專利名稱：動力輸出設備以及配備有動力輸出設備的混合動力車輛的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及配置以向驅(qū)動軸輸出動力的動力輸出設備，并涉及配備有 上述動力輸出設備的混合動力車輛。
背景技術：
動力輸出設備的一種現(xiàn)有結構包括內(nèi)燃機、兩個電動機、拉維列奧克斯(Ravigneaux)式行星齒輪機構以及平行軸式變速器，所述平行軸式變 速器被布置以選擇性地將輸出構件與行星齒輪機構的分別連接至電動機的 兩個輸出元件其中一者連結(例如，參見專利文獻1，日本專利早期公開 號2005-155891)。動力輸出設備的另一種現(xiàn)有結構包括行星齒輪機構以 及平行軸式變速器，行星齒輪機構具有連接至內(nèi)燃機的輸入元件以及分別 連接至電動機的兩個輸出元件；平行軸式變速器具有分別連接至行星齒輪 機構的相應輸出元件和與輸出軸連結的兩根副軸(例如，參見專利文獻 2，日本專利早期公開號2003-106389)。在這些現(xiàn)有動力輸出設備中，平 行軸式變速器對行星齒輪機構的輸出元件進行切換以與輸出構件或與輸出 軸連結。[專利文獻l]日本專利早期公開號2005-155891 [專利文獻2]日本專利早期公開號2003-106389因為用于安裝動力輸出設備的空間有限，故難以將上述專利文獻1中 的動力輸出設備應用至以后輪驅(qū)動系統(tǒng)作為主驅(qū)動系統(tǒng)的車輛(即，后輪 驅(qū)動車輛或基于后輪驅(qū)動的四輪驅(qū)動車輛)。可將上述專利文獻2中的動 力輸出設備應用至后輪驅(qū)動車輛。但是，上述平行軸式變速器在軸向及徑 向均具有較大尺寸，因此不適于在車輛上安裝。專利文獻2中的動力輸出 設備還需要大直徑的轉(zhuǎn)子，由此導致其電氣驅(qū)動系統(tǒng)體積龐大，不適于在 車輛上安裝。此外，專利文獻2中的動力輸出設備的實際使用的可能性也5較低。在將專利文獻2中的動力輸出設備應用至以后輪驅(qū)動系統(tǒng)作為主驅(qū)動系統(tǒng)的車輛時，需要在較寬廣的驅(qū)動范圍(drive range)使傳動效率得 到進一步改進。因此，仍存在對具有這些現(xiàn)有結構的動力輸出設備進行改 進的空間。發(fā)明內(nèi)容因此，需要尺寸減小的動力輸出設備，以有利地安裝在車輛上并特別 適用于以后輪驅(qū)動系統(tǒng)作為主驅(qū)動系統(tǒng)的車輛。在上述動力輸出設備及配 備有該動力輸出設備的混合動力車輛中，還需要在較廣的驅(qū)動范圍使傳動 效率得到改進。通過應用于動力輸出設備及應用于配備有動力輸出設備的混合動力車 輛的以下構造，本發(fā)明可實現(xiàn)上述需求中的至少一部分。根據(jù)一個方面，本發(fā)明涉及一種動力輸出設備，其被配置以向驅(qū)動軸 輸出動力。所述動力輸出設備包括內(nèi)燃機；第一電動機，其能夠輸入動 力并輸出動力；第二電動機，其能夠輸入動力并輸出動力；動力分配集成 機構，其具有與所述第一電動機的轉(zhuǎn)軸連接的第一元件、與所述第二電動 機的轉(zhuǎn)軸連接的第二元件以及與所述內(nèi)燃機的發(fā)動機軸連接的第三元件， 并且所述動力分配集成機構被配置以允許所述三個元件相互進行差動旋 轉(zhuǎn)；以及變速傳遞組件，其包括第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構，其具有與所述 動力分配集成機構的所述第一元件連接的輸入元件、與所述驅(qū)動軸連接的 輸出元件、以及可固定元件，并且所述第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構被配置以允 許所述三個元件相互進行差動旋轉(zhuǎn)；第一固定裝置，其被配置以不可旋轉(zhuǎn) 方式來固定所述第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構的所述可固定元件，并以可旋轉(zhuǎn)方 式來釋放所述可固定元件；第一連接裝置，其被配置以使所述第一變速差 動旋轉(zhuǎn)機構的所述輸出元件與所述可固定元件連接和分離；第二變速差動 旋轉(zhuǎn)機構，其具有與所述動力分配集成機構的所述第二元件連接的輸入元 件、與所述驅(qū)動軸連接的輸出元件、以及可固定元件，并且所述第二變速 差動旋轉(zhuǎn)機構被配置以允許所述三個元件相互進行差動旋轉(zhuǎn)；第二固定裝 置，其被配置以不可旋轉(zhuǎn)方式來固定所述第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構的所述可固定元件，并以可旋轉(zhuǎn)方式來釋放所述可固定元件；以及第二連接裝置，其被配置以使所述第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構的所述輸出元件與所述可固定元件連接和分離。根據(jù)本發(fā)明的一個方面的動力輸出設備配備有包括三元件式第一變速 差動旋轉(zhuǎn)機構及三元件式第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構的變速傳遞組件。變速傳 遞組件位于內(nèi)燃機、第一電動機、第二電動機以及動力分配集成機構的下 游，并與內(nèi)燃機、第一電動機、第二電動機以及動力分配集成機構共軸布 置。相較于平行軸式變速傳遞組件，這樣布置的變速傳遞組件使得其軸向 及其徑向的尺寸均得以減小。因此根據(jù)本發(fā)明的該方面的動力輸出設備尺 寸減小，有利于在車輛上安裝，并特別適用于以后輪驅(qū)動系統(tǒng)作為主驅(qū)動 系統(tǒng)的車輛。在變速傳遞組件的一個狀態(tài)下，第一固定裝置被設定為以不 可旋轉(zhuǎn)方式來固定第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構的可固定元件，同時第二固定結 構被設定為以可旋轉(zhuǎn)方式來釋放第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構的可固定元件。上 述設定使得動力分配集成機構的第一元件作為輸出元件工作，并使得與第 一元件連接的第一電動機起電動機的作用，同時使得與用作反應元件的第 二元件連接的第二電動機起發(fā)電機的作用。在變速傳遞組件的另一種狀態(tài) 中，第一連接裝置被設定為將第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構的輸出元件與可固定 元件連接，同時第二固定結構被設定為以可旋轉(zhuǎn)方式來釋放第二變速差動 旋轉(zhuǎn)機構的可固定元件。上述設定使得動力分配集成機構的第一元件作為 輸出元件工作，并使得與第一元件連接的第一電動機起電動機的作用，同 時使得與作為反應元件的第二元件連接的第二電動機起發(fā)電機的作用。在 變速傳遞組件的再一種狀態(tài)中，第一固定裝置被設定為以可旋轉(zhuǎn)方式來釋 放第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構的可固定元件，同時第二固定結構被設定為以不 可旋轉(zhuǎn)方式來固定第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構的可固定元件。上述設定使得動 力分配集成機構的第二元件作為輸出元件工作并使得與第二元件連接的第 二電動機起電動機的作用，同時使得與作為反應元件的第一元件連接的第 一電動機起發(fā)電機的作用。在根據(jù)本發(fā)明該方面的動力輸出設備中，第一 固定裝置、第二固定裝置以及第一連接裝置受到恰當?shù)目刂埔苑乐褂捎谄?發(fā)電機作用的第二電動機或第一電動機響應于起電動機作用的第一電動機或第二電動機的轉(zhuǎn)速增大而產(chǎn)生的負轉(zhuǎn)速所導致的動力循環(huán)(power circulation)。在變速傳遞組件的另一種狀態(tài)中，第一固定裝置及第二固定 結構被設定為以不可旋轉(zhuǎn)方式來固定第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構的可固定元件 以及第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構的可固定元件兩者。上述設定使得內(nèi)燃機的動 力以固定變速比(change gear ratio)機械(直接)地傳遞至驅(qū)動軸。在變 速傳遞組件的再一種狀態(tài)下，第一連接裝置被設定為將第一變速差動旋轉(zhuǎn) 機構的輸出元件與可固定元件連接，同時第二固定結構被設定為以不可旋 轉(zhuǎn)方式來固定第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構的可固定元件。上述設定使得內(nèi)燃機 的動力能夠以為1的固定變速比(其不同于第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構的可固 定元件及第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構的可固定元件都處于不可旋轉(zhuǎn)方式的設定 情況下的變速比)機械(直接)地傳遞至驅(qū)動軸。在此情況下，將第二固 定結構設定為以可旋轉(zhuǎn)方式來釋放第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構的可固定元件使 得第一連接裝置大致將第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構的各個元件鎖止并一同旋 轉(zhuǎn)。上述設定使得可將來自動力分配集成機構的第一元件的動力以為1的 變速比直接傳遞至驅(qū)動軸。在變速傳遞組件的另一種狀態(tài)下，第一連接裝 置被設定為將第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構的輸出元件與可固定元件連接，同時 第二連接裝置被設定為將第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構的輸出元件與可固定元件 連接。上述設定使得動力分配集成機構的各個元件與第一及第二變速差動 旋轉(zhuǎn)機構的各個元件一體旋轉(zhuǎn)。由此將內(nèi)燃機的動力以1的固定變速比機 械(直接)地傳遞至驅(qū)動軸，這種變速比不同于第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構的 可固定元件及第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構的可固定元件兩者都處于以不可旋轉(zhuǎn) 方式的設定情況下的固定變速比，也不同于第一連接裝置被設定為將第一 變速差動旋轉(zhuǎn)機構的輸出元件與可固定元件連接并且第二固定結構被設定 為以不可旋轉(zhuǎn)方式固定第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構的可固定元件的情況下的固 定變速比。上述設置的動力輸出設備有效地在較廣的驅(qū)動范圍使傳動效率 得到改進。在根據(jù)本發(fā)明的一個方式的一個優(yōu)選實施例中，所述動力輸出設備還 包括第三固定裝置，其被配置以不可旋轉(zhuǎn)方式來固定所述動力分配集成機 構的所述第一元件及所述第二元件中任一者。在將第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構及第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構中任一者中的輸出元件與可固定元件連接的狀態(tài) 下，通過對與起發(fā)電機作用的第一電動機或第二電動機連接的動力分配集 成機構的第一元件或第二元件(反應元件)其中任一者進行不可旋轉(zhuǎn)方式 的固定，使得內(nèi)燃機的動力以在此狀態(tài)下固有的固定變速比被機械(直 接)地傳遞至驅(qū)動軸。上述設置有利地在較廣的驅(qū)動范圍使傳動效率得到 改進。在動力輸出設備的一個優(yōu)選應用中，所述變速傳遞組件包括既起所述 第一固定裝置作用又起所述第一連接裝置作用的單一第一離合器，以及既 起所述第二固定裝置作用又起所述第二連接裝置作用的單一第二離合器。 該設置有效地減小了變速傳遞組件以及整個動力輸出設備的尺寸，同時簡 化了其構造。在動力輸出設備的另一優(yōu)選應用中，所述第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構是單 小齒輪式行星齒輪機構，其包括與所述動力分配集成機構的所述第一元 件連接的太陽輪；被配置為可通過所述第一固定裝置以不可旋轉(zhuǎn)方式固定 的齒圈；以及與所述驅(qū)動軸連接并對分別與所述太陽輪及所述齒圈兩者都 嚙合的小齒輪提供支撐的行星輪架，并且其中，所述第二變速差動旋轉(zhuǎn)機 構是單小齒輪式行星齒輪機構，其包括與所述動力分配集成機構的所述 第二元件連接的太陽輪；被配置為可通過所述第二固定裝置以不可旋轉(zhuǎn)方 式固定的齒圈；以及與所述第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構的所述行星輪架以及所 述驅(qū)動軸連接、并且對分別與所述太陽輪及所述齒圈兩者都嚙合的小齒輪 提供支撐的行星輪架。使第一及第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構構造為單小齒輪式 行星齒輪機構有利地減小了變速傳遞組件及整個動力輸出設備的尺寸。在動力輸出設備的另一優(yōu)選應用中，所述動力分配集成機構是雙小齒 輪式行星齒輪機構，其包括太陽輪、齒圈以及行星輪架，所述行星輪架被 配置以對彼此嚙合的兩個小齒輪組提供支撐，所述兩個小齒輪中一個小齒 輪與所述太陽輪嚙合，而所述兩個小齒輪中另一小齒輪與所述齒圈嚙合， 并且其中，所述第一元件是所述太陽輪及所述行星輪架其中一者，所述第 二元件是所述太陽輪及所述行星輪架其中另一者，而所述第三元件是所述 齒圈。構造為雙小齒輪式行星齒輪機構的動力分配集成機構特別在其軸向減小了動力分配集成機構的長度，由此進一步減小了動力輸出設備的尺 寸。在上述應用的動力輸出設備的一個優(yōu)選實施中，所述動力分配集成機構被配置以使速比p滿足p<0.5的關系式，其中，所述速比p表示所述太 陽輪的齒數(shù)除以所述齒圈的齒數(shù)所得的商，并且其中，所述行星輪架經(jīng)由 減速裝置與所述第一電動機或者所述第二電動機連接。在如此設置的動力 分配集成機構中，行星輪架具有來自內(nèi)燃機更大的轉(zhuǎn)矩分配百分比。位于 行星輪架與第一或第二電動機之間的減速結構有利地減小了電動機的尺 寸，并減小了其動力損失。在本實施例的動力輸出設備中，所述減速結構可以具有被設定為接近 /V (l-》的值的減速比。該設置使得第一及第二電動機具有大致相同的規(guī) 格，由此改進了動力輸出設備的生產(chǎn)率并降低了動力輸出設備的制造成 本。在上述應用的動力輸出設備的另一優(yōu)選實施例中，所述動力分配集成 機構被設計以使速比p滿足p>0.5的關系式，其中，所述速比p表示所述 太陽輪的齒數(shù)除以所述齒圈的齒數(shù)所得的商，并且其中，所述太陽輪經(jīng)由 減速裝置與所述第一電動機或者所述第二電動機連接。在如此構造的動力 分配集成機構中，太陽輪具有來自內(nèi)燃機更大的轉(zhuǎn)矩分配百分比。位于太 陽輪與第一或第二電動機之間的減速結構有利地減小了電動機的尺寸，并 減小了其動力損失。在本實施例的動力輸出設備中，所述減速結構可具有被設定為接近 /p的值的減速比。該設置使得第一及第二電動機具有大致相同的規(guī) 格，由此改進了動力輸出設備的生產(chǎn)率并降低了動力輸出設備的制造成 本。根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種混合動力車輛，其配備有由來自驅(qū)動 軸的動力驅(qū)動的驅(qū)動輪。所述混合動力車輛包括內(nèi)燃機；第一電動機， 其能夠輸入動力并輸出動力；第二電動機，其能夠輸入動力并輸出動力； 動力分配集成機構，其具有與所述第一電動機的轉(zhuǎn)軸連接的第一元件、與 所述第二電動機的轉(zhuǎn)軸連接的第二元件以及與所述內(nèi)燃機的發(fā)動機軸連接的第三元件，并且所述動力分配集成機構被配置以允許所述三個元件相互 進行差動旋轉(zhuǎn)；以及變速傳遞組件，其包括第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構，其 具有與所述動力分配集成機構的所述第一元件連接的輸入元件、與所述驅(qū) 動軸連接的輸出元件、以及可固定元件，并且所述第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構 被配置以允許所述三個元件相互進行差動旋轉(zhuǎn)；第一固定裝置，其被配置 以不可旋轉(zhuǎn)方式來固定所述第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構的所述可固定元件，并 以可旋轉(zhuǎn)方式來釋放所述可固定元件；第一連接裝置，其被配置以使所述 第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構的所述輸出元件與所述可固定元件連接和分離；第 二變速差動旋轉(zhuǎn)機構，其具有與所述動力分配集成機構的所述第二元件連 接的輸入元件、與所述驅(qū)動軸連接的輸出元件、以及可固定元件，并且所 述第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構被配置以允許所述三個元件相互進行差動旋轉(zhuǎn)； 第二固定裝置，其被配置以不可旋轉(zhuǎn)方式來固定所述第二變速差動旋轉(zhuǎn)機 構的所述可固定元件，并以可旋轉(zhuǎn)方式來釋放所述可固定元件；以及第二 連接裝置，其被配置以使所述第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構的所述輸出元件與所 述可固定元件連接和分離。安裝在混合動力車輛上的動力輸出設備的尺寸得以減小，特別適用于 以后輪驅(qū)動系統(tǒng)作為主驅(qū)動系統(tǒng)的車輛，該動力輸出設備還被構造成在較 廣的驅(qū)動范圍使傳動效率得到改進。根據(jù)本發(fā)明上述方面的混合動力車輛 具有更高的燃料效率以及改進的行駛性能。


圖1示意性地示出了本發(fā)明的一個實施例中的混合動力車輛20的構造；圖2示出了包含在本實施例的混合動力車輛20中的變速器60的示意 性構造；圖3示出了混合動力車輛在離合器C0接合且發(fā)動機22工作的情況下 行駛過程中，在變速器60的一種變速狀態(tài)下包含在動力分配集成機構40 中及變速器60中的主要元件的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速動態(tài)關系；圖4示出了另一種變速狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速動態(tài)關系；圖5示出了另一種變速狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速動態(tài)關系； 圖6示出了另一種變速狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速動態(tài)關系； 圖7示出了另一種變速狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速動態(tài)關系； 圖8示出了另一種變速狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速動態(tài)關系； 圖9示出了另一種變速狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速動態(tài)關系；圖IO是列線圖，示出了在電動機MG1作為發(fā)電機工作且電動機MG2 作為電動機工作的情況下動力分配集成機構40中的各個元件以及減速齒 輪機構50中的各個元件的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速動態(tài)關系；圖ll是列線圖，示出了在電動機MG2作為發(fā)電機工作且電動機MG1 作為電動機工作的情況下動力分配集成機構40中的各個元件以及減速齒 輪機構50中的各個元件的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速動態(tài)關系；圖12示出了混合動力車輛20的電動機行駛模式；圖13示出了在混合動力車輛20行駛期間制動離合器BC1及BC2、制 動器B3以及離合器CO的離合器位置的設定狀態(tài)；圖14示意性地示出了在一個改變示例中另一混合動力車輛20A的構造。
具體實施方式
以下將實現(xiàn)本發(fā)明的一個模式作為優(yōu)選實施例進行描述。 圖1示意性地示出了在本發(fā)明的一個實施例中配備有作為傳動機構的 變速器60的混合動力車輛20的構造。圖1所示的混合動力車輛20例如構 造為后輪驅(qū)動車輛，并包括位于車體前部內(nèi)的發(fā)動機22、與發(fā)動機22的 曲軸(發(fā)動機軸)26連接的動力分配集成機構40、與動力分配集成機構 40連結并被設置為具有發(fā)電能力的電動機MG1、經(jīng)由減速齒輪機構50與 動力分配集成機構40連結并被設置與電動機MG1共軸并且具有發(fā)電能力 的電動機MG2、被設置對動力分配集成機構40的輸出動力進行轉(zhuǎn)換并將 轉(zhuǎn)換后的動力傳遞至驅(qū)動軸69的變速器60、以及被構造以控制整個混合 動力車輛20的運轉(zhuǎn)的混合動力電子控制單元(以下稱為"混合動力 ECU" ) 70。發(fā)動機22是接收烴燃料(例如汽油或輕油)并輸出動力的內(nèi)燃機。 發(fā)動機22受發(fā)動機電子控制單元(以下稱為"發(fā)動機ECU") 24的控制， 并例如受到燃料噴射控制、點火控制以及進氣控制。發(fā)動機ECU 24從為 發(fā)動機22設置的各種傳感器(例如，安裝至曲軸26的曲柄位置傳感器 (未示出))輸入各種信號以測量并檢測發(fā)動機22的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。發(fā)動機 ECU 24與混合動力ECU 70建立通信以響應于來自混合動力ECU 70的控 制信號并參考來自各種傳感器的各種信號來對發(fā)動機22進行驅(qū)動及控 制，并根據(jù)需要向混合動力ECU 70輸出與發(fā)動機22的運轉(zhuǎn)狀態(tài)相關的數(shù) 據(jù)。電動機MGl及MG2被構造為具有相同規(guī)格的同步電動發(fā)電機，其既 可作為發(fā)電機也可作為電動機被致動。電動機MGl及MG2經(jīng)由逆變器31 及32與作為二次電池的電池35互送電力。將電池35與逆變器31及32連 接的電線39被構造為逆變器31及32共享的共用正總線及負總線。上述連 接使得由電動機MG1及MG2其中一者產(chǎn)生的電力可由另一電動機MG2 或MG1消耗。由此可利用電動機MG1及MG2其中任一者產(chǎn)生的剩余電 力來對電池35進行充電，同時使電池35放電以補充電力不足。當電動機 MG1及MG2之間電力輸入及輸出達到平衡時，電池35既不充電也不放 電。電動機電子控制單元(以下稱為"電動機ECU") 30驅(qū)動并控制電動機 MG1及MG2兩者。電動機ECU 30輸入驅(qū)動并控制電動機MGl及MG2 所需的各種信號，例如，來自旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器33及34的表示電動機 MG1及MG2中的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置的信號以及來自電流傳感器(未示出)的 表示待供應至電動機MG1及MG2的相電流的信號。電動機ECU 30向逆 變器31及32輸出切換控制信號。電動機ECU 30執(zhí)行轉(zhuǎn)速計算例程(未 示出)以根據(jù)從旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器33及34輸出的信號來對電動機MG1 及MG2中轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速Nml及Nm2進行計算。電動機ECU 30與混合動力 ECU 70建立通信以響應于從混合動力ECU 70接收到的控制信號來驅(qū)動并 控制電動機MGl及MG2，并根據(jù)需要向混合動力ECU 70輸出與電動機 MGl及MG2的運轉(zhuǎn)狀態(tài)相關的數(shù)據(jù)。電池35受到電池電子控制單元(以下稱為"電池ECU") 36的控制及管理并控制電池35所需的各種信號，例如，來自 位于電池35各端子之間的電壓傳感器(未示出)的端子間電壓、來自位 于與電池35的輸出端子連接的電線39中的電流傳感器(未示出)的充電-放電電流、以及來自安裝至電池35的溫度傳感器37的電池溫度Tb。根據(jù) 需要，電池ECU 36通過通信向混合動力ECU 70并向發(fā)動機ECU 24輸出 與電池35的工作狀態(tài)相關的數(shù)據(jù)。在本實施例的結構中，電池ECU36根 據(jù)對電流傳感器測得的充電-放電電流進行積分來對電池35的剩余充電水 平或當前充電狀態(tài)SOC進行計算，并根據(jù)計算得到的充電狀態(tài)SOC來對 電池35的充電-放電要求PM進行計算。根據(jù)計算得到的充電狀態(tài)SOC以 及測量得到的電池溫度Tb，電池ECU 36還設定輸入限制Win作為可充入 電池35的可允許充電電力，并設定輸出限制Wout作為可從電池35放電 的可允許放電電力。設定電池35的輸入限制Win及輸出限制Wout的具體 步驟如下設定輸入限制Win及輸出限制Wout與電池溫度Tb對應的基 準值，規(guī)定與電池35的充電狀態(tài)SOC對應的輸入限制校正系數(shù)及輸出限 制較正系數(shù)，并將輸入限制Win及輸出限制Wout的基準值與規(guī)定的輸入 限制校正系數(shù)及輸出限制校正系數(shù)相乘，以確定電池35的輸入限制Win 及輸出限制Wout。動力分配集成機構40在未示出的變速器箱(箱體)中設置有電動機 MG1及MG2、減速齒輪機構50以及變速器60，并被布置與曲軸26共軸 并距離發(fā)動機22預定距離。本實施例的動力分配集成機構40被構造為雙 小齒輪行星齒輪機構，并包括作為外齒輪的太陽輪41、作為與太陽輪41 同心布置的內(nèi)齒輪的齒圈42、以及被布置以對至少一組兩個嚙合小齒輪 43及44提供支撐以允許其都公轉(zhuǎn)和繞其軸線自轉(zhuǎn)的行星輪架45，其中兩 個嚙合小齒輪43及44中的一者與太陽輪41嚙合，而另一者與齒圈42嚙 合。在該動力分配集成機構40中，太陽輪41 (第二元件)、齒圈42 (第 三元件)以及行星輪架45 (第一元件)被設計為差動旋轉(zhuǎn)元件。在本實施 例的結構中，動力分配集成機構40被構造為具有滿足關系式p<0.5的速比 p (太陽輪41的齒數(shù)除以齒圈42的齒數(shù)得到的商)。作為動力分配集成 機構40的第二元件的太陽輪41經(jīng)由中空太陽輪軸41a以及中空第一電動14機軸46與作為第二電動機的電動機MG1 (具體而言，與電動機MG1的中 空轉(zhuǎn)子)連接，所述中空太陽輪軸在與發(fā)動機22相反的方向上(即，朝 向車體的后部)從太陽輪41伸出。作為第一元件的行星輪架45經(jīng)由位于 動力分配集成機構40與發(fā)動機22之間的減速齒輪機構50以及從減速齒輪 機構50 (具體而言，從減速齒輪機構50的太陽輪51)朝向發(fā)動機22延 伸的中空第二電動機軸55，與作為第一電動機的電動機MG2 (具體而 言，與電動機MG2的中空轉(zhuǎn)子)連接。作為第三元件的齒圈42經(jīng)由延伸 穿過第二電動機軸55及電動機MG2的齒圈軸42a以及阻尼器28與發(fā)動機 22的曲軸26連接。如圖1所示，離合器C0 (連接-分離結構)設置在太陽輪軸41a與第 一電動機軸46之間，以允許太陽輪軸41a與第一電動機軸46之間的連接 (驅(qū)動源元件的連接)和解除這種連接。在本實施例中，離合器CO例如 可以構造為牙嵌離合器(dog clutch)，所述牙嵌離合器包括與緊固至太陽 輪軸41a的匹配接合元件及緊固至第一電動機軸46的匹配接合元件兩者都 可接合的可動接合構件，并利用電磁的、電力的或液壓的致動器90在太 陽輪軸41a及第一電動機軸46的軸向上前后運動。響應于由離合器C0解 除太陽輪軸41a與第一電動機軸46之間連接，作為第二電動機的電動機 MG1從作為動力分配集成機構40的第二元件的太陽輪41分離。因此，動 力分配集成機構40大致起到將發(fā)動機22從電動機MG1及MG2及變速器 60分離的功能?？山?jīng)由離合器C0而與動力分配集成機構40的太陽輪41 連結的第一電動機軸46進一步在與發(fā)動機22相反的方向上(朝向車體后 部)從電動機MG1延伸，并與變速器60連接。行星輪架軸(連接軸) 45a在與發(fā)動機22相反的方向上(朝向車體的后部)從動力分配集成機構 40的行星輪架45延伸以穿過中空太陽輪軸41a及中空第一電動機軸46。 由此，行星輪架軸45a與變速器60連接。在本實施例的結構中，動力分配 集成機構40與電動機MG1及MG2共軸布置，并位于相互共軸設置的電 動機MG1與MG2之間。發(fā)動機22與電動機MG2共軸布置，并與變速器 60布置成面對動力分配集成機構40兩側。作為動力輸出設備的構件的發(fā) 動機22、電動機MG2、(減速齒輪機構50)、動力分配集成機構40、電動機MG1以及變速器60因而依次從車體的前側向后側布置。上述設置減 小了動力輸出設備的尺寸，使之適于安裝在后輪驅(qū)動混合動力車輛20 上。減速齒輪機構50被構造為單小齒輪式行星齒輪機構，并包括作為外 齒輪的太陽輪51、作為與太陽輪51共軸布置的內(nèi)齒輪的齒圈52、被布置 與太陽輪51及齒圈52嚙合的多個小齒輪53以及被布置以支撐多個小齒輪 53使之既能公轉(zhuǎn)又能繞其軸線自轉(zhuǎn)的行星輪架54。減速齒輪機構50的太 陽輪51經(jīng)由第二電動機軸55與電動機MG2的轉(zhuǎn)子連接。減速齒輪機構 50的齒圈52被緊固至動力分配集成機構40的行星輪架45，使得減速齒輪 機構50與動力分配集成機構40大致成為一體。減速齒輪機構50的行星輪 架54固定至變速器60的變速器箱。減速齒輪機構50的功能是使得從電動 機MG2輸出的待輸入動力分配集成機構40的行星輪架45的動力的速度 降低，同時使從行星輪架45輸出的待輸入電動機MG2的動力的速度增 大。在作為具有小于0.5的速比p的雙小齒輪式行星齒輪機構的動力分配 集成機構40中，發(fā)動機22具有對行星輪架45的較大轉(zhuǎn)矩分配百分比。在 動力分配集成機構40的行星輪架45與電動機MG2之間布置減速齒輪機 構50減小了電動機MG2的尺寸并降低了電動機MG2的動力損失。在電 動機MG2與動力分配集成機構40之間布置減速齒輪機構50以與動力分 配集成機構40成為一體能夠進一步減小動力輸出設備的尺寸。在本實施 例的結構中，減速齒輪機構50被設計為具有被設定為接近(l-p)的值 的減速比(太陽輪51的齒數(shù)/齒圈52的齒數(shù))，其中p表示動力分配集成 機構40的速比。由此可構造電動機MG1及MG2具有大致相同的規(guī)格。 上述設置有效地改進了混合動力車輛20及動力輸出設備的生產(chǎn)率，并降 低了混合動力車輛20及動力輸出設備的制造成本。變速器60是被構造為以多個不同級別改變速度(速比)的行星齒輪 式自動變速器。變速器60包括經(jīng)由行星輪架軸45a與作為動力分配集成機 構40的第一元件的行星輪架45連接的第一變速行星齒輪機構PG1 (第一 變速差動旋轉(zhuǎn)機構)、與第一電動機軸46 (其可經(jīng)由離合器CO與作為動 力分配集成機構40的第二元件的太陽輪41連接)連接的第二變速行星齒輪機構PG2 (第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構)、對應于第一變速行星齒輪機構PG1設置的制動離合器BC1 (第一固定裝置及第一連接裝置)、對應于第 二變速行星齒輪機構PG2設置的制動離合器BC2 (第二固定結構及第二連 接結構)以及制動器B3 (第三固定結構)。第一變速行星齒輪機構 PG1、第二變速行星齒輪機構PG2、制動離合器BC1及BC2以及制動器 B3的各個構成元件全部位于變速器60的變速器箱的內(nèi)部。如圖1及圖2所示，第一變速行星齒輪機構PG1被構造為單小齒輪式 行星齒輪機構，并包括與行星輪架軸45a連接的太陽輪61 (輸入元件)、 作為與太陽輪61共軸布置的內(nèi)齒輪的齒圈62 (可固定元件)以及布置為 對與太陽輪61及齒圈62兩者嚙合的多個小齒輪63提供保持并與驅(qū)動軸 69連結的行星輪架64 (輸出元件)。太陽輪61、齒圈62及行星輪架64 被設計為差動旋轉(zhuǎn)的元件。第二變速行星齒輪機構PG2也被構造為單小齒 輪式行星齒輪機構，并包括與第一電動機軸46連接的太陽輪65 (輸入元 件)、作為與太陽輪65共軸布置的內(nèi)齒輪的齒圈66 (可固定元件)以及 被布置為對與太陽輪65及齒圈66兩者嚙合的多個小齒輪67提供保持并與 第一變速行星齒輪機構PG1共享的共用行星輪架64 (輸出元件)。太陽 輪65、齒圈66以及行星輪架64被設計為差動旋轉(zhuǎn)的元件。在本實施例的 結構中，在車體中第二變速行星齒輪機構PG2與第一變速行星齒輪機構 PG1共軸并布置在其前方。布置行星輪架軸45a穿過第一電動機軸46。第 一變速行星齒輪機構PG1的太陽輪61被緊固至行星輪架軸45a從第一電 動機軸46伸出的端部。制動離合器BC1被構造為牙嵌離合器，其包括可動接合構件EM1以 及使可動接合構件EM1在行星輪架軸45a的軸向上前后移動的電磁的、電 力的或液壓的致動器91。設計可動接合構件EM1以與設置在第一變速行 星齒輪機構PG1的齒圈62的外周部分上的匹配接合元件62a連續(xù)接合， 并可與固定至變速器箱的鎖止元件68a以及設置在行星輪架64的外周部分 上的匹配接合元件64a兩者接合。如圖2所示，構造制動離合器BC1以在 多種選擇"R位置"、"M位置"以及"L位置"之間選擇性地轉(zhuǎn)換離合器位置 或可動接合構件EM1的位置。在將制動離合器BC1的離合器位置設定至R位置的狀態(tài)下，可動接合構件EM1與齒圈62的接合元件62a以及固定 至變速器箱的鎖止元件68a兩者接合。上述設定使得作為第一變速行星齒 輪機構PG1的可固定元件的齒圈62以不可旋轉(zhuǎn)方式緊固至變速器箱。在 將制動離合器BC1的離合器位置設定至M位置的狀態(tài)下，可動接合構件 EMI僅與齒圈62的接合元件62a接合。上述設定以可旋轉(zhuǎn)方式釋放了第 一變速行星齒輪機構PG1的齒圈62。在將制動離合器BC1的離合器位置 設定至L位置的狀態(tài)下，可動接合構件EMI與齒圈62的接合元件62a以 及行星輪架64的接合元件64a兩者接合。上述設定使得作為可固定元件的 齒圈62與作為第一變速行星齒輪機構PG1中輸出元件的行星輪架64連 接。制動離合器BC2也被構造為牙嵌離合器，其包括可動接合構件EM2 以及使可動接合構件EM2在第一電動機軸46的軸向上前后移動的電磁 的、電力的或液壓的致動器92。設計可動接合構件EM2以與設置在第二 變速行星齒輪機構PG2的齒圈66的外周部分上的匹配接合元件66b連續(xù) 接合，并可與固定至變速器箱的鎖止元件68b以及設置在行星輪架64的 外周部分上的匹配接合元件64a兩者接合。如圖2所示，構造制動離合器 BC2以在多種選擇"R位置"、"M位置"以及"L位置"之間選擇性地轉(zhuǎn)換離 合器位置或可動接合構件EM2的位置。在將制動離合器BC2的離合器位 置設定至L位置的狀態(tài)下，可動接合構件EM2與齒圈66的接合元件66b 以及固定至變速器箱的鎖止元件68b兩者接合。上述設定使得作為第二變 速行星齒輪機構PG2的可固定元件的齒圈66能夠以不可旋轉(zhuǎn)方式緊固至 變速器箱。在將制動離合器BC2的離合器位置設定至M位置的狀態(tài)下， 可動接合構件EM2僅與齒圈66的接合元件66b接合。上述設定以可旋轉(zhuǎn) 方式釋放了第二變速行星齒輪機構PG2的齒圈66。在將制動離合器BC2 的離合器位置設定至R位置的狀態(tài)下，可動接合構件EM2與齒圈66的接 合元件66b以及行星輪架64的接合元件64a兩者接合。上述設定使得作為 可固定元件的齒圈66與作為第二變速行星齒輪機構PG2中輸出元件的行 星輪架64連接。制動器B3被構造為牙嵌離合器，其包括可動接合構件EM3及用以使可動接合構件EM3在第一電動機軸46的軸向上前后移動的電磁的、電力 的或液壓的致動器93。設計可動接合構件EM3以與設置在第一電動機軸 46的一端上(圖中右端)的匹配接合元件46c連續(xù)接合并可與固定至變速 器箱的鎖止元件68c接合。在制動器B3的"ON"位置，可動接合構件EM3 與第一電動機軸46的接合元件46c以及固定至變速器箱的鎖止元件68c接 合。在第一電動機軸46或者離合器C0的接合狀態(tài)下，動力分配集成機構 40的太陽輪41以不可旋轉(zhuǎn)方式被緊固至變速器箱。從變速器60的行星輪架64傳遞至驅(qū)動軸69的動力最終通過差動齒輪 DF被輸出至作為驅(qū)動輪的后輪RWa及RWb。相較于平行軸式變速器，具 有上述結構的變速器60使得能夠在軸向及徑向上都大大地減小尺寸?？?將第一變速行星齒輪機構PG1與第二變速行星齒輪機構PG2在發(fā)動機 22、電動機MG1和MG2、減速齒輪機構50以及動力分配集成機構40的 下游與它們共軸地布置。如上構造的變速器60有利地簡化了軸承結構并 減少了軸承數(shù)量。在本實施例中，將第二變速行星齒輪機構PG2的速比 P2 (太陽輪65的齒數(shù)/齒圈66的齒數(shù))設定為略大于第一變速行星齒輪機 構PG1的速比pl (太陽輪61的齒數(shù)/齒圈62的齒數(shù))(參見圖3)?？?將第一及第二變速行星齒輪機構PG1及PG2的速比pl及P2設定為任意 值?；旌蟿恿CU70被構造為微處理器，其包括CPU72、存儲處理程序 的ROM 74、臨時存儲數(shù)據(jù)的RAM 76、未示出的輸入-輸出端口以及未示 出的通信端口?；旌蟿恿CU 70經(jīng)由輸入端口接收各種輸入，包括來 自點火開關(起動開關)80的點火信號、來自對換檔桿81的當前位置進 行檢測的換檔位置傳感器82的換檔位置SP、來自對加速器踏板83的下壓 量進行測量的加速器踏板位置傳感器84的加速器開度Acc、來自對制動踏 板85的下壓量進行檢測的制動踏板位置傳感器86的制動踏板位置BP以 及來自車速傳感器87的車速V。混合動力ECU 70經(jīng)由通信端口與發(fā)動機 ECU 24、電動機ECU 30以及電池ECU 36進行通信以如上所述與發(fā)動機 ECU 24、電動機ECU 30以及電池ECU 36互送各種控制信號及數(shù)據(jù)?；?合動力ECU 70還控制變速器60的制動離合器BC1及BC2以及制動器B3的離合器CO及致動器90-93 。以下參考圖3至圖13來描述混合動力車輛20的運轉(zhuǎn)情況。在混合動 力車輛20以圖3至圖9的各個變速狀態(tài)行駛期間，在混合動力ECU 70基 于駕駛員對加速器踏板83的下壓量以及車速V進行的綜合控制下，發(fā)動 機22受到發(fā)動機ECU 24的控制，電動機MG1及MG2受到電動機ECU 30的控制，而致動器90至93 (變速器60的離合器CO以及制動離合器 BC1及BC2以及制動器B3)則受到混合動力ECU 70的直接控制。在圖3 至圖9的視圖中，S軸表示動力分配集成機構40中太陽輪41的轉(zhuǎn)速(等 于電動機MGl或第一電動機軸46的轉(zhuǎn)速Nml) 。 R軸表示動力分配集成 機構40中齒圈42的轉(zhuǎn)速(等于發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速Ne) 。 C軸表示動力分 配集成機構40中行星輪架45的轉(zhuǎn)速(等于減速齒輪機構50的行星輪架軸 45a及齒圈52的轉(zhuǎn)速)。54軸表示減速齒輪機構50的行星輪架54的轉(zhuǎn) 速，而51軸表示減速齒輪機構50的太陽輪51的轉(zhuǎn)速(等于電動機MG2 或第二電動機軸55的轉(zhuǎn)速Nm2) 。 61， 65軸表示變速器60中的第一變速 行星齒輪機構PG1中太陽輪61的轉(zhuǎn)速以及第二變速行星齒輪機構PG2中 太陽輪65的轉(zhuǎn)速。64軸表示變速器60中行星輪架64的轉(zhuǎn)速(等于驅(qū)動 軸69的轉(zhuǎn)速)。62軸表示第一變速行星齒輪機構PCH中齒圈62的轉(zhuǎn)速。 66軸表示第二變速行星齒輪機構PG2中齒圈66的轉(zhuǎn)速。在離合器C0接合且發(fā)動機22工作的情況下混合動力車輛20行駛期 間，將制動離合器BC1的位置設定至R位置以不可旋轉(zhuǎn)方式將第一變速 行星齒輪機構PG1的齒圈62固定至變速箱，同時將制動離合器BC2的離 合器位置設定至M位置以可旋轉(zhuǎn)方式釋放第二變速行星齒輪機構PG2的 齒圈66。如圖3所示，上述對離合器位置的設定將變速器60設定至第一 變速狀態(tài)(第一檔)。在該第一變速狀態(tài)下，行星輪架軸45a (行星輪架 45)的動力受到基于第一變速行星齒輪機構PG1的速比Pl的變速比 (=P1/ (l+pl))的變速，并被傳遞至驅(qū)動軸69。在圖3的第一變速狀態(tài) 下，在第二變速行星齒輪機構PG2中的齒圈66的轉(zhuǎn)速從負值變?yōu)閹缀鯙?0同時制動離合器BC1的離合器位置被保持在R位置以不可旋轉(zhuǎn)方式來固 定第一變速行星齒輪機構PG1中的齒圈62的情況下，制動離合器BC2的20離合器位置可以被改變?yōu)長位置以如圖4所示以不可旋轉(zhuǎn)方式來固定作為 第二變速行星齒輪機構PG2的可固定元件的齒圈66。在以下描述中，通 過制動離合器BC1及BC2來使第一變速行星齒輪機構PG1中的齒圈62以 及第二變速行星齒輪機構PG2中的齒圈66兩者都固定的模式被稱為"同時 接合模式"。圖4的狀態(tài)被具體稱為"第一檔-第二檔同時接合狀態(tài)"。在第 一檔-第二檔同時接合狀態(tài)下將電動機MG1及MG2的轉(zhuǎn)矩命令設定為0 使得電動機MG1及MG2怠速運轉(zhuǎn)而不執(zhí)行動力工作或再生工作。由此將 發(fā)動機22的輸出動力(轉(zhuǎn)矩)機械(直接)地以第一固定變速比71 (=(1-/0) 'pl/ (l+pl) +/ ^2/ (1+P2))傳遞至驅(qū)動軸69而不轉(zhuǎn)換為電力。 在圖4的第一檔-第二檔同時接合狀態(tài)下，在制動離合器BC2的離合器位 置被保持在L位置以不可旋轉(zhuǎn)方式來固定第二變速行星齒輪機構PG2中的 齒圈66的同時，制動離合器BC1的離合器位置可以被改變至M位置以可 旋轉(zhuǎn)方式來釋放第一變速行星齒輪機構PG1中的齒圈62。對離合器位置 的上述設定將變速器60設定至第二變速狀態(tài)(第二檔)，其僅允許如圖5 所示通過第二變速行星齒輪機構PG2的動力傳遞。在第二變速狀態(tài)下，第 一電動機軸46 (太陽輪41)的動力受到基于第二變速行星齒輪機構PG2 的速比p2的變速比(=P2/ (1+P2))的變速，并被傳遞至驅(qū)動軸69。在圖5的第二變速狀態(tài)下，在第一變速行星齒輪機構PG1的太陽輪 61、齒圈62以及行星輪架64的轉(zhuǎn)速彼此幾乎相同以允許三個元件61、 62 及63大致一體旋轉(zhuǎn)的情況下，制動離合器BC1的離合器位置可以被變?yōu)?L位置以如圖6所示將第一變速行星齒輪機構PG1中的齒圈62與行星輪 架64連接。在以下的說明中，通過制動離合器BC1將第一變速行星齒輪 機構PG1的齒圈62與行星輪架64連接同時通過制動離合器BC2以不可 旋轉(zhuǎn)方式來固定第二變速行星齒輪機構PG2的齒圈66的模式也被稱為"同 時接合模式"。圖6的狀態(tài)被具體稱為"第二檔-第三檔同時接合狀態(tài)"。在 第二檔-第三檔同時接合狀態(tài)下將電動機MG1及MG2的轉(zhuǎn)矩命令設定為0 使得電動機MG1及MG2怠速運轉(zhuǎn)而不進行動力工作或再生工作。由此將 發(fā)動機22的輸出動力(轉(zhuǎn)矩)機械(直接)地以第二固定變速比72 (=1-P+PV)2/ (1+P2))傳遞至驅(qū)動軸69而不轉(zhuǎn)換為電力。在圖6的第二檔-第三檔同時接合狀態(tài)下，制動離合器BC2的離合器位置可以被改變至M位 置以可旋轉(zhuǎn)方式來釋放第二變速行星齒輪機構PG2中的齒圈66。如圖7 所示，對離合器位置的上述設定將變速器60設定至第三變速狀態(tài)(第三 檔)。在該第三變速狀態(tài)，制動離合器BC1用于大致鎖止第一變速行星齒 輪機構PG1中的太陽輪61、齒圈62及行星輪架64以允許三個元件61、 62及64 —體旋轉(zhuǎn)。如圖7所示，由此將動力分配集成機構40中行星輪架 45的動力以1的變速比經(jīng)由行星輪架軸45a以及第一變速行星齒輪機構 PG1中一體旋轉(zhuǎn)的這些元件直接傳遞至驅(qū)動軸69。在該第三變速狀態(tài)下， 發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速與直接與作為輸出元件的行星輪架45連結的驅(qū)動軸69的 轉(zhuǎn)速的比率通過控制電動機MG1的轉(zhuǎn)速以無級方式連續(xù)變化。在圖7的第三變速狀態(tài)下，在動力分配集成機構40的太陽輪41 (電 動機MG1)、齒圈42 (發(fā)動機22)以及行星輪架45的轉(zhuǎn)速彼此幾乎相同 的情況下，在制動離合器BC1將作為第一變速行星齒輪機構PG1的可固 定元件的齒圈62保持與作為輸出元件的行星輪架64連接的同時，如圖8 所示，制動離合器BC2可以將作為第二變速行星齒輪機構PG2的可固定 元件的齒圈66與作為輸出元件的行星輪架64連接。在下面的說明中，通 過制動離合器BC1將第一變速行星齒輪機構PG1的齒圈62與行星輪架64 連接，同時通過制動離合器BC2將第二變速行星齒輪機構PG2的齒圈66 與行星輪架64連接的模式也被稱為"同時接合模式"。圖8的狀態(tài)被具體稱 為"相同旋轉(zhuǎn)傳遞狀態(tài)"。在該相同旋轉(zhuǎn)傳遞狀態(tài)下，如圖8所示，動力分 配集成機構40的太陽輪41、齒圈42 (發(fā)動機22)及行星輪架45;第一 變速行星齒輪機構PG1的太陽輪61及齒圈62;第二變速行星齒輪機構 PG2的太陽輪65及齒圈66;以及由第一變速行星齒輪機構PG1與第二變 速行星齒輪機構PG2共享的共用行星輪架64 —體旋轉(zhuǎn)。在相同旋轉(zhuǎn)傳遞 狀態(tài)下，由此將發(fā)動機22的輸出動力以第三固定變速比73 (=1)機械 (直接)地傳遞至驅(qū)動軸69。在圖7的第三變速狀態(tài)下，在電動機 MG1、第一電動機軸46、動力分配集成機構40的太陽輪41以及第一變速 行星齒輪機構PG1的太陽輪61的轉(zhuǎn)速接近0的情況下，如圖9所示，可 將制動器B3設定至"ON"以經(jīng)由鎖止元件68c、接合元件46c以及第一電動機軸46，以不可旋轉(zhuǎn)方式來固定作為動力分配集成機構40的第二元件 的太陽輪41。在下面的說明中，通過制動器B3以不可旋轉(zhuǎn)方式來固定第 一電動機軸46 (電動機MG1)同時通過制動離合器BC1保持齒圈62與行 星輪架64連接以大致鎖止變速器60中的第一變速行星齒輪機構PG1的模 式也被稱為"同時接合模式"。圖9的狀態(tài)被具體稱為"第三檔OD (超速) 狀態(tài)"。在第三檔OD狀態(tài)下將電動機MG1及MG2的轉(zhuǎn)矩命令設定為0 使得電動機MG1及MG2怠速運轉(zhuǎn)而不進行動力工作或再生工作。由此將 發(fā)動機22的輸出動力(轉(zhuǎn)矩)以小于1的第四固定變速比(=1/ (1-p))變速(增大速度)以直接傳遞至驅(qū)動軸69而不轉(zhuǎn)換為電力。也可根 據(jù)與以上描述相反的過程來對變速器60的變速比進行降檔改變。在通過發(fā)動機22的工作使混合動力車輛20行駛期間，在將變速器60 中的速度設定為第一變速狀態(tài)或第三變速狀態(tài)時，可以驅(qū)動并控制電動機 MG1及MG2以使與動力分配集成機構40的作為輸出元件的行星輪架45 連接的MG2起電動機的作用，并使與作為反應(reactive)元件的太陽輪 41連接的電動機MG1起發(fā)電機的作用。在此狀態(tài)下，動力分配集成機構 40將發(fā)動機22的經(jīng)由齒圈42輸入的動力以其速比p分配至太陽輪41及 行星輪架45，同時將發(fā)動機22的動力與起電動機作用的電動機MG2的動 力集成，并將集成后的動力輸出至行星輪架45。在以下說明中，將使電動 機MG1起發(fā)電機作用并使電動機MG2起電動機作用的模式稱為"第一轉(zhuǎn) 矩轉(zhuǎn)換模式"。在第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換模式下，發(fā)動機22的動力通過動力分配集 成機構40以及電動機MG1及MG2受到轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換然后被輸出至行星輪架 45。通過控制電動機MG1的轉(zhuǎn)速，以無級方式來連續(xù)改變發(fā)動機22的轉(zhuǎn) 速Ne與作為輸出元件的行星輪架45的轉(zhuǎn)速間的比率。圖10是列線圖， 示出了在第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換模式下動力分配集成機構40中的各個元件以及減 速齒輪機構50中的各個元件的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速動態(tài)關系。圖10中的S軸、R軸 以及C軸表示與圖3至圖9中相同的含義。54軸表示減速齒輪機構50中 行星輪架54的轉(zhuǎn)速，而51軸表示減速齒輪機構50中太陽輪51的轉(zhuǎn)速 (等于電動機MG2或第二電動機軸55的轉(zhuǎn)速Nm2)。在圖10的列線圖 中，P表示動力分配集成機構40的速比(太陽輪41的齒數(shù)/齒圈42的齒數(shù))，而pr表示減速齒輪機構50的減速比(太陽輪51的齒數(shù)/齒圈52的 齒數(shù))。在圖10中，0軸(橫軸)以上的值以及O軸以下的值分別表示S 軸、R軸、C軸以及51軸上的正轉(zhuǎn)速及負轉(zhuǎn)速。軸線上的粗箭頭表示施加 至相應元件的轉(zhuǎn)矩；向上箭頭表示施加了正轉(zhuǎn)矩，而向下箭頭表示施加了 負轉(zhuǎn)矩。這些定義也類似地適用于上述圖3至圖9中的列線圖以及下述圖 11及圖12中的列線圖。在通過發(fā)動機22的工作使混合動力車輛20行駛期間，在將變速器60 的速度設定為第二變速狀態(tài)時，可以驅(qū)動并控制電動機MG1及MG2以使 與動力分配集成機構40的作為輸出元件的太陽輪41連接的電動機MG1 起電動機作用，并使與作為反應元件的行星輪架45連接的電動機MG2起 發(fā)電機的作用。在此狀態(tài)下，動力分配集成機構40將發(fā)動機22經(jīng)由齒圈 42輸入的動力以其速比p分配至太陽輪41及行星輪架45，同時將發(fā)動機 22的動力與起電動機作用的電動機MG1的動力集成，并將集成后的動力 輸出至太陽輪41。在下面的說明中，使電動機MG2作為發(fā)電機并使電動 機MG1作為電動機的模式被稱為"第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換模式"。在第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換 模式下，發(fā)動機22的動力通過動力分配集成機構40以及電動機MG1及 MG2經(jīng)過轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換，然后被輸出至太陽輪41。通過控制電動機MG2的轉(zhuǎn) 速，以無級方式連續(xù)改變發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速與作為輸出元件的太陽輪41的 轉(zhuǎn)速間的比率。圖11是列線圖，示出了在第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換模式下動力分配 集成機構40中的各個元件以及減速齒輪機構50中的各個元件的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速 動態(tài)關系。在本實施例的混合動力車輛20中，在變速器60中的變速狀態(tài)(變速 比)改變的情況下，交替切換第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換模式與第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換模式。上 述轉(zhuǎn)換防止了在起電動機作用的電動機MG2或MG1的轉(zhuǎn)速Nm2或Nml 增大的情況下，起發(fā)電機作用的電動機MG1或MG2的轉(zhuǎn)速Nml或Nm2 具有負值。上述對混合動力車輛20的設置有效地防止了在第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換 模式下發(fā)生動力循環(huán)，并防止了在第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換模式下發(fā)生動力循環(huán)。第 一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換模式下的動力循環(huán)由電動機MG1的負轉(zhuǎn)速引發(fā)，并使得電動 機MG2消耗輸出至行星輪架軸45a的一部分動力并產(chǎn)生電力，同時使得電動機MG1消耗由電動機MG2產(chǎn)生的電力并輸出驅(qū)動力。第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換 模式下的動力循環(huán)由電動機MG2的負轉(zhuǎn)速引發(fā)，并使得電動機MG1消耗 輸出至第一電動機軸46的一部分動力并產(chǎn)生電力，同時使得電動機MG2 消耗由電動機MG1產(chǎn)生的電力并輸出驅(qū)動力。以上對動力循環(huán)的防止有 利地在較廣的驅(qū)動范圍使傳動效率得到改進。對動力循環(huán)的防止還降低了 電動機MG1及MG2的最大要求轉(zhuǎn)速，由此使得能夠減小電動機MG1及 MG2的尺寸。在本實施例的混合動力車輛20中，發(fā)動機22的輸出動力可 以以對第一檔-第二檔同時接合狀態(tài)、第二檔-第三檔同時接合狀態(tài)、相同 旋轉(zhuǎn)傳遞狀態(tài)以及第三檔OD狀態(tài)唯一地設定的第一至第四固定變速比71 至W被機械(直接)地傳遞至發(fā)動機22。上述設置有利地提高了將來自 發(fā)動機22的動力機械輸出至驅(qū)動軸69而不轉(zhuǎn)換為電力的可能性，由此在 較廣的驅(qū)動范圍使傳動效率得到進一步改進。在配備有發(fā)動機、兩個電動 機以及諸如行星齒輪機構的差動旋轉(zhuǎn)機構的通用動力輸出設備中，發(fā)動機 與驅(qū)動軸之間較大的減速比增大了發(fā)動機輸出動力轉(zhuǎn)換為電力的可能性。 這不利地降低了傳動效率，并易于在電動機MG1及MG2中導致發(fā)熱。因 此，上述同時接合模式特別有利于發(fā)動機22與驅(qū)動軸69之間較大的減速 比?？梢噪妱訖C行駛模式來驅(qū)動混合動力車輛20，其中，如圖12所示， 利用來自電池35的電力供應來驅(qū)動電動機MG1及MG2其中至少一者以 輸出驅(qū)動力，同時發(fā)動機22停止。在本實施例的混合動力車輛20中，電 動機行駛模式包括三種主要模式離合器接合的單電動機行駛模式、離合 器松開的單電動機行駛模式以及雙電動機行駛模式。在離合器接合的單電 動機行駛模式下，在離合器CO的接合位置，將變速器60設定至第一變速 狀態(tài)或第三變速狀態(tài)以允許僅從電動機MG2輸出動力，或?qū)⒆兯倨?0設 定至第二變速狀態(tài)以允許僅從電動機MG1輸出動力。在離合器接合的單 電動機行駛模式下，設定離合器CO以將動力分配集成機構40的太陽輪41 與第一電動機軸46連接。因此，電動機MG1或MG2在沒有動力輸出的 狀態(tài)下跟隨處于動力輸出狀態(tài)的電動機MG2或MG1以如圖12中的虛線 所示怠速運轉(zhuǎn)。在離合器松開的單電動機行駛模式下，在離合器CO的松頁開位置，將變速器60設定為第一變速狀態(tài)、第三變速狀態(tài)以及第三檔OD 狀態(tài)其中一者以允許僅從電動機MG2輸出動力，或?qū)⒆兯倨?0設定為第 二變速狀態(tài)以允許僅從電動機MG1輸出動力。在離合器松開的單電動機 行駛模式下，松開離合器C0以使太陽輪41從第一電動機軸46分離。如 圖12中的單點劃線及雙點劃線所示，上述分離有效地避免了停止的發(fā)動 機22的曲軸26發(fā)生跟隨，以及處于無動力輸出的電動機MG1或MG2發(fā) 生跟隨，由此防止了傳動效率的降低。在雙電動機行駛模式下，在離合器 C0的松開位置，通過制動離合器BC1及BC2，在將變速器60設定為第一 檔-第二檔同時接合狀態(tài)、第二檔-第三檔同時接合狀態(tài)以及相同旋轉(zhuǎn)傳遞 狀態(tài)其中一者之后，驅(qū)動并控制電動機MG1及MG2其中至少一者。上述 設定及驅(qū)動控制有效地避免了發(fā)動機22的跟隨并使得能夠從電動機MG1 及MG2兩者都輸出動力并在電動機行駛模式下將較大的驅(qū)動力傳遞至驅(qū) 動軸69。上述雙電動機行駛模式特別適用于山坡起步，并在混合動力車輛 20的電動機行駛期間確保了有利的牽引性能。在本實施例的混合動力車輛20中，在離合器松開的單電動機行駛模 式下，可以方便地改變變速器60的變速狀態(tài)(變速比)以能夠向驅(qū)動軸 69有效地傳遞動力。例如，在離合器CO的松開位置，變速器60可以被設 定至第一變速狀態(tài)以允許通過制動離合器BC1將第一變速行星齒輪機構 PG1的齒圈62固定至變速箱而僅從電動機MG2輸出動力。為了使變速器 60的變速比從該狀態(tài)升檔，驅(qū)動并控制電動機MG1以使第二變速行星齒 輪機構PG2中齒圈66的轉(zhuǎn)速接近0。然后設定制動離合器BC2以將第二 變速行星齒輪機構PG2的齒圈66與作為動力分配集成機構40的第二元件 的太陽輪41連接。由此，該變速器60從第一變速狀態(tài)換檔至第一檔-第二 檔同時接合狀態(tài)。隨后將制動離合器BC1的離合器位置變?yōu)镸位置以可 旋轉(zhuǎn)方式釋放第一變速行星齒輪機構PG1的齒圈62并允許僅從電動機 MG1輸出動力。由此對變速器60的變速比升檔并將變速器60設定為第二 變速狀態(tài)(第二檔)。在離合器CO的松開位置，可將變速器60設定至第 二變速狀態(tài)以允許僅從電動機MG1輸出動力。為了將變速器60的變速比 從該狀態(tài)升檔，驅(qū)動并控制電動機MG2以使第一變速行星齒輪機構PG126中的齒圈62的轉(zhuǎn)速與行星輪架64 (驅(qū)動軸69)的轉(zhuǎn)速同步。然后設定制 動離合器BC1以將第一變速行星齒輪機構PG1的齒圈62與行星輪架64 連接。由此，將變速器60從第二變速狀態(tài)換檔至第二檔-第三檔同時接合 狀態(tài)。隨后將制動離合器BC2的離合器位置改變?yōu)镸位置以可旋轉(zhuǎn)方式 來釋放第二變速行星齒輪機構PG2的齒圈66并允許僅從電動機MG2輸出 動力。由此將變速器60的變速比升檔并將變速器60設定至第三變速狀態(tài) (第三檔)。在離合器松開的單電動機行駛模式下類似地執(zhí)行變速比從第 三變速狀態(tài)到第三檔OD狀態(tài)的升檔。在本實施例的混合動力車輛20中， 使用變速器60來改變行星輪架軸45a及第一電動機軸46的轉(zhuǎn)速，并放大 電動機行駛模式下的轉(zhuǎn)矩。上述設置有利地減小了電動機MG1及MG2的 最大要求轉(zhuǎn)矩，由此使得電動機MG1及MG2尺寸減小。在混合動力車輛 20的電動機行駛期間響應于變速器60變速比的換檔，變速器60經(jīng)歷同時 接合模式或兩個電動機行駛模式。上述設置有效地防止了變速比換檔時的 轉(zhuǎn)矩損失，并確保了變速比極其順暢的換檔而不會引起劇烈的沖擊?？筛鶕?jù)大致與以上描述相反的過程來使變速器60的變速比降檔。響 應于驅(qū)動力要求的增大或者響應于離合器接合的單電動機行駛模式下電池 35的充電狀態(tài)SOC的降低，對將與變速器60中變速比的設定狀態(tài)相應地 處于無動力輸出狀態(tài)的電動機MG1或MG2進行驅(qū)動及控制，以使發(fā)動機 22開動和起動。另一方面，響應于驅(qū)動力要求的增大或者響應于離合器松 開的單電動機行駛模式下電池35的充電狀態(tài)SOC的降低，驅(qū)動并控制處 于無動力輸出狀態(tài)的電動機MG1或MG2以將其轉(zhuǎn)速Nml或Nm2與太陽 輪41的轉(zhuǎn)速同步或與動力分配集成機構40中行星輪架45的轉(zhuǎn)速同步。在 離合器C0接合之后，隨后驅(qū)動并控制電動機MG1及MG2以使發(fā)動機22 開動和起動。由此可在向驅(qū)動軸69順暢地傳遞動力的情況下起動發(fā)動機 22。在雙電動機行駛模式下起動發(fā)動機22時，在選擇電動機MG1及MG2 其中一者作為與變速器60中設定的目標變速比相應地連續(xù)輸出動力的電 動機之后，執(zhí)行動力轉(zhuǎn)換以將未連續(xù)輸出動力的另一電動機MG2或MG1 的動力傳遞至連續(xù)輸出動力的那一個電動機MG1或MG2。在動力轉(zhuǎn)換完 成之后，將制動離合器BC2或制動離合器BC1的離合器位置變?yōu)镸位置27所述另一電動機MG2或MG1從變速器60分離。 然后驅(qū)動并控制所述另一電動機MG2或MG1以使其轉(zhuǎn)速Nm2或Nml與 行星輪架45的轉(zhuǎn)速同步或與動力分配集成機構40中太陽輪41的轉(zhuǎn)速同 步。在離合器C0接合之后，驅(qū)動并控制另一電動機MG2或MG1以使發(fā) 動機22開動和起動。由此可在向驅(qū)動軸69順暢地傳遞動力的情況下起動 發(fā)動機22。圖13示出了在混合動力車輛20行駛期間，制動離合器BC1 及BC2、希慟器B3以及離合器C0的離合器位置。如上所述，本實施例的混合動力車輛20配備有變速器60，變速器60 包括三元件式的第一變速行星齒輪機構PG1及三元件式的第二變速行星齒 輪機構PG2。變速器60被布置在發(fā)動機22、電動機MG1及MG2以及動 力分配集成機構40的下游(在車體后部)與它們共軸。相較于平行軸式 變速器，變速器60的上述結構使得大大減小了軸向及徑向的尺寸。因 此，包括發(fā)動機22、電動機MG1及MG2、動力分配集成機構40以及變 速器60的本實施例的動力輸出設備節(jié)省空間，并特別適用于在后輪驅(qū)動 混合動力車輛20上安裝。在本實施例的變速器60的結構中，制動離合器BC1 (第一固定裝 置)被設定為以不可旋轉(zhuǎn)方式來固定作為第一變速行星齒輪機構PG1的可 固定元件的齒圈62，同時制動離合器BC2 (第二固定裝置)被設定為以可 旋轉(zhuǎn)方式來釋放作為第二變速行星齒輪機構PG2的可固定元件的齒圈 66。在該第一變速狀態(tài)，上述設定使得動力分配集成機構40的行星輪架 45起輸出元件的作用，并使得與行星輪架45連接的電動機MG2能夠起電 動機的作用，同時使得與起反應元件作用的太陽輪41連接的電動機MG1 能夠起發(fā)電機的作用。制動離合器BC1 (第一連接裝置)被設定為將第一 變速行星齒輪機構PG1的齒圈62與行星輪架64連接，同時制動離合器 BC2 (第二固定結構)被設定為以可旋轉(zhuǎn)方式來釋放第二變速行星齒輪機 構PG2的齒圈66。在該第三變速狀態(tài)下，上述設定使得動力分配集成機 構40的行星輪架45起輸出元件的作用，并使得與行星輪架45連接的電動 機MG2能夠起電動機的作用，同時使得與起反應元件作用的太陽輪41連 接的電動機MG1能夠起發(fā)電機的作用。在本實施例的變速器60中，審慟離合器BC1被設定為以可旋轉(zhuǎn)方式來釋放第一變速行星齒輪機構PG1的 齒圈62 (可固定元件)，同時制動離合器BC2被設定為以不可旋轉(zhuǎn)方式 來固定第二變速行星齒輪機構PG2的齒圈66。在該第二變速狀態(tài)，上述 設定使得動力分配集成機構40的太陽輪41起輸出元件的作用，并使得與 太陽輪41連接的電動機MG1能夠起電動機的作用，同時使得與作為反應 元件的行星輪架45連接的電動機MG2能夠起發(fā)電機的作用。在本實施例 的混合動力車輛20中，制動離合器BC1及BC2的離合器位置受到適當?shù)?控制以改變變速器60的變速狀態(tài)。該設置有效地防止了發(fā)生動力循環(huán)， 所述動力循環(huán)是響應于起電動機作用的電動機MG2或MG1的轉(zhuǎn)速提高， 起發(fā)電機作用的電動機MG1或MG2的負轉(zhuǎn)速而引發(fā)的。在本實施例的變速器60的結構中，制動離合器BC1及BC2的離合器 位置被設定為以不可旋轉(zhuǎn)方式來固定第一變速行星齒輪機構PG1的齒圈 62及第二變速行星齒輪機構PG2的齒圈66兩者。在上述第一檔-第二檔同 時接合狀態(tài)下，上述設定使得發(fā)動機22的動力能夠以第一固定變速比71 機械(直接)地傳遞至驅(qū)動軸69。制動離合器BC1 (第一連接裝置)被設 定為將第一變速行星齒輪機構PG1的齒圈62與行星輪架64連接，同時制 動離合器BC2 (第二固定結構)被設定為以不可旋轉(zhuǎn)方式來固定第二變速 行星齒輪機構PG2的齒圈66。在上述第二檔-第三檔同時接合狀態(tài)下，上 述設定使得發(fā)動機22的動力能夠以第二固定變速比72 (其不同于第一變 速行星齒輪機構PG1的齒圈62以及第二變速行星齒輪機構PG2的齒圈66 都以不可旋轉(zhuǎn)方式固定的第一檔-第二檔同時接合狀態(tài)下的第一固定變速比 71)機械(直接)地傳遞至驅(qū)動軸69。在第二檔-第三檔同時接合狀態(tài) 下，設定制動離合器BC2 (第二固定結構)以可旋轉(zhuǎn)方式來釋放第二變速 行星齒輪機構PG2的齒圈66使得制動離合器BC1 (第一連接裝置)使第 一變速行星齒輪機構PG1的太陽輪61、齒圈62以及行星輪架64大致鎖止 并一體旋轉(zhuǎn)。在該第三變速狀態(tài)下，上述設定使得以1的變速比將來自動 力分配集成機構40的行星輪架45的動力直接傳遞至驅(qū)動軸69。在第三變速狀態(tài)下，在保持制動離合器BC1 (第一連接裝置)以將第 一變速行星齒輪機構PG1的齒圈62與行星輪架64連接的同時，制動離合器BC2 (第二連接結構)被設定為將第二變速行星齒輪機構PG2的齒圈 66與行星輪架64連接。由此將變速器60設定為相同旋轉(zhuǎn)傳遞狀態(tài)以使動 力分配集成機構40的太陽輪41、齒圈42以及行星輪架45、第一及第二 變速行星齒輪機構PG1及PG2的太陽輪61及65以及齒圈62及66、以及 共用行星輪架64以上全部構件一體地旋轉(zhuǎn)。在該相同旋轉(zhuǎn)傳遞狀態(tài)下， 上述設定使得發(fā)動機22的動力以等于1的第三固定變速比73 (其不同于 第一變速行星齒輪機構PG1的齒圈62以及第二變速行星齒輪機構PG2的 齒圈66以不可旋轉(zhuǎn)方式固定的第一檔-第二檔同時接合狀態(tài)下的第一固定 變速比71，也不同于通過制動離合器BC1將第一變速行星齒輪機構PG1 的齒圈62與行星輪架64連接并通過制動離合器BC2以不可旋轉(zhuǎn)方式來固 定第二變速行星齒輪機構PG2的齒圈66的第二檔-第三檔同時接合狀態(tài)下 的第二固定變速比72)機械(直接)地傳遞至驅(qū)動軸69。在第三變速狀 態(tài)下將制動器B3設定在"ON"位置使得以不可旋轉(zhuǎn)方式來固定動力分配集 成機構40的太陽輪41 (其與作為發(fā)電機的電動機MG1連接)。在上述第 三OD狀態(tài)，上述設定使得發(fā)動機22的動力受到以小于1的第四固定變速 比74進行的速度改變(速度增大)，并被直接傳遞至驅(qū)動軸69。在本實施例的混合動力車輛20中，可在以下七種不同狀態(tài)之間改變 變速器60的變速狀態(tài)，即第一變速狀態(tài)、第一檔-第二檔同時接合狀態(tài)、 第二變速狀態(tài)、第二檔-第三檔同時接合狀態(tài)、第三變速狀態(tài)、相同旋轉(zhuǎn)傳 遞狀態(tài)以及第三檔OD狀態(tài)。響應于較低車速V的要求或在上坡行駛的狀 態(tài)下，變速器60被設定至第一變速狀態(tài)或設定至第二變速狀態(tài)以在對來 自行星輪架45或太陽輪41的動力進行適當減速的情況下驅(qū)動混合動力車 輛20。在這些情況下，將變速器60設定至第一檔-第二檔同時接合狀態(tài)防 止了電動機MG1及MG2生熱，并使得能夠在對發(fā)動機22的動力進行適 當減速的情況下驅(qū)動混合動力車輛20。在中速至高速范圍中，變速器60 被設定至第二檔-第三檔同時接合狀態(tài)或設定至第三變速狀態(tài)以在有效地將 來自發(fā)動機22的動力或來自行星輪架45的動力傳遞至驅(qū)動軸69的情況下 來驅(qū)動混合動力車輛20。除了第三變速狀態(tài)之外，還可以將本實施例的變 速器60設定至相同旋轉(zhuǎn)傳遞狀態(tài)及第三檔OD狀態(tài)。上述設置使得能夠在將來自發(fā)動機22的動力有效地傳遞至驅(qū)動軸69的情況下以高速驅(qū)動混合 動力車輛20。特別是第三變速狀態(tài)與第三檔OD狀態(tài)之間的相同旋轉(zhuǎn)傳遞 狀態(tài)有利地使得發(fā)動機22的以1的變速比傳遞至驅(qū)動軸69的動力能夠沒 有電氣損失并降低機械損失。相同旋轉(zhuǎn)傳遞狀態(tài)下的設定極其有利于對傳 動效率及燃料消耗的改善。因此，本實施例的混合動力車輛20在較廣的 驅(qū)動范圍具有更高的傳動效率，由此確保了更高的燃料效率及改善的行駛 性能。變速器60包括單小齒輪式第一變速行星齒輪機構PG1及單小齒輪式 第二變速行星齒輪機構PG2。第一變速行星齒輪機構PG1具有作為輸入元 件的太陽輪61、作為可固定元件的齒圈62以及作為輸出元件并對與太陽 輪61及齒圈62兩者嚙合的多個小齒輪63提供支撐的行星輪架64。第二 變速行星齒輪機構PG2具有作為輸入元件的齒圈66、作為可固定元件的 太陽輪65以及與第一變速行星齒輪機構PG1共享并被布置為對與齒圈66 及太陽輪65兩者嚙合的多個小齒輪67提供支撐的共用行星輪架64。作為 第一及第二變速行星齒輪機構PG1及PG2的上述單小齒輪式行星齒輪機 構的結構有利地減小了變速器60以及整個動力輸出設備的尺寸。制動離 合器BC1既作為固定和釋放第一變速行星齒輪機構PG1的齒圈62的第一 固定裝置，也作為將齒圈62與行星輪架64連接和分離的第一連接裝置。 上述設置有利地減小了變速器60以及整個動力輸出設備的尺寸，同時簡 化了變速器60以及整個動力輸出設備的結構。類似的，制動離合器BC2 既作為固定和釋放第二變速行星齒輪機構PG2的齒圈66的第二固定結 構，也作為將齒圈66與行星輪架64連接和分離的第二連接結構。上述設 置有利地減小了變速器60以及整個動力輸出設備的尺寸，同時簡化了變 速器60以及整個動力輸出設備的結構。制動離合器BC1及BC2的功能也 可以分給具有離合器功能的離合器以及具有制動功能的離合器。如上所述，動力分配集成機構40被構造為雙小齒輪式行星齒輪機 構，其包括齒圈42 (第三元件)、太陽輪41 (第二元件)以及被布置為 對與齒圈42及太陽輪41嚙合的多組兩個相互嚙合小齒輪43及44提供支 撐的行星輪架45 (第一元件)。上述設置有利地減小了動力輸出設備特別是在軸向上的長度，并由此減小了動力輸出設備的尺寸。在動力分配集成機構40的速比p滿足p<0.5的情況下，位于電動機MG2與行星輪架45 (與太陽輪41相比，其具有對發(fā)動機22的轉(zhuǎn)矩分配具有更大的百分比) 之間的減速齒輪機構50減輕了電動機MG2的轉(zhuǎn)矩負載，由此有效地減小 了電動機MG2的尺寸，并減少了其動力損失。將減速齒輪機構50的減速 比設定至接近P / (1- P )的值使得電動機MG1及MG2能夠具有大致相同 的規(guī)格。該設置有效地改進了動力輸出設備的生產(chǎn)率，并降低了動力輸出 設備的制造成本。但是，速比P的上述設定既不是必需的也并非限制性 的，構造為雙小齒輪式行星齒輪機構的動力分配集成機構40可以具有速 比P 〉0.5。在這種改變設置中，因為太陽輪41比行星輪架45對發(fā)動機22 的轉(zhuǎn)矩分配具有更大百分比，故減速齒輪機構50應當布置在太陽輪41與 電動機MG1之間以減小電動機MG1的尺寸并降低其動力損失。在這種改 變設置中，將減速齒輪機構50的減速比設定至接近(l-P ) /P的值使得 電動機MG1及MG2能夠具有大致相同的規(guī)格。這種改變設置也有效地改 進了動力輸出設備的生產(chǎn)率，并降低了動力輸出設備的制造成本。圖14示意性地示出了一個改變示例中混合動力車輛20A的構造。替 代構造為雙小齒輪式行星齒輪機構的動力分配集成機構40，該改變示例的 混合動力車輛20A具有動力分配集成機構10。如圖14所示，動力分配集 成機構10被構造為三元件式行星齒輪機構，其包括具有不同齒數(shù)的第一 太陽輪11以及第二太陽輪12，以及被布置以保持多個分級齒輪15 (其將 與第一太陽輪11嚙合的第一小齒輪13連接至與第二太陽輪12嚙合的第二 小齒輪14)的行星輪架16。在該改變示例的結構中，第一太陽輪11 (第 三元件)經(jīng)由阻尼器28與發(fā)動機22的曲軸26連接。第二太陽輪12 (等 同于太陽輪41)經(jīng)由在與發(fā)動機22相反的方向上(即，朝向車體的后 部)從第二太陽輪12伸出的中空太陽輪軸12a、離合器C0以及中空第一 電動機軸46而與作為第二電動機的電動機MG1 (具體而言，與其中空轉(zhuǎn) 子)連接。行星輪架16經(jīng)由減速齒輪機構50以及從減速齒輪機構50 (具 體而言，從其太陽輪51)朝向發(fā)動機22延伸的中空第二電動機軸55而與 電動機MG2 (具體而言，與其中空轉(zhuǎn)子)連接。行星輪架軸16a在與發(fā)動機22相反的方向上(朝向車體的后部)從行星輪架16伸出以穿過中空太 陽輪軸12a及中空第一電動機軸46。由此將行星輪架軸16a與作為變速器 60中第一變速行星齒輪機構PG1的輸入元件的太陽輪61連接?？山?jīng)由離 合器C0與第二太陽輪12連結的第一電動機軸46在與發(fā)動機22相反的方 向上(朝向車體的后部)從電動機MG1進一步延伸，并與變速器60中第 二變速行星齒輪機構PG2的太陽輪65連接。在這種改變示例的混合動力 車輛20A中，動力分配集成機構10被布置為與電動機MG1及MG2共 軸，并位于彼此共軸布置的電動機MG1與MG2之間。作為動力輸出設備 構件的發(fā)動機22、電動機MG2、(減速齒輪機構50)、動力分配集成機 構10、電動機MG1以及變速器60以此順序從車體前方向后方布置。配備 有上述結構的動力分配集成機構10的混合動力車輛20A具有與配備有動 力分配集成機構40的實施例的混合動力車輛20類似的功能及效果。構造 為包括兩個太陽輪11及12、多個分級齒輪15以及行星輪架16的行星齒 輪機構的動力分配集成機構10在徑向上具有更小的尺寸。因此，上述設 置有利地減小了動力輸出設備的尺寸。在圖14的混合動力車輛20A中，動力分配集成機構IO被設計為具有 滿足P0.5的速比p 。速比p表示第二太陽輪12的齒數(shù)與第一小齒輪13 的齒數(shù)的乘積除以第一太陽輪11的齒數(shù)與第二小齒輪14的齒數(shù)的乘積所 得到的商。與圖1所示實施例的混合動力車輛20的動力分配集成機構40 類似，位于電動機MG2與行星輪架16 (相較于第二太陽輪12，其對發(fā)動 機22的轉(zhuǎn)矩分配具有更大百分比)之間的減速齒輪機構50減輕了電動機 MG2的轉(zhuǎn)矩負載，由此在這種改變示例的混合動力車輛20A中有效地減 小了電動機MG2的尺寸并降低了其動力損失。將減速齒輪機構50的減速 比設定至接近p/ (l-p )的值使得電動機MG1及MG2能夠具有大致相同 的規(guī)格。該設置有效地改進了動力輸出設備的生產(chǎn)率，并降低了動力輸出 設備的制造成本。但是，速比p的上述設定既不是必需的也并非限制性 的，動力分配集成機構10也可以具有速比pX).5。在這種改變設置中，因 為第二太陽輪12比行星輪架16對發(fā)動機22的轉(zhuǎn)矩分配具有更大百分比， 故應當將減速齒輪機構50布置在第二太陽輪12與電動機MG1之間以減小電動機MG1的尺寸并降低其動力損失。在這種改變設置中，將減速齒 輪機構50的減速比設定至接近P/ (1-P )的值使得電動機MG1及MG2 能夠具有大致相同的規(guī)格。該改變設置也有效地改進了動力輸出設備的生 產(chǎn)率，并降低了動力輸出設備的制造成本。在本實施例的混合動力車輛20及20A中，作為第三固定結構的制動 器B3可以被設計為以不可旋轉(zhuǎn)方式來固定作為動力分配集成機構40的第 一元件的行星輪架45。制動器B3可以被設置為與變速器60分離。離合器 C0并不限于使太陽輪41與電動機MG1連接及分離的元件。離合器CO也 可以設置為使行星輪架45 (第一元件)與行星輪架軸45a (電動機MG2) 連接及分離，或者也可設置為使發(fā)動機22的曲軸26與齒圈42 (第三元 件)連接及分離。本實施例的混合動力車輛20可被構造為基于后輪驅(qū)動 的四輪驅(qū)動車輛。在上述實施例及其改變示例中，動力輸出設備被安裝在 混合動力車輛20或混合動力車輛20A上。但是，本發(fā)明的動力輸出設備 并不限于安裝在混合動力車輛上，而可以安裝在多種不同運動物體上，包 括各種機動車輛及其他交通工具、汽艇及艦船以及飛行器，或者可內(nèi)建在 包括建筑機械的靜止設備中。本實施例及其改變示例中的主要元件如下所述對應于本發(fā)明權利要求 中的主要構件。在本實施例及其改變示例中的發(fā)動機22、設置以能夠進行 動力輸入及動力輸出的電動機MG2、設置以能夠進行動力輸入及動力輸出 的電動機MG1以及設置以能夠與電動機MG1及MG2互送電力的電池35 分別相當于本發(fā)明的"內(nèi)燃機"、"第一電動機"、"第二電動機"以及 "蓄電器"。動力分配集成機構40或10以及變速器60分別相當于本發(fā)明 的"動力分配集成機構"以及"變速傳遞組件"。"內(nèi)燃機"并不限于接 收烴燃料(例如汽油或輕油)供應并輸出動力的發(fā)動機22，而可以是任何 其他類型的設計，例如氫發(fā)動機。"第一電動機"及"第二電動機"并不 限于構造為同步電動發(fā)電機的電動機MG1及MG2，而可以是其他任何類 型的設計，例如感應電動機。"蓄電器"并不限于構造為二次電池的電池 35，而可以是任何等同單元，例如，能夠與第一電動機及第二電動機互送 電力的電容器。"動力分配集成機構"并不限于動力分配集成機構40或3410，而可以是任何等同機構，該機構具有與第一電動機的轉(zhuǎn)軸連接的第一 元件、與第二電動機的轉(zhuǎn)軸連接的第二元件以及與內(nèi)燃機的發(fā)動機軸連接的第三元件，并被構造為允許上述三個元件相互之間差動旋轉(zhuǎn)。本實施例 及其改變示例中的主要元件與本發(fā)明權利要求中的主要構件的上述對應關 系在任何方面均非限制性，而僅為具體描述實現(xiàn)本發(fā)明的模式的說明。 即，上述實施例及其改變示例在各個方面均應被視為說明而非限制?？梢源嬖诟鞣N改變、變化以及替代而不脫離本發(fā)明的主要特征的范圍 或精神。本發(fā)明的范圍及精神由所附權利要求而非以上描述來表示。通過引用，將于2007年6月14日遞交的日本專利申請No.2007-157372中的內(nèi)容(包括說明書、附圖以及權利要求書)包含在本說明書 中。
權利要求
1.一種動力輸出設備，其被配置以向驅(qū)動軸輸出動力，所述動力輸出設備包括內(nèi)燃機；第一電動機，其能夠輸入動力并輸出動力；第二電動機，其能夠輸入動力并輸出動力；動力分配集成機構，其具有與所述第一電動機的轉(zhuǎn)軸連接的第一元件、與所述第二電動機的轉(zhuǎn)軸連接的第二元件以及與所述內(nèi)燃機的發(fā)動機軸連接的第三元件，并且所述動力分配集成機構被配置以允許所述三個元件相互進行差動旋轉(zhuǎn)；以及變速傳遞組件，其包括第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構，其具有與所述動力分配集成機構的所述第一元件連接的輸入元件、與所述驅(qū)動軸連接的輸出元件、以及可固定元件，并且所述第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構被配置以允許所述三個元件相互進行差動旋轉(zhuǎn)；第一固定裝置，其被配置以不可旋轉(zhuǎn)方式來固定所述第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構的所述可固定元件，并以可旋轉(zhuǎn)方式來釋放所述可固定元件；第一連接裝置，其被配置以使所述第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構的所述輸出元件與所述可固定元件連接和分離；第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構，其具有與所述動力分配集成機構的所述第二元件連接的輸入元件、與所述驅(qū)動軸連接的輸出元件、以及可固定元件，并且所述第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構被配置以允許所述三個元件相互進行差動旋轉(zhuǎn)；第二固定裝置，其被配置以不可旋轉(zhuǎn)方式來固定所述第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構的所述可固定元件，并以可旋轉(zhuǎn)方式來釋放所述可固定元件；以及第二連接裝置，其被配置以使所述第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構的所述輸出元件與所述可固定元件連接和分離。
2. 根據(jù)權利要求1所述的動力輸出設備，所述動力輸出設備還包括 第三固定裝置，其被配置以不可旋轉(zhuǎn)方式來固定所述動力分配集成機構的所述第一元件及所述第二元件中任一者。
3. 根據(jù)權利要求1所述的動力輸出設備，其中，所述變速傳遞組件包括既起所述第一固定裝置作用又起所述第一連接 裝置作用的單一第一離合器，以及既起所述第二固定裝置作用又起所述第 二連接裝置作用的單一第二離合器。
4. 根據(jù)權利要求1所述的動力輸出設備，其中，所述第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構是單小齒輪式行星齒輪機構，其包括與所述動力分配集成機構的所述第一元件連接的太陽輪；被配置為可通過所 述第一固定裝置以不可旋轉(zhuǎn)方式固定的齒圈；以及與所述驅(qū)動軸連接并對 分別與所述太陽輪及所述齒圈兩者都嚙合的小齒輪提供支撐的行星輪架， 并且其中，所述第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構是單小齒輪式行星齒輪機構，其包 括與所述動力分配集成機構的所述第二元件連接的太陽輪；被配置為可 通過所述第二固定裝置以不可旋轉(zhuǎn)方式固定的齒圈；以及與所述第一變速 差動旋轉(zhuǎn)機構的所述行星輪架以及所述驅(qū)動軸連接、并且對分別與所述太 陽輪及所述齒圈兩者都嚙合的小齒輪提供支撐的行星輪架。
5. 根據(jù)權利要求1所述的動力輸出設備，其中，所述動力分配集成機構是雙小齒輪式行星齒輪機構，其包括太陽輪、 齒圈以及行星輪架，所述行星輪架被配置以對彼此嚙合的兩個小齒輪組提 供支撐，所述兩個小齒輪中一個小齒輪與所述太陽輪嚙合，而所述兩個小 齒輪中另一小齒輪與所述齒圈嚙合，并且其中，所述第一元件是所述太陽 輪及所述行星輪架其中一者，所述第二元件是所述太陽輪及所述行星輪架 其中另一者，而所述第三元件是所述齒圈。
6. 根據(jù)權利要求5所述的動力輸出設備，其中，所述動力分配集成機構被配置以使速比P滿足P<0.5的關系式，其 中，所述速比p表示所述太陽輪的齒數(shù)除以所述齒圈的齒數(shù)所得的商，并 且其中，所述行星輪架經(jīng)由減速裝置與所述第一電動機或者所述第二電動 機連接。
7. 根據(jù)權利要求6所述的動力輸出設備，其中， 所述減速裝置具有被設定為接近p/ (1-P)的值的減速比。
8. 根據(jù)權利要求5所述的動力輸出設備，其中，所述動力分配集成機構被設計以使速比P滿足P>0.5的關系式，其中，所述速比P表示所述太陽輪的齒數(shù)除以所述齒圈的齒數(shù)所得的商，并 且其中，所述太陽輪經(jīng)由減速裝置與所述第一電動機或者所述第二電動機 連接。
9. 根據(jù)權利要求8所述的動力輸出設備，其中， 所述減速裝置具有被設定為接近(l-p) // 的值的減速比。
10. —種混合動力車輛，其配備有由來自驅(qū)動軸的動力驅(qū)動的驅(qū)動輪，所述混合動力車輛包括內(nèi)燃機；第一電動機，其能夠輸入動力并輸出動力； 第二電動機，其能夠輸入動力并輸出動力；動力分配集成機構，其具有與所述第一電動機的轉(zhuǎn)軸連接的第一元 件、與所述第二電動機的轉(zhuǎn)軸連接的第二元件以及與所述內(nèi)燃機的發(fā)動機 軸連接的第三元件，并且所述動力分配集成機構被配置以允許所述三個元 件相互進行差動旋轉(zhuǎn)；以及變速傳遞組件，其包括第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構，其具有與所述動力 分配集成機構的所述第一元件連接的輸入元件、與所述驅(qū)動軸連接的輸出 元件、以及可固定元件，并且所述第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構被配置以允許所 述三個元件相互進行差動旋轉(zhuǎn)；第一固定裝置，其被配置以不可旋轉(zhuǎn)方式 來固定所述第一變速差動旋轉(zhuǎn)機構的所述可固定元件，并以可旋轉(zhuǎn)方式來 釋放所述可固定元件；第一連接裝置，其被配置以使所述第一變速差動旋 轉(zhuǎn)機構的所述輸出元件與所述可固定元件連接和分離；第二變速差動旋轉(zhuǎn) 機構，其具有與所述動力分配集成機構的所述第二元件連接的輸入元件、 與所述驅(qū)動軸連接的輸出元件、以及可固定元件，并且所述第二變速差動 旋轉(zhuǎn)機構被配置以允許所述三個元件相互進行差動旋轉(zhuǎn)；第二固定裝置， 其被配置以不可旋轉(zhuǎn)方式來固定所述第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構的所述可固定 元件，并以可旋轉(zhuǎn)方式來釋放所述可固定元件；以及第二連接裝置，其被 配置以使所述第二變速差動旋轉(zhuǎn)機構的所述輸出元件與所述可固定元件連 接和分離。
全文摘要
本發(fā)明涉及動力輸出設備以及配備有動力輸出設備的混合動力車輛。本發(fā)明的混合動力車輛配備有動力分配集成機構及變速器。動力分配集成機構包括與電動機(MG2)連接的行星輪架、與電動機(MG1)連接的太陽輪以及與發(fā)動機連接的齒圈。變速器包括第一變速行星齒輪機構、第二變速行星齒輪機構、被構造以不可旋轉(zhuǎn)方式來固定第一變速行星齒輪機構的齒圈(62)并以可旋轉(zhuǎn)方式釋放該齒圈并且將該齒圈與由第一變速行星齒輪機構及第二變速行星齒輪機構共享的共用行星輪架連接的制動離合器、以及被構造以不可旋轉(zhuǎn)方式來固定第二變速行星齒輪機構的齒圈(66)并以可旋轉(zhuǎn)方式來釋放該齒圈并且將該齒圈與共用行星輪架連接的制動離合器。
文檔編號B60K6/365GK101323244SQ20081011127
公開日2008年12月17日 申請日期2008年6月13日 優(yōu)先權日2007年6月14日
發(fā)明者大庭秀洋 申請人:豐田自動車株式會社