CN101318463A - 连接装置、变速器、含变速器动力输出设备、连接装置控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及连接装置、变速器、含变速器动力输出设备、连接装置控制方法。当可动接合构件(EM2)仅仅与第一电动机轴(46)的接合部分(46e)接合时，例如如果可动接合构件(EM2)与接合部分(46e)和第二齿轮(62a)的接合部分(62e)两者接合以将第一电动机轴(46)与第二齿轮(62a)连接，则控制电动机(MG1)，使得第一电动机轴(46)的旋转速度与第二齿轮(62a)的旋转速度的偏差与预定的目标旋转速度的偏差一致，并在旋转速度偏差已经与目标旋转速度偏差一致之后控制致动器(92)使得可动接合构件(EM1)朝着接合部分(62e)移动达预定的时间。

Description

连接装置、变速器、含变速器动力输出设备、连接装置控制方法

技术领域

本发明涉及一种能够连接两个元件的连接装置、变速器、包括变速器的动力输出设备和控制连接装置的方法。

背景技术

传统地，已经公知一种前后轮驱动车辆，其中前轮被发动机驱动，而后轮被电动机通过犬牙式离合器驱动(例如，参见日本专利早期公开No.2001-1779)。在前后轮驱动车辆中，一旦在使用来自发动机的动力使车辆起动时后轮随动并且犬牙式离合器的可动犬牙相对于固定犬牙旋转，通过以与后轮的车轮速度对应的预定的目标旋转速度驱动电动机以将可动犬牙与固定犬牙配合来停止可动犬牙的旋转。在前后轮驱动车辆中，无需使用电动机旋转速度传感器就可以从到电动机的电流值和占空值估计电动机旋转速度，并将反馈控制施加到电动机，使得估计的电动机旋转速度与目标旋转速度一致。

发明内容

在前后车轮驱动车辆中，以与后轮的车轮速度对应的预定的目标旋转速度驱动电动机，以使可动犬牙的旋转停止，由此可动犬牙与固定犬牙配合。然而，如果可动犬牙的犬齿和固定犬牙的犬齿在可动犬牙的旋转停止时没有适合地啮合，则可动犬牙和固定犬牙会不能平滑地配合。为了防止这样的情况，可以检测待被连接的两个犬牙的旋转角度以基于检测到的旋转角度判定两个犬牙的犬齿是否适合地彼此啮合。然而，在实践中，不容易判定待被连接的两个犬牙的犬齿是否适合地彼此啮合。

本发明的主要目的是容易和平滑地连接连接装置中的第一元件和第二元件，连接装置包括安装在第一和第二元件的每一者上并具有多个齿的接合元件，和具有与接合元件的多个齿啮合的多个可动接合构件。

本发明的连接装置、变速器、包括变速器的动力输出设备和控制连接装置的方法采用以下系统来获得主要目的。

本发明涉及一种连接装置，其能够将第一元件和被预定旋转驱动源旋转的第二元件连接。连接装置包括：第一接合元件，其安装在第一元件上并具有多个齿；第二接合元件，其安装在与第一接合元件间隔开的所述第二元件上，并具有多个齿；可动接合元件，其具有与所述第一接合元件的所述多个齿以及所述第二接合元件的所述多个齿均啮合的多个齿，并可接合到所述第一和第二接合元件两者；驱动单元，其能够使所述可动接合元件前进和后退；以及控制单元，当所述可动接合元件仅与所述第一和第二接合元件中一者接合时，如果所述可动接合元件待与所述第一和第二接合元件两者接合以将所述第一元件和所述第二元件连接，则所述控制单元控制所述旋转驱动源，使得所述第二元件的旋转速度与所述第一元件的旋转速度的偏差与预定目标偏差一致，并且在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，所述控制单元控制所述驱动单元，使得所述可动接合元件朝着所述第一和第二接合元件中另一者移动达预定的时间。

连接装置可以将可动接合元件接合到第一和第二接合元件中仅仅一者，以松开第一元件和第二元件之间的连接，并可以将可动接合构件接合到第一和第二接合元件的两者以将第一元件和第二元件连接。在连接装置中，当可动接合元件接合到第一和第二接合元件中仅仅一者时，如果可动接合元件要接合到第一和第二接合元件两者以连接第一和第二接合元件，则控制旋转驱动源使得第二元件的旋转速度与第一元件的旋转速度的偏差与预定的目标偏差一致，并且在该偏差已经与目标偏差一致之后控制驱动单元，使得可动接合元件朝着第一和第二接合元件的另一者移动了预定的时间。即使通过当第二元件的旋转速度与第一元件的旋转速度的偏差与预定的目标偏差一致时将可动接合元件移动到第一和第二接合元件的另一者，当可动接合构件的多个齿不能适合地与第一和第二接合元件的另一者的多个齿啮合时，通过抵靠第一和第二接合元件的另一者施压可动接合元件以使可动接合构件的多个齿与第一和第二接合元件的另一者的多个齿适合地啮合，也可以平滑地接合第一和第二接合元件。控制驱动单元达预定的时间使得可动接合元件朝着第一和第二接合元件中另一者移动能够无需判定可动接合元件是否已经完全与第一和第二接合元件两者接合就完成了第一元件和第二元件的连接。因而，利用比较简单的控制，连接装置可以容易地和平滑地连接第一元件和第二元件。

目标偏差是除了零值以外的预定值。更具体地，当在第一元件和第二元件的旋转速度中形成微小差异，且目标偏差为除了零以外的比较小的值时，如果可动接合元件接近第一和第二接合元件的另一者，可以减小当可动接合元件抵接第一和第二接合元件时可动接合构件的多个齿与第一和第二接合元件的另一者的多个齿彼此碰撞的可能性。当可动接合元件抵接第一和第二接合元件时，即使可动接合构件的多个齿与第一和第二元件的另一者的多个齿彼此碰撞，通过抵靠第一和第二接合元件的另一者施压可动接合元件，在第一元件和第二元件的旋转速度上形成微小的差异能够迅速和适合地将可动接合构件的多个齿与第一和第二接合元件中另一者的多个齿啮合。将目标偏差设定为除了零以外的预定值能够抵靠第一和第二接合元件施压可动接合元件，由此平滑地接合第一和第二接合元件。目标偏差可以是除了零以外的恒定值，或者可以暂时(周期性)地变化，只要该值不是零即可。

控制单元还可以设计成在偏差已经与目标偏差一致之后，改变目标偏差，使得使所述偏差的正负号至少反向一次。在偏差已经与目标偏差一致之后，改变目标偏差，使得使所述偏差的正负号至少反向一次能够在第一元件的旋转速度和第二元件的旋转速度暂时一致之后使第一和第二元件的旋转速度再次不同。因而，可以防止用在可动接合构件与第一和第二接合元件的另一者之间施加的过度的力抵靠第一和第二接合元件的另一者施压可动接合元件这样的情况，由此能够平滑地连接第一元件和第二元件。

控制单元还可以设计成至少在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，周期性地改变所述目标偏差。这能够适合地避免用在可动接合构件与第一和第二接合元件的另一者之间施加的过度的力抵靠第一和第二接合元件的另一者施压可动接合元件这样的情况。这还能够可靠地获得可动接合构件的多个齿与第一和第二接合构件的另一者的多个齿彼此适合地接合这样的状态。

控制单元还可以设计成对所述旋转驱动源施加反馈控制，使得所述偏差与所述目标偏差一致，并且在所述偏差已经暂时与所述目标偏差一致之后，当所述偏差大致变为零值时，所述控制单元使所述目标偏差的正负号反向。具体地，当对旋转驱动源施加反馈控制使得该偏差与作为除了零之外的预定值的目标偏差一致时，由于控制变量的发散或者其它原因动力可以从旋转驱动源输出超过所需要的。在此情况下，动力可以从第二元件传递到第一元件超过所需要的，或者可以妨碍第一接合元件和第二接合元件的平滑接合。在此情况下，在所述偏差已经暂时与所述目标偏差一致之后，当所述偏差大致变为零值时，所述控制单元使所述目标偏差的正负号反向能够防止由于控制变量的发散或者其它原因从旋转驱动源输出的动力超过所需要，防止了过度的力从第二元件传递到第一元件，并实现了第一接合元件和第二接合元件的平滑接合。

控制单元还可以设计成将所述目标偏差设定为零值，并在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后将所述目标偏差改变预定量。将所述目标偏差设定为零值，并在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后将所述目标偏差改变预定量还能够通过将可动接合构件的多个此与第一和第二接合元件的另一者的多个齿适合啮合防止用在可动接合构件与第一和第二接合元件的另一者之间施加的过度的力抵靠第一和第二接合元件的另一者施压可动接合元件这样的情况。

在此情况下，预定量是基于所述第二接合元件的齿厚度和齿隙的值。这能够可靠地获得可动接合构件的多个齿与第一和第二接合构件的另一者的多个齿彼此适合地接合这样的状态。

本发明涉及第一变速器，其能够选择性地将来自第一旋转驱动源的动力和来自第二旋转驱动源的动力传递到输出轴。该变速器包括：第一输入轴，其连接到所述第一旋转驱动源；第二输入轴，其连接到所述第二旋转驱动源；接合元件，其安装在所述第一输入轴上并具有多个齿；接合元件，其安装在所述第二输入轴上并具有多个齿；第一变速器机构，其包括至少一组平行轴齿轮系，所述平行轴齿轮系包括可绕平行于所述输出轴延伸的轴旋转的驱动齿轮和与所述驱动齿轮啮合并连接到所述输出轴的从动齿轮；第二变速器机构，其包括至少一组平行轴齿轮系，所述平行轴齿轮系包括可绕平行于所述输出轴延伸的轴旋转的驱动齿轮和与所述驱动齿轮啮合并连接到所述输出轴的从动齿轮；接合元件，其安装在所述第一变速器机构的所述驱动齿轮上并具有多个齿；接合元件，其安装在所述第二变速器机构的所述驱动齿轮上并具有多个齿；第一可动接合元件，其具有与安装在所述第一输入轴上的所述接合元件的所述多个齿以及安装在所述第一变速器机构的所述驱动齿轮上的所述连接元件的所述多个齿均啮合的多个齿，并可接合到两个接合元件；第一驱动单元，其能够使所述第一可动接合元件前进和后退；第二可动接合元件，其具有与安装在所述第二输入轴上的所述接合元件的所述多个齿以及安装在所述第二变速器机构的所述驱动齿轮上的所述接合元件的所述多个齿啮合的多个齿，并可接合到两个接合元件；第二驱动单元，其能够使所述第二可动接合元件前进和后退；以及控制单元，当所述第一或者第二可动接合元件仅与对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述两个接合元件中一者接合时，如果所述第一或者第二可动接合元件待与对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述两个接合元件两者接合，则所述控制单元控制所述第一或者第二旋转驱动源，使得所述第一或者第二输入轴的旋转速度与所述第一或者第二变速器机构的所述驱动齿轮的旋转速度的偏差与预定目标偏差一致，并且在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，所述控制单元控制所述第一或者第二驱动单元，使得所述第一或者第二可动接合元件朝着与所述第一或者第二可动接合元件对应的所述接合元件中另一者移动达预定的时间。

在变速器中，控制第一和第二驱动单元能够容易和平滑地在其中来自第一旋转驱动源的动力被第一变速器机构换档并传递到输出轴的变速状态和其中来自第二旋转驱动源的动力被第二变速器机构换档并传递到输出轴的变速状态之间切换。因而，变速器允许来自第一旋转驱动源的动力和来自第二旋转驱动源的动力选择性和有效地传递到输出轴。

本发明涉及第二变速器，其能够选择性地将来自第一旋转驱动源的动力和来自第二旋转驱动源的动力传递到输出轴。该变速器包括：第一输入轴，其连接到所述第一旋转驱动源；第二输入轴，其连接到所述第二旋转驱动源；第一变速器行星齿轮机构，其包括连接到所述第一输入轴的输入元件、连接到所述输出轴的输出元件和可固定元件；第二变速器行星齿轮机构，其包括连接到所述第二输入轴的输入元件、连接到所述输出轴的输出元件和可固定元件；接合元件，其安装在所述第一变速器行星齿轮机构的所述可固定元件上并具有多个齿；不能旋转固定接合元件，其相对于所述第一变速器行星齿轮机构设置并具有多个齿；接合元件，其安装在所述第二变速器行星齿轮机构的所述可固定元件上并具有多个齿；不能旋转固定接合元件，其相对于所述第二变速器行星齿轮机构设置并具有多个齿；第一可动接合元件，其具有与安装在所述第一变速器行星齿轮机构的所述可固定元件上的所述接合元件的所述多个齿以及相对于所述第一变速器行星齿轮机构设置的所述固定接合元件的所述多个齿均啮合的多个齿，并可接合到所述接合元件和所述固定接合元件两者；第一驱动单元，其能够使所述第一可动接合元件前进和后退；第二可动接合元件，其具有与安装在所述第二变速器行星齿轮机构的所述可固定元件上的所述接合元件的所述多个齿以及相对于所述第二变速器行星齿轮机构设置的所述固定接合元件的所述多个齿均啮合的多个齿，并可接合到所述接合元件和所述固定接合元件两者；第二驱动单元，其能够使所述第二可动接合元件前进和后退；控制单元，当所述第一或者第二可动接合元件仅与对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述接合元件和所述固定接合元件中一者接合时，如果所述第一或者第二可动接合元件待与对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述接合元件和所述固定接合元件两者接合，则所述控制单元控制所述第一或者第二旋转驱动源，使得所述第一或者第二变速器行星齿轮机构所包括的所述可固定元件的旋转速度与零值的偏差与预定目标偏差一致，并且在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，所述控制单元控制所述第一或者第二驱动单元，使得所述第一或者第二可动接合元件朝着与所述第一或者第二可动接合元件对应的所述接合元件和所述固定接合元件中另一者移动达预定时间。

在变速器中，控制第一和第二驱动单元能够容易和平滑地在其中来自第一旋转驱动源的动力被第一变速器机构换档并传递到输出轴的变速状态和其中来自第二旋转驱动源的动力被第二变速器机构换档并传递到输出轴的变速状态之间切换。因而，变速器允许来自第一旋转驱动源的动力和来自第二旋转驱动源的动力选择性和有效地传递到输出轴。

第二变速器还可以设计成还包括接合元件，其安装在所述第一和第二变速器行星齿轮机构中一者的输出元件上并具有多个齿，其中，对应于所述第一和第二变速器行星齿轮机构中一者的所述第一或者第二可动接合元件可接合到所述第一和第二变速器行星齿轮机构中一者的所述可固定元件以及安装在所述输出元件上的所述接合元件两者，并且其中，当对应于所述第一和第二变速器行星齿轮机构中一者的所述第一或者第二可动接合元件仅与对应于所述第一和第二变速器行星齿轮机构中一者的所述可固定元件和所述输出元件中一者的所述接合元件接合时，如果所述第一或者第二可动接合元件待与对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述可固定元件和所述输出元件两者的所述接合元件接合，则所述控制单元控制所述第一或者第二旋转驱动源，使得所述可固定元件的旋转速度与所述输出元件的旋转速度的偏差与预定目标偏差一致，并且在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，所述控制单元控制所述第一或者第二驱动单元，使得所述第一或者第二可动接合元件朝着对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述可固定元件和所述输出元件中另一者的所述接合部分移动。该变速器能够容易地和平滑地实现以变速比1将来自第一或者第二旋转驱动源的动力传递到输出轴。

本发明设计第一动力输出设备，其将动力输出到驱动轴。该动力输出设备包括：内燃机；第一电动机，其作为第一旋转驱动源，能够输入和输出动力；第二电动机，其作为第二旋转驱动源，能够输入和输出动力；蓄电单元，其能够从所述第一和第二电动机输入电力并将电力输出至所述第一和第二电动机；动力分配和集成机构，其具有连接到所述第一电动机的旋转轴的第一旋转元件、连接到所述第二电动机的旋转轴的第二旋转元件和连接到所述内燃机的发动机轴的第三旋转元件，三个旋转元件构造成能够差速旋转；第一输入轴，其连接到所述动力分配和集成机构的所述第一旋转元件；第二输入轴，其连接到所述动力分配和集成机构的所述第二旋转元件；接合元件，其安装在所述第一输入轴上并具有多个齿；接合元件，其安装在所述第二输入轴上并具有多个齿；第一变速器机构，其包括至少一组平行轴齿轮系，所述平行轴齿轮系包括可绕平行于所述输出轴延伸的轴旋转的驱动齿轮和与所述驱动齿轮啮合并连接到所述输出轴的从动齿轮；第二变速器机构，其包括至少一组平行轴齿轮系，所述平行轴齿轮系包括可绕平行于所述输出轴延伸的轴旋转的驱动齿轮和与所述驱动齿轮啮合并连接到所述输出轴的从动齿轮；接合元件，其安装在所述第一变速器机构的所述驱动齿轮上并具有多个齿；接合元件，其安装在所述第二变速器机构的所述驱动齿轮上并具有多个齿；第一可动接合元件，其具有与安装在所述第一输入轴上的所述接合元件的所述多个齿和安装在所述第一变速器机构的所述驱动齿轮上的所述连接元件的所述多个齿均啮合的多个齿，并可接合到两个接合元件；第一驱动单元，其能够使所述第一可动接合元件前进和后退；第二可动接合元件，其具有与安装在所述第二输入轴上的所述接合元件的所述多个齿以及安装在所述第二变速器机构的所述驱动齿轮上的所述接合元件的所述多个齿啮合的多个齿，并可接合到两个接合元件；第二驱动单元，其能够使所述第二可动接合元件前进和后退；以及控制单元，当所述第一或者第二可动接合元件仅与对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述两个接合元件中一者接合时，如果所述第一或者第二可动接合元件待与对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述两个接合元件接合，则所述控制单元控制所述第一或者第二旋转驱动源，使得所述第一或者第二输入轴的旋转速度与所述第一或者第二变速器机构的所述驱动齿轮的旋转速度的偏差与预定目标偏差一致，并且在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，所述控制单元控制所述第一或者第二驱动单元，使得所述第一或者第二可动接合元件朝着对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述接合元件中另一者移动达预定时间。

动力输出设备允许来自动力分配和集成机构的第一和第二旋转元件的动力选择性和有效地传递到输出轴。因而，动力输出设备能够在更宽的工作范围上适合地提高动力传递效率。

本发明涉及第二动力输出设备，其将动力输出到驱动轴。该动力输出设备包括：内燃机；第一电动机，其作为第一旋转驱动源，能够输入和输出动力；第二电动机，其作为第二旋转驱动源，能够输入和输出动力；蓄电单元，其能够从所述第一和第二电动机输入电力并将电力输出至所述第一和第二电动机；动力分配和集成机构，其具有连接到所述第一电动机的旋转轴的第一旋转元件、连接到所述第二电动机的旋转轴的第二旋转元件和连接到所述内燃机的发动机轴的第三旋转元件，所述三个旋转元件构造成能够差速旋转；第一输入轴，其连接到所述动力分配和集成机构的所述第一旋转元件；第二输入轴，其连接到所述动力分配和集成机构的所述第二旋转元件；第一输入轴，其连接到所述第一旋转驱动源；第二输入轴，其连接到所述第二旋转驱动源；第一变速器行星齿轮机构，其包括连接到所述第一输入轴的输入元件、连接到所述输出轴的输出元件和可固定元件；第二变速器行星齿轮机构，其包括连接到所述第二输入轴的输入元件、连接到所述输出轴的输出元件和可固定元件；接合元件，其安装在所述第一变速器行星齿轮机构的可固定元件上并具有多个齿；不能旋转固定接合元件，其相对于所述第一变速器行星齿轮机构设置并具有多个齿；接合元件，其安装在所述第二变速器行星齿轮机构的所述可固定元件上并具有多个齿；不能旋转固定接合元件，其相对于所述第二变速器行星齿轮机构设置并具有多个齿；第一可动接合元件，其具有与安装在所述第一变速器行星齿轮机构的所述可固定元件上的所述接合元件的所述多个齿以及相对于所述第一变速器行星齿轮机构设置的所述固定接合元件的所述多个齿均啮合的多个齿，并可接合到所述接合元件和所述固定接合元件两者；第一驱动单元，其能够使所述第一可动接合元件前进和后退；第二可动接合元件，其具有与安装在所述第二变速器行星齿轮机构的所述可固定元件上的所述接合元件的所述多个齿以及相对于所述第二变速器行星齿轮机构设置的所述固定接合元件的所述多个齿均啮合的多个齿，并可接合到所述接合元件和所述固定接合元件两者；第二驱动单元，其能够使所述第二可动接合元件前进和后退；控制单元，当所述第一或者第二可动接合元件仅与对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述接合元件和所述固定接合元件中一者接合时，如果所述第一或者第二可动接合元件待与对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述接合元件和所述固定接合元件两者接合，则所述控制单元控制所述第一或者第二旋转驱动源，使得所述第一或者第二变速器行星齿轮机构所包括的所述可固定元件的旋转速度与零值的偏差与预定目标偏差一致，并且在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，所述控制单元控制所述第一或者第二驱动单元，使得所述第一或者第二可动接合元件朝着与所述第一或者第二可动接合元件对应的所述接合元件和所述固定接合元件中另一者移动达预定时间。

本发明涉及一种控制连接装置的方法，所述连接装置能够将第一元件和被预定旋转驱动源旋转的第二元件连接，所述连接装置包括：第一接合元件，其安装在所述第一元件上并具有多个齿；第二接合元件，其安装在所述第二元件上并具有多个齿；可动接合元件，其具有与所述第一接合元件的所述多个齿以及所述第二元件的所述多个齿均啮合的多个齿，并可接合到所述第一和第二接合元件两者；以及驱动单元，其能够使所述可动接合元件前进和后退，控制所述连接装置的所述方法包括以下步骤；(a)当所述可动接合元件仅与所述第一和第二接合元件中一者接合时，如果所述可动接合元件待与所述第一和第二接合元件两者接合以将所述第一元件和所述第二元件连接，则控制所述旋转驱动源，使得所述第二元件的旋转速度与所述第一元件的旋转速度的偏差与预定目标偏差一致；并且(b)在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，控制所述驱动单元，使得所述可动接合元件朝着所述第一和第二接合元件中另一者移动达预定时间。

通过当第二元件的旋转速度与第一旋转速度的偏差与预定的目标偏差一致时将可动接合元件移动到第一和第二接合元件的另一者，即使当可动接合构件的多个齿不能适合地与第一和第二接合元件的另一者的多个齿适合地啮合时，通过抵靠第一和第二接合元件的另一者施压可动接合元件以使可动接合构件的多个齿与第一和第二接合元件的另一者的多个齿适合地啮合，第一和第二接合元件也可以平滑地接合。控制驱动单元达预定的时间使得可动接合元件能够朝着第一和第二接合元件的另一者移动能够无需判定可动接合元件是否已经完全地与第一和第二接合元件接合而就完成了第一元件和第二元件的连接。因而，控制连接装置的方法可以利用比较简单的控制将第一元件和第二元件容易地和平滑地连接。

在此情况下，目标偏差标偏差可以是除了零值以外的预定值。

在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，所述步骤(b)可以改变所述目标偏差，使得使所述偏差的正负号至少反向一次。

至少在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，所述步骤(b)可以周期性地改变所述目标偏差。

所述步骤(a)可以对所述旋转驱动源施加反馈控制，使得所述偏差与所述目标偏差一致，并且在所述偏差已经暂时与所述目标偏差一致之后，当所述偏差大致变为零值时，所述步骤(b)使所述目标偏差的正负号反向。

在所述步骤(a)中，所述目标偏差可以为零值，并且在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，所述步骤(b)将所述目标偏差改变预定量。

所述预定量可以是基于所述第二接合元件的齿厚度和齿隙的值。

附图说明

图1是根据本发明实施例的混合动力车辆20的示意构造图；

图2是构成变速器60的离合器C1的行星轮架轴45a的接合部分45e和可动接合构件EM1的横截面视图；

图3是在可动接合构件EM1的犬齿和接合部分61e的犬齿上形成的锥形部分TP的说明图。

图4是图示当在伴随离合器C0啮合和发动机22运转混合动力车辆20行驶时改变变速器60的变速状态的时候动力分配和集成机构40和变速器60的主要元件的旋转速度和转矩之间的关系的说明视图；

图5是类似于图4的说明图；

图6是类似于图4的说明图；

图7是类似于图4的说明图；

图8是类似于图4的说明图；

图9是类似于图4的说明图；

图10是类似于图4的说明图；

图11是示出当电动机MG1用作发电机和电动机MG2用作电动机时动力分配和集成机构40的的元件的旋转速度和转矩之间关系的共线图的示例的说明图；

图12是示出当电动机MG2用作发电机并且电动机MG1用作电动机时动力分配和集成机构40的元件的旋转速度和转矩之间关系的共线图的示例的说明图；

图13是用于描述混合动力车辆20中的电动机行驶模式的说明图；

图14是在伴随离合器C0接合和发动机22运转混合动力车辆20行驶时由混合动力ECU70执行的驱动和控制例程的示例的流程图；

图15是在伴随离合器C0接合和发动机22运转混合动力车辆20行驶时由混合动力ECU70执行的驱动和控制例程的示例的流程图；

图16是转矩要求设定对照图的示例的说明图；

图17是图示发动机22的运转线、发动机旋转速度Ne和发动机转矩Te的相关曲线(等功率线)的说明图；

图18是目标旋转速度偏差Nerr^*的设定模式的说明图；

图19是目标旋转速度偏差Nerr^*的设定模式的说明图；

图20是驱动和控制例程的另一示例的说明图；

图21是驱动和控制例程的又一示例的流程图；

图22是根据修改示例的混合动力车辆20A的示意构造图；

图23是可应用到混合动力车辆20等的另一变速器100的示意构造图；

图24是变速器100的制动离合器BC1、BC2、制动器B3和离合器C0的工作状态的说明图；

图25是可应用到混合动力车辆20等的另一变速器200的示意构造图；

图26是变速器200的离合器C11、C12和C0的工作状态的说明图；而

图27是根据修改示例的混合动力车辆20B的示意构造图。

具体实施方式

现在将使用实施例来描述用于实施本发明的最佳方式。

图1是设置有包括根据本发明实施例的连接装置的变速器的混合动力车辆20的示意构造图。图1所示的混合动力车辆20构造为后轮驱动车辆，并包括例如：安装在车辆前部上的发动机22；连接到发动机22的曲轴(发动机轴)26的动力分配和集成机构(差速旋转机构)40；连接到动力分配和集成机构40并能够发电的电动机MG1；与电动机MG1同轴布置并连接到动力分配和集成机构40且能够发电的电动机MG2；能够将来自动力分配和集成机构40的动力换档，并将该动力传递到驱动轴67的变速器60；以及控制整个混合动力车辆20的混合动力电子控制单元(以下，“混合动力ECU”)70。

发动机22是用诸如汽油和轻油供应以输出动力的内燃机，并且发动机电子控制单元(以下称为发动机ECU)24控制发动机22的燃料喷射量、点火正时和进气量等。信号输入到发动机ECU24，这些信号来自各种传感器，诸如安装到曲轴26的曲轴位置传感器(未示出)，这些传感器相对于发动机22设置，并检测发动机的工作状态。发动机ECU24与混合动力ECU70建立通信，并基于来自混合动力ECU70的控制信号或者来自传感器的信号控制发动机22的运行，并根据需要将与发动机22的运行状况有关的数据输出到混合动力ECU70。

电动机MG1和MG2两者都是作为发电机和作为电动机被驱动的同步式电动发电机，并具有相同的规格。电动机MG1和MG2通过逆变器31和32与作为二次电池的电池35交换电力。将逆变器31、32与电池35连接的电力线39构造成由逆变器31和32共用的正极母线和负极母线，并且电动机MG1和MG2中一者能够消耗由另一个电动机产生的电力。因而，可以根据由电动机MG1或者MG2中一者产生的电力和不足电力对电池35进行充电和放电，并且如果将电动机MG1和MG2设计成使得电力平衡，则不进行充电或者放电。电动机电子控制单元(以下称为“电动机ECU”)30驱动和控制电动机MG1和MG2。驱动和控制电动机MG1和MG2所需的信号输入到电动机ECU30中，这些信号诸如来自检测电动机MG1和MG2的转子的旋转位置的旋转位置检测传感器33和34的信号，或者由电流传感器(未示出)检测并施加到电动机MG1和MG2的相电流，并且电动机ECU30将切换控制信号等输出到逆变器31和32。电动机ECU30基于从旋转位置检测传感器33和34输入的信号执行旋转速度计算例程(未示出)以计算电动机MG1和MG2的转子的旋转速度Nm1和Nm2。电动机ECU30还与混合动力ECU70通信，以基于来自混合动力ECU70的控制信号等控制电动机MG1和MG2，并根据需要向混合动力ECU70输出与电动机MG1和MG2的运行状况相关的数据。

电池电子控制单元(以下称为“电池ECU”)36管理电池35。管理电池35所需的信号输入到电池ECU36，这些信号诸如来自布置在电池35的端子之间的电压传感器(未示出)的端子间电压、来自电流传感器(未示出)的充电-放电电流，其中电流传感器安装到与电池35的输出端子连接的电力线39、以及来自安装到电池35的温度传感器37的电池温度Tb。电池ECU 36根据需要通过通信将与电池35的状态相关的数据输出到混合动力ECU70或者发动机ECU24。为了管理电池35，本实施例的电池ECU 36，基于由电流传感器检测到的充电-放电电流的积分值来计算荷电状态(SOC)，基于荷电状态SOC计算电池35的充电-放电要求Pb^*，或者基于荷电状态SOC和电池温度Tb计算作为可允许充电电力(其为被允许对电池35进行充电的电力)的输入限制Win和作为可允许充电电力(其为被允许对电池35进行放电的电力)的输出限制Wout。电池35的输入限制Win和输出限制Wout可以通过这样来建立：基于电池温度Tb设定输入限制Win和输出限制Wout的基本值，基于电池35的荷电状态(SOC)设定输出限制校正引起和输入限制校正因子，并将所设定的输入限制Win和输出限制Wout的基本值与校正因子相乘。

动力分配和集成机构40与电动机MG1、MG2和变速器60一起容纳在变速器壳(未示出)中，并与曲轴26同轴且距发动机22预定距离地布置。本实施例的动力分配和集成机构40是双小齿轮行星齿轮机构，其具有作为外齿轮的太阳轮41、作为与太阳轮41同心设置的内齿轮的齿圈42和至少一组两个可自转和可公转的小齿轮43和44的行星轮架45，其中两个可自转和可公转的小齿轮43和44彼此啮合，且其中一者与太阳轮41啮合，另一者与齿圈42啮合。太阳轮41(第二旋转元件)、齿圈42(第三旋转元件)和行星轮架45(第一旋转元件)可以差速旋转。在实施例中，动力分配和集成机构40构造成传动比ρ(太阳轮41的齿数除以齿圈42的齿数)＝0.5。以此方式，来自发动机22的转矩的分配比率在太阳轮41和行星轮架45之间相同，由此使得电动机MG1和MG2的规格相同，而无需使用减速齿轮机构等，并实现动力输出设备的小型化，提高了生产率并降低了成本。然而，动力分配和集成机构40的传动比ρ可以选自例如约0.4至0.6的范围。作为第二电动机的电动机MG1(中空电动机)通过从太阳轮41延伸到发动机22的相反侧(车辆后方)的中空太阳齿轮轴41a和中空第一电动机轴46连接到作为动力分配和集成机构40的第二旋转元件的太阳轮41。作为第一电动机的电动机MG2(中空电动机)通过朝着发动机22延伸的中空第二电动机轴55连接到作为第一旋转元件的行星轮架45。此外，发动机22的曲轴26通过延伸通过第二电动机轴55和电动机MG2的齿圈轴42a和阻尼器28连接到作为第三旋转元件的齿圈42。

如图1所示，用于将太阳轮轴14a和第一电动机轴46连接(驱动源元件连接)和松开连接的离合器C0(连接断开单元)安装在太阳轮轴14a和第一电动机轴46之间。在本实施例中，离合器C0例如可接合到固定到太阳轮轴41a的接合部分和固定到第一电动机轴46的接合部分的两者，并构造成包括可动接合构件的犬牙式离合器，该可动接合构件通过电磁、电力或者液压致动器90沿着太阳轮轴41a、第一电动机轴46等的轴向方向前进和后退。当离合器C0松开太阳轮轴41a和第一电动机轴46的连接时，作为第二电动机的电动机MG1和动力分配和集成机构40的太阳轮41的连接被松开，由此允许动力分配和集成机构40的作用来将发动机22从电动机MG1、MG2或者变速器60实质分离。可以通过离合器C0连接到动力分配和集成机构40的太阳轮41的第一电动机轴46还从电动机MG1延伸到发动机22的相反侧(车辆的后方)，并连接到变速器60。行星轮架轴(连接轴)45a从动力分配和集成机构40的行星轮架45通过中空太阳轮轴41a或者第一电动机轴46延伸到发动机22的相反侧(车辆的后方)。行星轮架轴45a还连接到变速器60。因而，在本实施例中，动力分配和集成机构40与电动机MG1和MG2同轴地布置在同轴布置的电动机MG1和MG2之间。发动机22与电动机MG2同轴并排布置，并横跨动力分配和集成机构40与变速器60相对。因而，在本实施例中，包括发动机22、电动机MG1、MG2、动力分配和集成机构40和变速器60的各部件从车辆的前方以发动机22、电动机MG2、动力分配和集成机构40、电动机MG1和变速器60的顺序布置。这能够提供一种适合于尺寸紧凑、安装性优良并主要由后轮驱动的混合动力车辆20的动力输出设备。

变速器60构造成能够在多个档位设定变速状态(变速比)的平行轴自动变速器，并包括构成第一档齿轮传动系的第一中间驱动齿轮61a和第一中心从动齿轮61b、构成第二档齿轮传动系的第二中间驱动齿轮62a和第二中间从动齿轮62b、构成第三档齿轮传动系的第三中间驱动齿轮63a和第三中间从动齿轮63b、构成第四档齿轮传动系的第四中间驱动齿轮64a和第四中间从动齿轮64b、中间从动齿轮61b至64b和齿轮65b固定到的中间轴65、作为本发明连接装置的离合器C1和C2、和安装到驱动轴67的齿轮66a，并还包括倒档齿轮传动系(未示出)等等(以下，“第一至第四档齿轮传动系”可以简称为“齿轮传动系”，并且“中间驱动齿轮”和“中间从动齿轮”可以简称为“齿轮”)。在本实施例的变速器60中，第一档齿轮传动系G(1)的传动比(变速比)最大，并且随着齿轮传动系换档到第二档齿轮传动系、第三档齿轮传动系和第四档齿轮传动系，传动比G(n)变小。

如图1所示，行星轮架轴45a从动力分配和集成机构40的行星轮架45延伸，并将第一档齿轮传动系的第一齿轮61a保持成可旋转和沿着轴向方向不可移动，并且第一齿轮61a与固定到中间轴65的第一齿轮61b恒定地啮合。类似地，行星轮架45a将第三档齿轮传动系的第三齿轮63a保持成可旋转和沿着轴向方向不可移动，并且第三齿轮63a与固定到中间轴65的第三齿轮63b恒定地啮合。在本实施例中，离合器C1布置在行星轮架45a一侧(中间驱动齿轮一侧)上，离合器C1能够选择性地将第一齿轮61a(第一档齿轮传动系)和第三齿轮63a(第三档齿轮传动系)中一者固定到行星轮架轴45a，并能够使第一齿轮61a和第三齿轮63a两者可对行星轮架轴45a旋转(可松开)。在本实施例中，离合器C1构成为犬牙式离合器，该犬牙式离合器包括可动接合构件EM1，可动接合构件EM1能够通过电磁、电力或者液压致动器91沿着轴向方向前进和后退以将固定到行星轮架轴45a的接合部分45e(第二接合部分)连接到固定到第一齿轮61a的接合部分61e(第一接合部分)和固定到第三齿轮63a的接合部分63e(第一接合部分)中一者，其中，接合部分45e作为第二元件可通过电动机MG2等绕与作为第一元件的第一齿轮61a或者第三齿轮63a的旋转轴同轴延伸的轴旋转。如图2所示，行星轮架轴45a的接合部分45e构造为具有多个(例如，36)犬齿DT的外齿形犬牙。第一齿轮61a的接合部分61e和第三齿轮63a的接合部分63e还构造为具有多个犬齿DT的外齿形犬牙，犬齿DT具有与行星轮架轴45a的接合部分45e的犬齿具有相同的数量和模数。在本实施例中，行星轮架轴45a的接合部分45e固定到第一齿轮61a的接合部分61e和第三齿轮63a的接合部分63e之间的行星轮架轴45a，并距接合部分预定的间距。如图2所示，可动接合构件EM1构造为具有多个犬齿DT的内齿形犬牙，该犬齿DT具有与行星轮架轴45a的接合部分45e的犬齿相同的数量和模数。可动接合构件EM1具有允许与行星轮架轴45a的接合部分45e和第一齿轮61a和第三齿轮63的接合部分61e和63e中一者同时接合的尺寸。在本实施例中，处于预定中性位置的可动接合构件EM1仅仅接合(恒定啮合)到行星轮架轴45a的接合部分45e，并且致动器91使可动接合构件EM1沿着行星轮架轴45q、第一齿轮61a和第三齿轮63a的轴向方向前进和后退。结果，致动器91移动可动接合构件EM1，并使可动接合构件EM1与行星轮架轴45a的接合部分45e和第一齿轮61a的接合部分61e两者接合，由此允许行星轮架轴45a和第一齿轮61a连接。致动器91移动可动接合构件EM1，并使可动接合构件EM1与行星轮架45a的接合部分45e和第三齿轮63a的接合部分63e的两者接合，由此允许行星轮架轴45a和第三齿轮63a的连接。图3所示的锥形部分TP形成在接合部分45e、61e、63e和可动接合构件EM1的每个犬齿DT的齿宽方向的边缘处，使得即使当不能适合地啮合可动接合构件EM1的多个犬齿DT和接合部分45e、61e和63e的犬齿DT时，通过抵靠接合部分45e、61e或者63e施压可动接合构件EM1，也可以容易、可靠和适合地将可动接合构件EM1的多个犬齿DT和接合部分45e、61e和63e的犬齿DT啮合。第一档齿轮传动系的齿轮61a和61b、第三档齿轮传动系的齿轮63a和63b和离合器C1构成变速器60的第一变速机构。

第一电动机轴46可以通过离合器C0连接到动力分配和集成机构40的太阳轮41，并将第二档齿轮传动系的第二齿轮62a保持成可旋转和沿着轴向方向不能移动，并且第二齿轮62a与固定到中间轴65的第二齿轮62b恒定啮合。类似地，第一电动机轴46将第四档齿轮传动系的第四齿轮64a保持成可旋转和沿着轴向不能移动，并且第四齿轮64a与固定到中间轴65的第四齿轮64b恒定啮合。在本实施例中，将第二齿轮62a(第二档齿轮传动系)和第四齿轮64a(第四齿轮传动系)中的一者选择性地固定到第一电动机轴46的一侧(中间驱动齿轮一侧)，并且还安装离合器C2，离合器C2能够使第一齿轮62a和第四齿轮64a的两者相对于第一电动机轴46可旋转(可松开)。在实施例中，离合器C2构造为犬牙式离合器，该犬牙式离合器包括可动接合构件EM2，可动接合构件EM2能够通过电磁、电力或者液压致动器92沿着第一电动机轴46等的轴向方向前进和后退，以将固定到第一电动机轴46的接合部分46e(第二接合部分)连接到固定到第二齿轮62a的接合部分62e(第一接合部分)和固定到第四齿轮64a的接合部分64e(第一接合部分)中一者，其中，接合部分46e作为第二元件可通过电动机MG2等绕与作为第一元件的第一齿轮61a或者第三齿轮63a的旋转轴同轴延伸的轴旋转。第一电动机轴46的接合部分46e构造为具有多个(例如，36)个犬齿DT的外齿形犬牙。第二齿轮62a的接合部分62e和第四齿轮64a的接合部分64e还构造为具有多个犬齿DT的外齿形犬牙，该犬齿DT具有与第一电动机轴46的接合部分46e的犬齿相同的数量和模数。在本实施例中，第一电动机轴46的接合部分46e固定到第二齿轮62a的接合部分62e和第四齿轮64a的接合部分64e之间的第一电动机轴46，并距接合部分预定的间距。可动接合构件EM2构造为具有多个犬齿DT的内齿形犬牙，该犬齿DT具有与第一电动机轴46的接合部分46e、第二齿轮62a的接合部分62e和第四齿轮64a的接合部分64e的犬齿相同的数量和模数。可动接合构件EM2具有允许与第一电动机轴46的接合部分46e和第二齿轮62a和第四齿轮64a的接合部分62e和64e中一者同时接合的尺寸。在本实施例中，处于预定中性位置的可动接合构件EM2仅仅接合(恒定啮合)到第一电动机轴46的接合部分46e，并且致动器92使可动接合构件EM2沿着第一电动机轴46、第二齿轮62a和第四齿轮63a的轴向方向前进和后退。结果，致动器92移动可动接合构件EM2，并使可动接合构件EM2与第一电动机轴46的接合部分46e和第二齿轮62a的接合部分62e两者接合，由此允许第一电动机轴46和第二齿轮62a连接。致动器92移动可动接合构件EM2，并使可动接合构件EM2与第一电动机轴46的接合部分46e和第三齿轮63a的接合部分63e的两者接合，由此允许第一电动机轴46和第四齿轮64a的连接。图3所示的锥形部分TP形成在接合部分46e、61e、64e和可动接合构件EM2的每个犬齿DT的齿宽方向的边缘处，使得即使当不能适合地啮合可动接合构件EM2的多个犬齿DT和接合部分46e、61e和64e的犬齿DT时，通过抵靠接合部分46e、62e或者64e施压可动接合构件EM2，也可以容易、可靠和适合地将可动接合构件EM2的多个犬齿DT和接合部分46e、62e和64e的犬齿DT啮合。第二档齿轮传动系的齿轮62a和62b、第四档齿轮传动系的齿轮64a和64b和离合器C2构成变速器60的第二变速机构。

从第一电动机轴46的行星轮架45a传递到中间轴65的动力通过齿轮65b和66a(在本实施例中，齿轮65a和66a之间的传动比为1∶1)传递到驱动轴67。动力通过差速齿轮68最终输出到作为驱动轮的后轮69a和69b。如在本实施例的变速器60中，离合器C1和C2安装在行星轮架轴45a和第一电动机轴46一侧上使得能够减小当离合器C1和C2将齿轮61a至64a固定到行星轮架轴45a或者第一电动机轴46时的损失。更具体地，尽管取决于齿轮传动系中的齿数之比，尤其在包括减速比小的第四档齿轮传动系的第二变速机构中，在被离合器C2固定到第一电动机轴46之前怠速运行的齿轮64a的旋转速度低于在中间轴65一侧上的相应齿轮64b的旋转速度。因而，如果如果至少离合器C2安装在第一电动机轴46一侧上，齿轮64a的犬牙和第一电动机轴46的犬牙可以以更小的损失接合。在包括减速比大的第一档齿轮传动系的第一变速机构中，离合器C1可以安装在中间轴65一侧上。

根据这样构造的变速器60，如果松开离合器C2，并且将第一齿轮61a(第一档齿轮传动系)和第三齿轮63a(第三档齿轮传动系)中一者通过离合器C1固定到行星轮架45a，则来自行星轮架轴45a的动力可以通过第一齿轮61a(第一档齿轮传动系)或者第三齿轮63a(第三齿轮传动系)和中间轴65传递到驱动轴67。如果啮合离合器C0，松开离合器C1并且将第二齿轮62a(第二档齿轮传动系)和第四齿轮64a(第四档齿轮传动系)通过离合器C2固定到第一电动机轴46，则来自第一电动机轴46的动力可以通过第二齿轮62a(第二档齿轮传动系)或者第四齿轮64a(第四档齿轮传动系)和中间轴65传递到驱动轴67。以下，使用第一档齿轮传动系传递动力的状态可以称为“第一变速状态(第一档)”，使用第二档齿轮传动系传递动力的状态可以称为“第二变速状态(第二档)”，使用第三档齿轮传动系传递动力的状态可以称为“第三变速状态(第三档)”，并且使用第四齿轮传动系传递动力的状态称为“第四变速状态(第四档)”。

混合动力ECU70构造为以CPU72为主部件的微处理器，并且除了包括CPU72之外还包括用于存储各种处理程序的ROM74、用于暂时存储数据的RAM、根据计时指令执行计时处理的计时器78、输入输出端口(未示出)、通信端口(未示出)等。通过输入端口输入到混合动力ECU70的数据包括来自点火开关(起动开关)80的点火信号、来自检测作为换档杆81的操作位置的换档位置SP的换档位置传感器82的换档位置SP、来自检测加速器踏板83的下压的加速器踏板位置传感器84的加速器开度Acc、来自检测制动踏板85的下压的制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP、来自车辆速度的传感器87的车辆速度V和来自检测驱动轴67的旋转速度Np的旋转速度传感器88的旋转速度Np。如所述，混合动力ECU70通过通信端口连接到发动机ECU24、电动机ECU30和电池ECU36，并与发动机ECU24、电动机ECU30和电池ECU36交换各种控制信号和数据。混合动力ECU70还控制离合器C0和变速器60的离合器C1和C2的致动器90至92。

将参照图4至图13描述混合动力车辆20的工作的概况。在图4至图10中，S轴线表示动力分配和集成机构40的太阳轮41的旋转速度(电动机MG1即第一电动机轴46的旋转速度Nm1)，R轴线表示动力分配和集成机构40的齿圈42的旋转速度(发动机22的旋转速度Ne)，并且C轴线表示动力分配和集成机构40的行星轮架45(行星轮架轴45a)的旋转速度。轴线61a至64a、65和67分别表示变速器60的第一至第四齿轮61a至64a、中间轴65和驱动轴67的旋转速度。

在混合动力车辆20中，在伴随离合器C0啮合和发动机22运转而行驶过程中，如果松开离合器C2，并且离合器C1将第一齿轮61a(第一档齿轮传动系)固定到行星轮架轴45a，则如图4所示，通过基于第一档齿轮传动系(第一齿轮61a和61b)的传动比G(1)对齿轮进行换档(减速)，在第一变速状态(第一档)下来自行星轮架轴45a的动力可以输出到驱动轴67。如图5所示，如果在第一变速状态下第一电动机轴46(太阳轮41)和与固定到中间轴65的第二齿轮62b恒定啮合的第二齿轮62a根据车辆速度V(驱动轴67的旋转速度)的改变而旋转和同步，则在第一齿轮61a(第一档齿轮传动系)被离合器C1固定到行星轮架轴45a的同时，离合器C2可以将第二齿轮62a(第二档齿轮传动系)固定到第二电动机轴46。以下，变速器60的第一档齿轮传动系将作为动力分配和集成机构40的第一旋转元件的行星轮架45连接到驱动轴67，并且变速器60的第二档齿轮传动系将作为第二旋转元件的太阳轮41连接到驱动轴67这样的状态(图5)称为“1-2档同时接合状态”或者“第一同时接合状态”。在1-2档同时接合状态下，如果到电动机MG1和MG2的转矩命令的值设定为为0，则来自发动机22的动力(转矩)可以不用转换成电能以机械的方式(直接地)以第一固定变速比γ1(＝(1-ρ)·G(1)+ρ·G(2))传递到驱动轴67，其中第一固定变速比是第一档齿轮传动系的传动比G(1)和第二档齿轮传动系的传动比G(2)之间的值。对于驱动轴67的每个旋转速度(车辆速度V)，可以基于变速器60的传动比G(1)、G(2)和动力分配和集成机构40的传动比ρ确定当实现1-2档同时接合状态时的动力分配和集成机构40的太阳轮41(电动机MG1)、齿圈42(发动机22)和行星轮架45(电动机MG2)的旋转速度。如果在如图5所示的1-2档同时接合状态下松开离合器C1，则如图6中的双点划线所示，离合器C2仅仅将第二齿轮62a(第二档齿轮传动系)固定到第一电动机轴46(太阳轮41)。结果，在第二变速状态(第二档)下，可以基于第二档齿轮传动系(第二齿轮62a和62b)的传动比G(2)对来自第一电动机轴46的动力进行换档，并将其输出到驱动轴67。

类似地，如图7所示，在第二变速状态下，如果行星轮架45a(行星轮架45)和与固定到中间轴65的第三齿轮63b恒定啮合的第三齿轮63a根据车辆速度V的变化而旋转和同步，则在第二齿轮62a(第二档齿轮传动系)被离合器C2固定到第一电动机轴46的同时，离合器C1可以将第三齿轮63a(第三档齿轮传动系)固定到行星轮架轴45a。以下，变速器60的第二档齿轮传动系将作为动力分配和集成机构40的第二旋转元件的太阳轮41连接到驱动轴67，并且变速器60的第三档齿轮传动系将作为第一旋转元件的行星轮架45连接到驱动轴67这样的状态(图7)称为“2-3档同时接合状态”或者“第二同时接合状态”。在2-3档同时接合状态下，如果到电动机MG1和MG2的转矩命令的值设定为0，则来自发动机22的动力(转矩)可以不用转换成电能而以机械的方式(直接地)以第二固定变速比γ2(＝ρ·G(2)+(1-ρ)·G(3))传递到驱动轴67，其中第二固定变速比是第二档齿轮传动系的传动比G(2)和第二档齿轮传动系的传动比G(3)之间的值。对于驱动轴67的每个旋转速度(车辆速度V)，可以基于变速器60的传动比G(2)、G(3)和动力分配和集成机构40的传动比ρ确定当实现2-3档同时接合状态时的动力分配和集成机构40的太阳轮41(电动机MG1)、齿圈42(发动机22)和行星轮架45(电动机MG2)的旋转速度。如果在如图7所示的2-3档同时接合状态下松开离合器C2，则如图8中的单点划线所示，离合器C1仅仅将第三齿轮63a(第三档齿轮传动系)固定到行星轮架轴45a(行星轮架45)。结果，在第三变速状态(第三档)下，可以基于第三档齿轮传动系(第三齿轮63a和63b)的传动比G(3)对来自行星轮架轴45a的动力进行换档，并将其输出到驱动轴67。

此外，如图9所示，在第三变速状态下，如果第一电动机轴46(太阳轮41)和与固定到中间轴65的第四齿轮64b恒定啮合的第四齿轮64a根据车辆速度V的变化而旋转和同步，则在第三齿轮63a(第三档齿轮传动系)被离合器C1固定到行星轮架45a的同时，离合器C2可以将第四齿轮64a(第四档齿轮传动系)固定到第一电动机轴46。以下，变速器60的第三档齿轮传动系将作为动力分配和集成机构40的第一旋转元件的行星轮架45连接到驱动轴67，并且变速器60的第四档齿轮传动系将作为第二旋转元件的太阳轮41连接到驱动轴67这样的状态(图9)称为“3-4档同时接合状态”或者“第三同时接合状态”。在3-4档同时接合状态下，如果到电动机MG1和MG2的转矩命令的值设定为0，则来自发动机22的动力(转矩)可以不用转换成电能而以机械的方式(直接地)以第三固定变速比γ3(＝(1-ρ)·G(3)+ρ·G(4))传递到驱动轴67，其中第三固定变速比是第三档齿轮传动系的传动比G(3)和第四档齿轮传动系的传动比G(4)之间的值。对于驱动轴67的每个旋转速度(车辆速度V)，可以基于变速器60的传动比G(3)、G(4)和动力分配和集成机构40的传动比ρ确定当实现3-4档同时接合状态时的动力分配和集成机构40的太阳轮41(电动机MG1)、齿圈42(发动机22)和行星轮架45(电动机MG2)的旋转速度。如果在如图9所示的3-4档同时接合状态下松开离合器C1，则如图10中的双点划线所示，离合器C1仅仅将第四齿轮64a(第四档齿轮传动系)固定到第一电动机轴46(太阳轮41)。结果，在第四变速状态(第四档)下，可以基于第四档齿轮传动系(第四齿轮64a和64b)的传动比G(4)对来自第一电动机轴46的动力进行换档，并将其输出到驱动轴67。

如上所述，在混合动力车辆20伴随发动机22运转而行驶时将变速器60设定到第一或者第三变速状态使得能够驱动和控制电动机MG1和MG2，使得动力分配和集成机构40的行星轮架45用作输出元件，连接到行星轮架45的电动机MG2用作电动机，并且连接到用作反作用力元件的太阳轮41的电动机MG1用作发电机。在此情况下，动力分配和集成机构40根据传动比ρ将从发动机22通过齿圈42输入的动力分配到太阳轮41一侧和行星轮架45一侧，并将来自发动机22的动力和来自起着电动机作用的电动机MG2的动力集成，然后将动力输出到行星轮架45一侧。在电动机MG2用作电动机的同时电动机MG1用作发电机的模式将称为“第一转矩转换模式”。在第一转矩转换模式中，来自发动机22的动力通过动力分配和集成机构40和电动机MG1和MG2进行转矩转换以将动力输出到行星轮架45，由此控制电动机MG1的旋转速度。结果，发动机22的旋转速度和作为输出元件的行星轮架45的旋转速度之间的比率可以无级和连续地改变。图11示出了图示在第一转矩转换模式中动力分配和集成机构40的元件的旋转速度和转矩之间的关系的共线图的示例。在图11中，S轴线、R轴线和C轴线的表示和图4至图10中的相同，参考符号ρ表示动力分配和集成机构40的传动比(太阳轮41的齿数/齿圈42的齿数)，并且轴线上的粗箭头表示作用在相应元件上的转矩。在图11中，S轴线、R轴线和C轴线的旋转速度在0轴线(水平轴线)上方为正值，在0轴线下方为负值。图11中的粗箭头表示作用在元件上的转矩，当箭头指向图11的上方，转矩的值为正，当箭头指向图11的下方转矩的值为负(在图4至图10、12和13中也是一样)。

此外，在伴随发动机22运转混合动力车辆20行驶时，将变速器60设置到第二至第四变速状态使得能够驱动和控制电动机MG1和MG2，以致于动力分配和集成机构40的太阳轮41用作输出元件，连接到太阳轮41的电动机MG1用作电动机，而连接到用作反作用力元件的行星轮架45用作发电机。在此情况下，动力分配和集成机构40将从发动机22通过齿圈42输入的动力根据传动比ρ分配到太阳轮41一侧和行星轮架45一侧，并将来自发动机22的动力和来自用作电动机的电动机MG1的动力集成，然后将动力输出到太阳轮41一侧。电动机MG2用作发电机而电动机MG1用作电动机的模式将被称为“第二转矩转换模式”。在第二转矩转换模式中，来自发动机22的动力由动力分配和集成机构40进行转矩转换，以将动力输出到太阳轮41，由此控制电动机MG2的旋转速度。结果，可以无级和连续地改变发动机22的旋转速度Ne和作为输出元件的太阳轮41的旋转速度之间的比率。图12示出了图示在第二转矩转换模式中动力分配和集成机构40的元件的旋转速度和转矩之间关系的共线图的示例。

在本实施例的混合动力车辆20中，伴随着变速器60的变速状态(变速比)的变化，交替切换第一转矩转换模式和第二转矩转换模式，由此避免特别是当用作电动机的电动机MG2或者MG1的旋转速度Nm2或者Nm1已经增大时，用作发电机的电动机MG1或者电动机MG2的旋转速度Nm1或者Nm2变为负值。因而，在混合动力车辆20中，控制动力循环的产生，由此使得能够在更宽工作范围提高动力传递效率，在该动力循环中，当在第一转矩转换模式下电动机MG1的旋转速度变为负值，并且电动机MG1消耗由电动机MG2产生的电力以输出动力时，电动机MG2使用输出到行星轮架轴45a的动力来产生电力，或者在该动力循环中，当在第二转矩转换模式下电动机MG2的旋转速度变为负值，并且电动机MG2消耗由电动机MG1产生的电力以输出动力时，电动机MG1使用输出到第一电动机轴46的动力的一部分产生电力。伴随着对这种动力循环的控制可以控制电动机MG1和MG2的最大旋转速度，允许电动机MG1和MG2的小型化。此外，在混合动力车辆20中，来自发动机22的动力可以以机械的方式(直接地)以1-2档同时接合状态、2-3档同时接合状态和3-4档同时接合状态特定的变速比(固定变速比γ(1)至γ(3))传递到驱动轴67，由此增大了将来自发动机22的动力无需转换成电能而以机械的方式输出到驱动轴67的机会，并且能够进一步在更宽的工作范围中提高传递效率。一般地，在使用发动机、两个电动机和诸如行星齿轮机构的差速旋转机构的动力输出设备中，当发动机和驱动轴之间的减速比比较大时，来自发动机的更多动力转换成电能。因而，动力的传递效率变差，并且电动机MG1和MG2趋于发热。结果，当发动机22和驱动轴之间的减速比比较大时，同时接合模式特别有利。

现在将参照图13等描述电动机行驶模式的概况，电动机行驶模式用于在发动机22停止的状态下使用来自电池35的电力输出来自电动机MG1或者MG2的动力，由此使混合动力车辆20行驶。在本实施例的混合动力车辆20中，电动机行驶模式大致分为离合器接合第一电动机行驶模式、离合器动开第一电动机行驶模式和第二电动机行驶模式。当执行离合器接合第一电动机行驶模式时，离合器C0被接合，然后变速器60的第一档齿轮传动系的第一齿轮61a或者第三档齿轮传动系的第三齿轮63a被固定到行星轮架轴45a，使得仅仅电动机MG2输出动力，或者变速器60的第二档齿轮传动系的第二齿轮62a或者第四档齿轮传动系的第四档齿轮64a被固定到第一电动机轴46，使得仅仅电动机MG1输出动力。在离合器接合第一电动机行驶模式中，离合器C0连接动力分配和集成机构40的太阳轮41和第一电动机轴46。因而，没有输出动力的电动机MG1或者MG2与输出动力的电动机MG1或者MG2同步旋转，并空转运行(参见图13中的虚线)。当执行离合器松开第一电动机行驶模式时，离合器C0松开，然后变速器60的第一档齿轮传动系的第一齿轮61a或者第三档齿轮传动系的第三齿轮63a固定到行星轮架轴45a，使得仅仅电动机MG2输出动力，或者，变速器60的第二档齿轮传动系的第二齿轮62a或者第四档齿轮传动系的第四齿轮64a固定到第一电动机轴46，使得仅仅电动机MG1输出动力。在离合器松开第一电动机行驶模式中，如图13中的单点划线和双点划线所示，离合器C0松开，并且太阳轮41和第一电动机轴46之间的连接松开。因而，防止了通过动力分配和集成机构40的作用而停止的发动机22的曲轴26的同步旋转，并且防止了通过离合器C2或者C1的松开而停止的电动机MG1或者MG2的同步旋转。这使得能够防止动力传递效率的降低。当执行第二电动机行驶模式时，离合器C0松开，变速器60使用离合器C1或者C2设定到1-2档同时接合状态、2-3档同时接合状态或者3-4档同时接合状态，然后驱动和控制电动机MG1和MG2中至少一者。这允许在防止发动机22同步旋转的同时电动机MG1和MG2两者输出动力，并且在电动机行驶模式中大的动力可以传递到驱动轴67。因而，可以稳定执行所谓的坡道起动，并且可以适合地获得在电动机行驶过程中的牵引性能等。

在本实施例的混合动力车辆20中，一旦选择离合器松开第一电动机行驶模式，可以容易地改变变速器60的变速状态(变速比)，使得动力可以有效地传递到驱动轴67。例如，在离合器松开第一电动机行驶模式下，当变速器60的第一档齿轮传动系的第一齿轮61a或者第三档齿轮传动系的第三齿轮63a固定到行星轮架轴45a，并且动力仅仅从电动机MG2输出时，如果停止的电动机MG1的旋转速度与第二档齿轮传动系的第二齿轮62a或者第四档齿轮传动系的第四齿轮64a的旋转速度同步，并且如果离合器C2将第二齿轮62a或者第四齿轮64a固定到第一电动机轴46，则可以执行切换到1-2档同时接合状态、2-3档同时接合状态或者3-4档同时接合状态(即，切换到第二电动机行驶模式)。在此状态下，如果变速器60的离合器C1松开，并且动力仅仅从电动机MG1输出，则由电动机MG1输出的动力可以通过变速器60的第二档齿轮传动系或者第四档齿轮传动系传递到驱动轴67。结果，在本实施例的混合动力车辆中，即使在电动机行驶模式下可以使用变速器60对行星轮架轴45a或者第一电动机轴46的旋转速度进行换档，以增大转矩。因而，可以减小对电动机MG1和MG2要求的最大转矩，并且可以使电动机MG1和MG2小型化。当在电动机行驶过程中改变变速器60的变速比时，暂时执行变速器60的同时接合状态(即，第二电动机行驶模式)。因而，在改变变速比过程中不会发生所谓的转矩损失，并且可以没有冲击地高度平滑地改变变速比。当在这些电动机行驶模式中动力要求增大或者电池35的充电状态SOC减小时，根据变速器60的变速比而不输出动力的电动机MG1或者MG2将使发动机22的曲轴运转以起动发动机22。

将参照图14至图18具体描述在伴随离合器C1接合和发动机22运转混合动力车辆20行驶时改变变速器60的变速状态(变速比)时离合器C1和C2的控制程序。图14和图15的流程图示出在伴随离合器C1接合和发动机22运转混合动力车辆20行驶时由混合动力ECU70每隔预定时间(例如每隔数毫秒)执行的驱动和控制例程的示例。

当起动图14和图15的驱动和控制例程时，混合动力ECU70的CPU72执行和输入控制所需的数据处理，诸如来自加速器踏板位置传感器84的加速器开度Acc、来自车辆速度传感器87的车辆速度V、来自旋转速度传感器88的驱动轴67的旋转速度Np、发动机22(曲轴26)的旋转速度Ne、电动机MG1和MG2的旋转速度Nm1和Nm2、充电-放电电力要求Pb^*、电池35的输入限制Win和输出限制Wout、变速器60的当前的档数n(在本实施例中，n＝1，2，3或者4)和目标档数n^*(类似地，在本实施例中n^*＝1，2，3或者4)、和换档标记Fsc的值(步骤S100)。在此情况下，基于来自曲轴位置传感器(未示出)并从发动机ECU24通过通信输入的信号计算发动机22的旋转速度Ne，同时从电动机ECU30通过通信输入电动机MG1和MG2的旋转速度Nm1和Nm2。电池ECU36通过通信输入充电-放电电力要求Pb^*(在本实施例中在放电过程中为正值)、电池35的输入限制Win和输出限制Wout。当前档数n表示设置用于变速器60的第一至第四齿轮传动系的行星轮架45a或者第一电动机轴46和驱动轴67的连接的档数，并当通过第一和至第四档齿轮传动系中一者连接行星轮架轴45a或者第一电动机轴46和驱动轴67时存储在RAM76的预定区域中。通过由混合动力ECU70单独执行的变速判定例程(未示出)设定目标档数n^*和换档标记Fsc。例如，在变速判定例程中，一旦满足预定的变速状态切换要求，混合动力ECU70将换档标记Fsc的值设定为1，其中该变速状态切换要求涉及考虑到发动机22和驱动轴67之间的传递效率、电动机MG1和MG2的性能和发热、变速器60的传动比G(1)至G(4)预定确定的车辆速度V(驱动轴67的旋转速度Np)、加速器开度Acc等，该换档标记Fsc的值在变速器60的变速状态(变速比)被维持时为0。根据车辆速度V和加速器开度Acc的状态等，如果混合动力车辆加速，则混合动力ECU70还将1加到当前档数n，并将该值设定为目标档数n^*，如果混合动力车辆20减速，则从当前档数n减去1，并将该值设定为目标档数n^*。

在步骤S100的数据输入处理之后，基于输入的加速器开度Acc和车辆速度V设定待输出到驱动轴67的转矩要去Tr^*，并设定对发动机22要求的动力要求Pe^*(步骤S110)。在本实施例中，预先限定加速器开度Acc、车辆速度V和转矩要求Tr^*之间关系的转矩要求设定对照图，并将其存储在ROM74中，并且从该对照图发送和设定与给定的加速器开度Acc和车辆速度V对应的转矩要求Tr^*。图16示出了转矩要求设定对照图的示例。在本实施例中，通过将步骤S110中设定的转矩要求Tr^*乘以驱动轴67的旋转速度Np，并通过将充电-放电电力要求Pb^*和损失Loss(动力分配和集成机构40进行转矩转换的机械损失和伴随电动机MG1和MG2的驱动的电力损失之和)相加，计算动力要求Pe^*。然后判定在步骤S100中输入的换档标记Fsc的值是否为0(步骤S120)。如果换档标记Fsc的值为0，因而不需要改变变速器60的变速状态(变速比)(当变速状态切换要求未满足时)，基于在步骤S110中设定的动力要求Re^*设定发动机22的目标旋转速度Ne^*和目标转矩Te^*(步骤S130)。在此情况下，基于预定的运转线和动力要求Pe^*设定目标旋转速度Ne^*和目标转矩Te^*，以使发动机22有效运转来进一步提高燃料消耗率。图17图示了发动机22的运转线、发动机速度Ne和发动机转矩Te的相关曲线(等功率线)。如在图17所示，目标旋转速度Ne^*和目标转矩Te^*可以获得为运转线和示出动力要求Pe^*(Ne×Te)恒定的相关曲线的交点。

在设定目标旋转速度Ne^*和目标转矩Te^*之后，确定从1到4的值中哪一者(第一至第四档齿轮传动系中哪一者)是在步骤S100中输入的当前档数n(步骤S140)。如果当前档数n的值为1或者3，则通过变速器60将行星轮架轴45a连接到驱动轴67。因而，根据以下公式(1)使用在步骤S130中设定目标旋转速度Ne^*、与行星轮架轴45a(行星轮架45)的旋转速度对应的电动机MG2的旋转速度Nm2和动力分配和集成机构40的传动比ρ计算电动机MG1的目标旋转速度Nm1^*，然后基于所计算的目标旋转速度Nm1^*和当前旋转速度Nm1根据公式(2)进行计算来设定电动机MG1的转矩命令Tm1^*(步骤S150)。公式(1)是动力分配和集成机构40的旋转元件关系的力学关系式。公式(1)可以容易地从图11的共线图推导出。公式(2)是用于以目标旋转速度Nm1^*旋转电动机MG1的反馈控制的关系式。在公式(2)中，右边第二项的“k11”表示比例项增益，而右边第三项的“k12”表示积分项增益。电池35的输入限制Win和输出限制Wout与通过将在步骤S150中设定的电动机MG1的转矩命令Tm1^*和电动机MG1的当前旋转速度Nm1相乘获得的电动机MG1的电力消耗(所产生的输出)之间的偏差除以电动机MG2的旋转速度Nm2，以获得作为允许从电动机MG2输出的转矩的上下限制的转矩限制Tmin和Tmax(步骤S160)。此外，根据公式(3)使用转矩要求Tr^*、转矩命令Tm1^*、与当前档数n对应的齿轮传动系的传动比G(n)和动力分配和集成机构40的传动比ρ计算作为待从电动机MG2输出的转矩的暂定电动机转矩Tm2tmp(步骤S170)。公式(3)可以容易地从图11的共线图推导出。所计算出的暂定电动机转矩Tm2tmp然后被在步骤S160中计算出的转矩限制Tmax和Tmin限制，以设定电动机MG2的转矩要求Tm2^*(步骤S180)。这样设定电动机MG2的转矩命令Tm2^*能够将输出到行星轮架轴45a的转矩设定为限制在电池35的输入限制Win和输出限制Wout的范围内的转矩。在设定发动机22的目标旋转速度Ne^*和目标转矩Te^*以及电动机MG1和MG2的转矩命令Tm1^*和Tm2^*之后，在电动机MG1和MG2的转矩命令Tm1^*和Tm2^*传输到电动机ECU30的同时发动机22的目标旋转速度Ne^*和目标转矩Te^*传输到发动机ECU24(步骤S190)，并且再次执行步骤S100之后的处理。接收到目标旋转速度Ne^*和目标转矩Te^*时，发动机ECU24执行控制以获得目标旋转速度Ne^*和目标转矩Te^*。接收到转矩命令Tm1^*和Tm2^*时，电动机ECU30控制逆变器31和32的开关元件的开关，以在根据转矩命令Tm2^*驱动电动机MG2的同时根据转矩命令Tm1^*驱动电动机MG1。

Nm1^*＝1/ρ·(Ne^*-(1-ρ)·Nm2)      (1)

Tm1^*＝-ρ·Te^*+k11·(Nm1^*-Nm1)+K12·∫(Nm1^*-Nm1)·dt  (2)

Tm2tmp＝Tr^*/G(n)+(1-ρ)/ρ·Tm1^*       (3)

如果当前档数n是2或者4，则通过变速器60将第一电动机轴46连接到驱动轴67。因而，根据以下公式(4)使用在步骤S130中设定的目标旋转速度Ne^*、与第一电动机轴46(太阳轮41)的旋转速度对应的电动机MG1的旋转速度Nm1和动力分配和集成机构40的传动比ρ计算电动机MG2的目标旋转速度Nm2^*，然后基于所计算出目标旋转速度Nm2^*和当前旋转速度Nm2根据公式(5)进行计算以设定电动机MG2的转矩命令Tm2^*(步骤S200)。公式(4)还是动力分配和集成机构40的旋转元件的力学关系式。公式(4)可以容易地从图12的共线图中推导出。公式(5)是用于以目标旋转速度Nm2^*旋转电动机MG2的反馈控制的关系式。在公式(5)中，右边第二项的“k21”表示为比例项增益，而右边第三项的“k22”表示为积分项增益。电池35的输入限制Win和输出限制Wout与通过将在步骤S200中设定的电动机MG2的转矩命令Tm2^*和电动机MG2的当前旋转速度Nm2相乘获得的电动机MG2的电力消耗(所产生的输出)之间的偏差除以电动机MG1的旋转速度Nm1，以获得作为允许从电动机MG1输出的转矩的上下限制的转矩限制Tmin和Tmax(步骤S210)。此外，根据公式(6)使用转矩要求Tr^*、转矩命令Tm2^*、与当前档数n对应的齿轮传动系的传动比G(n)和动力分配和集成机构40的传动比ρ计算作为待从电动机MG1输出的转矩的暂定电动机转矩Tm1tmp(步骤S220)。公式(6)可以容易从图12的共线图推导出。所计算出的暂定电动机转矩Tm1tmp然后被在步骤S210中计算出的转矩限制Tmax和Tmin限制，以设定电动机MG1的转矩要求Tm1^*(步骤S230)。这样设定电动机MG1的转矩命令Tm1^*能够将输出到第一电动机轴46的转矩设定为限制在电池35的输入限制Win和输出限制Wout的范围内的转矩。在设定发动机22的目标旋转速度Ne^*和目标转矩Te^*以及电动机MG1和MG2的转矩命令Tm1^*和Tm2^*之后，在电动机MG1和MG2的转矩命令Tm1^*和Tm2^*传输到电动机ECU30的同时发动机22的目标旋转速度Ne^*和目标转矩Te^*传输到发动机ECU24(步骤S190)，并且再次执行步骤S100之后的处理。

Nm2^*＝(Ne^*-ρ·Nm1)/(1-ρ)       (4)

Tm2^*＝-(1-ρ)·Te^*+k21·(Nm2^*-Nm2)+K22·∫(Nm2^*-Nm2)·dt   (5)

Tm1tmp＝Tr^*/G(n)+ρ/(1-ρ)·Tm2^*      (6)

同时，如果在步骤S120中换档标记Fsc的值为1，并且判定变速器60的变速状态(变速比)应该改变(当变速状态切换要求得到满足时)，如图15所示判定从1到4的值中哪一者(第一至第四档齿轮传动系中哪一者)是在步骤S100中输入的当前档数n(步骤S240)。如果当前档数n是1或者3，则根据以下公式(7)基于在步骤S100中输入的驱动轴67的旋转速度Np、动力分配和集成机构40的传动比ρ设定发动机22的目标旋转速度Ne^*、与目标档数n^*对应的齿轮传动系的传动比G(n^*)设定发动机22的目标旋转速度Ne^*，并且基于所设定的目标旋转速度Ne^*、在步骤S110中设定的动力要求Pe^*等设定发动机22的目标转矩Te^*(步骤S250)。在公式(7)中，“(ρ·G(n^*)+(1-ρ)·G(n)”表示在基于当前档数n和目标档数n^*的第N个同时接合状态(“N”是从1到3的值)下第N个固定变速比γ(N)，且γ(N)是在1-2档同时接合状态、2-3档同时接合状态和3-4档同时接合状态下第一至第三固定变速比γ(1)至γ(3)中任一者。换言之，在步骤250，在对应于驱动轴67的旋转速度Np(车辆速度V)的第N个同时接合状态下的发动机22的旋转速度设定为目标旋转速度Ne^*。在步骤S250，在步骤S110中设定的动力要求Pe^*除以发动机22的目标旋转速度Ne^*的商和额定转矩Temax中较小者设定为发动机22的目标转矩Te^*。随后，在与驱动轴67的旋转速度Np对应的第N个同时接合状态下电动机MG1的旋转速度设定为目标旋转速度Nm1^*(步骤S260)。如图15所示，通过将在步骤S100中输入的驱动轴67的旋转速度Np乘以与目标档数n^*对应的齿轮传动系的传动比G(n^*)获得目标旋转速度Nm1^*。在设定电动机MG1的目标旋转速度Nm1^*之后，从电动机MG1的目标旋转速度Nm1减去在步骤S100中输入的电动机MG1的当前旋转速度Nm1以获得旋转速度偏差Nerr，该旋转速度偏差Nerr是第一电动机轴46(第二元件)的旋转速度与第二或者第四齿轮62a或者64a(第一元件)的旋转速度之间的偏差(步骤S270)。进一步判定预定的标记F的值是否为0(步骤S280)。如果标记F的值为0，则通过将预定的比较小的正值N1乘以在步骤S270计算出的旋转速度偏差Nerr的符号Sng(Nerr)获得的值设定为目标旋转速度Nerr^*(步骤S299)。目标旋转速度偏差Nerr^*是第一电动机轴46旋转速度与第二或者第四齿轮62a或者64a的旋转速度的偏差的目标值。当执行步骤S290的处理时，如果电动机MG1的当前旋转速度Nm1大于目标旋转速度Nm1^*，并且旋转速度偏差Nerr为负值，则将目标旋转速度偏差Nerr^*设定为负的、比较小的恒定值(-N1)。另一方面，如果电动机MG1的当前旋转速度Nm1小于目标旋转速度Nm1^*，并且旋转速度偏差Nerr为正值，则将目标旋转速度偏差Nerr^*设定为正的、比较小的恒定值(N1)。在设定目标旋转速度偏差Nerr^*之后，从所设定的目标旋转速度偏差Nerr^*减去在步骤S270中计算出的旋转速度偏差Nerr以获得设置用于以下控制的控制偏差ΔNerr(步骤S310)。随后，根据公式(8)基于在步骤S310中设定的控制偏差ΔNerr进行计算以设定电动机MG1的转矩命令Tm1^*(步骤S320)。公式(8)是用于使第一电动机轴46的旋转速度的旋转速度与第二或者第四齿轮62a或者64a的偏差Nerr与目标旋转速度偏差Nerr^*一致(即，用于以一定的旋转速度旋转电动机MG1，该旋转速度可以通过将目标旋转速度偏差Nerr^*加到目标旋转速度Nm1^*获得)的反馈控制的关系式。在公式(8)中，右边第二项的“k31”表示比例项增益，而右边第三项的“k32”表示积分项增益。在这样将转矩命令Tm1^*设定到电动机MG1之后，执行类似于步骤S160至S180的处理的步骤S330至S350的处理以将转矩命令Tm2^*设定到电动机MG2。

Ne^*＝Np·(ρ·G(n^*)+(1-ρ)·G(n))      (7)

Tm1^*＝-ρ·Te^*+k31·ΔNerr+K32·∫ΔNerr·dt     (8)

如果当前档数n是2或者4，则根据以下公式(9)基于在步骤S100输入的驱动轴67的旋转速度Np、动力分配和集成机构40的传动比ρ、与当前档数n对应的传动比G(n)和与目标档数n^*对应的齿轮传动系的传动比G(n^*)设定发动机22的目标旋转速度Ne^*，并且基于所设定的目标旋转速度Ne^*、在步骤S100中设定的动力要求Pe^*等设定发动机22的目标转矩Te^*(步骤S360)。在公式(9)中，“(ρ·G(n)+(1-ρ)·G(n^*)”表示在基于当前档数n和目标档数n^*的第N个同时接合状态(“N”是从1到3的值)下第N个固定变速比γ(N)，且γ(N)是在1-2档同时接合状态、2-3档同时接合状态和3-4档同时接合状态下第一至第三固定变速比γ(1)至γ(3)中任一者。换言之，同样在步骤360，在对应于驱动轴67的旋转速度Np(车辆速度V)的第N个同时接合状态下的发动机22的旋转速度设定为目标旋转速度Ne^*。同样在步骤S360，在步骤S110中设定的动力要求Pe^*除以发动机22的目标旋转速度Ne^*的商和发动机22的额定转矩Temax中较小者设定为发动机22的目标转矩Te^*。随后，在与驱动轴67的旋转速度Np对应的第N个同时接合状态下电动机MG2的旋转速度设定为目标旋转速度Nm2^*(步骤S370)。如图15所示，通过将在步骤S100中输入的驱动轴67的旋转速度Np乘以与目标档数n^*对应的齿轮传动系的传动比G(n^*)获得目标旋转速度Nm2^*。在设定电动机MG2的目标旋转速度Nm2^*之后，从电动机MG2的目标旋转速度Nm2减去在步骤S100中输入的电动机MG2的当前旋转速度Nm2以获得旋转速度偏差Nerr，该旋转速度偏差Nerr是行星轮架轴45a(第二元件)的旋转速度与第一或者第三齿轮61a或者63a(第一元件)的旋转速度之间的偏差(步骤S380)。进一步判定预定的标记F的值是否为0(步骤S390)。如果标记F的值为0，则通过将预定的比较小的正值N1乘以在步骤S380计算出的旋转速度偏差Nerr的符号Sng(Nerr)获得的值设定为目标旋转速度Nerr^*(步骤S400)。当执行步骤S400的处理时，如果电动机MG2的当前旋转速度Nm2大于目标旋转速度Nm2^*，并且旋转速度偏差Nerr为负值，则将目标旋转速度偏差Nerr^*设定为负的、比较小的恒定值(-N1)。另一方面，如果电动机MG2的当前旋转速度Nm2小于目标旋转速度Nm2^*，并且旋转速度偏差Nerr为正值，则将目标旋转速度偏差Nerr^*设定为正的、比较小的恒定值(N1)。在设定目标旋转速度偏差Nerr^*之后，从所设定的目标旋转速度偏差Nerr^*减去在步骤S270中计算出的旋转速度偏差Nerr以获得设置用于随后控制的控制偏差ΔNerr(步骤S420)。随后，根据公式(10)基于在步骤S420中设定的控制偏差ΔNerr等进行计算以设定电动机MG2的转矩命令Tm2^*(步骤S430)。公式(10)是用于使行星轮架轴45a的旋转速度的旋转速度与第一或者第三齿轮61a或者63a的偏差Nerr与目标旋转速度偏差Nerr^*一致(即，用于以一定的旋转速度旋转电动机MG2，该旋转速度通过将目标旋转速度偏差Nerr^*加到目标旋转速度Nm2^*获得)的反馈控制的关系式。在公式(10)中，右边第二项的“k41”表示比例项增益，而右边第三项的“k42”表示积分项增益。在将转矩命令Tm2^*设定到电动机MG2之后，执行类似于步骤S210至S230的处理的步骤S440至S460的处理以将转矩命令Tm1^*设定到电动机MG1。

Ne^*＝Np·(ρ·G(n)+(1-ρ)·G(n^*))       (9)

Tm2^*＝-(1-ρ)·Te^*+k41·ΔNerr+K42·∫ΔNerr·dt   (10)

在如上所述设定发动机22的目标旋转速度Ne^*和目标转矩Te^*和电动机MG1和MG2的转矩命令Tm1^*和Tm2^*之后，发动机的目标旋转速度Ne^*和目标转矩Te^*传输到发动机ECU24，并且电动机MG1和MG2的转矩指令Tm1^*和Tm2^*传输到电动机ECU(步骤S470)。在执行步骤S470的数据传输处理之后，判定标记F的值是否为0(步骤S480)。如果在步骤S480判定标记F的值为0，则判定在步骤S310或者S420设定的控制偏差ΔNerr的值是否大致变为0(步骤490)。如果控制偏差ΔNerr尚未大致变为0，再次执行步骤S100之后的处理。如果在步骤S490控制偏差ΔNerr已经大致变为0，并且如果判定对应于尚未通过变速器60连接到驱动轴67的太阳轮41(第一电动机轴46)或者行星轮架45(行星轮架轴45a)的电动机MG1或者MG2的旋转速度Nm1或者Nm2与与目标档数n^*对应的变速器60的第一至第四齿轮61a至64a中任一者的旋转速度的旋转速度偏差Nerr大致与目标旋转速度偏差Nerr^*一致，则对应于在步骤100输入的目标档数n^*的离合器C1或者C2的致动器91或者92开启，可动接合构件EM1或者EM2朝着对应于目标档数n^*的齿轮传动系的接合部分61e、62e、63e或者64e移动，开启计时器78，并且将标记F的值设定为1(步骤S500)。判定由计时器78计时的从控制偏差ΔNerr的值已经大致变为0时起经过的时间是否等于或者大于预定的离合器接合时间tref(步骤S510)。如果经过的时间t小于离合器接合时间tref，则再次执行步骤S100之后的处理。离合器接合时间tref定义为从基于致动器91和92的性能、接合部分45e或者46e与接合部分61e至64e之间的距离等接合部分45e或者46e与接合部分61e至64e中任一者的接合已经确实完成时起的时间。在步骤S500将标记F的值设定为1之后，在下次执行本例程时在步骤S280或者S390中判定标记F的值为1。在此情况下，在步骤S300或者S410中，目标旋转速度偏差Nerr^*设定成基于由计时器78计时的经过时间被周期性地改变。在本实施例中，在步骤S300，在图18中的实线所示，使用预定的周期函数f1(t)或者f2(t)设定已经设定为例如-N1的目标旋转速度偏差Nerr^*的值，使得该值在诸如0→N1→0→-N1的时间推移过程中逐渐变化。在步骤S410，如在图18中的虚线所示，设定已经设定为例如N1的的目标旋转速度偏差Nerr^*的值，使得该值在诸如0→-N1→0→N1的时间推移过程中逐渐变化。一旦在步骤S500将标记F的值设定为1，则在下次执行本例程时跳过步骤S490和S500的处理，并在步骤S510判定经过的时间t是否等于或者大于预定的离合器接合时间tref。如果经过时间t小于离合器接合时间tref，则再次执行步骤S100之后的处理。当经过的时间t变成等于或者大于离合器接合时间tref时，对应于在步骤S100输入的目标档数n^*的离合器C1或者C2的致动器91或者92关断，可动接合构件EM1或者EM2的接合部分61e至64e中一者的移动停止，计时器78关断，将标记F的值设定为0(步骤S520)，并且终止本例程。

这使能够在行星轮架轴45a或者第一电动机轴46通过与当前档数n对应齿轮传动系连接到驱动轴67的情况下，通过与目标档数n^*对应的齿轮传动系容易地和平滑地将第一电动机轴46或者行星轮架轴45a连接到驱动轴67，同时防止冲击，由此实现了与当前档数n和目标档数n^*对应的第N个同时接合状态。在图14和图15的驱动和控制例程通过步骤S520的处理终止之后混合动力车辆20在第N个同时接合状态下行驶时，调节电动机MG1和MG2的输出转矩使得电动机MG1和MG2基本上不输出转矩，然后发动机22基于转矩要求Tr^*输出目标转矩Te^*，然后控制发动机22和电动机MG1和MG2，使得例如电动机MG1和MG2中一者将不输出转矩，并且电动机MG1和MG2的另一者将基于发动机22的转矩对转矩要求Tr^*的不足量输出转矩。为了在图14和图15的驱动和控制例程通过步骤S520的处理而终止之后改变变速器60的变速状态，使得仅仅与目标档数n^*对应的齿轮传动系将行星轮架45和太阳轮41中一者连接到驱动轴67，执行动力互换处理，在动力互换处理中，转矩在电动机MG1和MG2之间在第N个同时接合状态下互换，使得将分别输出应该在将行星轮架45和太阳轮41中仅仅一者连接的变速后状态中输出的转矩的电动机MG1和MG2连接到驱动轴67。结果，行星轮架45或者太阳轮41和驱动轴67通过与当前档数n对应的齿轮传动系的连接被松开。

如所述，设置在本实施例的混合动力车辆20中的变速器60包括离合器C1和C2，离合器C1和C2能够将可动接合构件EM1或者EM2仅仅接合到行星轮架轴45a的接合部分45e或者第一电动机轴46的接合部分46e，由此将行星轮架轴45a与第一或者第三齿轮61a的连接，或者第一电动机轴46与第二或者第四齿轮62a或者64a的连接松开，并且能够将可动接合构件EM1或者EM2接合到行星轮架轴45a的接合部分45e和接合部分61e或者63e两者，或者第一电动机轴46的接合部分46e和接合部分62e或者64e两者，由此将行星轮架轴45a连接到第一或者第三齿轮61a或者63a，或者将第一电动机轴46连接到第二或者第四齿轮62a或者64a。在混合动力车辆20中，当在变速器60将行星轮架轴45a和第一电动机轴46中一者连接到驱动轴67的状态下发动机22运转，并在驱动和控制电动机MG1和MG2的同时将换档标记Fsc的值设定为1时，执行旋转速度调节处理(步骤S240至S350和S470、或者S240、S360至S460和S470)，在该处理中，对应于尚未通过变速器60连接到驱动轴67的太阳轮41(第一电动机轴46)或者行星轮架45(行星轮架轴45a)中的另一者的电动机MG1或者MG2的旋转速度Nm1或者Nm2与对应于目标档位n^*的变速器60的第一至第四齿轮61a至64a中一者的旋转速度的旋转速度偏差Nerr与目标旋转速度偏差Nerr^*一致。此外，当控制偏差ΔNerr的值大致变为0，并且判定对应于尚未通过变速器60连接到驱动轴67的第一电动机轴46或者行星轮架轴45a的电动机MG1或者MG2的旋转速度Nm1或者Nm2与对应于目标档位n^*的变速器60的第一至第四齿轮61a至64a中一者的旋转速度的旋转速度偏差Nerr与目标旋转速度偏差Nerr^*大致一致时，控制致动器91或者92达预定的离合器接合时间tref，使得对应于目标档数n^*的离合器C1或者C2的可动接合构件EM1或者EM2朝着对应于目标档数n^*的齿轮传动系的接合部分61e、62e、63e或者64e移动(步骤S480至S520)。以此方式，如果当对应于第一电动机轴46或者行星轮架轴45a的电动机MG1或者MG2的旋转速度Nm1或者Nm2与对应于目标档数n^*的第一至第四齿轮61a至64a中一者的旋转速度的旋转速度的偏差Nerr与目标旋转速度偏差Nerr^*大致一致时，可动接合构件EM1或者EM2朝着对应于目标档数n^*的齿轮传动系的接合部分61e、62e、63e或者64e移动，则即使当可动接合构件EM1或者EM2的多个犬齿DT没有与接合部分61e至64e中一者的多个犬齿DT适合地啮合时，抵靠接合部分61e至64e中一者施压可动接合构件EM1或者EM2使得能够将可动接合构件EM1或者EM2的多个犬齿DT与接合部分61e至64e中一者的犬齿DT适合啮合和平滑接合，由此将尚未通过变速器60连接到驱动轴67的第一电动机轴46或者行星轮架轴45a通过对应于目标档数n^*的齿轮传动系连接到驱动轴67。此外，如果控制致动器91或者92达预定的离合器接合时间tref，使得可动接合构件EM1或者EM2朝着对应于目标档数n^*的齿轮传动系的接合部分61e、62e、63e或者64e移动，可以不用判定可动接合构件EM1或者EM2是否已经完全与接合部分45e或者46e和接合部分61e至64e中一者的两者接合来完成第一电动机轴46或者行星轮架轴45a与对应于目标档数n^*的齿轮传动系(驱动轴67)的连接。因而，在本实施例的混合动力车辆20中，与具有以下控制程序的情况相比，可以在更简单的控制下容易和平滑地连接第一电动机轴46或者行星轮架轴45a和对应于目标档数n^*的齿轮传动系(驱动轴67)，在该控制程序中例如检测待被连接的接合部分(犬牙)的旋转角度，并且基于检测到的旋转角度判定两个接合部分的犬齿是否适合被啮合。变速器60能够通过如上所述在多个档位中设定变速状态(变速比)来选择性和有效地将动力从动力分配和集成机构的行星轮架45和太阳轮41传递到驱动轴67。结果，本实施例的混合动力车辆20容易地和平滑地改变变速器60的变速状态，由此能够在更宽的工作范围中提高传递效率，并且适合地提高燃料消耗和驱动性能。

如果如在本实施例中所述，在第一电动机轴46或者行星轮架轴45a(电动机MG1或者MG2)和对应于目标档数n^*的第一至第四齿轮61a至64a中一者的旋转速度之间微小差异可动接合构件EM1或者EM2接近目标接合部分61e至64e中一者，且目标旋转速度偏差Nerr^*是比较小的非零值，则可以降低可动接合构件EM1或者EM2的多个犬齿DT和接合部分61e至64e中一者的多个犬齿DT彼此碰撞的可能性。在可动接合构件EM1或者EM2和目标接合部分61e至64e中一者抵接时，即使可动接合构件EM1或者EM2的多个犬齿DT和接合部分61e至64e中一者的多个犬齿DT彼此碰撞，通过抵靠接合部分61e至64e中一者施压可动接合构件EM1或者EM2，形成第一电动机轴46或者行星轮架45a(电动机MG1或者MG2)和对应于目标档数n^*的第一至第四齿轮61a至64a中一者之间的旋转速度的微小差异也能够将可动接合构件EM1或者EM2的多个犬齿DT与接合部分61e至64e中一者的多个犬齿DT快速和适合地啮合。将目标旋转速度偏差Nerr^*设定为非零的预定值使得能够抵靠目标接合部分61e至64e中一者施压可动接合构件EM1或者EM2，以平滑地接合该构件和该部分。尽管在图15的示例中在步骤S290或者S400中目标旋转速度偏差Nerr^*是非零的恒定值，在步骤S290或者S400中设定的目标旋转速度偏差Nerr^*可以设计成暂时地(周期性地)改变到任何非零的值。

在以上实施例中，如果控制偏差ΔNerr的值大致变为0，并且如果判定对应于尚未通过变速器60连接到驱动轴67的太阳轮41(第一电动机轴46)或者行星轮架45(行星轮架轴45a)的电动机MG1或者MG2的旋转速度Nm1或者Nm2的旋转速度偏差Nerr与对应于目标档数n^*的变速器60的第一至第四齿轮61a至64a中一者的旋转速度的旋转速度偏差Nerr与目标旋转速度偏差Nerr^*大致一致，则如图18中所示周期性地改变目标旋转速度偏差Nerr^*。这使得能够在旋转速度偏差Nerr已经暂时与目标旋转速度偏差Nerr^*一致之后将旋转速度偏差Nerr的符号至少反向一次。换言之，在暂时一致之后，可以使第一电动机轴46或者行星轮架轴45a(电动机MG1或者MG2)的旋转速度与对应于目标档数n^*的变速器60的第一至第四齿轮61a至64a中一者的旋转速度再次不同。结果，本实施例的混合动力车辆20能够更适合地避免在可动接合构件EM1或者EM2与接合部分61e至64e中一者之间施加过度的力的状态下抵靠接合部分61e至64e中一者施压可动接合构件EM1或者EM2这样的情况，并且能够更可靠地获得可动接合构件EM1或者EM1的犬齿DT和接合部分61e、62e、63e或者64e的犬齿DT彼此适合啮合这样的状态。当周期性地改变目标旋转速度偏差Nerr^*时，如图18中的双点划线所示可以周期性地改变目标旋转速度偏差Nerr^*的符号。可以认识到，如果旋转速度偏差Nerr暂时与目标旋转速度偏差Nerr^*一致，然后将旋转速度偏差Nerr的符号反向一次，则可以基本获得其中可动接合构件EM1或者EM2与接合部分61e、62e、63e或者64e的犬齿DT适合地彼此啮合这样的状态。因而，在图15的步骤S300或者S410中，如图19所示，可以暂时改变目标旋转速度偏差Nerr^*，使得旋转速度偏差Nerr暂时与目标旋转速度偏差Nerr^*一致，然后将旋转速度偏差Nerr的符号至少反向一次。

图20是示出了由混合动力ECU70执行的驱动和控制例程的另一示例的流程图，并与图15所示的关于图14和图15中所示的驱动和控制例程的部分相当。图20所示的例程与图15所示的例程不同之处在于设定目标旋转速度偏差Nerr^*和步骤S470的数据传输处理之后的处理等。在图20所示的例程中，如果要调节电动机MG1的旋转速度Nm1以将第一电动机轴46连接到驱动轴67，并且如果在步骤S280判定标记F的值为0，则将目标旋转速度偏差Nerr^*的值设定为-N1(N1是比较小的正值)(步骤S291)。如果要调节电动机MG2的旋转速度Nm2以将行星轮架轴45a连接到驱动轴67，并且如果在步骤S390判定标记F的值为0，则将目标旋转速度偏差Nerr^*的值设定为N1(步骤S401)。在图20所示的例程中，在步骤S470的数据传输处理之后，判定离合器C1和C2的致动器91和92中一者是否在工作(步骤S481)。如果致动器91和92不在工作，则进一步判定在步骤S310或者S420中设定的控制偏差ΔNerr是否已经大致变为0(步骤S490)。如果控制偏差ΔNerr尚未大致变为0，再次执行步骤S100之后的处理。如果控制偏差ΔNerr大致为0，并且判定电动机MG1或者MG2的旋转速度Nm1或者Nm2与对应于目标档数n^*的第一至第四齿轮61a至64a中一者的旋转速度的旋转速度偏差Nerr与目标旋转速度偏差Nerr^*大致一致，则将对应于目标档数n^*的离合器C1或者C2的致动器91或者92开启，可动接合构件EM1或者EM2朝着对应于目标档数n^*的齿轮传动系的接合部分61e、62e、63e或者64e移动，计时器78开启(步骤S500)，并且再次执行步骤S100之后的处理。一旦在步骤S500开启致动器91或者92，则判定在下次执行本例程时，在步骤S480开启致动器91和92中一者。在此情况下，判定在步骤S270或者S380中计算的旋转速度偏差Nerr的值是否大致为0(步骤S502)。如果旋转速度偏差Nerr的值不大致为0，则将标记F的值设定为0(步骤S504)，判定由计时器67计时的从控制偏差ΔNerr已经大致变为0时起经过的时间t是否等于或者大于离合器接合时间tref(步骤S510)，并且如果经过的时间t小于离合器接合时间tref，则再次执行步骤S100之后的处理。如果在步骤S520判定旋转速度偏差Nerr的值已经大致变为0，则判定由计时器78计时的经过的时间t是否等于或者大于比离合器接合时间tref短的预定的时间t0(步骤S506)。预定的时间t0定义为当犬齿DT彼此适合地啮合时接合部分45e或者46e和接合部分61e至64e中一者正被接合(开始接合)的时间。如果在步骤S506判定经过的时间t小于预定的时间t0，则再次执行步骤S100之后的处理。如果在步骤S506判定经过的时间t等于或者大于预定的时间t0，则将标记F的值设定为1(步骤S508)，执行步骤S510的判定处理，并且如果经过的时间t小于离合器接合时间tref，则再次执行步骤S100之后的处理。一旦在步骤S508将标记F的值设定为1，在下次执行本例程时在步骤S280或者S390中判定标记F的值为1。如果要调节电动机MG1的旋转速度Nm1以将第一电动机轴46连接到驱动轴67，并且在步骤S280判定标记F的值为1，则将目标旋转速度偏差Nerr^*的值设定为1，并且将目标旋转速度偏差Nerr^*的符号反向(步骤S301)。如果要调节电动机MG2的旋转速度Nm2以将行星轮架轴45a连接到驱动轴67，并在步骤S390中判定标记F的值为1，则将目标旋转速度偏差Nerr^*的值设定为-N1，并且将目标旋转速度偏差Nerr^*的符号反向(步骤S411)。在图20的例程图中，当在步骤S510中判定经过的时间t已经等于或者大于离合器接合时间tref时，将对应于在步骤S100输入的目标档数n^*的离合器C1或者C2的致动器91或者92关断，将可动接合构件EM1或者EM2朝着目标接合部分61e至64e中一者的移动停止，将计时器78关断，将标记F的值设定为0(步骤S520)，并且终止本例程。

当在将目标旋转速度偏差Nerr^*设定为比较小的非零值，并形成第一电动机轴46或者行星轮架轴45a(电动机MG1或者MG2)与对应于目标档数n^*的第一至第四齿轮61a至64a中一者的旋转速度的微小差异之后，将第一电动机轴46或者行星轮架轴45a连接到对应于目标档数n^*的变速器60的第一至第四齿轮61a至64a中一者时，如果在旋转速度偏差Nerr已经暂时与目标旋转速度偏差Nerr^*一致之后旋转速度偏差的值已经大致变为0，则可以将目标旋转速度偏差Nerr^*的符号反向。更具体地，当向电动机MG1或者MG2施加反馈控制，使得旋转速度偏差Nerr与目标旋转速度偏差Nerr^*一致时，由于控制变量的发散或者其它原因引起从电动机MG1或者MG2输出的转矩超过需要的。因而，动力可以超过需要地从第一电动机轴46或者行星轮架轴45a传递到对应于目标档数n^*的变速器60的第一至第四齿轮61a至64a中一者，或者可以对接合部分45e或者46e与对应于目标档数n^*的齿轮传动系的接合部分61e、62e、63e或者64e的平滑接合进行干涉。在此情况下，如在图20的例程中，如果在旋转速度偏差Nerr已经暂时与目标旋转速度Nerr^*一致之后旋转速度偏差Nerr已经大致变为0时将目标旋转速度偏差Nerr^*的符号反向(步骤S301或者S411)，则可以防止由于控制变量的发散或者其它原因引起的超过需要的来自电动机MG1或者MG2的转矩的输出，可以防止过多的转矩从第一电动机轴46或者行星轮架轴45a传递到对应于目标档数n^*的变速器60的第一至第四齿轮61a至64a中一者，并且可以实现接合部分45e或者46e与对应于目标档数n^*的齿轮传动系的接合部分61e、62e、63e或者64e的平滑接合。在图20的步骤S291或者S401中，目标旋转速度偏差Nerr^*设定为恒定值。然而，这种布置在任何意义上不是限制性的。在步骤S291或者S401中设定的目标旋转速度偏差Nerr^*可以设计例如成暂时(周期性)地变化，只要该值不是0即可。在此情况下，在步骤S301或者S411中，可以将前次值的符号反向，以将该值设定为目标旋转速度偏差Nerr^*。

图21是示出由混合动力ECU70执行的驱动和控制例程的又一示例的流程图，并与图15所示的关于图14和图15所示的驱动和控制例程的部分的修改示例相当。图21中的例程与图15中所示的例程不同之处在于设定目标旋转速度偏差Nerr^*等。在图21所示的例程中，如果要调节电动机MG1的旋转速度Nm1以将第一电动机轴46连接到驱动轴67，并且在步骤S280判定标记F的值为0，则将目标旋转速度偏差Nerr^*的值设定为0(步骤S292)。类似地，当要调节电动机MG2的旋转速度Nm2以将行星轮架轴45a连接到驱动轴67，并且在步骤S390中判定标记F的值为0时，将目标旋转速度偏差Nerr^*的值设定为0(步骤S402)。因而，在图21的例程中，如果换档标记Fsc的值为1，并且判定应该改变变速器60的变速状态(变速比)，则向电动机MG1或者MG2施加反馈控制，使得电动机MG1或者MG2的旋转速度Nm1或者Nm2与在步骤S260或者S370中设定的目标旋转速度Nm1^*或者Nm2^*一致。如果在步骤S490中判定控制偏差ΔNerr的值已经大致变为0，并且如果在步骤S500将对应于目标档数n^*的离合器C1或者C2的致动器91或者92或者计时器78开启，并且将标记F的值设定为1，则在下次执行本例程时在步骤S280或者S390判定标记F的值为1，并且在步骤S302或者S412中将目标旋转速度偏差Nerr^*设定成基于由计时器78计时的经过的时间t周期性地变化。在本实施例中，基于接合部分45e和46e的犬齿D的齿厚和齿隙的值Nx和预定的周期函数f1(t)或者f2(t)用来将目标旋转速度偏差Nerr^*设定成在步骤S302，在诸如Nx→0→-Nx→0的时间推移过程中逐渐变化，并且在步骤S412中在诸如-Nx→0→Nx→0的时间推移过程中逐渐变化。值Nx定义为其中基于接合部分45e和46e的犬齿DT的齿厚和齿隙的角度转换为电动机MG1和MG2的旋转速度的值。在图21的例程中，当在步骤S510中经过的时间t判定为等于或者大于离合器接合时间tref时，将对应于在步骤S100中输入的目标档数n^*的离合器C1或者C2的致动器91或者92关断，将可动接合构件EM1或者EM2朝着对应于目标档数n^*的齿轮传动系的接合部分61e、62e、63e或者64e的移动停止，将计时器78关断，将标记F的值设定为0(步骤S520)，并且终止本例程。

以此方式，当将目标旋转速度偏差Nerr^*的值设定为0，并在旋转速度偏差Nerr已经与目标旋转速度偏差Nerr^*一致之后至少一次将目标旋转速度偏差Nerr^*改变了Nx的值时，通过使可动接合构件EM1或者EM2的多个犬齿DT与接合部分61e至64e中一者的多个犬齿DT彼此适合地啮合，还可以防止用在可动接合构件EM1或者EM2和目标接合部分61e至64e中一者之间施加的过多的力来抵靠接合部分61e至64e中一者来施压可动接合构件EM1或者EM2这样的情况。如果基于接合部分45e和46e的犬齿DT的齿厚和齿隙设定值Nx，可以更可靠地和适合地将可动接合构件EM1或者EM2的多个犬齿和目标接合部分61e至64e中一者的多个犬齿DT啮合。在采用检测待被连接的接合部分(犬牙)的旋转角度，并且基于所检测到的旋转角度判定两个接合部分的犬齿是否适合地彼此啮合这样的控制程序的情况下，图21的例程还可以用作故障安全。代替将目标旋转速度偏差Nerr^*设定为0并在旋转速度偏差Nerr已经与目标旋转速度偏差Nerr^*一致之后至少一次将目标旋转速度偏差Nerr^*改变了Nx的值，在将目标旋转速度偏差Nerr^*的值设定为0，并且旋转速度偏差Nerr已经与目标旋转速度偏差Nerr^*一致之后，可以停止电动机MG1或者MG2的反馈控制，并可以将到电动机MG1或者MG2的转矩命令的绝对值减小预定的量。

如上所述的混合动力车辆20包括构造为具有0.5传动比ρ的动力分配和集成机构40。然后此布置在任何意义上不具有限制性，并且动力分配和集成机构可以构造为具有非0.5的传动比。图22图示的混合动力车辆20具有动力分配和集成机构40A，其为传动比ρ小于0.5的双小齿轮行星齿轮机构。该混合动力车辆20A包括布置在动力分配和集成机构40A和发动机22之间的减速齿轮机构50。减速齿轮机构50构造为单小齿轮行星齿轮机构，其包括作为通过第二电动机轴55连接到电动机MG2的转子的外齿轮的太阳轮51、作为与太阳轮51同心设置并固定到动力分配和集成机构40A的行星轮架45的内齿轮的齿圈52、与太阳轮51和齿圈52两者啮合的多个小齿轮53和保持多个可自转和可公转小齿轮53并固定到变速箱的行星轮架54。通过减速齿轮机构50的作用，将来自电动机MG2的动力减小并输入到动力分配和集成机构10A的行星轮架45，同时将来自行星轮架45的动力增大并输入到电动机MG2。这样，当采用作为传动比ρ为0.5的双小齿轮行星齿轮机构的动力分配和集成机构40A时，从发动机22分配到行星轮架45的动力比分配到太阳轮41的要多。结果，减速齿轮机构50布置在动力分配和集成机构40A和电动机MG2之间能够使电动机MG2小型化，并减小电动机MG2的动力损失。如在本实施例中，将减速齿轮机构50布置在电动机MG2和动力分配和集成机构40A之间以与动力分配和集成机构40A一体化能够进一步使动力输出设备小型化。在图22的示例中，如果减速齿轮机构50被构造成减速比(太阳轮51的齿数/齿圈52的齿数)接近ρ/(1-ρ)，且ρ是动力分配和集成机构40A的传动比，可以使电动机MG1和MG2的规格相同，由此提高了混合动力车辆20A和其上所搭载的动力输出设备的生产性，并降低了成本。

代替动力分配和集成机构40和40A，以上所述的混合动力车辆20和20A可以具有构造为这样的行星齿轮机构的动力分配和集成机构，该行星齿轮机构包括齿数不同的第一太阳轮和第二太阳轮和将与第一太阳轮啮合的第一小齿轮和与第二太阳轮啮合的第二小齿轮连接的至少一个分级齿轮保持的行星轮架。在混合动力车辆20和20A中，离合器C0布置在作为动力分配和集成机构40和40A的第二旋转元件的太阳轮41和作为第二电动机的电动机MG1之间，并且离合器C0将两个部件连接和松开。然而，此布置在任何意义上不具有限制性。离合器C0可以布置在作为动力分配和集成机构40和40A的第一旋转元件的行星轮架45过河作为第一电动机的电动机MG2之间，离合器C0连接和松开两个部件。离合器C0还可以布置在作为动力分配和集成机构40和40A的第三旋转元件的齿圈42和发动机22的曲轴26之间，离合器C0连接和松开两个部件。

此外，本实施例的变速器60是平行轴变速器，其包括：具有第一档齿轮传动系和第三档齿轮传动系的第一变速器机构，第一档齿轮传动系和第三档齿轮传动系是能够将作为动力分配和集成机构40的第一旋转元件的行星轮架45连接到驱动轴67的平行轴齿轮传动系；以及具有第二档齿轮传动系和第四档齿轮传动系的第二变速器机构，该第二档齿轮传动系和第四档齿轮传动系是能够将电动机MG1的第一电动机轴46连接到驱动轴67的平行轴齿轮传动系。然而，代替平行轴变速器60，在本实施例的混合动力车辆20中可以采用行星齿轮变速器。

图23是示出可应用到混合动力车辆20和20A的行星齿轮变速器100的示意构造图。图23所示的变速器100还可以能够在多个档位设定变速状态(变速比)，并包括例如：第一变速器行星齿轮机构110，其通过行星轮架轴45a连接到作为动力分配和集成机构40的第一旋转元件的行星轮架45；第二变速器行星齿轮机构120，其通过离合器C0连接到作为动力分配和集成机构40的太阳轮41的第一电动机轴46；作为相对于第一变速器行星齿轮机构110设置的本发明的连接装置的制动离合器BC1(第一固定单元和第一紧固单元)；作为相对于第二行星齿轮机构120设置的本发明的连接装置的制动器离合器BC2(第二固定单元和第二紧固单元)；和制动器B3(第三固定单元)。构成第一变速器行星齿轮机构110、第二变速器行星齿轮机构120、制动离合器BC1、BC2和制动器B3的元件都容纳在变速器100的变速箱中。

如图23所示，第一变速器行星齿轮机构110是单小齿轮行星齿轮机构，其具有连接到行星轮架轴45a的太阳轮111、作为与太阳轮111同心设置的内齿轮的齿圈和保持多个与太阳轮111和齿圈112两者啮合的小齿轮113并连接到驱动轴67的行星轮架114。太阳轮111(输入元件)、齿圈112(可固定元件)和行星轮架114(输出元件)构造成能够差速旋转。第二变速器行星齿轮机构120是单小齿轮行星齿轮机构，其具有连接到第一电动机轴46的太阳轮121(输入元件)、作为与太阳轮121同心设置的内齿轮的齿圈122(可固定元件)和行星轮架114(输出元件)，该行星轮架114由第一变速器行星齿轮机构110共用，并保持与太阳轮121和齿圈122两者啮合的多个小齿轮123。太阳轮121、齿圈122和行星轮架114构造为能够差速旋转。在本实施例中，第二变速器行星齿轮机构120与第一变速器行星齿轮机构110同轴并排布置，并更靠近车辆的前方。行星轮架45a布置成穿过第一电动机轴46。第一变速器行星齿轮机构110的太阳轮111固定到从第一电动机轴46突起的行星轮架轴45a的末端。

制动离合器BC1构造为犬牙式离合器，其包括与接合部分112a恒定啮合的可动接合构件EM1，接合部分112a安装在第一变速器行星齿轮机构110的齿圈112的周边上，可动接合构件EM1可接合到固定到变速箱的锁定部分130a(固定接合元件)，并可接合到在行星轮架114的周边形成的接合部分114a；和电磁、电力或者液压致动器(未示出)，其使可动接合构件EM1沿着行星轮架轴45a等的轴向方向前进和后退。齿圈112的接合部分112a和锁定部分130a和行星轮架114的接合部分114a构造为具有多个犬齿的外齿形犬牙，犬齿具有相同分数量和模数。可动接合构件EM1构造为具有多个犬齿DT的内齿形犬牙，该犬齿具有与接合部分112a、锁定部分130a和接合部分114a的犬齿相同的数量和模式。可动接合构件EM1具有允许与齿圈112的接合部分112a和锁定部分130a或者行星轮架114的接合部分114a同时接合的尺寸。如图23所示，制动离合器BC1可以选择性地将离合器的位置(其为可动接合构件EM1的位置)切换到“R位置”、“M位置”或者“L位置”。如果将制动离合器BC1的离合器位置设定为R位置，则可动接合构件EM1与齿圈112的接合部分112a和固定到变速箱的锁定部分130a两者接合。这能够将齿圈112(其为第一变速器行星齿轮机构10的可固定元件)不能旋转地固定到变速箱。如果将制动离合器BC1的离合器位置设定为M位置，则可动接合构件EM1仅仅与齿圈112的接合部分112a接合。这能够松开第一变速器行星齿轮机构110的齿圈112并使其可旋转。如果将制动离合器BC1的离合器位置设定为L位置，则可动接合构件EM1与太阳齿圈112的接合部分112a和行星轮架114的接合部分114a两者接合。这能够紧固作为第一变速器行星齿轮机构110的可固定元件的齿圈112和作为输出元件的行星轮架114。

制动离合器BC2构造为犬牙式离合器，其包括可动接合构件EM2，其与在第二变速器行星齿轮机构120的齿圈122的周边上形成的接合部分122b恒定啮合，并可接合到固定到变速箱的锁定部分130b(固定接合元件)和在行星轮架114的周边上形成的接合部分114a；以及电磁、电力或者液压致动器(未示出)，其使可动接合构件EM2沿着第一电动机轴46等的轴向方向前进和后退。齿圈122的接合部分122和锁定部分130b构造为具有多个犬齿DT的外齿形犬牙，犬齿DT具有与行星轮架114的接合部分114a相同分数量和相同的模数。可动接合构件EM2构造为具有多个犬齿DT的内齿形犬牙，该犬齿DT具有与接合部分122b、锁定部分130b和接合部分114a的犬齿相同的数量和相同的模数。可动接合构件EM2具有允许与齿圈112的接合部分112b和锁定部分130b或者行星轮架114的接合部分114a同时接合的尺寸。如图23所示，制动离合器BC2还可以选择性地将离合器的位置(其为可动接合构件EM2的位置)切换到“R位置”、“M位置”或者“L位置”。如果将制动离合器BC2的离合器位置设定为L位置，则可动接合构件EM2与齿圈112的接合部分112b和固定到变速箱的锁定部分130b两者接合。这能够将齿圈112(其为第二变速器行星齿轮机构120的可固定元件)不能旋转地固定到变速箱。如果将制动离合器BC2的离合器位置设定为M位置，则可动接合构件EM2仅仅与齿圈112的接合部分112b接合。这能够松开第一变速器行星齿轮机构110的齿圈112并使其可旋转。如果将制动离合器BC2的离合器位置设定为R位置，则可动接合构件EM2与太阳齿圈122的接合部分122b和行星轮架114的接合部分114a两者接合。这能够紧固作为第二变速器行星齿轮机构120的可固定元件的齿圈122和作为输出元件的行星轮架114。

制动器B3构造为犬牙式离合器，其包括可动接合构件EM3，其与安装在第一电动机轴46的边缘(图23中的右边缘)上的接合部分46cb恒定啮合，并可接合到固定到变速箱的锁定部分130c(固定接合元件)；以及电磁、电力或者液压致动器(未示出)，其使可动接合构件EM3沿着第一电动机轴46等的轴向方向前进和后退。第一电动机轴46的接合部分46c和锁定部分130c构造为具有多个犬齿DT的外齿形犬牙，犬齿DT具有相同分数量和相同的模数。可动接合构件EM3构造为具有多个犬齿DT的内齿形犬牙，该犬齿DT具有与接合部分46c、锁定部分130c的犬齿相同的数量和相同的模数。如果将制动器B3开启，可动接合构件EM3与第一电动机轴46的接合部分46c和固定到变速箱的锁定部分130c两者接合。结果，如果接合第一电动机轴46(即，离合器C0)，则可以将动力分配和集成机构40的太阳轮41不能旋转地固定到变速箱。从变速器100的行星轮架114传递到驱动轴67的动力通过差速齿轮DF输出，并最终输出到作为驱动轮的后轮RWa和RWb。与例如平行轴变速器相比，如上所述构造的变速器100可以显著地降低轴向和径向尺寸。第一变速器平行齿轮机构110和第二变速器行星齿轮机构120可以与发动机22、电动机MG1、MG2、减速齿轮机构50和动力分配和集成机构40同轴并布置在它们的上游。因而，使用变速器100能够简化轴承，并减小轴承的数量。在本实施例中，第二变速器行星齿轮机构120的传动比(太阳轮121的齿数/齿圈122的齿数)在某种程度上比第一变速器行星齿轮机构110的传动比(太阳轮111的齿数/齿圈112的齿数)更大。然而，可以将第一和第二变速器行星齿轮机构110和120的传动比ρ1和ρ2设定为任意值。

图24图示在具有变速器100的混合动力车辆行驶过程中制动离合器BC1、BC2、制动器B3和离合器C0的离合器位置等的设定状态。如从图24可见，在变速器100中，对制动离合器BC1和BC2的致动器进行控制允许在第一变速状态(第一档)、第三变速状态(第二档)和第三变速状态(第三档)之间切换，在第一变速状态中第一变速器行星齿轮机构110将来自动力分配和集成机构40的行星轮架45的动力进行换档，并将该动力传递到驱动轴67，在第二变速状态中第二变速器行星齿轮机构120将来自动力分配和集成机构40的太阳轮41的动力进行换档，并将该动力传递到驱动轴67，在第三变速状态中第一变速器行星齿轮机构110以变速比1将来自动力分配和集成机构40的行星轮架45的动力传递到驱动轴67。因而，变速器100允许选择性地和有效地将来自动力分配和集成机构40的行星轮架45的动力和来自太阳轮41的动力传递到驱动轴67。在变速器100中的“相等旋转变速状态”是指使用制动离合器BC1和BC2将第一变速器行星齿轮机构110的齿圈112和行星轮架114紧固，并且将第二变速器行星齿轮机构120的齿圈122和行星轮架114紧固的状态。在相等旋转变速状态下，动力分配和集成机构40的太阳轮41、齿圈42(发动机22)和行星轮架45、第一变速器行星齿轮机构110的太阳轮111和齿圈112、第二变速器行星齿轮机构120的太阳轮121和齿圈122和由两个部件共用的行星轮架114都一起旋转。因而，在相等旋转变速状态下可以以固定的变速比(＝1)将来自发动机22的动力可以以机械的方式(直接地)传递到驱动轴67。在变速器100中的“第三档OD(超速)状态”是指在第三变速状态(第三档)中制动器B3将第一电动机轴46(即作为动力分配和集成机构40的第二旋转元件的太阳轮41)通过第一电动机轴46的接合部分46c不能旋转地固定到变速箱。在第三档OD状态下，来自发动机22或者电动机MG2的动力可以增大并以机械的方式(直接地)以不同于1-2档同时接合状态、2-3档同时接合状态和相等旋转变速状态的小于1的固定变速比(1/(1-ρ))传递到驱动轴67。为了实现实现在变速器100中的1-2档同时接合状态，在第一变速状态控制电动机MG1，使得作为第二变速器行星齿轮机构120的可固定元件的齿圈122的旋转速度与值0(锁定部分130b的旋转速度)的旋转速度偏差与预定的目标旋转速度偏差一致，并且在旋转速度偏差已经与目标旋转速度偏差一致之后控制制动离合器BC2的致动器，使得可动接合构件EM2朝着锁定部分130b移动达预定的时间。为了在变速器100实现2-3档同时接合状态，在第二变速状态下控制电动机MG2，使得作为第一变速器行星齿轮机构110的可固定元件的齿圈112的旋转速度与行星轮架114的旋转速度(驱动轴67的旋转速度)的旋转速度偏差与预定的目标偏差一致，并且在旋转速度偏差已经与目标旋转速度偏差一致之后控制制动离合器BC1的致动器，使得可动接合构件EM1朝着行星轮架114的接合部分114a移动了预定的时间。为了实现在变速器100中的相等旋转变速状态，在第三变速状态下控制电动机MG1，使得作为第二变速器行星齿轮机构120的可固定元件的齿圈122的旋转速度与行星轮架114的旋转速度(驱动轴67的旋转速度)的旋转速度偏差与预定的目标偏差一致，并且在旋转速度偏差已经与目标旋转速度偏差一致之后控制制动离合器BC2的致动器，使得可动接合构件EM2朝着行星轮架114的接合部分114a移动了预定的时间。为了在实现变速器100中的第三档OD状态，在第三变速状态下控制电动机MG1，使得第一电动机轴46的接合部分46c的旋转速度与值0(锁定部分130c的旋转速度)的旋转速度的偏差与预定的目标旋转速度的偏差一致，并且在旋转速度偏差已经与目标旋转速度偏差一致之后控制制动器B3的致动器，使得可动接合构件EM3朝着锁定部分130c移动达预定的时间。这种行星齿轮机构100的实施还能够获得类似于当使用平行轴变速器60时的工作效果。

图25是示出可应用到混合动力车辆20和20A的另一行星齿轮变速器200的示意构造图。在图25中示出的变速器200还可以在多个档位中设定变速状态(变速比)，并包括变速器差速旋转机构(减速单元)201和离合器C11和C12。变速器差速旋转机构201是单小齿轮行星齿轮机构，其具有作为输入元件的太阳轮202、作为不能旋转地固定到变速箱并与太阳轮202同心设置的固定元件的齿圈203、和作为保持与太阳轮202和齿圈203两者啮合的多个小齿轮204的输出元件的行星轮架205。离合器C11包括安装在第一电动机轴46的末端上的第一接合部分211、安装在行星轮架轴45a上的第二接合部分212、安装在连接到变速器差速旋转机构201的太阳轮202的中空太阳轮轴202a上的第三接合部分213、可接合到第一接合部分211和第三接合部分213两者并可沿着第一电动机轴46、行星轮架轴45a等的轴向方向移动的第一可动接合构件214、和可接合到第二接合部分212和第三接合部分213并可沿着轴向方向移动的第二可动接合部分215。第一电动机轴46的第一接合部分211和行星轮架轴45a的第二接合部分212构造为具有多个犬齿DT的外齿形犬牙，而太阳轮轴202a的第三接合部分213构造为具有多个犬齿DT的内齿形犬牙。第一可动接合构件214构造为在内周上具有多个犬齿DT的犬牙，该犬齿DT具有与第一接合部分211的犬齿相同的数量和模数，并且该犬牙在外周上具有多个齿数DT，该齿数DT与第三接合部分213的犬齿具有相同的数量和相同模数。第二可动接合构件215构造为在内周边上具有多个犬齿DT的犬牙，该犬齿DT具有与第二接合部分212的犬齿相同的数量和相同模数，并且该犬牙在外周上具有多个犬齿DT，该犬齿DT具有与第三接合部分213具有相同的数量和相同的模数。第一和第二可动集合构件214和215被电磁、电力或者液压致动器(未示出)驱动。适合地驱动第一可动接合构件214和第二可动接合构件215能够选择性地将第一电动机周46和行星轮架轴45a中一者或者两者连接到变速器差速旋转机构201的太阳轮202。离合器C12包括：第一接合部分211，其安装在朝着车辆后方延伸的中空行星轮架轴205a的末端上，行星轮架轴205a连接到作为变速器差速旋转机构201的输出元件的行星轮架205的；第二接合部分222，其安装在通过太阳轮轴202a和行星轮架轴205a延伸的行星轮架轴45a上；安装在驱动轴67上的第三接合部分223；第一可动接合构件224，其接合到第一接合部分221和第三接合部分223两者并沿着第一电动机轴46、行星轮架轴45a等的轴向方向可动、和第二可动接合构件225，其接合到第二接合部分222和第三接合部分223两者并沿着轴向方向可动。行星轮架轴205a的第一接合部分221和行星轮架轴45a的第二接合部分222构造为具有多个犬齿DT的外齿形犬牙，而驱动轴67的第三接合部分223构造为具有多个犬齿DT的内齿形犬牙。第一可动接合构件224构造为在内周上具有多个犬齿DT，该犬齿DT具有与第一接合部分221的犬齿相同的数量和模数，并在外周上具有多个犬齿DT，该犬齿DT具有与第三接合部分223的犬齿具有相同的数量和相同模数。第二可动接合构件225构造为在内周上具有多个犬齿DT，该犬齿DT具有与第二接合部分222具有相同的数量和相同的模数，并在外周上具有多个犬齿DT，该犬齿DT具有与第三接合部分223相同的数量和相同的模数。第一和第二可动接合构件224和225被电磁、电力或者液压致动器(未示出)驱动。适合驱动第一可动接合构件224和第二可动接合构件225能够选择性将行星轮架轴205a和行星轮架轴45a中一者或者两者连接到驱动轴67。图26示出了在具有变速器200的混合动力车辆行驶过程中离合器C11、C12和C0的工作状态。变速器200中的“第三速度OD(超速)状态”可以在第三变速状态(第三档)下通过制动器(未示出)固定第一电动机轴46等来实现。这种行星齿轮变速器200的实施还能够获得类似于当使用了变速器60或者变速器100的效果。

图27是示出了修改示例的混合动力车辆20B的示意构造图。尽管混合动力车辆20和20A构造为后轮驱动车辆，但是本修改示例的混合动力车辆20B构造为驱动前轮69c和69d的前轮驱动车辆。如图27所示，混合动力车辆20B设置有作为单小齿轮行星齿轮机构的动力分配和集成机构10，其包括太阳轮11、与太阳轮11同心设置的齿圈12和保持与太阳轮11和齿圈12两者啮合的多个小齿轮13的行星轮架14。将发动机22横向布置，并将发动机22的曲轴26连接到作为动力分配和集成机构10的第三旋转元件的行星轮架14。将中空齿圈轴12a连接到作为动力分配和集成机构10的第一旋转元件的齿圈12，并且将电动机MG2通过作为平行轴齿轮传动系的减速齿轮机构50B和平行于第一电动机轴46延伸的第二电动机轴55连接到齿圈轴12a。离合器C1选择性地将构成变速器60的第一变速器机构的第一档齿轮传动系(齿轮61a)和第三档齿轮传动系(齿轮63a)连接到齿圈轴12a。还将太阳轮轴11a连接到作为动力分配和集成机构10的第二旋转元件的太阳轮11，并且将太阳轮轴11a通过中空齿圈轴12a连接到离合器C0。离合器C0可以将太阳轮轴11a连接到第一电动机轴46(即，电动机MG1)。可以使用离合器C2将构成变速器60的第二变速器机构的第二档齿轮传动系(齿轮62a)和第四档齿轮传动系(齿轮64a)中一者选择性固定到第一电动机轴46。以此方式，本发明的混合动力车辆可以构成为前轮驱动车辆。

明显地，可以取决于行驶状况等选择性地使用图15、20和21的驱动和控制例程。所有的混合动力车辆20、20A和20B可以构造为基于后轮或者基于前轮的四轮驱动车辆。在实施例和修改示例中动力输出设备安装在混合动力车辆20、20A和20B上。然而，本发明的动力输出设备可以安装在诸如机动车以外的车辆、船舶和航空器的移动体上，或者可以结合到诸如建设设备的固定设备。

本实施例和修改示例的主要元件与在本发明的概要部分中描述的本发明的主要元件之间的关系将在此处进行描述。在实施例和修改示例中，变速器60的第一至第四齿轮61a至64a、变速器100的锁定部分130a至130c和行星轮架114、变速器200的太阳轮轴202a和驱动轴67等相当于“第一元件”。电动机MG1和MG2相当于“旋转驱动源”，变速器100的行星轮架轴45a、第一电动机轴46、齿圈112和122等相当于“第二元件”。离合器C0、C1、C2、C11、C12、制动离合器BC1、BC2、制动器B3等相当于“连接装置”。变速器60的接合部分61e至64e、变速器100的锁定部分130a至130c和接合部分114a和变速器200的第三接合部分213和223相当于“第一接合元件”。变速器60的接合部分45e和46e、变速器100的接合部分112a和122b和变速器200的接合部分211、212、221和222相当于“第二接合元件”。可动接合构件EM1、EM2、EM3、214、215、224和225相当于“可动接合构件”。致动器91和92相当于“驱动单元”。执行图15、20和21的驱动和控制例程之一的混合动力ECU70和根据来自混合动力ECU70的指令控制电动机MG1和MG2的电动机ECU30的组合相当于“控制单元”。变速器60相当于“第一变速器”。变速器100相当于“第二变速器”。发动机22相当于“内燃机”。能够输入和输出动力的电动机MG2相当于“第一电动机”。能够输入和输出动力的电动机MG1相当于“第二电动机”。能够与电动机MG1和MG2交换电力的电池35相当于“蓄电单元”。动力分配和集成机构40、40A和10相当于“动力分配和集成机构”。

然而，“控制单元”可以是任何形式，诸如单个电子控制单元，只要当可动接合元件与第一和第二接合元件中仅仅一者接合时，如果可动接合元件要与第一和第二接合元件两者接合以将第一元件和第二元件连接，该单元控制旋转驱动源，使得第二元件的旋转速度与第一元件的旋转速度的偏差与预定的目标偏差一致，并且在该偏差已经与目标偏差一致之后控制驱动单元，使得可动接合元件朝着第一和第二接合元件的另一者移动了预定的时间即可。“内燃机”不限于在供应有诸如汽油和轻油的碳氢燃料之后输出动力的发动机22，而可以是诸如氢发动机的任何其它形式。“第一电动机”和“第二电动机”不限于诸如电动机MG1和MG2的同步电动发电机，而可以是诸如感应电动机的任何其它形式。“蓄电单元”不限于诸如电池35的二次电池，而可以是诸如能够与电力机械动力输入输出机构或者电动机交换电力的电容器的任何其它形式。“动力分配和集成机构”可以是任何其它形式，只要包括连接到第一电动机的旋转轴的第一旋转元件、连接到第二电动机的旋转轴的第二旋转元件和连接到内燃机的发动机轴的第三旋转元件，并将三个旋转元件设计成能够差速旋转。在任何情况下，实施例和修改示例的主要元件和在本发明的概要部分中描述的本发明的主要元件之间的关系不限制在发明的概要部分中描述的本发明的元件，因为实施例是在本发明的概要部分中描述的本发明的优选实施例的具体描述的示例。因而，这些实施例仅仅是在本发明的概要部分中描述的本发明的具体示例，并且在本发明的概要部分中描述的本发明应该基于该部分中的描述来理解。

以上所述的实施例在所有方面认为是图示性的而非限制性的。在不脱离本发明的主要特征的范围或者精神的情况下可以进行许多修改，变化和替换。

Claims (19)

1.一种连接装置，其能够将第一元件和被预定旋转驱动源旋转的第二元件连接，所述连接装置包括：

第一接合元件，其安装在所述第一元件上并具有多个齿；

第二接合元件，其安装在与所述第一接合元件间隔开的所述第二元件上，并具有多个齿；

可动接合元件，其具有与所述第一接合元件的所述多个齿以及所述第二接合元件的所述多个齿均啮合的多个齿，并可接合到所述第一和第二接合元件两者；

驱动单元，其能够使所述可动接合元件前进和后退；以及

控制单元，当所述可动接合元件仅与所述第一和第二接合元件中一者接合时，如果所述可动接合元件待与所述第一和第二接合元件两者接合以将所述第一元件和所述第二元件连接，则所述控制单元控制所述旋转驱动源，使得所述第二元件的旋转速度与所述第一元件的旋转速度的偏差与预定目标偏差一致，并且在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，所述控制单元控制所述驱动单元，使得所述可动接合元件朝着所述第一和第二接合元件中另一者移动达预定的时间。

2.根据权利要求1所述的连接装置，其中

所述目标偏差是除了零值以外的预定值。

3.根据权利要求1所述的连接装置，其中，

在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，所述控制单元改变所述目标偏差，使得使所述偏差的正负号至少反向一次。

4.根据权利要求1所述的连接装置，其中

至少在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，所述控制单元周期性地改变所述目标偏差。

5根据权利要求2所述的连接装置，其中

所述控制单元对所述旋转驱动源施加反馈控制，使得所述偏差与所述目标偏差一致，并且在所述偏差已经暂时与所述目标偏差一致之后，当所述偏差大致变为零值时，所述控制单元使所述目标偏差的正负号反向。

6.根据权利要求1所述的连接装置，其中

所述控制单元将所述目标偏差设定为零值，并在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后将所述目标偏差改变预定量。

7.根据权利要求6所述的连接装置，其中

所述预定量是基于所述第二接合元件的齿厚度和齿隙的值。

8.一种变速器，其能够选择性地将来自第一旋转驱动源的动力和来自第二旋转驱动源的动力传递到输出轴，所述变速器包括：

第一输入轴，其连接到所述第一旋转驱动源；

第二输入轴，其连接到所述第二旋转驱动源；

接合元件，其安装在所述第一输入轴上并具有多个齿；

接合元件，其安装在所述第二输入轴上并具有多个齿；

第一变速器机构，其包括至少一组平行轴齿轮系，所述平行轴齿轮系包括可绕平行于所述输出轴延伸的轴旋转的驱动齿轮和与所述驱动齿轮啮合并连接到所述输出轴的从动齿轮；

第二变速器机构，其包括至少一组平行轴齿轮系，所述平行轴齿轮系包括可绕平行于所述输出轴延伸的轴旋转的驱动齿轮和与所述驱动齿轮啮合并连接到所述输出轴的从动齿轮；

接合元件，其安装在所述第一变速器机构的所述驱动齿轮上并具有多个齿；

接合元件，其安装在所述第二变速器机构的所述驱动齿轮上并具有多个齿；

第一可动接合元件，其具有与安装在所述第一输入轴上的所述接合元件的所述多个齿以及安装在所述第一变速器机构的所述驱动齿轮上的所述连接元件的所述多个齿均啮合的多个齿，并可接合到两个接合元件；

第一驱动单元，其能够使所述第一可动接合元件前进和后退；

第二可动接合元件，其具有与安装在所述第二输入轴上的所述接合元件的所述多个齿以及安装在所述第二变速器机构的所述驱动齿轮上的所述接合元件的所述多个齿啮合的多个齿，并可接合到两个接合元件；

第二驱动单元，其能够使所述第二可动接合元件前进和后退；以及

控制单元，当所述第一或者第二可动接合元件仅与对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述两个接合元件中一者接合时，如果所述第一或者第二可动接合元件待与对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述两个接合元件两者接合，则所述控制单元控制所述第一或者第二旋转驱动源，使得所述第一或者第二输入轴的旋转速度与所述第一或者第二变速器机构的所述驱动齿轮的旋转速度的偏差与预定目标偏差一致，并且在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，所述控制单元控制所述第一或者第二驱动单元，使得所述第一或者第二可动接合元件朝着与所述第一或者第二可动接合元件对应的所述接合元件中另一者移动达预定的时间。

9.一种变速器，其能够选择性地将来自第一旋转驱动源的动力和来自第二旋转驱动源的动力传递到输出轴，所述变速器包括：

第一输入轴，其连接到所述第一旋转驱动源；

第二输入轴，其连接到所述第二旋转驱动源；

第一变速器行星齿轮机构，其包括连接到所述第一输入轴的输入元件、连接到所述输出轴的输出元件和可固定元件；

第二变速器行星齿轮机构，其包括连接到所述第二输入轴的输入元件、连接到所述输出轴的输出元件和可固定元件；

接合元件，其安装在所述第一变速器行星齿轮机构的所述可固定元件上并具有多个齿；

不能旋转固定接合元件，其相对于所述第一变速器行星齿轮机构设置并具有多个齿；

接合元件，其安装在所述第二变速器行星齿轮机构的所述可固定元件上并具有多个齿；

不能旋转固定接合元件，其相对于所述第二变速器行星齿轮机构设置并具有多个齿；

第一可动接合元件，其具有与安装在所述第一变速器行星齿轮机构的所述可固定元件上的所述接合元件的所述多个齿以及相对于所述第一变速器行星齿轮机构设置的所述固定接合元件的所述多个齿均啮合的多个齿，并可接合到所述接合元件和所述固定接合元件两者；

第一驱动单元，其能够使所述第一可动接合元件前进和后退；

第二可动接合元件，其具有与安装在所述第二变速器行星齿轮机构的所述可固定元件上的所述接合元件的所述多个齿以及相对于所述第二变速器行星齿轮机构设置的所述固定接合元件的所述多个齿均啮合的多个齿，并可接合到所述接合元件和所述固定接合元件两者；

第二驱动单元，其能够使所述第二可动接合元件前进和后退；

控制单元，当所述第一或者第二可动接合元件仅与对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述接合元件和所述固定接合元件中一者接合时，如果所述第一或者第二可动接合元件待与对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述接合元件和所述固定接合元件两者接合，则所述控制单元控制所述第一或者第二旋转驱动源，使得所述第一或者第二变速器行星齿轮机构所包括的所述可固定元件的旋转速度与零值的偏差与预定目标偏差一致，并且在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，所述控制单元控制所述第一或者第二驱动单元，使得所述第一或者第二可动接合元件朝着与所述第一或者第二可动接合元件对应的所述接合元件和所述固定接合元件中另一者移动达预定时间。

10.根据权利要求9所述的变速器，还包括

接合元件，其安装在所述第一和第二变速器行星齿轮机构中一者的输出元件上并具有多个齿，

其中，对应于所述第一和第二变速器行星齿轮机构中一者的所述第一或者第二可动接合元件可接合到所述第一和第二变速器行星齿轮机构中一者的所述可固定元件以及安装在所述输出元件上的所述接合元件两者，并且

其中，当对应于所述第一和第二变速器行星齿轮机构中一者的所述第一或者第二可动接合元件仅与对应于所述第一和第二变速器行星齿轮机构中一者的所述可固定元件和所述输出元件中一者的所述接合元件接合时，如果所述第一或者第二可动接合元件待与对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述可固定元件和所述输出元件两者的所述接合元件接合，则所述控制单元控制所述第一或者第二旋转驱动源，使得所述可固定元件的旋转速度与所述输出元件的旋转速度的偏差与预定目标偏差一致，并且在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，所述控制单元控制所述第一或者第二驱动单元，使得所述第一或者第二可动接合元件朝着对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述可固定元件和所述输出元件中另一者的所述接合部分移动。

11.一种动力输出设备，其将动力输出到驱动轴，所述动力输出设备包括：

内燃机；

第一电动机，其作为第一旋转驱动源，能够输入和输出动力；

第二电动机，其作为第二旋转驱动源，其能够输入和输出动力；

蓄电单元，其能够从所述第一和第二电动机输入电力并将电力输出至所述第一和第二电动机；

动力分配和集成机构，其具有连接到所述第一电动机的旋转轴的第一旋转元件、连接到所述第二电动机的旋转轴的第二旋转元件和连接到所述内燃机的发动机轴的第三旋转元件，三个旋转元件构造成能够差速旋转；

第一输入轴，其连接到所述动力分配和集成机构的所述第一旋转元件；

第二输入轴，其连接到所述动力分配和集成机构的所述第二旋转元件；

接合元件，其安装在所述第一输入轴上并具有多个齿；

接合元件，其安装在所述第二输入轴上并具有多个齿；

第一变速器机构，其包括至少一组平行轴齿轮系，所述平行轴齿轮系包括可绕平行于所述输出轴延伸的轴旋转的驱动齿轮和与所述驱动齿轮啮合并连接到所述输出轴的从动齿轮；

第二变速器机构，其包括至少一组平行轴齿轮系，所述平行轴齿轮系包括可绕平行于所述输出轴延伸的轴旋转的驱动齿轮和与所述驱动齿轮啮合并连接到所述输出轴的从动齿轮；

接合元件，其安装在所述第一变速器机构的所述驱动齿轮上并具有多个齿；

接合元件，其安装在所述第二变速器机构的所述驱动齿轮上并具有多个齿；

第一可动接合元件，其具有与安装在所述第一输入轴上的所述接合元件的所述多个齿和安装在所述第一变速器机构的所述驱动齿轮上的所述连接元件的所述多个齿均啮合的多个齿，并可接合到两个接合元件；

第一驱动单元，其能够使所述第一可动接合元件前进和后退；

第二可动接合元件，其具有与安装在所述第二输入轴上的所述接合元件的所述多个齿以及安装在所述第二变速器机构的所述驱动齿轮上的所述接合元件的所述多个齿啮合的多个齿，并可接合到两个接合元件；

第二驱动单元，其能够使所述第二可动接合元件前进和后退；以及

控制单元，当所述第一或者第二可动接合元件仅与对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述两个接合元件中一者接合时，如果所述第一或者第二可动接合元件待与对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述两个接合元件接合，则所述控制单元控制所述第一或者第二旋转驱动源，使得所述第一或者第二输入轴的旋转速度与所述第一或者第二变速器机构的所述驱动齿轮的旋转速度的偏差与预定目标偏差一致，并且在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，所述控制单元控制所述第一或者第二驱动单元，使得所述第一或者第二可动接合元件朝着对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述接合元件中另一者移动达预定时间。

12.一种动力输出设备，其将动力输出到驱动轴，所述动力输出设备包括：

内燃机；

第一电动机，其作为第一旋转驱动源，其能够输入和输出动力；

第二电动机，其作为第二旋转驱动源，其能够输入和输出动力；

蓄电单元，其能够从所述第一和第二电动机输入电力并将电力输出至所述第一和第二电动机；

动力分配和集成机构，其具有连接到所述第一电动机的旋转轴的第一旋转元件、连接到所述第二电动机的旋转轴的第二旋转元件和连接到所述内燃机的发动机轴的第三旋转元件，所述三个旋转元件构造成能够差速旋转；

第一输入轴，其连接到所述动力分配和集成机构的所述第一旋转元件；

第二输入轴，其连接到所述动力分配和集成机构的所述第二旋转元件：

第一输入轴，其连接到所述第一旋转驱动源；

第二输入轴，其连接到所述第二旋转驱动源；

第一变速器行星齿轮机构，其包括连接到所述第一输入轴的输入元件、连接到所述输出轴的输出元件和可固定元件；

第二变速器行星齿轮机构，其包括连接到所述第二输入轴的输入元件、连接到所述输出轴的输出元件和可固定元件；

接合元件，其安装在所述第一变速器行星齿轮机构的可固定元件上并具有多个齿；

不能旋转固定接合元件，其相对于所述第一变速器行星齿轮机构设置并具有多个齿；

接合元件，其安装在所述第二变速器行星齿轮机构的所述可固定元件上并具有多个齿；

不能旋转固定接合元件，其相对于所述第二变速器行星齿轮机构设置并具有多个齿；

第一可动接合元件，其具有与安装在所述第一变速器行星齿轮机构的所述可固定元件上的所述接合元件的所述多个齿以及相对于所述第一变速器行星齿轮机构设置的所述固定接合元件的所述多个齿均啮合的多个齿，并可接合到所述接合元件和所述固定接合元件两者；

第一驱动单元，其能够使所述第一可动接合元件前进和后退；

第二可动接合元件，其具有与安装在所述第二变速器行星齿轮机构的所述可固定元件上的所述接合元件的所述多个齿以及相对于所述第二变速器行星齿轮机构设置的所述固定接合元件的所述多个齿均啮合的多个齿，并可接合到所述接合元件和所述固定接合元件两者；

第二驱动单元，其能够使所述第二可动接合元件前进和后退；

控制单元，当所述第一或者第二可动接合元件仅与对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述接合元件和所述固定接合元件中一者接合时，如果所述第一或者第二可动接合元件待与对应于所述第一或者第二可动接合元件的所述接合元件和所述固定接合元件两者接合，则所述控制单元控制所述第一或者第二旋转驱动源，使得所述第一或者第二变速器行星齿轮机构所包括的所述可固定元件的旋转速度与零值的偏差与预定目标偏差一致，并且在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，所述控制单元控制所述第一或者第二驱动单元，使得所述第一或者第二可动接合元件朝着与所述第一或者第二可动接合元件对应的所述接合元件和所述固定接合元件中另一者移动达预定时间。

13.一种控制连接装置的方法，所述连接装置能够将第一元件和被预定旋转驱动源旋转的第二元件连接，所述连接装置包括：第一接合元件，其安装在所述第一元件上并具有多个齿；第二接合元件，其安装在所述第二元件上并具有多个齿；可动接合元件，其具有与所述第一接合元件的所述多个齿以及所述第二元件的所述多个齿均啮合的多个齿，并可接合到所述第一和第二接合元件两者；以及驱动单元，其能够使所述可动接合元件前进和后退，控制所述连接装置的所述方法包括以下步骤；

(a)当所述可动接合元件仅与所述第一和第二接合元件中一者接合时，如果所述可动接合元件待与所述第一和第二接合元件两者接合以将所述第一元件和所述第二元件连接，则控制所述旋转驱动源，使得所述第二元件的旋转速度与所述第一元件的旋转速度的偏差与预定目标偏差一致；并且

(b)在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，控制所述驱动单元，使得所述可动接合元件朝着所述第一和第二接合元件中另一者移动达预定时间。

14.根据权利要求13所述的控制连接装置的方法，其中

所述目标偏差是除了零值以外的预定值。

15.根据权利要求13所述的控制连接装置的方法，其中

在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，所述步骤(b)改变所述目标偏差，使得使所述偏差的正负号至少反向一次。

16.根据权利要求13所述的控制连接装置的方法，其中

至少在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，所述步骤(b)周期性地改变所述目标偏差。

17.根据权利要求14所述的控制连接装置的方法，其中

所述步骤(a)对所述旋转驱动源施加反馈控制，使得所述偏差与所述目标偏差一致，并且

在所述偏差已经暂时与所述目标偏差一致之后，当所述偏差大致变为零值时，所述步骤(b)使所述目标偏差的正负号反向。

18.根据权利要求13所述的控制连接装置的方法，其中

在所述步骤(a)中，所述目标偏差为零值，并且

在所述偏差已经与所述目标偏差一致之后，所述步骤(b)将所述目标偏差改变预定量。

19.根据权利要求18所述的控制连接装置的方法，其中

所述预定量是基于所述第二接合元件的齿厚度和齿隙的值。

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