專利名稱：動力輸出裝置和安裝有該動力輸出裝置的汽車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動力輸出裝置和安裝有該動力輸出裝置的汽車，具體地說涉及將動力輸出到驅(qū)動軸的動力輸出裝置和安裝有該動力輸出裝置的汽車。
背景技術(shù)：
一直以來，作為這種動力輸出裝置，提出了在連接于車軸(車橋)的變速器上安裝致動裝置，并將發(fā)動機經(jīng)由離合器連接到電機的旋轉(zhuǎn)軸上的兩組結(jié)構(gòu)分別經(jīng)由離合器和制動器安裝在致動裝置上的方案(例如，參照日本特開平11-31137號公報)。該裝置通過使離合器和制動器適當(dāng)?shù)貏幼?，使兩個電機和兩個發(fā)動機進行多種組合，以使發(fā)動機在高效運轉(zhuǎn)點(工作點，運転ポイント)進行運轉(zhuǎn)(運行)，從而實現(xiàn)車輛整體的能量效率的提高。
在上述的動力輸出裝置中，在致動裝置的特性上，使一組的發(fā)動機在高效運轉(zhuǎn)點運轉(zhuǎn)時，對另一組來說必須輸出抵消其反作用力的轉(zhuǎn)矩，并以由朝向變速器的輸出軸的轉(zhuǎn)速和上述一組的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速所決定的轉(zhuǎn)速進行旋轉(zhuǎn)，因而另一組的發(fā)動機不能在高效運轉(zhuǎn)點進行運轉(zhuǎn)。即，兩個發(fā)動機中的運轉(zhuǎn)自由度低。
另一方面，近年來，由電機驅(qū)動的電動汽車、安裝有發(fā)動機和電機的混合動力汽車、安裝有燃料電池的燃料電池車等，在汽車上安裝有各種結(jié)構(gòu)的動力輸出裝置，在這種動力輸出裝置中，提高能量效率成為一個課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的動力輸出裝置和安裝有該動力輸出裝置的汽車，其目的之一在于，在具有兩個電機和兩個內(nèi)燃機的動力輸出裝置和安裝有該動力輸出裝置的汽車中，提出一種使兩個內(nèi)燃機中的運轉(zhuǎn)自由度提高的結(jié)構(gòu)。并且，本發(fā)明的動力輸出裝置和安裝有該動力輸出裝置的汽車，其目的之二在于，實現(xiàn)裝置整體或者車輛整體的能量效率的提高。
本發(fā)明的動力輸出裝置和安裝有該動力輸出裝置的汽車為了實現(xiàn)上述目的的至少一部分而采用以下的技術(shù)方案。
本發(fā)明的動力輸出裝置是對驅(qū)動軸輸出動力的動力輸出裝置，其包括第一內(nèi)燃機；第二內(nèi)燃機；第一電動機；第二電動機；以及具有多個軸的多軸式動力輸入輸出器，該多個軸包含4個軸，即，連接到所述第一內(nèi)燃機的輸出軸的第一軸、連接到所述第二內(nèi)燃機的輸出軸的第二軸、連接到所述第一電動機的旋轉(zhuǎn)軸的第三軸和連接到所述第二電動機的旋轉(zhuǎn)軸的第四軸，所述4個軸的任意一軸連接到所述驅(qū)動軸上，根據(jù)該4個軸中的任意2軸的轉(zhuǎn)速使剩余的2軸旋轉(zhuǎn)，通過獲取從所述多個軸輸入和向所述多個軸輸出的動力(即輸入輸出所述多個軸的動力的收支/輸入輸出)，將來自所述第一內(nèi)燃機、所述第二內(nèi)燃機、所述第一電動機和所述第二電動機的動力的至少一部分輸出到所述驅(qū)動軸。
在本發(fā)明的該動力輸出裝置中，多軸式動力輸入輸出器具有多個軸，該多個軸包含4個軸，即，連接到第一內(nèi)燃機的輸出軸的第一軸、連接到第二內(nèi)燃機的輸出軸的第二軸、連接到第一電動機的旋轉(zhuǎn)軸的第三軸和連接到第二電動機的旋轉(zhuǎn)軸的第四軸，該4個軸的某個軸連接到驅(qū)動軸上，根據(jù)該4個軸中的任意2個軸的轉(zhuǎn)速使剩余的2個軸旋轉(zhuǎn)，通過該多軸式動力輸入輸出器，進行至少從第一內(nèi)燃機、第二內(nèi)燃機、第一電動機和第二電動機向該4個軸輸入及從該4個軸輸出的動力的收支(輸入輸出)，而將動力輸出到驅(qū)動軸。因此，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)第一內(nèi)燃機、第二內(nèi)燃機、第一電動機和第二電動機的驅(qū)動，從而能夠提高裝置的能量效率。
在所述的本發(fā)明的動力輸出裝置中，所述多軸式動力輸入輸出器能夠設(shè)置成將所述第三軸或者所述第四軸連接到所述驅(qū)動軸，所述多個軸式動力輸入輸出器還能夠設(shè)置成將所述第一軸或者所述第二軸連接到所述驅(qū)動軸。
并且，在本發(fā)明的動力輸出裝置中，所述多軸式動力輸入輸出器可具有進行所述第一內(nèi)燃機的輸出軸與所述第一軸的連接和解除連接的第一連接解除機構(gòu)；進行所述第二內(nèi)燃機的輸出軸與所述第二軸的連接和解除連接的第二連接解除機構(gòu)。這樣，通過使所述第一連接解除機構(gòu)和第二連接解除機構(gòu)適當(dāng)?shù)貏幼?，就能夠提高第一?nèi)燃機和第二內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)自由度。其結(jié)果，可使第一內(nèi)燃機和第二內(nèi)燃機在高效運轉(zhuǎn)點進行運轉(zhuǎn)或使運轉(zhuǎn)停止，從而能夠提高裝置的能量效率。在該方式的本發(fā)明的動力輸出裝置中，能夠使所述第一連接解除機構(gòu)和第二連接解除機構(gòu)中至少一方為單向離合器。這樣，能夠通過內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)來進行連接解除機構(gòu)的連接或連接的解除。
進一步，在本發(fā)明的動力輸出裝置中，所述多軸式動力輸入輸出器能夠以下述的方式連接該4個軸，即，所述4個軸中與所述驅(qū)動軸連接的軸以該4個軸中的最大轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)或者以最小轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)中的任一種方式旋轉(zhuǎn)；所述多軸式動力輸入輸出器還能夠以下述的旋轉(zhuǎn)方式連接該4個軸，即，所述4個軸中與所述驅(qū)動軸連接的軸以既不以該4個軸中的最大轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)也不以最小轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的方式旋轉(zhuǎn)。
或者，在本發(fā)明的動力輸出裝置中，可包括要求動力設(shè)定部，其根據(jù)操作者的操作來設(shè)定所述驅(qū)動軸所要求的要求動力；和控制部，用于控制所述第一內(nèi)燃機、所述第二內(nèi)燃機、所述第一電動機、所述第二電動機和所述多軸式動力輸入輸出器，以將基于該被設(shè)定的要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸。這樣，能夠?qū)⒒诓僮髡叩牟僮鞯膭恿敵龅津?qū)動軸。該情況下，所述控制部能夠進行控制以使得基于所述被設(shè)定的要求動力的動力被高效地輸出到所述驅(qū)動軸。這樣，能夠使裝置的能量效率提高。
在具有所述控制部的方式的本發(fā)明的動力輸出裝置中，具有可與所述第一電動機和所述第二電動機互換電力的蓄電裝置，所述控制部切換下列第一到第四控制來進行控制以將基于所述被設(shè)定的要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸，即，第一控制，其控制成不利用來自所述第一內(nèi)燃機的動力而利用來自所述第二內(nèi)燃機的動力將基于所述被設(shè)定的要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸；第二控制，其控制成不利用來自所述第二內(nèi)燃機的動力而利用來自所述第一內(nèi)燃機的動力將基于所述被設(shè)定的要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸；第三控制，其控制成利用來自所述第一內(nèi)燃機的動力和來自所述第二內(nèi)燃機的動力將基于所述被設(shè)定的要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸；第四控制，其控制成不利用來自所述第一內(nèi)燃機的動力和來自所述第二內(nèi)燃機的動力雙方而將基于所述被設(shè)定的要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸。這樣，能夠切換第一控制、第二控制、第三控制和第四控制這4種控制以將基于要求動力的動力輸出到驅(qū)動軸。在該情況下，對于在所述第一控制或所述第二控制中動力不被利用的內(nèi)燃機，所述控制部可以使該內(nèi)燃機停止運轉(zhuǎn)。并且，所述控制部能夠設(shè)置成以如下方式進行控制，即，根據(jù)所述被設(shè)定的要求動力，從所述第一控制、所述第二控制、所述第三控制和所述第四控制中選擇任一控制，以將基于所述設(shè)定的要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸。這樣，能夠通過根據(jù)要求動力的控制將動力輸出到驅(qū)動軸。
并且，在本發(fā)明的動力輸出裝置中，所述多軸式輸入輸出器包括具有三個旋轉(zhuǎn)要素的第一行星齒輪；和第二行星齒輪，其具有三個旋轉(zhuǎn)要素，且該三個旋轉(zhuǎn)要素中的任二個旋轉(zhuǎn)要素分別和所述第一行星齒輪中的三個旋轉(zhuǎn)要素中的任二個旋轉(zhuǎn)要素相連接；其中，與所述第二行星齒輪的三個旋轉(zhuǎn)要素中和所述第一行星齒輪的三個旋轉(zhuǎn)要素中的任一要素都不連接的旋轉(zhuǎn)要素、以及與所述第一行星齒輪的三個旋轉(zhuǎn)要素連接的4個軸作為所述4個軸。這樣通過利用兩個行星齒輪就能夠構(gòu)成多軸式動力輸入輸出器。
本發(fā)明的汽車的要旨是將車軸與驅(qū)動軸連接起來，并安裝有上述任何一個方式的本發(fā)明的動力輸出裝置，即，基本上是將動力輸出到驅(qū)動軸的動力輸出裝置，其包括第一內(nèi)燃機；第二內(nèi)燃機；第一電動機；第二電動機；以及具有多個軸的多軸式動力輸入輸出器，該多個軸包含4個軸，即，連接到所述第一內(nèi)燃機的輸出軸的第一軸、連接到所述第二內(nèi)燃機的輸出軸的第二軸、連接到所述第一電動機的旋轉(zhuǎn)軸的第三軸和連接到所述第二電動機的旋轉(zhuǎn)軸的第四軸，所述4個軸的任意一軸連接到所述驅(qū)動軸上，根據(jù)該4個軸中的任意2軸的轉(zhuǎn)速使剩余的2軸旋轉(zhuǎn)，通過進行從所述多個軸輸入和向所述多個軸輸出的動力的收支(即輸入輸出所述多個軸的動力的輸入輸出)，將來自所述第一內(nèi)燃機、所述第二內(nèi)燃機、所述第一電動機和所述第二電動機的動力的至少一部分輸出到所述驅(qū)動軸。
在本發(fā)明的汽車中，由于安裝有上述任何一種方式的本發(fā)明的動力輸出裝置，所以能夠?qū)崿F(xiàn)與本發(fā)明的動力輸出裝置所達(dá)到的效果，例如通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整第一內(nèi)燃機、第二內(nèi)燃機、第一電動機和第二電動機的驅(qū)動而使裝置的能量效率提高、以及可使第一內(nèi)燃機和第二內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)的自由度提高等同樣的效果。


圖1是示意性示出安裝了作為第一實施例的動力輸出裝置的混合動力汽車20的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；圖2是示出用于說明第一運轉(zhuǎn)模式(pattern)中的動力分配綜合(統(tǒng)合)機構(gòu)30的運轉(zhuǎn)要素的轉(zhuǎn)速和扭矩的力學(xué)關(guān)系的列線圖的一個示例的說明圖；圖3是示出用于說明第二運轉(zhuǎn)模式中的動力分配綜合機構(gòu)30的運轉(zhuǎn)要素的轉(zhuǎn)速和扭矩的力學(xué)關(guān)系的列線圖的一個示例的說明圖；圖4是示出用于說明第三運轉(zhuǎn)模式中的動力分配綜合機構(gòu)30的運轉(zhuǎn)要素的轉(zhuǎn)速和扭矩的力學(xué)關(guān)系的列線圖的一個示例的說明圖；圖5是示出用于說明電機運轉(zhuǎn)模式中的動力分配綜合機構(gòu)30的運轉(zhuǎn)要素的轉(zhuǎn)速和扭矩的力學(xué)關(guān)系的列線圖的一個示例的說明圖；圖6是示出將正常時的第一運轉(zhuǎn)模式和第二運轉(zhuǎn)模式用列線圖比較的狀態(tài)的說明圖；圖7是示出使低扭矩的動力作用于以高速旋轉(zhuǎn)進行驅(qū)動的驅(qū)動軸65時的第一運轉(zhuǎn)模式和第二運轉(zhuǎn)模式用列線圖比較的狀態(tài)的說明圖；圖8是示出由第一實施例的混合動力用電子控制單元70所執(zhí)行的驅(qū)動控制例程的一個示例的流程圖；圖9是示出驅(qū)動要求扭矩設(shè)定用圖的一個示例的說明圖；
圖10是示出發(fā)動機EG2的動作線(動作ライン)的一個示例和設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne2*和目標(biāo)扭矩Te2*的狀態(tài)的說明圖；圖11是示出選擇第三運轉(zhuǎn)模式時設(shè)定發(fā)動機EG1、發(fā)動機EG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*、Ne2*和目標(biāo)扭矩Te1*、Te2*的狀態(tài)的說明圖；圖12是示出在4個軸上連接兩個發(fā)動機和兩個電機的連接方法中的第一實施例以外的連接方法的說明圖；圖13是示意性示出安裝了作為第二實施例的動力輸出裝置的混合動力汽車120的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；圖14是示出用于說明第四運轉(zhuǎn)模式中的動力分配綜合機構(gòu)130的運轉(zhuǎn)要素的轉(zhuǎn)速和扭矩的力學(xué)關(guān)系的列線圖的一個示例的說明圖；圖15是示出用于說明第五運轉(zhuǎn)模式中的動力分配綜合機構(gòu)130的運轉(zhuǎn)要素的轉(zhuǎn)速和扭矩的力學(xué)關(guān)系的列線圖的一個示例的說明圖；圖16是示出用于說明第六運轉(zhuǎn)模式中的動力分配綜合機構(gòu)130的運轉(zhuǎn)要素的轉(zhuǎn)速和扭矩的力學(xué)關(guān)系的列線圖的一個示例的說明圖；圖17是示出用于說明電機運轉(zhuǎn)模式中的動力分配綜合機構(gòu)130的運轉(zhuǎn)要素的轉(zhuǎn)速和扭矩的力學(xué)關(guān)系的列線圖的一個示例的說明圖；圖18是示出由第二實施例的混合動力用電子控制單元70執(zhí)行的驅(qū)動控制例程的一個示例的流程圖；圖19是示出選擇電機運轉(zhuǎn)模式時設(shè)定扭矩指令Tm1*、Tm2*的狀態(tài)的說明圖；圖20是示出在4個軸上連接兩個發(fā)動機和兩個電機的連接方法中的第二實施例以外的連接方法的說明圖。
具體實施例方式
下面，采用實施例對用于實施本發(fā)明的最佳方式進行說明。
A.第一實施例圖1是示意性示出安裝了作為第一實施例的動力輸出裝置的混合動力汽車20的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，第一實施例的混合動力汽車20包括發(fā)動機EG1、EG2；經(jīng)由減震器28、29而連接到發(fā)動機EG1、EG2的曲軸26、27上且經(jīng)由差速器68和齒輪機構(gòu)66連接到驅(qū)動輪69a、69b上的4軸式動力分配綜合機構(gòu)30；與該動力分配綜合機構(gòu)30相連且能夠發(fā)電的電機MG1；與該動力分配綜合機構(gòu)30相連且能夠發(fā)電的電機MG2；以及對動力輸出裝置整體進行控制的混合動力用電子控制單元70。
發(fā)動機EG1、EG2是通過汽油或輕油等碳?xì)浠衔锶剂隙敵鰟恿Φ膬?nèi)燃機，通過發(fā)動機用電子控制單元(以下稱為發(fā)動機ECU)24、25接收燃料噴射控制、點火控制、吸入空氣量調(diào)節(jié)控制等的運轉(zhuǎn)控制。用于對發(fā)動機EG1、EG2進行運轉(zhuǎn)控制所必需的信號，例如來自檢測發(fā)動機EG1、EG2的旋轉(zhuǎn)位置的曲軸位置傳感器22、23的信號等輸入發(fā)動機ECU24、25。發(fā)動機ECU24、25與混合動力用電子控制單元70通信，由來自混合動力用電子控制單元70的控制信號對發(fā)動機EG1、EG2進行運轉(zhuǎn)控制，同時根據(jù)需要，將與發(fā)動機EG1、EG2的運轉(zhuǎn)狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)輸出到混合動力用電子控制單元70。
動力分配綜合機構(gòu)30由2個單小齒輪(single pinion)式行星齒輪P1、P2和2個單向離合器41、42構(gòu)成。第一行星齒輪P1的太陽齒輪31與電機MG1的旋轉(zhuǎn)軸連接，齒圈32通過單向離合器42與發(fā)動機EG2的曲軸27連接，與小齒輪33連接的行星架34通過單向離合器41與發(fā)動機EG1的曲軸26連接。第二行星齒輪P2的太陽齒輪36與電機MG2的旋轉(zhuǎn)軸連接，齒圈37與第一行星齒輪P1的行星架34連接，與小齒輪38連接的行星架39與第一行星齒輪P1的齒圈32連接。與第二行星齒輪P2的太陽齒輪36連接的驅(qū)動軸65，通過齒輪機構(gòu)66和差速器齒輪68與驅(qū)動輪69a、69b連接。單向離合器41、42，在發(fā)動機EG1、EG2的轉(zhuǎn)速Ne1、Ne2要大于行星架34(齒圈37)和齒圈32(行星架39)的轉(zhuǎn)速時，接合而成為一體以將來自發(fā)動機EG1、EG2的動力傳遞至行星架34和齒圈32，在發(fā)動機EG1、EG2的轉(zhuǎn)速Ne1、Ne2比行星架34和齒圈32的轉(zhuǎn)速小時，進行空轉(zhuǎn)以使發(fā)動機EG1、EG2從行星架34和齒圈32脫離。
電機MG1、MG2都具有可作為發(fā)電機驅(qū)動的同時可作為電動機驅(qū)動的公知的同步發(fā)電電動機的結(jié)構(gòu)，通過逆變器51、52與蓄電池60進行電力交換。連接逆變器51、52與蓄電池60的電力線64由各逆變器51、52共用的正極母線和負(fù)極母線構(gòu)成，電機MG1、MG2之一發(fā)電的電力能夠由另一電機消耗。因此，蓄電池60根據(jù)電機MG1、MG2任意一個產(chǎn)生的電力或電力不足而充放電。另外，如果通過電機MG1、MG2獲取電力收支平衡，則蓄電池60就不進行充放電。電機MG1、MG2都被電機用電子控制單元(以下稱作電機ECU)50驅(qū)動控制。向電機ECU50輸入驅(qū)動控制電機MG1、MG2所必須的信號，例如從檢測出電機MG1、MG2的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器53、54來的信號，或者輸入由未圖示的電流傳感器檢測出的、施加到電機MG1、MG2上的相電流等，由電機ECU50向逆變器51、52輸出開關(guān)控制信號。電機ECU50與混合動力用電子控制單元70通信，根據(jù)來自混合動力用電子控制單元70的控制信號，驅(qū)動控制電機MG1、MG2的同時，根據(jù)需要將與電機MG1、MG2的運轉(zhuǎn)狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)向混合動力用電子控制單元70輸出。
蓄電池60由蓄電池用電子控制單元(以下稱作蓄電池ECU)62管理。向蓄電池ECU62輸入管理蓄電池60所必須的信號，例如從設(shè)置在蓄電池60的端子間的未圖示的電壓傳感器來的端子間電壓、從安裝在與蓄電池60的輸出端子連接的電力線64上的未圖示的電流傳感器來的充放電電流、從安裝在蓄電池60上的未圖示的溫度傳感器來的電池溫度等，根據(jù)需要，將與蓄電池60的狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)通過通信而向混合動力用電子控制單元70輸出。而且，為了管理蓄電池60，蓄電池ECU62還運算或設(shè)定基于電流傳感器檢測出的充放電電流的累計值的剩余容量(SOC)和基于該剩余容量(SOC)和電池溫度的輸入輸出限制Win、Wout等。
混合動力用電子控制單元70構(gòu)成為以CPU72為中心的微處理器，除CPU72之外還具有儲存處理程序的ROM74、暫時儲存數(shù)據(jù)的RAM76、未圖示的輸入輸出端口和通信端口。通過輸入端口向混合動力用電子控制單元70輸入有來自點火開關(guān)80的點火信號；從檢測出變速桿81的操作位置的變速位置傳感器82來的變速位置SP；從檢測加速踏板83的踩下量的加速踏板位置傳感器84來的加速器開度Acc；從檢測出制動踏板85的踩下量的制動踏板位置傳感器86來的制動踏板位置BP；和來自車速傳感器88的車速V等。如上所述，混合動力用電子控制單元70，通過通信端口與發(fā)動機ECU24、25、電機ECU50和蓄電池ECU62連接，并與發(fā)動機ECU24、25、電機ECU50和蓄電池ECU62進行各種控制信號和數(shù)據(jù)的交換。
這樣構(gòu)成的第一實施例的混合動力汽車20，基于和駕駛者對加速踏板83的踩下量相對應(yīng)的加速器開度Acc和車速V，計算應(yīng)當(dāng)向驅(qū)動軸65輸出的驅(qū)動要求扭矩Td*，對發(fā)動機EG1、發(fā)動機EG2、電機MG1和電機MG2進行運轉(zhuǎn)控制，以將與該驅(qū)動要求扭矩Td*相對應(yīng)的要求動力向驅(qū)動軸65輸出。作為發(fā)動機EG1、發(fā)動機EG2、電機MG1和電機MG2的運轉(zhuǎn)控制，具有扭矩變換運轉(zhuǎn)模式，以與要求動力相稱的動力從發(fā)動機EG1和發(fā)動機EG2中的一方或雙方輸出的方式對發(fā)動機EG1和發(fā)動機EG2進行運轉(zhuǎn)控制，同時以從發(fā)動機EG1、EG2輸出的動力的全部由動力分配綜合機構(gòu)30、電機MG1和電機MG2進行扭轉(zhuǎn)變換后向驅(qū)動軸65輸出的方式對電機MG1和電機MG2進行驅(qū)動控制；充放電運轉(zhuǎn)模式，以與要求動力和蓄電池60的充放電所需的電力之和相稱的動力從發(fā)動機EG1和發(fā)動機EG2中的一方或者雙方輸出的方式對發(fā)動機EG1和發(fā)動機EG2進行運轉(zhuǎn)控制，同時隨著蓄電池60的充放電，以要求動力隨著從發(fā)動機EG1或發(fā)動機EG2輸出的動力的全部或者其一部分由動力分配綜合機構(gòu)30與電機MG1和電機MG2所致的扭矩變換向驅(qū)動軸65輸出的方式對電機MG1和電機MG2進行驅(qū)動控制；和電機運轉(zhuǎn)模式，以停止發(fā)動機EG1和發(fā)動機EG2雙方的運轉(zhuǎn)并從電機MG1或電機MG2向驅(qū)動軸65輸出與要求動力相稱的動力的方式進行運轉(zhuǎn)控制等。另外，扭矩變換運轉(zhuǎn)模式和充放電運轉(zhuǎn)模式只在是否進行蓄電池60的充放電上存在差異，在實質(zhì)的控制上沒有差異。
如上述的扭矩變換運轉(zhuǎn)模式或充放電運轉(zhuǎn)模式那樣，作為從發(fā)動機EG1或發(fā)動機EG2輸出動力的運轉(zhuǎn)模式具有第一運轉(zhuǎn)模式，在使發(fā)動機EG1停止的狀態(tài)下從發(fā)動機EG2輸出動力并將其通過電機MG1、MG2進行扭矩變換后輸出到驅(qū)動軸65；第二運轉(zhuǎn)模式，在使發(fā)動機EG2停止的狀態(tài)下從發(fā)動機EG1輸出動力并將其通過電機MG1、MG2進行扭矩變換后輸出到驅(qū)動軸65上；和第三運轉(zhuǎn)模式，從發(fā)動機EG1、EG2雙方輸出動力并將此通過電機MG1、MG2進行扭矩變換后輸出到驅(qū)動軸65上。首先，對第一運轉(zhuǎn)模式進行說明。圖2是示出該運轉(zhuǎn)模式的列線圖。在將第一行星齒輪P1和第二行星齒輪P2如上所述連接起來的情況下，如圖所示，能夠以下述4軸為旋轉(zhuǎn)要素即作為所謂的4要素型的動力分配綜合機構(gòu)發(fā)揮作用第一行星齒輪P1的太陽齒輪31(以下稱為S1軸)；第一行星齒輪P1的行星架34和第二行星齒輪P2的齒圈37(以下稱為C1、R2軸)；第一行星齒輪P1的齒圈32和第二行星齒輪P2的行星架39(以下稱為R1、C2軸)；和第二行星齒輪P2的太陽齒輪36(以下稱為S2軸)。在該4要素型中，如4軸中的2軸的轉(zhuǎn)速確定則剩余的2軸的轉(zhuǎn)速就確定，如輸入輸出到3軸的動力確定則剩余的軸的動力就作為從屬關(guān)系而確定。圖中，左側(cè)的S1軸表示電機MG1的轉(zhuǎn)速Nm1即第一行星齒輪P1的太陽齒輪31的轉(zhuǎn)速，C1、R2軸表示第一行星齒輪P1的行星架34的轉(zhuǎn)速的同時還表示第二行星齒輪P2的齒圈37的轉(zhuǎn)速。并且，R1、C2軸表示發(fā)動機EG2的轉(zhuǎn)速Ne2即第一行星齒輪P1的齒圈32的轉(zhuǎn)速的同時還表示第二行星齒輪P2的行星架39的轉(zhuǎn)速。右端的S2軸表示驅(qū)動軸65和電機MG2的轉(zhuǎn)速Nd即第二行星齒輪P2的太陽齒輪36的轉(zhuǎn)速。而且，圖中，ρ1表示第一行星齒輪P1的傳動比(太陽齒輪31的齒數(shù)/齒圈32的齒數(shù))，ρ2表示第二行星齒輪P2的傳動比(太陽齒輪36的齒數(shù)/齒圈37的齒數(shù))。在該運轉(zhuǎn)模式下，發(fā)動機EG1處于停止?fàn)顟B(tài)。由于發(fā)動機EG1通過單向離合器41連接在行星架34上，所以即便在使發(fā)動機EG1停止的狀態(tài)下，4個要素的列線圖也動作。因此，考慮向4軸中的3軸進行動力的輸入輸出的情況即可。此情況下，如圖所示，從發(fā)動機EG2輸出的動力由電機MG1、MG2進行扭矩變換并輸出到驅(qū)動軸65。
接著，對第二運轉(zhuǎn)模式進行說明。圖3表示該運轉(zhuǎn)模式的列線圖。在該運轉(zhuǎn)模式下，發(fā)動機EG2處于停止的狀態(tài)下。如上所述，由于發(fā)動機EG2也通過單向離合器42連接在齒圈32上，所以發(fā)動機EG2能夠保持在停止的狀態(tài)下，能夠在該狀態(tài)下考慮列線圖。此情況下，與所述的第一運轉(zhuǎn)模式同樣，從發(fā)動機EG1輸出的動力通過電機MG1、MG2進行扭矩變換后輸出到驅(qū)動軸65。進而，對第三運轉(zhuǎn)模式進行說明。圖4表示該運轉(zhuǎn)模式的列線圖。此時，從發(fā)動機EG1和發(fā)動機EG2輸出的動力通過電機MG1、MG2進行扭矩變換并輸出到驅(qū)動軸65。而且，在電機運轉(zhuǎn)模式下，如圖5的列線圖所示，由于使發(fā)動機EG1、EG2都處于停止的狀態(tài)下，所以發(fā)動機EG1通過單向離合器41連接的第一行星齒輪P1的行星架34的轉(zhuǎn)速變得值為0，將來自電機MG2的扭矩輸出到驅(qū)動軸65。
下面，對各運轉(zhuǎn)模式的特征進行說明。首先，比較第一運轉(zhuǎn)模式和第二運轉(zhuǎn)模式。圖6示出使發(fā)動機EG1、EG2在同一運轉(zhuǎn)點進行運轉(zhuǎn)時的第一運轉(zhuǎn)模式和第二運轉(zhuǎn)模式的列線圖?，F(xiàn)在，考慮為了從發(fā)動機EG1、EG2中的一方輸出驅(qū)動軸65所要求的要求動力(轉(zhuǎn)速Nd×扭矩Td)的全部而使發(fā)動機EG1、EG2在高效運轉(zhuǎn)點(轉(zhuǎn)速Ne、扭矩Te)進行運轉(zhuǎn)的情況。圖中，實線表示使發(fā)動機EG2在該運轉(zhuǎn)點進行運轉(zhuǎn)的第一運轉(zhuǎn)模式的列線圖，虛線表示使發(fā)動機EG1在該運轉(zhuǎn)點進行運轉(zhuǎn)的第二運轉(zhuǎn)模式的列線圖。此時，來自發(fā)動機EG1、EG2的動力的一部分由基于傳動比ρ1、ρ2的分配比而直接輸出到驅(qū)動軸65。從發(fā)動機EG1、EG2直接輸出到驅(qū)動軸65的扭矩(以下稱為直達(dá)扭矩)Tes1、Tes2由下式(1)、(2)進行計算。通過式(1)、(2)可知，使發(fā)動機EG2運轉(zhuǎn)時的直達(dá)扭矩Tes2比使發(fā)動機EG1運轉(zhuǎn)時的直達(dá)扭矩Tes1大。在此，如果考慮不伴隨充放電而將來自發(fā)動機EG1、EG2的動力的全部都進行扭矩轉(zhuǎn)換并輸出到驅(qū)動軸65的情況，則要求扭矩Td與來自發(fā)動機EG1、EG2的直達(dá)扭矩Tes1、Tes2的偏差扭矩從電機MG2輸出。從該電機MG2輸出的扭矩，由于伴隨著將來自發(fā)動機EG1、EG2的動力的一部分由電機MG1進行發(fā)電而利用該電力由電機MG2驅(qū)動的電力變換，所以與不伴隨電力變換的情況相比效率低下。因此，從發(fā)動機EG1、EG2向驅(qū)動軸65輸出的直達(dá)扭矩越大，則作為整體的能量效率就越高。其結(jié)果，通常第一運轉(zhuǎn)模式的效率變得較高。
Tes1=11+ρ1+(ρ1/ρ2)Te...(1)]]>Tes2=(1+ρ1)1+ρ1+(ρ1/ρ2)Te...(2)]]>接著，考慮驅(qū)動軸65的轉(zhuǎn)速Nd較大而要求動力(Nd×Td)較小時，即車輛進行高速巡航運行時。此情況下，驅(qū)動軸65的轉(zhuǎn)速Nd變得較大而發(fā)動機的轉(zhuǎn)速Ne變得較小。圖7示出使發(fā)動機EG1、EG2在同一運轉(zhuǎn)點進行運轉(zhuǎn)時的第一運轉(zhuǎn)模式和第二運轉(zhuǎn)模式的列線圖。圖中，實線表示使發(fā)動機EG1在上述的運轉(zhuǎn)點(轉(zhuǎn)速Ne，扭矩Te)進行運轉(zhuǎn)的第二運轉(zhuǎn)模式的列線圖，虛線表示使發(fā)動機EG2在同樣的運轉(zhuǎn)點進行運轉(zhuǎn)的第一運轉(zhuǎn)模式的列線圖。如果使發(fā)動機EG1、EG2在這樣的運轉(zhuǎn)點進行運轉(zhuǎn)，則如第一運轉(zhuǎn)模式的列線圖所示，會產(chǎn)生電機MG1的轉(zhuǎn)速Nm1變?yōu)樨?fù)的情況。此時，電機MG1，由于為相對于來自發(fā)動機EG2的動力取得反作用力而必須要輸出與旋轉(zhuǎn)方向相同方向的扭矩，所以被牽引驅(qū)動。如果考慮能量收支，則此時的電機MG2為了提供電機MG1消耗的電力而被再生驅(qū)動。該狀態(tài)是將輸出到驅(qū)動軸65的動力的一部分由電機MG2發(fā)電，將發(fā)電后的電力供給電機MG1并作為動力輸出到驅(qū)動軸65的上游側(cè)的動力分配綜合機構(gòu)30，從而產(chǎn)生動力-電力-動力的動力循環(huán)。由于該動力循環(huán)中對一部分的能量多次作用發(fā)電效率和電機效率，結(jié)果使得整體的能量效率降低。如上所述，通常第一運轉(zhuǎn)模式變得比第二運轉(zhuǎn)模式的效率高，但在進行這樣的動力循環(huán)時，也不是說一定是第一運轉(zhuǎn)模式的效率變高。因此，根據(jù)動力循環(huán)的程度，整體的能量效率有時是不引起動力循環(huán)的第二運轉(zhuǎn)模式的效率變高。并且，根據(jù)車速和要求動力，有時第一運轉(zhuǎn)模式和第二運轉(zhuǎn)模式中的每一個都進行運轉(zhuǎn)并引起動力循環(huán)。此情況下，整體的能量效率可考慮發(fā)動機EG1、EG2的效率和由動力循環(huán)導(dǎo)致的電機MG1、MG2的效率，但通常認(rèn)為電機MG1的轉(zhuǎn)速Nm1較大的第二運轉(zhuǎn)模式的動力循環(huán)的程度變小且能量效率變高。由此，從能量效率的觀點，從只第一運轉(zhuǎn)模式產(chǎn)生動力循環(huán)時到第一、第二運轉(zhuǎn)模式雙方都產(chǎn)生動力循環(huán)之間，最好在某處從第一運轉(zhuǎn)模式切換到第二運轉(zhuǎn)模式。由于不是說能量效率由于發(fā)生動力循環(huán)而馬上降低，所以考慮發(fā)動機EG1、EG2的效率和電機MG1、MG2的效率來設(shè)定從第一運轉(zhuǎn)模式切換到第二運轉(zhuǎn)模式的切換點即可。但是，如果根據(jù)該觀點進行切換，則電機MG1的轉(zhuǎn)速Nm1為負(fù)時，電機MG2的扭矩朝向就逆反(反轉(zhuǎn))，進而電機MG1的轉(zhuǎn)速Nm1降低時，從第一運轉(zhuǎn)模式切換到第二運轉(zhuǎn)模式且電機MG2的扭矩的朝向又逆反。為了抑制這樣的電機MG2的扭矩的逆反，也有在電機MG1的轉(zhuǎn)速Nm1變得值為0時從第一運轉(zhuǎn)模式切換到第二運轉(zhuǎn)模式的方法。進而，也有不調(diào)查電機MG1的轉(zhuǎn)速Nm1而基于車速V和驅(qū)動軸65所要求的要求扭矩Td以從第一運轉(zhuǎn)模式切換到第二運轉(zhuǎn)模式的方法。此情況下，例如在高速巡航運行那樣高速行駛的狀態(tài)下要求較低的扭矩時，判斷電機MG1的轉(zhuǎn)速Nm1可能變?yōu)樨?fù)值而從第一運轉(zhuǎn)模式切換到第二運轉(zhuǎn)模式。而且，當(dāng)驅(qū)動軸65所要求的要求扭矩Td較大時，由使發(fā)動機EG1、EG2都運轉(zhuǎn)的第三運轉(zhuǎn)模式進行驅(qū)動。
接著，對這樣構(gòu)成的第一實施例的混合動力汽車20的動作進行說明。圖8是示出由混合動力用電子控制單元70執(zhí)行的驅(qū)動控制例程的一個示例的流程圖。該程序每隔預(yù)定時間(例如每隔8msec)反復(fù)執(zhí)行。
執(zhí)行驅(qū)動控制例程時，混合動力用電子控制單元70的CPU72首先執(zhí)行輸入下列控制所必須的數(shù)據(jù)的處理(步驟S100)從加速踏板位置傳感器84來的加速器開度Acc，來自車速傳感器88的車速V，發(fā)動機EG1、EG2的轉(zhuǎn)速Ne1、Ne2，用于使蓄電池60充放電的要求充放電功率Pb*等。在此，發(fā)動機EG1、EG2的轉(zhuǎn)速Ne1、Ne2是將基于曲軸位置傳感器22、23所檢測到的發(fā)動機EG1、EG2的旋轉(zhuǎn)位置進行計算后的值，通過通信從發(fā)動機ECU24、ECU25輸入而獲得。并且，要求充放電功率Pb*是將基于剩余容量(SOC)所設(shè)定的值通過通信從蓄電池ECU62輸入而獲得的。
在如此輸入數(shù)據(jù)后，根據(jù)所輸入的加速器開度Acc和車速V，設(shè)定作為車輛所要求的扭矩而要向驅(qū)動軸65輸出的驅(qū)動要求扭矩Td*和要從發(fā)動機EG1、EG2輸出的發(fā)動機要求功率Pe*(步驟S110)。在實施例中，對于驅(qū)動要求扭矩Td*，是將加速器開度Acc、車速V和驅(qū)動要求扭矩Td*之間的關(guān)系預(yù)先設(shè)定并作為要求扭矩設(shè)定用圖存儲在ROM74中，當(dāng)給出加速器開度Acc和車速V時，則從存儲的圖中導(dǎo)出并設(shè)定相對應(yīng)的要求扭矩Td*。圖9是示出要求扭矩設(shè)定用圖的一個示例。發(fā)動機要求功率Pe*是將設(shè)定的驅(qū)動要求扭矩Td*和驅(qū)動軸65的轉(zhuǎn)速Nd相乘的值與蓄電池60所要求的要求充放電功率Pb*與損失loss相加進行計算。而且，驅(qū)動軸65的轉(zhuǎn)速Nd能夠通過將車速V與換算系數(shù)k相乘求得。
接著，比較發(fā)動機要求功率Pe*和閾值Pref(步驟S120)。在此，閾值Pref是用于判斷是否使發(fā)動機EG1、EG2雙方停止而以電機運轉(zhuǎn)模式下行駛的閾值。在發(fā)動機要求功率Pe*小于閾值Pref時，為使發(fā)動機EG1、EG2的運轉(zhuǎn)停止而將目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*、Ne2*和目標(biāo)扭矩Te1*、Te2*的值設(shè)定為0(步驟S130)，將電機MG1的扭矩指令Tm1*的值也設(shè)定為0的同時將驅(qū)動要求扭矩Td*設(shè)定為電機MG2的扭矩指令Tm2*(步驟S140)，將設(shè)定的發(fā)動機EG1、EG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*、Ne2*和目標(biāo)扭矩Te1*、Te2*發(fā)送給發(fā)動機ECU24、25，將電機MG1、MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*發(fā)送給電機ECU50(步驟S230)，結(jié)束驅(qū)動控制例程。接收了目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*、Ne2*和目標(biāo)扭矩Te1*、Te2*的發(fā)動機ECU24、25使燃料噴射控制和點火控制等停止，以使由目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*、Ne2*和目標(biāo)扭矩Te1*、Te2*所示的運轉(zhuǎn)點，即，使發(fā)動機EG1、EG2停止。發(fā)動機ECU24、25，在發(fā)動機EG1、EG2運轉(zhuǎn)時停止燃料噴射控制、點火控制等以使發(fā)動機EG1、EG2的運轉(zhuǎn)停止，而在發(fā)動機EG1、EG2停止時則保持該狀態(tài)(停止?fàn)顟B(tài))。接收到扭矩指令Tm1*、Tm2*的電機ECU50，進行逆變器51、52的開關(guān)元件的開關(guān)控制，以由扭矩指令Tm1*驅(qū)動電機MG1的同時由扭矩指令Tm2*驅(qū)動電機MG2。
發(fā)動機要求功率Pe*大于等于閾值Pref時，將車速V與閾值V1ref比較的同時將驅(qū)動要求扭矩Td*與閾值T1ref比較(步驟S150)。在此，閾值V1ref和閾值T1ref是用于選擇運轉(zhuǎn)模式的閾值。閾值V1ref是用于判斷是否是有可能進行動力循環(huán)的車速的閾值，閾值T1ref是用于判斷是否要從發(fā)動機EG1、EG2雙方輸出動力的閾值。車速V小于閾值V1ref，驅(qū)動要求扭矩Td*小于閾值T1ref時，即在以較低速進行行駛時且被要求較低扭矩時，判斷為沒有動力循環(huán)的通常狀態(tài)，選擇第一運轉(zhuǎn)模式，基于發(fā)動機要求功率Pe*和發(fā)動機EG2進行高效率動作的動作線來設(shè)定發(fā)動機EG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne2*和目標(biāo)扭矩Te2*的同時(步驟S160)，為了使發(fā)動機EG1的運轉(zhuǎn)停止而將發(fā)動機EG1的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*和目標(biāo)扭矩Te1*的值設(shè)定為0(步驟S170)。圖10是示出發(fā)動機EG2的動作線的一個示例和設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne2*和目標(biāo)扭矩Te2*的狀態(tài)。如圖所示，目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne2*和目標(biāo)扭矩Te2*能夠通過使發(fā)動機EG2高效率地動作的動作線和發(fā)動機要求功率Pe*(Ne2*×Te2*)一定的曲線的交點而求得。車速V大于等于閾值V1ref、驅(qū)動要求扭矩Td*小于T1ref時，即在較高速下行駛時卻要求較低扭矩的時候，判斷為動力循環(huán)的可能性較高，選擇第二運轉(zhuǎn)模式，與第一運轉(zhuǎn)模式中的發(fā)動機EG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne2*和目標(biāo)扭矩Te2*的設(shè)定相同地設(shè)定發(fā)動機EG1的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*和目標(biāo)扭矩Te1*的同時(步驟S180)，為了使發(fā)動機EG2的運轉(zhuǎn)停止而將發(fā)動機EG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne2*和目標(biāo)扭矩Te2*的值設(shè)定為0(步驟S190)。驅(qū)動要求扭矩Td*大于等于閾值T1ref時，即在要求較高扭矩時，判斷應(yīng)從發(fā)動機EG1、EG2雙方輸出動力，選擇第三運轉(zhuǎn)模式，基于發(fā)動機要求功率Pe*來設(shè)定發(fā)動機EG1、EG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*、Ne2*和目標(biāo)扭矩Te1*、Te2*(步驟S200)。在此，關(guān)于第三運轉(zhuǎn)模式的發(fā)動機EG1、EG2的運轉(zhuǎn)點(目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*、Ne2*，目標(biāo)扭矩Te1*、Te2*)的設(shè)定方法的一個示例進行說明。在該示例中，首先，設(shè)定分配比k(應(yīng)從發(fā)動機EG1輸出的要求功率Pe1*/發(fā)動機要求功率Pe*)，利用分配比k和發(fā)動機要求功率Pe*來計算應(yīng)從發(fā)動機EG1、EG2輸出的要求功率Pe1*、Pe2*。而且，為了將設(shè)定的要求功率Pe1*、Pe2*從發(fā)動機EG1、EG2輸出，而設(shè)定能夠使發(fā)動機EG1、EG2中的一方或者雙方高效運轉(zhuǎn)的運轉(zhuǎn)點。在實施例中，將分配值k設(shè)定為0.5。亦即，對發(fā)動機EG1、EG2分別設(shè)定一半的發(fā)動機要求功率(Pe*/2)。而且，運轉(zhuǎn)點按如下方式進行設(shè)定假設(shè)在將發(fā)動機EG1(C1、R2軸)和發(fā)動機EG2(R1、C2軸)內(nèi)分為傳動比1∶1的部位具有假想的發(fā)動機，為了輸出一半的發(fā)動機要求功率(Pe*/2)而設(shè)定使該假想的發(fā)動機能夠高效率地運轉(zhuǎn)的假想運轉(zhuǎn)點(轉(zhuǎn)速Ne*，扭矩Te*)，通過利用基于所設(shè)定的轉(zhuǎn)速Ne*和驅(qū)動軸65的轉(zhuǎn)速Nd的列線圖來設(shè)定發(fā)動機EG1、EG2的運轉(zhuǎn)點。圖11示出了這樣設(shè)定發(fā)動機EG1、EG2的運轉(zhuǎn)點的狀態(tài)。而且，分配比k只用于選擇第三運轉(zhuǎn)模式時的說明中，在第一運轉(zhuǎn)模式時將分配比k的值設(shè)為0，在第二運轉(zhuǎn)模式時將分配比k的值設(shè)為1即可。
在設(shè)定發(fā)動機EG1、EG2的運轉(zhuǎn)點時，利用運轉(zhuǎn)的發(fā)動機的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*和當(dāng)前的轉(zhuǎn)速Ne并通過下面的式(3)計算電機MG1的扭矩指令Tm1*(步驟S210)。在此，運轉(zhuǎn)的發(fā)動機在第一運轉(zhuǎn)模式時為發(fā)動機EG2，在第二運轉(zhuǎn)模式時為發(fā)動機EG1，在第三運轉(zhuǎn)模式時為發(fā)動機EG1、EG2中的任意之一都可以。式(3)是用于使運轉(zhuǎn)的發(fā)動機以目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*旋轉(zhuǎn)的反饋控制中的關(guān)系式，在式(3)中，右邊第二項的“k1”表示比例項的增益，右邊第三項的“k2”表示積分項的增益。
Tm1*＝上一次Tm1*+k1·(Ne*-Ne)+k2∫(Ne*-Ne)dt…(3)這樣計算扭矩指令Tm1*后，利用驅(qū)動要求扭矩Td*、扭矩指令Tm1*、傳動比ρ1和ρ2、分配比k，通過下式(4)計算電機MG2的扭矩指令Tm2*(步驟S220)，將設(shè)定的發(fā)動機EG1、EG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*、Ne2*和目標(biāo)扭矩Te1*、Te2*輸送到發(fā)動機ECU24、25，將電機MG1、MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*輸送到電機ECU50(步驟S230)，結(jié)束驅(qū)動控制例程。接收到目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*、Ne2*和目標(biāo)扭矩Te1*、Te2*的發(fā)動機ECU24、25控制發(fā)動機EG1、EG2中的燃料噴射控制和點火控制等，以使發(fā)動機EG1、EG2在由目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*、Ne2*和目標(biāo)扭矩Te1*、Te2*所示的運轉(zhuǎn)點進行運轉(zhuǎn)。接收到扭矩指令Tm1*、Tm2*的電機ECU50進行和上述相同的逆變器1、52的開關(guān)元件的開關(guān)控制。
Tm2*＝Td*+f(ρ1，ρ2，k)×Tm1* …(4)根據(jù)上述說明的第一實施例的混合電動汽車20，能夠切換下述4種模式進行驅(qū)動控制第一運轉(zhuǎn)模式，在使發(fā)動機EG1停止的狀態(tài)下從發(fā)動機EG2輸出動力并將其通過電機MG1、MG2進行扭矩變換后輸出到驅(qū)動軸65；第二運轉(zhuǎn)模式，在使發(fā)動機EG2停止的狀態(tài)下從發(fā)動機EG1輸出動力并將此通過電機MG1、MG2進行扭矩變換后輸出到驅(qū)動軸65；第三運轉(zhuǎn)模式，從發(fā)動機EG1、EG2雙方輸出動力并將此通過電機MG1、MG2進行扭矩變換后輸出到驅(qū)動軸65；和電機運轉(zhuǎn)模式，以使發(fā)動機EG1、EG2雙方停止并從電機MG2向驅(qū)動軸65輸出動力。亦即，能夠基于驅(qū)動軸65的轉(zhuǎn)速Nd和要求扭矩Td選擇整體效率變高的運轉(zhuǎn)模式(運轉(zhuǎn)方式)來進行驅(qū)動控制。因此，能夠使發(fā)動機的運轉(zhuǎn)自由度提高。
并且，根據(jù)第一實施例的混合動力汽車20，正常行駛時，選擇第一運轉(zhuǎn)模式，在使發(fā)動機EG1停止的狀態(tài)下將來自高效率運轉(zhuǎn)的發(fā)動機EG2的動力通過電機MG1、MG2進行扭矩變換后輸出到驅(qū)動軸65，所以能夠?qū)崿F(xiàn)能量效率的提高。另外，根據(jù)第一實施例的混合動力汽車20，在高速巡航運行等那些較高速行駛時，當(dāng)驅(qū)動軸65要求較小的扭矩時，選擇第二運轉(zhuǎn)模式，在使發(fā)動機EG2停止的狀態(tài)下將來自高效率運轉(zhuǎn)的發(fā)動機EG1的動力通過電機MG1、MG2進行扭矩變換后輸出到驅(qū)動軸65。由此，與第一運轉(zhuǎn)模式相比，能夠抑制動力循環(huán)，能夠提高作為車輛整體的能量效率的提高。根據(jù)第一實施例的混合動力汽車20，驅(qū)動軸65要求高扭矩時，選擇第三運轉(zhuǎn)模式，將從高效率運轉(zhuǎn)的發(fā)動機EG1、EG2雙方輸出的動力由電機MG1、MG2進行扭矩變換并輸出到驅(qū)動軸65。其結(jié)果，能夠向驅(qū)動軸65輸出高扭矩。而且，根據(jù)第一實施例的混合動力汽車20，在驅(qū)動軸65的轉(zhuǎn)速Nd和要求扭矩Td較小、蓄電池60的剩余容量(SOC)也充足時，選擇電機運轉(zhuǎn)模式，使發(fā)動機EG1、EG2停止并通過來自電機MG2的動力而行駛。因此，能夠抑制起步時的噪音和振動等。
在第一實施例的混合動力汽車20中，在選擇第三運轉(zhuǎn)模式時，分配值k的值設(shè)定為0.5，但值在大于0小于1的范圍內(nèi)設(shè)定為任何值都可以。
在第一實施例的混合動力汽車20中，在選擇第三運轉(zhuǎn)模式時，應(yīng)從發(fā)動機EG1、EG2輸出的要求功率Pe1*、Pe2*，是利用發(fā)動機要求功率Pe*和分配比k來設(shè)定，但還可以對應(yīng)從一方的發(fā)動機輸出的要求功率設(shè)定預(yù)定值α的同時，對應(yīng)從另一方的發(fā)動機輸出的要求功率設(shè)定剩余量(Pe*-α)。并且，關(guān)于應(yīng)從一方的發(fā)動機輸出的要求功率還可以設(shè)定用于在能夠高效率地運轉(zhuǎn)的運轉(zhuǎn)點(轉(zhuǎn)速Ne*，扭矩Te*)運轉(zhuǎn)的要求功率(Ne*×Te*)，而將應(yīng)從另一方的發(fā)動機輸出的要求功率設(shè)定成從發(fā)動機要求功率Pe*減去應(yīng)從一方的發(fā)動機輸出的要求功率(Ne*×Te*)。
在第一實施例的混合動力汽車20中，在選擇第三運轉(zhuǎn)模式且設(shè)定應(yīng)從發(fā)動機EG1、EG2輸出的要求功率Pe1*、Pe2*時，設(shè)定假想的電機的假想運轉(zhuǎn)點，并利用該假想運轉(zhuǎn)點來設(shè)定發(fā)動機EG1、EG2的運轉(zhuǎn)點，然而還可以將一方的發(fā)動機的運轉(zhuǎn)點設(shè)定為能夠高效率運轉(zhuǎn)的點，并利用設(shè)定的運轉(zhuǎn)點來設(shè)定另一方發(fā)動機的運轉(zhuǎn)點。例如，如果考慮使發(fā)動機EG2在能夠高效率地運轉(zhuǎn)的運轉(zhuǎn)點進行運轉(zhuǎn)的情況，則設(shè)定使發(fā)動機EG2能夠高效率地運轉(zhuǎn)的運轉(zhuǎn)點(目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne2*，目標(biāo)扭矩Te2*)來作為發(fā)動機EG2的運轉(zhuǎn)點，能夠根據(jù)設(shè)定的發(fā)動機EG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne2*、驅(qū)動軸65的轉(zhuǎn)速Nd、傳動比ρ1、ρ2來設(shè)定發(fā)動機EG1的運轉(zhuǎn)點(目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*，目標(biāo)扭矩Te1*)。
在由第一實施例的混合動力汽車20執(zhí)行的驅(qū)動控制例程中，通過判斷車速V是否比閾值Vref大來選擇第一運轉(zhuǎn)模式和第二運轉(zhuǎn)模式，然而還可以通過判斷電機MG1的轉(zhuǎn)速Nm1的值是否小于0來選擇第一運轉(zhuǎn)模式和第二運轉(zhuǎn)模式，還能以使車輛整體的能量效率變高的方式來選擇第一運轉(zhuǎn)模式和第二運轉(zhuǎn)模式。在此，在以使車輛整體的能量效率變高的方式來選擇第一運轉(zhuǎn)模式和第二運轉(zhuǎn)模式時，通過試驗等預(yù)先求得第一、第二運轉(zhuǎn)模式中的效率較好的模式的切換點，在該點上切換第一運轉(zhuǎn)模式和第二運轉(zhuǎn)模式。而且，通過這些以外的方法來切換第一運轉(zhuǎn)模式和第二運轉(zhuǎn)模式都可以。
在第一實施例的混合動力汽車20中，是使不輸出動力的那一側(cè)的發(fā)動機停止，但還可以在預(yù)定的狀態(tài)下進行運轉(zhuǎn)(例如，怠速運轉(zhuǎn)等)。
在第一實施例的混合動力汽車20中，S1軸與電機MG1連接，C1、R2軸與發(fā)動機EG1連接，R1、C2軸與發(fā)動機EG2連接，S2軸與電機MG2和驅(qū)動軸65連接，然而除此之外的連接方法也可以。4個軸與2個發(fā)動機和2個電機連接的連接方法，考慮其組合有6種，如果假定其中按發(fā)動機、發(fā)動機、電機、電機的順序連接的連接方法和按電機、電機、發(fā)動機、發(fā)動機的順序連接的連接方法，按發(fā)動機、電機、發(fā)動機、電機的順序連接的連接方法和按電機、發(fā)動機、電機、發(fā)動機的順序連接的連接方法分別同等，則有4種連接方法。關(guān)于該4連接方法，如果與實施例1同樣地考慮將電機連接驅(qū)動軸65的情況則有6種。在實施例中，關(guān)于其中的一種進行了說明。關(guān)于其他5種連接方法在圖12中表示。圖中“*”標(biāo)記表示與驅(qū)動軸65連接的軸。關(guān)于各結(jié)構(gòu)，與第一實施例相同，可能有使2個發(fā)動機中的一方的發(fā)動機運轉(zhuǎn)的第一運轉(zhuǎn)模式、使另一方的發(fā)動機運轉(zhuǎn)的第二運轉(zhuǎn)模式、使雙方發(fā)動機運轉(zhuǎn)的第三運轉(zhuǎn)模式和使雙方發(fā)動機都不運轉(zhuǎn)的電機運轉(zhuǎn)模式。因此，即使是這5種的結(jié)構(gòu)，只要與第一實施例相同，就能夠根據(jù)驅(qū)動軸65的轉(zhuǎn)速Nd和要求扭矩Td等選擇整體效率變高的運轉(zhuǎn)模式(運轉(zhuǎn)方式)來進行驅(qū)動控制。
在第一實施例的混合動力汽車20中，第一行星齒輪P1的齒圈32和第二行星齒輪P2的行星架39連接的同時，第一行星齒輪P1的行星架34和第二行星齒輪P2的齒圈37連接，將4軸構(gòu)成旋轉(zhuǎn)要素即所謂4要素，然而從2個行星齒輪P1、P2的3個旋轉(zhuǎn)要素中分別選擇2個旋轉(zhuǎn)要素進行連接的連接方法，如果考慮其組合有18種，所以從實施例以外的17種中選擇一種連接方法來構(gòu)成4要素就可以。并且，在第一實施例的混合動力汽車20中，2個行星齒輪P1、P2利用單小齒輪式的行星齒輪，然而也可以將任何一方或雙方利用雙小齒輪式的行星齒輪。亦即，除了將單小齒輪式的行星齒輪之間連接之外，還可以將單小齒輪式的行星齒輪和雙小齒輪式的行星齒輪連接或者將雙小齒輪式的行星齒輪之間連接。在第一實施例的混合動力汽車20中，將2個3要素的行星齒輪組合來構(gòu)成4要素，然而只要可實現(xiàn)動力的收支而旋轉(zhuǎn)，則也可以將2個除行星齒輪以外的3要素的部件組合來構(gòu)成4要素。在第一實施例的混合動力汽車20中，從2個行星齒輪P1、P2的3個旋轉(zhuǎn)要素中分別選擇2個旋轉(zhuǎn)要素進行連接以形成將4個軸作為旋轉(zhuǎn)要素的4要素，然而還可以利用具有4個旋轉(zhuǎn)要素的機構(gòu)。
B.第二實施例圖13是示意性示出安裝了作為第二實施例的動力輸出裝置的混合動力汽車120的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，第二實施例的混合動力汽車120除了動力分配綜合機構(gòu)130的結(jié)構(gòu)不同這一點之外，均與第一實施例的混合動力汽車20結(jié)構(gòu)相同。因此，對第二實施例的混合動力汽車120的構(gòu)成中與第一實施例的混合動力汽車20相同的結(jié)構(gòu)賦予相同標(biāo)號，并省略其說明。
如圖13所示，第二實施例的混合動力汽車120所具有的動力分配綜合機構(gòu)130由下述部件構(gòu)成2個單小齒輪式行星齒輪P3、P4，離合器C1和單向離合器141。第三行星齒輪P3的太陽輪131與電機MG1的旋轉(zhuǎn)軸連接，齒圈132與發(fā)動機MG2的旋轉(zhuǎn)軸連接，與小齒輪133連接的行星架134通過單向離合器141與發(fā)動機EG1的曲軸26連接。第四行星齒輪P4的太陽齒輪136通過離合器C1與發(fā)動機EG2的曲軸27連接，齒圈137與第一行星齒輪P3的行星架134連接，與小齒輪138連接的行星架139與第三行星齒輪P3的齒圈132連接。與第四行星齒輪P4的太陽齒輪36連接的驅(qū)動軸165，通過齒輪機構(gòu)66和差速器68與驅(qū)動輪69a、69b連接。
在這樣構(gòu)成的第二實施例的混合動力汽車120中，與第一實施例的混合動力汽車20相同，基于與駕駛者對加速踏板83的踩下量相對應(yīng)的加速器開度Acc和車速V，來計算應(yīng)當(dāng)向驅(qū)動軸65輸出的驅(qū)動要求扭矩Td*，對發(fā)動機EG1、發(fā)動機EG2、電機MG1和電機MG2進行運轉(zhuǎn)控制，以將與該驅(qū)動要求扭矩Td*相對應(yīng)的要求動力向驅(qū)動軸65輸出。作為發(fā)動機EG1、發(fā)動機EG2、電機MG1和電機MG2的運轉(zhuǎn)控制，也與第一實施方式相同地，具有扭矩變換運轉(zhuǎn)模式、充放電運轉(zhuǎn)模式和電機運轉(zhuǎn)模式。
作為從第二實施例的發(fā)動機EG1和發(fā)動機EG2輸出動力的運轉(zhuǎn)模式，具有第四運轉(zhuǎn)模式，使離合器C1分離(脫離接合，オフ)，以在使發(fā)動機EG2從驅(qū)動軸165切離而使該發(fā)動機EG2停止的同時，從發(fā)動機EG1輸出動力并將該動力通過電機MG1、MG2進行扭矩變換后輸出到驅(qū)動軸165；第五運轉(zhuǎn)模式，在使發(fā)動機EG1停止的同時使離合器C1接合(オン)，將發(fā)動機EG2連接到驅(qū)動軸165上，以從該發(fā)動機EG2直接向驅(qū)動軸165輸出動力；和第六運轉(zhuǎn)模式，將從發(fā)動機EG1輸出的動力通過電機MG1、MG2進行扭矩變換后輸出到驅(qū)動軸165的同時，使離合器C1接合，將發(fā)動機EG2連接到驅(qū)動軸165上，以將從該發(fā)動機EG2輸出的動力直接輸出到驅(qū)動軸165上。首先，對第四運轉(zhuǎn)模式進行說明。圖14示出該運轉(zhuǎn)模式的列線圖。在將第三行星齒輪和第四行星齒輪如上所述連接起來的情況下，與上述的第一實施例相同，也能夠以下述作為所謂的4要素型的動力分配綜合機構(gòu)發(fā)揮作用。圖中，左側(cè)的S3軸表示電機MG1的轉(zhuǎn)速Nm1即第一行星齒輪P3的太陽齒輪131的轉(zhuǎn)速，C3、R4軸表示發(fā)動機EG1的轉(zhuǎn)速Ne1即第三行星齒輪P3的行星架134的轉(zhuǎn)速的同時還表示第四行星齒輪P4的齒圈137的轉(zhuǎn)速。并且，R3、C4軸表示電機MG2的轉(zhuǎn)速Nm2即第一行星齒輪P3的齒圈132的轉(zhuǎn)速的同時還表示第四行星齒輪P4的行星架139的轉(zhuǎn)速。右側(cè)的S4軸表示驅(qū)動軸165的轉(zhuǎn)速Nd即第四行星齒輪P4的太陽齒輪136的轉(zhuǎn)速。而且，圖中，ρ3表示第三行星齒輪P3的傳動比(太陽齒輪131的齒數(shù)/齒圈132的齒數(shù))，ρ4表示第四行星齒輪P4的傳動比(太陽齒輪136的齒數(shù)/齒圈137的齒數(shù))。在該運轉(zhuǎn)模式下，由于離合器C1分離，所以在發(fā)動機EG2從行星齒輪P3的太陽齒輪131(驅(qū)動軸165)切離的狀態(tài)下進行動作，此情況下，如圖所示，從發(fā)動機EG1輸出的動力由電機MG1、MG2進行扭矩變換后輸出到驅(qū)動軸165。而且，離合器C1的分離接合控制由混合動力用電子控制單元70進行。
接著，就第五運轉(zhuǎn)模式進行說明。圖15表示該運轉(zhuǎn)模式的列線圖。在該運轉(zhuǎn)模式下，在使發(fā)動機EG1停止的同時使離合器C1接合以將發(fā)動機EG2連接到驅(qū)動軸165，從該發(fā)動機EG2輸出的動力直接輸出到驅(qū)動軸165。進而，對第六運轉(zhuǎn)模式進行說明。圖16表示該運轉(zhuǎn)模式的列線圖。在該運轉(zhuǎn)模式下，與第五運轉(zhuǎn)模式相同，也將發(fā)動機EG2連接到驅(qū)動軸165，使從發(fā)動機EG1輸出的動力通過電機MG1、MG2進行扭矩變換后輸出到驅(qū)動軸165的同時，使從發(fā)動機EG2輸出的動力直接輸出到驅(qū)動軸165。而且，在電機運轉(zhuǎn)模式下，如圖17的列線圖所示，通過分離離合器C1而從驅(qū)動軸165切離發(fā)動機EG2的狀態(tài)下使發(fā)動機EG1、EG2停止并由電機MG1、MG2作用扭矩，從而將動力輸出到驅(qū)動軸165。
下面，對各運轉(zhuǎn)模式的特征進行說明。首先，考慮車輛的起步時。此時，驅(qū)動軸165的轉(zhuǎn)速Nd的值為0，所以不能夠如第五運轉(zhuǎn)模式和第六運轉(zhuǎn)模式那樣，通過使離合器C1接合，從而使發(fā)動機EG2連接到驅(qū)動軸165而從發(fā)動機EG2輸出動力。因此，起步時選擇第四運轉(zhuǎn)模式，使發(fā)動機EG1高效率進行運轉(zhuǎn)而輸出的動力通過電機MG1、MG2進行扭矩變換后輸出到驅(qū)動軸165。亦即，可以說第四運轉(zhuǎn)模式是適合起步時和低速時的運轉(zhuǎn)模式。接著，考慮驅(qū)動軸165的轉(zhuǎn)速Nd變大且使發(fā)動機EG2能夠高效率運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速的情況。在驅(qū)動軸165所要求的扭矩較小時，選擇第五運轉(zhuǎn)模式，將離合器C1接合，使發(fā)動機EG2高效率地運轉(zhuǎn)而輸出的動力直接輸出到驅(qū)動軸165。由此，與隨著電機MG1、MG2進行扭矩變換的情況相比，能夠?qū)崿F(xiàn)整體的能量效率的提高。亦即，可以說第五運轉(zhuǎn)模式在中速以上時是有利的運轉(zhuǎn)模式。另一方面，驅(qū)動軸165所要求的扭矩較大時，選擇使發(fā)動機EG1、EG2雙方運轉(zhuǎn)的第六運轉(zhuǎn)模式進行驅(qū)動。亦即，在第五運轉(zhuǎn)模式的基礎(chǔ)上來自發(fā)動機EG1的動力通過電機MG1、MG2進行扭矩變換后輸出到驅(qū)動軸165。因此，能夠?qū)⒏吲ぞ剌敵龅津?qū)動軸165。
接著，對這樣構(gòu)成的混合動力汽車120的動作進行說明。圖18是示出由第二實施例的混合動力汽車120的混合動力用電子控制單元70執(zhí)行的驅(qū)動控制例程的一個示例的流程圖。該例程每隔預(yù)定時間(例如每隔8msec)反復(fù)執(zhí)行。
執(zhí)行驅(qū)動控制例程時，混合動力用電子控制單元70的CPU72與圖8的驅(qū)動控制例程的步驟S100、S110的處理相同，輸入加速器開度Acc，車速V，發(fā)動機EG1、EG2的轉(zhuǎn)速Ne1、Ne2，要求充放電功率Pb*等數(shù)據(jù)(步驟S300)，根據(jù)所輸入的加速器開度Acc和車速V，設(shè)定應(yīng)向驅(qū)動軸165輸出的驅(qū)動要求扭矩Td*和應(yīng)從發(fā)動機EG1、EG2輸出的發(fā)動機要求能量Pe*(步驟S310)。
接著，通過比較發(fā)動機要求功率Pe*和閾值Pref來判斷是否在電機運轉(zhuǎn)模式下行駛(步驟S320)。在發(fā)動機要求功率Pe*小于閾值Pref時，判斷為在電機運轉(zhuǎn)模式下行駛，使離合器C1分離(步驟S330)，為使發(fā)動機EG1、EG2的運轉(zhuǎn)停止而將目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*、Ne2*和目標(biāo)扭矩Te1*、Te2*的值設(shè)定為0(步驟S340)，設(shè)定電機MG1、MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*(步驟S350)。電機MG1、MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*的設(shè)定在實施例中通過下述方式進行以使電機MG1的轉(zhuǎn)速Nm1的值為0的方式來設(shè)定扭矩指令Tm1*，在該狀態(tài)下，以將來自電機MG2的扭矩作用到驅(qū)動軸165的方式來設(shè)定扭矩指令Tm2*。圖19示出了該狀態(tài)。通過這樣設(shè)定電機MG1、MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*，從而將從電機MG2輸出的扭矩Tm2*進行扭矩變換后輸出到驅(qū)動軸165。而且，通過以使電機MG1的轉(zhuǎn)速Nm1的值為0的方式來設(shè)定扭矩指令Tm1*，從而能夠使電機MG1引起的電力消耗的值為0。
在這樣設(shè)定發(fā)動機EG1、EG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*、Ne2*和目標(biāo)扭矩Te1*、Te2*，電機MG1、MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*后，發(fā)動機EG1、EG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*、Ne2*和目標(biāo)扭矩Te1*、Te2*發(fā)送給發(fā)動機ECU24、25，電機MG1、MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*發(fā)送給電機ECU50(步驟S500)，結(jié)束本例程。關(guān)于發(fā)動機ECU24、25和電機ECUS0的控制如上所述。
發(fā)動機要求功率Pe*大于等于閾值Pref時，將車速V與閾值V2ref比較的同時將驅(qū)動要求扭矩Td*與閾值T2ref比較(步驟S360)。在此，閾值V2ref、T2ref是用于選擇運轉(zhuǎn)模式的閾值。閾值V2ref是用于判斷是否使離合器C1接合以從發(fā)動機EG2直接向驅(qū)動軸165輸出動力的閾值。閾值T2ref是用于判斷是否從發(fā)動機EG1、EG2雙方輸出動力的閾值。車速V小于閾值V2ref時，要求例如起步時或低速時等程度大小的扭矩時，選擇第四運轉(zhuǎn)模式，使離合器C1分離(步驟S370)，與圖8的驅(qū)動控制例程的步驟S160、S170的處理相同，也基于發(fā)動機要求功率Pe*和使發(fā)動機EG1進行高效率動作的動作線來設(shè)定發(fā)動機EG1的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*和目標(biāo)扭矩Te1*的同時，為了使發(fā)動機EG2停止而將發(fā)動機EG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne2*和目標(biāo)扭矩Te2*的值設(shè)定為0(步驟S380、S390)。而且，基于設(shè)定的發(fā)動機EG1的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*和當(dāng)前的轉(zhuǎn)速Ne1通過上述的式(3)來設(shè)定電機MG1的扭矩指令Tm1*(步驟S400)，基于設(shè)定的電機MG1的扭矩指令Tm1*、驅(qū)動要求扭矩Td*和傳動比ρ1、ρ2通過上述的式(4)來設(shè)定電機MG2的扭矩指令Tm2*(步驟S410)，將發(fā)動機EG1、EG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*、Ne2*和目標(biāo)扭矩Te1*、Te2*，電機MG1、MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*發(fā)送到對應(yīng)的各ECU(步驟S500)，結(jié)束驅(qū)動控制例程。通過這樣進行控制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)在較低速行駛時的能量效率的提高。
車速V大于等于閾值V2ref、驅(qū)動要求扭矩Td*小于閾值T2ref時，例如在中高速下進行巡航運行時等，判斷為能夠使發(fā)動機EG2高效率運轉(zhuǎn)，選擇第五運轉(zhuǎn)模式，使離合器C1接合(步驟S420)，將驅(qū)動軸165的轉(zhuǎn)速Nd設(shè)定為發(fā)動機EG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne2*的同時，將驅(qū)動要求扭矩Td*設(shè)定為目標(biāo)轉(zhuǎn)速Te2*(步驟S430)，為了使發(fā)動機EG1停止而將發(fā)動機EG1的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*和目標(biāo)扭矩Te1*的值設(shè)定為0(步驟S440)，將電機MG1、MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*的值設(shè)定為0(步驟S450)，將發(fā)動機EG1、EG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*、Ne2*和目標(biāo)扭矩Te1*、Te2*，電機MG1、MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*輸送到對應(yīng)的各ECU(步驟S500)，結(jié)束驅(qū)動控制例程。通過這樣進行控制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)中速以上行駛時的能量效率的提高。
車速V大于等于閾值V2ref、驅(qū)動要求扭矩Td*大于等于閾值T2ref時，判斷為應(yīng)從發(fā)動機EG1、EG2雙方輸出動力，選擇第六運轉(zhuǎn)模式，使離合器C1接合(步驟S460)，基于發(fā)動機要求功率Pe*來設(shè)定發(fā)動機EG1、EG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*、Ne2*和目標(biāo)扭矩Te1*、Te2*(步驟S470)。發(fā)動機EG1、EG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*、Ne2*和目標(biāo)扭矩Te1*、Te2*的設(shè)定，在實施例中，通過下述方式進行將驅(qū)動軸165的轉(zhuǎn)速Nd設(shè)定為發(fā)動機EG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne2*，基于使發(fā)動機EG2高效率動作的動作線和目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne2*來設(shè)定目標(biāo)扭矩Te2*，目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne2*和目標(biāo)扭矩Te2*相乘來計算應(yīng)從發(fā)動機EG2輸出的要求功率Pe2*(Ne2*×Te2*)，從發(fā)動機要求功率Pe*減去計算出的要求功率Pe2*以計算應(yīng)從發(fā)動機EG1輸出的要求功率Pe1*，基于計算出的要求功率Pe1*和使發(fā)動機EG1高效率動作的動作線來設(shè)定發(fā)動機EG1的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*和目標(biāo)扭矩Te1*。通過這樣設(shè)定發(fā)動機EG1、EG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*、Ne2*和目標(biāo)扭矩Te1*、Te2*，從而能夠使發(fā)動機EG1、EG2高效率地運轉(zhuǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)整體的能量效率的提高。并且，只要能夠使發(fā)動機EG1、EG2這樣運轉(zhuǎn)地設(shè)定前述的閾值T2ref即可。
接著，與第四運轉(zhuǎn)模式中的電機MG1、MG的扭矩指令Tm1*、Tm2*的計算相同地來計算電機MG1、MG的扭矩指令Tm1*、Tm2*(步驟S480、S490)，將設(shè)定后的發(fā)動機EG1、EG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne1*、Ne2*和目標(biāo)扭矩Te1*、Te2*，電機MG1、MG的扭矩指令Tm1*、Tm2*輸出到對應(yīng)的各ECU(步驟S500)，結(jié)束驅(qū)動控制例程。
根據(jù)上述說明的第二實施例的混合電動汽車120，能夠切換下述模式進行驅(qū)動控制第四運轉(zhuǎn)模式，在使發(fā)動機EG2停止了的狀態(tài)下將來自發(fā)動機EG1的動力輸出到驅(qū)動軸165；第五運轉(zhuǎn)模式，在使發(fā)動機EG1停止了的狀態(tài)下將來自發(fā)動機EG2的動力直接輸出到驅(qū)動軸165；從發(fā)動機EG1、EG2雙方輸出動力的第六運轉(zhuǎn)模式；和電機運轉(zhuǎn)模式，使發(fā)動機EG1、EG2雙方停止并將來自電機MG1、MG2的動力輸出到驅(qū)動軸165。亦即，能夠基于驅(qū)動軸165的轉(zhuǎn)速Nd和要求扭矩Td選擇整體效率變高的運轉(zhuǎn)模式(運轉(zhuǎn)方式)來進行驅(qū)動控制。
并且，根據(jù)實施例的混合動力汽車120，起步時選擇第四運轉(zhuǎn)模式，在使發(fā)動機EG2停止的狀態(tài)下將來自高效率運轉(zhuǎn)的發(fā)動機EG1的動力通過電機MG1、MG2進行扭矩變換并輸出到驅(qū)動軸165，所以即使在因驅(qū)動軸165的轉(zhuǎn)速Nd較小而不能使發(fā)動機EG2運轉(zhuǎn)時，也可通過來自發(fā)動機EG1的動力行駛。另外，根據(jù)第二實施例的混合動力汽車120，在使發(fā)動機EG2能夠高效運轉(zhuǎn)的車速時而驅(qū)動軸165要求較低扭矩時，選擇第五運轉(zhuǎn)模式，在使發(fā)動機EG1停止的狀態(tài)下將來自高效率運轉(zhuǎn)的發(fā)動機EG2的動力直接輸出到驅(qū)動軸165。由此，能夠提高能量效率。根據(jù)第二實施例的混合動力汽車120，驅(qū)動軸165要求較高扭矩時，選擇第六運轉(zhuǎn)模式，由于從高效率運轉(zhuǎn)的發(fā)動機EG1、EG2雙方輸出動力，所以能夠向驅(qū)動軸165輸出高扭矩。而且，根據(jù)第二實施例的混合動力汽車120，在驅(qū)動軸165的轉(zhuǎn)速Nd和要求扭矩Td較小、蓄電池60的剩余容量(SOC)也充足時，選擇電機運轉(zhuǎn)模式，通過使發(fā)動機EG1、EG2停止并從電機MG1、MG2作用扭矩，從而能夠向驅(qū)動軸165輸出動力而行駛。
在第二實施例的混合動力汽車120中，車速V大于等于閾值V2ref、驅(qū)動要求扭矩Td*小于閾值T2ref時，選擇第五運轉(zhuǎn)模式，然而車速V大于等于比閾值V2ref大的閾值V3ref時，例如在高速巡航運行時等，也可以選擇第四運轉(zhuǎn)模式。在高速巡航運行時，驅(qū)動軸165的轉(zhuǎn)速Nd較大而驅(qū)動要求扭矩Td*較小。此時，如果選擇第五運轉(zhuǎn)模式，則使發(fā)動機EG2變得在高轉(zhuǎn)速低扭矩的區(qū)域進行運轉(zhuǎn)，發(fā)動機EG2的能量效率降低。如果選擇第4運轉(zhuǎn)模使從高效運轉(zhuǎn)的發(fā)動機EG1輸出的動力通過電機MG1、MG2進行扭矩變換后輸出到驅(qū)動軸165，則整體的能量效率變得即使考慮通過電機MG1、MG2進行能量變換時的損失也比第五運轉(zhuǎn)模式高。由于這樣的理由，在高速巡航運行時等，還可以選擇第4運轉(zhuǎn)模式。而且，第四運轉(zhuǎn)模式和第五運轉(zhuǎn)模式的選擇并不限于基于車速V而進行，還可以基于整體的能量效率等進行，基于其他主要因素進行也可以。
在第二實施例的混合動力汽車120中，第一實施例相同，也使不輸出動力的發(fā)動機停止，但還可以使其在預(yù)定的狀態(tài)(例如，怠速)下進行運轉(zhuǎn)。
在第二實施例的混合動力汽車120中，S1軸與電機MG1連接，C1、R2軸與發(fā)動機EG1連接，R1、C2軸與電機MG1、MG2連接，S2軸與發(fā)動機EG2和驅(qū)動軸165連接，然而，除此之外的連接方法也可以。4軸與2個發(fā)動機和2個電機連接的連接方法，與第一實施例的變形例相同，也有4種。關(guān)于這4種連接方法，如果與第二實施例相同地考慮發(fā)動機與驅(qū)動軸165連接的情況也有6種。在實施例中，對其一進行了說明。其他5種的連接方法如圖20所示。圖中“*”標(biāo)記表示與驅(qū)動軸65連接的軸。關(guān)于各結(jié)構(gòu)，與第二實施例相同也可能有使2個發(fā)動機中的一方的發(fā)動機運轉(zhuǎn)的第四運轉(zhuǎn)模式、使另一方的發(fā)動機運轉(zhuǎn)的第五運轉(zhuǎn)模式、使雙方發(fā)動機運轉(zhuǎn)的第六運轉(zhuǎn)模式和使雙方放電機都不運轉(zhuǎn)的電機運轉(zhuǎn)模式。因此，即使是這5種的結(jié)構(gòu)，也可與第二實施例相同地根據(jù)驅(qū)動軸165的轉(zhuǎn)速Nd和要求扭矩Td等選擇整體效率變高的運轉(zhuǎn)模式(運轉(zhuǎn)方式)來進行驅(qū)動控制。
在第二實施例的混合動力汽車20中，與第一實施例的混合動力汽車20相同地，第一行星齒輪P1的齒圈32和第二行星齒輪P2的行星架39連接的同時，第一行星齒輪P1的行星架34和第二行星齒輪P2的齒圈37連接，而形成將4個軸作為旋轉(zhuǎn)要素的所謂4要素，然而從2個行星齒輪P1、P2的3個旋轉(zhuǎn)要素中分別選擇2個旋轉(zhuǎn)要素進行連接的連接方法，如果考慮其組合有18種，所以從實施例以外的17種中選擇一種連接方法來構(gòu)成4要素就可以。并且，在第二實施例的混合動力汽車120中，2個行星齒輪P1、P2利用單小齒輪式的行星齒輪，然而也可以將任何一方或雙方利用雙小齒輪式的行星齒輪。亦即，除了將單小齒輪式的行星齒輪之間連接之外，還可以將單小齒輪式的行星齒輪和雙小齒輪式的行星齒輪連接或者將雙小齒輪式的行星齒輪之間連接。在第二實施例的混合動力汽車120中，將2個3要素的行星齒輪組合來構(gòu)成4要素，然而只要可實現(xiàn)動力的收支而旋轉(zhuǎn)，則也可以將2個除行星齒輪以外的3要素的部件組合來構(gòu)成4要素。在第二實施例的混合動力汽車120中，從2個行星齒輪P1、P2的3個旋轉(zhuǎn)要素中分別選擇2個旋轉(zhuǎn)要素進行連接，以將4軸構(gòu)成作為旋轉(zhuǎn)要素的4要素，然而還可以利用具有4個旋轉(zhuǎn)要素的機構(gòu)。
在上述的各實施例和其變形例中，在汽車上安裝有具有發(fā)動機EG1、EG2，電機MG1、MG2和動力分配綜合機構(gòu)30、130，并向驅(qū)動軸65、165輸出動力的動力輸出裝置，然而還可以將這種動力輸出裝置安裝在汽車之外的車輛、船舶、飛機等移動體上，也可以作為建筑機械等不移動的設(shè)備的動力源使用。
以上，雖然利用實施例對用于實施本發(fā)明的最佳實施方式進行了說明，然而本發(fā)明不局限于上述實施例，在不脫離本發(fā)明精神的范圍內(nèi)，不言而喻，能夠以各種方式實施。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明可利用于動力輸出裝置和安裝有該動力輸出裝置的汽車的制造產(chǎn)業(yè)等。
權(quán)利要求
1.一種動力輸出裝置，它是向驅(qū)動軸輸出動力的動力輸出裝置，包括第一內(nèi)燃機；第二內(nèi)燃機；第一電動機；第二電動機；以及具有多個軸的多軸式動力輸入輸出器，該多個軸包含4個軸，即，連接到所述第一內(nèi)燃機的輸出軸的第一軸、連接到所述第二內(nèi)燃機的輸出軸的第二軸、連接到所述第一電動機的旋轉(zhuǎn)軸的第三軸和連接到所述第二電動機的旋轉(zhuǎn)軸的第四軸，所述4個軸的任意一軸連接于所述驅(qū)動軸，根據(jù)該4個軸中的任意2軸的轉(zhuǎn)速使剩余的2軸旋轉(zhuǎn)，通過獲取從所述多個軸輸入和向所述多個軸輸出的動力，將來自所述第一內(nèi)燃機、所述第二內(nèi)燃機、所述第一電動機和所述第二電動機的動力的至少一部分輸出到所述驅(qū)動軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力輸出裝置，其特征在于，所述多軸式動力輸入輸出器將所述第三軸或者所述第四軸連接到所述驅(qū)動軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力輸出裝置，其特征在于，所述多軸式動力輸入輸出器將所述第一軸或者所述第二軸連接到所述驅(qū)動軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力輸出裝置，其特征在于，所述多軸式動力輸入輸出器還具有進行所述第一內(nèi)燃機的輸出軸與所述第一軸的連接和解除該連接的第一連接解除機構(gòu)；進行所述第二內(nèi)燃機的輸出軸與所述第二軸的連接和解除該連接的第二連接解除機構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動力輸出裝置，其特征在于，所述第一連接解除機構(gòu)和所述第二連接解除機構(gòu)中至少一方為單向離合器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力輸出裝置，其特征在于，所述多軸式動力輸入輸出器以下述方式連接該4個軸，即，所述4個軸中與所述驅(qū)動軸連接的軸以該4個軸中的最大轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)或者以最小轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力輸出裝置，其特征在于，所述多軸式動力輸入輸出器以下述方式連接該4個軸，即，所述4個軸中與所述驅(qū)動軸連接的軸既不以該4個軸中的最大轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)也不以最小轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)地旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力輸出裝置，其特征在于，包括要求動力設(shè)定部，其根據(jù)操作者的操作來設(shè)定所述驅(qū)動軸所要求的要求動力；和控制部，用于控制所述第一內(nèi)燃機、所述第二內(nèi)燃機、所述第一電動機、所述第二電動機和所述多軸式動力輸入輸出器，以將基于該被設(shè)定的要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的動力輸出裝置，其特征在于，具有能夠與所述第一電動機和所述第二電動機互換電力的蓄電裝置，所述控制部進行控制以切換下列第一到第四控制從而將基于所述被設(shè)定的要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸，即，第一控制，其控制成不利用來自所述第一內(nèi)燃機的動力而利用來自所述第二內(nèi)燃機的動力將基于所述被設(shè)定的要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸；第二控制，其控制成不利用來自所述第二內(nèi)燃機的動力而利用來自所述第一內(nèi)燃機的動力將基于所述被設(shè)定的要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸；第三控制，其控制成利用來自所述第一內(nèi)燃機的動力和來自所述第二內(nèi)燃機的動力將基于所述被設(shè)定的要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸；第四控制，其控制成不利用來自所述第一內(nèi)燃機的動力和來自所述第二內(nèi)燃機的動力雙方而將基于所述被設(shè)定的要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的動力輸出裝置，其特征在于，對于在所述第一控制或所述第二控制中動力不被利用的內(nèi)燃機，所述控制部使該內(nèi)燃機停止運轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的動力輸出裝置，其特征在于，所述控制部以如下方式進行控制，即，根據(jù)所述被設(shè)定的要求動力，從所述第一控制、所述第二控制、所述第三控制和所述第四控制中選擇任一控制，以將基于所述被設(shè)定的要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的動力輸出裝置，其特征在于，所述控制部進行控制以將基于所述被設(shè)定的要求動力的動力高效地輸出到所述驅(qū)動軸。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力輸出裝置，其特征在于，所述多軸式動力輸入輸出器包括具有三個旋轉(zhuǎn)要素的第一行星齒輪；和第二行星齒輪，其具有三個旋轉(zhuǎn)要素，且該三個旋轉(zhuǎn)要素中的任二個旋轉(zhuǎn)要素分別和所述第一行星齒輪中的三個旋轉(zhuǎn)要素中的任二個旋轉(zhuǎn)要素相連接；其中，與所述第二行星齒輪的三個旋轉(zhuǎn)要素中和所述第一行星齒輪的三個旋轉(zhuǎn)要素都不連接的旋轉(zhuǎn)要素、以及與所述第一行星齒輪的三個旋轉(zhuǎn)要素連接的4個軸被作為所述4個軸。
14.安裝有權(quán)利要求1至13中任意一項所述的動力輸出裝置且車軸與所述驅(qū)動軸連接的汽車。
全文摘要
提供一種動力輸出裝置和安裝有該動力輸出裝置的汽車。將電機(MG1)連接到動力分配綜合機構(gòu)(30)的第一行星齒輪(P1)的太陽齒輪(31)上，將發(fā)動機(EG1)連接到第一行星齒輪(P1)的行星架(34)和第二行星齒輪(P2)的齒圈(37)上，將發(fā)動機(EG2)連接到第一行星齒輪(P1)的齒圈(32)和第二行星齒輪(P2)的行星架(39)上，將電機(MG2)和驅(qū)動軸(65)連接到第二行星齒輪(P2)的太陽齒輪(36)上。根據(jù)駕駛者的要求，通過從下述運轉(zhuǎn)模式中選擇能夠高效運轉(zhuǎn)的運轉(zhuǎn)模式來進行驅(qū)動控制從發(fā)動機(EG2)向驅(qū)動軸(65)輸出動力的第一運轉(zhuǎn)模式；從發(fā)動機(EG1)向驅(qū)動軸(65)輸出動力的第二運轉(zhuǎn)模式；從發(fā)動機(EG1、EG2)雙方向驅(qū)動軸(65)輸出動力的第三運轉(zhuǎn)模式；和使發(fā)動機(EG21、EG2)雙方停止而從電機(MG2)向驅(qū)動軸(65)輸出動力的電機運轉(zhuǎn)模式。
文檔編號B60L11/14GK1930016SQ20058000750
公開日2007年3月14日 申請日期2005年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者山內(nèi)友和 申請人:豐田自動車株式會社