專利名稱：功率輸出設(shè)備及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)系到功率輸出設(shè)備及其控制方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明是關(guān)于給主動(dòng)軸輸出功率的功率輸出設(shè)備及控制這一功率輸出設(shè)備的方法。
所提出的功率輸出設(shè)備包括內(nèi)燃機(jī)，三軸式功率輸入/輸出裝置的行星齒輪，兩個(gè)能輸入和輸出功率的電動(dòng)機(jī)(第一電動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī))，提供和接收電能所需的電池，此電池用于給兩個(gè)電動(dòng)機(jī)輸出功率和從這兩個(gè)電動(dòng)機(jī)輸入功率，以及一個(gè)控制該內(nèi)燃機(jī)和這兩個(gè)電動(dòng)機(jī)的控制器(例如，聯(lián)邦德國(guó)專利申請(qǐng)DE4124479A1)。在此熟知的功率輸出設(shè)備中，內(nèi)燃機(jī)的曲軸，即輸出軸，經(jīng)過(guò)單向離合器連接到中心齒輪軸，此中心齒輪軸與行星齒輪的中心齒輪相連，而與行星齒輪的行星齒輪支架相連的支架軸經(jīng)過(guò)差動(dòng)齒輪連接到驅(qū)動(dòng)輪。第二電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子連到中心齒輪軸，使得功率在第二電動(dòng)機(jī)與中心齒輪軸之間傳送。第一電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子連到環(huán)形齒輪軸，此環(huán)形齒輪軸與行星齒輪的環(huán)形齒輪相連，使得功率在第一電動(dòng)機(jī)與環(huán)形齒輪軸之間傳送。該功率輸出設(shè)備還包括離合器，此離合器使中心齒輪軸與環(huán)形齒輪軸相連，從而使三根軸(中心齒輪軸，環(huán)形齒輪軸，和支架軸)與行星齒輪結(jié)合成一體。
在此功率輸出設(shè)備中，內(nèi)燃機(jī)輸出的功率與輸入到第二電動(dòng)機(jī)的功率或從第二電動(dòng)機(jī)輸出的功率之和傳給行星齒輪，而第一電動(dòng)機(jī)給環(huán)形齒輪一個(gè)反作用力。這就使功率輸出給支架軸，從而驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪。為了給驅(qū)動(dòng)輪一個(gè)制動(dòng)力，離合器將行星齒輪的三根軸連在一起，并使第一電動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)的作用成為發(fā)電機(jī)。
然而，若電池處在充足電的狀態(tài)，此熟知的功率輸出設(shè)備既不能使第一電動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)起到發(fā)電機(jī)的作用，也不給驅(qū)動(dòng)輪一個(gè)制動(dòng)力。在此功率輸出設(shè)備中，曲軸與中心齒輪軸是經(jīng)過(guò)單向離合器互相連在一起的，使得轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的扭矩不能從中心齒輪軸傳送給曲軸。即，制動(dòng)力不能以發(fā)動(dòng)機(jī)閘的方式輸出給驅(qū)動(dòng)輪。需要有附加的裝置，諸如液壓管路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以保證中心齒輪軸連到環(huán)形齒輪軸的離合器工作。這就使整個(gè)功率輸出設(shè)備變得格外復(fù)雜和龐大。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種功率輸出設(shè)備，它從發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)三軸式功率輸入/輸出裝置輸出功率給主動(dòng)軸，該裝置輸入和輸出由電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)的功率并控制此電動(dòng)機(jī)，為的是使該發(fā)動(dòng)機(jī)消耗的能量可以作為一個(gè)制動(dòng)力輸出到主動(dòng)軸，以及提供一個(gè)控制這種功率輸出設(shè)備的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種功率輸出設(shè)備，它輸出一個(gè)制動(dòng)力給主動(dòng)軸，而包含在該設(shè)備中的蓄電池組根據(jù)其充電狀態(tài)可以是充電，放電，或既不充電也不放電以及提供一個(gè)控制這種功率輸出設(shè)備的方法。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是簡(jiǎn)化功率輸出設(shè)備的結(jié)構(gòu)并減小其尺寸。
至少部分上述目的及其他有關(guān)目的是由本發(fā)明輸出功率到主動(dòng)軸的功率輸出設(shè)備實(shí)現(xiàn)了，此功率輸出設(shè)備包括帶輸出軸的發(fā)動(dòng)機(jī)；帶轉(zhuǎn)軸的電動(dòng)機(jī)，此電動(dòng)機(jī)通過(guò)此轉(zhuǎn)軸輸出功率和輸入功率；帶三根軸的三軸式功率輸入/輸出裝置，三根軸分別與主動(dòng)軸，輸出軸和轉(zhuǎn)軸相連，根據(jù)此三根軸中任意兩根軸的預(yù)定輸入和輸出功率，三軸式功率輸入/輸出裝置向余下的一根軸輸出功率和從此根軸輸入功率；供給和接收所需電能的蓄電池組，用于向電動(dòng)機(jī)輸出功率和從這個(gè)電動(dòng)機(jī)輸入功率；以及控制發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制器，為的是使制動(dòng)力可以加到主動(dòng)軸上。
本發(fā)明的功率輸出設(shè)備控制該發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)，為的是通過(guò)三軸式功率輸入/輸出裝置使輸出到發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的功率以及從這兩根軸的輸入功率，都能加到主動(dòng)軸上。因此，這種結(jié)構(gòu)允許發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)給主動(dòng)軸輸出一個(gè)制動(dòng)力。
在本發(fā)明的功率輸出設(shè)備中，制動(dòng)控制器可以包括使電動(dòng)機(jī)執(zhí)行能量回收作業(yè)的裝置，從而將制動(dòng)力加到主動(dòng)軸上，或者包括使電動(dòng)機(jī)執(zhí)行動(dòng)力作業(yè)的裝置，從而將制動(dòng)力加到主動(dòng)軸上。這種優(yōu)良的結(jié)構(gòu)可以在對(duì)蓄電池組充電或放電的同時(shí)，將制動(dòng)力輸出到主動(dòng)軸上。
按照本發(fā)明功率輸出設(shè)備的一個(gè)方面，其中制動(dòng)控制器可以包括控制電動(dòng)機(jī)的裝置，為的是使電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。這一結(jié)構(gòu)能使驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)所用能量作為一個(gè)制動(dòng)力輸出到主動(dòng)軸上。
按照本發(fā)明功率輸出設(shè)備的第二方面，其中制動(dòng)控制器可以包括鎖住電動(dòng)機(jī)的裝置。這一結(jié)構(gòu)以發(fā)動(dòng)機(jī)閘的形式輸出制動(dòng)力到主動(dòng)軸上。
按照本發(fā)明功率輸出設(shè)備的第三方面，除了作為第一電動(dòng)機(jī)工作的電動(dòng)機(jī)以外，該功率輸出設(shè)備還包含第二電動(dòng)機(jī)，它用于向主動(dòng)軸輸出功率和從這根主動(dòng)軸輸入功率；其中蓄電池組包含供給和接收所需電能的裝置，此裝置用于向第二電動(dòng)機(jī)輸出功率和從第二電動(dòng)機(jī)輸入功率；制動(dòng)控制器包含控制發(fā)動(dòng)機(jī)，第一電動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)的裝置，為的是使制動(dòng)力可以加到主動(dòng)軸上。這種結(jié)構(gòu)(a)不僅能使發(fā)動(dòng)機(jī)和第一電動(dòng)機(jī)，而且能使第二電動(dòng)機(jī)，輸出一個(gè)制動(dòng)力到主動(dòng)軸上。
按照此結(jié)構(gòu)(a)的一個(gè)方面，該功率輸出設(shè)備還包括充電狀態(tài)檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)蓄電池組的充電狀態(tài)；而其中制動(dòng)控制器根據(jù)充電狀態(tài)檢測(cè)裝置測(cè)得的蓄電池組充電狀態(tài)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)，第一電動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)，從而將制動(dòng)力加到主動(dòng)軸上。此結(jié)構(gòu)把蓄電池組的充電狀態(tài)設(shè)定在所需的電平上。在此結(jié)構(gòu)中，制動(dòng)控制器可以包括調(diào)節(jié)蓄電池組充電狀態(tài)到預(yù)定范圍內(nèi)的裝置，此充電狀態(tài)由充電狀態(tài)檢測(cè)裝置測(cè)定。此結(jié)構(gòu)將蓄電池組的充電狀態(tài)保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
按照此結(jié)構(gòu)(a)的第二方面，其中制動(dòng)控制器包括控制第二電動(dòng)機(jī)的裝置，為的是能使第二電動(dòng)機(jī)將制動(dòng)力加到主動(dòng)軸上，此時(shí)控制第一電動(dòng)機(jī)使輸入到第一電動(dòng)機(jī)和從第一電動(dòng)機(jī)輸出的功率為零。三軸式功率輸入/輸出裝置穩(wěn)定地保持第一電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)消耗能量最少的狀態(tài)。這使第二電動(dòng)機(jī)回收最多的能量。
按照此結(jié)構(gòu)(a)的第三方面，其中制動(dòng)控制器包括控制第二電動(dòng)機(jī)的裝置，為的是使第二電動(dòng)機(jī)能夠?qū)⒅苿?dòng)力加在主動(dòng)軸上，同時(shí)控制發(fā)動(dòng)機(jī)和第一電動(dòng)機(jī)以便將發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)設(shè)置在預(yù)定的運(yùn)行條件。此結(jié)構(gòu)將發(fā)動(dòng)機(jī)在制動(dòng)控制過(guò)程中設(shè)定在所需驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)可用發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)速表示。在此結(jié)構(gòu)中，功率輸出設(shè)備可能包括驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)裝置，它檢測(cè)主動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)；以及制動(dòng)時(shí)間驅(qū)動(dòng)狀態(tài)設(shè)定裝置，它根據(jù)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)裝置測(cè)得的主動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，設(shè)置預(yù)定的運(yùn)行條件。此結(jié)構(gòu)根據(jù)主動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，改變發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。
按照此結(jié)構(gòu)(a)的第四方面，其中制動(dòng)控制器包括控制第一電動(dòng)機(jī)的裝置，為的是使第一電動(dòng)機(jī)能驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。此結(jié)構(gòu)能使驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)所用能量作為制動(dòng)力輸出到主動(dòng)軸上。
按照此結(jié)構(gòu)(a)的第五方面，其中制動(dòng)控制器包括控制第一電動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)的裝置，為的是使第二電動(dòng)機(jī)回收的電能與第一電動(dòng)機(jī)消耗的電能完全相等。不論蓄電池組處于何種充電狀態(tài)，此結(jié)構(gòu)都能使制動(dòng)力作為輸出加到主動(dòng)軸上。
按照本發(fā)明功率輸出設(shè)備的第四方面，此功率輸出設(shè)備除了有作為第一電動(dòng)機(jī)工作的電動(dòng)機(jī)以外，可以包括第二電動(dòng)機(jī)，第二電動(dòng)機(jī)用于輸出功率到發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸和從這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸輸入功率；其中蓄電池組包括供給和接收所需電能的裝置，此裝置用于給第二電動(dòng)機(jī)輸出功率和從第二電動(dòng)機(jī)輸入功率；制動(dòng)控制器包括控制發(fā)動(dòng)機(jī)，第一電動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)的裝置，為的是使制動(dòng)力可以加到主動(dòng)軸上。這種結(jié)構(gòu)(b)調(diào)節(jié)輸入到第二電動(dòng)機(jī)和從第二電動(dòng)機(jī)輸出的功率，從而將制動(dòng)力加到主動(dòng)軸上，而發(fā)動(dòng)機(jī)和第一電動(dòng)機(jī)也輸出制動(dòng)力到主動(dòng)軸上。
按照此結(jié)構(gòu)(b)的一個(gè)方面，該功率輸出裝置可包括檢測(cè)蓄電池組充電狀態(tài)的充電狀態(tài)檢測(cè)裝置；其中制動(dòng)控制器根據(jù)充電狀態(tài)檢測(cè)裝置測(cè)得的蓄電池組充電狀態(tài)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)，第一電動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)。此結(jié)構(gòu)將蓄電池組的充電狀態(tài)設(shè)定在所需的電平上。在此結(jié)構(gòu)中，制動(dòng)控制器可以包括調(diào)節(jié)蓄電池組充電狀態(tài)到預(yù)定范圍內(nèi)的裝置，此充電狀態(tài)由充電狀態(tài)檢測(cè)裝置測(cè)定。此結(jié)構(gòu)將蓄電池組的充電狀態(tài)保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
按照此結(jié)構(gòu)(b)的第二方面，其中制動(dòng)控制器可以包括控制第一電動(dòng)機(jī)的裝置，為的是使第一電動(dòng)機(jī)能驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，而控制第二電動(dòng)機(jī)是為了使第二電動(dòng)機(jī)可以加制動(dòng)力到發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸上。此結(jié)構(gòu)可以有更大的制動(dòng)力輸出到主動(dòng)軸上。
按照此結(jié)構(gòu)(b)的第三方面，其中制動(dòng)控制器包括控制第一電動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)的裝置，為的是使第二電動(dòng)機(jī)回收的電能與第一電動(dòng)機(jī)消耗的電能完全相等。此結(jié)構(gòu)能使制動(dòng)力作為輸出加到主動(dòng)軸上，而與蓄電池組的充電狀態(tài)無(wú)關(guān)。
至少部分上述目的及其他有關(guān)目的是由控制輸出功率到主動(dòng)軸的功率輸出設(shè)備第一方法實(shí)現(xiàn)的，第一方法包含的步驟為(a)提供(1)帶輸出軸的發(fā)動(dòng)機(jī)，(2)帶轉(zhuǎn)軸的電動(dòng)機(jī)，此電動(dòng)機(jī)向轉(zhuǎn)軸輸出功率和從這個(gè)轉(zhuǎn)軸輸入功率，以及(3)三軸式功率輸入/輸出裝置，其三根軸分別與主動(dòng)軸，輸出軸和轉(zhuǎn)軸相連，根據(jù)此三根軸中任意兩根軸預(yù)定的輸入和輸出功率，三軸式功率輸入/輸出裝置向余下的一根軸輸出功率和從此根軸輸入功率；和(b)控制該電動(dòng)機(jī)，為的是使此電動(dòng)機(jī)能驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，從而將制動(dòng)力加到主動(dòng)軸上。
本發(fā)明控制功率輸出設(shè)備的第一方法能使用于驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的能量作為制動(dòng)力輸出到主動(dòng)軸上。
至少部分上述目的及其他有關(guān)目的是由控制輸出功率到主動(dòng)軸的功率輸出設(shè)備第二個(gè)方法實(shí)現(xiàn)的，第二個(gè)方法包含的步驟為(a)提供(1)帶輸出軸的發(fā)動(dòng)機(jī)，(2)帶轉(zhuǎn)軸的第一電動(dòng)機(jī)，第一電動(dòng)機(jī)向轉(zhuǎn)軸輸出功率和從這根轉(zhuǎn)軸輸入功率，(3)第二電動(dòng)機(jī)，它用于向主動(dòng)軸輸出功率和從這根主動(dòng)軸輸入功率，以及(4)三軸式功率輸入/輸出裝置，三根軸分別與主動(dòng)軸，輸出軸和轉(zhuǎn)軸相連，根據(jù)此三根軸中任意兩根軸預(yù)定的輸入和輸出功率，三軸式功率輸入/輸出裝置向余下的一根軸輸出功率和從此根軸輸入功率；(b)控制第二電動(dòng)機(jī)，為的是使第二電動(dòng)機(jī)可以加制動(dòng)力到主動(dòng)軸上；和(c)控制該發(fā)動(dòng)機(jī)和第一電動(dòng)機(jī)，為的是將發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)設(shè)置在預(yù)定的運(yùn)行條件。
本發(fā)明控制功率輸出設(shè)備的第二方法能使第二電動(dòng)機(jī)輸出制動(dòng)力到主動(dòng)軸上，而使發(fā)動(dòng)機(jī)到達(dá)所需的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。
至少部分上述目的及其他有關(guān)目的是由控制輸出功率到主動(dòng)軸的功率輸出設(shè)備第三方法實(shí)現(xiàn)的，第三方法包含的步驟為(a)提供(1)帶輸出軸的發(fā)動(dòng)機(jī)，(2)帶轉(zhuǎn)軸的第一電動(dòng)機(jī)，第一電動(dòng)機(jī)向轉(zhuǎn)軸輸出功率和從這根轉(zhuǎn)軸輸入功率，(3)第二電動(dòng)機(jī)，它用于向主動(dòng)軸輸出功率和從這根主動(dòng)軸輸入功率，(4)三軸式功率輸入/輸出裝置，其三根軸分別與主動(dòng)軸，輸出軸和轉(zhuǎn)軸相連，根據(jù)此三根軸中任意兩根軸預(yù)定的輸入和輸出功率，三軸式功率輸入/輸出裝置向余下的一根軸輸出功率和從此根軸輸入功率，以及(5)供給和接收電能的蓄電池組，它用于向第一電動(dòng)機(jī)輸出功率和從第一電動(dòng)機(jī)輸入功率，和供給和接收電能，用于向第二電動(dòng)機(jī)輸出功率和從第二電動(dòng)機(jī)輸入功率；和(b)控制發(fā)動(dòng)機(jī)，第一電動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)，為的是將制動(dòng)力加到主動(dòng)軸上，同時(shí)將蓄電池組的充電狀態(tài)保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
本發(fā)明控制功率輸出設(shè)備的第三方法能使發(fā)動(dòng)機(jī)，第一電動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)輸出制動(dòng)力到主動(dòng)軸上，同時(shí)將蓄電池組的充電狀態(tài)保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
本發(fā)明的這些和其他目的，特征，方面以及優(yōu)點(diǎn)將從下面優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述和附圖中變得更加明顯。


圖1概略地畫(huà)出具體實(shí)施本發(fā)明功率輸出設(shè)備110的結(jié)構(gòu)；圖2畫(huà)出本實(shí)施例功率輸出設(shè)備110重要部分的放大圖；圖3概略地畫(huà)出含本實(shí)施例功率輸出設(shè)備110的車輛的一般結(jié)構(gòu)；圖4表示本實(shí)施例功率輸出設(shè)備110的運(yùn)行原理圖；圖5表示本實(shí)施例功率輸出設(shè)備110中，轉(zhuǎn)速與連接到行星齒輪120的三根軸上扭矩之間關(guān)系的諾模圖；圖6表示本實(shí)施例功率輸出設(shè)備110中，轉(zhuǎn)速與連接到行星齒輪120的三根軸上扭矩之間關(guān)系的諾模圖；圖7表示無(wú)扭矩狀態(tài)的諾模圖；圖8表示控制第一電動(dòng)機(jī)MG1去執(zhí)行能量回收作業(yè)，從而能使制動(dòng)力加到環(huán)形齒輪軸126狀態(tài)的諾模圖；圖9表示控制第一電動(dòng)機(jī)MG1去執(zhí)行動(dòng)力作業(yè)，從而能使制動(dòng)力加到環(huán)形齒輪軸126狀態(tài)的諾模圖；圖10表示發(fā)動(dòng)機(jī)150空轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)速Ne與起反作用力的扭矩Te的曲線圖；圖11表示第一個(gè)實(shí)施例中由控制器180控制CPU190執(zhí)行制動(dòng)控制程序的流程圖；圖12表示制動(dòng)力加到環(huán)形齒輪軸126，而第一電動(dòng)機(jī)MG1在鎖定狀態(tài)的諾模圖；圖13和圖14表示第一個(gè)實(shí)施例中由控制器180控制CPU190執(zhí)行制動(dòng)狀態(tài)下扭矩控制程序的流程圖；圖15表示電池194殘存電荷BRM與閾值為Bref的可充電電功率的關(guān)系曲線圖；圖16表示由控制器180控制CPU190執(zhí)行第一電動(dòng)機(jī)MG1控制程序的流程圖；圖17表示由控制器180控制CPU190執(zhí)行第二電動(dòng)機(jī)MG2控制程序的流程圖；圖18表示第一個(gè)實(shí)施例中制動(dòng)力加到環(huán)形齒輪軸126時(shí)，而電池194在充電狀態(tài)的諾模圖；圖19表示發(fā)動(dòng)機(jī)150在空轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)速Ne，起反作用力的扭矩Te及制動(dòng)能量Pr之間關(guān)系的曲線圖；圖20表示第一個(gè)實(shí)施例中制動(dòng)力加到環(huán)形齒輪軸126上，而電池194不工作狀態(tài)的諾模圖；圖21表示制動(dòng)狀態(tài)下部分改型的扭矩控制程序的流程圖；圖22表示在制動(dòng)狀態(tài)下執(zhí)行改型扭矩控制程序的狀態(tài)的諾模圖；圖23表示預(yù)定轉(zhuǎn)速Nst與環(huán)形齒輪軸126轉(zhuǎn)速Nr之間關(guān)系的曲線圖；圖24表示第一個(gè)實(shí)施例中由控制器180控制CPU190執(zhí)行連續(xù)制動(dòng)控制程序的流程圖；圖25概略地畫(huà)出另一個(gè)功率輸出設(shè)備110A，它作為第一個(gè)實(shí)施例的改型例子；圖26概略地畫(huà)出第三個(gè)功率輸出設(shè)備110B，它作為第一實(shí)施例的另一個(gè)改型例子；圖27概略地畫(huà)出第四個(gè)功率輸出設(shè)備110C重要部分的結(jié)構(gòu)，它作為按照本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例；圖28表示第二個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110C中轉(zhuǎn)速與連接到行星齒輪120的三根軸上扭矩之間關(guān)系的諾模圖；圖29表示第二個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110C中轉(zhuǎn)速與連接到行星齒輪120的三根軸上扭矩之間關(guān)系的諾模圖；圖30和圖31表示第二個(gè)實(shí)施例中由控制器180控制CPU190執(zhí)行制動(dòng)狀態(tài)下扭矩控制程序的流程圖；圖32表示第二個(gè)實(shí)施例中制動(dòng)力加到環(huán)形齒輪軸126時(shí)，電池194在充電狀態(tài)的諾模圖；圖33表示第二個(gè)實(shí)施例中制動(dòng)力加到環(huán)形齒輪軸126時(shí)，電池194不在工作狀態(tài)的諾模圖；圖34表示第二個(gè)實(shí)施例中由控制器180控制CPU190執(zhí)行連續(xù)制動(dòng)控制程序的流程圖；圖35概略地畫(huà)出第五個(gè)功率輸出設(shè)備110D，它作為第二個(gè)實(shí)施例的改型例子；圖36概略地畫(huà)出第六個(gè)功率輸出設(shè)備110E，它作為第二個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)改型例子；圖37概略地畫(huà)出帶功率輸出設(shè)備110F的四輪驅(qū)動(dòng)車輛結(jié)構(gòu)，該設(shè)備110F等同于第一個(gè)實(shí)施例的功率輸出設(shè)備110。
一些實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，現(xiàn)作為優(yōu)選的實(shí)施例加以描述。圖1概略地畫(huà)出實(shí)施本發(fā)明功率輸出設(shè)備110的結(jié)構(gòu)；圖2畫(huà)出本實(shí)施例功率輸出設(shè)備110重要部分的放大圖；圖3概略地畫(huà)出含本實(shí)施例功率輸出設(shè)備110的車輛一般結(jié)構(gòu)。為了解釋方便，首先描述車輛的一般結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D3，此車輛備有發(fā)動(dòng)機(jī)150，它消耗汽油燃料和輸出功率，從供氣系統(tǒng)吸入的空氣經(jīng)過(guò)節(jié)流閥166與燃料噴射閥151噴出的燃料混合，本實(shí)施例中的燃料是汽油。將空氣/燃料混合物送入燃燒室152迅猛點(diǎn)火并燃燒?？諝?燃料混合物的爆炸壓迫活塞154向下作直線運(yùn)動(dòng)，此直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成曲軸156的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。節(jié)流閥166被致動(dòng)器168驅(qū)動(dòng)而打開(kāi)和關(guān)閉?；鸹ㄈ?62將來(lái)自點(diǎn)火器158所加的高電壓經(jīng)過(guò)分配器160轉(zhuǎn)化成火花，此火花迅猛點(diǎn)火并燃燒空氣/燃料混合物。
發(fā)動(dòng)機(jī)150的運(yùn)行受電子控制單元170(此后稱之為EFIECU)控制。EFIECU170接收各種傳感器送來(lái)的信息，這些傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)150的運(yùn)行條件。這些傳感器包括節(jié)流閥位置傳感器167，它檢測(cè)閥行程，即節(jié)流閥166的位置、歧管真空傳感器172，它測(cè)量加到發(fā)動(dòng)機(jī)150上的負(fù)載；水溫傳感器174，它測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)150中冷卻水的溫度，以及安裝在分配器160上的速度傳感器176和角度傳感器178，用于測(cè)量轉(zhuǎn)速(每預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù))和曲軸156的轉(zhuǎn)角。檢測(cè)點(diǎn)火鑰匙(未畫(huà)出)起動(dòng)條件ST的起動(dòng)器開(kāi)關(guān)179也連到EFIECU170。其他與EFIECU170相連的傳感器和開(kāi)關(guān)在此圖中省略了。
發(fā)動(dòng)機(jī)150的曲軸156經(jīng)過(guò)行星齒輪120以及第一電動(dòng)機(jī)MG1和第二電動(dòng)機(jī)MG2(以后詳細(xì)描述)與動(dòng)力傳輸齒輪111機(jī)械連動(dòng)，動(dòng)力傳輸齒輪111有一根主動(dòng)軸112作為轉(zhuǎn)軸。動(dòng)力傳輸齒輪111還與差動(dòng)齒輪114相連，使得從功率輸出設(shè)備110輸出的功率最終傳輸?shù)阶篁?qū)動(dòng)輪116和右驅(qū)動(dòng)輪118。第一電動(dòng)機(jī)MG1和第二電動(dòng)機(jī)MG2電路上連接到控制器180并受其控制。控制器180包含內(nèi)部控制CPU并接收依附在變速器182上來(lái)自變速器位置傳感器184的輸入，依附在加速器踏板164上來(lái)自加速器位置傳感器164a的輸入，以及依附在制動(dòng)器踏板165上來(lái)自制動(dòng)器踏板位置傳感器165a的輸入，這些在下面要詳細(xì)描述?？刂破?80與EFIECU170之間用通信方式發(fā)送和接收各種數(shù)據(jù)和信息。包括通信協(xié)議在內(nèi)的控制過(guò)程細(xì)節(jié)在下面描述。
參照?qǐng)D1和圖2，本實(shí)施例功率輸出設(shè)備110主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)150；行星齒輪120，它的行星齒輪架124與發(fā)動(dòng)機(jī)150曲軸156機(jī)械連動(dòng)；第一電動(dòng)機(jī)MG1，它與行星齒輪120的中心齒輪121相連；第二電動(dòng)機(jī)MG2，它與行星齒輪120的環(huán)形齒輪122相連；以及驅(qū)動(dòng)并控制第一電動(dòng)機(jī)MG1和第二電動(dòng)機(jī)MG2的控制器180。
下面依據(jù)圖2描述行星齒輪120以及第一電動(dòng)機(jī)MG1和第二電動(dòng)機(jī)MG2的結(jié)構(gòu)。行星齒輪120包括與空心的中心齒輪軸125相連的中心齒輪121，曲軸156穿過(guò)此空心軸；與環(huán)形齒輪軸126相連的環(huán)形齒輪122，環(huán)形齒輪軸126與曲軸156共軸；多個(gè)行星游輪123，這些游輪123分布在中心齒輪121與環(huán)形齒輪122之間，它們?cè)诶@著本身軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，圍繞著中心齒輪121旋轉(zhuǎn)；以及行星齒輪架124，它與曲軸156的一端相連以支承行星游輪123的轉(zhuǎn)軸。在行星齒輪120中，三根軸，即中心齒輪軸125，環(huán)形齒輪軸126和曲軸156分別與中心齒輪121，環(huán)形齒輪122和行星齒輪架124相連，這三根軸是功率的輸入軸和輸出軸。確定了三根軸中任意兩根軸的輸入和輸出功率就自動(dòng)地確定了余下一根軸的輸入和輸出功率。行星齒輪120三根軸上功率輸入和輸出的運(yùn)行細(xì)節(jié)下面要討論。
取出動(dòng)力的動(dòng)力進(jìn)給齒輪128與環(huán)形齒輪122相連，且安排在第一電動(dòng)機(jī)MG1一側(cè)。動(dòng)力進(jìn)給齒輪128經(jīng)過(guò)鏈帶129還與動(dòng)力傳輸齒輪111相連，使得動(dòng)力在動(dòng)力進(jìn)給齒輪128與動(dòng)力傳輸齒輪111之間傳輸。
第一電動(dòng)機(jī)MG1的結(jié)構(gòu)是一同步電動(dòng)發(fā)電機(jī)，它包括轉(zhuǎn)子132和定子133，在轉(zhuǎn)子132外表面有多塊永久磁鐵135，而在定子133上面繞了三相線圈134以形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子132連到與行星齒輪120的中心齒輪121相連的中心齒輪軸125。定子133用多片無(wú)方向電磁鋼薄片互相重疊制成，且固定在外殼119上。第一電動(dòng)機(jī)MG1起電動(dòng)機(jī)作用時(shí)，它是通過(guò)永久磁鐵135產(chǎn)生的磁場(chǎng)與三相線圈134產(chǎn)生的磁場(chǎng)之間相互作用使轉(zhuǎn)子132旋轉(zhuǎn)，或者起發(fā)電機(jī)作用時(shí)，它是由永久磁鐵135產(chǎn)生的磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子132轉(zhuǎn)動(dòng)的相互作用在三相線圈各端之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。中心齒輪軸125還備有測(cè)量其轉(zhuǎn)角θs的解算器139。
與第一電動(dòng)機(jī)MG1一樣，第二電動(dòng)機(jī)MG2也制成同步電動(dòng)發(fā)電機(jī)，它包括轉(zhuǎn)子142和定子143，在轉(zhuǎn)子142外表面有多塊永久磁鐵145，而在定子143上面繞了三相線圈144以形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子142連到與行星齒輪120的環(huán)形齒輪122相連的環(huán)形齒輪軸126，而定子143固定在外殼119上。電動(dòng)機(jī)MG2的定子143也是用多片無(wú)方向電磁鋼薄片互相重疊制成。與第一電動(dòng)機(jī)MG1一樣，第二電動(dòng)機(jī)MG2也可以按電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)方式工作。環(huán)形齒輪軸126也備有測(cè)量其轉(zhuǎn)角θr的解算器149。
驅(qū)動(dòng)并控制第一電動(dòng)機(jī)MG1和第二電動(dòng)機(jī)MG2的控制器180有下面的結(jié)構(gòu)。還參照?qǐng)D1，控制器180包括驅(qū)動(dòng)第一電動(dòng)機(jī)MG1的第一驅(qū)動(dòng)電路191，驅(qū)動(dòng)第二電動(dòng)機(jī)MG2的第二驅(qū)動(dòng)電路192，控制第一電路191和第二電路192的控制CPU190，以及含有多個(gè)蓄電池的電池194?？刂艭PU190是一個(gè)單片微處理器，它包括工作存儲(chǔ)器的RAM190a，存貯各種控制程序的ROM190b，輸入/輸出端口(未畫(huà)出)和串行通信口(未畫(huà)出)，通過(guò)這個(gè)通信口數(shù)據(jù)傳送到EFIECU和從EFIECU接收數(shù)據(jù)?？刂艭PU190經(jīng)過(guò)該輸入端口接收各種數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)包括用解算器139測(cè)得的中心齒輪軸125轉(zhuǎn)角θs，用解算器149測(cè)得的環(huán)形齒輪軸126轉(zhuǎn)角θr，從加速器位置傳感器164a輸出的加速器踏板位置AP(加速器踏板164的踩踏量)，以制動(dòng)踏板位置傳感器165a輸出的制動(dòng)踏板位置BP(制動(dòng)踏板165的踩踏量)，以變速器位置傳感器184輸出的變速器位置SP，放在第一驅(qū)動(dòng)電路191中兩個(gè)安培表195和196的電流值IU1和IV1，放在第二驅(qū)動(dòng)電路192中兩個(gè)安培表197和198的電流值IU2和IV2，以及用殘留電荷表199測(cè)得的電池194殘留電荷BRM。殘留電荷表199能用任何熟知的方法測(cè)定電池194的殘留電荷BRM，例如，測(cè)量電池194中電解液的比重或電池194的總重量，計(jì)算充電和放電的電流和時(shí)間，或使電池194兩電極之間瞬時(shí)短路并測(cè)量?jī)?nèi)阻與電流。
控制CPU190輸出第一控制信號(hào)SW1和第二控制信號(hào)SW2，SW1驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)電路191中起開(kāi)關(guān)元件作用的6個(gè)晶體管Tr1至Tr6，SW2驅(qū)動(dòng)第二驅(qū)動(dòng)電路192中起開(kāi)關(guān)元件作用的6個(gè)晶體管Tr11至Tr16。第一驅(qū)動(dòng)電路191中Tr1至Tr66個(gè)晶體管組成晶體管倒相器，且成對(duì)地安排，作為源和匯，與一對(duì)輸電線L1和L2對(duì)應(yīng)。第一電動(dòng)機(jī)MG1的三相線圈(U，V，W)134連接到第一驅(qū)動(dòng)電路191成對(duì)晶體管相應(yīng)的觸點(diǎn)。輸電線L1和L2分別連接到電池194的正極和負(fù)極。因此，從控制CPU190輸出的控制信號(hào)SW1相繼地控制成對(duì)晶體管Tr1至Tr6的加電時(shí)間。流過(guò)三相線圈134的電流經(jīng)過(guò)PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制成為準(zhǔn)正弦波，此準(zhǔn)正弦波能使三相線圈134生成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
第二驅(qū)動(dòng)電路192中6個(gè)晶體管Tr11至Tr16也組成晶體管倒相器，且按第一驅(qū)動(dòng)電路191中Tr1至Tr66個(gè)晶體管同樣方式安排。第二電動(dòng)機(jī)MG2的三相線圈(U，V，W)144連接到第二驅(qū)動(dòng)電路192中成對(duì)晶體管的相應(yīng)觸點(diǎn)。因此，從控制CPU190輸出的第二控制信號(hào)SW2相繼地控制成對(duì)晶體管Tr11至Tr16的加電時(shí)間。流過(guò)三相線圈144的電流經(jīng)過(guò)PWM控制成為準(zhǔn)正弦波，該準(zhǔn)正弦波能使三相線圈144生成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
如此構(gòu)成的本實(shí)施例功率輸出設(shè)備110按照下面討論的原理運(yùn)行，特別是按照扭矩轉(zhuǎn)換原理運(yùn)行。舉例來(lái)說(shuō)，假定發(fā)動(dòng)機(jī)150在轉(zhuǎn)速Ne和扭矩Te的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)P1上工作，而環(huán)形齒輪軸126在另一驅(qū)動(dòng)點(diǎn)P2上工作，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)P2由不同的轉(zhuǎn)速Nr和不同的扭矩Tr確定，但給出的能量與從發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的能量Pe完全相等。這意味著，發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的功率經(jīng)過(guò)扭矩轉(zhuǎn)換并加在環(huán)形齒輪軸126上。在這種條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)150的扭矩和轉(zhuǎn)速與環(huán)形齒輪軸126的扭矩和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系表示在圖4中曲線上。
按照力學(xué)原理，行星齒輪120三根軸(即，中心齒輪軸125，環(huán)形齒輪軸126，和行星齒輪架124(曲軸156))的轉(zhuǎn)速與扭矩之間的關(guān)系可以表示成圖5和圖6畫(huà)出的諾模圖，并可以用幾何方法求解。不采用諾模圖，行星齒輪120中三根軸的轉(zhuǎn)速與扭矩之間關(guān)系可以通過(guò)計(jì)算機(jī)應(yīng)軸的能量用數(shù)字方法分析。為了解釋清楚，本實(shí)施例中采用諾模圖。
在圖5的諾模圖中，三根軸的轉(zhuǎn)速畫(huà)成縱坐標(biāo)，三根軸在坐標(biāo)軸上位置之比畫(huà)成橫坐標(biāo)。當(dāng)中心齒輪軸125的坐標(biāo)軸S和環(huán)形齒輪軸126的坐標(biāo)軸R放置在一直線段的兩端時(shí)，行星齒輪架124的坐標(biāo)軸C是以S軸和R軸的內(nèi)分割線給出，其比例為1比ρ，其中ρ代表中心齒輪121齒數(shù)與環(huán)形齒輪122齒數(shù)之比，并表示成以下的公式(1)
如上所述，發(fā)動(dòng)機(jī)以轉(zhuǎn)速Ne驅(qū)動(dòng)，而環(huán)形齒輪軸126以轉(zhuǎn)速Nr驅(qū)動(dòng)。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速Ne可以畫(huà)在與發(fā)動(dòng)機(jī)150曲軸156相連的行星齒輪架124的坐標(biāo)軸C上，環(huán)形齒輪軸126的轉(zhuǎn)速Nr可以畫(huà)在環(huán)形齒輪軸126的坐標(biāo)軸R上。通過(guò)該兩點(diǎn)畫(huà)一條直線，于是得到的中心齒輪軸125的轉(zhuǎn)速Ns為此直線與坐標(biāo)軸S的交點(diǎn)。這條直線此后稱之為動(dòng)態(tài)共線直線。中心齒輪軸125的轉(zhuǎn)速Ns可以按照以下比例表達(dá)式(2)從發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne和環(huán)形齒輪軸126轉(zhuǎn)速Nr算出。在行星齒輪120中，確定了中心齒輪121，環(huán)形齒輪122和行星齒輪架124中兩種齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)就自動(dòng)地確定了余下一種齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。Ns=Nr-(Nr-Ne)1+ρρ---(2)]]>然后，發(fā)動(dòng)機(jī)150的扭矩Te加到動(dòng)態(tài)共線直線上行星齒輪架124的坐標(biāo)軸C(在圖中方向向上)，該直線的功能是一作用線。動(dòng)態(tài)共線直線對(duì)扭矩來(lái)說(shuō)可以看成是一剛體，力作為一個(gè)矢量加到此剛體上。根據(jù)將力分成兩條不同平行作用線的方法，作用在坐標(biāo)軸C上的扭矩Te分成作用在坐標(biāo)軸S上的扭矩Tes和作用在坐標(biāo)軸R上的扭矩Ter。扭矩Tes和Ter的大小由以下公式(3)和(4)給出Tes=Te×ρ1+ρ---(3)]]>Ter=Te×11+ρ---(4)]]>動(dòng)態(tài)共線直線上各個(gè)力的平衡對(duì)于動(dòng)態(tài)共線直線穩(wěn)定態(tài)是很重要的。按照具體步驟，具有與扭矩Tes同樣大小，但方向相反的扭矩Tm1加到坐標(biāo)軸S，而具有與一合扭矩同樣大小，但方向相反的扭矩Tm2加到坐標(biāo)軸R，此合扭矩是扭矩Ter以及與輸出到環(huán)形齒輪軸126的扭矩Tr有同樣大小，但方向相反的扭矩之和。扭矩Tm1由第一電動(dòng)機(jī)MG1給出，扭矩Tm2由第二電動(dòng)機(jī)MG2給出，第一電動(dòng)機(jī)MG1加的扭矩Tm1與其轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，因而它作為發(fā)電機(jī)工作而從中心齒輪軸125回收電能Pm1，Pm1由扭矩Tm1與轉(zhuǎn)速Ns的乘積給出，第二電動(dòng)機(jī)MG2加的扭矩Tm2與其轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致，因而它作為電動(dòng)機(jī)工作而輸出電能Pm2，Pm2是扭矩Tm2與轉(zhuǎn)速Nr乘積，是輸出到環(huán)形齒輪軸126上的功率。
若電能Pm1與電能Pm2完全相等，則第二電動(dòng)機(jī)MG2消耗的全部電功率可以由第一電動(dòng)機(jī)MG1回收和供給。為了達(dá)到這一狀態(tài)，全部輸入能量應(yīng)該都輸出；即，從發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的能量Pe應(yīng)該等于輸出到環(huán)形齒輪軸126的能量Pr。即，使表示成扭矩Te與轉(zhuǎn)速Ne乘積的能量Pe等于表示成扭矩Tr與轉(zhuǎn)速Nr乘積的能量Pr。參照?qǐng)D4，表示成扭矩Te與轉(zhuǎn)速Ne的乘積并以驅(qū)動(dòng)點(diǎn)P1表示，從發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的功率經(jīng)過(guò)扭矩轉(zhuǎn)換并輸出到環(huán)形齒輪軸126上，它成為具有相同能量的功率，但表示為扭矩Tr與轉(zhuǎn)速Nr的乘積。如前面已討論過(guò)的，輸出到環(huán)形齒輪軸126的功率經(jīng)過(guò)動(dòng)力進(jìn)給齒輪128和動(dòng)力傳輸齒輪111傳輸?shù)街鲃?dòng)軸112，再經(jīng)過(guò)差動(dòng)齒輪114傳輸?shù)津?qū)動(dòng)輪116和118。輸出到環(huán)形齒輪軸126的功率與傳輸?shù)津?qū)動(dòng)輪116和118的功率之間保持著線性關(guān)系?？梢哉{(diào)節(jié)輸出到環(huán)形齒輪軸126的功率控制傳輸?shù)津?qū)動(dòng)輪116和118的功率。
雖然在圖5的諾模圖中，中心齒輪軸125的轉(zhuǎn)速Ns是正的，但根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速Ne和環(huán)形齒輪軸126的轉(zhuǎn)速Ns，中心齒輪軸125的轉(zhuǎn)速Ns可以是負(fù)的，如圖6的諾模圖所示。在后一情況中，第一電動(dòng)機(jī)MG1在其轉(zhuǎn)動(dòng)方向加扭矩，從而按電動(dòng)機(jī)方式工作，消耗電能Pm1，它以扭矩Tm1與轉(zhuǎn)速Ns的乘積給出。另一方面，第二電動(dòng)機(jī)MG2所加扭矩與其轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，從而按發(fā)電機(jī)方式工作，從環(huán)形齒輪軸126回收電能Pm2，它以扭矩Tm2與轉(zhuǎn)速Nr的乘積給出。若使第一電動(dòng)機(jī)MG1消耗的電能Pm1等于第二電動(dòng)機(jī)MG2回收的電能Pm2，在此條件下，第一電動(dòng)機(jī)MG1消耗的全部電功率可以由第二電動(dòng)機(jī)MG2供給。
以上描述涉及本實(shí)施例功率輸出設(shè)備110的基本扭矩轉(zhuǎn)換。然而，功率輸出設(shè)備110不但能執(zhí)行上述基本運(yùn)轉(zhuǎn)方式，將發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的全部功率進(jìn)行扭矩轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換過(guò)的扭矩輸出到環(huán)形齒輪軸126，而且能執(zhí)行其他運(yùn)轉(zhuǎn)方式。這些可能的運(yùn)轉(zhuǎn)方式包括用多余的電能對(duì)電池194充電和用貯存在電池194中的電力補(bǔ)充不足的電能。這些運(yùn)轉(zhuǎn)方式是靠調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的功率(即，扭矩Te與轉(zhuǎn)速Ne的乘積)，第一電動(dòng)機(jī)MG1回收或消耗的電能Pm1以及第二電動(dòng)機(jī)MG2回收或消耗的電能Pm2來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
以上討論的運(yùn)轉(zhuǎn)原理是做這樣的假定，行星齒輪120，電動(dòng)機(jī)MG1和MG2，以及晶體管Tr1至Tr16的功率轉(zhuǎn)換效率等于值“1”，它代表100％。然而，在實(shí)際狀態(tài)中，轉(zhuǎn)換效率小于值“1”，所以就要求，發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的能量Pe稍大于輸出到環(huán)形齒輪軸126的能量Pr，或者使輸出到環(huán)形齒輪軸126的能量Pr略小于從發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的能量Pe。舉例來(lái)說(shuō)，可以用轉(zhuǎn)換效率的倒數(shù)乘上輸出到環(huán)形齒輪軸126的能量Pr計(jì)算從發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的能量Pe。在圖5的諾模圖狀態(tài)，可以用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)MG1和MG2的效率乘上第一電動(dòng)機(jī)MG1回收的電功率計(jì)算第二電動(dòng)機(jī)MG2的扭矩Tm2。另一方面，在圖6的諾模圖狀態(tài)，可以用第一電動(dòng)機(jī)MG1消耗的電功率除以兩個(gè)電動(dòng)機(jī)MG1和MG2的效率計(jì)算第二電動(dòng)機(jī)MG2的扭矩Tm2。在行星齒輪120中，由于機(jī)械摩擦等因素，存在著能量損耗或熱損耗，雖然與涉及的全部能量比較，這種能量損耗是非常小的。用作第一電動(dòng)機(jī)MG1和第二電動(dòng)機(jī)MG2的同步電動(dòng)機(jī)效率非常接近值“1”。諸如應(yīng)用于晶體管Tr1至Tr16的GTOs熟知器件有極小的接通電阻。因此，功率轉(zhuǎn)換效率實(shí)際上等于值“1”。為了方便起見(jiàn)，在本實(shí)施例的以下討論中，除非另作說(shuō)明，否則效率就認(rèn)為等于值“1” (＝100％)。
下面描述車輛的制動(dòng)控制，該車輛是由發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的功率經(jīng)過(guò)上述扭矩轉(zhuǎn)換傳到環(huán)形齒輪軸126來(lái)驅(qū)動(dòng)的。有三種不同類型的制動(dòng)控制；即，第一電動(dòng)機(jī)MG1和發(fā)動(dòng)機(jī)150制動(dòng)控制，第二電動(dòng)機(jī)MG2制動(dòng)控制，以及第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2和發(fā)動(dòng)機(jī)150制動(dòng)控制。在第二電動(dòng)機(jī)MG2作為發(fā)電機(jī)的制動(dòng)控制過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)輪116的轉(zhuǎn)動(dòng)線性地傳輸?shù)江h(huán)形齒輪軸126，其轉(zhuǎn)動(dòng)能量(動(dòng)能)被取出并作為電能貯存在電池194中。第二電動(dòng)機(jī)MG2制動(dòng)控制是一熟知的過(guò)程，因此就不在此具體描述了。下面首先描述第一電動(dòng)機(jī)MG1和發(fā)動(dòng)機(jī)150制動(dòng)控制過(guò)程，然后描述第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2和發(fā)動(dòng)機(jī)150制動(dòng)控制過(guò)程。第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2，和發(fā)動(dòng)機(jī)150制動(dòng)控制是下面討論的第一電動(dòng)機(jī)MG1和發(fā)動(dòng)機(jī)150制動(dòng)控制與常規(guī)的第二電動(dòng)機(jī)MG2制動(dòng)控制的組合。
在第一電動(dòng)機(jī)MG1和發(fā)動(dòng)機(jī)150制動(dòng)控制的過(guò)程中，第一電動(dòng)機(jī)MG1經(jīng)過(guò)行星齒輪120驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)150，同時(shí)停止噴射燃料進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)150。被驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)150中活塞的阻力和壓縮所需能量經(jīng)過(guò)扭矩轉(zhuǎn)換并作為制動(dòng)力加到環(huán)形齒輪軸126上。
本實(shí)施例功率輸出設(shè)備110保持在圖5和圖6諾模圖狀態(tài)時(shí)，假定第一電動(dòng)機(jī)MG1扭矩Tm1和第二電動(dòng)機(jī)MG2扭矩Tm2兩者都設(shè)定為零，且發(fā)動(dòng)機(jī)150工作(噴射燃料)停止。在這些條件下，動(dòng)態(tài)共線直線穩(wěn)定地保持在這樣的狀態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)150空轉(zhuǎn)所需的能量與第一電動(dòng)機(jī)MG1空轉(zhuǎn)所需的能量之和為最小。因?yàn)楸緦?shí)施例功率輸出設(shè)備110中的發(fā)動(dòng)機(jī)150是四沖程汽油機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)150空轉(zhuǎn)所需的能量，即，發(fā)動(dòng)機(jī)150中活塞的摩擦和壓縮所需的能量，大于第一電動(dòng)機(jī)MG1轉(zhuǎn)子132空轉(zhuǎn)所需的能量。因此，動(dòng)態(tài)共線直線是處在發(fā)動(dòng)機(jī)150停止和第一電動(dòng)機(jī)MG1空轉(zhuǎn)的狀態(tài)，如圖7的諾模圖所示。
若第一電動(dòng)機(jī)MG1是在發(fā)動(dòng)機(jī)150以轉(zhuǎn)速Ne1被驅(qū)動(dòng)這一狀態(tài)下被驅(qū)動(dòng)和控制，則動(dòng)態(tài)共線直線落在圖8的諾模圖所示的狀態(tài)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)150在以轉(zhuǎn)速Ne1被驅(qū)動(dòng)時(shí)，Te1表示作為反作用從發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的扭矩。如前面討論過(guò)的，按照公式(4)由扭矩Te1計(jì)算出的分扭矩Ter1加到環(huán)形齒輪軸126。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)150按圖5和圖6的諾模圖所示被驅(qū)動(dòng)時(shí)，起反作用的扭矩Te1方向與發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的扭矩Te方向相反。因此，作用在環(huán)形齒輪軸126上的分扭矩Ter1起到制動(dòng)力的作用。在圖8的諾模圖狀態(tài)，中心齒輪軸125的轉(zhuǎn)動(dòng)方向不同于第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩Tm1方向。因此，第一電動(dòng)機(jī)MG1按發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行，并使中心齒輪軸125的部分轉(zhuǎn)動(dòng)能量(動(dòng)能)可以被取出，作為電能對(duì)電池194充電。按照上面給出的方程式(3)，由發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的扭矩Te1計(jì)算第一電動(dòng)機(jī)MG1輸出的扭矩Tm1。
第一電動(dòng)機(jī)MG1可以按圖7的諾模圖狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)和控制，此時(shí)MG1驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)150以轉(zhuǎn)速Ne2轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖9的諾模圖所示。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)150以轉(zhuǎn)速Ne2被驅(qū)動(dòng)時(shí)，Te2表示起反作用的扭矩。用與圖8的諾模圖同樣的方法，按照公式(4)由扭矩Te2計(jì)算出的分扭矩Ter2作為制動(dòng)力加到環(huán)形齒輪軸126。在圖9的諾模圖狀態(tài)，中心齒輪軸125的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩Tm1方向相同，因而，電動(dòng)機(jī)MG1起電動(dòng)機(jī)的作用。運(yùn)行第一電動(dòng)機(jī)MG1所需電能由電池194放出的電功率供給。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)150被驅(qū)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速Ne與起反作用的扭矩Te之間關(guān)系取決于發(fā)動(dòng)機(jī)150的類型和特征。在本實(shí)施例中，這個(gè)關(guān)系用實(shí)驗(yàn)方法確定并作為變換表事先貯存在ROM190b中。圖10表示這種變換的一個(gè)例子。從發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出作為反作用的扭矩Te取決于轉(zhuǎn)速Ne。取決于加到環(huán)形齒輪軸126制動(dòng)力的大小和環(huán)形齒輪軸126的轉(zhuǎn)速Nr，動(dòng)態(tài)共線直線或落在圖8的諾模圖狀態(tài)或落在圖9的諾模圖狀態(tài)?？紤]到環(huán)形齒輪軸126的轉(zhuǎn)速Nr，適當(dāng)規(guī)定輸出到環(huán)形齒輪軸126制動(dòng)力大小的過(guò)程能確定第一電動(dòng)機(jī)MG1是執(zhí)行電能回收作業(yè)或動(dòng)力作業(yè)，從而使電池194充電或放電。
由第一電動(dòng)機(jī)MG1和發(fā)動(dòng)機(jī)150的基本制動(dòng)控制遵循圖11的流程圖中制動(dòng)控制程序。當(dāng)駕駛員踩在制動(dòng)踏板165上時(shí)，就重復(fù)執(zhí)行制動(dòng)控制程序，在第一電動(dòng)機(jī)MG1和發(fā)動(dòng)機(jī)150制動(dòng)控制過(guò)程中所用的制動(dòng)扭矩Tr*是根據(jù)制動(dòng)踏板165的踩踏量設(shè)定的。當(dāng)執(zhí)行這個(gè)制動(dòng)控制程序時(shí)，控制器180的控制CPU190同時(shí)輸出一停止信號(hào)經(jīng)通信信道給EFIECU，為的是停止噴射燃料進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)150。
當(dāng)工作進(jìn)程進(jìn)入圖11的程序時(shí)，控制器180的控制CPU190首先在步驟S100讀出制動(dòng)扭矩Tr*。制動(dòng)扭矩Tr*是按照制動(dòng)踏板165的踩踏量設(shè)定的，并寫(xiě)入到RAM190a的預(yù)定地址。按照一個(gè)具體過(guò)程，在步驟S100控制CPU190讀出以前寫(xiě)入到預(yù)定地址的制動(dòng)扭矩Tr*數(shù)據(jù)。然后，在步驟S102，控制CPU190根據(jù)制動(dòng)扭矩Tr*，設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)150的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*。為了輸出制動(dòng)扭矩Tr*到環(huán)形齒輪軸126，要求發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出扭矩Te，此扭矩Te是以Tr*代換對(duì)Te改寫(xiě)的公式(4)中的扭矩Ter而得到的。按照一個(gè)具體過(guò)程，對(duì)應(yīng)于如此得到的扭矩Te的轉(zhuǎn)速Ne是從圖10中所示的變換關(guān)系讀出的，并設(shè)定為步驟S102的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*。
在設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)150的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*之后，控制CPU190在步驟S104讀出環(huán)形齒輪軸126的轉(zhuǎn)速Nr和中心齒輪軸125的轉(zhuǎn)速Ns。中心齒輪軸125的轉(zhuǎn)速Ns可以根據(jù)解算器139讀出的中心齒輪軸125轉(zhuǎn)角θs計(jì)算出，而環(huán)形齒輪軸126的轉(zhuǎn)速Nr可以根據(jù)解算器149讀出的環(huán)形齒輪軸126轉(zhuǎn)角θr計(jì)算出。控制CPU190接著在步驟S106按照下面給出的公式(5)，由發(fā)動(dòng)機(jī)150的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*和環(huán)形齒輪軸126的轉(zhuǎn)速Nr計(jì)算出中心齒輪軸125的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ns*。公式(5)是將發(fā)動(dòng)機(jī)150的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*代入公式(2)中的Ne而得到的。Ns*←Nr-(Nr-Ne*)×1+ρρ---(5)]]>控制CPU190在步驟S108按照下面給出的公式(6)，計(jì)算并設(shè)定第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm1*。公式(6)右邊第一項(xiàng)是根據(jù)圖8或圖9的諾模圖所示動(dòng)態(tài)共線直線上的平衡而得到的。右邊第二項(xiàng)是一比例項(xiàng)，用來(lái)抵消實(shí)際轉(zhuǎn)速Ns與目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ns*的偏差，右邊第三項(xiàng)是一積分項(xiàng)，用來(lái)抵消靜態(tài)偏差。在靜態(tài)中(即，當(dāng)轉(zhuǎn)速Ns與目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ns*的偏差等于零)，第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm1*設(shè)置成等于右邊第一項(xiàng)Tr*×ρ，此項(xiàng)是根據(jù)動(dòng)態(tài)共線直線上的平衡而得到的。公式(6)中的K1和K2表示比例常數(shù)。
Tm1*←Tr*×ρ+K1(Ns*-Ns)+K2∫(Ns*-Ns)dt(6)在設(shè)定第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm1*之后，控制CPU190在步驟S110接收來(lái)自解算器139的中心齒輪軸125的轉(zhuǎn)角θs值，并且在步驟S111根據(jù)中心齒輪軸125的轉(zhuǎn)角θs計(jì)算第一電動(dòng)機(jī)MG1的電角度θ1。在本實(shí)施例中，由于四極對(duì)(即，4個(gè)N極和4個(gè)S極)同步電機(jī)用作第一電動(dòng)機(jī)MG1，中心齒輪軸125轉(zhuǎn)角θs的四倍為電角度θ1(θ1＝4θs)。然后，控制CPU190在步驟S112用安培表195和196檢測(cè)流過(guò)第一電動(dòng)機(jī)MG1三相線圈134中U相和V相的電流值IU1和IV1。雖然，電流自然流過(guò)全部三相U，V，和W，但只要求測(cè)量流過(guò)兩相的電流，因?yàn)槿嚯娏髦偷扔诹?。在下一步驟S114中，利用步驟S112中得到流過(guò)三相的電流值，控制CPU190執(zhí)行坐標(biāo)變換(三相到兩相的變換)。坐標(biāo)變換將流過(guò)三相的電流值變換成流過(guò)永磁型同步電機(jī)d軸和q軸的電流值，并按照下面給出的公式(7)執(zhí)行。進(jìn)行坐標(biāo)變換是因?yàn)榱鬟^(guò)d軸和q軸的電流對(duì)于永磁型同步電機(jī)中的扭矩控制是十分重要的。或者，扭矩控制可以用流過(guò)三相的電流直接實(shí)行。Id1Iq1=2-sin(θ1-120)sinθ1-cos(θ1-120)cosθ1Iu1Iv1---(7)]]>在變換到兩個(gè)軸的電流之后，控制CPU190計(jì)算實(shí)際流過(guò)d軸和q軸的電流Id1和Iq1與相應(yīng)兩個(gè)軸的電流命令值Id1*和Iq1*之間偏差，這兩個(gè)電流命令值是從第一電動(dòng)機(jī)MG1扭矩命令值Tm1*計(jì)算出的，隨后，控制CPU190在步驟S116確定d軸和q軸的電壓命令值Vd1和Vq1，按照一個(gè)具體過(guò)程，控制CPU190執(zhí)行下面給出的公式(8)和公式(9)算術(shù)運(yùn)算。在公式(9)中，Kp1，Kp2，Ki1，和Ki2表示系數(shù)，調(diào)整這些系數(shù)以適合所用電動(dòng)機(jī)的特性。每個(gè)電壓命令值Vd1(Vq1)包括一個(gè)與電流命令值I*偏差ΔI成正比的部分(公式(9)的右邊第一項(xiàng))和過(guò)去“i”次偏差ΔI之和(右邊第二項(xiàng))。
ΔId1＝Id1*-Id1ΔIq1＝Iq1*-Iq1(8)Vd1＝Kp1·ΔId1+∑Ki1·ΔId1Vq1＝Kp2·ΔIq1+∑Ki2·ΔIq1 (9)控制CPU190然后在步驟S118對(duì)得到的電壓命令值再進(jìn)行坐標(biāo)變換(兩相至三相的變換)。這相應(yīng)于在步驟S114執(zhí)行的變換的逆變換。此逆變換確定實(shí)際加在三相線圈134上的電壓Vu1，Vv1，Vw1，由以下公式(10)表示。Vu1Vv1=23cosθ1-sinθ1cos(θ1-120)-sin(θ1-120)Vd1Vq1]]>Vw1＝-Vu1-Vv1(10)實(shí)際的電壓控制是由第一驅(qū)動(dòng)電路191中Tr1至Tr6晶體管的開(kāi)-關(guān)工作完成的。在步驟S119，第一驅(qū)動(dòng)電路191中Tr1至Tr6晶體管的開(kāi)關(guān)時(shí)間是PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制的，為的是達(dá)到上面公式(10)確定的電壓命令值Vu1，Vv1，和Vw1。
假定，當(dāng)所加扭矩Tm1的方向是圖8和圖9諾模圖所示的方向，則第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm1*為正。對(duì)于一個(gè)相同的正扭矩命令值Tm1*，當(dāng)扭矩命令值Tm1*在如圖8的諾模圖狀態(tài)下與中心齒輪軸125轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的作用時(shí)，控制第一電動(dòng)機(jī)MG1實(shí)現(xiàn)能量回收作業(yè)，而當(dāng)扭矩命令值Tm1*在如圖9的諾模圖狀態(tài)下與中心齒輪軸125轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同的作用時(shí)，控制第一電動(dòng)機(jī)MG1實(shí)現(xiàn)動(dòng)力作業(yè)。對(duì)于正扭矩命令值Tm1*，第一電動(dòng)機(jī)MG1的能量回收作業(yè)和動(dòng)力作業(yè)都實(shí)行相同的開(kāi)關(guān)控制。按照一個(gè)具體過(guò)程，控制第一驅(qū)動(dòng)電路191中晶體管Tr1至Tr6，由放置在轉(zhuǎn)子132外表面上永久磁鐵135產(chǎn)生的磁場(chǎng)與電流流過(guò)三相線圈134產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的迭加，可以使正扭矩加到中心齒輪軸125上。只要扭矩命令值Tm1*的符號(hào)不變，對(duì)第一電動(dòng)機(jī)MG1的能量回收作業(yè)和動(dòng)力作業(yè)都執(zhí)行相同的開(kāi)關(guān)控制。因此，圖11的流程圖中所示制動(dòng)控制程序適用于能量回收作業(yè)和動(dòng)力作業(yè)。
上述控制過(guò)程將動(dòng)態(tài)共線直線設(shè)置在圖8的諾模圖狀態(tài)或圖9的諾模圖狀態(tài)，且都能使制動(dòng)力加到環(huán)形齒輪軸126上，并最終加到驅(qū)動(dòng)輪116和118上。
如上面所討論的，本實(shí)施例功率輸出設(shè)備110實(shí)現(xiàn)第一電動(dòng)機(jī)MG1和發(fā)動(dòng)機(jī)150的制動(dòng)控制，能使制動(dòng)力加到環(huán)形齒輪軸126上，且最終加到驅(qū)動(dòng)輪116和118。考慮到環(huán)形齒輪軸126的轉(zhuǎn)速Nr，適當(dāng)規(guī)定輸出到環(huán)形齒輪軸126制動(dòng)力矩Tr*大小的過(guò)程，能使第一電動(dòng)機(jī)MG1實(shí)現(xiàn)制動(dòng)和對(duì)電池194充電的能量回收作業(yè)，或者使第一電動(dòng)機(jī)MG1實(shí)現(xiàn)制動(dòng)和使電池194放電的動(dòng)力作業(yè)。即，根據(jù)電池194的殘留電荷BRM，第一電動(dòng)機(jī)MG1能夠利用能量回收作業(yè)或動(dòng)力作業(yè)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。
在本實(shí)施例的制動(dòng)控制程序中，設(shè)定第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm1*和中心齒輪軸125的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ns*，借助第一電動(dòng)機(jī)MG1和發(fā)動(dòng)機(jī)150能使預(yù)置的制動(dòng)扭矩Tr*輸出到環(huán)形齒輪軸126。按照另一個(gè)可能的應(yīng)用，可以根據(jù)電池194的殘留電荷BRM設(shè)定制動(dòng)扭矩Tr*。這一種結(jié)構(gòu)可將電池194的殘留電荷BRM保持在所需的水平上。
雖然在本實(shí)施例中，停止了燃料噴進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)150，但也可以實(shí)現(xiàn)燃料噴射，使發(fā)動(dòng)機(jī)150以空轉(zhuǎn)速或另一個(gè)適當(dāng)轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。后一情況中起反作用的扭矩Te不同于本實(shí)施例中的扭矩。因此，燃料噴射量，轉(zhuǎn)速Ne和起反作用的扭矩Te之間關(guān)系應(yīng)當(dāng)事先決定，并作為變換表貯存起來(lái)。
本實(shí)施例的制動(dòng)控制過(guò)程有效地控制第一電動(dòng)機(jī)MG1，為的是能使制動(dòng)扭矩Tr*作為制動(dòng)力加到環(huán)形齒輪軸126上。另一種制動(dòng)控制過(guò)程用電磁方法剎住第一電動(dòng)機(jī)MG1的轉(zhuǎn)子132，即，鎖住第一電動(dòng)機(jī)MG1，為的是能使制動(dòng)力加到環(huán)形齒輪軸126。圖12是這一狀態(tài)的諾模圖。此時(shí)中心齒輪軸125是固定的，行星齒輪120起減速齒輪的作用。減速比乘上環(huán)形齒輪軸126的轉(zhuǎn)速就是曲軸156的轉(zhuǎn)速。這等同于發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)操作。此情況中對(duì)第一電動(dòng)機(jī)MG1的控制是為了驅(qū)動(dòng)第一電動(dòng)機(jī)MG1而關(guān)斷第一驅(qū)動(dòng)電路191中所有的晶體管Tr1至Tr6。
下面描述第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2和發(fā)動(dòng)機(jī)150的制動(dòng)控制過(guò)程。如前面已提到，第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2和發(fā)動(dòng)機(jī)150制動(dòng)控制是第一電動(dòng)機(jī)MG1和發(fā)動(dòng)機(jī)150制動(dòng)控制與第二電動(dòng)機(jī)MG2制動(dòng)控制的組合。此制動(dòng)控制包括各種操作例如，將相應(yīng)于制動(dòng)踏板165踩踏量的制動(dòng)力加到環(huán)形齒輪軸126的操作以及當(dāng)車輛向下行進(jìn)在一長(zhǎng)斜坡時(shí)，將一與制動(dòng)踏板165踩踏量無(wú)關(guān)的制動(dòng)力加到環(huán)形齒輪軸126的操作。在本實(shí)施例中，將相應(yīng)于制動(dòng)踏板165踩踏量的制動(dòng)力加到環(huán)形齒輪軸126的操作遵循圖13和圖14流程圖中所示制動(dòng)狀態(tài)下的扭矩控制程序。當(dāng)車輛向下行進(jìn)在一長(zhǎng)斜坡時(shí)，將一與制動(dòng)踏板165踩踏量無(wú)關(guān)的制動(dòng)力加到齒輪軸126的操作遵循圖24流程圖所示的連續(xù)制動(dòng)控制程序。
當(dāng)車輛行駛時(shí)，圖13和圖14的流程圖中所示制動(dòng)狀態(tài)下的扭矩控制程序以預(yù)定的時(shí)間間隔重復(fù)地被執(zhí)行(例如，每8msec)。當(dāng)工作進(jìn)程進(jìn)入圖13的程序中時(shí)，控制器180的控制CPU190首先在步驟S120讀出由制動(dòng)踏板位置傳感器165a測(cè)得的制動(dòng)踏板位置BP。駕駛員踏制動(dòng)踏板165，將制動(dòng)力加到驅(qū)動(dòng)輪116和118。制動(dòng)踏板位置BP值于是就代表駕駛員要求的所需制動(dòng)扭矩。根據(jù)步驟S122上輸入的制動(dòng)踏板位置BP，控制CPU190確定輸出到環(huán)形齒輪軸126的制動(dòng)扭矩Tr*。按照制動(dòng)踏板位置BP，此處確定的不是輸出到驅(qū)動(dòng)輪116和118的制動(dòng)扭矩，而是輸出到環(huán)形齒輪軸126的制動(dòng)扭矩Tr*。這是因?yàn)榄h(huán)形齒輪軸126經(jīng)過(guò)動(dòng)力進(jìn)給齒輪128，動(dòng)力傳輸齒輪111和差動(dòng)齒輪114與驅(qū)動(dòng)輪116和118機(jī)械連動(dòng)，確定了輸出到環(huán)形齒輪軸126的制動(dòng)扭矩Tr*因而就確定了輸出到驅(qū)動(dòng)輪116和118的制動(dòng)扭矩。在此實(shí)施例中，代表制動(dòng)扭矩Tr*與制動(dòng)踏板位置BP之間關(guān)系的變換表是事先準(zhǔn)備好的并貯存在ROM190b中。按照一個(gè)具體過(guò)程，在步驟S122，相應(yīng)于輸入的制動(dòng)踏板位置BP的制動(dòng)扭矩Tr*從貯存在ROM190b中的變換表中讀出。
控制CPU190然后在步驟S124讀出由殘留電荷表199測(cè)得的電池194殘留電荷BRM，并且在步驟S126將輸入的電池194殘留電荷BRM與閾值Bref進(jìn)行比較。將閾值Bref設(shè)置成接近于完全充足電狀態(tài)下的一個(gè)值，在此狀態(tài)下電池194不能再充電了，此閾值取決于電池194的類型和特性。圖15表示電池194殘留電荷BRM與閾值為Bref的可充電電功率的關(guān)系曲線。
在步驟S126，若電池194的殘留電荷BRM小于閾值Bref，則程序確定有必要對(duì)電池194充電，并在步驟S128將第一電動(dòng)機(jī)MG1扭矩命令值Tm1*設(shè)置為零，而在步驟S130將制動(dòng)扭矩Tr*賦予第二電動(dòng)機(jī)MG2的扭矩命令值Tm2*。然后控制CPU190在步驟S132從通訊口輸出一信號(hào)給EFIECU170，使燃料停止噴進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)150。該程序接著在步驟S134至S138根據(jù)預(yù)置值控制第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2和發(fā)動(dòng)機(jī)150。為了便于說(shuō)明，第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2和發(fā)動(dòng)機(jī)150的控制以分開(kāi)的步驟說(shuō)明。然而，在實(shí)際過(guò)程中，這些控制作用是并行和全面地實(shí)現(xiàn)的。舉例來(lái)說(shuō)，利用中斷過(guò)程，使控制CPU190同時(shí)控制第一電動(dòng)機(jī)MG1和第二電動(dòng)機(jī)MG2，而經(jīng)過(guò)通訊口將指令傳輸給EFIECU170，為的是允許EFIECU170同時(shí)控制發(fā)動(dòng)機(jī)150。
第一電動(dòng)機(jī)MG1的控制遵循圖16中流程圖所示的第一電動(dòng)機(jī)MG1控制程序，而第二電動(dòng)機(jī)MG2的控制遵循圖17中流程圖所示的第二電動(dòng)機(jī)MG2控制程序。這兩個(gè)控制程序與圖11制動(dòng)控制程序中步驟S110到S119的過(guò)程完全相同，所以不在此處具體描述了。當(dāng)?shù)谝浑妱?dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm1*設(shè)置成零時(shí)，第一電動(dòng)機(jī)MG1的控制不遵循圖16流程圖中所示的第一電動(dòng)機(jī)MG1控制程序，而是如前面所討論過(guò)的，關(guān)斷第一驅(qū)動(dòng)電路中所有的晶體管Tr1至Tr6。發(fā)動(dòng)機(jī)150的控制是由接收到停止燃料噴射指令后的EFIECU170執(zhí)行。EFIECU170實(shí)際上既停止火花塞162點(diǎn)火又停止燃料噴射，從而停止了發(fā)動(dòng)機(jī)150的運(yùn)轉(zhuǎn)。
在步驟S126，當(dāng)電池194的殘留電荷BRM確定為小于閾值Bref時(shí)，第一電動(dòng)機(jī)MG1扭矩Tm1和第二電動(dòng)機(jī)MG2扭矩Tm2都設(shè)置為0，并如上面圖7諾模圖討論過(guò)的那樣，停止發(fā)動(dòng)機(jī)150運(yùn)轉(zhuǎn)(燃料噴射)，同時(shí)令第二電動(dòng)機(jī)MG2加一相應(yīng)于扭矩命令值Tm2*的扭矩到環(huán)形齒輪軸126。如圖18諾模圖所示，這個(gè)過(guò)程停止了發(fā)動(dòng)機(jī)150和使第一電動(dòng)機(jī)MG1空轉(zhuǎn)。如前面所討論的，這個(gè)狀態(tài)消耗最少的能量，使得環(huán)形齒輪軸126的大部分轉(zhuǎn)動(dòng)能量(功能)能被第二電動(dòng)機(jī)MG2回收成電能，并貯存在電池194中。
另一方面，在步驟S126，若電池194的殘留電荷BRM不小于閾值Bref，程序確定沒(méi)有必要對(duì)電池194充電，并執(zhí)行圖14流程圖中步驟S140至S152的流程。該流程設(shè)置第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm1*和第二電動(dòng)機(jī)MG2的扭矩命令值Tm2*，為的是在不對(duì)電池194充電的同時(shí)，能將制動(dòng)力加到環(huán)形齒輪軸126。在圖14的程序中，控制器180的控制CPU190首先在步驟S140讀出環(huán)形齒輪軸126的轉(zhuǎn)速Nr和中心齒輪軸125的轉(zhuǎn)速Ns，在步驟S142用公式Pr＝Tr*×Nr計(jì)算制動(dòng)作用所需的制動(dòng)能Pr。
控制CPU190然后在步驟S144根據(jù)計(jì)算出的制動(dòng)能Pr設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)150的目標(biāo)扭矩Te*和目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*。發(fā)動(dòng)機(jī)150消耗的能量等于起反作用力的扭矩Te與發(fā)動(dòng)機(jī)150轉(zhuǎn)速Ne的乘積。制動(dòng)能Pr以及發(fā)動(dòng)機(jī)150的目標(biāo)扭矩Tr*和目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*因而滿足關(guān)系式Pr＝Te*×Ne*。如前面用圖10的曲線圖討論過(guò)的，發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速Ne與起反作用力的扭矩Te之間關(guān)系是明確規(guī)定的。因而找到所需運(yùn)算的特定點(diǎn)，在此點(diǎn)上該乘積與制動(dòng)能相等，并且此特定點(diǎn)處的扭矩Te和轉(zhuǎn)速Ne確定為發(fā)動(dòng)機(jī)150的目標(biāo)扭矩Te*和目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*。舉例來(lái)說(shuō)，此特定點(diǎn)可以由代表發(fā)動(dòng)機(jī)150轉(zhuǎn)速Ne與起反作用力的扭矩之間的關(guān)系曲線A與恒定能量曲線Pr的交點(diǎn)確定，如圖19的曲線所示。在此實(shí)施例中，制動(dòng)能Pr以及發(fā)動(dòng)機(jī)150相應(yīng)的轉(zhuǎn)速和扭矩Te以變換表的形式貯存在ROM190b中。按照一個(gè)具體過(guò)程，在步驟S144，相應(yīng)于算出的制動(dòng)能Pr的轉(zhuǎn)速Ne和扭矩Te從貯存在ROM190b的變換表中讀出，并設(shè)置成發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)速度Ne*和發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)扭矩Te*。
控制CPU190然后在步驟S146按照上面給出的公式(5)計(jì)算中心齒輪軸125的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ns*，并且在步驟S148按照以下給出的方程式(11)計(jì)算和設(shè)定第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm*。除了右邊第一項(xiàng)取決于發(fā)動(dòng)機(jī)150的目標(biāo)扭矩Te*以外，公式(11)類似于公式(6)。Tm1*←Te*×ρ1+ρ+K1(Ns*-Ns)+K2∫(Ns*-Ns)dt---(11)]]>在設(shè)定第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm1*之后，控制CPU190在步驟S150按照下面給出的公式(12)計(jì)算第一電動(dòng)機(jī)MG1消耗或回收的電能Pm1，其在步驟S152按照下面給出的公式(13)由算出的電能Pm1計(jì)算并設(shè)定第二電動(dòng)機(jī)MG2的扭矩命令值Tm*2。Km1和Km2表示第一電動(dòng)機(jī)MG1和第二電動(dòng)機(jī)MG2的電動(dòng)機(jī)效率。
Pm1←Km1×Tm1*×Ns (12)Tm2*←Km2×PmlNr---(13)]]>程序然后返回到圖13流程圖中步驟S132，在此步驟S132，從通訊口輸出一信號(hào)給EFIECU170停止燃料噴入發(fā)動(dòng)機(jī)150，該程序在步驟S134至S138，根據(jù)預(yù)置值控制第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2和發(fā)動(dòng)機(jī)150。
作為這種控制的一個(gè)例子，圖20的諾模圖表示控制第一電動(dòng)機(jī)MG1去執(zhí)行動(dòng)力作業(yè)時(shí)的狀態(tài)。參照?qǐng)D20，環(huán)形齒輪軸126接收制動(dòng)扭矩Tr*，此扭矩Tr*是基于起反作用扭矩Te的分扭矩Ter與相應(yīng)于第二電動(dòng)機(jī)MG2輸出扭矩命令值Tm2*的扭矩Tm2之和。雖然沒(méi)有具體地畫(huà)出，但當(dāng)控制第一電動(dòng)機(jī)MG1去執(zhí)行能量回收作業(yè)時(shí)，動(dòng)態(tài)共線直線便落在圖8諾模圖所示的狀態(tài)。若第一電動(dòng)機(jī)MG1執(zhí)行能量回收作業(yè)和第二電動(dòng)機(jī)MG2執(zhí)行動(dòng)力作業(yè)，則從第二電動(dòng)機(jī)MG2輸出的扭矩方向與圖20所示扭矩Tm2方向相反。
在圖13流程圖步驟S126，當(dāng)電池194的殘留電荷BRM不小于閾值Bref時(shí)，由第一電動(dòng)機(jī)MG1消耗或回收的電能Pm1被第二電動(dòng)機(jī)MG2回收或消耗。因而電池194既不充電，也不放電。這一過(guò)程在對(duì)電池194既不充電也不放電的同時(shí)，能使所需的制動(dòng)力輸出到環(huán)形齒輪軸126。
在本實(shí)施例制動(dòng)狀態(tài)下扭矩控制程序中，在步驟S126，當(dāng)電池194的殘留電荷BRM小于閾值Bref時(shí)，程序設(shè)置第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm1*等于零，從而停止發(fā)動(dòng)機(jī)150并使第一電動(dòng)機(jī)MG1空轉(zhuǎn)。然而，按照另一個(gè)可能的應(yīng)用，可以驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)150到所需的轉(zhuǎn)速。舉例來(lái)說(shuō)，為了驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)150到預(yù)定的轉(zhuǎn)速Nst，在圖13和圖14流程圖所示制動(dòng)狀態(tài)下，扭矩控制程序中步驟S128和S130的處理可以用圖21流程圖所示制動(dòng)狀態(tài)下的改型扭矩控制程序步驟S180至S188替代。
在圖21制動(dòng)狀態(tài)下的改型扭矩控制程序中，控制器180的控制CPU190在步驟S180將預(yù)定的轉(zhuǎn)速Nst賦值給發(fā)動(dòng)機(jī)150的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*，且在步驟S181從變換表(例如，圖10的變換)讀出起反作用力并相應(yīng)于預(yù)定轉(zhuǎn)速Nst的扭矩Tst?？刂艭PU190然后在步驟S182讀出環(huán)形齒輪軸126的轉(zhuǎn)速Nr，在步驟S184按照上面給出的公式(5)計(jì)算出中心齒輪軸125的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ns*?？刂艭PU190接著在步驟S186按照下面給出的公式(14)計(jì)算并設(shè)置第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm1*，在步驟S188按照下面給出的公式(15)計(jì)算并設(shè)置第二電動(dòng)機(jī)MG2的扭矩命令值Tm2*。然后，程序執(zhí)行圖13流程圖中步驟S132至S138。圖22的諾模圖表示執(zhí)行這種控制的狀態(tài)。第一電動(dòng)機(jī)MG1的控制能使發(fā)動(dòng)機(jī)150在預(yù)定轉(zhuǎn)速Nst下被驅(qū)動(dòng)。Tm1*←Tst×ρ1+ρ+K1(Ns*-Ns)+K2∫(Ns*-Ns)dt---(14)]]>Tm2*←Tr*-Tst×11+ρ---(15)]]>此改型過(guò)程并不停止發(fā)動(dòng)機(jī)150的運(yùn)轉(zhuǎn)，而是允許發(fā)動(dòng)機(jī)150在預(yù)定轉(zhuǎn)速Nst下轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)駕駛員在制動(dòng)控制過(guò)程中踩踏加速器踏板164并要求發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出相應(yīng)于加速器踏板踩踏量的能量Pe時(shí)，此改型過(guò)程比本實(shí)施例過(guò)程更快地實(shí)現(xiàn)要求。在步驟S180，將預(yù)定轉(zhuǎn)速Nst賦值給發(fā)動(dòng)機(jī)150的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*，此預(yù)定轉(zhuǎn)速Nst可以隨環(huán)形齒輪軸126的轉(zhuǎn)速Nr變化而改變，如圖23的曲線所示。這進(jìn)一步提高了從發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出所需能量的過(guò)程速度。
如上所述，當(dāng)車輛向下行進(jìn)在一長(zhǎng)斜坡時(shí)，與制動(dòng)踏板165的踩踏量無(wú)關(guān)，把制動(dòng)力加到環(huán)形齒輪軸126上的操作遵循圖24流程圖所示連續(xù)制動(dòng)控制程序。當(dāng)駕駛員設(shè)定一個(gè)連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*且既不踩加速器踏板164也不踩制動(dòng)踏板165時(shí)，此程序即被執(zhí)行。連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*的設(shè)定是通過(guò)放置在駕駛員座位附近的一個(gè)開(kāi)關(guān)操作的。在此實(shí)施例中，連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*可以在三個(gè)不同檔上選擇。
當(dāng)工作進(jìn)程進(jìn)入圖24的程序時(shí)，控制器180的控制CPU190首先在步驟S200讀出連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*。連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*的設(shè)定由駕駛員通過(guò)開(kāi)關(guān)操作，已寫(xiě)入RAM190a中預(yù)定地址。按照一個(gè)具體過(guò)程，控制CPU190在步驟S200讀出以前寫(xiě)入預(yù)定地址的連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*數(shù)據(jù)?？刂艭PU190然后在步驟S202讀出殘留電荷表199測(cè)得的電池194的殘留電荷BRM，并在步驟S204將殘留電荷BRM與閾值Bref進(jìn)行比較。
在步驟S204，若電池194的殘留電荷BRM不小于閾值Bref，該程序確定沒(méi)有不要對(duì)電池194充電，所以就執(zhí)行步驟S206至S218的處理，即設(shè)定第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm1*和第二電動(dòng)機(jī)MG2的扭矩命令值Tm2*，為了在電池194既不充電也不放電的同時(shí)，能使連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*輸出到環(huán)形齒輪軸126。步驟S206至S218的處理與圖13和圖14的流程圖所示制動(dòng)狀態(tài)下扭矩控制程序中步驟S140至S152的處理完全相同。在這種工作方式下設(shè)定第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm1*和第二電動(dòng)機(jī)MG2的扭矩命令值Tm2*的過(guò)程能使連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*輸出到環(huán)形齒輪軸126，而同時(shí)電池194保持不受影響，如同以前在圖13和圖14程序中所討論那樣。
另一方面，在步驟S204，若電池194的殘留電荷BRM小于閾值Bref，該程序確定有必要對(duì)電池194充電，所以就在步驟S220設(shè)置第一電動(dòng)機(jī)的扭矩命令值Tm1*為零，而在步驟S222將連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*賦值給第二電動(dòng)機(jī)MG2的扭矩命令值Tm2*。步驟S220和S222的處理與圖13和圖14流程圖所示制動(dòng)狀態(tài)下扭矩控制程序中步驟S128和S130相當(dāng)。在這種工作方式下設(shè)定第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm1*和第二電動(dòng)機(jī)MG2的扭矩命令值Tm2*能使連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*輸出到環(huán)形齒輪軸126，而同時(shí)電池194被充電，如同從前在圖13和圖14程序中所討論那樣。
在設(shè)定第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm1*和第二電動(dòng)機(jī)MG2的扭矩命令值Tm2*之后，該程序在步驟S224輸出一信號(hào)到EFIECU170，停止燃料噴入發(fā)動(dòng)機(jī)150，并在步驟S226至S230根據(jù)預(yù)置值控制第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2，和發(fā)動(dòng)機(jī)150。步驟S226至S230的處理與圖13和圖14流程圖所示制動(dòng)狀態(tài)下扭矩控制程序中步驟S134至S138的處理完全相同。
即使駕駛員不踩制動(dòng)踏板165，連續(xù)制動(dòng)控制程序允許相應(yīng)于預(yù)置連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*的扭矩輸出到環(huán)形齒輪軸126。車輛因而能向下行進(jìn)在連續(xù)長(zhǎng)斜坡而不要求駕駛員持續(xù)地踩制動(dòng)踏板165。
駕駛員既不踩加速器踏板164也不踩制動(dòng)踏板165，連續(xù)制動(dòng)控制程序仍被執(zhí)行。因此，這不會(huì)干擾依據(jù)加速器踏板164踩踏量的加速狀態(tài)下的扭矩控制，也不會(huì)干擾依據(jù)制動(dòng)踏板165踩踏量的制動(dòng)狀態(tài)下的扭矩控制。
這個(gè)過(guò)程能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)控制，而不論電池194是在充電或不在充電，這是由電池194的殘留電荷BRM決定的。這就使電池194的殘留電荷BRM保持在閾值Bref電平上。
雖然本實(shí)施例中連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*的大小是在三個(gè)不同檔上選取，但是此連續(xù)制動(dòng)扭矩可以在更多的檔上選取，或固定在一個(gè)檔上。在本實(shí)施例中，由駕駛員設(shè)定連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*的大小。然而，連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*也可以根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪116和118的轉(zhuǎn)速設(shè)定，即根據(jù)環(huán)形齒輪軸126的轉(zhuǎn)速Nr設(shè)定，或者根據(jù)轉(zhuǎn)速Nr的變化率設(shè)定。萬(wàn)一環(huán)形齒輪軸126有更高的轉(zhuǎn)速Nr(即，當(dāng)車輛在高速行駛時(shí))，或者萬(wàn)一環(huán)形齒輪軸126轉(zhuǎn)速Nr有更大的變化率(即，車輛速度更大的變化率)，后一種情況允許有更大的制動(dòng)扭矩輸出到環(huán)形齒輪軸126。
在本實(shí)施例的連續(xù)制動(dòng)控制程序中，當(dāng)電池194的殘留電荷BRM小于閾值Bref時(shí)，執(zhí)行對(duì)電池194充電的制動(dòng)控制，即設(shè)置第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm1*為零，并停止發(fā)動(dòng)機(jī)150的運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，如在圖21改型程序中所討論的，發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速Ne可以設(shè)置成預(yù)定的轉(zhuǎn)速Nst。這種情況能使發(fā)動(dòng)機(jī)150對(duì)踩踏加速器踏板164很快響應(yīng)并輸出所需的能量。
在本實(shí)施例的連續(xù)制動(dòng)控制程序中，當(dāng)電池194的殘留電荷BRM不小于閾值Bref時(shí)，執(zhí)行不對(duì)電池194充電的制動(dòng)控制，它控制第一電動(dòng)機(jī)MG1和第二電動(dòng)機(jī)MG2，可以使第一電動(dòng)機(jī)MG1回收或消耗的電能Pm1被第二電動(dòng)機(jī)MG2消耗或回收，從而允許連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*輸出到環(huán)形齒輪軸126上。按照另一個(gè)可能的應(yīng)用，制動(dòng)力可以輸出到環(huán)形齒輪軸126，而同時(shí)使第一電動(dòng)機(jī)MG1保持在鎖定狀態(tài)，如圖12的諾模圖所示。在此情況中，雖然預(yù)置的連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*不能輸出到環(huán)形齒輪軸126，但是相應(yīng)于環(huán)形齒輪軸126轉(zhuǎn)速Nr的制動(dòng)扭矩能夠輸出到環(huán)形齒輪軸126。
如上所討論的，本實(shí)施例的功率輸出設(shè)備110借助第一電動(dòng)機(jī)MG1和發(fā)動(dòng)機(jī)150，或借助第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2，和發(fā)動(dòng)機(jī)150，能使制動(dòng)扭矩Tr*或連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*輸出到環(huán)形齒輪軸126。另一種可能的情況是借助機(jī)械摩擦閘輸出部分的制動(dòng)扭矩Tr*或部分的連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*到環(huán)形齒輪軸126，而同時(shí)由第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2，和發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出余下的扭矩。
在本實(shí)施例功率輸出設(shè)備110中，輸出到環(huán)形齒輪軸126的功率是經(jīng)過(guò)與環(huán)形齒輪122相連的動(dòng)力進(jìn)給齒輪128，從第一電動(dòng)機(jī)MG1與第二電動(dòng)機(jī)MG2之間裝置中取出。然而，類似于圖25所示作為改型例子的功率輸出設(shè)備110A，功率可以從外殼119外取得，環(huán)形齒輪軸126從此外殼延伸出來(lái)。圖26表示作為另一個(gè)改型例子的第三個(gè)功率輸出設(shè)備110B，其中發(fā)動(dòng)機(jī)150，行至齒輪120，第二電動(dòng)機(jī)MG2，和第一電動(dòng)機(jī)MG1按照這個(gè)順序安裝。在此情況中，中心齒輪軸125B可能沒(méi)有空心結(jié)構(gòu)，而要求有空心的環(huán)形齒輪軸126B。此改型結(jié)構(gòu)能使輸出到環(huán)形齒輪軸126B的功率從發(fā)動(dòng)機(jī)150與第二電動(dòng)機(jī)MG2之間的裝置中取出。
下面描述按照本發(fā)明第四個(gè)功率輸出設(shè)備110C作為第二個(gè)實(shí)施例。圖27概略地畫(huà)出第二個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110C重要部分的結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D27，除了第二電動(dòng)機(jī)MG2轉(zhuǎn)子142與曲軸156相連以及第一電動(dòng)機(jī)MG1和第二電動(dòng)機(jī)MG2有不同的構(gòu)造以外，第二實(shí)施例功率輸出設(shè)備110C的結(jié)構(gòu)類似于第一實(shí)施例功率輸出設(shè)備110的結(jié)構(gòu)。與圖1所示第一實(shí)施例功率輸出設(shè)備110的相同的組件，如控制器180，在圖27中省略了。第二實(shí)施例功率輸出設(shè)備110C也可以安裝在圖3所示的車輛上。第二實(shí)施例功率輸出設(shè)備110C中與第一實(shí)施例功率輸出設(shè)備110中相同的組件用相同的數(shù)字和符號(hào)表示，且不在此處具體描述。除非另作說(shuō)明，第一實(shí)施例描述中所用的符號(hào)與第二實(shí)施例描述中所用的符號(hào)有相同的意義。
在第二實(shí)施例功率輸出設(shè)備110C中，發(fā)動(dòng)機(jī)150，第二電動(dòng)機(jī)MG2，行星齒輪120，和第一電動(dòng)機(jī)MG1按這個(gè)順序布置，如圖27所示。第一電動(dòng)機(jī)MG1轉(zhuǎn)子132與中心齒輪軸125C相連，中心齒輪軸125C連接到行星齒輪120的中心齒輪121，與第一實(shí)施例功率輸出設(shè)備110一樣，行星齒輪架124與發(fā)動(dòng)機(jī)150的曲軸156相連。第二電動(dòng)機(jī)MG2轉(zhuǎn)子142和測(cè)量曲軸156轉(zhuǎn)角θe的解算器157還附著在曲軸156上。與行星齒輪120環(huán)形齒輪122相連的環(huán)形齒輪軸126C連接到動(dòng)力進(jìn)給齒輪128。測(cè)量環(huán)形齒輪軸126C轉(zhuǎn)角θr的解算器149附著在環(huán)形齒輪軸126C上。
第二實(shí)施例功率輸出設(shè)備110C有不同于第一實(shí)施例功率輸出設(shè)備110的構(gòu)造。然而，與第一實(shí)施例功率輸出設(shè)備110一樣，第一電動(dòng)機(jī)MG1三相線圈134連接到控制器180的第一驅(qū)動(dòng)電路191，第二電動(dòng)機(jī)MG2三相線圈144連接到第二驅(qū)動(dòng)電路192。雖然沒(méi)有具體地畫(huà)出，解算器157經(jīng)過(guò)一根信號(hào)線連接到控制器180控制CPU190的輸入口。
第二實(shí)施例功率輸出設(shè)備110C按照以下方式工作。舉例來(lái)說(shuō)，假定發(fā)動(dòng)機(jī)150在轉(zhuǎn)速Ne和扭矩Te的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)P1上被驅(qū)動(dòng)，且輸出能量Pe(Pe＝Ne×Te)，假定環(huán)形齒輪軸126C在轉(zhuǎn)速Nr和扭矩Tr的另一個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)P2上被驅(qū)動(dòng)，且輸出的能量Pr(Pr＝Wr×Tr)與能量Pe相等。這意味著，從發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的功率經(jīng)過(guò)扭矩轉(zhuǎn)換，并加到環(huán)形齒輪軸126C上。圖28和圖29是這一狀態(tài)下的諾模圖。
下面給出的公式(16)至(19)是從圖28諾模圖中動(dòng)態(tài)共線直線的平衡性得到的。公式(16)是從發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的能量Pe與輸出到環(huán)形齒輪軸126C的能量平衡得到的，公式(17)表示經(jīng)過(guò)曲軸156輸入到行星齒輪架124的總能量。公式(18)和(19)是將作用到行星齒輪架124的扭矩Tc分解成作用到坐標(biāo)軸S和R上的分扭矩Tcs和Tcr導(dǎo)出的。
Te×Ne＝Tr×Nr(16)Tc＝Te+Tm2(17)Tcs=Tc×ρ1+ρ---(18)]]>Tcr=Tc×11+ρ---(19)]]>動(dòng)態(tài)共線直線上各個(gè)力的平衡對(duì)于動(dòng)態(tài)共線直線的穩(wěn)定態(tài)是至關(guān)重要的。因此，要求設(shè)置扭矩Tm1等于分扭矩Tcs以及扭矩Tr等于分扭矩Tcr。于是，扭矩Tm1和Tm2表示成以下給出的公式(20)和(21)Tm1＝Tr×ρ(20)Tm2＝Tr×(1+ρ)-Te (21)讓第一電動(dòng)機(jī)MG1將公式(20)表示的扭矩Tm1加到中心齒輪軸125C，讓第二電動(dòng)機(jī)MG2將公式(21)表示的扭矩Tm2加到曲軸156，那么，從發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出并由扭矩Te和轉(zhuǎn)速Ne確定的功率便轉(zhuǎn)換成由扭矩Tr和轉(zhuǎn)速Nr確定并輸出到環(huán)形齒輪軸126C的功率。在圖28的諾模圖狀態(tài)中，從第一電動(dòng)機(jī)MG1輸出的扭矩方向與轉(zhuǎn)子132的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。因此，第一電動(dòng)機(jī)MG1起發(fā)電機(jī)的作用，回收的電能Pm1表示成扭矩Tm1與轉(zhuǎn)速Ns的乘積。另一方面，從第二電動(dòng)機(jī)MG2輸出的扭矩方向與轉(zhuǎn)子142的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。因此，第二電動(dòng)機(jī)MG2起電動(dòng)機(jī)的作用，消耗的電能Pm2表示成扭矩Tm2與轉(zhuǎn)速Nr的乘積。
雖然中心齒輪軸125C的轉(zhuǎn)速Ws在圖28的諾模圖中是正的，但根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速Ne和環(huán)形齒輪軸126C的轉(zhuǎn)速Nr，中心齒輪軸125C的轉(zhuǎn)速Ns可以是負(fù)的，如圖29的諾模圖所示。在后一情況中，第一電動(dòng)機(jī)MG1沿轉(zhuǎn)子132的轉(zhuǎn)動(dòng)方向加扭矩，從而起電動(dòng)機(jī)的作用，消耗的電能Pm1表示成扭矩Tm1與轉(zhuǎn)速Ns的乘積。另一方面，第二電動(dòng)機(jī)MG2沿轉(zhuǎn)子142轉(zhuǎn)動(dòng)的反方向加扭矩，從而起發(fā)電機(jī)的作用，以環(huán)形齒輪軸126C回收電能Pm2，它表示成扭矩Tm2與轉(zhuǎn)速Nr的乘積。
與第一個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110的工作原理一樣，第二個(gè)實(shí)施例的工作原理假定，行星齒輪120，兩個(gè)電動(dòng)機(jī)MG1和MG2，以及晶體管Tr1至Tr16的功率轉(zhuǎn)換效率等于值‘1’，它表示100％。然而實(shí)際上，轉(zhuǎn)換效率小于值‘1’，所以要求從發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的能量Pe稍大于輸出到環(huán)形齒輪軸126C的能量Pr，或輸出到環(huán)形齒輪軸126C的能量Pr略小于從發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的能量Pe。如以前所討論的，行星齒輪120中由于機(jī)械摩擦的能量損耗非常小，且用作兩個(gè)電動(dòng)機(jī)MG1和MG2的同步電機(jī)效率非常接近于值‘1’，所以，動(dòng)力轉(zhuǎn)換效率實(shí)際上等于值‘1’。為了方便起見(jiàn)，在下面第二個(gè)實(shí)施例的討論中，除非另外指出，就認(rèn)為效率等于值‘1’(＝100％)。
只要第二電動(dòng)機(jī)MG2不被驅(qū)動(dòng)，第一個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110中由第一電動(dòng)機(jī)MG1和發(fā)動(dòng)機(jī)150執(zhí)行的制動(dòng)控制可應(yīng)用于第二個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110C。所以，控制第一電動(dòng)機(jī)MG1去執(zhí)行回收作業(yè)或動(dòng)力作業(yè)，并能將制動(dòng)力輸出到環(huán)形齒輪軸126C。第一電動(dòng)機(jī)MG1和發(fā)動(dòng)機(jī)150的制動(dòng)控制已經(jīng)結(jié)合圖7至12的繪圖詳細(xì)討論過(guò)了，所以不在此處具體描述。下面描述第二個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110C中被第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2，和發(fā)動(dòng)機(jī)150執(zhí)行的制動(dòng)控制。由于第二電動(dòng)機(jī)MG2設(shè)有連到環(huán)形齒輪軸126C，第二個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110C不能用第二電動(dòng)機(jī)MG2執(zhí)行制動(dòng)控制。
在第一個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110中由第一電動(dòng)機(jī)MG1和發(fā)動(dòng)機(jī)150執(zhí)行的制動(dòng)控制，起反作用力的扭矩Te是由圖10曲線中對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)150的預(yù)置轉(zhuǎn)速Ne來(lái)確定的。因此，能夠輸出到環(huán)形齒輪軸126的制動(dòng)扭矩取決于發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速Ne。即，在保持發(fā)動(dòng)機(jī)150轉(zhuǎn)速Ne不變時(shí)，第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)不能增加或減少輸出到環(huán)形齒輪軸126的制動(dòng)力。另一方面，在第二個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110C中，第二電動(dòng)機(jī)MG2連到發(fā)動(dòng)機(jī)150的曲軸156，所以能輸出扭矩到曲軸156，從而在保持發(fā)動(dòng)機(jī)150轉(zhuǎn)速Ne不變時(shí)，能使輸出到環(huán)形齒輪軸126C的制動(dòng)力增加或減少。通過(guò)對(duì)第二電動(dòng)機(jī)MG2的控制，發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速Ne在制動(dòng)狀態(tài)下可以設(shè)定在所需的速度值。在第二個(gè)實(shí)施例中，第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2，和發(fā)動(dòng)機(jī)150的制動(dòng)控制遵循圖30和圖31流程圖所示制動(dòng)狀態(tài)下的扭矩控制程序，以及遵循圖34流程圖所示連續(xù)制動(dòng)控制程序。
當(dāng)車輛行駛時(shí)，圖30和圖31流程圖所示制動(dòng)狀態(tài)下的扭矩控制程序按預(yù)定的時(shí)間間隔(例如，每8msec)重復(fù)地執(zhí)行。當(dāng)工作進(jìn)程進(jìn)入圖30的程序時(shí)，控制CPU190首先在步驟S300讀出發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速Ne。發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速Ne可以從解算器157測(cè)得的曲軸156轉(zhuǎn)角θe計(jì)算出?；蛘?，發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速Ne用連到分配器160的速度傳感器176直接測(cè)量。在后一情況中，控制CPU190通過(guò)通訊口接收連到速度傳感器176的EFIECU170送來(lái)的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)Ne。
然后，控制CPU190在步驟S302讀出由制動(dòng)踏板位置傳感器165a制得的制動(dòng)踏板位置BP，而根據(jù)在步驟S304輸入的制動(dòng)踏板位置BP，確定輸出到環(huán)形齒輪軸126C的制動(dòng)扭矩Tr*。確定制動(dòng)扭矩Tr*的過(guò)程與第一個(gè)實(shí)施例中解釋的過(guò)程完全相同?？刂艭PU190接著在步驟S306讀出由殘留電荷表199測(cè)得的電池194殘留電荷BRM，并且在步驟S308將輸入的電池194殘留電荷BRM與閾值Bref進(jìn)行比較。
在步驟S308，若電池194殘留電荷BRM小于閾值Bref，該程序確定有必要對(duì)電池194充電，并在步驟S310，按照公式Tm1*＝Tr*×ρ將計(jì)算值賦予第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm1*，而在步驟S312，計(jì)算下面給出的公式(22)，把計(jì)算值賦予第二電動(dòng)機(jī)MG2的扭矩命令值Tm2*。公式(22)右邊第一項(xiàng)是從圖28和圖29諾模圖所示動(dòng)態(tài)共線直線的平衡而得到的。右邊第二項(xiàng)是一比例項(xiàng)，以消去發(fā)動(dòng)機(jī)150轉(zhuǎn)速Ne與值‘0’的偏差，右邊第三項(xiàng)是一積分項(xiàng)，以消去靜態(tài)偏差。在靜態(tài)(即，發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速Ne等于零)，第二電動(dòng)機(jī)MG2的扭矩命令值Tm2*設(shè)置成等于右邊第一項(xiàng)Tr*×(1+ρ)，此項(xiàng)是從動(dòng)態(tài)共線直線上的平衡而得到的。公式(22)中K3和K4表示比例常數(shù)。
Tm2*←Tr*×(1+ρ)-K3×Ne-K4∫Nedt (22)然后，控制CPU190在步驟S314從通信口輸出一信號(hào)給EFIECU170，停止燃料噴進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)150，并在步驟S316至S320，根據(jù)預(yù)置值控制第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2，和發(fā)動(dòng)機(jī)150。與第一個(gè)實(shí)施例一樣，雖然為了方便起見(jiàn)，第二個(gè)實(shí)施例中第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2，和發(fā)動(dòng)機(jī)150的控制操作表示成分開(kāi)的幾個(gè)步驟，這些控制操作在實(shí)際情況中是并行和合并進(jìn)行的。第二個(gè)實(shí)施例圖30程序中步驟S316至S320，是第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2，和發(fā)動(dòng)機(jī)150的控制過(guò)程，與圖13和圖14流程圖所示第一個(gè)實(shí)施例制動(dòng)狀態(tài)下的扭矩控制程序中步驟S314至S318的控制過(guò)程完全相同，因此不在此處具體描述了。
在步驟S308，當(dāng)電池194殘留電荷BRM確定為小于閾值Bref時(shí)，控制過(guò)程能使動(dòng)態(tài)共線直線落進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)150停止的狀態(tài)中，如圖32諾模圖中所示。在這個(gè)狀態(tài)，與第二電動(dòng)機(jī)MG2輸出扭矩Tm2的同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)150轉(zhuǎn)速Ne等于零。因此，第二電動(dòng)機(jī)MG2消耗的能量為最小值。制動(dòng)作用產(chǎn)生的大部分能量因而可以由第一電動(dòng)機(jī)MG1回收成電能，給電池194充電。從圖32的諾模圖清楚地表明，鎖住第二電動(dòng)機(jī)MG2的過(guò)程可以替代步驟S312設(shè)置第二電動(dòng)機(jī)MG2的扭矩命令值Tm2*的過(guò)程。
另一方面，在步驟S308，若電池194殘留電荷BRM不小于閾值Bref，該程序確定沒(méi)有必要對(duì)電池194充電，執(zhí)行圖31流程圖所示步驟S330至S338的處理。這一處理是設(shè)定第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm1*和第二電動(dòng)機(jī)MG2的扭矩命令值Tm2*，為的是在不對(duì)電池194充電的同時(shí)，能使制動(dòng)力加到環(huán)形齒輪軸126C。在圖31程序中，控制器180的控制CPU190首先在步驟S330讀出環(huán)形齒輪軸126C的轉(zhuǎn)速Nr，并在步驟S332由Pr＝Tr*×Nr計(jì)算制動(dòng)所需的制動(dòng)能量Pr。
然后，控制CPU190在步驟S334根據(jù)計(jì)算出的制動(dòng)能量Pr設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)150的目標(biāo)扭矩Te*和目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*。計(jì)算出的制動(dòng)能量Pr與發(fā)動(dòng)機(jī)150轉(zhuǎn)速Ne和扭矩Te之間的關(guān)系以及確定目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne*和目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩Te*的方法，在以前步驟S144已經(jīng)討論過(guò)了，步驟S144是在圖13和圖14流程圖所示第一個(gè)實(shí)施例制動(dòng)狀態(tài)下的扭矩控制程序之中。
控制CPU190接著在步驟S336把按照公式Tm1*＝Tr*×ρ計(jì)算出的值賦予第一電動(dòng)機(jī)MG1扭矩命令值Tm1*，而在步驟S338把按照下面公式(23)計(jì)算出的值賦予第二電動(dòng)機(jī)MG2扭矩命令值Tm2。公式(23)右邊第一項(xiàng)和第二項(xiàng)是以圖33諾模圖所示動(dòng)態(tài)共線直線上的平衡而得到的。右邊第三項(xiàng)是一比例項(xiàng)，以消去發(fā)動(dòng)機(jī)150轉(zhuǎn)速Ne與發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)速度Ne*之偏差，右邊第四項(xiàng)是一積分項(xiàng)，以消去靜態(tài)偏差。第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2，和發(fā)動(dòng)機(jī)150在步驟S330至S338的處理之后受到控制，圖33諾模圖表示此時(shí)的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。
Tm2*←Tr*×(1+ρ)-Te*+K3(Ne*-Ne)+K4∫(Ne*-Ne)dt (23)然后，控制CPU190在步驟S314以通信口輸出一信號(hào)給EFIECU170，停止燃料噴進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)150，并根據(jù)步驟S316至S320的預(yù)置值控制第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2，和發(fā)動(dòng)機(jī)150。
控制過(guò)程能使基于扭矩Tc的分扭矩Tcr(制動(dòng)扭矩Tr*)加到環(huán)形齒輪軸126C，該扭矩Tc是起反作用的扭矩Te與對(duì)應(yīng)于第二電動(dòng)機(jī)MG2輸出扭矩命令值Tm2*的扭矩Tm2之和，如圖33的諾模圖所示。在圖33的諾模圖狀態(tài)中，中心齒輪軸125C的轉(zhuǎn)速Ns是正的。因而，第一電動(dòng)機(jī)MG1被控制去執(zhí)行動(dòng)力作業(yè)，而第二電動(dòng)機(jī)MG2被控制去回收第一電動(dòng)機(jī)MG1消耗的電能Pm1。相反，當(dāng)中心齒輪軸126C的轉(zhuǎn)速Ns是負(fù)時(shí)，第一電動(dòng)機(jī)執(zhí)行能量回收作業(yè)，第二電動(dòng)機(jī)MG2執(zhí)行消耗電能Pm1的動(dòng)力作業(yè)，該電能Pm1由第一電動(dòng)機(jī)MG1回收。
在步驟S308，當(dāng)電池194殘留電荷BRM確定為不小于閾值Bref時(shí)，第二電動(dòng)機(jī)MG2回收或消耗由第一電動(dòng)機(jī)MG1消耗或回收的電能Pm1。因此，電池194既不充電，也不放電。這個(gè)過(guò)程能使所需制動(dòng)力輸出到環(huán)形齒輪軸126C，而同時(shí)對(duì)電池既不充電，也不放電。
在第二個(gè)實(shí)施例的制動(dòng)狀態(tài)下扭矩控制程序中，在步驟S308，當(dāng)電池194殘留電荷BRM小于閾值Bref時(shí)，控制第一電動(dòng)機(jī)MG1和第二電動(dòng)機(jī)MG2，使發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速Ne等于零。然而，另一個(gè)可能的過(guò)程可以是，控制第一電動(dòng)機(jī)MG1和第二電動(dòng)機(jī)MG2，讓發(fā)動(dòng)機(jī)150在所需的轉(zhuǎn)速下被驅(qū)動(dòng)。在這一情況中，通過(guò)調(diào)節(jié)中心齒輪軸125C的轉(zhuǎn)速Ns，使發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速Ne被控制到一個(gè)預(yù)定值。為此目的，圖21諾模圖所示制動(dòng)狀態(tài)下改型扭矩控制程序中步驟S180至S188的處理，被應(yīng)用于第二個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，在此結(jié)構(gòu)中，第二電動(dòng)機(jī)MG2連到曲軸156。改型了的過(guò)程并不停止發(fā)動(dòng)機(jī)150的運(yùn)轉(zhuǎn)，但允許發(fā)動(dòng)機(jī)150以預(yù)定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)駕駛員在這種制動(dòng)控制過(guò)程中踩踏加速器踏板164時(shí)，此改型結(jié)構(gòu)能使所需能量毫無(wú)延遲地從發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出。
當(dāng)車輛向下行進(jìn)在一連續(xù)長(zhǎng)坡時(shí)，與制動(dòng)踏板165的踩踏無(wú)關(guān)，把制動(dòng)力加到環(huán)形齒輪軸126C的操作遵循圖34流程圖所示的連續(xù)制動(dòng)控制程序。與圖24流程圖所示第一個(gè)實(shí)施例的連續(xù)制動(dòng)控制程序一樣，這個(gè)程序是在駕駛員設(shè)定連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*以及既不踩加速器踏板164也不踩制動(dòng)踏板165時(shí)被執(zhí)行。連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*是通過(guò)放置在駕駛員座位附近的開(kāi)關(guān)操作而設(shè)定的。在第二個(gè)實(shí)施例中，連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*能夠在三個(gè)不同檔上選取。
當(dāng)工作進(jìn)程進(jìn)入圖34的程序時(shí)，控制器180的控制CPU190首先在步驟S400讀出連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*，并在步驟S402接收發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)Ne。用與第一個(gè)實(shí)施例相同的方法輸入連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*。然后，控制CPU190在步驟S404讀出由殘留電荷表199檢測(cè)的電池194殘留電荷BRM，并在步驟S406將輸入的殘留電荷BRM與閾值Bref進(jìn)行比較。
在步驟S406，若電池194殘留電荷BRM不小于閾值Bref，該程序確定沒(méi)有必要對(duì)電池194充電，并進(jìn)行步驟S408至S416的處理，設(shè)定第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm1*和第二電動(dòng)機(jī)MG2的扭矩命令值Tm2*，為的是在對(duì)電池194既不充電也不放電的同時(shí)，能使連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*輸出到環(huán)形齒輪軸126C。步驟S408至S416的處理與圖30和圖31流程圖所示制動(dòng)狀態(tài)下扭矩控制程序中步驟S330至S338的處理完全相同。用這種方法設(shè)定第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm1*和第二電動(dòng)機(jī)MG2的扭矩命令值Tm2*能使連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*輸出到環(huán)形齒輪軸126C，而同時(shí)電池194保持原狀，如前面所討論那樣。
另一方面，在步驟S406，若電池194殘留電荷BRM小于閾值Bref，該程序確定有必要對(duì)電池194充電，并在步驟S418把按照公式Tm1*＝Tr2*×ρ計(jì)算出的值賦予第一電動(dòng)機(jī)MG1的扭矩命令值Tm1*，而在步驟S420，把按照公式(22)計(jì)算出的值賦予第二電動(dòng)機(jī)MG2的扭矩命令值Tm2*。步驟S418和S420的處理等同于圖30和圖31流程圖所示制動(dòng)狀態(tài)下扭矩控制程序的步驟S310和S312。如前面所討論的，用這種方法設(shè)定第一電動(dòng)機(jī)MG1扭矩命令值Tm1*和第二電動(dòng)機(jī)MG2扭矩命令值Tm2*的過(guò)程在使電池194充電的同時(shí)，能使連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*輸出到環(huán)形齒輪軸126C。
在設(shè)定第一電動(dòng)機(jī)MG1扭矩命令值Tm1*和第二電動(dòng)機(jī)MG2扭矩命令值Tm2*之后，該程序在步驟S422輸出一信號(hào)給EFIECU170，停止燃料噴入發(fā)動(dòng)機(jī)150，并在步驟S424至S428根據(jù)預(yù)置值控制第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2，和發(fā)動(dòng)機(jī)150。步驟S424至S428的處理等同于圖13和圖14流程圖所示第一個(gè)實(shí)施例制動(dòng)狀態(tài)下扭矩控制程序中的步驟S134至S138的處理。
即使當(dāng)駕駛員不踩制動(dòng)踏板165，第二個(gè)實(shí)施例的連續(xù)制動(dòng)控制程序允許對(duì)應(yīng)于預(yù)置連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*的扭矩輸出到環(huán)形齒輪軸126C。因此，車輛能夠向下進(jìn)行在一連續(xù)長(zhǎng)斜坡上，而不要求駕駛員持續(xù)踩踏制動(dòng)踏板165。連續(xù)制動(dòng)控制程序是在駕駛員既不踩加速器踏板164也不踩制動(dòng)踏板165時(shí)被執(zhí)行的。因此，它并不干擾基于加速器踏板164踩踏量的加速狀態(tài)下的扭矩控制，也不干擾基于制動(dòng)踏板165踩踏量的制動(dòng)狀態(tài)下的扭矩控制。
根據(jù)電池194殘留電荷BRM的多少，這個(gè)過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)電池194在充電或不在充電狀態(tài)下的制動(dòng)控制。這就使電池194殘留電荷BRM保持在閾值Bref的電平上。
與第一個(gè)實(shí)施例一樣，雖然第二個(gè)實(shí)施例中連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*的大小可以在三個(gè)不同檔上選取，但是也可以在更多檔上選取或固定在一個(gè)檔上。連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*可以根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪116和118的轉(zhuǎn)速，即環(huán)形齒輪軸126C的轉(zhuǎn)速Nr設(shè)定，或者根據(jù)轉(zhuǎn)速Nr的變化率設(shè)定。當(dāng)電池194殘留電荷BRM小于閾值Bref時(shí)，第二個(gè)實(shí)施例的連續(xù)制動(dòng)控制程序停止發(fā)動(dòng)機(jī)150的運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，如前面所討論的，發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速Ne也可以設(shè)置成預(yù)定值。這種情況能使發(fā)動(dòng)機(jī)150對(duì)于踩踏加速器踏板164迅速響應(yīng)，很快輸出所需的能量。
如上面所討論的，第二個(gè)實(shí)施例的功率輸出設(shè)備110C借助第一電動(dòng)機(jī)MG1和發(fā)動(dòng)機(jī)150，或借助第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2，或發(fā)動(dòng)機(jī)150，使制動(dòng)扭矩Tr*或連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*能輸出到環(huán)形齒輪軸126C。另一種可能的結(jié)構(gòu)是借助機(jī)械摩擦閘輸出部分制動(dòng)扭矩Tr*或部分連續(xù)制動(dòng)扭矩Tr2*到環(huán)形齒輪軸126C，而同時(shí)借助第一電動(dòng)機(jī)MG1，第二電動(dòng)機(jī)MG2，和發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出余下的扭矩。
在第二個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110C中，第二電動(dòng)機(jī)MG2介于發(fā)動(dòng)機(jī)150與第一電動(dòng)機(jī)MG1二者之間。然而，與圖35中作為改型例子的第五個(gè)功率輸出設(shè)備110D一樣，發(fā)動(dòng)機(jī)150可以介于第一電動(dòng)機(jī)MG1與第二電動(dòng)機(jī)MG2二者之間。在第二個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110C中，輸出到環(huán)形齒輪軸126C的功率，經(jīng)過(guò)與環(huán)形齒輪122相連的動(dòng)力進(jìn)給齒輪128，從第一電動(dòng)機(jī)MG1與第二電動(dòng)機(jī)MG2之間的裝置取出。然而，與圖36中所示作為另一個(gè)改型例子的第六個(gè)功率輸出設(shè)備110E一樣，動(dòng)力可以從外殼119外輸出，環(huán)形齒輪軸126E從此外殼向外伸出。
在第一個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110，第二個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110C，及其改型例子中，曲軸156與行星齒輪120的行星齒輪架124相連，而中心齒輪軸125與第一電動(dòng)機(jī)MG1相連以及環(huán)形齒輪軸126與動(dòng)力傳輸齒輪111相連，動(dòng)力傳輸齒輪111經(jīng)過(guò)動(dòng)力進(jìn)給齒輪128與主動(dòng)軸112相連。然而，曲軸156，第一電動(dòng)機(jī)MG1，和動(dòng)力傳輸齒輪111可以按任意所需的組合與行星齒輪120的三根軸相連。在任何一種情況中，輸入和輸出的功率，即，在每個(gè)扭矩控制過(guò)程中相應(yīng)的扭矩命令值，能夠容易地從諾模圖中得到。
本發(fā)明不限制于以上實(shí)施例或其改型例，在不偏離本發(fā)明主要特征的范圍或精神下，可以有許多種變動(dòng)，改變和修改。
第一個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110及上面討論的改型例子適合于FR型或FF型雙輪驅(qū)動(dòng)車輛。然而，在圖37的另一個(gè)改型例子中，功率輸出設(shè)備110F適合于四輪驅(qū)動(dòng)車輛。在此結(jié)構(gòu)中，第二電動(dòng)機(jī)MG2與環(huán)形齒輪軸126分開(kāi)，且單獨(dú)地安排在車輛的后輪部分，為的是驅(qū)動(dòng)后驅(qū)動(dòng)輪117和119。另一方面，環(huán)形齒輪軸126經(jīng)過(guò)動(dòng)力進(jìn)給齒輪128和動(dòng)力傳輸齒輪111連到差動(dòng)齒輪114，為的是驅(qū)動(dòng)前驅(qū)動(dòng)輪116和118。第一個(gè)實(shí)施例的扭矩控制過(guò)程也適合于這種結(jié)構(gòu)。
雖然汽油機(jī)被用作第一個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110和第二個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110C中的發(fā)動(dòng)機(jī)150，但是本發(fā)明的原理也適用于其他內(nèi)燃機(jī)和外燃機(jī)，諸如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
在第一個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110和第二個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110C中，行星齒輪120用作三軸式功率輸入/輸出裝置。另一個(gè)可利用的范例是有多組行星游輪的雙游輪行星齒輪。每一對(duì)中一個(gè)行星游輪與中心齒輪相連，另一個(gè)行星游輪與環(huán)形齒輪相連，這一對(duì)行星游輪互相連在一起，在繞其本身軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，圍繞中心齒輪旋轉(zhuǎn)。任何其他機(jī)械或齒輪單元，如差動(dòng)齒輪，也適合于三軸式功率輸入/輸出裝置，只要這種機(jī)械或齒輪單元能夠根據(jù)三根軸中任意兩根軸的預(yù)定輸入和輸出功率，確定輸入和輸出到余下一根軸的功率。
永磁(PM)型同步電機(jī)用作上面討論的第一個(gè)實(shí)施例和第二個(gè)實(shí)施例中第一電動(dòng)機(jī)MG1和第二電動(dòng)機(jī)MG2。然而，任何其他能實(shí)施能量回收作業(yè)和動(dòng)力作業(yè)兩種作業(yè)的電動(dòng)機(jī)，諸如可變磁阻(VR)型同步電動(dòng)機(jī)，微調(diào)電動(dòng)機(jī)，直流電動(dòng)機(jī)，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)，和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，都可以根據(jù)要求來(lái)使用。
晶體管倒相器用于第一個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110和第二個(gè)實(shí)施例功率輸出設(shè)備110C中第一驅(qū)動(dòng)電路191和第二驅(qū)動(dòng)電路192。其他可利用的范例包括IGBT(絕緣門雙極型晶體管)倒相器，閘流管倒相器，電壓PWM(脈沖寬度調(diào)制)倒相器，方波倒相器(電壓倒相器和電流倒相器)，和諧振倒相器。
上面實(shí)施例中的電池194可以包括Pb電池，NiMH電池，Li電池，或類似電池。電容器也可以用來(lái)替代電池194。
雖然在上面全部實(shí)施例中功率輸出設(shè)備是安裝在車輛上，但是也可以安裝在其他運(yùn)輸設(shè)備中，如船只和飛機(jī)，以及各種工業(yè)機(jī)械。
應(yīng)當(dāng)清楚地指出，上面各個(gè)實(shí)施例在任何意義上僅僅是設(shè)明性的，不是限制性的，本發(fā)明的范圍和精神僅受所附權(quán)利要求書(shū)的各條文限制。
權(quán)利要求
1.一個(gè)輸出功率到主動(dòng)軸的功率輸出設(shè)備，所述功率輸出設(shè)備包括帶輸出軸的發(fā)動(dòng)機(jī)；帶轉(zhuǎn)軸的電動(dòng)機(jī)，它給所述轉(zhuǎn)軸輸出功率，和從所述轉(zhuǎn)軸輸入功率；三軸式功率輸入/輸出裝置，其三根軸分別與所述主動(dòng)軸，所述輸出軸和所述轉(zhuǎn)軸相連，根據(jù)所述三根軸中任意兩根軸預(yù)定的輸入和輸出功率，所述三軸式功率輸入/輸出裝置給余下的一根軸輸出功率和從此根軸輸入功率；供給和接收電能所需的蓄電池組，此電能用于向所述電動(dòng)機(jī)輸出功率和從所述電動(dòng)機(jī)輸入功率；以及控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制器，為的是能使制動(dòng)力加到所述主動(dòng)軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的功率輸出設(shè)備，其中所述制動(dòng)控制器包括使所述電動(dòng)機(jī)可以執(zhí)行能量回收作業(yè)的裝置，從而將制動(dòng)力加到所述主動(dòng)軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的功率輸出設(shè)備，其中所述制動(dòng)控制器包括能使所述電動(dòng)機(jī)執(zhí)行動(dòng)力作業(yè)的裝置，從而將制動(dòng)力加到所述主動(dòng)軸上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的功率輸出設(shè)備，其中所述制動(dòng)控制器包括控制所述電動(dòng)機(jī)的裝置，為的是能使所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的功率輸出設(shè)備，其中所述制動(dòng)控制器包括鎖住所述電動(dòng)機(jī)的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的功率輸出設(shè)備，所述功率輸出設(shè)備還包括除了所述電動(dòng)機(jī)作為第一電動(dòng)機(jī)以外，向所述主動(dòng)軸輸出功率和從所述主動(dòng)軸輸入功率的第二電動(dòng)機(jī)，其中所述蓄電池組包括供給和接收電能所需的裝置，此裝置是向所述第二電動(dòng)機(jī)輸出功率和從所述第二電動(dòng)機(jī)輸入功率，所述制動(dòng)控制器包括控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)、所述第一電動(dòng)機(jī)和所述第二電動(dòng)機(jī)的裝置，為的是能使制動(dòng)力加到所述主動(dòng)軸上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的功率輸出設(shè)備，所述功率輸出設(shè)備還包括充電狀態(tài)控制裝置，用于檢測(cè)所述蓄電池組的充電狀態(tài)，其中所述制動(dòng)控制器包括控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)，所述第一電動(dòng)機(jī)和所述第二電動(dòng)機(jī)的裝置，這是根據(jù)所述充電狀態(tài)檢測(cè)裝置測(cè)得所述蓄電池組的充電狀態(tài)加以控制的，從而將制動(dòng)力加到所述主動(dòng)軸上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的功率輸出設(shè)備，其中所述制動(dòng)控制器包括調(diào)節(jié)所述蓄電池組充電狀態(tài)到一預(yù)定范圍內(nèi)的裝置，此充電狀態(tài)是由所述充電狀態(tài)檢測(cè)裝置測(cè)得的。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的功率輸出設(shè)備，其中所述制動(dòng)控制器包括控制所述第二電動(dòng)機(jī)的裝置，為的是能使所述第二電動(dòng)機(jī)將制動(dòng)力加到所述主動(dòng)軸上，同時(shí)控制所述第一電動(dòng)機(jī)，為的是使輸入到所述第一電動(dòng)機(jī)和從所述第一電動(dòng)機(jī)輸出的功率等于零。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的功率輸出設(shè)備，其中所述制動(dòng)控制器包括控制所述第二電動(dòng)機(jī)的裝置，為的是能使所述第二電動(dòng)機(jī)將制動(dòng)力加到所述主動(dòng)軸上，同時(shí)控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述第一電動(dòng)機(jī)，為的是將所述發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)設(shè)置在預(yù)定的運(yùn)行條件中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的功率輸出設(shè)備，所述功率輸出設(shè)備還包括驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)所述主動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)；和制動(dòng)時(shí)間驅(qū)動(dòng)狀態(tài)設(shè)定裝置，根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)裝置測(cè)得的所述主動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，設(shè)置預(yù)定的運(yùn)行條件。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的功率輸出設(shè)備，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)代表所述發(fā)動(dòng)機(jī)所述輸出軸的轉(zhuǎn)速。
13.根據(jù)權(quán)利要求6的功率輸出設(shè)備，其中所述制動(dòng)控制器包括控制所述第一電動(dòng)機(jī)的裝置，為的是能使所述第一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)。
14.根據(jù)權(quán)利要求6的功率輸出設(shè)備，其中所述制動(dòng)控制器包括控制所述第一電動(dòng)機(jī)和所述第二電動(dòng)機(jī)的裝置，為的是能使所述第二電動(dòng)機(jī)回收的電能與所述第一電動(dòng)機(jī)消耗的電能完全相等。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的功率輸出設(shè)備，所述功率輸出設(shè)備還包括除了所述電動(dòng)機(jī)作為第一電動(dòng)機(jī)以外，向所述發(fā)動(dòng)機(jī)所述輸出軸輸出功率和從所述發(fā)動(dòng)機(jī)所述輸出軸輸入功率的第二電動(dòng)機(jī)，其中所述蓄電池組包括供給和接收電能所需的裝置，此裝置是向所述第二電動(dòng)機(jī)輸出功率和從所述第二電動(dòng)機(jī)輸入功率，所述制動(dòng)控制器包括控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)、所述第一電動(dòng)機(jī)和所述第二電動(dòng)機(jī)的裝置，為的是能使制動(dòng)力加到所述主動(dòng)軸上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的功率輸出設(shè)備，所述功率輸出設(shè)備還包括充電狀態(tài)檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)所述蓄電池組的充電狀態(tài)，其中所述制動(dòng)控制器包括控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)，所述第一電動(dòng)機(jī)和所述第二電動(dòng)機(jī)的裝置，這是根據(jù)所述充電狀態(tài)檢測(cè)裝置測(cè)得所述蓄電池組的充電狀態(tài)加以控制的。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的功率輸出設(shè)備，其中所述制動(dòng)控制器包括調(diào)節(jié)所述蓄電池組充電狀態(tài)到一預(yù)定范圍內(nèi)的裝置，此充電狀態(tài)是由所述充電狀態(tài)檢測(cè)裝置測(cè)得的。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的功率輸出設(shè)備，其中所述制動(dòng)控制器包括控制所述第一電動(dòng)機(jī)的裝置，為的是能使所述第一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)控制所述第二電動(dòng)機(jī)，為的是能使所述第二電動(dòng)機(jī)將制動(dòng)力加到所述發(fā)動(dòng)機(jī)所述輸出軸上。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的功率輸出設(shè)備，其中所述制動(dòng)控制器包括控制所述第一電動(dòng)機(jī)和所述第二電動(dòng)機(jī)的裝置，為的是能使所述第二電動(dòng)機(jī)回收的電能與所述第一電動(dòng)機(jī)消耗的電能完全相等。
20.一個(gè)控制功率輸出設(shè)備的方法，它使功率輸出到主動(dòng)軸上，所述方法包括的步驟為(a)提供(1)帶輸出軸的發(fā)動(dòng)機(jī)；(2)帶轉(zhuǎn)軸的電動(dòng)機(jī)，它向所述轉(zhuǎn)軸輸出功率和從所述轉(zhuǎn)軸輸入功率；以及(3)三軸式功率輸入/輸出裝置，其三根軸分別與所述主動(dòng)軸、所述輸出軸和所述轉(zhuǎn)軸相連，根據(jù)所述三根軸中任意兩根軸的輸入和輸出的預(yù)定功率，所述三軸式功率輸入/輸出裝置向余下的一根軸輸出功率和從此根軸輸入功率；和(b)控制所述電動(dòng)機(jī)，為的是能使所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)，從而將制動(dòng)力加到所述主動(dòng)軸上。
21.一個(gè)控制功率輸出設(shè)備的方法，它使功率輸出到主動(dòng)軸上，所述方法包括的步驟為(a)提供(1)帶輸出軸的發(fā)動(dòng)機(jī)；(2)帶轉(zhuǎn)軸的第一電動(dòng)機(jī)，它向所述轉(zhuǎn)軸輸出功率和從所述轉(zhuǎn)軸輸入功率；(3)向所述主動(dòng)軸輸出功率和從所述主動(dòng)軸輸入功率的第二電動(dòng)機(jī)；以及(4)三軸式功率輸入/輸出裝置，其三根軸分別與所述主動(dòng)軸，所述輸出軸和所述轉(zhuǎn)軸相連，根據(jù)所述三根軸中任意兩根軸的輸入和輸出的預(yù)定功率，所述三軸式功率輸入/輸出裝置向余下的一根軸輸出功率和從此根軸輸入功率；(b)控制所述第二電動(dòng)機(jī)，為的是能使所述第二電動(dòng)機(jī)將制動(dòng)力加到所述主動(dòng)軸上；和(c)控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述第一電動(dòng)機(jī)，為的是將所述發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)設(shè)置在預(yù)定的運(yùn)行條件中。
22.一個(gè)控制功率輸出設(shè)備的方法，它使功率輸出到主動(dòng)軸上，所述方法包括的步驟為(a)提供(1)帶輸出軸的發(fā)動(dòng)機(jī)；(2)帶轉(zhuǎn)軸的第一電動(dòng)機(jī)，它向所述轉(zhuǎn)軸輸出功率和從所述轉(zhuǎn)軸輸入功率；(3)向所述主動(dòng)軸輸出功率和從所述主動(dòng)軸輸入功率的第二電動(dòng)機(jī)；(4)三軸式功率輸入/輸出裝置，其三根軸分別與所述主動(dòng)軸，所述輸出軸和所述轉(zhuǎn)軸相連，根據(jù)所述三根軸中任意兩根軸的輸入和輸出預(yù)定功率，所述三軸式輸入/輸出裝置向余下的一根軸輸出功率和從此根軸輸入功率；以及(5)供給和接收電能所需的蓄電池組，用于向所述第一電動(dòng)機(jī)輸出功率和從所述第一電動(dòng)機(jī)輸入功率，以及用于向所述第二電動(dòng)機(jī)輸出功率和從所述第二電動(dòng)機(jī)輸入功率；和(b)控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)、所述第一電動(dòng)機(jī)和所述第二電動(dòng)機(jī)，為的是將制動(dòng)力加到所述主動(dòng)軸上，同時(shí)將所述蓄電池組的充電狀態(tài)保持在預(yù)定的范圍內(nèi)。
全文摘要
當(dāng)與主動(dòng)軸相連的環(huán)形齒輪軸126轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),功率輸出設(shè)備110將扭矩加到連著中心齒輪軸125的第一電動(dòng)機(jī)MG1上,從而突然增大已停止噴射燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)150轉(zhuǎn)速。由發(fā)動(dòng)機(jī)150中摩擦力,如活塞的摩擦力產(chǎn)生并起反作用力的扭矩經(jīng)過(guò)行星齒輪120加到環(huán)形齒輪軸126上,此扭矩起制動(dòng)扭矩的作用。制動(dòng)扭矩的大小依賴于摩擦力,如活塞的摩擦力,并且借助第一電動(dòng)機(jī)MG1調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速,此扭矩能被控制。
文檔編號(hào)B60W10/18GK1176904SQ9711843
公開(kāi)日1998年3月25日 申請(qǐng)日期1997年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月13日
發(fā)明者佐佐木正一 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社