CN101090844B - 动力输出装置、搭载该动力输出装置的汽车、动力输出装置的控制装置、动力输出装置的控制方法 - Google Patents

动力输出装置、搭载该动力输出装置的汽车、动力输出装置的控制装置、动力输出装置的控制方法 Download PDF

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Abstract

为了顺畅地切换介于马达与驱动轴之间的变速器的齿轮状态，要求马达的转矩变更(S170)，当无法在电池的输入输出限制Win、Wout的范围内进行该转矩变更时(S200)，再设定另一马达的转矩指令Tml*以使其变为电池的输入输出限制的范围内(S210、S250)，并且变更要求动力Pe*以使发动机的转矩Ne变为目标转速Ne*左右(S230、S270)。由此，可以顺畅地切换变速器的齿轮状态。

Description

动力输出装置、搭载该动力输出装置的汽车、动力输出装置的控制装置、动力输出装置的控制方法
技术领域
本发明涉及动力输出装置、搭载该动力输出装置的汽车、动力输出装置的控制装置、动力输出装置的控制方法。
背景技术
以往，作为该动力输出装置，提出了使驱动轴与行星齿轮的三个旋转构件连接并通过变速器使电动机与驱动轴连接的结构，所述驱动轴与发动机的曲柄轴、发电机的旋转轴、以及车轴连结(例如，参照专利文献1)。在该装置中，对发动机的输出或发电机的转矩进行修正，以便在变速器的变速过程中保持应向驱动轴输出的输出转矩。
专利文献1：日本专利文献特开2004-203220号公报。
发明内容
该动力输出装置具有与发电机或电动机进行电力交换的二次电池等蓄电装置，但当处于冷却期间等蓄电装置的输入输出受到限制的时候，有时会出现变速器无法顺畅地进行变速的情况。当蓄电装置的输入输出受到限制时，如果修正发动机的输出或发电机的转矩以保持应向驱动轴输出的输出转矩，则有时向蓄电装置输入输出的电力会随着该修正而超出输入输出限制的范围。此时，如果无视蓄电装置的输入输出限制而使变速器执行变速，则会由于蓄电单元的过大的电力而导致放电，而如果在蓄电装置的输入输出限制的范围内使变速器执行变速，则无法保持应向驱动轴输出的输出转矩。
本发明的动力输出装置、装载有该动力输出装置的汽车、动力输出装置的控制装置、动力输出装置的控制方法的目的之一在于：即使当二次电池等蓄电装置的输入输出受到限制时，也可以顺畅地使变速器进行变速。另外，本发明的动力输出装置、装载有该动力输出装置的汽车、动力输出装置的控制装置、动力输出装置的控制方法的另一目的在于：在二次电池等蓄电装置的输入输出受到限制的情况下，在使变速器进行变速时也可以将基于要求动力的动力输出给驱动轴。
本发明的动力输出装置、装载有该动力输出装置的汽车、动力输出装置的控制装置、动力输出装置的控制方法采用以下手段来达到至少一部分上述目的。
本发明的动力输出装置向驱动轴输出动力，其特征在于，包括：内燃机；电力动力输入输出单元，与所述内燃机的输出轴和所述驱动轴连接，可以随着电力和动力的输入输出而将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出给所述驱动轴；电动机，可以输入输出动力；变速传递单元，可以在所述电动机的旋转轴与所述驱动轴之间随着变速比的变更而传递动力；蓄电单元，可以与所述电力动力输入输出单元和所述电动机进行电力的交换；要求动力设定单元，设定应向所述驱动轴输出的要求动力；以及控制单元，当随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更时，在不需限制的变更时期，控制所述内燃机、所述电力动力输入输出单元、所述电动机、以及所述变速传递单元，使得随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更，并将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴，在需要限制的变更时期，控制所述内燃机、所述电力动力输入输出单元、所述电动机、以及所述变速传递单元，使得通过调整所述电力动力输入输出单元的电力的输入输出，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更，并将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴，所述不需限制的变更时期是指可以在将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴的同时在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自所述电动机的动力的变更修正的时期，所述需要限制的变更时期是指无法在将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴的同时在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自所述电动机的动力的变更修正的时期。
在上述本发明的动力输出装置中，当随着来自电动机的动力的变更修正而进行变速传递单元的变速比的变更时，在不需限制的变更时期，控制内燃机、电力动力输入输出单元、电动机、以及变速传递单元，使得随着来自电动机的动力的变更修正而进行变速传递单元的变速比的变更，并将基于要求动力的动力输出给驱动轴，在需要限制的变更时期，控制内燃机、电力动力输入输出单元、电动机、以及变速传递单元，使得通过调整电力动力输入输出单元的电力的输入输出，在蓄电单元的输入输出限制的范围内随着来自电动机的动力的变更修正而进行变速传递单元的变速比的变更，并将基于要求动力的动力输出给驱动轴，所述不需限制的变更时期是指可以在将基于应向驱动轴输出的要求动力的动力输出给驱动轴的同时在蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自电动机的动力的变更修正的时期，其中，所述变速传递单元可以在电动机的旋转轴与所述驱动轴之间随着变速比的变更而传递动力，所述蓄电单元可以与电力动力输入输出单元和电动机进行电力的交换，所述需要限制的变更时期是指无法在将基于要求动力的动力输出给驱动轴的同时在蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自电动机的动力的变更修正的时期。由此，即使当无法在将基于要求动力的动力输出给驱动轴的同时在蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自电动机的动力的变更修正的限制需要变更时，也可以顺畅地进行变速传递单元的变速比的变更并将基于要求动力的动力输出给驱动轴。这里，变速传递单元也可以是至少两级以上的有级变速器。
上述本发明的动力输出装置也可以采用以下方式：包括根据所述设定的要求动力来设定应从所述内燃机输出的目标动力的目标动力设定单元，所述控制单元在所述不需限制的变更时期进行控制，以使得所述内燃机输出基于所述目标动力的动力，在所述需要限制的变更时期进行控制，以使得所述内燃机输出伴随所述设定的目标动力向变为所述蓄电单元的输入输出限制的范围内的方向进行的变更而被调整了的动力。在需要限制的变更时期，由于伴随着应从内燃机输出的目标动力向变为蓄电单元的输入输出限制的范围内的方向进行的变更，因此可以顺畅地进行变速传递单元的变速比的变更。此时，所述控制单元既可以是在所述需要限制的变更时期伴随所述内燃机的转矩的变更而进行控制的单元，也可以是在所述需要限制的变更时期伴随所述内燃机的转速的变更而进行控制的单元。
另外，本发明的动力输出装置也可以采用以下方式：包括根据所述设定的要求动力来设定应从所述内燃机输出的目标动力的目标动力设定单元，所述控制单元在所述不需限制的变更时期进行控制，以使得所述内燃机输出基于所述目标动力的动力，在所述需要限制的变更时期进行控制，以使得伴随着所述内燃机的转速的变更，基于所述设定的目标动力的动力在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内从所述内燃机输出。在需要限制的变更时期，由于伴随着应从内燃机输出的目标动力向变为蓄电单元的输入输出限制的范围内的方向进行的变更，因此可以顺畅地进行变速传递单元的变速比的变更。此时，所述控制单元可以为以下单元：在所述需要限制的变更时期，在所述内燃机的转速达到基于所述设定的目标动力的目标转速之前进行控制，使得伴随着所述内燃机的转速的变更，基于所述设定的目标动力的动力在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内从所述内燃机输出，在所述内燃机的转速达到基于所述设定的目标动力的目标转速之后进行控制，使得伴随着所述设定的目标动力向变为所述蓄电单元的输入输出限制的范围内的方向进行的变更的动力从所述内燃机输出。这样一来，可以减小变速传递单元的变速比变更时的目标动力的变更，从而可以在变速比的变更之后顺畅地输出动力。
并且，在本发明的动力输出装置中，所述控制单元可以为以下单元：在所述需要限制的变更时期，在作为来自所述电动机的动力的变更修正而向该电动机的转矩的0值方向进行修正的情况下进行控制，使所述电力动力输入输出单元的转矩向0值方向调整。此时，所述控制单元也可以为以下单元：在所述需要限制的变更时期，在作为来自所述电动机的动力的变更修正而向该电动机的转矩的0值方向进行修正的情况下，伴随着所述内燃机的转速的增加而进行控制。
或者，在本发明的动力输出装置中，所述电力动力输入输出单元可以包括：3轴式动力输入输出单元，与所述内燃机的输出轴、所述驱动轴、以及第三轴这3根轴连接，根据向该3根轴中的任意2根轴输入输出的动力而向其余的轴输入输出动力；以及发电机，向所述第三轴输入输出动力。所述电力动力输入输出单元也可以是对转子电动机，其包括安装在所述内燃机的输出轴上的第一转子和安装在所述驱动轴上的第二转子，随着由于该第一转子和该第二转子的电磁作用而产生的电力的输入输出，将来自该内燃机的动力的至少一部分输出给该驱动轴。
本发明的汽车的特征在于，搭载有上述任一种方式的本发明的动力输出装置，即，从根本上来说，即为向驱动轴输出动力的动力输出装置，其包括：内燃机；电力动力输入输出单元，与所述内燃机的输出轴和所述驱动轴连接，可以随着电力和动力的输入输出而将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出给所述驱动轴；电动机，可以输入输出动力；变速传递单元，可以在所述电动机的旋转轴与所述驱动轴之间随着变速比的变更而传递动力；蓄电单元，可以与所述电力动力输入输出单元和所述电动机进行电力的交换；要求动力设定单元，设定应向所述驱动轴输出的要求动力；以及控制单元，当随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更时，在不需限制的变更时期，控制所述内燃机、所述电力动力输入输出单元、所述电动机、以及所述变速传递单元，使得随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更，并将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴，在需要限制的变更时期，控制所述内燃机、所述电力动力输入输出单元、所述电动机、以及所述变速传递单元，使得通过调整所述电力动力输入输出单元的电力的输入输出，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更，并将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴，所述不需限制的变更时期是指可以在将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴的同时在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自所述电动机的动力的变更修正的时期，所述需要限制的变更时期是指无法在将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴的同时在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自所述电动机的动力的变更修正的时期；所述汽车的车轴与所述驱动轴连结。
由于上述本发明的汽车搭载有上述任一种方式的本发明的动力输出装置，因此可以取得与本发明的动力输出装置相同的效果，例如，即使当无法在将基于要求动力的动力输出给驱动轴的同时在蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自电动机的动力的变更修正的需要限制的变更时期，也可以顺畅地进行变速传递单元的变速比的变更并将基于要求动力的动力输出给驱动轴。
本发明还提供一种动力输出装置的控制装置，该动力输出装置包括：内燃机；电力动力输入输出单元，与所述内燃机的输出轴和驱动轴连接，可以随着电力和动力的输入输出而将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出给所述驱动轴；电动机，可以输入输出动力；变速传递单元，可以在所述电动机的旋转轴与所述驱动轴之间随着变速比的变更而传递动力；以及蓄电单元，可以与所述电力动力输入输出单元和所述电动机进行电力的交换；所述控制装置的特征在于，包括：要求动力设定单元，设定应向所述驱动轴输出的要求动力；以及控制单元，当随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更时，在不需限制的变更时期，控制所述内燃机、所述电力动力输入输出单元、所述电动机、以及所述变速传递单元，使得随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更，并将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴，在需要限制的变更时期，控制所述内燃机、所述电力动力输入输出单元、所述电动机、以及所述变速传递单元，使得通过调整所述电力动力输入输出单元的电力的输入输出，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更，并将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴，所述不需限制的变更时期是指可以在将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴的同时在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自所述电动机的动力的变更修正的时期，所述需要限制的变更时期是指无法在将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴的同时在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自所述电动机的动力的变更修正的时期。
在上述本发明的动力输出装置的控制装置中，当随着来自电动机的动力的变更修正而进行变速传递单元的变速比的变更时，在不需限制的变更时期，控制内燃机、电力动力输入输出单元、电动机、以及变速传递单元，使得随着来自电动机的动力的变更修正而进行变速传递单元的变速比的变更，并将基于要求动力的动力输出给驱动轴，在需要限制的变更时期，控制内燃机、电力动力输入输出单元、电动机、以及变速传递单元，使得通过调整电力动力输入输出单元的电力的输入输出，在蓄电单元的输入输出限制的范围内随着来自电动机的动力的变更修正而进行变速传递单元的变速比的变更，并将基于要求动力的动力输出给驱动轴，所述不需限制的变更时期是指可以在将基于应向驱动轴输出的要求动力的动力输出给驱动轴的同时在蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自电动机的动力的变更修正的时期，其中，所述变速传递单元可以在电动机的旋转轴与所述驱动轴之间随着变速比的变更而传递动力，所述蓄电单元可以与电力动力输入输出单元和电动机进行电力的交换，所述需要限制的变更时期是指无法在将基于要求动力的动力输出给驱动轴的同时在蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自电动机的动力的变更修正的时期。由此，即使当无法在将基于要求动力的动力输出给驱动轴的同时在蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自电动机的动力的变更修正的限制需要变更时，也可以顺畅地进行变速传递单元的变速比的变更并将基于要求动力的动力输出给驱动轴。
本发明还提供一种动力输出装置的控制方法，该动力输出装置包括：内燃机；电力动力输入输出单元，与所述内燃机的输出轴和驱动轴连接，可以随着电力和动力的输入输出而将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出给所述驱动轴；电动机，可以输入输出动力；变速传递单元，可以在所述电动机的旋转轴与所述驱动轴之间随着变速比的变更而传递动力；以及蓄电单元，可以与所述电力动力输入输出单元和所述电动机进行电力的交换；所述控制方法的特征在于，当随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更时，在不需限制的变更时期，控制所述内燃机、所述电力动力输入输出单元、所述电动机、以及所述变速传递单元，使得随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更，并将基于所述驱动轴所要求的要求动力的动力输出给所述驱动轴，在需要限制的变更时期，控制所述内燃机、所述电力动力输入输出单元、所述电动机、以及所述变速传递单元，使得通过调整所述电力动力输入输出单元的电力的输入输出，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更，并将基于所述要求动力的动力输出给所述驱动轴，所述不需限制的变更时期是指可以在将基于所述要求动力的动力输出给所述驱动轴的同时在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自所述电动机的动力的变更修正的时期，所述需要限制的变更时期是指无法在将基于所述要求动力的动力输出给所述驱动轴的同时在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自所述电动机的动力的变更修正的时期。
在上述本发明的动力输出装置的控制方法中，当随着来自电动机的动力的变更修正而进行变速传递单元的变速比的变更时，在不需限制的变更时期，控制内燃机、电力动力输入输出单元、电动机、以及变速传递单元，使得随着来自电动机的动力的变更修正而进行变速传递单元的变速比的变更，并将基于要求动力的动力输出给驱动轴，在需要限制的变更时期，控制内燃机、电力动力输入输出单元、电动机、以及变速传递单元，使得通过调整电力动力输入输出单元的电力的输入输出，在蓄电单元的输入输出限制的范围内随着来自电动机的动力的变更修正而进行变速传递单元的变速比的变更，并将基于要求动力的动力输出给驱动轴，所述不需限制的变更时期是指可以在将基于应向驱动轴输出的要求动力的动力输出给驱动轴的同时在蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自电动机的动力的变更修正的时期，其中，所述变速传递单元可以在电动机的旋转轴与所述驱动轴之间随着变速比的变更而传递动力，所述蓄电单元可以与电力动力输入输出单元和电动机进行电力的交换，所述需要限制的变更时期是指无法在将基于要求动力的动力输出给驱动轴的同时在蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自电动机的动力的变更修正的时期。由此，即使在无法在将基于要求动力的动力输出给驱动轴的同时在蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自电动机的动力的变更修正的限制需要变更时，也可以顺畅地进行变速传递单元的变速比的变更并将基于要求动力的动力输出给驱动轴。
附图说明
图1是简要示出本发明一个实施例的混合动力汽车20的构成的构成图；
图2是示出变速器60的构成的一个例子的说明图；
图3是示出实施例的混合动力用电子控制单元70所执行的驱动控制程序的一个例子的前半部分的流程图；
图4是示出实施例的混合动力用电子控制单元70所执行的驱动控制程序的一个例子的后半部分的流程图；
图5是示出电池50的电池温度Tb和输入输出限制Win、Wout的关系的一个例子的说明图；
图6是示出电池50的剩余容量(SOC)和输入输出限制Win、Wout的修正系数的关系的一个例子的说明图；
图7是示出要求转矩设定用映射图的一个例子的说明图；
图8是示出发动机22的工作曲线的一个例子和设定目标转速Ne*和目标转矩Te*的情况的说明图；
图9是用于从力学角度说明动力分配合并机构30的旋转构件的共线图的一个例子的说明图；
图10是示出混合动力用电子控制单元70所执行的切换处理程序的一个例子的流程图；
图11是示出变速器60的共线图的一个例子的说明图；
图12是示意性示出将变速器60从Lo齿轮状态切换到Hi齿轮状态时，进行转矩变更要求时的马达MG2的转速Nm2和转矩Tm2、马达MG1的转矩Tm1、发动机22的转速Ne、要求动力Pe*的时间变化的一个例子的说明图；
图13是表示变形例的混合动力汽车120的简要结构的构成图；
图14是表示变形例的混合动力汽车220的简要结构的构成图。
具体实施方式
接着，利用实施例来说明用于实施本发明的最佳实施方式。图1是表示作为本发明一个实施例的、搭载有动力输出装置的混合动力汽车20的简要结构的构成图。如图所示，本实施例的混合动力汽车20包括：发动机22；通过减震器28与作为发动机22输出轴的曲柄轴26连接的3轴式动力分配合并机构30；与动力分配合并机构30连接并且可以发电的马达MG1；通过变速器60与动力分配合并机构30连接的马达MG2；以及控制车辆的驱动系统整体的混合动力用电子控制单元70。
发动机22是通过汽油或柴油等碳氢类燃料输出动力的内燃机，接受发动机用电子控制单元(以下，称为发动机ECU)24的燃料喷射控制、点火控制、吸入空气量调节控制等运行控制，所述发动机用电子控制单元24从检测发动机22的运行状态的各种传感器输入信号。发动机ECU 24与混合动力用电子控制单元70进行通信，通过来自混合动力用电子控制单元70的控制信号控制发动机22的运行，并根据需要将与发动机22的运行状态相关的数据输出给混合动力用电子控制单元70。
动力分配合并机构30包括：恒星齿轮31，为外齿齿轮；环形齿轮32，配置在该恒星齿轮31的同心圆上；多个小齿轮33，与恒星齿轮31啮合并与环形齿轮32啮合；以及托架34，可自由自转并公转地保持多个小齿轮33。该动力分配合并机构30构成为以恒星齿轮31、环形齿轮32、以及托架34为旋转构件而发挥差动作用的行星齿轮机构。在该动力分配合并机构30中，发动机的曲柄轴26与托架34连结，马达MG1与恒星齿轮31连结，马达MG2通过变速器60与环形齿轮32连结，当马达MG1作为发电机而发挥作用时，根据齿轮比(ギヤ比)将从齿轮34输入的来自发动机22的动力分配给恒星齿轮31一侧和环形齿轮32一侧，当马达MG1作为电动机而发挥作用时，将从齿轮34输入的来自发动机22的动力和从恒星齿轮31输入的来自马达MG1的动力合并输出给环形齿轮32。环形齿轮32通过齿轮机构37和差速齿轮38与车辆前轮的驱动轮39a、39b机械性连接。因此，输出给环形齿轮32的动力通过齿轮机构37和差速齿轮38被输出给驱动轮39a、39b。另外，当将其看作驱动系统时，与动力分配合并机构30连接的3轴为：与托架34连接的、作为发动机22的输出轴的曲柄轴26；与恒星齿轮31连接的、作为马达MG1的旋转轴的恒星齿轮轴31a；以及与环形齿轮32连接并作为与驱动轮39a、39b机械性连接的驱动轴的环形齿轮轴32a。
马达MG1和马达MG2是公知的同步发电电动机，即可以同时作为发电机驱动，并且可以同时作为电动机驱动。马达MG1和马达MG2通过变换器41、42与电池50进行电力的交换。连接变换器41、42和电池50的电线54构成为各个变换器41、42所共用的正极母线和负极母线，马达MG1、MG2中的一个发出的电力可以被另一个消耗。因此，电池50会由于马达MG1、MG2产生的电力或不足的电力而被充放电。另外，如果通过马达MG1和马达MG2可以取得电力收支的平衡，则电池50不进行充放电。马达MG1、MG2的驱动均由马达用电子控制单元(以下，称为马达ECU)40控制。用于对马达MG1、MG2进行驱动控制所必需的信号、例如来自检测马达MG1、MG2的转子的旋转位置的旋转位置检测传感器43、44的信号或由图中未示出的电流传感器检测的施加于马达MG1、MG2的相电流等被输入马达ECU 40，从马达ECU 40向变换器41、42输出开关控制信号。马达ECU 40根据从旋转位置检测传感器43、44输入的信号，通过图中未示出的转速计算程序来计算马达MG1、MG2的转子的转速Nm1、Nm2。马达ECU 40与混合动力用电子控制单元70进行通信，通过来自混合动力用电子控制单元70的控制信号控制马达MG1、MG2的驱动，并根据需要将与马达MG1、MG2的运行状态相关的数据输出给混合动力用电子控制单元70。
变速器60使马达MG2的旋转轴48与环形齿轮轴32a连接或解除二者的连接，并且通过两轴的连接，将马达MG2的旋转轴48的转速经二级减速后传递给环形齿轮轴32a。图2示出了变速器60的结构的一个例子。该图2所示的变速器60包括：双小齿轮的行星齿轮机构60a、单小齿轮的行星齿轮机构60b、以及两个制动器B1、B2。双小齿轮的行星齿轮机构60a包括：为外齿齿轮的恒星齿轮61；配置在该恒星齿轮61的同心圆上并且为内齿齿轮的环形齿轮62；与恒星齿轮61啮合的多个第一小齿轮63a；与该第一小齿轮63a啮合并与环形齿轮62啮合的多个第二小齿轮63b；以及将多个第一小齿轮63a与多个第二小齿轮63b连结起来并可自由自转及公转地进行保持的托架64。恒星齿轮61可以通过制动器B1的打开闭合(on/off)而自由旋转或停止旋转。单小齿轮的行星齿轮机构60b包括：为外齿齿轮的恒星齿轮65；配置在该恒星齿轮65的同心圆上并且为内齿轮的环形齿轮66；与恒星齿轮65啮合并与环形齿轮66啮合的多个小齿轮67；以及可自由自转及公转地保持多个小齿轮67的托架68。恒星齿轮65与马达MG2的旋转轴48连结，托架68与环形齿轮轴32a连结，并且环形齿轮66可以通过制动器B2的打开闭合(on/off)而自由旋转或停止旋转。双小齿轮的行星齿轮机构60a和单小齿轮的行星齿轮机构60b通过环形齿轮62和环形齿轮66、托架64和托架68而分别连结。变速器60可以通过同时闭合制动器B1、B2而使马达MG2的旋转轴48与环形齿轮轴32a断开，通过闭合制动器B1并打开制动器B2而使马达MG2的旋转轴48的旋转以较大的减速比减速后传递给环形齿轮轴32a(以下，将该状态称为Lo齿轮状态)，通过打开制动器B1并闭合制动器B2而使马达MG2的旋转轴48的旋转以较小的减速比减速后传递给环形齿轮轴32a(以下，将该状态称为Hi齿轮状态)。另外，在同时闭合制动器B1、B2的状态下，禁止旋转轴48或环形齿轮轴32a旋转。
电池50由电池用电子控制单元(以下，称为电池ECU)52管理。向电池ECU 52输入对电池50进行管理所必需的信号，例如来自设置在电池50的端子之间的图中未示出的电压传感器的端子间电压、来自安装在与电池50的输出端子连接的电线54上的电流传感器的充放电电流、来自安装在电池50上的图中未示出的温度传感器的电池温度等，根据需要通过通信将与电池50的状态相关的数据输出给电池用电子控制单元70。另外，对于电池ECU 52，为了管理电池50，根据由电流传感器检测出的充放电电流的积分值来计算剩余容量(SOC)。
混合动力用电子控制单元70是以CPU 72为中心的微处理器，除了CPU 72以外，该混合动力用电子控制单元70还包括：存储处理程序的ROM 74；暂时存储数据的RAM 76；以及图中未示出的输入输出端口和通信端口。通过输入端口向混合动力用电子控制单元70输入来自点火开关80的点火信号、来自检测变速杆81的操作位置的变速位置传感器82的变速位置SP、来自对与油门踏板83的踩入量对应的油门开度Acc进行检测的油门踏板位置传感器84的油门开度Acc、来自对制动踏板85的踩入量进行检测的制动踏板位置传感器86的制动位置BP、来自车速传感器88的车速V等。另外，从混合动力用电子控制单元70经由输出端口向变速器60的制动器B1、B2的图中未示出的致动器输出驱动信号等。另外，如前所述，混合动力用电子控制单元70通过通信端口与发动机ECU 24、马达ECU 40、电池ECU 52连接，与发动机ECU 24、马达ECU 40、电池ECU52进行各种控制信号或数据的交换。
如上构成的实施例的混合动力汽车20根据与驾驶者对油门踏板83的踩入量对应的油门开度Acc和车速V来计算应向作为驱动轴的环形齿轮轴32a输出的要求转矩，控制发动机22、马达MG1、马达MG2的运行以将与该要求转矩对应的要求动力输出给环形齿轮轴32a。作为发动机22、马达MG1、马达MG2的运行控制，有以下运行模式：转矩变换运行模式，控制发动机22的运行，以使发动机22输出与要求动力相符的动力，并且控制马达MG1和马达MG2的驱动，以使从发动机22输出的所有动力由动力分配合并机构30和马达MG1、MG2进行转矩变换后输出给环形齿轮轴32a；充放电运行模式，控制发动机22的运行，以从发动机22输出与要求动力和电池50的充放电所需的电力之和相符的动力，并且控制马达MG1和MG2的驱动，以使随着伴随电池50的充放电而从发动机22输出的动力的全部或一部分由动力分配合并机构30、马达MG1、马达MG2进行转矩转换，而将要求动力输出给环形齿轮轴32a；马达运行模式，进行运行控制，以停止发动机22的运行并将来自马达MG2的、与要求动力相符的动力输出给环形齿轮轴32a。
接着，说明实施例的混合动力汽车20的动作，特别是伴随马达MG2的转矩Tm2的变更而进行变速器60的切换时的动作。图3、图4是示出实施例的混合动力用电子控制单元70所执行的驱动控制程序的一个例子的流程图。每隔规定的时间(例如每隔数msec)重复执行该程序。
当执行驱动控制程序时，混合动力用电子控制单元70的CPU 72首先执行输入控制所需数据的处理(步骤S100)，所述数据有：来自油门踏板位置传感器84的油门开度Acc、来自车速传感器88的车速V、发动机22的转速Ne、马达MG1和MG2的转速Nm1和Nm2、电池要求电力Pb*、电池50的输入输出限制Win、Wout等。这里，发动机22的转速Ne是根据来自安装在曲柄轴26上的图中未示出的曲柄位置传感器的信号而计算出来的数据，通过通信从发动机ECU 24输入。马达MG1、MG2的转速Nm1、Nm2是根据由旋转位置检测传感器43、44检测出的马达MG1、MG2的转子的旋转位置而计算出来的数据，通过通信从马达ECU 40输入。电池要求电力Pb*是由电池ECU 52根据电池50的剩余容量(SOC)等设定的应对电池50进行充放电的电力，通过通信从电池ECU 52输入。电池50的输入输出限制Win、Wout可以如下设定：根据电池温度Tb来设定输入输出限制Win、Wout的基本值，根据电池50的剩余容量(SOC)设定输出限制用修正系数和输入限制用修正系数，将所设定的输入输出限制Win、Wout的基本值与修正系数相乘。图5示出了电池温度Tb与输入输出限制Win、Wout的关系的一个例子，图6示出了电池50的剩余容量(SOC)与输入输出限制Win、Wout的修正系数的关系的一个例子。
如上所述输入数据之后，根据输入的油门开度Acc和车速V，将应向作为与驱动轮63a、63b连结的驱动轴的环形齿轮轴32a输入的要求转矩Tr*和发动机22所要求的要求动力Pe*设定为车辆所要求的转矩(步骤S110)。在实施例中，如下设定要求转矩Tr*：预先确定油门开度Acc、车速V和要求转矩Tr*的关系并将其作为要求转矩设定用映射图存储在ROM 74中，当给出了油门开度Acc和车速V时，可以根据所存储的映射图而导出对应的要求转矩Tr*。图7示出了要求转矩设定用映射图的一个例子。要求动力Pe*可以作为设定的要求转矩Tr*与环形齿轮轴32a的转速Nr相乘而得到的值、电池50所要求的充放电要求电力Pb*、以及损失Loss之和而计算出来。另外，可以如下求出环形齿轮轴32a的转速Nr：使车速V与换算系数K相乘；或者使马达MG2的转速Nm2除以减速齿轮35的齿轮比Gr。
然后，根据设定的要求动力Pe*来设定发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*(步骤S120)。根据使发动机22高效动作的工作曲线和要求动力Pe*来进行上述设定。图8示出了发动机22的工作曲线的一个例子和设定目标转速Ne*和目标转矩Te*的情况。如图所示，可以通过工作曲线与要求动力Pe*(Ne*×Te*)为固定值的曲线的交点求出目标转速Ne*和目标转矩Te*。
然后，使用设定的目标转速Ne*、环形齿轮轴32a的转速Nr(Nm2/Gr)、动力分配合并机构30的齿轮比ρ，通过下式(1)来计算马达MG1的目标转速Nm1*，并根据计算出的目标转速Nm1*和目前的转速Nm1，通过下式(2)来计算马达MG1的转矩指令Tm1*(步骤S310)。这里，式(1)是对动力分配合并机构30的旋转构件的力学关系式。图9示出了表示动力分配合并机构30的旋转构件的转速和转矩的力学关系的共线图。图中，左边的S轴表示马达MG1的转速Nm1、即恒星齿轮轴31的转速，C轴表示发动机22的转速Ne、即托架34的转速，R轴表示马达MG2的转速Nm2与减速齿轮35的齿轮比Gr相乘而得到的环形齿轮32的转速Nr。式(1)可以利用该共线图而容易地导出。另外，R轴上的两个粗线箭头表示发动机22在目标转速Ne*和目标转矩Te*的运行点进行稳定运行时从发动机22输出的转矩Te*被传递到环形齿轮轴32a的转矩、以及从马达MG2输入的转矩Tm2*通过减速齿轮35而作用于环形齿轮轴32a的转矩。另外，式(2)是用于使马达MG1以目标转速Nm1*旋转的反馈控制的关系式，在式(3)中，右边第二项的“k1”是比例项的增益，右边第三项的“k2”是积分项的增益。
Nm1*＝Ne*·(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr·ρ)(1)
Tm1*＝上次Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt  (2)
如此计算出马达MG1的目标转速Nm1*和转矩指令Tm1*之后，使电池50的输出限制Wout与在计算出的马达MG1的转矩指令Tm1*上乘以目前的马达MG1的转速Nm1而得的马达MG1的消耗功率(发电功率)之间的差除以马达MG2的转速Nm2，通过下式(3)和(4)来计算作为可以从马达MG2输出的转矩的上下限的转矩限制Tmax、Tmin(步骤S140)，并且使用要求转矩Tr*、转矩指令Tm1*、动力分配合并机构30的齿轮比ρ，通过式(5)来计算作为应从马达MG2输出的转矩的假定马达转矩Tm2tmp(步骤S150)，通过计算出的转矩限制Tmax、Tmin来限制假定马达转矩Tm2tmp，设定马达MG2的转矩指令Tm2*(步骤S160)。通过如上设定马达MG2的转矩指令Tm2*，可以将输出给作为驱动轴的环形齿轮轴32a的要求转矩Tr*设定为限制在电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内的转矩。另外，式(5)可以通过前述的图9的共线图而容易地导出。
Tmax＝(Wout-Tm1*·Nm1)/Nm2(3)
Tmin＝(Win-Tm1*·Nm1)/Nm2(4)
Tm2tmp＝(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr    (5)
如上设定马达MG2的转矩指令Tm2*之后，判断是否要求对马达MG2的转矩进行变更(步骤S170)。通过切换变速器60的齿轮状态时所执行的切换处理来进行该转矩变更要求。当未切换变速器60的齿轮状态或正在切换变速器60的齿轮状态时，如果不需要改变马达MG2的转矩，则不进行转矩变更要求，因此将设定的发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*发送给发动机ECU 24，将马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*发送给马达ECU 40(步骤S290)，结束驱动控制程序。接收到目标转速Ne*和目标转矩Te*的发动机ECU 24进行发动机22的燃料喷射控制和点火控制等控制，以使发动机22在转速Ne*和目标转矩Te*所表示的运行点运行。另外，接收到转矩指令Tm1*、Tm2*的马达ECU 40进行变换器41、42的变换元件的变换控制，以使马达MG1由转矩指令Tm1*驱动，并且马达MG2由转矩指令Tm2*驱动。
另一方面，当有转矩变更要求时，输入要求变更的转矩(变更要求转矩)Trq(步骤S180)，将输入的变更要求转矩Trq再设定为马达MG2的转矩指令Tm2*(步骤S190)。这里，变更要求转矩Trq是顺畅切换变速器60的齿轮状态时马达MG2的转矩的上下限值(Tr1、Tr2)，通过图10的切换处理程序来设定。这里，根据图10的切换处理程序来简单地说明变速器60的齿轮状态的切换处理。
在切换处理程序中，首先判断变速器60的齿轮状态的切换方向(步骤S300)。当从Lo齿轮状态切换到Hi齿轮状态时，比较马达MG2的转矩指令Tm2*和作为可以顺畅地从Lo齿轮状态切换到Hi齿轮状态的转矩而被设定的阈值Tr1(步骤S310)，当转矩指令Tm2*比阈值Tr1大时，作为转矩降低要求而输出使马达MG2的转矩指令Tm2*改变为阈值Tr1的值的转矩变更要求(步骤S320)。此时，将变更要求转矩Trq设定为值Tr1。当马达MG2的转矩指令Tm2*为阈值Tr1以下时或在进行了转矩变更要求之后，根据目前的马达MG2的转速Nm2和变速器60的齿轮比Glo、Ghi，使用下式(6)来计算切换后的马达MG2的转速Nm2*(步骤S330)。然后，开始进行与制动器B1、B2的半接合相伴随的动作(步骤S340)，等待马达MG2的转速Nm2达到切换后的转速Nm2*附近(步骤S350、S360)，使制动器B1完全打开并使制动器B2完全闭合(步骤S370)，将驱动控制所使用的变速器60的齿轮比Gr设定为Hi齿轮的齿轮比Ghi(步骤S380)，结束切换处理程序。图11示出了变速器60的共线图的一个例子。图中，S1轴表示双小齿轮的行星齿轮机构60a的恒星齿轮61的转速，R1、R2表示双小齿轮的行星齿轮机构60a和单小齿轮的行星齿轮机构60b的环形齿轮62、66的转速，C1、C2轴表示环形齿轮轴32a的转速、即双小齿轮的行星齿轮机构60a和单小齿轮的行星齿轮机构60b的托架64、68的转速，S2轴表示马达MG2的转速、即单小齿轮的行星齿轮机构60b的恒星齿轮65的转速。如图所示，在Lo齿轮状态下，制动器B2打开，制动器B1闭合。如果从该状态使制动器B2闭合，则马达MG2成为与环形齿轮轴32a断开的状态。如果使制动器B1为摩擦接合，则可以减小马达MG2的转速Nm2，由于当马达MG2作为电动机而发挥作用时要增大其转速，因此如果马达MG2的转矩过大，则制动器B1的磨损会非常显著或是无法减小马达MG2的转速Nm2。因此，在实施例中，要求使马达MG2的转矩降低。并且，当马达MG2的转速Nm2变为Hi齿轮状态的转速Nm2*附近时，使制动器B1从摩擦接合完全变成打开，由此切换为Hi齿轮状态。
Nm2*＝Nm2·Ghi/Glo(6)
另一方面，当从Hi齿轮状态切换到Lo齿轮状态时，比较马达MG2的转矩指令Tm2*和作为可以顺畅地从Hi齿轮状态切换到Lo齿轮状态的转矩而被设定的阈值Tr2(步骤S390)，当转矩指令Tm2*比阈值Tr2小时，作为转矩增大要求而输出使马达MG2的转矩指令Tm2*改变为阈值Tr2的值的转矩变更要求(步骤S400)。此时，将变更要求转矩Trq设定为值Tr2。当马达MG2的转矩指令Tm2*为阈值Tr2以上时或在进行了转矩变更要求之后，根据目前的马达MG2的转速Nm2和变速器60的齿轮比Glo、Ghi，使用下式(7)来计算切换后的马达MG2的转速Nm2(步骤S410)。然后，开始进行与制动器B1、B2的半接合相伴随的动作(步骤S420)，直到马达MG2的转速Nm2达到切换后的转速Nm2*附近(步骤S430、S440)，使制动器B2完全打开并使制动器B1完全闭合(步骤S450)，将驱动控制所使用的变速器60的齿轮比Gr设定为Lo齿轮的齿轮比Glo(步骤S460)，结束切换处理程序。如图11所示，在Hi齿轮状态下，制动器B1打开，制动器B2闭合。如果使制动器B1从该状态变为闭合，则马达MG2成为与环形齿轮轴32a断开的状态。如果使制动器B2为摩擦接合，则可以增大马达MG2的转速Nm2，由于当马达MG2作为发电机而发挥作用时要减小其转速，因此如果马达MG2的转矩过小(作为负的值而过大)，则制动器B2的磨损会非常显著或是无法增大马达MG2的转速Nm2。因此，在实施例中，要求马达MG2的转矩增大。并且，当马达MG2的转速Nm2变为Lo齿轮状态的转速Nm2*附近时，使制动器B2从摩擦接合完全变成打开，由此切换为Lo齿轮状态。
Nm2*＝Nm2·Glo/Ghi(7)
返回图3、图4的驱动控制程序。如果在步骤S180中输入了变更要求转矩Trq，则判断变更要求转矩Trq是否处于转矩限制Tmax、Tmin的范围内(步骤S200)。当变更要求转矩Trq处于转矩限制Tmax、Tmin的范围内时，判断为即使将马达MG2的转矩指令Tm2*再设定为变更要求转矩Trq来进行驱动，也可以在电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内进行，将包括再设定的马达MG2的转矩指令Tm2*在内的各个设定值发送给发动机ECU 24和马达ECU 40(步骤S290)，结束驱动控制程序。
当变更要求转矩Trq比转矩限制Tmin小时，通过下式(8)来计算马达MG1的转矩指令Tm1*并进行再设定，以便即使将马达MG2的转矩指令Tm2*再设定为变更要求转矩Trq来进行驱动，也会处于电池50的输入限制Win的范围内(步骤S210)，然后确认发动机22的转速Ne小于从目标转速Ne*减去规定转速α而得到的值(步骤S220)，将包括再设定的马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*在内的各个设定值发送给发动机ECU 24和马达ECU 40(步骤S290)，结束驱动控制程序。这里，确认发动机22的转速Ne小于从目标转速Ne*减去规定转速α而得到的值的原因在于：通过再设定马达MG1的转矩指令Tm1*，发动机22的转速Ne变大，因此可以通过该趋势来抑制发动机22的转速Ne远远大于目标转速Ne*的情况。
Tm1*＝(Win-Trq·Nm2)/Nm1(8)
当在步骤S220中发动机22的转速Ne大于从目标转速Ne*减去规定转速α而得到的值时，作为从上次通过该程序设定的要求动力Pe*减去与改变马达MG2的转矩指令Tm2*的量相当的动力而得到的值，通过下式(9)来计算要求动力Pe*并进行再设定(步骤S230)，并且使再设定的要求动力Pe*除以发动机22的转速Ne而再设定目标转矩Te*(步骤S240)，将包括再设定的马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*、要求动力Pe*、目标转矩Te*在内的各个设定值发送给发动机ECU 24和马达ECU 40(步骤S290)，结束驱动控制程序。这样，通过减小要求动力Pe*，即使将马达MG1的转矩指令Tm1*再设定得较小来进行驱动，也能够抑制发动机22的转速Ne急剧上升。
Pe*＝上次Pe*-(Tmin-Trq)·Nm2(9)
当变更要求转矩Trq大于转矩限制Tmax时，通过下式(10)来计算马达MG1的转矩指令Tm1*并进行再设定，以便即使将马达MG2的转矩指令Tm2*再设定为变更要求转矩Trq来进行驱动，也会处于电池50的输出限制Wout的范围内(步骤S250)，然后确认发动机22的转速Ne大于在目标转速Ne*上加上规定转速α而得到的值(步骤S260)，将包括再设定的马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*在内的各个设定值发送给发动机ECU 24和马达ECU 40(步骤S290)，结束驱动控制程序。这里，确认发动机22的转速Ne大于在目标转速Ne*上加上规定转速α而得到的值的原因在于：通过再设定马达MG1的转矩指令Tm1*，发动机22的转速Ne变小，因此可以通过该趋势来抑制发动机22的转速Ne远远小于目标转速Ne*的情况。
Tm1*＝(Wout-Trq·Nm2)/Nm1(10)
当在步骤S260中发动机22的转速Ne小于在目标转速Ne*上加上规定转速α而得到的值时，作为在上次通过该程序设定的要求动力Pe*上加上与改变马达MG2的转矩指令Tm2*的量相当的动力而得到的值，通过下式(11)来计算要求动力Pe*并进行再设定(步骤S270)，并且使再设定的要求动力Pe*除以发动机22的转速Ne而再设定目标转矩Te*(步骤S280)，将包括再设定的马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*、要求动力Pe*、目标转矩Te*在内的各个设定值发送给发动机ECU 24和马达ECU 40(步骤S290)，结束驱动控制程序。这样，通过增大要求动力Pe*，即使将马达MG1的转矩指令Tm1*再设定得较大来进行驱动，也能够抑制发动机22的转速Ne急剧下降。
Pe*＝上次Pe*+(Tmax-Trq)·Nm2(11)
图12是示意性示出将变速器60从Lo齿轮状态切换到Hi齿轮状态时，进行转矩变更要求时马达MG2的转速Nm2和转矩Tm2、马达MG1的转矩Tm1、发动机22的转速Ne、要求动力Pe*随时间变化的一个例子的说明图。在时间T1开始变速器60的切换，进行修正以使马达MG2的转矩Tm2降低并且使马达MG1的转矩Tm1增大(步骤S190、S210)。因此，发动机22的转速Ne上升。在发动机22的转速Ne达到从目标转速Ne*减去规定转速α而得到的值的时间T2，降低要求转矩Pe*(步骤S230)，从而抑制了发动机22的转速Ne的急剧上升，使其收敛到目标转述Ne*左右。然后，在变速器60的齿轮的切换结束的时间T3解除转矩变更要求，马达MG2的转矩Tm2、马达MG1的转矩Tm1、要求动力Pe*恢复为通常的设定值。以上利用图12说明了将变速器60从Lo齿轮状态切换为Hi齿轮状态时进行转矩变更要求的情况，当将变速器60从Hi齿轮状态切换为Lo齿轮状态时进行转矩变更要求的情况与之相同。
根据以上说明的实施例的混合动力汽车20，即使在将基于要求转矩Tr*的转矩输出给作为驱动轴的环形齿轮轴32a并同时切换变速器60的齿轮状态时无法在电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内进行马达MG2的转矩变更，也可以通过再设定马达MG1的转矩指令Tm1*而随着马达MG2的转矩变更来进行变速器60的齿轮状态的切换。结果，可以顺畅地进行变速器60的齿轮状态的切换。并且，当发动机22的转速Ne随着马达MG1的转矩指令Tm1*的再设定而将要远远大于或远远小于目标转速Ne*时，改变要求动力Pe*，从而，能够抑制发动机22的转速Ne的急剧上升或急剧下降。结果，可以顺畅地转到切换变速器60的齿轮状态之后的控制。
在实施例的混合动力汽车20中，在当切换变速器60的齿轮状态时无法在电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内进行马达MG2的转矩变更的情况下，无论减小或增大马达MG2的转矩时，均再设定马达MG1的转矩指令Tm1*，但也可以仅在减小马达MG2的转矩时再设定马达MG1的转矩指令Tm1*。
在实施例的混合动力汽车20中，当发动机22的转速Ne随着马达MG1的转矩指令Tm1*的再设定而将要远远大于或远远小于目标转速Ne*时改变要求动力Pe*，但也可以不改变要求动力Pe*。
在本实施例的混合动力汽车20中，当从Lo齿轮状态切换为Hi齿轮状态时进行转矩变更要求，以使马达MG2的转矩指令Tm2*成为作为可以顺畅地从Lo齿轮状态切换为Hi齿轮状态的转矩的阈值Tr1以下的值，相反，当从Hi齿轮状态切换为Lo齿轮状态时进行转矩增大要求，以使马达MG2的转矩指令Tm2*成为作为可以顺畅地从Hi齿轮状态的切换为Lo齿轮状态的转矩的阈值Tr2以上的值，但当从Hi齿轮状态切换为Lo齿轮状态时也可以不进行转矩变更要求。另外，当从Hi齿轮状态切换为Lo齿轮状态时也可以进行如下转矩变更要求，即：使得马达MG2的转矩指令Tm2*成为作为可以顺畅地从Lo齿轮状态的切换为Hi齿轮状态的转矩的阈值Tr1以下的值。
在实施例的混合动力汽车20中，使用的是将齿轮状态切换为Lo齿轮状态和Hi齿轮状态这两级的变速器60，但也可以使用三级以上的有级变速器。另外，作为变速器60，也可以使用无级变速器。
在实施例的混合动力汽车20中，通过减速齿轮35使马达MG2的动力变速后输出给环形齿轮轴32a，但也可以如图13的变形例的混合动力汽车120所例示的那样，使马达MG2的动力连接到不同于环形齿轮轴32a所连接的车轴(与驱动轮39a、39b连接的车轴)的车轴(与图13中的驱动轮39c、39d连接的车轴)上。
在实施例的混合动力汽车20中，通过动力分配合并机构30将发动机22的动力输出给作为与驱动轮39a、39b连接的驱动轴的环形齿轮轴32a，但也可以如图14的变形例的混合动力汽车220所例示的那样，具有对转子电动机(couple-rotor motor)230，该对转子电动机230具有与发动机22的曲柄轴26连接的内转子232和将动力输出给驱动轮39a、39b并与驱动轴连接的外转子234，其将发动机22的动力的一部分传递给驱动轴，并将其余的动力转换为电力。
在实施例中，包括发动机22、马达MG1、马达MG2、动力分配合并机构30、以及变速器60，但是并不限于该结构，只要随着马达转矩的变更进行变速器的变更，任何结构的汽车或动力输出装置都适用。
以上说明了用于实施本发明的最佳实施方式，但是本发明不受上述实施例的任何限制，勿庸置疑，本发明可以在不脱离其主旨的范围内以各种方式进行实施。
工业实用性
本发明可以用于动力输出装置和汽车的制造产业中。

Claims (14)

1.一种动力输出装置，向驱动轴输出动力，所述动力输出装置包括：
内燃机；
电力动力输入输出单元，与所述内燃机的输出轴和所述驱动轴连接，可以随着电力和动力的输入输出而将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出给所述驱动轴；
电动机，可以输入输出动力；
变速传递单元，可以在所述电动机的旋转轴与所述驱动轴之间随着变速比的变更而传递动力；
蓄电单元，可以与所述电力动力输入输出单元和所述电动机进行电力的交换；
要求动力设定单元，设定应向所述驱动轴输出的要求动力；以及
控制单元，为了顺畅地进行所述变速传递单元的变速比的变更，当随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更时，在不需限制的变更时期，控制所述内燃机、所述电力动力输入输出单元、所述电动机、以及所述变速传递单元，使得随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更，并将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴，在需要限制的变更时期，控制所述内燃机、所述电力动力输入输出单元、所述电动机、以及所述变速传递单元，使得通过调整所述电力动力输入输出单元的电力的输入输出，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更，并将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴，所述不需限制的变更时期是指可以在将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴的同时在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自所述电动机的动力的变更修正的时期，所述需要限制的变更时期是指无法在将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴的同时在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自所述电动机的动力的变更修正的时期。
2.如权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，
包括根据所述设定的要求动力来设定应从所述内燃机输出的目标动力的目标动力设定单元，
所述控制单元在所述不需限制的变更时期进行控制，以使得所述内燃机输出基于所述目标动力的动力，在所述需要限制的变更时期进行控制，以使得所述内燃机输出伴随所述设定的目标动力向变为所述蓄电单元的输入输出限制的范围内的方向进行的变更而被调整了的动力。
3.如权利要求2所述的动力输出装置，其特征在于，
在所述需要限制的变更时期，所述控制单元伴随所述内燃机的转矩的变更而进行控制。
4.如权利要求2所述的动力输出装置，其特征在于，
在所述需要限制的变更时期，所述控制单元伴随所述内燃机的转速的变更而进行控制。
5.如权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，
包括根据所述设定的要求动力来设定应从所述内燃机输出的目标动力的目标动力设定单元，
所述控制单元在所述不需限制的变更时期进行控制，以使得所述内燃机输出基于所述目标动力的动力，在所述需要限制的变更时期进行控制，以使得伴随着所述内燃机的转速的变更，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内从所述内燃机输出基于所述设定的目标动力的动力。
6.如权利要求5所述的动力输出装置，其特征在于，
在所述需要限制的变更时期，所述控制单元在所述内燃机的转速达到基于所述设定的目标动力的目标转速之前进行控制，以使得伴随着所述内燃机的转速的变更，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内从所述内燃机输出基于所述设定的目标动力的动力，并在所述内燃机的转速达到基于所述设定的目标动力的目标转速之后进行控制，以使得从所述内燃机输出与所述设定的目标动力向变为所述蓄电单元的输入输出限制的范围内的方向进行的变更相伴的动力。
7.如权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，
在所述需要限制的变更时期，当作为来自所述电动机的动力的变更修正而向该电动机的转矩的0值方向进行修正时，所述控制单元进行控制以使得所述电力动力输入输出单元的转矩向0值方向调整。
8.如权利要求7所述的动力输出装置，其特征在于，
在所述需要限制的变更时期，当作为来自所述电动机的动力的变更修正而向该电动机的转矩的0值方向进行修正时，所述控制单元在伴随着所述内燃机的转速的增加而进行控制。
9.如权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，所述变速传递单元为两级以上的有级变速器。
10.如权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，
所述电力动力输入输出单元包括：
3轴式动力输入输出单元，与所述内燃机的输出轴、所述驱动轴、以及第三轴这3根轴连接，根据向该3根轴中的任意2根轴输入输出的动力而向其余的轴输入输出动力；以及
发电机，向所述第三轴输入输出动力。
11.如权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，
所述电力动力输入输出单元为对转子电动机，其包括安装在所述内燃机的输出轴上的第一转子和安装在所述驱动轴上的第二转子，随着由于该第一转子和该第二转子的电磁作用而产生的电力的输入输出，将来自该内燃机的动力的至少一部分输出给该驱动轴。
12.一种汽车，其特征在于，装载有向驱动轴输出动力的动力输出装置，该汽车的车轴与所述驱动轴连结，所述汽车的特征在于，包括：
内燃机；
电力动力输入输出单元，与所述内燃机的输出轴和所述驱动轴连接，可以随着电力和动力的输入输出而将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出给所述驱动轴；
电动机，可以输入输出动力；
变速传递单元，可以在所述电动机的旋转轴与所述驱动轴之间随着变速比的变更而传递动力；
蓄电单元，可以与所述电力动力输入输出单元和所述电动机进行电力的交换；
要求动力设定单元，设定应向所述驱动轴输出的要求动力；以及
控制单元，为了顺畅地进行所述变速传递单元的变速比的变更，当随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更时，在不需限制的变更时期，控制所述内燃机、所述电力动力输入输出单元、所述电动机、以及所述变速传递单元，使得随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更，并将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴，在需要限制的变更时期，控制所述内燃机、所述电力动力输入输出单元、所述电动机、以及所述变速传递单元，使得通过调整所述电力动力输入输出单元的电力的输入输出，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更，并将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴，所述不需限制的变更时期是指可以在将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴的同时在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自所述电动机的动力的变更修正的时期，所述需要限制的变更时期是指无法在将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴的同时在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自所述电动机的动力的变更修正的时期。
13.一种动力输出装置的控制装置，该动力输出装置包括：内燃机；电力动力输入输出单元，与所述内燃机的输出轴和驱动轴连接，可以随着电力和动力的输入输出而将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出给所述驱动轴；电动机，可以输入输出动力；变速传递单元，可以在所述电动机的旋转轴与所述驱动轴之间随着变速比的变更而传递动力；以及蓄电单元，可以与所述电力动力输入输出单元和所述电动机进行电力的交换；所述控制装置的特征在于，包括：
要求动力设定单元，设定应向所述驱动轴输出的要求动力；以及
控制单元，为了顺畅地进行所述变速传递单元的变速比的变更，当随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更时，在不需限制的变更时期，控制所述内燃机、所述电力动力输入输出单元、所述电动机、以及所述变速传递单元，使得随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更，并将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴，在需要限制的变更时期，控制所述内燃机、所述电力动力输入输出单元、所述电动机、以及所述变速传递单元，使得通过调整所述电力动力输入输出单元的电力的输入输出，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更，并将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴，所述不需限制的变更时期是指可以在将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴的同时在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自所述电动机的动力的变更修正的时期，所述需要限制的变更时期是指无法在将基于所述设定的要求动力的动力输出给所述驱动轴的同时在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自所述电动机的动力的变更修正的时期。
14.一种动力输出装置的控制方法，该动力输出装置包括：内燃机；电力动力输入输出单元，与所述内燃机的输出轴和驱动轴连接，可以随着电力和动力的输入输出而将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出给所述驱动轴；电动机，可以输入输出动力；变速传递单元，可以在所述电动机的旋转轴与所述驱动轴之间随着变速比的变更而传递动力；以及蓄电单元，可以与所述电力动力输入输出单元和所述电动机进行电力的交换；所述控制方法的特征在于，
为了顺畅地进行所述变速传递单元的变速比的变更，当随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更时，在不需限制的变更时期，控制所述内燃机、所述电力动力输入输出单元、所述电动机、以及所述变速传递单元，使得随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更，并将基于所述驱动轴所要求的要求动力的动力输出给所述驱动轴，在需要限制的变更时期，控制所述内燃机、所述电力动力输入输出单元、所述电动机、以及所述变速传递单元，使得通过调整所述电力动力输入输出单元的电力的输入输出，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内随着来自所述电动机的动力的变更修正而进行所述变速传递单元的变速比的变更，并将基于所述要求动力的动力输出给所述驱动轴，所述不需限制的变更时期是指可以在将基于所述要求动力的动力输出给所述驱动轴的同时在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自所述电动机的动力的变更修正的时期，所述需要限制的变更时期是指无法在将基于所述要求动力的动力输出给所述驱动轴的同时在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内进行来自所述电动机的动力的变更修正的时期。
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