdrive-Modus eingestellt ist. Als Reaktion auf die Umschaltoperation der ersten Kupplung 45 in die AUS-Stellung führt der Steuerprozeß den Abtriebszustand der Brennkraftmaschine 50 über den Antriebspunkt Pe2 zu dem Antriebspunkt Pe0 zurück.
Dieser Aufbau ermöglicht es, die Antriebsanordnung 20 zwischen dem Zustand der Fig. 3 in dem Underdrive-Modus und dem Zustand der Fig. 4 in dem Overdrive-Modus gleichmäßig umzuschalten. Das Umschalten des Antriebsmodus wird über den Prozeß ausgeführt, bei dem die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 mit der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 in Übereinstimmung gebracht wird und die Kurbelwelle 56 mit der Antriebswelle 22 verbunden wird. Die Antriebskraft kann somit selbst im Verlauf des Umschaltens des Antriebsmodus an die Antriebswelle 22 abgegeben werden.
Die Antriebsanordnung 20 der Ausführungsform führt die Umschaltoperation zwischen dem Underdrive-Modus und dem Overdrive-Modus auf der Grundlage der Antriebspunkte der Brennkraftmaschine 50 und der Antriebswelle 22 aus. Eine Hysterese wird zu der Bestimmung des Umschaltens des Antriebsmodus ausgeführt. Die Hysterese verhindert auf wirkungsvolle Weise die häufige Änderung des Antriebsmodus, selbst wenn die Antriebswelle 22 an dem Antriebspunkt nahe dem Umschaltpunkt des Antriebsmodus angetrieben wird.
Während die Kurbelwelle 56 mit der Antriebswelle 22 verbunden ist, steuert die Antriebsanordnung 20 der Ausführungsform den Kupplungsmotor 30, das Drehmoment nicht abzugeben. Dieser Aufbau verhindert auf wirkungsvolle Weise, daß der Kupplungsmotor 30 elektrische Energie zur Abgabe des Drehmoments vergeudet, das nicht an die Antriebswelle 22 abgegeben wird, wodurch der Energiewirkungsgrad der gesamten Antriebsanordnung 20 erhöht wird.
Wenn die erste Kupplung 45 in die EIN-Stellung eingestellt ist und die Antriebsanordnung den Aufbau der Fig. 9 aufweist, gibt der Hilfsmotor 40 ein Drehmoment ab, um den Drehmomentstoß aufzuheben. Dieser Aufbau vermindert den möglichen Drehmomentstoß an der Antriebswelle 22 und verbessert dadurch das Fahrverhalten.
Die Antriebsanordnung 20 der Ausführungsform kann die Antriebskraft der Brennkraftmaschine 50 an die Antriebswelle 22 mit einem hohen Wirkungsgrad abgeben. Die Brennkraftmaschine 50 wird an dem Antriebspunkt des höchstmöglichen Wirkungsgrads angetrieben. Dies erhöht weiter den Energiewirkungsgrad der gesamten Antriebsanordnung 20.
Die Antriebsanordnung 20 der Ausführungsform verwendet das Kennfeld des Antriebspunkts, der durch die Drehzahl und das Drehmoment definiert ist, um zu bestimmen, ob eine Umschaltung des Antriebsmodus erforderlich ist oder nicht. Ein anderer möglicher Prozeß kann ein Kennfeld verwenden, das nur durch die Drehzahl eingestellt ist, oder ein Kennfeld, das nur durch das Drehmoment eingestellt ist.
In der Antriebsanordnung 20 der Ausführungsform wird eine Hysterese für das Kennfeld eingestellt, das für die Bestimmung verwendet wird, ob eine Umschaltung des Antriebsmodus erforderlich ist oder nicht. Ein anderer möglicher Prozeß braucht keine Hysterese des Kennfelds einzustellen. Z.B. wird bestimmt, daß ein Umschalten des Antriebsmodus erforderlich ist, wenn der Abtriebszustand der Antriebswelle 22 einen Antriebspunkt auf der Arbeitskurve A erreicht.
Wenn der Abtriebszustand der Antriebswelle 22 den vorbestimmten Antriebspunkt zum Umschalten des Antriebsmodus erreicht, steuert die Antriebsanordnung 20 der Ausführungsform die Brennkraftmaschine 50, den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40, um zu bewirken, daß die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 mit der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 in Übereinstimmung gelangt und der Antriebsmodus umgeschaltet wird. Ein anderer möglicher Prozeß kann den Antriebsmodus umschalten, wenn die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 mit der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 übereinstimmt, ohne den Antriebspunkt für ein Umschalten des Antriebsmodus auszuführen, oder die Steuerung ausführen, um die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 mit der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 in Übereinstimmung zu bringen.
Wenn der Abtriebszustand der Antriebswelle 22 den Antriebspunkt zum Umschalten des Antriebsmodus erreicht, führt die Antriebsanordnung 20 der Ausführungsform die Steuerung aus, um zu ermöglichen, daß die Brennkraftmaschine 50 ihre Drehzahl Ne mit der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 in Übereinstimmung bringt, während die Energie Pe abgegeben wird. Ein anderer Steuerprozeß kann die Brennkraftmaschine 50 steuern, um zu ermöglichen, daß die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 mit der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 auf der Arbeitskurve A in Übereinstimmung gelangt. In diesem Fall wird der Prozeß zur Einstellung des Solldrehmoments Te* der Brennkraftmaschine 50 im Schritt S144 in der in Fig. 13 gezeigten Routine und im Schritt S174 in der in Fig. 14 gezeigten Routine durch den Leseprozeß des Drehmoments entsprechend der Drehzahl Nd an dem Antriebspunkt auf der Arbeitskurve A aus dem Kennfeld der Fig. 16 ersetzt und das Einstellen des Drehmoments auf das Solldrehmoment Te* der Brennkraftmaschine 50. Unter der Steuerung, um die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 mit der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 auf der Arbeitskurve A in Übereinstimmung zu bringen, zeigt Fig. 23 einen Prozeß zum Umschalten vom Underdrive-Modus zum Overdrive-Modus, und Fig. 24 zeigt einen Prozeß zum Umschalten vom Overdrive-Modus zum Underdrive- Modus. Wie durch den Vergleich zwischen Fig. 23 und 24 sowie Fig. 21 und 22 klar gezeigt, ist der Drehmomentstoß, der an der Antriebswelle 22 als Reaktion auf die Umschaltoperation eintritt, ein wenig größer in dem Prozeß zum Umschalten unter der Steuerung, um die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 in Übereinstimmung mit der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 auf der Arbeitskurve A zu bringen. Diese Wirkung kann jedoch durch die Drehmomentabgabe des Hilfsmotors 40 zum Aufheben des Drehmomentstoßes vermindert werden.
In der Antriebsanordnung 20 der ersten Ausführungsform wird eine Umschaltung des Antriebsmodus ausgeführt, wenn die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 im wesentlichen gleich der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 ist, d. h., wenn die Drehzahldifferenz nicht größer als der Schwellenwert N1 ist. Da der Drehmomentstoß, der an der Antriebswelle 22 im Verlauf der Änderung des Aufbaus der Antriebsanordnung 22 in den Zustand der Fig. 9 auftritt, durch die Drehmomentabgabe des Hilfsmotors 40 aufgehoben werden kann, ist ein relativ großer Wert als Schwellenwert N1 einstellbar. Ein bestimmter Steuerprozeß des Hilfsmotors 40 braucht selbst keinen Schwellenwert N1 zu erfordern. In diesem Fall kann der Antriebsmodus umgeschaltet werden, ohne einen großen Drehmomentstoß zu verursachen, selbst wenn die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 nicht mit der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 übereinstimmt.
Nachfolgend wird eine Antriebsanordnung 20B als eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Antriebsanordnung 20B der zweiten Ausführungsform weist denselben Hardwareaufbau wie die Antriebsanordnung 20 der ersten Ausführungsform auf. Die Komponenten der Antriebsanordnung 20B der zweiten Ausführungsform sind mit denen der Antriebsanordnung 20 der ersten Ausführungsform übereinstimmend und sind demgemäß mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden an dieser Stelle nicht speziell beschrieben. Die Bezugszeichen und Symbole, die in der Beschreibung der ersten Ausführungsform verwendet sind, weisen dieselben Bedeutungen in der Beschreibung der zweiten Ausführungsform auf, wenn nicht anderes angegeben Die Drehmomentsteuerung und die Umschaltsteuerung des Antriebsmodus, die in der Antriebsanordnung 20B der zweiten Ausführungsform ausgeführt werden, folgen jeweils der Drehmoment-Steuerroutine der Fig. 11 und der Kupplungsschaltroutine der Fig. 12, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben ist. In der Kupplungsschaltroutine der Fig. 12 folgen jedoch der Prozeß zum Umschalten vom Underdrive-Modus zum Overdrive-Modus im Schritt S138 und der Prozeß zum Umschalten vom Overdrive-Modus zum Underdrive-Modus in dem Schritt S139 einer Umschaltroutine vom Underdrive-Zustand zum Overdrive-Zustand unter einer Drehmoment-Vorzugsbedingung, wie in dem Ablaufdiagramm der Fig. 25 gezeigt, und einer Umschaltroutine vom Overdrive-Zustand zum Underdrive- Zustand unter der Drehmoment-Vorzugsbedingung, wie in dem Ablaufdiagramm der Fig. 26 in der zweiten Ausführungsform gezeigt ist. Die Drehmoment-Steuerroutine der Fig. 11 und die Kupplungsschaltroutine der Fig. 12 sind vorhergehend ausführlich beschrieben worden, und die folgende Beschreibung betrifft den Prozeß zum Umschalten des Antriebsmodus gemäß den Routinen der Fig. 25 und 26.
Wenn das Programm in die Routine der Fig. 25 eintritt, stellt die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 in der zweiten Ausführungsform den Drehmoment-Befehlswert Td* oder das Drehmoment, das an die Antriebswelle 22 abzugeben ist, als das Solldrehmoment Te* der Brennkraftmaschine 50 im Schritt S240 ein. Die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 teilt dann die Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 50 abzugeben ist, durch das vorbestimmte Solldrehmoment Te*, um die Solldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 50 im Schritt S242 zu berechnen und stellt den Drehmoment-Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 und den Drehmoment-Befehlswert Ta* des Hilfsmotors 40 gemäß den vorhergehend angegebenen Gleichungen (1) und (2) in den Schritten S244 und S246 ein. Solche Einstellungen ermöglichen es, die Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt anzutreiben, an dem das Drehmoment abgegeben wird, das mit dem Drehmoment übereinstimmt, das an die Antriebswelle 22 abzugeben ist (d. h. der Drehmoment- Befehlswert Td*), während durch die Steuerung des Kupplungsmotors 30 (Fig. 18), die Steuerung des Hilfsmotors 40 (Fig. 19) und die Steuerung der Brennkraftmaschine 50 durch die EFIECU 70 die Energie Pe abgegeben wird, welche unabhängig, aber parallel zu diese r Umschaltroutine ausgeführt werden.
Die Differenz zwischen dem Drehmoment-Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 und dem Drehmoment-Befehlswert Td* wird mit einem Schwellenwert T1 im Schritt S248 verglichen. Die Abarbeitung der Schritte S240 und S246 wird wiederholt ausgeführt, bis die Differenz nicht größer als der Schwellenwert TI ist. Der Schwellenwert T1 wird verwendet, um zu bestimmen, ob das Drehmoment Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, mit dem Drehmoment Td, das an die Antriebswelle 22 abgegeben wird, in Übereinstimmung ist. Nicht die Differenz zwischen dem Drehmoment Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben ist, und dem Drehmoment Td, das an die Antriebswelle 22 abgegeben wird, sondern die Differenz zwischen dem Drehmoment-Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 und dem Drehmoment-Befehlswert Td* wird mit dem Schwellenwert T1 aus dem folgenden Grund verglichen. Das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 entspricht dem Lastdrehmoment Te der Brennkraftmaschine 50, und es kann davon ausgegangen werden, daß das Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 30 gleich dem Drehmoment-Befehlswert Tc* in dem stationären Zustand ist, und daß das Drehmoment Td, das an die Antriebswelle 22 abgegeben ist, mit dem Drehmoment-Befehlswert Td* übereinstimmt.
In dem Fall, daß die Differenz zwischen dem Drehmoment- Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 und dem Drehmoment- Befehlswert Td* nicht größer als der Schwellenwert T1 ist, schaltet die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 im Schritt S250 die zweite Kupplung 46 in die AUS-Stellung. Dieser Prozeß ermöglicht, daß die Antriebsanordnung 20B den Aufbau der Fig. 10 aufweist. In diesem ist der Drehmoment- Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 im wesentlichen mit dem Drehmoment-Befehlswert Td* übereinstimmend, so daß der Kupplungsmotor 30 ein Drehmoment, das dem Drehmoment-Befehlswert Tc* entspricht, an die Antriebswelle 22 abgibt.
Die Steuer-CPU 90 liest anschließend die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 und eine Drehzahl Na des Hilfsmotors 40 in den Schritten S252 und 254, berechnet den Drehmoment- Befehlswert Ta* des Hilfsmotors 40 aus den eingegebenen Drehzahlen Ne und Na gemäß einer nachstehend angegebenen Gleichung (9) im Schritt S256 und vergleicht die Differenz zwischen der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 und der Drehzahl Na des Hilfsmotors 40 mit einem Schwellenwert N2 im Schritt S258. Die Abarbeitung der Schritte S252 bis 258 wird wiederholt ausgeführt, bis die Differenz nicht größer als der Schwellenwert N2 ist. Der erste Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (9) ist ein Proportionalausdruck zum Aufheben der Abweichung der Drehzahl Na des Hilfsmotors 40 von der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50, und der zweite Ausdruck auf der rechten Seite ist ein Integralausdruck zum Aufheben der stationären Abweichung. K5 und K6 bezeichnen Proportionalkonstanten. Der Schwellenwert N2 wird verwendet, um zu bestimmen, ob die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 im wesentlichen mit der Drehzahl Na des Hilfsmotors 40 übereinstimmt oder nicht. Dieser Prozeß ermöglicht, daß die Drehzahl Na des Hilfsmotors 40 im wesentlichen gleich der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 ist. Die Drehzahl Na des Hilfsmotors 40 kann aus dem durch den Lagegeber 47 erfaßten Drehwinkel θr der Rotordrehwelle 38 berechnet werden.
Ta* ← K5(Ne - Na) + K6 (Ne - Na)dt (9)
In dem Fall, daß die Differenz zwischen der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 und der Drehzahl Na des Hilfsmotors 40 nicht größer als der Schwellenwert N2 ist, schaltet die Steuer-CPU 90 im Schritt S262 die erste Kupplung 45 in die EIN-Stellung und stellt gleichzeitig den Drehmoment-Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 und den Drehmoment-Befehlswert T+ des Hilfsmotors 40 gemäß den vorstehend angegebenen Gleichungen (3) und (4) in den Schritten S264 und S266 ein. Dieser Prozeß ermöglicht es, daß die Antriebsanordnung 20B den Aufbau der Fig. 4 aufweist und in den Overdrive-Zustand versetzt ist. Diese drei Schritte werden gleichzeitig ausgeführt und sind daher durch eine gestrichelte Linie umgeben und als Schritt S161 in Fig. 25 definiert. Das Programm setzt den Wert '1', der den Overdrive-Modus darstellt, für den Antriebsmodusanzeiger FD im Schritt S268, bevor diese Routine verlassen wird.
Fig. 27 zeigt einen Prozeß zum Umschalten vom Underdrive- Modus zum Overdrive-Modus gemäß der Routine der Fig. 25. Wie in der ersten Ausführungsform wird hier angenommen, daß die Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt Pe0 angetrieben wird, und daß der Antriebspunkt der Antriebswelle 22 entlang der Kurve Pd verändert wird. Die Umschaltung vom Underdrive- Modus in den Overdrive-Modus wird ausgeführt, wenn der Abtriebszustand det Antriebswelle 22 den Antriebspunkt Pd1 erreicht. Die Umschaltoperation der Fig. 25 führt die Steuerung aus, um zu ermöglichen, daß die Brennkraftmaschine 50 ihr abgegebenes Drehmoment Te mit dem Drehmoment Td, das an die Antriebswelle 22 abgegeben ist, in Übereinstimmung zu bringen, während die Energie Pe abgegeben wird. Der Abtriebszustand der Brennkraftmaschine 50 wird demgemäß von dem Antriebspunkt Pe0 zu dem Antriebspunkt Pe3 verändert, der dasselbe Drehmoment wie das Drehmoment Td aufweist, das über einen durch den Pfeil gezeigten Pfad an die Antriebswelle 22 abgegeben wird. Wenn der Abtriebszustand der Brennkraftmaschine 50 den Antriebspunkt P3 erreicht, wird die zweite Kupplung 46 in die AUS-Stellung geschaltet. Dies ermöglicht der Antriebsanordnung 20B, den Aufbau der Fig. 10 aufzuweisen. Da in diesem Augenblick das Drehmoment Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben ist, gleich dem Drehmoment Td ist, das an die Antriebswelle 22 abgegeben ist, gibt der Kupplungsmotor 30 ein Drehmoment aus, das dem Drehmoment Td gleichwertig ist, das an die Antriebswelle 22 abgegeben wird. Es besteht eine positive Drehzahldifferenz zwischen der Kurbelwelle 56 und der Antriebswelle 22, und der Kupplungsmotor 30 gewinnt die elektrische Energie wieder. Die wiedergewonnene elektrische Energie ist jedoch relativ gering und wird hauptsächlich verbraucht, um den Hilfsmotor 40 anzutreiben. Die erste Kupplung 45 wird dann in die EIN-Stellung geschaltet. Dies bewirkt, daß die Antriebsanordnung 20B den Aufbau der Fig. 4 aufweist und in den Overdrive-Modus eingestellt ist. Als Reaktion auf die Umschaltoperation der ersten Kupplung 45 in die EIN-Stellung führt der Steuerprozeß den Abtriebszustand der Brennkraftmaschine 50 über den Antriebspunkt Pe3 zum Antriebspunkt Pe0 zurück.
Der Prozeß zum Umschalten vom Overdrive-Modus in den Underdrive-Modus folgt der Umschaltroutine vom Overdrive-Zustand zum Underdrive-Zustand unter der Drehmoment-Vorzugsbedingung, wie in dem Ablaufdiagramm der Fig. 26 gezeigt. Der Prozeß zum Umschalten vom Overdrive-Modus zum Underdrive- Modus ist ähnlich dem Prozeß zum Umschalten vom Underdrive- Modus zum Overdrive-Modus, wie in Fig. 25 gezeigt, mit Ausnahme einiger Unterschiede, die nachstehend angegeben sind. Die Umschaltoperation der zweiten Kupplung 46 in die EIN- Stellung im Schritt S250 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 25 wird durch die Umschaltoperation der ersten Kupplung 45 in die AUS-Stellung im Schritt S280 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 26 ersetzt, wogegen die Umschaltoperation der ersten Kupplung 45 in die EIN-Stellung im Schritt S262 durch die Umschaltoperation der zweiten Kupplung 46 in die EIN-Stellung im Schritt S292 ersetzt wird. Der Prozeß der Fig. 26 stellt die Drehmoment-Befehlswerte Tc* und Ta* des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 gemäß den Gleichungen (3) und (4) in den Schritten S274 und S276 ein, während der Prozeß der Fig. 25 die Drehmoment-Befehlswerte Tc* und Ta* gemäß den Gleichungen (1) und (2) in den Schritten S244 und S246 einstellt. Im Gegensatz dazu stellt der Prozeß der Fig. 26 die Drehmoment-Befehlswerte Tc* und Ta* des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 gemäß den Gleichungen (1) und (2) in den Schritten S294 und S296 ein, während der Prozeß der Fig. 25 die Drehmoment-Befehlswerte Tc* und Ta* gemäß den Gleichungen (3) und (4) in den Schritten S264 und S266 einstellt. Da die Rotordrehwelle 38 mit der Antriebswelle 22 verbunden ist, wenn die Antriebsanordnung 20B den Aufbau der Fig. 10 aufweist, wird ein Wert, der nach der nachstehend angegebenen Gleichung (10) berechnet ist, als Drehmoment- Befehlswert Ta* des Hilfsmotors 40 eingestellt, um zu ermöglichen, daß die Drehzahl Na des Hilfsmotors 40 mit der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 in den Schritten S282 bis S288 in Übereinstimmung gebracht wird. Anstelle des Werts '1', der den Overdrive-Modus darstellt, wird der Wert '0', der den Underdrive-Modus darstellt, als Antriebsmodusanzeiger FD im Schritt S298 gesetzt. Die Einzelheiten der Abarbeitung werden an dieser Stelle nicht speziell beschrieben.
Ta* ← K5(Nd - Na) + K6 (Nd - Na)dt (10)
Fig. 28 zeigt einen Prozeß zum Umschalten vom Overdrive- Modus zum Underdrive-Modus gemäß der in Fig. 26 gezeigten Routine. Wie in der ersten Ausführungsform wird hier angenommen, daß die Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt Pe0 angetrieben wird, und daß der Antriebspunkt der Antriebswelle 22 entlang der Kurve Pd verändert wird. Die Umschaltung vom Overdrive-Modus in den Underdrive-Modus wird ausgeführt, wenn der Abtriebszustand der Antriebswelle 22 den Antriebspunkt Pd2 erreicht. Die Umschaltoperation der Fig. 26 führt die Steuerung aus, um zu ermöglichen, daß die Brennkraftmaschine 50 das abgegebene Drehmoment Te mit dem abgegebenen Drehmoment Td der Antriebswelle 22 in Übereinstimmung bringt, während die Energie Pe abgegeben wird. Der Abtriebszustand der Brennkraftmaschine 50 wird demgemäß von dem Antriebspunkt Pe0 zu dem Antriebspunkt Pe4 verändert, der dasselbe Drehmoment wie das Drehmoment Td aufweist, das über einen durch den Pfeil gezeigten Pfad an die Antriebswelle 22 abgegeben wird. Wenn der Abtriebszustand der Brennkraftmaschine 50 den Antriebspunkt Pe4 erreicht, wird die erste Kupplung 45 in die EIN-Stellung geschaltet. Dies ermöglicht, daß die Antriebsanordnung 20B den Aufbau der Fig. 10 aufweist. Da in diesem Augenblick das Drehmoment Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, gleich dem Drehmoment Td ist, das an die Antriebswelle 22 abgegeben wird, gibt der Kupplungsmotor 30 ein Drehmoment Td ab, das dem Drehmoment Td an die Antriebswelle 22 gleichwertig ist. Es besteht eine negative Drehzahldifferenz zwischen der Kurbelwelle 56 und der Antriebswelle 22, und der Kupplungsmotor 30 führt die Antriebsoperation aus, um eine relativ kleine elektrische Energiemenge zu verbrauchen. Die verbrauchte elektrische Energiemenge wird durch die Batterie 94 zugeführt. Die zweite Kupplung 46 wird dann in die EIN-Stellung geschaltet. Dies bewirkt, daß die Antriebsanordnung 20B den Aufbau der Fig. 3 aufweist und in den Underdrive-Modus eingestellt ist. Als Reaktion auf die Umschaltoperation der zweiten Kupplung 46 in die EIN-Stellung führt der Steuerprozeß den Abtriebszustand der Brennkraftmaschine 50 über den Antriebspunkt Pe4 zu dem Antriebspunkt Pe0 zurück.
Dieser Aufbau ermöglicht, die Antriebsanordnung 20B der zweiten Ausführungsform zwischen dem Zustand der Fig. 3 in dem Underdrive-Modus und dem Zustand der Fig. 4 in dem Overdrive-Modus gleichmäßig umzuschalten. Die Umschaltung des Antriebsmodus wird über den Aufbau der Fig. 10 unter der Bedingung ausgeführt, daß das Drehmoment Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben ist, mit dem Drehmoment Td, das an die Antriebswelle 22 abgegeben ist, in Übereinstimmung gebracht ist. Die Antriebskraft kann somit an die Antriebswelle 22 abgegeben werden, selbst in dem Verlauf der Umschaltung des Antriebsmodus.
Die Antriebsanordnung 20B der zweiten Ausführungsform weist ähnliche Vorteile wie die Antriebsanordnung 20 der ersten Ausführungsform auf. Der Antriebsmodus kann zwischen dem Underdrive-Modus und dem Overdrive-Modus auf der Grundlage der Antriebspunkte der Brennkraftmaschine 50 und der Antriebswelle 22 umgeschaltet werden. Die zu der Bestimmung einer Umschaltung des Antriebsmodus eingestellte Hysterese verhindert auf wirkungsvolle Weise, daß der Antriebsmodus häufig verändert wird, selbst wenn die Antriebswelle 22 an dem Antriebspunkt nahe dem Umschaltpunkt des Antriebsmodus angetrieben wird. Andere Vorteile schließen die Wirkung der Abgabe der Antriebskraft von der Brennkraftmaschine 50 an die Antriebswelle 22 mit einem hohen Wirkungsgrad und die Wirkung des Antriebs der Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt des höchstmöglichen Wirkungsgrads ein, um den Energiewirkungsgrad der gesamten Antriebsanordnung 20B zu erhöhen.
Wie die Antriebsanordnung 20 der ersten Ausführungsform kann die Antriebsanordnung 20B der zweiten Ausführungsform ein Kennfeld verwenden, das nur durch die Drehzahl eingestellt wird, oder ein Kennfeld, das nur durch das Drehmoment zur Bestimmung eingestellt wird, ob eine Umschaltung des Antriebsmodus erforderlich ist oder nicht. Es braucht keine Hysterese in dem Kennfeld eingestellt werden, das zur Bestimmung einer Umschaltung des Antriebsmodus verwendet wird. Ein anderer möglicher Prozeß kann den Antriebsmodus umschalten, wenn das Drehmoment Td, das an die Antriebswelle 22 abgegeben wird, mit dem Drehmoment Te übereinstimmt, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, ohne den Antriebspunkt für eine Umschaltung des Antriebsmodus einzustellen oder die Steuerung auszuführen, um das Drehmoment Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben ist, mit dem Drehmoment Td, das an die Antriebswelle 22 abgegeben wird, in Übereinstimmung zu bringen.
In dem Aufbau der zweiten Ausführungsform wird entweder die zweite Kupplung 46 oder die erste Kupplung 45 während der Steuerung des Hilfsmotors 40 in die RUS-Stellung geschaltet, um die Antriebsanordnung 20B in den Zustand der Fig. 10 zu versetzen. Die Steuerung des Hilfsmotors 40 wird dann verändert, um die Drehzahl Na der Rotordrehwelle 38 mit der Drehzahl der entsprechenden Welle (entweder Ne oder Na) in Übereinstimmung zu bringen. Ein anderer möglicher Prozeß stellt den Drehmoment-Befehlswert Ta* des Hilfsmotors -40 gleich Null ein, um zu verhindern, daß die Drehungen der Rotordrehwelle 38, unmittelbar nachdem die Antriebsanordnung 20B in den Zustand der Fig. 10 versetzt ist, durch den Hilfsmotor 40 verändert werden. Dieser Prozeß steuert den Hilfsmotor 40 im Gleichlauf mit der Umschaltoperation entweder der zweiten Kupplung 46 oder der ersten Kupplung 45 in die AUS-Stellung, und ändert dann die Steuerung des Hilfsmotors 40, um die Drehzahl der Rotordrehwelle 38 mit der Drehzahl der entsprechenden Welle in Übereinstimmung zu bringen. Ein noch anderer möglicher Prozeß steuert den Hilfsmotor 40, um zu verhindern, daß ein Drehmoment vom Hilfsmotor 40 im Gleichlauf mit der Umschaltoperation entweder der zweiten Kupplung 46 oder der ersten Kupplung 45 in die AUS-Stellung abgegeben wird, und verbindet die Rotordrehwelle 38 mit der entsprechenden Welle, ohne die Drehzahl der Rotordrehwelle 38 zu steuern. Diese wahlweisen Strukturen verhindern auf wirkungsvolle Weise eine unerwartete Veränderung der Drehzahl der Rotordrehwelle 38. In einer möglichen Anwendung zur Realisierung des Aufbaus zur Verhinderung der Abgabe eines Drehmoments vom Hilfsmotor 40 im Gleichlauf mit der Umschaltoperation entweder der zweiten Kupplung 46 oder der ersten Kupplung 45 in die AUS-Stellung kann ein Ausschalter in den Dreiphasenleitungen zur Verbindung der zweiten Ansteuerschaltung 92 mit den Dreiphasenspulen 44 des Hilfsmotors 40 angeordnet werden. Der Ausschalter unterbricht die Übertragung der elektrischen Energie zwischen dem Hilfsmotor 40 und der zweiten Ansteuerschaltung 92 im Gleichlauf mit der Umschaltoperation entweder der zweiten Kupplung 46 oder der ersten Kupplung 45 in die AUS-Stellung. Dieser Aufbau stellt das Drehmoment des Hilfsmotors 40 gleich Null ein und erleichtert auf diese Weise die Gleichlaufoperation mit der zweiten Kupplung 46 oder der ersten Kupplung 45.
Wenn in der Antriebsanordnung 20B der zweiten Ausführungsform der Abtriebszustand der Antriebswelle 22 den Antriebspunkt zum Umschalten des Antriebsmodus erreicht, wird die Brennkraftmaschine 50 gesteuert, um das Drehmoment Te mit dem Drehmoment Td, das an die Antriebswelle 22 abgegeben wird, in Übereinstimmung zu bringen, während die Energie Pe abgegeben wird. Ein anderer Steuerprozeß kann die Brennkraftmaschine 50 steuern, um zu ermöglichen, daß das Drehmoment Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, mit dem Drehmoment Td übereinstimmt, das an die Antriebswelle 22 auf der Arbeitskurve A abgegeben wird. In diesem Fall wird der Prozeß zur Einstellung der Solldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 50 im Schritt S242 in der Routine der Fig. 25 und in dem Schritt S272 in der Routine der Fig. 26 durch den Prozeß zum Lesen der Drehzahl ersetzt, die dem Drehmoment-Befehlswert Td* an dem Antriebspunkt auf der Arbeitskurve A entspricht, aus dem Kennfeld der Fig. 16 und Einstellen der Drehzahl auf die Solldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 50. Unter der Steuerung, um das Drehmoment Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben ist, mit dem Drehmoment Td, das an die Antriebswelle 22 abgegeben ist, auf der Arbeitskurve A, zeigt die Fig. 29 einen Prozeß zum Umschalten vom Underdrive-Modus zum Overdrive-Modus und Fig. 30 zeigt einen Prozeß zum Umschalten vom Overdrive-Modus zum Underdrive-Modus.
Wie vorstehend beschrieben, führt die Antriebsanordnung 20 der ersten Ausführungsform ein Umschalten vom Underdrive- Modus zum Overdrive-Modus oder wahlweise ein Umschalten vom Overdrive-Modus zum Underdrive-Modus aus, um die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 mit der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 in Übereinstimmung zu bringen. Die Antriebsanordnung 20B der zweiten Ausführungsform führt ein Umschalten vom Underdrive-Modus zum Overdrive-Modus oder wahlweise ein Umschalten vom Overdrive-Modus zum Underdrive-Modus aus, indem das Drehmoment Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, mit dem. Drehmoment Td, das an die Antriebswelle 22 abgegeben wird, in Übereinstimmung zu bringen. Ein anderer möglicher Aufbau führt ein Umschalten vom Underdrive- Modus zum Overdrive-Modus aus, indem die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 mit der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 in Übereinstimmung gebracht wird, während eine solche Umschaltung vom Overdrive-Modus zum Underdrive-Modus ausgeführt wird, indem das Drehmoment Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird mit dem Drehmoment Td, das an die Antriebswelle 22 abgegeben wird, in Übereinstimmung zu bringen. Wie durch den Vergleich zwischen dem Prozeß zum Umschalten der Fig. 21 und dem Prozeß zum Umschalten der Fig. 27 deutlich wird, wenn der Antriebsmodus vom Underdrive- Modus zum Overdrive-Modus umgeschaltet wird, führt der Aufbau, um die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 mit der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 in Übereinstimmung zu bringen zu einer geringeren Verschiebung des Antriebspunkts der Brennkraftmaschine 50. D. h., der Aufbau, um die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 mit der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 in Übereinstimmung zu bringen, gewährleistet ein gleichmäßigeres Umschalten des Antriebsmodus.
Wie durch den Vergleich zwischen dem Prozeß zum Umschalten der Fig. 22 und dem Prozeß zum Umschalten der Fig. 28 deutlich wird, wenn der Antriebsmodus von dem Overdrive-Modus zum Underdrive-Modus umgeschaltet wird, führt andererseits der Aufbau, um das Drehmoment Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, mit dem Drehmoment Td, das an die Antriebswelle 22 abgegeben wird, zu einer kleineren Verschiebung des Antriebspunkts der Brennkraftmaschine 50. D. h., der Aufbau, um das Drehmoment Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben wird, mit dem Drehmoment Td, das an die Antriebswelle 22 abgegeben wird, in Übereinstimmung zu bringen, gewährleistet ein gleichmäßigeres Umschalten des Antriebsmodus. Der abgewandelte Aufbau führt demgemäß ein Umschalten vom Underdrive-Modus zum Overdrive-Modus gemäß der Routine der Fig. 13 aus und ein Umschalten vom Overdrive-Modus zum Underdrive-Modus gemäß der Routine der Fig. 26, um ein gleichmäßigeres Umschalten des Antriebsmodus zu gewährleisten. Ein noch anderer möglicher Aufbau kann jedoch ein Umschalten vom Underdrive-Modus zum Overdrive-Modus ausführen, indem das Drehmoment Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben ist, mit dem Drehmoment Td, das an die Antriebswelle 22 abgegeben wird, in Übereinstimmung gebracht wird, während ein Umschalten von dem Overdrive-Modus zum Underdrive-Modus ausgeführt wird, indem die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 mit der Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 in Übereinstimmung gebracht wird.
Nachfolgend wird eine Antriebsanordnung 20C als eine dritte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Antriebsanordnung 20C der dritten Ausführungsform weist denselben Hardwareaufbau wie die Antriebsanordnung 20 der ersten Ausführungsform auf. Die Komponenten der Antriebsanordnung 20C der dritten Ausführungsform, die mit denen der Antriebsanordnung 20 der ersten Ausführungsform übereinstimmen, sind demgemäß mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden an dieser Stelle nicht speziell beschrieben. Die Bezugszeichen und Symbole, die in der Beschreibung der ersten Ausführungsform verwendet sind, weisen dieselben Bedeutungen in der Beschreibung der dritten Ausführungsform auf, wenn nicht anderes angegeben.
Wie die zweite Ausführungsform folgen die Drehmomentsteuerung und die Umschaltsteuerung des Antriebsmodus, die in der Antriebsanordnung 20C der dritten Ausführungsform ausgeführt werden, jeweils der Drehmoment-Steuerroutine der Fig. 11 und der Kupplungsschaltroutine der Fig. 12, die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind. In der Kupplungsschaltroutine der Fig. 12 folgen jedoch der Prozeß zum Umschalten vom Underdrive-Modus zum Overdrive-Modus im Schritt S138 und der Prozeß zum Umschalten vom Overdrive-Modus zum Underdrive- Modus im Schritt S139 einer Umschaltroutine vom Underdrive- Zustand zum Overdrive-Zustand unter einer übereinstimmenden Leistungsbedingung, wie in dem Ablaufdiagramm der Fig. 31 gezeigt ist, und einer Umschaltroutine vom Overdrive-Zustand zum Underdrive-Züstand unter der übereinstimmenden Leistungsbedingung, wie in dem Ablaufdiagramm der Fig. 32 in der dritten Ausführungsform gezeigt ist. Die Drehmoment- Steuerroutine der Fig. 11 und die Kupplungsschaltroutine der Fig. 12 sind vorhergehend ausführlich beschrieben worden, und die folgende Beschreibung betrifft den Prozeß zum Umschalten des Antriebsmodus gemäß den Routinen der Fig. 31 und 32.
Wenn das Programm in die Routine der Fig. 31 eintritt, liest die Steuer-CPU 90 der Steuervorrichtung 80 zuerst die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 im Schritt S340 und stellt die eingegebene Drehzahl Nd als die Solldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 50 ein und den Drehmoment-Befehlswert Td* (d. h. das Drehmoment, das an die Antriebswelle 22 abzugeben ist) als das Solldrehmoment Te* der Brennkraftmaschine 50 im Schritt S342 ein. Die Steuer-CPU 90 stellt dann den Drehmoment-Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 und den Drehmoment-Befehlswert Ta* des Hilfsmotors 40 gemäß den vorstehend angegebenen Gleichungen (1) und (2) in den Schritten S344 und S346 ein. Solche Einstellungen ermöglichen, daß die Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt der Antriebswelle 22 durch die Steuerung des Kupplungsmotors 30 (Fig. 18), die Steuerung des Hilfsmotors 40 (Fig. 19) und die Steuerung der Brennkraftmaschine 50 durch die EFIECU 70, welche unabhängig, aber parallel zu dieser Umschaltroutine ausgeführt werden. D. h., die Brennkraftmaschine 50 wird angetrieben, daß die Abgabeleistung mit der abgegebenen Leistung an die Antriebswelle 22 übereinstimmt.
Die Steuer-CPU 90 liest anschließend die Drehzahl Nd der Antriebswelle 22 und die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 50 im Schritt S348 und vergleicht die Differenz zwischen der eingegebenen Drehzahl Ne und der eingegebenen Drehzahl Nd mit einem Schwellenwert N1 und die Differenz zwischen dem Drehmoment-Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 und dem Drehmoment-Befehlswert Td* mit einem Schwellenwert T1 im Schritt S350. Die Abarbeitung der Schritte S342 und S348 wird wiederholt ausgeführt, bis die Differenzen jeweils nicht größer als der Schwellenwert N1 und nicht größer als der Schwellenwert T1 sind. Der Schwellenwert N1 ist mit dem in der ersten Ausführungsform beschriebenen Schwellenwert N1 übereinstimmend, und der Schwellenwert T1 ist mit dem in der zweiten Ausführungsform beschriebenen Schwellenwert T1 übereinstimmend. Der Vergleich der Differenz zwischen dem Drehmoment-Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 und dem Drehmoment-Befehlswert Td* mit dem Schwellenwert T1 entspricht dem Vergleich der Differenz zwischen dem Drehmoment Te, das von der Brennkraftmaschine 50 abgegeben ist, und dem Drehmoment Td, das an die Antriebswelle 22 abgegeben ist, mit dem Schwellenwert T1, wie in der zweiten Ausführungsform beschrieben ist. Eine solche Steuerung des Antriebspunkts der Brennkraftmaschine 50 verursacht einen Mangel an Energie, entsprechend den Verlusten in dem Kupplungsmotor 30 und dem Hilfsmotor 40. Der Energiemangel ist jedoch relativ gering und wird als elektrische Energie zugeführt, die aus der Batterie 94 entladen wird.
In dem Fall, daß beide Differenzen nicht größer als die Schwellenwerte N1 und T1 sind, schaltet die Steuer-CPU 90 die erste Kupplung 45 in die EIN-Stellung im Schritt S352 und stellt gleichzeitig den Drehmoment-Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 gleich Null im Schritt S354 ein. Das Einstellen des Drehmoment-Befehlswerts Tc* des Kupplungsmotors 30 gleich Null, gleichzeitig mit der Umschaltoperation der ersten Kupplung 45 auf die EIN-Stellung verhindert die Verschwendung von elektrischer Energie durch den Kupplungsmotor 30 und erhöht dadurch den Energiewirkungsgrad der gesamten Antriebsanordnung 20C, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben. Diese zwei Schritte werden gleichzeitig ausgeführt und sind daher von einer gestrichelten Linie umgeben und als Schritt S351 in Fig. 31 definiert. Die Umschaltoperation der ersten Kupplung 45 in die EIN-Stellung verbindet die Kurbelwelle 56 mit der Antriebswelle 22 und bewirkt die Antriebskraftabgabe von der Brennkraftmaschine 50, die an die Antriebswelle 22 direkt abgegeben wird. Da die Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt der Antriebswelle 22 angetrieben wird, tritt keine Drehmomentänderung an der Antriebswelle 22 als Reaktion auf die Umschaltoperation der ersten Kupplung 45 in die EIN-Stellung auf.
Die Steuer-CPU 90 stellt dann den Drehmoment-Befehlswert Tc* des Kupplungsmotors 30 und den Drehmoment-Befehlswert Ta* des Hilfsmotors 40 gemäß den vorstehend angegebenen Gleichungen (3) und (4) in den Schritten S356 und S358 ein und schaltet die zweite Kupplung 46 in die AUS-Stellung, gleichlaufend mit der Abgabe der Drehmomente, entsprechend den vorbestimmten Drehmoment-Befehlswerten Tc* und Ta* vom Kupplungsmotor 30 und vom Hilfsmotor 40 in dem Schritt S360. Dieser Prozeß bewirkt, daß die Antriebsanordnung 20C den Aufbau der Fig. 4 aufweist und in den Overdrive-Zustand eingestellt ist. Diese drei Schritte werden ebenfalls gleichlaufend unter zweckentsprechender Zeitsteuerung ausgeführt und sind somit durch eine gestrichelte Linie umgeben und als Schritt S355 in Fig. 31 definiert. Das Programm setzt den Wert '1', der den Overdrive-Modus darstellt, als den Antriebsmodusanzeiger ED im Schritt S362, bevor diese Routine verlassen wird.
Fig. 33 zeigt einen Prozeß zum Umschalten vom Underdrive- Modus zum Overdrive-Modus gemäß der in Fig. 31 gezeigten Routine. Wie in der ersten Ausführungsform wird hier angenommen, daß die Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt Pe0 angetrieben wird, und daß der Antriebspunkt der Antriebswelle 22 entlang der Kurve Pd verändert wird. Die Umschaltung vom Underdrive-Modus zum Overdrive-Modus wird ausgeführt, wenn der Abtriebszustand der Antriebswelle 22 den Antriebspunkt Pd1 erreicht. Die Umschaltoperation der Fig. 31 führt die Steuerung aus, um zu ermöglichen, daß die Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt Pd1 der Antriebswelle 22 angetrieben wird. Wenn der Abtriebszustand der Brennkraftmaschine 50 den Antriebspunkt Pd1 erreicht, wird die erste Kupplung 45 in die EIN-Stellung geschaltet. Dies versetzt die Antriebsanordnung 20C in den in Fig. 9 gezeigten Zustand und bewirkt die Antriebskraftabgabe der Brennkraftmaschine 50 direkt auf die Antriebswelle 22. Es tritt keine Drehmomentänderung an der Antriebswelle 22 als Reaktion auf die Umschaltoperation der ersten Kupplung 45 in die EIN-Stellung ein, da die Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt Pd1 angetrieben wird. Die zweite Kupplung 46 wird dann in die AUS-Stellung geschaltet, um zu ermöglichen, daß die Antriebsanordnung 20C die Struktur der Fig. 4 aufweist und in dem Overdrive-Modus angetrieben wird. Als Reaktion auf die Umschaltoperation der zweiten Kupplung 46 in die AUS-Stellung führt der Steuerprozeß den Abtriebszustand der Brennkraftmaschine 50 zu dem Antriebspunkt Pe0 zurück.
Der Prozeß zum Umschalten vom Overdrive-Modus zum Underdrive-Modus folgt der Umschaltroutine vom Overdrive-Modus zum Underdrive-Modus unter der übereinstimmenden Leistungsbedingung, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 32 gezeigt ist. Der Prozeß zum Umschalten vom Overdrive-Modus zum Underdrive- Modus ist ähnlich dem Prozeß zum Umschalten vom Underdrive- Modus zum Overdrive-Modus, wie in Fig. 31 gezeigt, mit Ausnahme einiger nachstehend angegebener Unterschiede. Die Umschaltoperation der ersten Kupplung 45 in die EIN-Stellung im Schritt S352 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 31 wird durch die Umschaltoperation der zweiten Kupplung 46 in die EIN- Stellung im Schritt S382 in dem Ablaufdiagramm der Fig. 32 ersetzt, wogegen die Umschaltoperation der zweiten Kupplung 46 in die AUS-Stellung im Schritt S360 durch die Umschaltoperation der ersten Kupplung 45 in die AUS-Stellung im Schritt S390 ersetzt ist. Der Prozeß der Fig. 32 stellt die Drehmoment-Befehlswerte Tc* und Ta* des Kupplungsmotärs 30 und des Hilfsmotors 9L0 gemäß den Gleichungen (1) und (2) in den Schritten S344 und S346 ein. Im Gegensatz dazu stellt der Prozeß der Fig. 32 die Drehmoment-Befehlswerte Tc* und Ta* des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 gemäß den Gleichungen (1) und (2) in den Schritten S386 und S388, während der Prozeß der Fig. 31 die Drehmoment-Befehlswerte Tc* und Ta* gemäß den Gleichungen (3) und (4) in den Schritten S356 und S358 einstellt. Anstelle des Werts '1', der den Overdrive-Modus darstellt, wird der Wert '0', der den Underdrive-Modus darstellt, als Antriebsmodusanzeiger FD im Schritt S392 eingestellt. Die Einzelheiten der Abarbeitung werden an dieser Stelle nicht speziell beschrieben.
Fig. 34 zeigt einen Prozeß zum Umschalten vom Overdrive- Modus zum Underdrive-Modus gemäß der Routine der Fig. 32. Wie in der ersten Ausführungsform wird hier angenommen, daß die Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt Pe0 angetrieben wird, und daß der Antriebspunkt der Antriebswelle 22 entlang der Kurve Pd verändert wird. Die Umschaltung vom Overdrive-Modus zum Underdrive-Modus wird ausgeführt, wenn der Abtriebszustand der Antriebswelle 22 den Antriebspunkt Pd2 erreicht. Die Umschaltoperation der Fig. 32 führt die Steuerung aus, um zu ermöglichen, daß die Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt Pd2 der Antriebswelle 22 angetrieben wird. Wenn der Abtriebszustand der Brennkraftmaschine 50 den Antriebspunkt Pd2 erreicht, wird die zweite Kupplung 46 in die EIN-Stellung geschaltet. Dies versetzt die Antriebsanordnung 20C in den in. Fig. 9 gezeigten Zustand und bewirkt, daß die Antriebskraftabgabe der Brennkraftmaschine 50 an die Antriebswelle 22 direkt abgegeben wird. Es tritt keine Drehmomentänderung an der Antriebswelle 22 als Reaktion auf die Schaltoperation der zweiten Kupplung 46 in die EIN-Stellung auf, da die Brennkraftmaschine 50 an dem Antriebspunkt Pd2 angetrieben wird. Die erste Kupplung 45 wird dann in die AUS-Stellung geschaltet, um zu ermöglichen, daß die Antriebsanordnung 20C den Aufbau der Fig. 3 aufweist und in dem Underdrive-Modus angetrieben wird. Als Reaktion auf die Umschaltoperation der ersten Kupplung 45 in die AUS-Stellung führt der Steuerprozeß den Abtriebszustand der Brennkraftmaschine 50 zu dem Antriebspunkt Pe0 zurück.
Dieser Aufbau ermöglicht, die Antriebsanordnung 20C der dritten Ausführungsform zwischen dem Zustand der Fig. 3 in dem Underdrive-Modus und dem Zustand der Fig. 4 in dem Overdrive-Modus gleichmäßig umzuschalten. Die Umschaltung des Antriebsmodus wird über den Aufbau der Fig. 9 unter der Bedingung ausgeführt, daß die Antriebskraftabgabe der Brennkraftmaschine 50 mit der Antriebskraftabgabe an die Antriebswelle 22 in Übereinstimmung gebracht ist. Die Antriebskraft kann somit an die Antriebswelle 22 selbst im Verlauf der Umschaltung des Antriebsmodus abgegeben werden.
Die Antriebsanordnung 20C der dritten Ausführungsform weist ähnliche Vorteile wie die Antriebsanordnung 20 der ersten Ausführungsform auf. Der Antriebsmodus kann zwischen dem Underdrive-Modus und dem Overdrive-Modus auf der Grundlage der Antriebspunkt der Brennkraftmaschine 50 und der Antriebswelle 22 umgeschaltet werden. Die zur Bestimmung des Umschaltens des Antriebsmodus eingestellte Hysterese verhindert auf wirkungsvolle Weise, daß der Antriebsmodus häufig gewechselt wird, selbst wenn die Antriebswelle 22 an dem Antriebspunkt nahe dem Umschaltpunkt des Antriebsmodus angetrieben wird. Andere Vorteile schließen die Wirkung der Abgabe der Antriebskraft der Brennkraftmaschine 50 an die Antriebswelle 22 mit einem hohen Wirkungsgrad und die Wirkung des Antriebs der Brennkraftmaschine 50 am Antriebspunkt mit dem höchstmöglichen Wirkungsgrad ein, um den Energiewirkungsgrad der gesamten Antriebsanordnung 20C zu erhöhen.
Wie die Antriebsanordnung 20 der ersten Ausführungsform kann die Antriebsanordnung 20C der dritten Ausführungsform ein Kennfeld verwenden, das nur durch die Drehzahl eingestellt wird oder ein Kennfeld, das nur durch das Drehmoment eingestellt wird, um zu bestimmen, ob ein Umschalten des Antriebsmodus erforderlich ist oder nicht. Es braucht keine Hysterese für das Kennfeld eingestellt werden, das zur Bestimmung des Umschaltens des Antriebsmodus verwendet wird. Ein anderer möglicher Prozeß kann den Antriebsmodus umschalten, wenn der Antriebspunkt der Antriebswelle 22 mit dem Antriebspunkt der Brennkraftmaschine 50 übereinstimmt, ohne den Antriebspunkt für das Umschalten des Antriebsmodus einzustellen, oder Ausführen der Steuerung, um den Antriebspunkt der Brennkraftmaschine 50 mit dem Antriebspunkt der Antriebswelle 22 in Übereinstimmung zu bringen.
In der Antriebsanordnung 20C der dritten Ausführungsform wird das Umschalten des Antriebsmodus über den Aufbau der Fig. 9 ausgeführt. Das Umschalten des Antriebsmodus kann jedoch über den Aufbau der Fig. 10 ausgeführt werden. Das Ablaufdiagramm der Figur, 35 und 36 zeigen Umschaltroutinen unter solchen Bedingungen. Wenn die Antriebsanordnung 20C in den Zustand der Fig. 10 versetzt ist (im Schritt S452 in Fig. 35 oder im Schritt S482 in Fig. 36), wird der Drehmoment-Befehlswert Ta* des Hilfsmotors 40 gleich Null eingestellt (im Schritt S454 oder im Schritt S484). Dieser Prozeß verhindert eine Veränderung der Drehzahl der Rotordrehwelle 38, welche sowohl Von der Kurbelwelle 56 und der Antriebswelle 22 getrennt ist. In diesem Aufbau gibt der Kupplungsmotor 30 ein Drehmoment an die Antriebswelle 22 ab, das dem Drehmoment-Befehlswert Td* entspricht.
In den vorstehend beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen sind die erste Kupplung 45 und die zweite Kupplung 46 zwischen dem Hilfsmotor 40 und dem Kupplungsmotor 30 angeordnet. In einer anderen Antriebsanordnung 20D des abgewandelten Aufbaus, wie in Fig. 37 gezeigt, ist sowohl eine erste Kupplung 45D als auch eine zweite Kupplung 46D zwischen der Brennkraftmaschine 50 und dem Hilfsmotor 40 angeordnet. In einer noch anderen Antriebsanordnung 20E des in Fig. 38 gezeigten abgewandelten Aufbaus ist eine erste Kupplung 45E zwischen der Brennkraftmaschine 50 und dem Hilfsmotor 40 angeordnet, wogegen eine zweite Kupplung 46E zwischen dem Hilfsmotor 40 und dem Kupplungsmotor 30 angeordnet ist. Obgleich der Hilfsmotor 40 zwischen der Brennkraftmaschine 50 und dem Kupplungsmotor 30 in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen angeordnet ist, kann ein Kupplungsmotor 30F zwischen der Brennkraftmaschine 50 und dem Hilfsmotor 40 angeordnet werden, wie bei einer anderen Antriebsanordnung 20F des abgewandelten Aufbaus, der in Fig. 39 gezeigt ist. In dieser Antriebsanordnung 20F des abgewandelten Aufbaus ist ein Außenrotor 31F des Kupplungsmotors 30F, der Permanentmagnete 32F aufweist, die an dessen Innenfläche angeordnet sind, mit der Kurbelwelle 56 verbunden, während ein Innenrotor 33F mit Dreiphasenspulen 34F mit der Antriebswelle 22 verbunden ist. Ein solcher Unterschied ist einer ersten Kupplung 45F und einer zweiten Kupplung 46F zuschreibbar, die zwischen dem Kupplungsmotor 30F und dem Hilfsmotor 40 angeordnet sind. Von den Antriebsanordnungen der abgewandelten Strukturen kann z. B. eine mit dem unterschiedlichen Aufbau des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 auf ähnliche Weise wie die Antriebsanordnung 20 der Ausführungsform betrieben werden. Es gibt insgesamt achtzehn (= 2 · 3 · 3) unterschiedliche Anordnungen in bezug auf den Kupplungsmotor 30, den Hilfsmotor 40, die erste Kupplung 45, die zweite Kupplung 46 und den Schleifring 35, die in die Antriebsanordnung 20 einbezogen sind (d. h. zwei unterschiedliche Anordnungen in bezug auf den Kupplungsmotor 30, und den Hilfsmotor 40, drei unterschiedliche Anordnungen in bezug auf die erste Kupplung 45 und die zweite Kupplung 46 sowie drei unterschiedliche Anordnungen in bezug auf den Schleifring 35).
Obgleich der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in der Axialrichtung angeordnet sind, kann ein Hilfsmotor 40G außerhalb eines Kupplungsmotors 30G in der diametralen Richtung angeordnet werden, wie bei einer noch anderen Antriebsanordnung 20G des in Fig. 40 gezeigten abgewandelten Aufbaus. In diesem Aufbau ist ein Innenrotor 31G des Kupplungsmotors 30G, der mit der Kurbelwelle 56 verbunden ist und Permanentmagnete 32g aufweist, die an dessen Außenfläche angeordnet sind, ein Außenrotor 33G des Kupplungsmotors 30G mit Dreiphasenspulen 34G, ein Rotor 41G des Hilfsmotors 40G, der mit einer Rotordrehwelle 38G verbunden ist und Permanentmagnete 42G aufweist, die an dessen Außenfläche angeordnet sind, und einen Stator 43G des Hilfsmotors 40G, der an dem Gehäuse 49 fest angeordnet ist und Dreiphasenspulen 44G aufweist, die in dieser Folge nach innen in der diametralen Richtung angeordnet sind. Der Aufbau der Anordnung des Hilfsmotors 40G außerhalb des Kupplungsmotors 30G in der Diametralrichtung verkürzt signifikant die Axiallänge der Antriebsanordnung 20G, wodurch die gesamte Antriebsanordnung 20G vorzugsweise kompakt aufgebaut ist. Es bestehen Freiheitsgrade in bezug auf die Anordnungen einer ersten Kupplung 45% einer zweiten Kupplung 46G und des Schleifrings 35 in dem Aufbau zur Anordnung des Hilfsmotors 40G außerhalb des Kupplungsmotors 30G in der diametralen Richtung.
Obgleich der Kupplungsmotor 30 und der Hilfsmotor 40 in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen koaxial angeordnet sind, können der Kupplungsmotor und der Hilfsmotor auf unterschiedlichen Achsen angeordnet werden, wie bei einer Antriebsanordnung 20H des in Fig. 41 gezeigten abgewandelten Aufbaus oder bei einer anderen Antriebsanordnung 20 J des abgewandelten Aufbaus, wobei die Brennkraftmaschine 50 und ein Kupplungsmotor 30H auf einer übereinstimmenden Achse angeordnet sind, wogegen ein Hilfsmotor 40H auf einer unterschiedlichen Achse angeordnet ist. Ein Außenrotor 33H des Kupplungsmotors 30H ist mit der Antriebswelle 22 mittels eines Riemens 22H verbunden, wogegen die Kurbelwelle 56 über eine erste Kupplung 45H mittels eines Riemens 56H mit einer Rotordrehwelle 38H verbunden ist. In der Antriebsanordnung 20J eines anderen abgewandelten Aufbaus sind die Brennkraftmaschine 50 und ein Hilfsmotor 40J auf einer gleichen Achse angeordnet, wogegen ein Kupplungsmotor 30J auf einer unterschiedlichen Achse angeordnet ist. Ein Außenrotor 33J des Kupplungsmotors 30J ist mittels eines Riemens 56J mit der Kurbelwelle 56 verbunden, wogegen die Antriebswelle 22 über eine zweite Kupplung 46J mittels eines Riemens 22J mit einer Rotordrehwelle 38J verbunden ist. Der Aufbau der Anordnung des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 auf unterschiedlichen Achsen, wie bei diesen abgewandelten Ausführungsbeispielen verkürzt signifikant die axiale Länge der Antriebsanordnung 20. Dies ermöglicht, die vorteilhafte Montage der Antriebsanordnung 20 in dem Fahrzeug mit Frontantrieb. Es bestehen auch Freiheitsgrade in bezug auf die Anordnungen der ersten Kupplung 45, der zweiten Kupplung 46 und des Schleifrings 35 in dem Aufbau unter Anordnung des Kupplungsmotors 30 und des Hilfsmotors 40 auf unterschiedlichen Achsen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Vorstehend beschriebenen Ausführungsformen oder deren abgewandelten Strukturen begrenzt, sondern es können viele andere Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden, die jedoch als in den Rahmen der Erfindung fallend anzusehen sind.
Die Benzin-Brennkraftmaschine, die mittels Benzin angetrieben ist, wird als die Brennkraftmaschine 50 in den jeweils vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet. Das Prinzip der Erfindung ist jedoch auf andere Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung und Brennkraftmaschinen mit äußerer Verbrennung, wie z. B. Diesel-Brennkraftmaschinen, Turbinenbrennkraftmaschinen und Strahlbrennkraftmaschinen anwendbar.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen werden Permanentmagnet-(Permanentmagnet)-Synchronmotoren für den Kupplungsmotor 30 und den Hilfsmotor 40 verwendet. Jeder andere Motor, welcher sowohl die Wiedergewinnungsoperation als auch die Antriebsoperation ausführen kann, wie z. B. variable Reluktanz-(Zielort)-Synchronmotoren, Steuertriebwerke, Gleichstrommotoren, Induktionsmotoren, supraleitende Motoren und Schrittmotoren können jedoch gemäß den Anforderungen verwendet werden.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der Schleifring 35, der die Drehringe 35a und die Bürsten 35b aufweist, als Übertragungsvorrichtung der elektrischen Energie zum Kupplungsmotor 30 verwendet. Der Schleifring 35 kann jedoch durch einen Drehring-Quecksilberkontakt, eine Halbleiter-Magnetenergie-Kopplung, einen Drehtransformator oder dergleichen ersetzt werden.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen werden Transistorumrichter für die erste Ansteuerschaltung 91 und die zweite Ansteuerschaltung 92 verwendet. Andere verfügbare Beispiele schließenllGBT-(Bipolartransistor mit integriertem Gate)-Umrichter, Thyristorumrichter, Spannungs-PWM-(Pulsweitenmodulation)-Umrichter, Rechteckwellenumrichter (Spannungsumrichter und Stromumrichter) und Resonanzumrichter ein.
Die Batterie 94 kann Pb-Zellen, NiMH-Zellen, Li-Zellen oder dergleichen Zellen einschließen. Ein Kondensator kann anstelle der Batterie 94 verwendet werden.
Obgleich die Antriebsanordnung der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auf einem Fahrzeug angeordnet ist, kann diese in anderen Transportvorrichtungen, wie z. B. Schiffe und Flugzeuge, verwendet werden, als auch einer Vielzahl von Industriemaschinen montiert werden.
Es sollte klar sein, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen oder deren Abwandlungen beschränkt ist, sondern es können zahlreiche Änderungen und Abwandlungen am Erfindungsgegenstand vorgenommen werden, die jedoch als in den Rahmen der Erfindung fallend anzusehen sind, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Eine Antriebsanordnung 20 der vorliegenden Erfindung führt eine gleichmäßige Umschaltung zwischen der Verbindung einer Rotordrehwelle 38 eines Hilfsmotors 40 mit einer Kurbelwelle 56 einer Brennkraftmaschine 50 und der Verbindung der Rotordrehwelle 38 des Hilfsmotors 40 mit einer Antriebswelle 22 aus und ermöglicht die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine 50 an die Antriebswelle 22 mit einem hohen Wirkungsgrad. Die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine 50 wird durch einen Kupplungsmotor 30 mit Rotoren 31 und 33, die jeweils mit der Kurbelwelle 56 und der Antriebswelle 22 verbunden sind, und durch den Hilfsmotor 40, der über eine erste Kupplung 45 und eine zweite Kupplung 46 entweder mit der Kurbelwelle 56 oder mit der Antriebswelle 22 verbunden wird, in eine gewünschte Antriebskraft umgewandelt und wird an die Antriebswelle 22 abgegeben. Die Verbindung des Hilfsmotors 40 wird in dem Zustand umgeschaltet, wenn beide Kupplungen 45 und 46 in die EIN-Stellung geschaltet sind, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine 50 mit der Drehzahl der Antriebswelle 22 in Übereinstimmung gebracht ist. Dies vermindert auf wirkungsvolle Weise eine Änderung des an die Antriebswelle 22 abgegebenen Drehmoments im Verlauf der Umschaltoperation und ermöglicht selbst im Verlauf der Umschaltoperation die Abgabe der Antriebskraft an die Antriebswelle 22.

Claims

1. Antriebsanordnung zur Leistungsabgabe an eine Antriebswelle (22), wobei die Antriebsanordnung aufweist:

- eine Brennkraftmaschine (50) mit einer Abtriebswelle (56) zur Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine als eine Drehbewegung,

- einen ersten Motor (30) mit einem ersten Rotor (31) und einem zweiten Rotor (33), welche miteinander elektromagnetisch verbunden und relativ zueinander drehbar sind, wobei der erste Rotor (31) mit der Abtriebswelle (56) verbunden ist und der zweite Rotor (33) mit der Antriebswelle (22) verbunden ist,

- eine erste elektrische Leistungssteuerschaltung (91), die mit dem ersten Motor (30) verbunden ist, um die Übertragung elektrischer Leistung zwischen dem ersten Motor (30) und der ersten elektrischen Leistungssteuerschaltung (91) zu ermöglichen, wobei die übertragene elektrische Leistung die Eingangsleistung und die Ausgangsleistung der Abtriebswelle (56) und der Antriebswelle (22) ausgleicht,

- einen zweiten Motor (40) mit einer Drehwelle (38),

- eine zweite elektrische Leistungssteuerschaltung (92), die mit dem zweiten Motor (40) verbunden ist, um die Übertragung elektrischer Leistung zwischen dem zweiten Motor (40) und der zweiten elektrischen Leistungssteuerschaltung (92) zu ermöglichen,

- einen ersten Kupplungsmechanismus (45) zum Verbinden der Drehwelle (38) mit der Abtriebswelle (56) und zum Trennen der Drehwelle (3i3) von der Abtriebswelle (56),

- einen zweiten Kupplungsmechanismus (46) zum Verbinden der Drehwelle (38) mit der Antriebswelle (22) und zum Trennen der Drehwelle (38) von der Antriebswelle (22),

- einen Zustandsdetektionssensor (57, 37) zum Detektieren von Drehzuständen der Abtriebswelle (56) und der Antriebswelle (22) und

- eine Schaltsteuereinheit (90) zum Betätigen des ersten Kupplungsmechanismus (45) und des zweiten Kupplungsmechanismus (46) und zum Ausführen eines ausschließlichen Schaltens zwischen dem ersten Kupplungsmechanismus (45) und dem zweiten Kupplungsmechanismus (46), um einen der Kupplungsmechanismen auf der Grundlage der durch den Zustandsdetektionssensor detektierten Drehzustände der Abtriebswelle (56) und der Antriebswelle (22) zu veranlassen, in einen Verbindungszustand zu gelangen.

2. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Zustandsdetektionssensor (57, 37) Drehzahlen (Ne, Nd) der Abtriebswelle (56) und der Antriebswelle (22) mißt, die Schaltsteuereinheit (90) den ersten Kupplungsmechanismus (45)·und den zweiten Kupplungsmechanismus (46) betätigt und das ausschließliche Schalten ausführt, wenn die Drehzahl (Ne) der Abtriebswelle (56) mit der Drehzahl (Nd) der Antriebswelle (22) im wesentlichen übereinstimmt.

3. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 2, wobei die Antriebsanordnung ferner aufweist:

- eine Brennkraftmaschirienoperation-Steuereinheit (70) zum Steuern eines Antriebszustands der Brennkraftmaschine (50) und

- eine Drehzahlausgleich-Steuereinheit (S142 bis S151; S172 bis S181) zum Antrieb der Brennkraftmaschine (50), des ersten Motors (30) und des zweiten Motors (40) über die Brennkraftmaschinenoperation-Steuereinheit (70), die erste elektrische Leistungssteuerschaltung (91) und die zweite elektrische Leistungssteuerschaltung (92) und zum Ausführen einer Drehzahlausgleichssteuerung, um die Drehzahl (Ne) der Abtriebswelle (56) mit der Drehzahl (Nd) der Antriebswelle (22) vor dem Schalten durch die Schaltsteuereinheit (90) im wesentlichen in Übereinstimmung zu bringen.

4. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 3, wobei die Drehzahlausgleich-Steuereinheit (S142 bis S151; S172 bis S181) berücksichtigt, daß die Drehzahl (Ne) der Abtriebswelle (56) mit der Drehzahl (Nd) der Antriebswelle (22) im wesentlichen übereinstimmt, wenn eine Differenz zwischen der durch den Zustandsdetektionssensor (57, 37) gemessenen Drehzahl der Abtriebswelle und der Drehzahl der Antriebswelle nicht größer als ein vorbestimmter Wert (N1) ist.

5. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 4, wobei die Schaltsteuereinheit (90) den zweiten Kupplungsmechanismus (46) in einen Verbindungszustand schaltet, wenn die Differenz zwischen den Drehzahlen der Abtriebswelle (56) und der Antriebswelle (22) nicht größer als der vorbestimmte Wert (N1) unter der Bedingung ist, daß die Drehzahl (Ne) der Abtriebswelle (56) größer als die Drehzahl (Nd) der Antriebswelle (22) ist.

6. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 4, wobei die Schaltsteuereinheit (90) den ersten Kupplungsmechanismus (45) in einen Verbindungszustand schaltet, wenn die Differenz zwischen den Drehzahlen der Abtriebswelle (56) und der Antriebswelle (22) nicht größer als der vorbestimmte Wert (N1) unter der Bedingung ist, daß die Drehzahl (Ne) der Abtriebswelle (56) kleiner als die Drehzahl (Nd) der Antriebswelle (22) ist.

7. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 2, wobei die Schaltsteuereinheit (90) einen speziellen Fall zuläßt, in welchem sowohl der erste Kupplungsmechanismus (45) als auch der zweite Kupplungsmechanismus (46) nur dann in dem Verbindungszustand ist, wenn die Drehzahl (Ne) der Abtriebswelle (56) mit der Drehzahl (Nd) der Antriebswelle (22) im wesentlichen übereinstimmt, wobei die Schaltsteuereinheit das ausschließliche Schalten über den speziellen Zustand ausführt, in welchem sowohl der erste Kupplungsmechanismus (45) als auch der zweite Kupplungsmechanismus (46) in dem Verbindungszustand ist.

8. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 7, wobei die Antriebsanordnung ferner aufweist:

- eine erste Motorsteuereinheit (90, S152, S182) zum Steuern des ersten Motors (30) über die erste elektrische Leistungssteuerschaltung (91), um zu verhindern, daß in dem Fall, daß die Schaltsteuereinheit (90) sowohl den ersten Kupplungsmechanismus (45) als auch den zweiten Kupplungsmechanismus (46) in den Verbindungszustand versetzt, von dem ersten Motor (30) ein Drehmoment abgegeben wird.

9. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 7, wobei die Antriebsanordnung ferner aufweist:

- eine zweite Motorsteuereinheit (90, S157, S187) zum Steuern des zweiten Motors (40) über die zweite elektrische Leistungssteuerschaltung (92), um eine Drehmomentänderung aufzuheben, die an mindestens einer der Wellen, der Abtriebswelle (56) und der Antriebswelle (22), eintritt, in dem Fall, daß die Schaltsteuereinheit sowohl den ersten Kupplungsmechanismus (45) als auch den zweiten Kupplungsmechanismus (46) in den Verbindungszustand versetzt.

10. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Zustandsdetektionssensor (57, 37) Drehmomente mißt, die zu der Abtriebswelle (56) und der Antriebswelle (22) abgegeben werden, wobei die Schaltsteuereinheit (90) den ersten Kupplungsmechanismus (45) und den zweiten Kupplungsmechanismus (46) betätigt und die ausschließliche Schaltung ausführt, wenn die Drehmomentabgabe (Tc*) an die Abtriebswelle (56) mit der Drehmomentabgabe (Td*) an die Antriebswelle (22) im wesentlichen übereinstimmt.

11. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 10, wobei die Antriebsanordnung ferner aufweist:

- eine Brennkraftmaschinenoperation-Steuereinheit (70) zum Steuern eines Antriebszustands der Brennkraftmaschine (50) und

- eine Drehmomentausgleich-Steuereinheit (S240 bis S248; S270 bis S278) zum Antrieb der Brennkraftmaschine (50), des ersten Motors (30) und des zweiten Motors (40) über die Brennkraftmaschinenoperation-Steuereinheit (70), die erste elektrische Leistungssteuerschaltung (91) und die zweite elektrische Leistungssteuerschaltung (92) und zum Ausführen einer Drehmomentausgleichsteuerung, um die Drehmomentabgabe (Tc*) an die Abtriebswelle (56) mit der Drehmomentabgabe (Td*) an die Antriebswelle (22) vor dem Schalten durch die Schaltsteuereinheit (90) im wesentlichen in Übereinstimmung zu bringen.

12. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 11, wobei die Drehmomentausgleich-Steuereinheit berücksichtigt, daß die Drehmomentabgabe (Tc*) an die Abtriebswelle (56) mit der Drehmomentabgabe (Td*) an die Antriebswelle (22) im wesentlichen übereinstimmt, wenn eine Differenz zwischen der durch den Zustandsdetektionssensor gemessenen Drehmomentabgabe an die Abtriebswelle und der Drehmomentabgabe an die Antriebswelle nicht größer als ein vorbestimmter Wert (T1) ist.

13. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 12, wobei die Schaltsteuereinheit den ersten Kupplungsmechanismus (45) in einen Trennzustand schaltet, wenn die Differenz zwischen den Drehmomenten, die an die Abtriebswelle (56) und an die Antriebswelle (22) abgegeben werden, nicht größer als der vorbestimmte Wert (T1) unter der Bedingung ist, daß die Drehmomentabgabe an die Abtriebswelle (56) kleiner als die Drehmomentabgabe an die Antriebswelle (22) ist.

14. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 12, wobei die Schaltsteuereinheit den zweiten Kupplungsmechanismus (46) in einen Trennzustand schaltet, wenn die Differenz zwischen den Drehmomenten, die an die Abtriebswelle (56) und an die Antriebswelle (22) abgegeben werden, nicht größer als der vorbestimmte Wert (T1) unter der Bedingung ist, daß die Drehmomentabgabe an die Abtriebswelle (56) größer als die Drehmomentabgabe an die Antriebswelle (22) ist.

15. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 10, wobei die Schaltsteuereinheit das ausschließliche Schalten über einen speziellen Zustand ausführt, in welchem sowohl der erste Kupplungsmechanismus (45) als auch der zweite Kupplungsmechanismus (46) in einem Trennzustand ist.

16. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 15, wobei die Antriebsanordnung ferner aufweist:

- eine zweite Motorsteuereinheit (92) zum Steuern des zweiten Motors (40), um zu verhindern, daß ein Drehmoment (Ta) von dem zweiten Motor abgegeben wird, wenn die Schaltsteuereinheit sowohl den ersten Kupplungsmechanismus (45) als auch den zweiten Kupplungsmechanismus (46) in den Trennzustand schaltet.

17. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 16, wobei die Antriebsanordnung ferner aufweist:

- einen Trennschalter zum Abschalten einer Energieleitung zum Zuführen elektrischer Leistung zu dem zweiten Motor (40) und

- eine Vorrichtung zum Ansteuern des Trennschalters zum Abschalten der Zuführung elektrischer Leistung zu dem zweiten Motor (40) im Gleichlauf mit der Schalten sowohl des ersten Kupplungsmechanismus (45) als auch des zweiten Kupplungsmechanismus (46) durch die Schaltsteuereinheit in den Trennzustand.

18. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Zustandsdetektionssensor Drehzahlen der Abtriebswelle (56) und der Antriebswelle (22) als auch Drehmomente mißt, die an die Abtriebswelle (56) und die Antriebswelle (22) abgegeben werden, wobei die Schaltsteuereinheit den ersten Kupplungsmechanismus (45) und den zweiten Kupplungsmechanismus (46) betätigt und die ausschließliche Schaltung ausführt, wenn sowohl die Drehzahl (Ne) der Abtriebswelle (56) als auch die Drehmomentabgabe (Tc*) an die Abtriebswelle (56) mit der Drehzahl (Nd) der Antriebswelle (22) und der Drehmomentabgabe (Td*) an die Antriebswelle (22) im wesentlichen übereinstimmen.

19. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 18, wobei die Antriebsanordnung ferner aufweist:

- eine Leistungsausgleich-Steuereinheit (S342 bis S348; S372 bis S378) zum Antrieb der Brennkraftmaschine (50), des ersten Motors (30) und des zweiten Motors (40) über die Brennkraftmaschinenoperation-Steuereinheit (70), die erste elektrische Leistungssteuerschaltung (91) und die zweite elektrische Leistungssteuerschaltung (92) und zum Ausführen einer Leistungsausgleichssteuerung, um sowohl die Drehzahl der Abtriebswelle (56) als auch die Drehmomentabgabe an die Abtriebswelle (56) mit der Drehzahl der Antriebswelle (22) und der Drehmomentabgabe an die Antriebswelle (22) vor dem Schalten durch die Schaltsteuereinheit im wesentlichen in Übereinstimmung zu bringen.

20. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 19, wobei die Leistungsausgleich-Steuereinheit berücksichtigt, daß sowohl die Drehzahl (Ne) der Abtriebswelle (56) als auch die Drehmomentabgabe (Tc*) an die Abtriebswelle (56) mit der Drehzahl (Nd) der Antriebswelle (22) als auch der Drehmomentabgabe (Td*) an die Antriebswelle (22) im wesentlichen übereinstimmen, wenn eine Differenz zwischen der Drehzahl der Abtriebswelle und der Drehzahl der Antriebswelle sowie eine Differenz zwischen der Drehmomentabgabe an die Abtriebswelle und der Drehmomentabgabe an die Antriebswelle jeweils nicht größer als ein erster vorbestimmter Wert (N1) und ein zweiter vorbestimmter Wert (T1) sind.

21. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 20, wobei die Schaltsteuereinheit den zweiten Kupplungsmechanismus (46) in einen Verbindungszustand schaltet, wenn die Differenz zwischen den Drehzahlen der Antriebswelle (56) und der Antriebswelle (22) nicht größer als der erste vorbestimmte Wert (N1) unter der Bedingung ist, daß die Drehzahl (Ne) der Abtriebswelle (56) größer als die Drehzahl (Nd) der Antriebswelle (22) ist, und bzw. oder wenn die Differenz zwischen den Drehmomenten, die zu der Abtriebswelle und der Antriebswelle abgegeben sind, nicht größer als der zweite vorbestimmte Wert (T1) unter der Bedingung ist, daß die Drehmomentabgabe (Tc*) an die Abtriebswelle (56) kleiner als die Drehmomentabgabe (Td*) an die Antriebswelle (22) ist.

22. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 20, wobei die Schaltsteuereinheit (90) den ersten Kupplungsmechanismus (45) in einen Verbindungszustand schaltet, wenn die Differenz zwischen den Drehzahlen der Abtriebswelle und der Antriebswelle nicht größer als der erste vorbestimmte Wert (N1) unter der Bedingung ist, daß die Drehzahl (Ne) der Abtriebswelle (56) kleiner als die Drehzahl (Nd) der Antriebswelle (22) ist, und bzw. oder wenn die Differenz zwischen den Drehmomenten, die an die Abtriebswelle und an die Antriebswelle abgegeben werden, nicht größer als der zweite vorbestimmte Wert (T1) unter der Bedingung ist, daß die Drehmomentabgabe (Tc*) an die Abtriebswelle (56) größer als die Drehmomentabgabe (Td*) an die Antriebswelle (22) ist.

23. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 18, wobei die Schaltsteuereinheit einen speziellen Zustand zuläßt, in welchem sowohl der erste Kupplungsmechanismus (45) als auch der zweite Kupplungsmechanismus (46) nur dann in einem identischen Schaltzustand ist, wenn sowohl die Drehzahl der Abtriebswelle (56) und die Drehmomentabgabe an die Abtriebswelle (56) mit der Drehzahl der Antriebswelle (22) und der Drehmomentabgabe an dlie Antriebswelle im wesentlichen übereinstimmen, wobei die Schaltsteuereinheit das ausschließliche Schalten über den speziellen Zustand ausführt, in welchem sowohl der erste Kupplungsmechanismus (45) als auch der zweite Kupplungsmechanismus (46) in dem identischen Schaltzustand ist.

24. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 23, wobei die Schaltsteuereinheit das ausschließliche Schalten über einen spezifizierten Zustand ausführt, in welchem sowohl der erste Kupplungsmechanismus (45) als auch der zweite Kupplungsmechanismus (46) in einem Verbindungszustand ist,

wobei die Antriebsanordnung ferner aufweist:

- eine erste Motorsteuereinheit (91) zum Steuern des ersten Motors (30) über die erste elektrische Leistungssteuerschaltung, um zu verhindern, daß ein Drehmoment von dem ersten Motor (30) abgegeben wird, wenn die Schaltsteuereinheit sowohl den ersten Kupplungsmechanismus (45) als auch den zweiten Kupplungsmechanismus (46) in den Verbindungszustand schaltet.

25. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Zustandsdetektionssensor Drehzahlen der Abtriebswelle (56) und der Antriebswelle (22) als auch Drehmomente mißt, die an die. Abtriebswelle (56) und an die Antriebswelle (22) abgegeben werden,

wobei die Schaltsteuereinheit aufweist:

- eine erste Schaltsteuereinheit zum Schalten des zweiten Kupplungsmechanismus (46) in einen Verbindungszustand, wenn die Drehmomentabgabe (Tc*) an die Abtriebswelle (56) mit der Drehmomentabgabe (Td*) an die Antriebswelle (22) im wesentlichen übereinstimmt, und

- eine zweite Schaltsteuereinheit zum Schalten des ersten Kupplungsmechanismus (45) in einen Verbindungszustand, wenn die Drehzahl (Ne) der Abtriebswelle (56) mit der Drehzahl (Nd) der Antriebswelle (22) im wesentlichen übereinstimmt.

26. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei Ber Zustandsdetektionssensor Drehzahlen der Abtriebswelle (56) und der Antriebswelle (22) als auch Drehmomente mißt, die an die Abtriebswelle (56) und an die Antriebswelle (22) abgegeben werden,

wobei die Schaltsteuereinheit aufweist:

- eine erste Schaltsteuereinheit zum Schalten des zweiten Kupplungsmechanismus (46) in einen Verbindungszustand, wenn die Drehzahl (Ne) der Abtriebswelle (56) mit der Drehzahl (Nd) der Antriebswelle (22) im wesentlichen übereinstimmt, und

- eine zweite Schaltsteuereinheit zum Schalten des ersten Kupplungsmechanismus (45) in einen Verbindungszustand, wenn die Drehmomentabgabe (Tc*) an die Abtriebswelle (56) mit der Drehmomentabgabe (Td*) an die Antriebswelle (22) im wesentlichen übereinstimmt.

27. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Antriebsanordnung ferner aufweist:

- eine Brennkraftmaschinenoperation-Steuereinheit (70) zum Steuern eines Antriebszustands der Brennkraftmaschine (50),

- eine Batterie (94) zum Zuführen einer elektrischen Leistung, die zum Antrieb des ersten Motors (30) erforderlich ist, und zum Zuführen einer elektrischen Leistung, die zum Antrieb des zweiten Motors (40) erforderlich ist,

- eine Solleistung-Einstelleinheit (64; 65) zum Einstellen einer Solleistung zur Abgabe an die Antriebswelle (22) und

- eine Leistungssteuereinheit (80) zum Antrieb der Brennkraftmaschine (50), des ersten Motors (30) und des zweiten Motors (40) über die Brennkraftmaschinenoperation- Steuereinheit (70), die erste elektrische Leistungssteuerschaltung (91) und die zweite elektrische Leistungssteuerschaltung (92), um zu bewirken, daß eine an die Antriebswelle (22) tatsächlich abgegebene Leistung mit der Solleistung übereinstimmt, unabhängig von der Schaltoperation durch die Schaltsteuereinheit.

28. Verfahren zur Steuerung der Leistungsabgabe an eine Antriebswelle unter Verwendung einer Brennkraftmaschine (50) als eine Antriebsquelle, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

(a) Bereitstellen eines ersten Motors (30) mit einem ersten Rotor (31), der mit einer Abtriebswelle (56) der Brennkraftmaschine (50) verbunden ist, und mit einem zweiten Rotor (33), der mit der Antriebswelle (22) verbunden ist und relativ zu dem ersten Rotor (31) drehbar ist, eines zweiten Motors (40), der sich von dem ersten Motor (30) unterscheidet und eine Drehwelle (38) aufweist, eines ersten Kupplungsmechanismus (45) zum Verbinden der Drehwelle (38) mit der Abtriebswelle (56) und zum Trennen der Drehwelle (38) von der Abtriebswelle (56), und eines zweiten Kupplungsmechanismus (46) zum Verbinden der Drehwelle (38) mit der Antriebswelle (22) und zum Trennen der Drehwelle (38) von der Antriebswelle (22),

(b) Messen einer Drehzahl (Ne) der Abtriebswelle (56) und einer Drehzahl (Nd) der Antriebswelle (22) und

(c) Betätigen des ersten Kupplungsmechanismus (45) und des zweiten Kupplungsmechanismus (46) und Ausführen eines ausschließlichen Schaltens zwischen dem ersten Kupplungsmechanismus (45) und dem zweiten Kupplungsmechanismus (46), um einen der Kupplungsmechanismen zu veranlassen, in einen Verbindungszustand zu gelangen, wenn die beobachtete Drehzahl der Abtriebswelle mit der beobachteten Drehzahl der Antriebswelle im wesentlichen übereinstimmt.

29. Verfahren zur Steuerung der Leistungsabgabe an eine Antriebswelle unter Verwendung einer Brennkraftmaschine (50) als eine Antriebsquelle, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

(a) Bereitstellen eines ersten Motors (30) mit einem ersten Rotor (31), der mit einer Abtriebswelle (56) der Brennkraftmaschine (50) verbunden ist, und einem zweiten Rotor (33), der mit der Antriebswelle (22) verbunden ist und relativ zu dem ersten Rotor (31) drehbar ist, eines zweiten Motors (40), der sich von dem ersten Motor (30) unterscheidet und eine Drehwelle (38) aufweist, eines ersten Kupplungsmechanismus (45) zum Verbinden der Drehwelle (38) mit der Abtriebswelle (56) und zum Trennen der Drehwelle (38) von der Abtriebswelle (56), und eines zweiten Kupplungsmechanismus (46) zum Verbinden der Drehwelle (38) mit der Antriebswelle (22) und zum Trennen der Drehwelle (38) von der Antriebswelle (22),

(b) Messen einer Drehmomentabgabe (Tc*) an die Abtriebswelle (56) und einer Drehmomentabgabe (Td*) an die Antriebswelle (22) und

(c) Betätigen des ersten Kupplungsmechanismus (45) und des zweiten Kupplungsmechanismus (46) und Ausführen eines ausschließlichen Schaltens zwischen dem ersten Kupplungsmechanismus (45) und dem zweiten Kupplungsmechanismus (46), um einen der Kupplungsmechanismen zu veranlassen, in einen Verbindungszustand zu gelangen, wenn die beobachtete Drehmomentabgabe an die Abtriebswelle (56) mit der beobachteten Drehmomentabgabe an die Antriebswelle (22) im wesentlichen übereinstimmt.

30. Verfahren zur Steuerung der Leistungsabgabe an eine Antriebswelle unter Verwendung einer Brennkraftmaschine (50) als eine Antriebsquelle, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

(a) Bereitstellen eines ersten Motors (30) mit einem ersten Rotor (31), der mit einer Abtriebswelle (56) der Brennkraftmaschine (50) verbunden ist, und einem zweiten Rotor (33), der mit der Antriebswelle (22) verbunden ist und relativ zu dem ersten Rotor (31) drehbar ist, eines zweiten Motors (40), der sich von dem ersten Motor (30) unterscheidet und eine Drehwelle (38) aufweist, eines ersten Kupplungsmechanismus (45) zum Verbinden der Drehwelle (38) mit der Abtriebswelle (56) und zum Trennen der Drehwelle (38) von der Abtriebswelle. (56), und eines zweiten Kupplungsmechanismus (46) zum Verbinden der Drehwelle (38) mit der Antriebswelle (22) und zum Trennen der Drehwelle (38) von der Antriebswelle (22),

(b) Messen einer Leistungsabgabe an die Abtriebswelle (56) und einer Leistungsabgabe an die Antriebswelle (22) und

(c) Betätigen des ersten Kupplungsmechanismus (45) und des zweiten Kupplungsmechanismus (46) und Ausführen eines ausschließlichen Schaltens zwischen dem ersten Kupplungsmechanismus (45) und dem zweiten Kupplungsmechanismus (46), um einen der Kupplungsmechanismen zu veranlassen, in einen Verbindungszustand zu gelangen, wenn die beobachtete Leistungsabgabe an die Abtriebswelle (56) mit der beobachteten Leistungsabgabe an die Antriebswelle (22) im wesentlichen übereinstimmt.