用于车辆的功率传输设备 【技术领域】
本发明涉及一种用于车辆并且适于用于混合动力车辆的功率传输设备。背景技术 传 统 上， 作 为 用 于 混 合 动 力 车 辆 的 功 率 传 输 设 备， 已知一种在专利文献 1(JP-A-H09-123773) 中描述的装置。如专利文献 1 的图 1 所示， 功率传输设备具有输入由 发动机 51 生成的功率的发动机输入轴 32 和装接了第二和第四齿轮的圆柱形第一输出轴 33。功率传输设备构造成发动机输入轴 32 和圆柱形第一输出轴 33 可以由第一离合器 36 接合和分离。而且功率传输设备具有其上装接了第一和第三齿轮的圆柱形第二输出轴 34。 功率传输设备构造成发动机输入轴 32 和圆柱形第二输出轴 34 可以由第二离合器 37 接合 和分离。由电动机 53 生成的功率也输入第二输出轴 34。
通过应用这种结构， 通过接合第二离合器 37， 发动机 51 不仅可以使用第一输出轴 33 的第二和第四齿轮而且可以使用电动机 53 侧上的第一和第三齿轮。通过接合第一离合
器 36 和第二离合器 37， 电动机 53 不仅可以使用电动机 53 侧上的第一和第三齿轮而且可以 使用第二和第四齿轮。
如上所述， 作为用于增大齿轮选择的差异， 功率传输设备构造成功率可以分别通 过第一离合器 36 和第二离合器 37 从发动机输入轴 32 传输到第二和第四齿轮以及第一和 第三齿轮。即， 第一至第四齿轮可以由发动机 51 和电动机 53 共同地使用。
然而， 在专利文献 1 的功率传输设备中， 需要单独地提供专用于从发动机输入轴 32 到第一输出轴 33( 第二和第四齿轮 ) 的功率传输路径的离合器 36 和专用于从发动机输 入轴 32 到第二输出轴 34( 第一和第三齿轮 ) 的功率传输路径的离合器 37。因此， 离合器的 数目增大， 并且功率传输设备的整体尺寸增大。 发明内容 本发明的一个目的是尽可能减少车辆功率传输设备中向车轴传输发动机的功率 和电动机的功率的离合器的数目并且能够使齿轮机构由发动机和电动机共同地使用。
依照本发明的第一实施例的方面， 车辆功率传输设备将由发动机和电动机生成的 功率传输给车辆的车轴。 功率传输设备具有输入由发动机生成的功率并且传输发动机的输 入功率的发动机输入轴、 输入电动机生成的功率并且传输电动机的输入功率的电动机输入 轴、 用于输出将传输至车轴的功率的输出轴、 设置给发动机输入轴用于不通过电动机输入 轴将发动机输入轴的功率传输至输出轴的发动机侧齿轮机构、 设置给电动机输入轴用于不 通过发动机输入轴将电动机输入轴的功率传输至输出轴发动机侧齿轮机构和用于接合和 分离发动机输入轴和电动机输入轴的输入侧离合器。当输入侧离合器接合时， 能够在发动 机输入轴上的发动机侧齿轮机构和电动机输入轴上的第一电动机侧齿轮机构之间进行功 率传输。
使用这种结构， 通过接合输入侧离合器， 发动机和电动机可以共同地使用发动机
侧齿轮机构或第一电动机侧齿轮机构。如果输入侧离合器分离， 电动机可以使用第一电动 机侧齿轮机构而发动机使用发动机侧齿轮机构。
当输入侧离合器接合时， 功率可以总是在其中布置了发动机侧齿轮机构的位置和 其中布置了第一电动机侧齿轮机构的位置之间传输。 这意味着除输入侧离合器之外没有离 合器布置在从其中发动机侧齿轮机构布置成第一电动机侧齿轮机构的位置的功率传输路 径上。 使用这种结构， 可以减少传统技术中离合器的数目， 这样就可以减小车辆功率传输设 备的尺寸。
依照本发明的第二实例方面， 当输入侧离合器分离时， 发动机输入轴的功率和电 动机输入轴能够同时在不同的减速比下传输至输出轴。
在这种情形下， 因为输出轴的旋转数是相同的， 所以电动机的旋转数就会大于或 小于发动机的旋转数。
依照本发明的第三实例方面， 发动机侧齿轮机构的减速比小于第一电动机侧齿轮 机构的减速比。
使用这种结构， 具有比电动机更小减速比的齿轮机构设置在发动机侧上。 因此， 发 动机可以使用通常在混合动力车辆中由发动机频繁地使用的具有小减速比的齿轮机构而 不管输入侧离合器的接合 / 分离。电动机可以使用通常在混合动力车辆中由电动机频繁地 使用的具有大减速比的齿轮机构而不管输入侧离合器的接合 / 分离。
依照本发明的第四实例方面， 发动机侧齿轮机构的减速比是向车辆功率传输设备 设置的齿轮机构的减速比中最小的。 第一电动机侧齿轮机构的减速比在提供给车辆功率传 输设备的齿轮机构的减速比中是最大的。
使用这种结构， 具有最小减速比的齿轮机构设置在发动机侧上， 并且具有最大减 速比的齿轮机构设置在电动机侧上。因此， 发动机可以使用通常在混合动力车辆中由发动 机频繁地使用的齿轮机构而不管输入侧离合器的接合 / 分离。电动机可以使用通常在混合 动力车辆中由电动机频繁地使用的齿轮机构而不管输入侧离合器的接合 / 分离。
依照本发明的第五实例方面， 车辆功率传输设备还具有设置给电动机输入轴用于 不通过发动机输入轴将电动机输入轴的功率传输给输出轴的第二电动机侧齿轮机构。 第一 电动机侧齿轮机构的减速比和第二电动机侧齿轮机构的减速比大于发动机侧齿轮机构的 减速比。
使用这种结构， 发动机可以使用通常在混合动力车辆中由发动机频繁地使用的齿 轮机构而不管输入侧离合器的接合 / 分离。电动机可以使用通常在混合动力车辆中由电动 机频繁地使用的第一或第二电动机侧齿轮机构而不管输入侧离合器的接合 / 分离。
依照本发明的第六实例方面， 发动机侧齿轮机构布置在第一电动机侧齿轮机构和 发动机之间。
在专利文献 1 的图 1 中所示的功率传输设备中， 第一输出轴 33 在离合器 36 处朝 发动机 51 侧向后折叠， 并且第二输出轴 34 在离合器 37 处朝发动机 51 侧向后折叠。因此， 发动机输入轴 32、 第一输出轴 33 和第二输出轴 34 形成为同轴的三层结构。
然而， 为了形成在离合器 36、 37 处这样向后折叠的三层结构， 需要延长传输发动 机 51 的功率的发动机输入轴 32。因此， 需要过大的安装空间并且降低了输入轴 32 对扭转 振动的抵抗力。因此， 依照本发明的上述第六实例方面， 发动机侧齿轮机构布置在第一电动机侧 齿轮机构和发动机之间。因此， 可以缩短从发动机到发动机侧齿轮机构的距离。因此， 安装 空间可以减小并且发动机输入轴对扭转振动的抵抗力可以维持得很高。
依照本发明的第七实例方面， 在本发明的第六实例方面的车辆功率传输设备中， 输入侧离合器布置在发动机侧齿轮机构和第一电动机侧齿轮机构之间。
依照本发明的第八实例方面， 在本发明的第六实例方面的车辆功率传输设备中， 输入侧离合器布置在电动机和第一电动机侧齿轮机构之间。 电动机输入轴包括固定至由电 动机输入轴旋转的输入侧离合器的一部分上的圆柱形电动机输入轴。 圆柱形发动机输入轴 同轴地围绕由发动机输入轴旋转并且发动机延伸以同轴地围绕发动机输入轴的输入侧离 合器的另一部分。圆柱形电动机输入轴构造成由电动机输入轴的另一部分旋转。第一电动 机侧齿轮机构固定至圆柱形电动机输入轴中在圆柱形电动机输入轴的两个端部之间更靠 近发动机的端部。
使用这种结构， 发动机输入轴由圆柱形电动机输入轴旋转地支撑， 并且圆柱形电 动机输入轴由发动机输入轴旋转地支撑。因此， 单独地提供用于支撑发动机输入轴和电动 机输入轴的轴承构件的数目就可以很小。而且， 因为在发动机侧齿轮机构和第一电动机侧 齿轮机构之间未布置输入侧离合器， 所以由发动机侧齿轮机构和第一电动机侧齿轮机构构 成的元件可以很紧凑。 依照本发明的第九实例方面， 在本发明的第六实例方面的车辆功率传输设备中， 输入侧离合器布置在发动机和发动机侧齿轮机构之间。 发动机输入轴包括固定至由发动机 输入轴旋转的输入侧离合器的一部分上的圆柱形发动机输入轴。 圆柱形发动机输入轴同轴 地围绕由电动机输入轴旋转并且朝电动机延伸以同轴地围绕电动机输入轴的输入侧离合 器的另一部分。圆柱形发动机输入轴构造成由发动机输入轴的另一部分旋转。发动机侧齿 轮机构固定至圆柱形发动机输入轴的在圆柱形发动机输入轴的两个端部之间更靠近发动 机的端部。
使用这种结构， 电动机输入轴由圆柱形发动机输入轴旋转地支撑， 并且圆柱形发 动机输入轴由电动机输入轴旋转地支撑。因此， 单独地提供用于支撑发动机输入轴和电动 机输入轴的轴承构件的数目就可以很小。而且， 因为在发动机侧齿轮机构和第一电动机侧 齿轮机构之间未布置输入侧离合器， 所以由发动机侧齿轮机构和第一电动机侧齿轮机构构 成的元件可以很紧凑。
依照本发明的第十实例方面， 电动机布置在发动机和第一电动机侧齿轮机构之 间。发动机侧齿轮机构布置在第一电动机侧齿轮机构的远离发动机的侧上。
使用这种结构， 电动机可以布置在其中在传统车辆中已经放入了离合器、 变矩器 等的空间中。因此， 可以有效地使用空间。
依照本发明的第十一实例方面， 在本发明的第十实例方面的车辆功率传输设备 中， 输入侧离合器布置在电动机和发动机之间。
依照本发明的第十二实例方面， 在本发明的第十实例方面的车辆功率传输设备 中， 输入侧离合器布置在发动机侧齿轮机构和第一电动机侧齿轮机构之间。
依照本发明的第十三实例方面， 输入侧离合器是仅仅从发动机输入轴侧向电动机 输入轴侧传输驱动转矩的离合器。 电动机侧齿轮机构的减速比大于发动机侧齿轮机构的减
速比。 通过采用这种单向离合器， 就不需要使用致动器来控制输入侧离合器的接合 / 分 离。因此， 就不需要提供致动器。这是因为电动机侧齿轮机构的减速比大于发动机侧齿轮 机构的减速比。
依照本发明的第十四实例方面， 车辆功率传输设备还具有一个控制器， 该控制器 用于通过基于车辆内获得的物理量控制输入侧离合器、 电动机侧齿轮机构和发动机侧齿轮 机构的接合 / 分离而控制由发动机和电动机生成的功率的传输路径和减速比。控制器基于 将操作模式分配给物理量值的预定转换图选择分配给所获得物理量的发动机和电动机的 操作模式。控制器通过控制输入侧离合器、 电动机侧齿轮机构和发动机侧齿轮机构的接合 / 分离实现所选的操作模式。
这样， 当输入侧离合器、 电动机侧齿轮机构和发动机侧齿轮机构的接合 / 分离被 控制成实现决定的操作模式时会使用转换图。因此， 可以实现提供很好效率的预定行驶。
依照本发明的第十五实例， 在本发明的第十四实例方面的车辆功率传输设备中， 电动机使用安装至车辆用于驱动车辆的电池的电功率旋转。控制器预先存储多种转换图。 控制器获得车辆驱动电池的 SOC 或充电状态。控制器基于所获得的 SOC 选择多种转换图之 一。
使用这种结构， 可以实现对应于车辆驱动电池的 SOC 的高效行驶。附图说明 通过研究均形成本申请的一部分的下面的详细说明、 所附权利要求书和附图， 可 以理解实施例以及所涉及零件的操作方法和功能的特征和优点。附图中 ：
图 1 是显示依照本发明的第一实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图 ；
图 2 是显示依照第一实施例的控制器的输入输出关系的图形 ；
图 3 是显示在依照第一实施例的 MG1(L) 模式期间功率传输路径的图形 ；
图 4 是显示在依照第一实施例的 MG1(H) 模式期间功率传输路径的图形 ；
图 5 是显示在依照第一实施例的 ENG(L) 模式期间功率传输路径的图形 ；
图 6 是显示在依照第一实施例的 ENG(H) 模式期间功率传输路径的图形 ；
图 7 是显示在依照第一实施例的发电模式期间的功率传输路径的图形 ；
图 8 是显示依照第一实施例的电动机和发动机的特性的曲线图 ；
图 9 是 EV 主模式中转换图的图形 ；
图 10 是显示在依照第一实施例的发动机主模式中转换图的图形 ；
图 11 是显示由依照第一实施例的控制器执行的处理的流程图 ；
图 12 是显示用于选择依照第一实施例的操作模式的处理的框图 ；
图 13 是显示依照本发明的第二实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图 ；
图 14 是显示依照本发明的第三实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图 ；
图 15 是显示依照本发明的第四实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图 ；
图 16 是显示依照第四实施例的操作模式和离合器的控制之间关系的图形 ；
图 17 是显示依照第四实施例的电动机和发动机的特性的曲线图 ；
图 18 是显示在依照第四实施例的 EV 主模式中转换图的图形 ；
图 19 是显示在依照第四实施例的发动机主模式中转换图的图形 ； 图 20 是显示依照本发明的第五实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图 ； 图 21 是显示依照本发明的第六实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图 ； 图 22 是显示依照本发明的第七实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图 ； 图 23 是显示依照本发明的第八实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图 ； 图 24 是显示依照本发明的第九实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图 ； 图 25 是显示依照本发明的第十实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图 ； 图 26 是显示在依照本发明的第十一实施例的发动机主模式中转换图的图形 ； 并 图 27 是显示在依照本发明的第十二实施例的发动机主模式中转换图的图形。且
具体实施方式
( 第一实施例 )
下文中， 将参照附图描述本发明的第一实施例。图 1 是显示依照第一实施例的车 辆功率传输设备的结构的概略图。 依照本实施例的车辆功率传输设备安装到混合动力车辆 上。车辆功率传输设备具有发动机 1、 电动机 MG1、 MG2、 第一发动机输入轴 2、 阻尼器 3、 第二 发动机输入轴 4、 第一主动齿轮 5、 第一电动机输入轴 6、 第二主动齿轮 7、 输入侧离合器 8、 输 出轴 9、 第一从动齿轮 10、 第一输出侧离合器 11、 第二从动齿轮 12、 第二输出侧离合器 13 和 差动齿轮 14。车辆功率传输设备将由发动机 1 和电动机 MG1、 MG2 生成的功率 ( 即驱动转 矩 ) 传输至车轴 15， 因此在驱动轮 16、 17 中生成驱动力。 发动机 1 是内燃机。电动机 MG1、 MG2 是由安装到车辆上用于驱动车辆的电池 ( 即 车辆驱动电池 ( 未显示 )) 的电功率旋转的电动机。同时， 电动机 MG1、 MG2 是通过使用从车 辆功率传输设备 ( 更具体地， 用于电动机 MG1 的第一电动机输入轴 6 和用于电动机 MG2 的 输出轴 9) 传输的轴向转矩生成电功率并且对车辆驱动电池充电的发电机。
发动机 1 生成的功率输入从发动机 1 延伸的第一发动机输入轴 2。第一发动机输 入轴 2 充当用于传输从发动机 1 输入的功率的轴。众所周知的扭振阻尼器 3 在与发动机 1 相对的侧上固定到第一发动机输入轴 2 的尾部。
第二发动机输入轴 4 与第一发动机输入轴 2 同轴地被固定到阻尼器 3 中与第一发 动机输入轴 2 相对的一侧。因此， 第二发动机输入轴 4 构造成通过阻尼器 3 传输第一发动 机输入轴 2 的功率。
第一主动齿轮 5 枢转地固定至第二发动机输入轴 4 这样可以用第二发动机输入轴 4 旋转第一主动齿轮 5。
电动机 MG1 生成的功率输入从电动机 MG1 延伸的第一电动机输入轴 6。第一电动 机输入轴 6 充当用于传输从电动机 MG1 输入的功率的轴。
第二主动齿轮 7 枢转地固定至第一电动机输入轴 6 这样就可以用第一电动机输入 轴 6 旋转第二主动齿轮 7。
第二发动机输入轴 4 和第一电动机输入轴 6 布置成彼此平行和同轴。输入侧离合 器 8 是布置在第二发动机输入轴 4 和第一电动机输入轴 6 之间用于同轴地接合 / 分离第二 发动机输入轴 4 和第一电动机输入轴 6 的离合器机构。湿式离合器或干式离合器可以用作
输入侧离合器 8。
电动机 MG2 生成的功率输入从电动机 MG2 延伸的输出轴 9。输出轴 9 布置成横向 且平行于第一发动机输入轴 2、 第二发动机输入轴 4 和第一电动机输入轴 6。输出轴 9 输出 功率以传输至差动齿轮 14、 车轴 15 等。
第一从动齿轮 10 与第一主动齿轮 5 啮合并且由输出轴 9 旋转地支撑。 第一输出侧 离合器 11 是固定至输出轴 9 用于接合 / 分离输出轴 9 和第一从动齿轮 10 的离合器机构。 湿式离合器或干式离合器可以用作第一输出侧离合器 11。或者， 啮合离合器例如同步机构 可以用作第一输出侧离合器 11。
第二从动齿轮 12 与第二主动齿轮 7 啮合并且由输出轴 9 旋转地支撑。第二输出 侧离合器 13 固定至输出轴 9 用于接合 / 分离输出轴 9 和第二从动齿轮 12。湿式离合器或 干式离合器可以用作第二输出侧离合器 13。或者， 啮合离合器例如同步机构可以用作第二 输出侧离合器 13。
输出轴 9 的功率通过末端齿轮 ( 未显示 )、 差动齿轮 14 和车轴 15 传输给驱动轮 16、 17。
在具有上述结构的车辆功率传输设备中， 如果第一输出侧离合器 11 接合， 就会在 输出轴 9 和第一从动齿轮 10 之间执行功率传输。因此就会通过第一主动齿轮 5、 第一从动 齿轮 10 和第一输出侧离合器 11( 未通过第一电动机输入轴 6) 在第二发动机输入轴 4 和输 出轴 9 之间执行功率传输。如果第一输出侧离合器 11 分离， 则不会执行第二发动机输入轴 4 和输出轴 9 之间通过第一主动齿轮 5、 第一从动齿轮 10 和第一输出侧离合器 11 的功率传 输。第一主动齿轮 5、 第一从动齿轮 10 和第一输出侧离合器 11 构成 ( 对应于发动机侧齿轮 机构的实例的 ) 高速齿轮机构。高速齿轮机构的减速比在提供给车辆功率传输设备的齿轮 机构的减速比中是最小的。
如果第二输出侧离合器 13 接合， 就会在输出轴 9 和第二从动齿轮 12 之间执行功 率传输。因此就会通过第二主动齿轮 7、 第二从动齿轮 12 和第二输出侧离合器 13( 未通过 发动机输入轴 2、 4) 在第一电动机输入轴 4 和输出轴 9 之间执行功率传输。如果第二输出 侧离合器 13 分离， 则不会执行第一电动机输入轴 6 和输出轴 9 之间通过第二主动齿轮 7、 第 二从动齿轮 12 和第二输出侧离合器 13 的功率传输。第二主动齿轮 7、 第二从动齿轮 12 和 第二输出侧离合器 13 构成 ( 对应于第一电动机侧齿轮机构的 ) 低速齿轮机构。低速齿轮 机构的减速比在提供给车辆功率传输设备的齿轮机构的减速比中是最大的。因此， 低速齿 轮机构的减速比大于高速齿轮机构的减速比。
这样， 在车辆功率传输设备中， 按照功率传输路径和配置这两方面来说， 更靠近发 动机 1 的齿轮机构是高速齿轮机构并且更靠近电动机 MG1 的齿轮机构是低速齿轮机构。
如果输入侧离合器 8 接合， 功率就会在第二发动机输入轴 4 和第一电动机输入轴 6 之间通过输入侧离合器 8 传输。如果输入侧离合器 8 分离， 则不会执行第二发动机输入轴 4 和第一电动机输入轴 6 之间通过输入侧离合器 8 的功率传输。
如果输入侧离合器 8 接合， 则从其中第一主动齿轮 5 布置在第二发动机输入轴 4 上的位置向其中第二主动齿轮 7 布置在第一电动机输入轴 6 上的位置的功率传输总是可能 的。换句话说， 在从其中第一主动齿轮 5 提供给第二主动齿轮 7 的位置的输入轴 2、 4、 6上 的功率传输路径上， 除输入侧离合器 8 之外没有别的离合器。使用这种结构， 可以减少传统技术中离合器的数目， 这样就可以减小车辆功率传输设备的尺寸。
通过在第二主动齿轮 7 和发动机 1 之间的位置中布置输入侧离合器 8 和第一主动 齿轮 5， 可以减小从发动机 1 到第一主动齿轮 5 的距离。因此， 发动机输入轴 2、 4 对扭转振 动的抵抗力可以维持得很高。
通过在第一主动齿轮 5 和电动机 MG1 之间的位置中布置输入侧离合器 8 和第二主 动齿轮 7， 可以减小从电动机 MG1 到第二主动齿轮 7 的距离。因此， 第一电动机输入轴 6 对 扭转振动的抵抗力可以维持得很高。
发动机侧齿轮机构 5、 10、 11 构造成从沿着发动机输入轴 2、 4 从发动机 1 延伸至输 入侧离合器 8 的功率传输路径上的特定位置将功率传输至输出轴 9。 因此， 不需要如专利文 献 1 中那样将发动机 1 的功率传输路径分成从发动机 1 到第一主动齿轮 5 的路径和从发动 机 1 到第二主动齿轮 7 的路径这两条路径。因此， 结构得到简化。
车辆功率传输设备具有控制器 20( 传输控制器 )。控制器 20 基于在车辆内获得 的各个物理量控制上述电动机 MG1、 MG2 的驱动 / 非驱动和输入侧离合器 8、 第一输出侧离 合器 11 和第二输出侧离合器 13 的接合 / 分离。因此， 控制器 20 控制由发动机 1 和电动机 MG1 生成的功率的传输路径和减速比。具有执行程序的微控制器的电子控制器用作例如控 制器 20。 更具体地， 如图 2 所示， 控制器 20 接收表示车辆行驶速度的车辆速度信号、 表示加 速器位置的加速器位置信号、 表示显示车辆驱动电池充电率的 SOC( 充电状态 ) 的 SOC 信号 等的输入。从安装到每个轮上的轮速度传感器输出的信号例如用作车辆速度信号。从加速 器位置传感器输出的信号例如用作加速器位置信号。从检测和输出车辆驱动电池的 SOC 的 电池监视装置输出的信号用作 SOC 信号。
控制器 20 基于上述输入信号将上述输入侧离合器 8、 第一输出侧离合器 11 和第二 输出侧离合器 13 在接合和分离之间转换。更具体地， 控制器 20 通过控制分别为离合器 8、 11、 13 提供的用于实现相应的接合和分离的致动器 ( 例如， 用于生成用于接合 / 分离离合器 的油压的致动器 ) 的操作而在离合器 8、 11、 13 的接合和分离之间转换。
这样控制器 20 对离合器 8、 11、 13 的控制能够使电动机 MG1 生成的功率通过低速 齿轮机构传输至驱动轮 16、 17 并且能够使电动机 MG1 生成的电力通过高速齿轮机构传输至 驱动轮 16、 17。而且由发动机 1 生成的功率能够通过低速齿轮机构传输至驱动轮 16、 17 并 且能够通过高速齿轮机构传输至驱动轮 16、 17。
例如， 在图 3 中所示的 MG1(L) 模式中， 电动机 MG1 的功率通过低速齿轮机构沿着 由箭头标记 23 显示的路径传输至驱动轮 16、 17。 在该模式中， 第二输出侧离合器 13 接合并 且其它离合器 8、 11 的接合 / 分离是任意的。然而， 所有离合器 8、 11、 13 并不会同时接合。
在图 4 中所示的 MG1(H) 模式中， 电动机 MG1 的功率通过高速齿轮机构沿着由箭头 标记 24 显示的路径传输至驱动轮 16、 17。在该模式中， 输入侧离合器 8 和第一输出侧离合 器 11 分别地接合， 并且第二输出侧离合器 13 分离。
在图 5 中所示的 ENG(L) 模式中， 发动机 1 的功率通过低速齿轮机构沿着由箭头标 记 25 显示的路径传输至驱动轮 16、 17。在该模式中， 输入侧离合器 8 和第二输出侧离合器 13 分别地接合， 并且第一输出侧离合器 11 分离。
在图 6 中所示的 ENG(H) 模式中， 发动机 1 的功率通过高速齿轮机构沿着由箭头标
记 26 显示的路径传输至驱动轮 16、 17。 在该模式中， 第一输出侧离合器 11 接合并且其它离 合器 8、 13 的接合 / 分离是任意的。然而， 所有离合器 8、 11、 13 并不会同时接合。
在图 7 中所示的发电模式中， 发动机 1 的功率通过输入侧离合器 8 沿着由箭头标 记 27 显示的路径传输至电动机 MG1。 在该模式中， 输入侧离合器 8 接合并且其它离合器 11、 13 分离。在发电模式中， 电动机 MG1 通过使用发动机 1 的功率而生成电功率并且可以对驱 动电池充电。这种模式可以在车辆停止时实现。同样当车辆在使用由电动机 MG2 生成的功 率低速行驶时也可以实现这种模式。而且， 通过使用电动机 MG1 生成的电功率可以实现利 用电动机 MG2 行驶车辆的串联操作。
上述电动机 MG1 的驱动模式 (MG1(L) 模式、 MG1(H) 模式 ) 和发动机 1 的驱动模式 (ENG(L) 模式、 ENG(H) 模式 ) 可以进行结合。
例 如， 当电 动机 MG1 和发动机 1 均使用 低 速齿轮 机构 时， 上述 MG1(L) 模 式 和 ENG(L) 模式可以结合这样输入侧离合器 8 和第二输出侧离合器 13 就会分别地接合， 并且第 一输出侧离合器 11 分离。
例 如， 当电 动机 MG1 和发动机 1 均使用 高 速齿轮 机构 时， 上述 MG1(H) 模 式 和 ENG(H) 模式可以结合这样输入侧离合器 8 和第一输出侧离合器 11 就会分别地接合， 并且第 二输出侧离合器 13 分离。 当电动机 MG1 使用低速齿轮机构并且发动机 1 使用高速齿轮机构时， 上述 MG1(L) 模式和 ENG(H) 模式可以结合， 这样第一输出侧离合器 11 和第二输出侧离合器 13 就会分别 地接合， 并且输入侧离合器 8 分离。这样， 就可以在发动机 1 和电动机 MG1 之间同时实现不 同的减速比。在这种情形下， 因为输出轴 9 的转速是相同的， 所以电动机 MG1 的转速就会大 于发动机 1 的转速。因此， 就可以选择分别提供高效率的各个驱动源的操作的点。
然而， 离合器 8、 11、 13 不能分别地控制成电动机 MG1 使用高速齿轮机构并且发动 机 1 使用低速齿轮机构。如参照图 8 详细地解释的那样， 其中电动机 MG1 通过使用高速齿 轮机构提供高效率的情形完全不同于其中发动机 1 通过使用低速齿轮机构提供高效率的 情形。因此， 即使这两个情形不能同时实现， 对车辆的汽油消耗定额的不利效果很小。
除了离合器 8、 11、 13 的接合和分离的结合之外， 通过控制电动机 MG1、 MG2 的驱动 和非驱动， 控制器 20 配置成实现适于车辆状态的行驶。
通过结合离合器 8、 11、 13 的接合和分离和电动机 MG1、 MG2 的驱动和非驱动的 组合， 电动机 MG1 的操作模式包括不向输出轴 9 传输功率的非驱动模式、 MG1(L) 模式和 MG1(H) 模式。 电动机 MG2 的操作模式包括用于不生成功率的非驱动模式和用于生成功率并 且将功率输入输出轴 9 的驱动模式。发动机 1 的操作模式包括用于不向输出轴 9 传输功率 的非驱动模式、 ENG(L) 模式和 ENG(H) 模式。电动机 MG1、 MG2 和发动机 1 的操作模式除了 它们之间的特定组合之外还可以结合。
为了说明适于车辆状态的行驶， 电动机 MG1、 MG2 和发动机 1 的特性的实例以曲线 图显示在图 8 中。
在图 8 中， 横轴是车辆速度并且纵轴是车轴 15 的驱动转矩。实线 30 显示了在平 面区域上恒速行驶时的平面区域恒速行驶期间各个车辆速度下的所需驱动转矩。实线 31 显示了电动机 MG1 可以在 MG1(L) 模式中各个车辆速度下输出 ( 生成 ) 的驱动转矩的上限。 实线 32 显示了电动机 MG1 可以在 MG1(H) 模式中各个车辆速度下输出 ( 生成 ) 的驱动转矩
的上限。实线 33 显示了电动机 MG2 可以在各个车辆速度下输出 ( 生成 ) 的驱动转矩的上 限。
由虚线围绕的区域 34 显示了其中 MG1(L) 模式中的效率 ( 相当于汽油消耗定额 ) 假定为等于或高于预定基准的区域。由虚线围绕的区域 35 显示了其中 MG1(H) 模式中的效 率 ( 相当于汽油消耗定额 ) 假定为等于或高于预定基准的区域。由虚线围绕的区域 36 显 示了其中电动机 MG2 的驱动模式中的效率假定为等于或高于预定基准的区域。实线 37 显 示了其中效率假定在 ENG(L) 模式最大的范围 ( 最高效率线 )。实线 38 显示了其中效率假 定在 ENG(H) 模式最大的范围 ( 最高效率线 )。
电动机 MG1、 MG2 和发动机 1 的操作模式的选择的基本概念如下。即， 当所需驱动 转矩可以仅仅由电动机 MG2 实现时， 车辆就仅仅由电动机 MG2 驱动。在其它情形下， 最高效 的组合是在车辆速度和所需驱动转矩之间的关系选择的。
通常， 在从开始到其中车辆速度从 0km/h 到大约 60km/h 的低速或中速加速的区域 39a 中， 会肯定地使用在区域 39a 中具有高效率区域 34 和范围 37 的 MG1(L) 模式和 ENG(L) 模式。在车辆速度从大约 60km/h 到大约 150km/h 的高速加速或爬山的区域 39b 中， 会肯定 到使用在区域 39b 中或附近具有高效率区域 35、 36 和范围 38 的 MG1(H) 模式、 电动机 MG2 的驱动模式和 ENG(H) 模式。 接下来， 将一个实例说明在主要地使用电动机 MG1、 MG2 驱动车辆的 EV 主模式中的 平面区域恒速行驶。EV 主模式是当车辆驱动电池的 SOC 具有余量时使用的行驶模式。
在 EV 主模式中， 当在平面区域恒速行驶期间车辆速度低于 130km/h 时， 所需驱动 转矩低于电动机 MG2 的最大驱动转矩。因此， 可以仅仅使用电动机 MG2 的功率实现行驶。 即， 电动机 MG1 和发动机 1 被带入非驱动模式， 并且电动机 MG2 被带入驱动模式。为了这样 做， 控制器 20 分离所有的离合器 8、 11、 13 并且停止电动机 MG1。此时， 因为电动机 MG1 可以 完全地停止， 所以可以减小由于电动机 MG1 的牵引旋转造成的损失。
甚至在平面区域恒速行驶期间当车辆速度超过 130km/h 时， 所需驱动转矩不能仅 仅由电动机 MG2 的功率覆盖。因此， 会在用于结合 ENG(H) 模式和 MG1(H) 模式并且也用于 驱动电动机 MG2 的模式中执行行驶。
接下来， 作为另一个实例， 将说明在主要地使用发动机 1 驱动车辆的发动机主模 式中的平面区域恒速行驶。发动机主模式是当车辆驱动电池的 SOC 不具有余量时使用的行 驶模式。
在发动机主模式， 在平面区域恒速行驶期间， 为了保存车辆驱动电池的电功率， 电 动机 MG2 的驱动模式和 ENG(H) 模式被结合， 并且另外， 电动机 MG1 的非驱动模式被结合。 为 了这样做， 控制器 20 接合第一输出侧离合器 11， 分别地分离离合器 8、 13 并且停止电动机 MG1。此时， 因为电动机 MG1 可以完全地停止， 所以可以减小由于电动机 MG1 的牵引旋转造 成的损失。
为了以这种方式高效地利用如图 8 中所示的电动机 MG1、 MG2 和发动机 1 的特性， 如图 9 中所示的 EV 主模式中的转换图和如图 10 中所示的发动机主模式中的转换图提前 ( 例如， 在工厂装运中 ) 存储在控制器 20 的存储介质 ( 例如 ROM 或闪存 ) 中。
图 9 中所示的转换图是将由车辆速度和驱动转矩界定的两维平面分成多个块 41-47 并且将电动机 MG1、 MG2 和发动机 1 的操作模式的一套组合分别分配给块 41-47 中的
每一个的数据。图 10 中所示的转换图是将由车辆速度和驱动转矩界定的两维平面分成多 个块 51-54 并且将电动机 MG1、 MG2 和发动机 1 的操作模式的一套组合分别分配给块 51-54 中的每一个的数据。简而言之， 每个转换图是将一套操作模式的结合分配给车辆速度和驱 动转矩的结合的数据。
控制器 20 读取和执行预定程序来在每个预定的控制循环中执行如图 11 中所示的 行驶模式转换处理。因此， 控制器 20 交替地转换 EV 主模式和发动机主模式。
更具体地， 在每个控制循环中， 首先在 S105(S 意味着″步骤″ )， 通过读取存储介 质例如 RAM 中的行驶模式变量获得当前行驶模式。然后， 在 S110 中， 获得车辆驱动电池的 当前 SOC。在后面的 S115 中， 确定是否在 S105 中获得的行驶模式是 EV 主模式。如果当前 行驶模式是 EV 主模式， 随后就执行 S120。如果行驶模式不是 EV 主模式 ( 即， 如果行驶模式 是发动机主模式 )， 随后就会执行 S140。
在 S120 中， 确定当前 SOC 是否低于预定的 EV 行驶下限值。如果当前 SOC 低于 EV 行驶下限值， 流程随后就进行至 S125。在 S125 中， 行驶模式通过不重写上述行驶模式变量 而维持在 EV 主模式中。然后， 当前行驶模式转换处理结束。如果在 S120 中确定当前 SOC 低于 EV 行驶下限值， 行驶模式就会随后在 S130 中转换为发动机主模式。在这种情形下， 表 示发动机主模式的值分配给行驶模式变量， 并且当前行驶模式转换处理结束。
在 S140 中， 确定当前 SOC 是否低于预定的发动机行驶上限值。如果当前 SOC 低于 发动机行驶上限值， 流程随后就会进行至 S145。 为了设置滞后， 发动机行驶上限值设置为大 于 EV 行驶下限值的值。在 S145 中， 行驶模式通过不重写上述行驶模式变量而维持在发动 机主模式中。然后， 当前行驶模式转换处理结束。如果在 S140 中确定 SOC 不低于发动机行 驶上限值， 行驶模式就会随后在 S150 中转换为 EV 主模式。在这种情形下， 表示 EV 主模式 的值分配给上述行驶模式变量， 并且当前行驶模式转换处理结束。
通过由控制器 20 重复这种处理， 同时行驶模式是 EV 主模式并且 SOC 不会降到 EV 行驶下限值之下， 处理会按 S105、 S110、 S115、 S120 和 S125 的次序执行。因此， 行驶模式维 持在 EV 主模式中。如果 SOC 由于电动机 MG1、 MG2 的使用而逐渐减小并且降到 EV 行驶下限 值之下， 处理就会以 S105、 S110、 S115、 S120 和 S130 的次序执行。因此， 行驶模式从 EV 主 模式转换为发动机主模式。
当行驶模式是发动机主模式并且 SOC 低于发动机行驶上限值时， 处理就会以 S105、 S110、 S115、 S140 和 S145 的次序执行， 这样行驶模式就维持在发动机主模式中。如 果 SOC 由于发电等而逐渐增大并且变得等于或高于发动机行驶上限值， 处理就会以 S105、 S110、 S115、 S140 和 S150 的次序执行， 这样行驶模式就会从发动机主模式转换为 EV 主模式。
控制器 20 执行预定程序以获得在如图 12 中所示的每个预定控制循环中的当前 加速器位置和当前车辆速度。控制器 20 基于所获得的加速器位置和车辆速度选择电动机 MG1、 MG2 和发动机 1 的操作模式。更具体地， 控制器 20 从依照预先存储在控制器 20 的存 储介质 ( 例如 ROM 或闪存 ) 中的加速器位置转矩图 21 获得的加速器位置计算所需驱动转 矩。加速器位置转矩图 21 是显示加速器位置和该加速器位置所需驱动转矩之间相应关系 的数据。
控制器 20 选择对应于基于图 9 或 10 中所示的转换图 22 所计算的驱动转矩和所 获得的车辆速度的电动机 MG1、 MG2 和发动机 1 的操作模式的结合。更具体地， 使用对应于当前行驶模式的转换图， 并且从转换图读取包括所计算的 驱动转矩和所获得的车辆速度的组合的位置的块。然后， 选择分配给块的电动机 MG1、 MG2 和发动机 1 的操作模式的组合。
接下来， 将说明图 9 和 10 中所示的转换图的块划分和分配的具体内容。在图 9 的 EV 主模式的转换图中， 等于或低于大约 200Nm 的驱动转矩的范围在整个车辆速度范围内提 供了单个块 41。MG2 的驱动模式、 电动机 MG1 的非驱动模式和发动机 1 的非驱动模式的组 合分配给块 41。该组合是通过分别分离输入侧离合器 8、 第一输出侧离合器 11 和第二输出 侧离合器 13 实现的。
覆盖就在块 41 上方的驱动转矩范围的块 42 界定在范围为从 0km/h 到大约 60km/ h 的从开始到低速或中速加速的范围内。MG1(L) 模式、 电动机 MG2 的非驱动模式和发动机 1 的非驱动模式的组合被分配给块 42。该组合是通过分别分离输入侧离合器 8 和第一输出 侧离合器 11、 接合第二输出侧离合器 13 并且空转电动机 MG2 即输出轴 9 的旋转不驱动电动 机 MG2 而实现的。通过这样做， 效率可以提高， 因为块 42 包括图 8 中所示的 MG1(L) 模式的 高效率区域 34。
覆盖就在块 42 上方的驱动转矩范围的块 43 界定在范围为从 0km/h 到大约 60km/h 的从开始到低速或中速加速的范围内。MG1(L) 模式、 电动机 MG2 的驱动模式和发动机 1 的 非驱动模式的组合被分配给块 43。 该组合是通过分别分离输入侧离合器 8 和第一输出侧离 合器 11 并且通过接合第二输出侧离合器 13 实现的。通过以此方式一起使用电动机 MG1、 MG2， 当由电动机 MG1 生成的功率是在图 8 中所示的 MG1(L) 模式的高效率区域 34 中或附近 的驱动转矩时， 可以实现大于高效率区域 34 的车轴 15 的驱动转矩。
覆盖就在块 43 上方的驱动转矩范围的块 44 界定在从 20km/h 到大约 60km/h 的车 辆速度范围中。MG1(L) 模式、 电动机 MG2 的驱动模式和 ENG(H) 的组合被分配给块 44。该 组合是通过分别分离输入侧离合器 8 并且接合第一输出侧离合器 11 与第二输出侧离合器 13 实现的。通过以此方式一起使用电动机 MG1、 MG2 和发动机 1， 当由电动机 MG1 生成的功 率是在图 8 中所示的 MG1(L) 模式的高效率区域 34 中或附近的驱动转矩并且由发动机 1 生 成的功率是在图 8 中所示的 ENG(H) 模式的高效率范围 38 中或附近的驱动转矩时， 可以实 现大于高效率区域 34 或范围 38 的车轴 15 的驱动转矩。
因为由电动机 MG1 和发动机 1 使用的齿轮机构可以以此方式彼此区分， 所以可以 拓宽操作模式的选择范围。特别地， 如图 8 中所示， MG1(L) 模式的高效率区域 34 和 ENG(H) 模式的高效率范围 38 都包括在其中车辆速度大约为 60km/h 或更低的从开始到低速或中速 加速的范围 39a 中。因此， 高效率区域 34 和范围 38 可以结合使用。
覆盖就在块 43、 44 上方的驱动转矩范围的块 45 界定在从大约 20km/h 到大约 60km/h 的车辆速度范围中。MG1(L) 模式、 电动机 MG2 的驱动模式和 ENG(L) 模式的组合被 分配给块 45。该组合是通过分别接合输入侧离合器 8 和第二输出侧离合器 13 并且分离第 一输出侧离合器 11 实现的。通过以此方式一起使用电动机 MG1、 MG2， 当由电动机 MG1 生成 的功率是在图 8 中所示的 MG1(L) 模式的高效率区域 34 中或附近的驱动转矩并且由发动机 1 生成的功率是在图 8 中所示的 ENG(L) 模式的高效率范围 37 中或附近的驱动转矩时， 可 以实现大于高效率区域 34 或范围 37 的车轴 15 的驱动转矩。因为 ENG(L) 模式不同于区域 44 被使用， 所以可以高效地实现更大的驱动转矩。覆盖就在块 41 上方的驱动转矩范围的块 46 界定在超过大约 60km/h 的范围中。 MG1 非驱动模式、 电动机 MG2 的驱动模式和 ENG(H) 模式的组合被分配给块 46。该组合是通 过分别分离输入侧离合器 8 和第二输出侧离合器 13 并且接合第一输出侧离合器 11 实现 的。通过以此方式一起使用电动机 MG2 和发动机 1， 当由电动机 MG2 生成的功率是在图 8 中 所示的 MG2 驱动模式的高效率区域 36 中或附近的驱动转矩并且由发动机 1 生成的功率是 在图 8 中所示的 ENG(H) 模式的高效率范围 38 中或附近的驱动转矩时， 可以实现大于高效 率区域 36 或范围 38 的车轴 15 的驱动转矩。
覆盖就在块 46 上方的驱动转矩范围的块 47 界定在从大约 60km/h 到大约 150km/ h 的范围中。MG1(H) 模式、 电动机 MG2 的驱动模式和 ENG(H) 模式的组合被分配给块 47。该 组合是通过分别分离第二输出侧离合器 13 并且接合输入侧离合器 8 和第一输出侧离合器 11 实现的。通过以此方式一起使用电动机 MG1、 MG2 和发动机 1， 当由电动机 MG1 生成的功 率是在图 8 中所示的 MG1(H) 模式的高效率区域 35 中或附近的驱动转矩并且由发动机 1 生 成的功率是在图 8 中所示的 ENG(H) 模式的高效率范围 38 中或附近的驱动转矩时， 可以实 现大于高效率区域 35 或范围 38 的车轴 15 的驱动转矩。
这样， 在 EV 主模式中， 在从开始到低速或中速度加速的范围 39a 中， 控制器 20 在 块 41 的 MG2 单 模 式、 块 42 的 MG1(L) 单 模 式、 块 43 的 MG 1(L)+MG2 模 式、 块 44 的 MG1(L)+MG2+ENG(H) 模式和块 45 的 MG1(L)+MG2+ENG(L) 模式中随着所需驱动转矩增大而 以按此次序选择驱动源。同样在 EV 主模式中， 在高速加速或爬山范围 39b 中， 控制器 20 在 块 41 的 MG2 单模式、 块 46 的 MG2+ENG(H) 模式和块 47 的 MG1(H)+MG2+ENG(H) 中随着请求 转矩增大而按此次序选择驱动源。
在 EV 主模式中， 输入侧离合器 8 仅仅在其中发动机 1 和电动机 MG1 使用相同的齿 轮机构的块 45、 47 中接合。因此， 除非所需的驱动转矩变得非常大， 否则输入侧离合器 8 不 会操作。因此， 可以显著地降低输入侧离合器 8 和输入侧离合器 8 的摩擦板的磨损。同时， 可以显著地降低致动器的驱动能量。
接下来将说明用于图 10 中所示发动机主模式的转换图的内容。 不同于 EV 主模式， 发动机 1 在发动机主模式中总是可用的以抑制车辆驱动电池的 SOC 的突然下降。
在用于图 10 中所示发动机主模式的转换图中， 其上边界驱动转矩在大约从 200 到 300Nm 的区域除超低速范围 ( 速度范围低于大约 15km/h) 之外的整个车辆速度范围中界定 了单个块 51。MG2 的驱动模式、 电动机 MG1 的非驱动模式和 ENG(H) 的组合被分配给块 51。 该组合是通过分别地分离输入侧离合器 8 和第二输出侧离合器 13、 接合第一输出侧离合器 11 并且停止电动机 MG1 实现的。 此时， 因为电动机 MG1 可以完全地停止， 所以可以减小由于 电动机 MG1 的牵引旋转造成的损失。
块 52 设置成覆盖从 0km/h 到大约 15km/h 的超低速和大约 400Nm 或更低的驱动转 矩的区域并且覆盖就在从大约 15km/h 到大约 60km/h 的范围从开始到低速或中速加速的范 围内的块 51 上方的驱动转矩范围。MG1 非驱动模式、 电动机 MG2 的驱动模式和 ENG(L) 模式 的组合被分配给块 52。该组合是通过分离第一输出侧离合器 11、 分别接合输入侧离合器 8 和第二输出侧离合器 13 和空转电动机 MG1 即第一电动机输入轴 6 的旋转不驱动电动机 MG1 实现的。通过这样做， 效率可以得到提高， 因为块 52 包括图 8 中所示的 ENG(L) 模式的高效 率范围 37。覆盖就在块 52 上方的驱动转矩范围的块 53 界定在范围为从 0km/h 到大约 60km/ h 的从开始到低速或中速加速的范围内。MG1(L) 模式、 电动机 MG2 的驱动模式和 ENG(L) 模 式的组合被分配给块 53。该组合是通过分别分离第一输出侧离合器 11 并且接合输入侧离 合器 8 和第二输出侧离合器 13 实现的。
通过以此方式一起使用电动机 MG1、 MG2 和发动机 1， 当由电动机 MG1 生成的功率 是在图 8 中所示的 MG1(L) 模式的高效率区域 34 中或附近的驱动转矩， 由电动机 MG2 生成 的功率是在图 8 中所示的 MG2 的驱动模式的高效率区域 36 中或附近的驱动转矩时， 并且当 由发动机 1 生成的功率是在图 8 中所示的 ENG(L) 模式的高效率范围 37 中或附近的驱动转 矩时， 可以实现大于高效率区域 34、 36 或范围 37 的车轴 15 的驱动转矩。因为 MG1(L) 模式 也与块 52 不同地使用， 所以可以高效地实现更大的驱动转矩。
覆盖就在块 51 紧上方的驱动转矩范围的块 54 界定在从大约 60km/h 到大约 150km/h 的范围中。MG1(H) 模式、 电动机 MG2 的驱动模式和 ENG(H) 模式的组合被分配给块 54。该组合是分别通过分离第二输出侧离合器 13 并且接合输入侧离合器 8 和第一输出侧 离合器 11 实现的。
通过以此方式一起使用电动机 MG1、 MG2 和发动机 1， 当由电动机 MG1 生成的功率 是在图 8 中所示的 MG1(H) 模式的高效率区域 35 中或附近的驱动转矩， 由电动机 MG2 生成 的功率是在图 8 中所示的 MG2 的驱动模式的高效率区域 36 中或附近的驱动转矩时， 并且当 由发动机 1 生成的功率是在图 8 中所示的 ENG(H) 模式的高效率范围 38 中或附近的驱动转 矩时， 可以实现大于高效率区域 35、 36 或范围 38 的车轴 15 的驱动转矩。 这样， 在发动机主模式中， 在低于大约 15km/h 的超低速范围中， 控制器 20 在块 52 的 ENG(L)+MG2 模式和块 53 的 MG1(L)+MG2+ENG(L) 中随着所需驱动转矩增大而按此次 序选择驱动源。同样在发动机主模式中， 在低速或中速加速范围 39a 中大约 15km/h 或更 高的范围中， 控制器 20 在块 51 的 ENG(H)+MG2 模式、 块 52 的 ENG(L)+MG2 模式和块 53 的 MG1(L)+MG2+ENG(L) 模式中随着所需驱动转矩增大而按此次序选择驱动源。同样在发动机 主模式中， 在高速加速或爬山范围 39b 中， 控制器 20 在块 51 的 ENG(H)+MG2 模式和块 54 的 MG1(H)+MG2+ENG(H) 模式中随着请求转矩增大而按此次序选择驱动源。
如上文所述， 控制器 20 依照车辆驱动电池的 SOC 可选择地使用 EV 主模式用于主 要地使用电动机 MG1、 MG2， 或使用发动机主模式用于主要地使用发动机 1。在每个模式中， 控制器 20 选择依照所需驱动转矩和车辆速度从电动机 MG1、 MG2 和发动机 1 的驱动 / 非驱 动和减速比的组合中选择有效组合。 为了实现所选组合， 控制器 20 控制输入侧离合器 8、 第 一输出侧离合器 11 和第二输出侧离合器 13 的接合 / 分离和电动机 MG1、 MG2 的驱动 / 非驱 动。
如图 9 和 10 的转换图中所示， 在正常区域中实现的区域 ( 即车辆速度从 0 到 60km/h 并且驱动转矩从 0 到 300Nm 的区域 ) 中， ENG(H) 模式比 ENG(L) 模式使用得更多并 且 MG1(L) 模式比 MG1(H) 模式使用得更多。
这样， 为了能够在其中电动机 MG1 的效率在其中行驶速度高或中并且不能仅仅使 用电动机 MG1 的公路实现行驶的范围中很高的区域 34、 35 中实现操作， 控制器 20 转换输入 侧离合器 8、 第一输出侧离合器 11 和第二输出侧离合器 13 的接合 / 分离这样电动机 MG1 的 功率传输路径就可以在具有低减速比的高速齿轮机构和具有高减速比的低速齿轮机构之
间选择。 当行驶速度高并且可以仅仅使用发动机 1 的功率执行行驶时， 控制器 20 通过设置 在发动机 1 侧上并且具有低减速比而不接合输入侧离合器 8 的高速齿轮机构而将发动机 1 和电动机 MG2 的功率传输至驱动轮。
当行驶速度低并且可以仅仅使用电动机 MG1 的功率执行行驶时， 控制器 20 通过设 置在电动机 MG1 侧上并且具有高减速比的低速齿轮机构而将电动机 MG1 的功率传输至驱动 轮。
当行驶速度低并且不能仅仅使用电动机 MG1 的功率执行行驶时， 通过接合输入侧 离合器 8， 控制器 20 通过设置在电动机 MG1 侧上并且具有高减速比的低速齿轮机构而将发 动机 1 和电动机 MG1 的功率传输至车轴 15。
因为车辆功率传输设备是如上文所述构造的， 所以如果输入侧离合器 8 接合， 在 发动机侧上的高速齿轮机构 5、 10、 11 或电动机侧上的低速齿轮机构 7、 12、 13 就可以由发动 机 1 和电动机 MG1 共同地使用。如果输入侧离合器 8 被分离， 发动机 1 可以使用高速齿轮 机构 5、 10、 11 而电动机 MG1 可以使用低速齿轮机构 7、 12、 13。
具有最低减速比的高速齿轮机构设置在发动机 1 侧上， 并且具有最高减速比的低 速齿轮机构设置在电动机 MG1 侧上。因此， 发动机 1 可以使用由发动机 1 通常在混合动力 车辆中频繁地使用的齿轮机构而不管输入侧离合器 8 的接合 / 分离。电动机 MG1 可以使用 通常在混合动力车辆中由电动机 MG1 频繁地使用的齿轮机构而不管输入侧离合器 8 的接合 / 分离。
( 第二实施例 )
接下来将描述本发明的第二实施例， 且聚焦于与第一实施例的区别。如图 13 所 示， 不同于第一实施例， 在依照本实施例的车辆功率传输设备中， 与第一电动机输入轴 6 和 第二发动机输入轴 4 接合和分离的输入侧离合器 8 布置在电动机 MG1 和第二主动齿轮 7 之 间而不是第一主动齿轮 5 和第二主动齿轮 7 之间。
为了实现这种配置， 圆柱形电动机输入轴 18 装接到由第一电动机输入轴 6 旋转的 输入侧离合器 8 的一部分上。圆柱形电动机输入轴 18 同轴地围绕由第二发动机输入轴 4 旋转的输入侧离合器 8 的另一部分。圆柱形电动机输入轴 18 同轴地围绕第二发动机输入 轴 4 并且朝发动机 1 延伸。圆柱形电动机输入轴 18 由第一电动机输入轴 6 旋转。第二主 动齿轮 7 不固定至第一电动机输入轴 6 而是固定到圆柱形电动机输入轴 18 中在两个端部 之间更靠近发动机 1 的端部。第二主动齿轮 7 由圆柱形电动机输入轴 18 旋转。
在本实施例中， 第二发动机输入轴 4 由圆柱形电动机输入轴 18 旋转地支撑， 并且 圆柱形电动机输入轴 18 由第二发动机输入轴 4 旋转地支撑。因此， 与第一实施例的车辆功 率传输设备相比， 可以减少单独地提供用于支撑输入轴 4、 6、 18 的轴承的数目。因为输入侧 离合器 8 不是布置在低速齿轮机构和高速齿轮机构之间， 所以由低速齿轮机构和高速齿轮 机构构成的元件会更紧凑。
在本实施例中， 发动机 1、 发动机输入轴 2、 4、 第一主动齿轮 5、 第二主动齿轮 7、 输 入侧离合器 8、 第一电动机输入轴 6 和电动机 MG1 按此次序布置在同一个轴线上。 使用这种 配置， 可以缩短第一电动机输入轴 6 的轴长度， 因此增大对扭转振动的抵抗力。
本实施例的控制器 20 的其它结构和操作与第一实施例的相同。因此， 与第一实施
例类似， 从发动机 1 向第一主动齿轮 5 传输功率的第二发动机输入轴 4 和从电动机 MG1 向第 二主动齿轮 7 传输功率的第一电动机输入轴 6 可以由输入侧离合器 8 接合和分离。因此， 类似于第一实施例的操作模式的组合的选择是可能的。
( 第三实施例 )
接下来将描述本发明的第三实施例， 且聚焦于它与第一实施例的区别。不同于第 一实施例， 在依照本实施例的车辆功率传输设备中， 与第一电动机输入轴 6 和第二发动机 输入轴 4 接合和分离的输入侧离合器 8 布置在如图 14 中所示的发动机 1 和第一主动齿轮 5 之间而不是第一主动齿轮 5 和第二主动齿轮 7 之间。
为了实现这种配置， 圆柱形发动机输入轴 19 装接到由第二发动机输入轴 4 旋转的 输入侧离合器 8 的一部分上。圆柱形电动机输入轴 18 同轴地围绕由第一电动机输入轴 6 旋转的输入侧离合器 8 的另一部分。圆柱形发动机输入轴 19 同轴地围绕第一电动机输入 轴 6 并且朝电动机 MG1 延伸。圆柱形发动机输入轴 19 由第二发动机输入轴 4 旋转。第一 主动齿轮 5 不固定至第二发动机输入轴 4 而是固定至圆柱形发动机输入轴 19 中在两个端 部之间更靠近电动机 MG1 的端部。第一主动齿轮 5 由圆柱形发动机输入轴 19 旋转。
在本实施例中， 第一电动机输入轴 6 由圆柱形发动机输入轴 19 旋转地支撑， 并且 圆柱形发动机输入轴 19 由第一电动机输入轴 6 旋转地支撑。因此， 与第一实施例的车辆功 率传输设备相比， 可以减少单独地提供用于支撑输入轴 4、 6、 19 的轴承构件的数目。因为输 入侧离合器 8 不是布置在低速齿轮机构和高速齿轮机构之间， 所以由低速齿轮机构和高速 齿轮机构构成的元件会更紧凑。
在本实施例中， 发动机 1、 发动机输入轴 2、 4、 输入侧离合器 8、 第一主动齿轮 5、 第 二主动齿轮 7、 第一电动机输入轴 6 和电动机 MG1 按此次序布置在同一个轴线上。 使用这种 配置， 可以缩短发动机输入轴 2、 4 的轴长度， 因此增大对扭转振动的抵抗力。
本实施例的控制器 20 的其它结构和操作与第一实施例的相同。因此， 与第一实施 例类似， 从发动机 1 向第一主动齿轮 5 传输功率的第二发动机输入轴 4 和从电动机 MG1 向第 二主动齿轮 7 传输功率的第一电动机输入轴 6 可以由输入侧离合器 8 接合和分离。因此， 类似于第一实施例的操作模式的组合的选择是可能的。
( 第四实施例 )
接下来将描述本发明的第四实施例， 且聚焦于它与第一实施例的区别。依照本实 施例的车辆功率传输设备的结构显示于图 15 中 ( 但是未显示控制器 20)。 与第一实施例相 同的零件与第一实施例使用相同的参考标记表示并且在下文中并未说明或仅仅简要地说 明。
本实施例与第一实施例的主要区别是除了两级低速齿轮机构和高速齿轮机构之 外还设置了中速齿轮机构 ( 对应于第二电动机侧齿轮机构的实例 )。中速齿轮机构的减速 比小于低速齿轮机构并且大于高速齿轮机构。
更具体地， 两级低速和中速齿轮机构相对于功率传输路径设置在输入侧离合器 8 的电动机 MG1 侧上。因此， 发动机 1 可以使用由发动机 1 通常在混合动力车辆中频繁地使 用的齿轮机构而不管输入侧离合器 8 的接合 / 分离。电动机 MG1 可以使用通常在混合动力 车辆中由电动机 MG1 频繁地使用的第一和第二电动机侧齿轮机构而不管输入侧离合器 8 的 接合 / 分离。更具体地， 在本实施例中， 从电动机 MG1 延伸并且接收由电动机 MG1 生成的功率的 输入的第一电动机输入轴 6a 形成为圆柱形轴。第一电动机输入轴 6a 从输入侧离合器 8 向 发动机 1 延伸并且同轴地围绕第二发动机输入轴 4。 因此， 第一电动机输入轴 6 布置在比输 入侧离合器 8 更靠近发动机 1 的一侧上。
电动机 MG1 的转子同轴地固定到第一电动机输入轴 6a 上。因此， 如果电动机 MG1 被驱动以生成功率并且电动机 MG1 的转子相对于电动机 MG1 的定子旋转， 则第一电动机输 入轴 6a 也随着转子的旋转而旋转。
第二主动齿轮 7a 和第三主动齿轮 7b 在比电动机 MG1 更靠近发动机 1 的一侧上枢 转地固定到第一电动机输入轴 6a 的一部分上。第二主动齿轮 7a 和第三主动齿轮 7b 由第 一电动机输入轴 6a 的旋转而旋转。
第二主动齿轮 7a 与第二从动齿轮 12a 啮合。第二从动齿轮 12a 由输出轴 9 旋转 地支撑。第二输出侧离合器 13a 固定到输出轴 9 上并且与输出轴 9 和第二从动齿轮 12a 接 合和分离。
第三主动齿轮 7b 与第三从动齿轮 12b 啮合。第三从动齿轮 12b 由输出轴 9 旋转 地支撑。第三输出侧离合器 13b 固定到输出轴 9 上并且与输出轴 9 和第三从动齿轮 12b 接 合和分离。
第一主动齿轮 5 设置在发动机 1 和第二主动齿轮 7a( 和第三主动齿轮 7b) 之间。 使用这种结构， 可以缩短从发动机 1 到发动机侧齿轮机构 5、 10、 11 的距离。因此， 发动机输 入轴 2、 4 对扭转振动的抵抗力可以维持得很高。
在本实施例中， 电动机 MG2 可以如图 15 中的虚线所示固定到输出轴 9 上或者电动 机 MG2 可以去除。在下面的解释中， 假定未设置电动机 MG2。
在具有上述结构的车辆功率传输设备中， 第一主动齿轮 5、 第一从动齿轮 10 和第 一输出侧离合器 11 构成类似于第一实施例的高速齿轮机构。
如果第二输出侧离合器 13a 接合， 就会在输出轴 9 和第二从动齿轮 12a 之间执行 功率传输。 因此就会通过第二主动齿轮 7a、 第二从动齿轮 12a 和第二输出侧离合器 13a( 未 通过发动机输入轴 2、 4) 在第一电动机输入轴 6a 和输出轴 9 之间执行功率传输。如果第二 输出侧离合器 13a 分离， 就不会通过第二主动齿轮 7a、 第二从动齿轮 12a 和第二输出侧离合 器 13a 在第一电动机输入轴 6a 和输出轴 9 之间执行功率传输。第二主动齿轮 7a、 第二从 动齿轮 12a 和第二输出侧离合器 13a 构成 ( 对应于第一电动机侧齿轮机构的 ) 低速齿轮机 构。
如果第三输出侧离合器 13b 接合， 就会在输出轴 9 和第三从动齿轮 12b 之间执行 功率传输。 因此， 就会通过第三主动齿轮 7b、 第三从动齿轮 12b 和第三输出侧离合器 13b 在 第一电动机输入轴 6a 和输出轴 9 之间执行功率传输。如果第三输出侧离合器 13b 分离， 就 不会通过第三主动齿轮 7b、 第三从动齿轮 12b 和第三输出侧离合器 13b 在第一电动机输入 轴 6a 和输出轴 9 之间执行功率传输。第三主动齿轮 7b、 第三从动齿轮 12b 和第二输出侧离 合器 13a 构成 ( 对应于第二电动机侧齿轮机构的 ) 中速齿轮机构。
低速齿轮机构的减速比大于中速齿轮机构， 并且中速齿轮机构的减速比是大于高 速齿轮机构。因此， 在车辆功率传输设备中， 按照功率传输路径和配置这两方面来说， 更靠 近发动机 1 的齿轮机构是高速齿轮机构并且更靠近电动机 MG1 的齿轮机构是低速齿轮机构。 在这种结构中， 控制器 20 基于在车辆内获得并且类似于第一实施例的各个物理 量通过控制电动机 MG1 的驱动 / 非驱动和输入侧离合器 8、 第一输出侧离合器 11、 第二输出 侧离合器 13a 和第三输出侧离合器 13b 的接合 / 分离而控制由发动机 1 和电动机 MG1 生成 的功率的传输路径和减速比。
通过由控制器 20 执行的离合器 8、 11、 13a、 13b 的这种控制， 由电动机 MG1 生成的 功率可以通过低速齿轮机构、 中速齿轮机构和高速齿轮机构中的任一个传输至驱动轮 16、 17。而且， 由发动机 1 生成的功率可以通过低速齿轮机构、 中速齿轮机构和高速齿轮机构中 的任一个传输至驱动轮 16、 17。
图 16 显示了控制器 20 对离合器 8、 11、 13a、 13b 的控制内容和由电动机 MG1 和发 动机 1 使用的齿轮机构之间的相应关系。在图 16 中， 每个圆圈标记意味着离合器的接合并 且每个空白意味着离合器的分离。
例如， 作为其中发动机 1 通过中速齿轮机构传输功率的 ENG(M) 模式和其中电动机 MG1 通过中速齿轮机构传输功率的 MG1(M) 模式的组合的 ENG(M)+MG1(M) 模式是通过分别接 合输入侧离合器 8 和第三输出侧离合器 13b 并且分离第一输出侧离合器 11 和第二输出侧 离合器 13a 实现的。这样， 发动机 1 和电动机 MG1 就可以共同使用相同的齿轮机构。
另外， 例如， 作为其中发动机 1 通过高速齿轮机构传输功率的 ENG(H) 模式和其中 电动机 MG1 通过中速齿轮机构传输功率的 MG1(M) 模式的组合的 ENG(H)+MG1(M) 模式是通 过分别接合第一输出侧离合器 11 和第三输出侧离合器 13b 并且分离输入侧离合器 8 和第 二输出侧离合器 13a 实现的。这样， 发动机 1 和电动机 MG1 就可以分别使用不同的齿轮机 构。然而， 在这种情形下， 因为车辆功率传输设备的结构， 由发动机 1 使用的齿轮机构被限 于高速齿轮机构， 并且由电动机 MG1 使用的齿轮机构被限于低速齿轮机构或中速齿轮机 构。
另外， 例如， 其中发动机 1 通过高速齿轮机构传输功率的仅仅使用 ENG(H) 模式的 ENG(H) 单模式是通过分别接合第一输出侧离合器 11 并且分离输入侧离合器 8、 第二输出侧 离合器 13a 和第三输出侧离合器 13b 实现的。
电动机 MG1 和发动机 1 的特性的实例以与图 8 中相同的方式显示在图 17 中。图 17 中的实线 60 显示了在平面区域恒速行驶期间各个车辆速度下的所需驱动转矩。 实线 61、 62、 63 分别显示了可以由电动机 MG1 分别在 MG1(L) 模式、 MG1(M) 模式和 MG1(H) 模式中的 各个车辆速度下生成的驱动转矩的上限。
由虚线围绕的区域 64、 65、 66 显示了其中效率 ( 相当于汽油消耗定额 ) 假定分别 等于或高于 MG1(L) 模式、 MG1(M) 模式和 MG1(H) 模式中的预定基准。实线 67、 68、 69 显示 了其中效率假定分别在 ENG(L) 模式、 ENG(M) 模式和 ENG(H) 模式中为最大值的范围 ( 最高 效率线 )。
同样在本实施例中， 为了实现适于车辆状态的行驶， 电动机 MG1 和发动机 1 的操作 模式是考虑电动机 MG1 和发动机 1 的上述特性选取的。
电动机 MG1 和发动机 1 的操作模式的选取的基本概念是在车辆速度和所需驱动转 矩之间的关系中选取最高效的组合。更具体地， 控制器 20 由类似于第一实施例中方法的方 法基于 SOC 在 EV 主模式和发动机主模式之间转换行驶模式。控制器 20 通过使用相应的转
换图选择分别对应于每个 EV 主模式和发动机主模式中的所需驱动转矩和所获得的车辆速 度的电动机 MG1 和发动机 1 的操作模式的组合。
在本实施例中， 图 18 中所示的转换图用作用于 EV 主模式的转换图， 并且图 19 中 所示的转换图用作用于发动机主模式的转换图。
接下来， 将说明图 18 和 19 的转换图的划分和分配的具体内容。在用于图 18 的 EV 主模式的转换图上， 等于或低于大约 400Nm 的驱动转矩的范围在整个车辆速度范围内界 定了单个块 71。发动机 1 的非驱动模式和 MG1(M) 模式的组合被分配给块 71。这是因为 MG1(M) 模式中的高效率的区域 65 出现在块 71 的中心。 该组合是通过分别分离输入侧离合 器 8、 第一输出侧离合器 11 和第二输出侧离合器 13a 并且接合第三输出侧离合器 13b 实现 的。
覆盖就在块 71 紧上方的驱动转矩范围的块 72 界定在范围为从 0km/h 到大约 70km/h 的从开始到低速或中速加速的范围内。发动机 1 的非驱动模式和 MG1(L) 模式的组 合被分配给块 72。这是因为 MG1(L) 模式中的高效率的区域 64 出现在块 72 的中心。该组 合是通过分别分离输入侧离合器 8、 第一输出侧离合器 11 和第二输出侧离合器 13a 并且接 合第二输出侧离合器 13a 实现的。
覆盖就在块 72 紧上方的驱动转矩范围的块 73 界定在范围为从 0km/h 到大约 70km/h 的从开始到低速或中速加速的范围内。MG1(L) 模式和 ENG(L) 模式的组合被分配给 块 73。通过以此方式一起使用电动机 MG1 和发动机 1， 当由电动机 MG1 生成的功率是在图 17 中所示的 MG1(L) 模式的高效率区域 64 中或附近的驱动转矩并且由发动机 1 生成的功率 是在图 17 中所示的 ENG(L) 模式的高效率范围 67 中或附近的驱动转矩时， 可以实现大于高 效率区域 64 或范围 67 的车轴 15 的驱动转矩。该组合是通过分别分离第一输出侧离合器 11 和第三输出侧离合器 13b 并且接合输入侧离合器 8 和第二输出侧离合器 13a 实现的。
覆盖就在块 71 紧上方的驱动转矩范围的块 74 界定在超过 70km/h 的高速范围中。 MG1(M) 模式和 ENG(H) 模式的组合被分配给块 74。通过以此方式一起使用电动机 MG1 和发 动机 1， 当由电动机 MG1 生成的功率是在图 17 中所示的 MG1(M) 模式的高效率区域 65 中或 附近的驱动转矩并且由发动机 1 生成的功率是在图 17 中所示的 ENG(H) 模式的高效率范围 69 中或附近的驱动转矩时， 可以实现大于高效率区域 65 或范围 69 的车轴 15 的驱动转矩。 该组合是通过分别分离输入侧离合器 8 和第二输出侧离合器 13a 并且接合第一输出侧离合 器 11 和第三输出侧离合器 13b 实现的。
覆盖就在块 74 紧上方的驱动转矩范围的块 75 界定在超过 60km/h 的高速范围中。 MG1(M) 模式和 ENG(M) 模式的组合被分配给块 75。通过以此方式一起使用电动机 MG1 和发 动机 1， 当由电动机 MG1 生成的功率是在图 17 中 MG1(M) 模式的高效率区域 65 中或附近的 驱动转矩并且由发动机 1 生成的功率是在图 17 中 ENG(M) 模式的高效率范围 68 中或附近的 驱动转矩时， 可以实现大于高效率区域 65 或范围 68 的车轴 15 的驱动转矩。可以实现更高 的驱动转矩， 因为驱动转矩的值在 ENG(M) 模式的高效率范围 68 中比在 ENG(H) 模式的高效 率范围 69 中更高。该组合是通过分别分离第一输出侧离合器 11 和第二输出侧离合器 13a 并且接合输入侧离合器 8 和第三输出侧离合器 13b 实现的。
在 EV 主模式中， 输入侧离合器 8 仅仅在其中发动机 1 和电动机 MG1 使用相同的齿 轮机构的块 73、 75 中接合。因此， 除非所需的驱动转矩变得非常大， 否则输入侧离合器 8 不会操作。因此， 可以显著地降低输入侧离合器 8 和输入侧离合器 8 的摩擦板的磨损。同时， 可以显著地降低致动器的驱动能量。
在用于图 19 的发动机主模式的转换图上， 在从 0km/h 到 20km/h 的超低车辆速度 范围中， 用于仅仅在 MG1(M) 模式中驾驶车辆的 MG1(M) 单模式分配给其中所需驱动转矩等 于或低于大约 400Nm 的块 81。 这样， 同样在主要地使用发动机 1 的发动机主模式中， 车辆仅 仅由电动机 MG1 在其中电功率消耗不是很大的超低速范围中驱动。该组合是通过分别分离 输入侧离合器 8、 第一输出侧离合器 11 和第二输出侧离合器 13a 并且接合第三输出侧离合 器 13b 实现的。
覆盖就在块 81 紧上方的驱动转矩范围的块 82 界定在超低速范围中。用于仅仅在 MG1(L) 模式中驱动车辆的 MG1(L) 单模式被分配给块 82。 这样， 同样在主要地使用发动机 1 的发动机主模式中， 车辆仅仅由电动机 MG1 在其中电功率消耗不是很大的超低速范围中驱 动。驱动转矩比在块 81 更大。因此， 代替 MG1(M) 模式， 使用在高驱动转矩范围中具有高效 率区域 64 的 MG1(L) 模式。该组合是通过分别分离输入侧离合器 8、 第一输出侧离合器 11 和第二输出侧离合器 13a 并且接合第二输出侧离合器 13a 实现的。
MG1(M) 模式和 ENG(H) 模式的组合分配给在其中心具有 MG1(M) 模式的高效率区域 65 的块 83。MG1(H) 模式和 ENG(H) 模式的组合分配给在其中心具有 MG1(H) 模式的高效率 区域 66 的块 84。分配给块 84 的该组合是通过分别分离第二输出侧离合器 13a 和第三输出 侧离合器 13b 并且接合输入侧离合器 8 和第一输出侧离合器 11 实现的。 覆盖就在块 83、 84 紧上方的驱动转矩范围的块 85 界定在从大约 20km/h 到大约 150km/h 的中速到高速范围中。MG1(M) 模式和 ENG(M) 的组合被分配给块 85。通过以此方 式一起使用电动机 MG1 和发动机 1， 当由电动机 MG1 生成的功率是在图 17 中 MG1(M) 模式 的高效率区域 65 中或附近的驱动转矩并且由发动机 1 生成的功率是在图 17 中 ENG(M) 模 式的高效率范围 68 中或附近的驱动转矩时， 可以实现大于高效率区域 65 或范围 68 的车轴 15 的驱动转矩。
覆盖就在块 82、 85 紧上方的驱动转矩范围的块 86 界定在从大约 20km/h 到大约 60km/h 的中速范围中。MG1(L) 模式和 ENG(L) 模式的组合被分配给块 86。通过以此方式 一起使用电动机 MG1 和发动机 1， 当由电动机 MG1 生成的功率是在图 17 中所示的 MG1(L) 模式的高效率区域 64 中或附近的驱动转矩并且由发动机 1 生成的功率是在图 17 中所示的 ENG(L) 模式的高效率范围 67 中或附近的驱动转矩时， 可以实现大于高效率区域 64 或范围 67 的车轴 15 的驱动转矩。
在发动机主模式中， 输入侧离合器 8 仅仅在其中发动机 1 和电动机 MG1 使用相同 的齿轮机构的块 84、 85、 86 中接合。因此， 除非所需的驱动转矩变得非常大或者车辆速度变 得非常高， 否则输入侧离合器 8 不会操作。因此， 可以显著地降低输入侧离合器 8 和输入侧 离合器 8 的摩擦板的磨损。同时， 可以显著地降低致动器的驱动能量。
如上文所述， 控制器 20 依照车辆驱动电池的 SOC 可选择地使用 EV 主模式用于主 要地使用电动机 MG1， 或使用发动机主模式用于主要地使用发动机 1。控制器 20 在 EV 主模 式和发动机主模式中的每一个中分别依照所需驱动转矩和车辆速度选择电动机 MG1 和发 动机 1 的驱动 / 非驱动和减速比的有效组合。为了实现所选组合， 控制器 20 控制输入侧离 合器 8、 第一输出侧离合器 11、 第二输出侧离合器 13a 和第三输出侧离合器 13b 的接合 / 分
离和电动机 MG1 的驱动 / 非驱动。
如图 18 和 19 的转换图中所示， 在正常区域中实现的 ( 即由从 0 到 60km/h 的车辆 速度和从 0 到 300Nm 的驱动转矩界定的 ) 区域中， ENG(H) 模式比 ENG(L) 模式和 MG1(M) 模 式使用得更多并且 MG1(L) 模式比 MG1(H) 模式使用得更多。
这样， 同样在使用三级或更多级的多级齿轮机构时， 可以获得类似于第一实施例 的效果。
( 第五实施例 )
接下来将描述本发明的第五实施例， 且聚焦于它与第一实施例的区别。依照本实 施例的车辆功率传输设备的结构显示于图 20 中 ( 但是未显示控制器 20)。 与第一实施例相 同的零件与第一实施例使用相同的参考标记表示并且在下文中并未说明或仅仅简要地说 明。
本实施例与第一实施例的主要区别是除了类似于第四实施例的两级低速齿轮机 构和高速齿轮机构之外还设置了中速齿轮机构。 两级的低速齿轮机构和中速齿轮机构相对 于功率传输路径和配置设置在输入侧离合器 8 的电动机 MG1 侧上。
更具体地， 第二主动齿轮 7c 和第三主动齿轮 7d 枢转地固定到第一电动机输入轴 6 上， 这样第二主动齿轮 7c 和第三主动齿轮 7d 就由第一电动机输入轴 6 的旋转而旋转。
第二主动齿轮 7c 与由输出轴 9 旋转地支撑的第二从动齿轮 12c 啮合。第二输出 侧离合器 13c 固定到输出轴 9 上并且与输出轴 9 和第二从动齿轮 12c 接合和分离。
第三主动齿轮 7d 与由输出轴 9 旋转地支撑的第三从动齿轮 12d 啮合。第三输出 侧离合器 13d 固定到输出轴 9 上并且与输出轴 9 和第三从动齿轮 12d 接合和分离。在本实 施例中未设置电动机 MG2。
在具有上述结构的车辆功率传输设备中的控制器 20 的操作与第四实施例中的相 同。
这样， 同样在使用三级或更多级的多级齿轮机构时， 可以获得类似于第一实施例 的效果。
( 第六实施例 )
接下来将描述本发明的第六实施例， 且聚焦于它与第一实施例的区别。如图 21 所 示， 在依照本实施例的车辆功率传输设备中， 与第一实施例不同， 电动机 MG1 和第二主动齿 轮 7( 构成低速齿轮机构 ) 布置在第一主动齿轮 5( 构成高速齿轮机构 ) 和发动机 1 之间。
更具体地， 输入侧离合器 8 装接在第二发动机输入轴 4 上的阻尼器 3 和第一主动 齿轮 5 之间。与第一实施例不同地形成圆柱形的第一电动机输入轴 6 固定到输入侧离合器 8 上。输入侧离合器 8 与第二发动机输入轴 4 和第一电动机输入轴 6 接合和分离的功能与 第一实施例中相同。
第一电动机输入轴 6 同轴地围绕第二发动机输入轴 4 并且从输入侧离合器 8 向第 一主动齿轮 5 延伸。电动机 MG1 和第二主动齿轮 7 按该次序从更靠近输入侧离合器 8 的一 侧固定到第一电动机输入轴 6 上。因此， 输入侧离合器 8 布置在电动机 MG1 和发动机 1 之 间。
同样第二从动齿轮 12 和第二输出侧离合器 13 依照第二主动齿轮 7 的配置而布置 在第一从动齿轮 10 和第一输出侧离合器 11 的差动齿轮 14 侧上。 因此， 不同于第一实施例，高速齿轮机构 5、 10、 11 布置在低速齿轮机构 7、 12、 13 的远离发动机 1 的侧上。
这样， 电动机 MG1 就比第一主动齿轮 5( 高速齿轮机构 ) 和第二主动齿轮 7( 低速 齿轮机构 ) 放置得更靠近发动机 1。因此， 电动机 MG1 可以布置在其中离合器、 变矩器等已 经放入传统车辆中的位置中。因此， 可以有效地使用空间。通过延伸电动机 MG1、 MG2 之间 的距离， 可以增大电动机 MG2 的安装尺寸的自由度而又避免干涉电动机 MG1。
本实施例的控制器 20 的其它结构和操作与第一实施例的相同。因此， 类似于第一 实施例的操作模式的组合的选择是可能的。在图 1 和图 21 之间使用相同的符号表示相同 的零件。
( 第七实施例 )
接下来将描述本发明的第七实施例， 且聚焦于它与第一实施例的区别。如图 22 所 示， 在依照本实施例的车辆功率传输设备中， 与第一实施例不同， 电动机 MG1 和第二主动齿 轮 7( 构成低速齿轮机构 ) 布置在第一主动齿轮 5( 构成高速齿轮机构 ) 和发动机 1 之间。
更具体地， 输入侧离合器 8 装接在第二发动机输入轴 4 上的阻尼器 3 和第一主动 齿轮 5 之间。与第一实施例不同地形成圆柱形的第一电动机输入轴 6 固定到输入侧离合器 8 上。输入侧离合器 8 与第二发动机输入轴 4 和第一电动机输入轴 6 接合和分离的功能与 第一实施例中相同。
第一电动机输入轴 6 同轴地围绕第二发动机输入轴 4 并且从输入侧离合器 8 向发 动机 1 延伸。第二主动齿轮 7 和电动机 MG1 按该次序从更靠近输入侧离合器 8 的一侧固定 到第一电动机输入轴 6 上。因此， 输入侧离合器 8 布置在第一主动齿轮 5( 高速齿轮机构 ) 和第二主动齿轮 7( 低速齿轮机构 ) 之间。
同样第二从动齿轮 12 和第二输出侧离合器 13 依照第二主动齿轮 7 的配置而布置 在第一从动齿轮 10 和第一输出侧离合器 11 的差动齿轮 14 侧上。 因此， 不同于第一实施例， 高速齿轮机构 5、 10、 11 布置在低速齿轮机构 7、 12、 13 的远离发动机 1 的侧上。
这样， 电动机 MG1 就比第一主动齿轮 5( 高速低速齿轮机构 ) 和第二主动齿轮 7( 低 速齿轮机构 ) 放置得更靠近发动机 1。因此， 电动机 MG1 可以布置在其中离合器、 变矩器等 已经放入传统车辆中的位置中。因此， 可以有效地使用空间。通过延伸电动机 MG1、 MG2 之 间的距离， 可以增大电动机 MG2 的安装尺寸的自由度而又避免干涉电动机 MG1。
本实施例的控制器 20 的其它结构和操作与第一实施例的相同。因此， 类似于第一 实施例的操作模式的组合的选择是可能的。在图 1 和图 22 之间使用相同的符号表示相同 的零件。
( 第八实施例 )
接下来将描述本发明的第八实施例， 且聚焦于它与第一实施例的区别。依照本实 施例的车辆功率传输设备的结构显示于图 23 中 ( 但是未显示控制器 20)。 与第一实施例相 同的零件与第一实施例使用相同的参考标记表示并且在下文中并未说明或仅仅简要地说 明。
本实施例与第一实施例的区别是高速齿轮机构 ( 对应于发动机侧齿轮机构的实 例 )、 低速齿轮机构 ( 对应于第一电动机侧齿轮机构的实例 ) 和输出轴的结构。
首先将具体地说明高速齿轮机构。第一实施例的高速齿轮机构 ( 参见图 1) 由第 一主动齿轮 5、 第一从动齿轮 10 和第一输出侧离合器 11 构成。 本实施例的高速齿轮机构由发动机侧行星齿轮机构 Pe 和离合器 21 构成。
在发动机侧行星齿轮机构 Pe 中， 中心齿轮 Se 连接至第一发动机输入轴 2， 并且环 形齿轮 Re 固定 ( 至例如车辆的主体 )。离合器 21 依照控制器 20 的控制接合和分离发动机 侧行星齿轮机构 Pe 的托架 Ce 和第一输出轴 9a 的端部 ( 发动机 1 侧端 )。
使用这种结构， ( 从发动机 1 或输入侧离合器 8) 传输至第一发动机输入轴 2 的功 率就在对应于发动机侧行星齿轮机构 Pe 的结构的减速比下从中心齿轮 Se 传输至托架 Ce。 如果离合器 21 在此时接合， 则功率还会从托架 Ce 传输至第一输出轴 9a。
接下来将具体地说明低速齿轮机构。第一实施例的低速齿轮机构 ( 参见图 1) 由 第二主动齿轮 7、 第二从动齿轮 12 和第二输出侧离合器 13 构成。 本实施例的低速齿轮机构 由发动机侧行星齿轮机构 Pm 和离合器 23 构成。
在电动机侧行星齿轮机构 Pm 中， 中心齿轮 Sm 连接至第一电动机输入轴 6， 并且环 形齿轮 Rm 固定 ( 至例如车辆的主体 )。离合器 23 依照控制器 20 的控制接合和分离电动机 侧行星齿轮机构 Pm 的托架 Cm 和第一输出轴 9a 的另一个端部 ( 电动机 1 侧端 )。
使用这种结构， ( 从电动机 MG1 或输入侧离合器 8) 传输至第一电动机输入轴 6 的 功率就在对应于发动机侧行星齿轮机构 Pm 的结构的减速比下从中心齿轮 Sm 传输至托架 Cm， 且该减速比大于对应于发动机侧行星齿轮机构 Pe 的结构的减速比。如果离合器 23 在 此时接合， 则功率还会从托架 Cm 传输至第一输出轴 9a。
在本实施例中， 高速齿轮机构和低速齿轮机构的减速比都大于 1。 低速齿轮机构的 减速比大于高速齿轮机构的减速比。
接下来将具体地说明输出轴。在本实施例中， 设置了第一输出轴 9a、 齿轮 9b、 齿轮 9c 和第二输出轴 9d 来代替第一实施例的输出轴 9( 参见图 1)。
第一输出轴 9a 是围绕第一发动机输入轴 2、 第一电动机输入轴 6 和输入侧离合器 8 的圆柱形功率传输轴。第一输出轴 9a 与第一发动机输入轴 2 和第一电动机输入轴 6 同轴 地布置。
电动机 MG2 生成的功率输入从电动机 MG2 延伸的第二输出轴 9d。第二输出轴 9d 布置成平行和横向于第一发动机输入轴 2、 第一电动机输入轴 6 和第一输出轴 9a。第二输 出轴 9d 输出功率以传输至差动齿轮 14、 车轴 15 等。
齿轮 9b 固定至第一输出轴 9a 并且由第一输出轴 9a 旋转。齿轮 9c 固定至第二输 出轴 9d 并且由第二输出轴 9d 旋转。齿轮 9b、 9c 彼此啮合并且以对应于它们的齿之比的转 数比一起旋转。
同样通过使用这种结构， 当输入侧离合器 8 接合时， 类似于第一实施例， 功率可以 在第一发动机输入轴 2 上的高速齿轮机构 Pe、 11 和第一电动机输入轴 6 上的低速齿轮机构 Pm、 13 之间传输。 当输入侧离合器 8 分离时， 第一发动机输入轴 2 的功率和第一电动机输入 轴 6 的功率可以同时在不同的减速比下传输至第一输出轴 9a、 齿轮 9b、 齿轮 9c 和第二输出 轴 9d。
本实施例的控制器 20 的操作与第一实施例的相同。 然而， 与第一输出侧离合器 11 的接合 / 分离控制相同的控制应用于离合器 21 而代替第一输出侧离合器 11。与第二输出 侧离合器 13 的接合 / 分离控制相同的控制应用于离合器 23 而代替第二输出侧离合器 13。
( 第九实施例 )接下来将描述本发明的第九实施例， 且聚焦于它与第八实施例的区别。依照本实 施例的车辆功率传输设备的结构显示于图 24 中 ( 但是未显示控制器 20)。 与第一实施例相 同的零件与第一实施例使用相同的参考标记表示并且在下文中并未说明或仅仅简要地说 明。
本实施例的控制器 20 的操作与第八实施例的相同。本实施例的车辆功率传输设 备的结构与第一实施例的差异是高速齿轮机构 ( 发动机侧行星齿轮机构 Pe 和离合器 21) 的结构。
更具体地， 在发动机侧行星齿轮机构 Pe 中， 托架 Ce 连接至第一发动机输入轴 2， 并 且环形齿轮 Re 固定 ( 至例如车辆的主体 )。离合器 21 依照控制器 20 的控制接合和分离发 动机侧行星齿轮机构 Pe 的中心齿轮 Se 和第一输出轴 9a 的端部 ( 发动机 1 侧端 )。
使用这种结构， ( 从发动机 1 或输入侧离合器 8) 传输至第一发动机输入轴 2 的功 率就在对应于发动机侧行星齿轮机构 Pe 的结构的减速比下从托架 Ce 传输至中心齿轮 Se。 如果离合器 21 在此时接合， 则功率还会从中心齿轮 Se 传输至第一输出轴 9a。
同样在使用这种结构时， 可以获得类似于第八实施例的效果。 依照本实施例， 中心 齿轮 Se 和托架 Ce 之间的连接关系与第八实施例中的相反。因此， 可以实现小于 1 的高速 齿轮机构的减速比下的超速传动。
( 第十实施例 )
接下来将描述本发明的第十实施例， 且聚焦于它与第八实施例的区别。依照本实 施例的车辆功率传输设备的结构显示于图 25 中 ( 但是未显示控制器 20)。 与第一实施例相 同的零件与第一实施例使用相同的参考标记表示并且在下文中并未说明或仅仅简要地说 明。
本实施例的控制器 20 的操作与第八实施例的相同。本实施例的车辆功率传输设 备的结构与第一实施例的主要区别是高速齿轮机构 ( 发动机侧行星齿轮机构 Pe 和离合器 21) 和低速齿轮机构 ( 电动机侧行星齿轮机构 Pm 和离合器 23) 的结构。
首先将具体地说明高速齿轮机构。在发动机侧行星齿轮机构 Pe 中， 中心齿轮 Se 连接至第一发动机输入轴 2， 并且托架 Ce 固定 ( 至例如车辆的主体 )。离合器 21 依照控制 器 20 的控制接合和分离发动机侧行星齿轮机构 Pe 的环形齿轮 Re 和第一输出轴 9a 的端部 ( 发动机 1 侧端 )。
使用这种结构， ( 从发动机 1 或输入侧离合器 8) 传输至第一发动机输入轴 2 的功 率就在对应于发动机侧行星齿轮机构 Pe 的结构的减速比下从中心齿轮 Se 传输至环形齿轮 Re。如果离合器 21 在此时接合， 则功率还会从环形齿轮 Re 传输至第一输出轴 9a。
接下来将具体地说明低速齿轮机构。 在电动机侧行星齿轮机构 Pm 中， 中心齿轮 Sm 连接至第一电动机输入轴 6， 并且托架 Cm 固定 ( 至例如车辆的主体 )。离合器 23 依照控制 器 20 的控制接合和分离电动机侧行星齿轮机构 Pm 的环形齿轮 Rm 和第一输出轴 9a 的另一 个端部 ( 电动机 1 侧端 )。
使用这种结构， ( 从电动机 MG1 或输入侧离合器 8) 传输至第一电动机输入轴 6 的 功率就在对应于电动机侧行星齿轮机构 Pm 的结构的减速比下从中心齿轮 Sm 传输至环形齿 轮 Rm， 且该减速比大于对应于发动机侧行星齿轮机构 Pe 的结构的减速比。如果离合器 23 在此时接合， 则功率还会从环形齿轮 Rm 传输至第一输出轴 9a。同样通过使用这种结构， 当输入侧离合器 8 接合时， 类似于第八实施例， 功率可以 在第一发动机输入轴 2 上的高速齿轮机构 Pe、 11 和第一电动机输入轴 6 上的低速齿轮机构 Pm、 13 之间传输。 当输入侧离合器 8 分离时， 第一发动机输入轴 2 的功率和第一电动机输入 轴 6 的功率可以同时在不同的减速比下传输至第一输出轴 9a、 齿轮 9b、 齿轮 9c 和第二输出 轴 9d。
( 第十一实施例 )
接下来将描述本发明的第十一实施例。 本实施例与第一实施例的区别仅仅是图 26 中所示转换图代替图 10 中所示的转换图用作发动机主模式的转换图。图 26 的转换图与图 10 的转换图的不同在于图 10 的块 51、 52 部分地替换为块 55 用于执行发电模式。图 10 的 块 51 中的替换部分是最低速 ( 在本实施例中为从 0km/h 到大约 30km/h 的车辆速度范围 ) 的区域 55 和最低负载 ( 在本实施例中从 0Nm 到大约 200Nm 的驱动转矩范围 )。
因此， 在低速和低负载区域内， 会通过使用发动机 1 中生成的功率在电动机 MG1 中 生成电功率。因此， 可以不通过齿轮机构 (5， 7， 78， 7c， 10， 11， 12， 128， 12c， 13， 138， 13c) 对 车辆驱动电池充电， 因此可以提高效率并且抑制 SOC 的降低。
( 第十二实施例 ) 接下来将描述本发明的第十二实施例。 本实施例与第十一实施例的区别仅仅是图 27 中所示转换图代替图 26 中所示的转换图用作发动机主模式的转换图。 图 27 的转换图与 图 26 的转换图的区别是被分配了 MG1(H) 模式、 电动机 MG2 的驱动模式和 ENG(H) 模式的组 合的块 54 膨胀至整个块 52 和其中在图 10 中转矩很低的块 53 的一部分并且变为块 56。
图 27 中的虚线箭头标记 91 表示做出从低速低负载行驶过渡到低速中负载行驶的 行驶并且通常发生在城市地区中行驶的过程中。使用上述结构， 当发生点线 91 所示的行驶 时， 在行驶从块 55 进入块 52 之后， 通过主要地在如上文所述的 ENG(H) 模式中执行行驶可 以减少齿轮换挡的次数。实际上， 当使用图 26 中所示的转换图时， 齿轮的换挡发生在由 x 标记 92 显示的状态中。相反， 在本实施例中不会发生齿轮的换档。
图 27 中的虚线箭头标记 93 表示超车 ( 即从中速低负载行驶过渡到中速中负载行 驶 ) 的加速。当发生虚线箭头标记 93 所示的这种行驶时， 通过已经主要地在上文所述的 ENG(H) 模式中执行行驶可以减少齿轮换挡的次数。实际上， 当使用图 26 中所示的转换图 时， 齿轮的换挡发生在由 x 标记 94 显示的状态中。相反， 在本实施例中不会发生齿轮的换 档。另外， 当进行从块 51 到块 56 的过渡时， 仅仅电动机 MG1 被操作， 因此不会发生齿轮的 换档。
这样， 在本实施例中， 通过使用图 27 的转换图可以减少齿轮的换挡次数， 这样就 可以提高驾驶舒适性。
( 其它实施例 )
本发明的范围并不限于上述说明的实施例。 而是本发明的范围包括能够实现详细 说明本发明的零件的功能的各种形式。
(1) 例如， 输入侧离合器 8 的接合 / 分离在上述实施例中是由致动器控制的。 当输 入侧离合器 8 接合时， 驱动转矩从第二发动机输入轴 4 传输至第一电动机输入轴 6( 或第一 电动机输入轴 6a) 并且驱动转矩从第一电动机输入轴 6( 或第一电动机输入轴 6a) 传输至 第二发动机输入轴 4。即， 当输入侧离合器 8 接合时可以进行驱动转矩的双向传输。
然而， 本发明并没有限于此。 例如， 代替具有上述结构的每个实施例的输入侧离合 器 8， 可以采用众所周知的单向离合器或双向离合器。 单向离合器或双向离合器被固定成驱 动转矩仅仅从第二发动机输入轴 4 侧传输至第一电动机输入轴 6 侧 ( 或第一电动机输入轴 6a 侧 )。
通过采用这种单向离合器或双向离合器， 就不需要使用致动器来控制输入侧离合 器 8 的接合 / 分离。因此， 就不需要提供致动器。这是因为设置在第一电动机输入轴 6 侧 ( 或第一电动机输入轴 6a 侧 ) 上的齿轮机构 ( 低速齿轮机构或中速齿轮机构 ) 比设置在第 二发动机输入轴 4 侧上的高速齿轮机构具有更大的减速比。
即， 例如当在第五实施例中选择 MG1(M)+ENG(H) 模式时， 第一电动机输入轴 6 的转 速高于第二发动机输入轴 4 的转速。因此， 单向离合器空转并且提供了与其中输入侧离合 器 8 分离的情形相同的情形。因此， 实现了 MG1(M)+ENG(H) 模式。即， 可以在电动机 MG1 和 发动机 1 之间选择不同的减速比。
当选择 MG1(L)+ENG(L) 模式时， 驱动转矩从第二发动机输入轴 4 传输至第一电动 机输入轴 6。因此， 实现了 MG1(L)+ENG(L) 模式。因为驱动转矩没有从第一电动机输入轴 6 传输至第二发动机输入轴 4， 所以就可以实现 MG1(H) 模式的操作模式和结合 MG1(H) 模式的 操作模式。然而， 即使不像第五实施例的 EV 主模式中那样选择 MG1(H) 模式的操作模式或 结合 MG1(H) 模式的操作模式也可以执行高效行驶。
这 样， 通 过 采 用 单 向 离 合 器 或 双 向 离 合 器 作 为 输 入 侧 离 合 器 8， 就不能实现 MG1(H) 模式和结合 MG1(H) 模式的操作模式。然而， 可以取消用于输入侧离合器 8 的致动 器而不会极大地降低汽油消耗定额， 这样就可以相应地简化车辆功率传输设备的结构和控 制。
(2) 在每个上述的实施例中， 阻尼器 3 设置在发动机 1 和第一主动齿轮 5 之间。或 者， 可以取消阻尼器， 并且第一发动机输入轴 2 和第二发动机输入轴 4 可以集成。
(3) 在每个上述的实施例中， 可以向在阻尼器 3 和第一主动齿轮 5 之间的第二发动 机输入轴 4 提供离合器。
(4) 在上述第四实施例中， 第二输出侧离合器 13a 和第三输出侧离合器 13b 可以彼 此形成一体。在上述第五实施例中， 第二输出侧离合器 13c 和第三输出侧离合器 13d 可以 彼此形成一体。
(5) 离合器 11、 13、 13a-13d 可以装接至输入轴 4、 6、 6a、 18、 19 侧而不是输出轴 9 侧。在这种情形下， 主动齿轮 5、 7、 7a-7d 可以旋转地装接至输入轴， 从动齿轮 10、 12、 12a-12d 可以枢转地装接至输出轴 9， 并且离合器 11、 13、 13a-13d 可以构造成接合和分离输 入轴 4、 6、 6a、 18、 19 和从动齿轮 5、 7、 7a-7d。
(6) 由控制器 20 通过执行每个上述实施例中的程序实现的每个功能可以通过使 用具有这种功能的硬件 ( 例如， 能够进行电路配置的编程的 FPGA) 实现。本发明不应限于 所公开的实施例， 而是可以使用许多其他方式实现而不脱离由所附权利要求书界定的本发 明的范围。