CN101323244B - 动力输出设备以及配备有动力输出设备的混合动力车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及动力输出设备和配有动力输出设备的混合动力车辆。该混合动力车辆配有动力分配集成机构及变速器。动力分配集成机构包括与电动机连接的行星轮架、与电动机连接的太阳轮以及与发动机连接的齿圈。变速器包括第一变速行星齿轮机构、第二变速行星齿轮机构、被构造以不可旋转方式来固定第一变速行星齿轮机构的齿圈并以可旋转方式释放该齿圈并且将该齿圈与由第一变速行星齿轮机构及第二变速行星齿轮机构共享的共用行星轮架连接的制动离合器、以及被构造以不可旋转方式来固定第二变速行星齿轮机构的齿圈并以可旋转方式来释放该齿圈并且将该齿圈与共用行星轮架连接的制动离合器。该动力输出设备的尺寸得以减小且能在较广的驱动范围改进传动效率。

Description

动力输出设备以及配备有动力输出设备的混合动力车辆
技术领域
本发明涉及配置以向驱动轴输出动力的动力输出设备，并涉及配备有上述动力输出设备的混合动力车辆。
背景技术
动力输出设备的一种现有结构包括内燃机、两个电动机、拉维列奥克斯(Ravigneaux)式行星齿轮机构以及平行轴式变速器，所述平行轴式变速器被布置以选择性地将输出构件与行星齿轮机构的分别连接至电动机的两个输出元件其中一者连结(例如，参见专利文献1，日本专利早期公开号2005-155891)。动力输出设备的另一种现有结构包括行星齿轮机构以及平行轴式变速器，行星齿轮机构具有连接至内燃机的输入元件以及分别连接至电动机的两个输出元件；平行轴式变速器具有分别连接至行星齿轮机构的相应输出元件和与输出轴连结的两根副轴(例如，参见专利文献2，日本专利早期公开号2003-106389)。在这些现有动力输出设备中，平行轴式变速器对行星齿轮机构的输出元件进行切换以与输出构件或与输出轴连结。
[专利文献1]日本专利早期公开号2005-155891
[专利文献2]日本专利早期公开号2003-106389
因为用于安装动力输出设备的空间有限，故难以将上述专利文献1中的动力输出设备应用至以后轮驱动系统作为主驱动系统的车辆(即，后轮驱动车辆或基于后轮驱动的四轮驱动车辆)。可将上述专利文献2中的动力输出设备应用至后轮驱动车辆。但是，上述平行轴式变速器在轴向及径向均具有较大尺寸，因此不适于在车辆上安装。专利文献2中的动力输出设备还需要大直径的转子，由此导致其电气驱动系统体积庞大，不适于在车辆上安装。此外，专利文献2中的动力输出设备的实际使用的可能性也较低。在将专利文献2中的动力输出设备应用至以后轮驱动系统作为主驱动系统的车辆时，需要在较宽广的驱动范围(drive range)使传动效率得到进一步改进。因此，仍存在对具有这些现有结构的动力输出设备进行改进的空间。
发明内容
因此，需要尺寸减小的动力输出设备，以有利地安装在车辆上并特别适用于以后轮驱动系统作为主驱动系统的车辆。在上述动力输出设备及配备有该动力输出设备的混合动力车辆中，还需要在较广的驱动范围使传动效率得到改进。
通过应用于动力输出设备及应用于配备有动力输出设备的混合动力车辆的以下构造，本发明可实现上述需求中的至少一部分。
根据一个方面，本发明涉及一种动力输出设备，其被配置以向驱动轴输出动力。所述动力输出设备包括：内燃机；第一电动机，其能够输入动力并输出动力；第二电动机，其能够输入动力并输出动力；动力分配集成机构，其具有与所述第一电动机的转轴连接的第一元件、与所述第二电动机的转轴连接的第二元件以及与所述内燃机的发动机轴连接的第三元件，并且所述动力分配集成机构被配置以允许所述三个元件相互进行差动旋转；以及变速传递组件，其包括：第一变速差动旋转机构，其具有与所述动力分配集成机构的所述第一元件连接的输入元件、与所述驱动轴连接的输出元件、以及可固定元件，并且所述第一变速差动旋转机构被配置以允许所述三个元件相互进行差动旋转；第一固定装置，其被配置以不可旋转方式来固定所述第一变速差动旋转机构的所述可固定元件，并以可旋转方式来释放所述可固定元件；第一连接装置，其被配置以使所述第一变速差动旋转机构的所述输出元件与所述可固定元件连接和分离；第二变速差动旋转机构，其具有与所述动力分配集成机构的所述第二元件连接的输入元件、与所述驱动轴连接的输出元件、以及可固定元件，并且所述第二变速差动旋转机构被配置以允许所述三个元件相互进行差动旋转；第二固定装置，其被配置以不可旋转方式来固定所述第二变速差动旋转机构的所述可固定元件，并以可旋转方式来释放所述可固定元件；以及第二连接装置，其被配置以使所述第二变速差动旋转机构的所述输出元件与所述可固定元件连接和分离。
根据本发明的一个方面的动力输出设备配备有包括三元件式第一变速差动旋转机构及三元件式第二变速差动旋转机构的变速传递组件。变速传递组件位于内燃机、第一电动机、第二电动机以及动力分配集成机构的下游，并与内燃机、第一电动机、第二电动机以及动力分配集成机构共轴布置。相较于平行轴式变速传递组件，这样布置的变速传递组件使得其轴向及其径向的尺寸均得以减小。因此根据本发明的该方面的动力输出设备尺寸减小，有利于在车辆上安装，并特别适用于以后轮驱动系统作为主驱动系统的车辆。在变速传递组件的一个状态下，第一固定装置被设定为以不可旋转方式来固定第一变速差动旋转机构的可固定元件，同时第二固定结构被设定为以可旋转方式来释放第二变速差动旋转机构的可固定元件。上述设定使得动力分配集成机构的第一元件作为输出元件工作，并使得与第一元件连接的第一电动机起电动机的作用，同时使得与用作反应元件的第二元件连接的第二电动机起发电机的作用。在变速传递组件的另一种状态中，第一连接装置被设定为将第一变速差动旋转机构的输出元件与可固定元件连接，同时第二固定结构被设定为以可旋转方式来释放第二变速差动旋转机构的可固定元件。上述设定使得动力分配集成机构的第一元件作为输出元件工作，并使得与第一元件连接的第一电动机起电动机的作用，同时使得与作为反应元件的第二元件连接的第二电动机起发电机的作用。在变速传递组件的再一种状态中，第一固定装置被设定为以可旋转方式来释放第一变速差动旋转机构的可固定元件，同时第二固定结构被设定为以不可旋转方式来固定第二变速差动旋转机构的可固定元件。上述设定使得动力分配集成机构的第二元件作为输出元件工作并使得与第二元件连接的第二电动机起电动机的作用，同时使得与作为反应元件的第一元件连接的第一电动机起发电机的作用。在根据本发明该方面的动力输出设备中，第一固定装置、第二固定装置以及第一连接装置受到恰当的控制以防止由于起发电机作用的第二电动机或第一电动机响应于起电动机作用的第一电动机或第二电动机的转速增大而产生的负转速所导致的动力循环(powercirculation)。在变速传递组件的另一种状态中，第一固定装置及第二固定结构被设定为以不可旋转方式来固定第一变速差动旋转机构的可固定元件以及第二变速差动旋转机构的可固定元件两者。上述设定使得内燃机的动力以固定变速比(change gear ratio)机械(直接)地传递至驱动轴。在变速传递组件的再一种状态下，第一连接装置被设定为将第一变速差动旋转机构的输出元件与可固定元件连接，同时第二固定结构被设定为以不可旋转方式来固定第二变速差动旋转机构的可固定元件。上述设定使得内燃机的动力能够以为1的固定变速比(其不同于第一变速差动旋转机构的可固定元件及第二变速差动旋转机构的可固定元件都处于不可旋转方式的设定情况下的变速比)机械(直接)地传递至驱动轴。在此情况下，将第二固定结构设定为以可旋转方式来释放第二变速差动旋转机构的可固定元件使得第一连接装置大致将第一变速差动旋转机构的各个元件锁止并一同旋转。上述设定使得可将来自动力分配集成机构的第一元件的动力以为1的变速比直接传递至驱动轴。在变速传递组件的另一种状态下，第一连接装置被设定为将第一变速差动旋转机构的输出元件与可固定元件连接，同时第二连接装置被设定为将第二变速差动旋转机构的输出元件与可固定元件连接。上述设定使得动力分配集成机构的各个元件与第一及第二变速差动旋转机构的各个元件一体旋转。由此将内燃机的动力以1的固定变速比机械(直接)地传递至驱动轴，这种变速比不同于第一变速差动旋转机构的可固定元件及第二变速差动旋转机构的可固定元件两者都处于以不可旋转方式的设定情况下的固定变速比，也不同于第一连接装置被设定为将第一变速差动旋转机构的输出元件与可固定元件连接并且第二固定结构被设定为以不可旋转方式固定第二变速差动旋转机构的可固定元件的情况下的固定变速比。上述设置的动力输出设备有效地在较广的驱动范围使传动效率得到改进。
在根据本发明的一个方式的一个优选实施例中，所述动力输出设备还包括第三固定装置，其被配置以不可旋转方式来固定所述动力分配集成机构的所述第一元件及所述第二元件中任一者。在将第一变速差动旋转机构及第二变速差动旋转机构中任一者中的输出元件与可固定元件连接的状态下，通过对与起发电机作用的第一电动机或第二电动机连接的动力分配集成机构的第一元件或第二元件(反应元件)其中任一者进行不可旋转方式的固定，使得内燃机的动力以在此状态下固有的固定变速比被机械(直接)地传递至驱动轴。上述设置有利地在较广的驱动范围使传动效率得到改进。
在动力输出设备的一个优选应用中，所述变速传递组件包括既起所述第一固定装置作用又起所述第一连接装置作用的单一第一离合器，以及既起所述第二固定装置作用又起所述第二连接装置作用的单一第二离合器。该设置有效地减小了变速传递组件以及整个动力输出设备的尺寸，同时简化了其构造。
在动力输出设备的另一优选应用中，所述第一变速差动旋转机构是单小齿轮式行星齿轮机构，其包括：与所述动力分配集成机构的所述第一元件连接的太阳轮；被配置为可通过所述第一固定装置以不可旋转方式固定的齿圈；以及与所述驱动轴连接并对分别与所述太阳轮及所述齿圈两者都啮合的小齿轮提供支撑的行星轮架，并且其中，所述第二变速差动旋转机构是单小齿轮式行星齿轮机构，其包括：与所述动力分配集成机构的所述第二元件连接的太阳轮；被配置为可通过所述第二固定装置以不可旋转方式固定的齿圈；以及与所述第一变速差动旋转机构的所述行星轮架以及所述驱动轴连接、并且对分别与所述太阳轮及所述齿圈两者都啮合的小齿轮提供支撑的行星轮架。使第一及第二变速差动旋转机构构造为单小齿轮式行星齿轮机构有利地减小了变速传递组件及整个动力输出设备的尺寸。
在动力输出设备的另一优选应用中，所述动力分配集成机构是双小齿轮式行星齿轮机构，其包括太阳轮、齿圈以及行星轮架，所述行星轮架被配置以对彼此啮合的两个小齿轮组提供支撑，所述两个小齿轮中一个小齿轮与所述太阳轮啮合，而所述两个小齿轮中另一小齿轮与所述齿圈啮合，并且其中，所述第一元件是所述太阳轮及所述行星轮架其中一者，所述第二元件是所述太阳轮及所述行星轮架其中另一者，而所述第三元件是所述齿圈。构造为双小齿轮式行星齿轮机构的动力分配集成机构特别在其轴向减小了动力分配集成机构的长度，由此进一步减小了动力输出设备的尺寸。
在上述应用的动力输出设备的一个优选实施中，所述动力分配集成机构被配置以使速比ρ满足ρ＜0.5的关系式，其中，所述速比ρ表示所述太阳轮的齿数除以所述齿圈的齿数所得的商，并且其中，所述行星轮架经由减速装置与所述第一电动机或者所述第二电动机连接。在如此设置的动力分配集成机构中，行星轮架具有来自内燃机更大的转矩分配百分比。位于行星轮架与第一或第二电动机之间的减速结构有利地减小了电动机的尺寸，并减小了其动力损失。
在本实施例的动力输出设备中，所述减速结构可以具有被设定为接近ρ/(1-ρ)的值的减速比。该设置使得第一及第二电动机具有大致相同的规格，由此改进了动力输出设备的生产率并降低了动力输出设备的制造成本。
在上述应用的动力输出设备的另一优选实施例中，所述动力分配集成机构被设计以使速比ρ满足ρ＞0.5的关系式，其中，所述速比ρ表示所述太阳轮的齿数除以所述齿圈的齿数所得的商，并且其中，所述太阳轮经由减速装置与所述第一电动机或者所述第二电动机连接。在如此构造的动力分配集成机构中，太阳轮具有来自内燃机更大的转矩分配百分比。位于太阳轮与第一或第二电动机之间的减速结构有利地减小了电动机的尺寸，并减小了其动力损失。
在本实施例的动力输出设备中，所述减速结构可具有被设定为接近(1-ρ)/ρ的值的减速比。该设置使得第一及第二电动机具有大致相同的规格，由此改进了动力输出设备的生产率并降低了动力输出设备的制造成本。
根据另一方面，本发明涉及一种混合动力车辆，其配备有由来自驱动轴的动力驱动的驱动轮。所述混合动力车辆包括：内燃机；第一电动机，其能够输入动力并输出动力；第二电动机，其能够输入动力并输出动力；动力分配集成机构，其具有与所述第一电动机的转轴连接的第一元件、与所述第二电动机的转轴连接的第二元件以及与所述内燃机的发动机轴连接的第三元件，并且所述动力分配集成机构被配置以允许所述三个元件相互进行差动旋转；以及变速传递组件，其包括：第一变速差动旋转机构，其具有与所述动力分配集成机构的所述第一元件连接的输入元件、与所述驱动轴连接的输出元件、以及可固定元件，并且所述第一变速差动旋转机构被配置以允许所述三个元件相互进行差动旋转；第一固定装置，其被配置以不可旋转方式来固定所述第一变速差动旋转机构的所述可固定元件，并以可旋转方式来释放所述可固定元件；第一连接装置，其被配置以使所述第一变速差动旋转机构的所述输出元件与所述可固定元件连接和分离；第二变速差动旋转机构，其具有与所述动力分配集成机构的所述第二元件连接的输入元件、与所述驱动轴连接的输出元件、以及可固定元件，并且所述第二变速差动旋转机构被配置以允许所述三个元件相互进行差动旋转；第二固定装置，其被配置以不可旋转方式来固定所述第二变速差动旋转机构的所述可固定元件，并以可旋转方式来释放所述可固定元件；以及第二连接装置，其被配置以使所述第二变速差动旋转机构的所述输出元件与所述可固定元件连接和分离。
安装在混合动力车辆上的动力输出设备的尺寸得以减小，特别适用于以后轮驱动系统作为主驱动系统的车辆，该动力输出设备还被构造成在较广的驱动范围使传动效率得到改进。根据本发明上述方面的混合动力车辆具有更高的燃料效率以及改进的行驶性能。
附图说明
图1示意性地示出了本发明的一个实施例中的混合动力车辆20的构造；
图2示出了包含在本实施例的混合动力车辆20中的变速器60的示意性构造；
图3示出了混合动力车辆在离合器C0接合且发动机22工作的情况下行驶过程中，在变速器60的一种变速状态下包含在动力分配集成机构40中及变速器60中的主要元件的转矩-转速动态关系；
图4示出了另一种变速状态下转矩-转速动态关系；
图5示出了另一种变速状态下转矩-转速动态关系；
图6示出了另一种变速状态下转矩-转速动态关系；
图7示出了另一种变速状态下转矩-转速动态关系；
图8示出了另一种变速状态下转矩-转速动态关系；
图9示出了另一种变速状态下转矩-转速动态关系；
图10是列线图，示出了在电动机MG1作为发电机工作且电动机MG2作为电动机工作的情况下动力分配集成机构40中的各个元件以及减速齿轮机构50中的各个元件的转矩-转速动态关系；
图11是列线图，示出了在电动机MG2作为发电机工作且电动机MG1作为电动机工作的情况下动力分配集成机构40中的各个元件以及减速齿轮机构50中的各个元件的转矩-转速动态关系；
图12示出了混合动力车辆20的电动机行驶模式；
图13示出了在混合动力车辆20行驶期间制动离合器BC1及BC2、制动器B3以及离合器C0的离合器位置的设定状态；
图14示意性地示出了在一个改变示例中另一混合动力车辆20A的构造。
具体实施方式
以下将实现本发明的一个模式作为优选实施例进行描述。
图1示意性地示出了在本发明的一个实施例中配备有作为传动机构的变速器60的混合动力车辆20的构造。图1所示的混合动力车辆20例如构造为后轮驱动车辆，并包括位于车体前部内的发动机22、与发动机22的曲轴(发动机轴)26连接的动力分配集成机构40、与动力分配集成机构40连结并被设置为具有发电能力的电动机MG1、经由减速齿轮机构50与动力分配集成机构40连结并被设置与电动机MG1共轴并且具有发电能力的电动机MG2、被设置对动力分配集成机构40的输出动力进行转换并将转换后的动力传递至驱动轴69的变速器60、以及被构造以控制整个混合动力车辆20的运转的混合动力电子控制单元(以下称为“混合动力ECU”)70。
发动机22是接收烃燃料(例如汽油或轻油)并输出动力的内燃机。发动机22受发动机电子控制单元(以下称为“发动机ECU”)24的控制，并例如受到燃料喷射控制、点火控制以及进气控制。发动机ECU 24从为发动机22设置的各种传感器(例如，安装至曲轴26的曲柄位置传感器(未示出))输入各种信号以测量并检测发动机22的运转状态。发动机ECU 24与混合动力ECU 70建立通信以响应于来自混合动力ECU 70的控制信号并参考来自各种传感器的各种信号来对发动机22进行驱动及控制，并根据需要向混合动力ECU 70输出与发动机22的运转状态相关的数据。
电动机MG1及MG2被构造为具有相同规格的同步电动发电机，其既可作为发电机也可作为电动机被致动。电动机MG1及MG2经由逆变器31及32与作为二次电池的电池35互送电力。将电池35与逆变器31及32连接的电线39被构造为逆变器31及32共享的共用正总线及负总线。上述连接使得由电动机MG1及MG2其中一者产生的电力可由另一电动机MG2或MG1消耗。由此可利用电动机MG1及MG2其中任一者产生的剩余电力来对电池35进行充电，同时使电池35放电以补充电力不足。当电动机MG1及MG2之间电力输入及输出达到平衡时，电池35既不充电也不放电。电动机电子控制单元(以下称为“电动机ECU”)30驱动并控制电动机MG1及MG2两者。电动机ECU 30输入驱动并控制电动机MG1及MG2所需的各种信号，例如，来自旋转位置检测传感器33及34的表示电动机MG1及MG2中的转子旋转位置的信号以及来自电流传感器(未示出)的表示待供应至电动机MG1及MG2的相电流的信号。电动机ECU 30向逆变器31及32输出切换控制信号。电动机ECU 30执行转速计算例程(未示出)以根据从旋转位置检测传感器33及34输出的信号来对电动机MG1及MG2中转子的转速Nm1及Nm2进行计算。电动机ECU 30与混合动力ECU 70建立通信以响应于从混合动力ECU 70接收到的控制信号来驱动并控制电动机MG1及MG2，并根据需要向混合动力ECU 70输出与电动机MG1及MG2的运转状态相关的数据。
电池35受到电池电子控制单元(以下称为“电池ECU”)36的控制及管理。电池ECU 36输入管理并控制电池35所需的各种信号，例如，来自位于电池35各端子之间的电压传感器(未示出)的端子间电压、来自位于与电池35的输出端子连接的电线39中的电流传感器(未示出)的充电-放电电流、以及来自安装至电池35的温度传感器37的电池温度Tb。根据需要，电池ECU 36通过通信向混合动力ECU 70并向发动机ECU 24输出与电池35的工作状态相关的数据。在本实施例的结构中，电池ECU 36根据对电流传感器测得的充电-放电电流进行积分来对电池35的剩余充电水平或当前充电状态SOC进行计算，并根据计算得到的充电状态SOC来对电池35的充电-放电要求Pb*进行计算。根据计算得到的充电状态SOC以及测量得到的电池温度Tb，电池ECU 36还设定输入限制Win作为可充入电池35的可允许充电电力，并设定输出限制Wout作为可从电池35放电的可允许放电电力。设定电池35的输入限制Win及输出限制Wout的具体步骤如下：设定输入限制Win及输出限制Wout与电池温度Tb对应的基准值，规定与电池35的充电状态SOC对应的输入限制校正系数及输出限制较正系数，并将输入限制Win及输出限制Wout的基准值与规定的输入限制校正系数及输出限制校正系数相乘，以确定电池35的输入限制Win及输出限制Wout。
动力分配集成机构40在未示出的变速器箱(箱体)中设置有电动机MG1及MG2、减速齿轮机构50以及变速器60，并被布置与曲轴26共轴并距离发动机22预定距离。本实施例的动力分配集成机构40被构造为双小齿轮行星齿轮机构，并包括作为外齿轮的太阳轮41、作为与太阳轮41同心布置的内齿轮的齿圈42、以及被布置以对至少一组两个啮合小齿轮43及44提供支撑以允许其都公转和绕其轴线自转的行星轮架45，其中两个啮合小齿轮43及44中的一者与太阳轮41啮合，而另一者与齿圈42啮合。在该动力分配集成机构40中，太阳轮41(第二元件)、齿圈42(第三元件)以及行星轮架45(第一元件)被设计为差动旋转元件。在本实施例的结构中，动力分配集成机构40被构造为具有满足关系式ρ＜0.5的速比ρ(太阳轮41的齿数除以齿圈42的齿数得到的商)。作为动力分配集成机构40的第二元件的太阳轮41经由中空太阳轮轴41a以及中空第一电动机轴46与作为第二电动机的电动机MG1(具体而言，与电动机MG1的中空转子)连接，所述中空太阳轮轴在与发动机22相反的方向上(即，朝向车体的后部)从太阳轮41伸出。作为第一元件的行星轮架45经由位于动力分配集成机构40与发动机22之间的减速齿轮机构50以及从减速齿轮机构50(具体而言，从减速齿轮机构50的太阳轮51)朝向发动机22延伸的中空第二电动机轴55，与作为第一电动机的电动机MG2(具体而言，与电动机MG2的中空转子)连接。作为第三元件的齿圈42经由延伸穿过第二电动机轴55及电动机MG2的齿圈轴42a以及阻尼器28与发动机22的曲轴26连接。
如图1所示，离合器C0(连接-分离结构)设置在太阳轮轴41a与第一电动机轴46之间，以允许太阳轮轴41a与第一电动机轴46之间的连接(驱动源元件的连接)和解除这种连接。在本实施例中，离合器C0例如可以构造为牙嵌离合器(dog clutch)，所述牙嵌离合器包括与紧固至太阳轮轴41a的匹配接合元件及紧固至第一电动机轴46的匹配接合元件两者都可接合的可动接合构件，并利用电磁的、电力的或液压的致动器90在太阳轮轴41a及第一电动机轴46的轴向上前后运动。响应于由离合器C0解除太阳轮轴41a与第一电动机轴46之间连接，作为第二电动机的电动机MG1从作为动力分配集成机构40的第二元件的太阳轮41分离。因此，动力分配集成机构40大致起到将发动机22从电动机MG1及MG2及变速器60分离的功能。可经由离合器C0而与动力分配集成机构40的太阳轮41连结的第一电动机轴46进一步在与发动机22相反的方向上(朝向车体后部)从电动机MG1延伸，并与变速器60连接。行星轮架轴(连接轴)45a在与发动机22相反的方向上(朝向车体的后部)从动力分配集成机构40的行星轮架45延伸以穿过中空太阳轮轴41a及中空第一电动机轴46。由此，行星轮架轴45a与变速器60连接。在本实施例的结构中，动力分配集成机构40与电动机MG1及MG2共轴布置，并位于相互共轴设置的电动机MG1与MG2之间。发动机22与电动机MG2共轴布置，并与变速器60布置成面对动力分配集成机构40两侧。作为动力输出设备的构件的发动机22、电动机MG2、(减速齿轮机构50)、动力分配集成机构40、电动机MG1以及变速器60因而依次从车体的前侧向后侧布置。上述设置减小了动力输出设备的尺寸，使之适于安装在后轮驱动混合动力车辆20上。
减速齿轮机构50被构造为单小齿轮式行星齿轮机构，并包括作为外齿轮的太阳轮51、作为与太阳轮51共轴布置的内齿轮的齿圈52、被布置与太阳轮51及齿圈52啮合的多个小齿轮53以及被布置以支撑多个小齿轮53使之既能公转又能绕其轴线自转的行星轮架54。减速齿轮机构50的太阳轮51经由第二电动机轴55与电动机MG2的转子连接。减速齿轮机构50的齿圈52被紧固至动力分配集成机构40的行星轮架45，使得减速齿轮机构50与动力分配集成机构40大致成为一体。减速齿轮机构50的行星轮架54固定至变速器60的变速器箱。减速齿轮机构50的功能是使得从电动机MG2输出的待输入动力分配集成机构40的行星轮架45的动力的速度降低，同时使从行星轮架45输出的待输入电动机MG2的动力的速度增大。在作为具有小于0.5的速比ρ的双小齿轮式行星齿轮机构的动力分配集成机构40中，发动机22具有对行星轮架45的较大转矩分配百分比。在动力分配集成机构40的行星轮架45与电动机MG2之间布置减速齿轮机构50减小了电动机MG2的尺寸并降低了电动机MG2的动力损失。在电动机MG2与动力分配集成机构40之间布置减速齿轮机构50以与动力分配集成机构40成为一体能够进一步减小动力输出设备的尺寸。在本实施例的结构中，减速齿轮机构50被设计为具有被设定为接近ρ/(1-ρ)的值的减速比(太阳轮51的齿数/齿圈52的齿数)，其中ρ表示动力分配集成机构40的速比。由此可构造电动机MG1及MG2具有大致相同的规格。上述设置有效地改进了混合动力车辆20及动力输出设备的生产率，并降低了混合动力车辆20及动力输出设备的制造成本。
变速器60是被构造为以多个不同级别改变速度(速比)的行星齿轮式自动变速器。变速器60包括经由行星轮架轴45a与作为动力分配集成机构40的第一元件的行星轮架45连接的第一变速行星齿轮机构PG1(第一变速差动旋转机构)、与第一电动机轴46(其可经由离合器C0与作为动力分配集成机构40的第二元件的太阳轮41连接)连接的第二变速行星齿轮机构PG2(第二变速差动旋转机构)、对应于第一变速行星齿轮机构PG1设置的制动离合器BC1(第一固定装置及第一连接装置)、对应于第二变速行星齿轮机构PG2设置的制动离合器BC2(第二固定结构及第二连接结构)以及制动器B3(第三固定结构)。第一变速行星齿轮机构PG1、第二变速行星齿轮机构PG2、制动离合器BC1及BC2以及制动器B3的各个构成元件全部位于变速器60的变速器箱的内部。
如图1及图2所示，第一变速行星齿轮机构PG1被构造为单小齿轮式行星齿轮机构，并包括与行星轮架轴45a连接的太阳轮61(输入元件)、作为与太阳轮61共轴布置的内齿轮的齿圈62(可固定元件)以及布置为对与太阳轮61及齿圈62两者啮合的多个小齿轮63提供保持并与驱动轴69连结的行星轮架64(输出元件)。太阳轮61、齿圈62及行星轮架64被设计为差动旋转的元件。第二变速行星齿轮机构PG2也被构造为单小齿轮式行星齿轮机构，并包括与第一电动机轴46连接的太阳轮65(输入元件)、作为与太阳轮65共轴布置的内齿轮的齿圈66(可固定元件)以及被布置为对与太阳轮65及齿圈66两者啮合的多个小齿轮67提供保持并与第一变速行星齿轮机构PG1共享的共用行星轮架64(输出元件)。太阳轮65、齿圈66以及行星轮架64被设计为差动旋转的元件。在本实施例的结构中，在车体中第二变速行星齿轮机构PG2与第一变速行星齿轮机构PG1共轴并布置在其前方。布置行星轮架轴45a穿过第一电动机轴46。第一变速行星齿轮机构PG1的太阳轮61被紧固至行星轮架轴45a从第一电动机轴46伸出的端部。
制动离合器BC1被构造为牙嵌离合器，其包括可动接合构件EM1以及使可动接合构件EM1在行星轮架轴45a的轴向上前后移动的电磁的、电力的或液压的致动器91。设计可动接合构件EM1以与设置在第一变速行星齿轮机构PG1的齿圈62的外周部分上的匹配接合元件62a连续接合，并可与固定至变速器箱的锁止元件68a以及设置在行星轮架64的外周部分上的匹配接合元件64a两者接合。如图2所示，构造制动离合器BC1以在多种选择“R位置”、“M位置”以及“L位置”之间选择性地转换离合器位置或可动接合构件EM1的位置。在将制动离合器BC1的离合器位置设定至R位置的状态下，可动接合构件EM1与齿圈62的接合元件62a以及固定至变速器箱的锁止元件68a两者接合。上述设定使得作为第一变速行星齿轮机构PG1的可固定元件的齿圈62以不可旋转方式紧固至变速器箱。在将制动离合器BC1的离合器位置设定至M位置的状态下，可动接合构件EM1仅与齿圈62的接合元件62a接合。上述设定以可旋转方式释放了第一变速行星齿轮机构PG1的齿圈62。在将制动离合器BC1的离合器位置设定至L位置的状态下，可动接合构件EM1与齿圈62的接合元件62a以及行星轮架64的接合元件64a两者接合。上述设定使得作为可固定元件的齿圈62与作为第一变速行星齿轮机构PG1中输出元件的行星轮架64连接。
制动离合器BC2也被构造为牙嵌离合器，其包括可动接合构件EM2以及使可动接合构件EM2在第一电动机轴46的轴向上前后移动的电磁的、电力的或液压的致动器92。设计可动接合构件EM2以与设置在第二变速行星齿轮机构PG2的齿圈66的外周部分上的匹配接合元件66b连续接合，并可与固定至变速器箱的锁止元件68b以及设置在行星轮架64的外周部分上的匹配接合元件64a两者接合。如图2所示，构造制动离合器BC2以在多种选择“R位置”、“M位置”以及“L位置”之间选择性地转换离合器位置或可动接合构件EM2的位置。在将制动离合器BC2的离合器位置设定至L位置的状态下，可动接合构件EM2与齿圈66的接合元件66b以及固定至变速器箱的锁止元件68b两者接合。上述设定使得作为第二变速行星齿轮机构PG2的可固定元件的齿圈66能够以不可旋转方式紧固至变速器箱。在将制动离合器BC2的离合器位置设定至M位置的状态下，可动接合构件EM2仅与齿圈66的接合元件66b接合。上述设定以可旋转方式释放了第二变速行星齿轮机构PG2的齿圈66。在将制动离合器BC2的离合器位置设定至R位置的状态下，可动接合构件EM2与齿圈66的接合元件66b以及行星轮架64的接合元件64a两者接合。上述设定使得作为可固定元件的齿圈66与作为第二变速行星齿轮机构PG2中输出元件的行星轮架64连接。
制动器B3被构造为牙嵌离合器，其包括可动接合构件EM3及用以使可动接合构件EM3在第一电动机轴46的轴向上前后移动的电磁的、电力的或液压的致动器93。设计可动接合构件EM3以与设置在第一电动机轴46的一端上(图中右端)的匹配接合元件46c连续接合并可与固定至变速器箱的锁止元件68c接合。在制动器B3的“ON”位置，可动接合构件EM3与第一电动机轴46的接合元件46c以及固定至变速器箱的锁止元件68c接合。在第一电动机轴46或者离合器C0的接合状态下，动力分配集成机构40的太阳轮41以不可旋转方式被紧固至变速器箱。
从变速器60的行星轮架64传递至驱动轴69的动力最终通过差动齿轮DF被输出至作为驱动轮的后轮RWa及RWb。相较于平行轴式变速器，具有上述结构的变速器60使得能够在轴向及径向上都大大地减小尺寸。可将第一变速行星齿轮机构PG1与第二变速行星齿轮机构PG2在发动机22、电动机MG1和MG2、减速齿轮机构50以及动力分配集成机构40的下游与它们共轴地布置。如上构造的变速器60有利地简化了轴承结构并减少了轴承数量。在本实施例中，将第二变速行星齿轮机构PG2的速比ρ2(太阳轮65的齿数/齿圈66的齿数)设定为略大于第一变速行星齿轮机构PG1的速比ρ1(太阳轮61的齿数/齿圈62的齿数)(参见图3)。可将第一及第二变速行星齿轮机构PG1及PG2的速比ρ1及ρ2设定为任意值。
混合动力ECU 70被构造为微处理器，其包括CPU 72、存储处理程序的ROM 74、临时存储数据的RAM 76、未示出的输入-输出端口以及未示出的通信端口。混合动力ECU 70经由输入端口接收各种输入，包括：来自点火开关(起动开关)80的点火信号、来自对换档杆81的当前位置进行检测的换档位置传感器82的换档位置SP、来自对加速器踏板83的下压量进行测量的加速器踏板位置传感器84的加速器开度Acc、来自对制动踏板85的下压量进行检测的制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP以及来自车速传感器87的车速V。混合动力ECU 70经由通信端口与发动机ECU 24、电动机ECU 30以及电池ECU 36进行通信以如上所述与发动机ECU 24、电动机ECU 30以及电池ECU 36互送各种控制信号及数据。混合动力ECU 70还控制变速器60的制动离合器BC1及BC2以及制动器B3的离合器C0及致动器90-93。
以下参考图3至图13来描述混合动力车辆20的运转情况。在混合动力车辆20以图3至图9的各个变速状态行驶期间，在混合动力ECU 70基于驾驶员对加速器踏板83的下压量以及车速V进行的综合控制下，发动机22受到发动机ECU 24的控制，电动机MG1及MG2受到电动机ECU30的控制，而致动器90至93(变速器60的离合器C0以及制动离合器BC1及BC2以及制动器B3)则受到混合动力ECU 70的直接控制。在图3至图9的视图中，S轴表示动力分配集成机构40中太阳轮41的转速(等于电动机MG1或第一电动机轴46的转速Nm1)。R轴表示动力分配集成机构40中齿圈42的转速(等于发动机22的转速Ne)。C轴表示动力分配集成机构40中行星轮架45的转速(等于减速齿轮机构50的行星轮架轴45a及齿圈52的转速)。54轴表示减速齿轮机构50的行星轮架54的转速，而51轴表示减速齿轮机构50的太阳轮51的转速(等于电动机MG2或第二电动机轴55的转速Nm2)。61，65轴表示变速器60中的第一变速行星齿轮机构PG1中太阳轮61的转速以及第二变速行星齿轮机构PG2中太阳轮65的转速。64轴表示变速器60中行星轮架64的转速(等于驱动轴69的转速)。62轴表示第一变速行星齿轮机构PG1中齿圈62的转速。66轴表示第二变速行星齿轮机构PG2中齿圈66的转速。
在离合器C0接合且发动机22工作的情况下混合动力车辆20行驶期间，将制动离合器BC1的位置设定至R位置以不可旋转方式将第一变速行星齿轮机构PG1的齿圈62固定至变速箱，同时将制动离合器BC2的离合器位置设定至M位置以可旋转方式释放第二变速行星齿轮机构PG2的齿圈66。如图3所示，上述对离合器位置的设定将变速器60设定至第一变速状态(第一档)。在该第一变速状态下，行星轮架轴45a(行星轮架45)的动力受到基于第一变速行星齿轮机构PG1的速比ρ1的变速比(＝ρ1/(1+ρ1))的变速，并被传递至驱动轴69。在图3的第一变速状态下，在第二变速行星齿轮机构PG2中的齿圈66的转速从负值变为几乎为0同时制动离合器BC1的离合器位置被保持在R位置以不可旋转方式来固定第一变速行星齿轮机构PG1中的齿圈62的情况下，制动离合器BC2的离合器位置可以被改变为L位置以如图4所示以不可旋转方式来固定作为第二变速行星齿轮机构PG2的可固定元件的齿圈66。在以下描述中，通过制动离合器BC1及BC2来使第一变速行星齿轮机构PG1中的齿圈62以及第二变速行星齿轮机构PG2中的齿圈66两者都固定的模式被称为“同时接合模式”。图4的状态被具体称为“第一档-第二档同时接合状态”。在第一档-第二档同时接合状态下将电动机MG1及MG2的转矩命令设定为0使得电动机MG1及MG2怠速运转而不执行动力工作或再生工作。由此将发动机22的输出动力(转矩)机械(直接)地以第一固定变速比γ1(＝(1-ρ)·ρ1/(1+ρ1)+ρ·ρ2/(1+ρ2))传递至驱动轴69而不转换为电力。在图4的第一档-第二档同时接合状态下，在制动离合器BC2的离合器位置被保持在L位置以不可旋转方式来固定第二变速行星齿轮机构PG2中的齿圈66的同时，制动离合器BC1的离合器位置可以被改变至M位置以可旋转方式来释放第一变速行星齿轮机构PG1中的齿圈62。对离合器位置的上述设定将变速器60设定至第二变速状态(第二档)，其仅允许如图5所示通过第二变速行星齿轮机构PG2的动力传递。在第二变速状态下，第一电动机轴46(太阳轮41)的动力受到基于第二变速行星齿轮机构PG2的速比ρ2的变速比(＝ρ2/(1+ρ2))的变速，并被传递至驱动轴69。
在图5的第二变速状态下，在第一变速行星齿轮机构PG1的太阳轮61、齿圈62以及行星轮架64的转速彼此几乎相同以允许三个元件61、62及63大致一体旋转的情况下，制动离合器BC1的离合器位置可以被变为L位置以如图6所示将第一变速行星齿轮机构PG1中的齿圈62与行星轮架64连接。在以下的说明中，通过制动离合器BC1将第一变速行星齿轮机构PG1的齿圈62与行星轮架64连接同时通过制动离合器BC2以不可旋转方式来固定第二变速行星齿轮机构PG2的齿圈66的模式也被称为“同时接合模式”。图6的状态被具体称为“第二档-第三档同时接合状态”。在第二档-第三档同时接合状态下将电动机MG1及MG2的转矩命令设定为0使得电动机MG1及MG2怠速运转而不进行动力工作或再生工作。由此将发动机22的输出动力(转矩)机械(直接)地以第二固定变速比γ2(＝1-ρ+ρ·ρ2/(1+ρ2))传递至驱动轴69而不转换为电力。在图6的第二档-第三档同时接合状态下，制动离合器BC2的离合器位置可以被改变至M位置以可旋转方式来释放第二变速行星齿轮机构PG2中的齿圈66。如图7所示，对离合器位置的上述设定将变速器60设定至第三变速状态(第三档)。在该第三变速状态，制动离合器BC1用于大致锁止第一变速行星齿轮机构PG1中的太阳轮61、齿圈62及行星轮架64以允许三个元件61、62及64一体旋转。如图7所示，由此将动力分配集成机构40中行星轮架45的动力以1的变速比经由行星轮架轴45a以及第一变速行星齿轮机构PG1中一体旋转的这些元件直接传递至驱动轴69。在该第三变速状态下，发动机22的转速与直接与作为输出元件的行星轮架45连结的驱动轴69的转速的比率通过控制电动机MG1的转速以无级方式连续变化。
在图7的第三变速状态下，在动力分配集成机构40的太阳轮41(电动机MG1)、齿圈42(发动机22)以及行星轮架45的转速彼此几乎相同的情况下，在制动离合器BC1将作为第一变速行星齿轮机构PG1的可固定元件的齿圈62保持与作为输出元件的行星轮架64连接的同时，如图8所示，制动离合器BC2可以将作为第二变速行星齿轮机构PG2的可固定元件的齿圈66与作为输出元件的行星轮架64连接。在下面的说明中，通过制动离合器BC1将第一变速行星齿轮机构PG1的齿圈62与行星轮架64连接，同时通过制动离合器BC2将第二变速行星齿轮机构PG2的齿圈66与行星轮架64连接的模式也被称为“同时接合模式”。图8的状态被具体称为“相同旋转传递状态”。在该相同旋转传递状态下，如图8所示，动力分配集成机构40的太阳轮41、齿圈42(发动机22)及行星轮架45；第一变速行星齿轮机构PG1的太阳轮61及齿圈62；第二变速行星齿轮机构PG2的太阳轮65及齿圈66；以及由第一变速行星齿轮机构PG1与第二变速行星齿轮机构PG2共享的共用行星轮架64一体旋转。在相同旋转传递状态下，由此将发动机22的输出动力以第三固定变速比γ3(＝1)机械(直接)地传递至驱动轴69。在图7的第三变速状态下，在电动机MG1、第一电动机轴46、动力分配集成机构40的太阳轮41以及第一变速行星齿轮机构PG1的太阳轮61的转速接近0的情况下，如图9所示，可将制动器B3设定至“ON”以经由锁止元件68c、接合元件46c以及第一电动机轴46，以不可旋转方式来固定作为动力分配集成机构40的第二元件的太阳轮41。在下面的说明中，通过制动器B3以不可旋转方式来固定第一电动机轴46(电动机MG1)同时通过制动离合器BC1保持齿圈62与行星轮架64连接以大致锁止变速器60中的第一变速行星齿轮机构PG1的模式也被称为“同时接合模式”。图9的状态被具体称为“第三档OD(超速)状态”。在第三档OD状态下将电动机MG1及MG2的转矩命令设定为0使得电动机MG1及MG2怠速运转而不进行动力工作或再生工作。由此将发动机22的输出动力(转矩)以小于1的第四固定变速比γ4(＝1/(1-ρ))变速(增大速度)以直接传递至驱动轴69而不转换为电力。也可根据与以上描述相反的过程来对变速器60的变速比进行降档改变。
在通过发动机22的工作使混合动力车辆20行驶期间，在将变速器60中的速度设定为第一变速状态或第三变速状态时，可以驱动并控制电动机MG1及MG2以使与动力分配集成机构40的作为输出元件的行星轮架45连接的MG2起电动机的作用，并使与作为反应(reactive)元件的太阳轮41连接的电动机MG1起发电机的作用。在此状态下，动力分配集成机构40将发动机22的经由齿圈42输入的动力以其速比ρ分配至太阳轮41及行星轮架45，同时将发动机22的动力与起电动机作用的电动机MG2的动力集成，并将集成后的动力输出至行星轮架45。在以下说明中，将使电动机MG1起发电机作用并使电动机MG2起电动机作用的模式称为“第一转矩转换模式”。在第一转矩转换模式下，发动机22的动力通过动力分配集成机构40以及电动机MG1及MG2受到转矩转换然后被输出至行星轮架45。通过控制电动机MG1的转速，以无级方式来连续改变发动机22的转速Ne与作为输出元件的行星轮架45的转速间的比率。图10是列线图，示出了在第一转矩转换模式下动力分配集成机构40中的各个元件以及减速齿轮机构50中的各个元件的转矩-转速动态关系。图10中的S轴、R轴以及C轴表示与图3至图9中相同的含义。54轴表示减速齿轮机构50中行星轮架54的转速，而51轴表示减速齿轮机构50中太阳轮51的转速(等于电动机MG2或第二电动机轴55的转速Nm2)。在图10的列线图中，ρ表示动力分配集成机构40的速比(太阳轮41的齿数/齿圈42的齿数)，而ργ表示减速齿轮机构50的减速比(太阳轮51的齿数/齿圈52的齿数)。在图10中，0轴(横轴)以上的值以及0轴以下的值分别表示S轴、R轴、C轴以及51轴上的正转速及负转速。轴线上的粗箭头表示施加至相应元件的转矩；向上箭头表示施加了正转矩，而向下箭头表示施加了负转矩。这些定义也类似地适用于上述图3至图9中的列线图以及下述图11及图12中的列线图。
在通过发动机22的工作使混合动力车辆20行驶期间，在将变速器60的速度设定为第二变速状态时，可以驱动并控制电动机MG1及MG2以使与动力分配集成机构40的作为输出元件的太阳轮41连接的电动机MG1起电动机作用，并使与作为反应元件的行星轮架45连接的电动机MG2起发电机的作用。在此状态下，动力分配集成机构40将发动机22经由齿圈42输入的动力以其速比ρ分配至太阳轮41及行星轮架45，同时将发动机22的动力与起电动机作用的电动机MG1的动力集成，并将集成后的动力输出至太阳轮41。在下面的说明中，使电动机MG2作为发电机并使电动机MG1作为电动机的模式被称为“第二转矩转换模式”。在第二转矩转换模式下，发动机22的动力通过动力分配集成机构40以及电动机MG1及MG2经过转矩转换，然后被输出至太阳轮41。通过控制电动机MG2的转速，以无级方式连续改变发动机22的转速与作为输出元件的太阳轮41的转速间的比率。图11是列线图，示出了在第二转矩转换模式下动力分配集成机构40中的各个元件以及减速齿轮机构50中的各个元件的转矩-转速动态关系。
在本实施例的混合动力车辆20中，在变速器60中的变速状态(变速比)改变的情况下，交替切换第一转矩转换模式与第二转矩转换模式。上述转换防止了在起电动机作用的电动机MG2或MG1的转速Nm2或Nm1增大的情况下，起发电机作用的电动机MG1或MG2的转速Nm1或Nm2具有负值。上述对混合动力车辆20的设置有效地防止了在第一转矩转换模式下发生动力循环，并防止了在第二转矩转换模式下发生动力循环。第一转矩转换模式下的动力循环由电动机MG1的负转速引发，并使得电动机MG2消耗输出至行星轮架轴45a的一部分动力并产生电力，同时使得电动机MG1消耗由电动机MG2产生的电力并输出驱动力。第二转矩转换模式下的动力循环由电动机MG2的负转速引发，并使得电动机MG1消耗输出至第一电动机轴46的一部分动力并产生电力，同时使得电动机MG2消耗由电动机MG1产生的电力并输出驱动力。以上对动力循环的防止有利地在较广的驱动范围使传动效率得到改进。对动力循环的防止还降低了电动机MG1及MG2的最大要求转速，由此使得能够减小电动机MG1及MG2的尺寸。在本实施例的混合动力车辆20中，发动机22的输出动力可以以对第一档-第二档同时接合状态、第二档-第三档同时接合状态、相同旋转传递状态以及第三档OD状态唯一地设定的第一至第四固定变速比γ1至γ4被机械(直接)地传递至发动机22。上述设置有利地提高了将来自发动机22的动力机械输出至驱动轴69而不转换为电力的可能性，由此在较广的驱动范围使传动效率得到进一步改进。在配备有发动机、两个电动机以及诸如行星齿轮机构的差动旋转机构的通用动力输出设备中，发动机与驱动轴之间较大的减速比增大了发动机输出动力转换为电力的可能性。这不利地降低了传动效率，并易于在电动机MG1及MG2中导致发热。因此，上述同时接合模式特别有利于发动机22与驱动轴69之间较大的减速比。
可以电动机行驶模式来驱动混合动力车辆20，其中，如图12所示，利用来自电池35的电力供应来驱动电动机MG1及MG2其中至少一者以输出驱动力，同时发动机22停止。在本实施例的混合动力车辆20中，电动机行驶模式包括三种主要模式：离合器接合的单电动机行驶模式、离合器松开的单电动机行驶模式以及双电动机行驶模式。在离合器接合的单电动机行驶模式下，在离合器C0的接合位置，将变速器60设定至第一变速状态或第三变速状态以允许仅从电动机MG2输出动力，或将变速器60设定至第二变速状态以允许仅从电动机MG1输出动力。在离合器接合的单电动机行驶模式下，设定离合器C0以将动力分配集成机构40的太阳轮41与第一电动机轴46连接。因此，电动机MG1或MG2在没有动力输出的状态下跟随处于动力输出状态的电动机MG2或MG1以如图12中的虚线所示怠速运转。在离合器松开的单电动机行驶模式下，在离合器C0的松开位置，将变速器60设定为第一变速状态、第三变速状态以及第三档OD状态其中一者以允许仅从电动机MG2输出动力，或将变速器60设定为第二变速状态以允许仅从电动机MG1输出动力。在离合器松开的单电动机行驶模式下，松开离合器C0以使太阳轮41从第一电动机轴46分离。如图12中的单点划线及双点划线所示，上述分离有效地避免了停止的发动机22的曲轴26发生跟随，以及处于无动力输出的电动机MG1或MG2发生跟随，由此防止了传动效率的降低。在双电动机行驶模式下，在离合器C0的松开位置，通过制动离合器BC1及BC2，在将变速器60设定为第一档-第二档同时接合状态、第二档-第三档同时接合状态以及相同旋转传递状态其中一者之后，驱动并控制电动机MG1及MG2其中至少一者。上述设定及驱动控制有效地避免了发动机22的跟随并使得能够从电动机MG1及MG2两者都输出动力并在电动机行驶模式下将较大的驱动力传递至驱动轴69。上述双电动机行驶模式特别适用于山坡起步，并在混合动力车辆20的电动机行驶期间确保了有利的牵引性能。
在本实施例的混合动力车辆20中，在离合器松开的单电动机行驶模式下，可以方便地改变变速器60的变速状态(变速比)以能够向驱动轴69有效地传递动力。例如，在离合器C0的松开位置，变速器60可以被设定至第一变速状态以允许通过制动离合器BC1将第一变速行星齿轮机构PG1的齿圈62固定至变速箱而仅从电动机MG2输出动力。为了使变速器60的变速比从该状态升档，驱动并控制电动机MG1以使第二变速行星齿轮机构PG2中齿圈66的转速接近0。然后设定制动离合器BC2以将第二变速行星齿轮机构PG2的齿圈66与作为动力分配集成机构40的第二元件的太阳轮41连接。由此，该变速器60从第一变速状态换档至第一档-第二档同时接合状态。随后将制动离合器BC1的离合器位置变为M位置以可旋转方式释放第一变速行星齿轮机构PG1的齿圈62并允许仅从电动机MG1输出动力。由此对变速器60的变速比升档并将变速器60设定为第二变速状态(第二档)。在离合器C0的松开位置，可将变速器60设定至第二变速状态以允许仅从电动机MG1输出动力。为了将变速器60的变速比从该状态升档，驱动并控制电动机MG2以使第一变速行星齿轮机构PG1中的齿圈62的转速与行星轮架64(驱动轴69)的转速同步。然后设定制动离合器BC1以将第一变速行星齿轮机构PG1的齿圈62与行星轮架64连接。由此，将变速器60从第二变速状态换档至第二档-第三档同时接合状态。随后将制动离合器BC2的离合器位置改变为M位置以可旋转方式来释放第二变速行星齿轮机构PG2的齿圈66并允许仅从电动机MG2输出动力。由此将变速器60的变速比升档并将变速器60设定至第三变速状态(第三档)。在离合器松开的单电动机行驶模式下类似地执行变速比从第三变速状态到第三档OD状态的升档。在本实施例的混合动力车辆20中，使用变速器60来改变行星轮架轴45a及第一电动机轴46的转速，并放大电动机行驶模式下的转矩。上述设置有利地减小了电动机MG1及MG2的最大要求转矩，由此使得电动机MG1及MG2尺寸减小。在混合动力车辆20的电动机行驶期间响应于变速器60变速比的换档，变速器60经历同时接合模式或两个电动机行驶模式。上述设置有效地防止了变速比换档时的转矩损失，并确保了变速比极其顺畅的换档而不会引起剧烈的冲击。
可根据大致与以上描述相反的过程来使变速器60的变速比降档。响应于驱动力要求的增大或者响应于离合器接合的单电动机行驶模式下电池35的充电状态SOC的降低，对将与变速器60中变速比的设定状态相应地处于无动力输出状态的电动机MG1或MG2进行驱动及控制，以使发动机22开动和起动。另一方面，响应于驱动力要求的增大或者响应于离合器松开的单电动机行驶模式下电池35的充电状态SOC的降低，驱动并控制处于无动力输出状态的电动机MG1或MG2以将其转速Nm1或Nm2与太阳轮41的转速同步或与动力分配集成机构40中行星轮架45的转速同步。在离合器C0接合之后，随后驱动并控制电动机MG1及MG2以使发动机22开动和起动。由此可在向驱动轴69顺畅地传递动力的情况下起动发动机22。在双电动机行驶模式下起动发动机22时，在选择电动机MG1及MG2其中一者作为与变速器60中设定的目标变速比相应地连续输出动力的电动机之后，执行动力转换以将未连续输出动力的另一电动机MG2或MG1的动力传递至连续输出动力的那一个电动机MG1或MG2。在动力转换完成之后，将制动离合器BC2或制动离合器BC1的离合器位置变为M位置以使未连续输出动力的所述另一电动机MG2或MG1从变速器60分离。然后驱动并控制所述另一电动机MG2或MG1以使其转速Nm2或Nm1与行星轮架45的转速同步或与动力分配集成机构40中太阳轮41的转速同步。在离合器C0接合之后，驱动并控制另一电动机MG2或MG1以使发动机22开动和起动。由此可在向驱动轴69顺畅地传递动力的情况下起动发动机22。图13示出了在混合动力车辆20行驶期间，制动离合器BC1及BC2、制动器B3以及离合器C0的离合器位置。
如上所述，本实施例的混合动力车辆20配备有变速器60，变速器60包括三元件式的第一变速行星齿轮机构PG1及三元件式的第二变速行星齿轮机构PG2。变速器60被布置在发动机22、电动机MG1及MG2以及动力分配集成机构40的下游(在车体后部)与它们共轴。相较于平行轴式变速器，变速器60的上述结构使得大大减小了轴向及径向的尺寸。因此，包括发动机22、电动机MG1及MG2、动力分配集成机构40以及变速器60的本实施例的动力输出设备节省空间，并特别适用于在后轮驱动混合动力车辆20上安装。
在本实施例的变速器60的结构中，制动离合器BC1(第一固定装置)被设定为以不可旋转方式来固定作为第一变速行星齿轮机构PG1的可固定元件的齿圈62，同时制动离合器BC2(第二固定装置)被设定为以可旋转方式来释放作为第二变速行星齿轮机构PG2的可固定元件的齿圈66。在该第一变速状态，上述设定使得动力分配集成机构40的行星轮架45起输出元件的作用，并使得与行星轮架45连接的电动机MG2能够起电动机的作用，同时使得与起反应元件作用的太阳轮41连接的电动机MG1能够起发电机的作用。制动离合器BC1(第一连接装置)被设定为将第一变速行星齿轮机构PG1的齿圈62与行星轮架64连接，同时制动离合器BC2(第二固定结构)被设定为以可旋转方式来释放第二变速行星齿轮机构PG2的齿圈66。在该第三变速状态下，上述设定使得动力分配集成机构40的行星轮架45起输出元件的作用，并使得与行星轮架45连接的电动机MG2能够起电动机的作用，同时使得与起反应元件作用的太阳轮41连接的电动机MG1能够起发电机的作用。在本实施例的变速器60中，制动离合器BC1被设定为以可旋转方式来释放第一变速行星齿轮机构PG1的齿圈62(可固定元件)，同时制动离合器BC2被设定为以不可旋转方式来固定第二变速行星齿轮机构PG2的齿圈66。在该第二变速状态，上述设定使得动力分配集成机构40的太阳轮41起输出元件的作用，并使得与太阳轮41连接的电动机MG1能够起电动机的作用，同时使得与作为反应元件的行星轮架45连接的电动机MG2能够起发电机的作用。在本实施例的混合动力车辆20中，制动离合器BC1及BC2的离合器位置受到适当的控制以改变变速器60的变速状态。该设置有效地防止了发生动力循环，所述动力循环是响应于起电动机作用的电动机MG2或MG1的转速提高，起发电机作用的电动机MG1或MG2的负转速而引发的。
在本实施例的变速器60的结构中，制动离合器BC1及BC2的离合器位置被设定为以不可旋转方式来固定第一变速行星齿轮机构PG1的齿圈62及第二变速行星齿轮机构PG2的齿圈66两者。在上述第一档-第二档同时接合状态下，上述设定使得发动机22的动力能够以第一固定变速比γ1机械(直接)地传递至驱动轴69。制动离合器BC1(第一连接装置)被设定为将第一变速行星齿轮机构PG1的齿圈62与行星轮架64连接，同时制动离合器BC2(第二固定结构)被设定为以不可旋转方式来固定第二变速行星齿轮机构PG2的齿圈66。在上述第二档-第三档同时接合状态下，上述设定使得发动机22的动力能够以第二固定变速比γ2(其不同于第一变速行星齿轮机构PG1的齿圈62以及第二变速行星齿轮机构PG2的齿圈66都以不可旋转方式固定的第一档-第二档同时接合状态下的第一固定变速比γ1)机械(直接)地传递至驱动轴69。在第二档-第三档同时接合状态下，设定制动离合器BC2(第二固定结构)以可旋转方式来释放第二变速行星齿轮机构PG2的齿圈66使得制动离合器BC1(第一连接装置)使第一变速行星齿轮机构PG1的太阳轮61、齿圈62以及行星轮架64大致锁止并一体旋转。在该第三变速状态下，上述设定使得以1的变速比将来自动力分配集成机构40的行星轮架45的动力直接传递至驱动轴69。
在第三变速状态下，在保持制动离合器BC1(第一连接装置)以将第一变速行星齿轮机构PG1的齿圈62与行星轮架64连接的同时，制动离合器BC2(第二连接结构)被设定为将第二变速行星齿轮机构PG2的齿圈66与行星轮架64连接。由此将变速器60设定为相同旋转传递状态以使动力分配集成机构40的太阳轮41、齿圈42以及行星轮架45、第一及第二变速行星齿轮机构PG1及PG2的太阳轮61及65以及齿圈62及66、以及共用行星轮架64以上全部构件一体地旋转。在该相同旋转传递状态下，上述设定使得发动机22的动力以等于1的第三固定变速比γ3(其不同于第一变速行星齿轮机构PG1的齿圈62以及第二变速行星齿轮机构PG2的齿圈66以不可旋转方式固定的第一档-第二档同时接合状态下的第一固定变速比γ1，也不同于通过制动离合器BC1将第一变速行星齿轮机构PG1的齿圈62与行星轮架64连接并通过制动离合器BC2以不可旋转方式来固定第二变速行星齿轮机构PG2的齿圈66的第二档-第三档同时接合状态下的第二固定变速比γ2)机械(直接)地传递至驱动轴69。在第三变速状态下将制动器B3设定在“ON”位置使得以不可旋转方式来固定动力分配集成机构40的太阳轮41(其与作为发电机的电动机MG1连接)。在上述第三OD状态，上述设定使得发动机22的动力受到以小于1的第四固定变速比γ4进行的速度改变(速度增大)，并被直接传递至驱动轴69。
在本实施例的混合动力车辆20中，可在以下七种不同状态之间改变变速器60的变速状态，即第一变速状态、第一档-第二档同时接合状态、第二变速状态、第二档-第三档同时接合状态、第三变速状态、相同旋转传递状态以及第三档OD状态。响应于较低车速V的要求或在上坡行驶的状态下，变速器60被设定至第一变速状态或设定至第二变速状态以在对来自行星轮架45或太阳轮41的动力进行适当减速的情况下驱动混合动力车辆20。在这些情况下，将变速器60设定至第一档-第二档同时接合状态防止了电动机MG1及MG2生热，并使得能够在对发动机22的动力进行适当减速的情况下驱动混合动力车辆20。在中速至高速范围中，变速器60被设定至第二档-第三档同时接合状态或设定至第三变速状态以在有效地将来自发动机22的动力或来自行星轮架45的动力传递至驱动轴69的情况下来驱动混合动力车辆20。除了第三变速状态之外，还可以将本实施例的变速器60设定至相同旋转传递状态及第三档OD状态。上述设置使得能够在将来自发动机22的动力有效地传递至驱动轴69的情况下以高速驱动混合动力车辆20。特别是第三变速状态与第三档OD状态之间的相同旋转传递状态有利地使得发动机22的以1的变速比传递至驱动轴69的动力能够没有电气损失并降低机械损失。相同旋转传递状态下的设定极其有利于对传动效率及燃料消耗的改善。因此，本实施例的混合动力车辆20在较广的驱动范围具有更高的传动效率，由此确保了更高的燃料效率及改善的行驶性能。
变速器60包括单小齿轮式第一变速行星齿轮机构PG1及单小齿轮式第二变速行星齿轮机构PG2。第一变速行星齿轮机构PG1具有作为输入元件的太阳轮61、作为可固定元件的齿圈62以及作为输出元件并对与太阳轮61及齿圈62两者啮合的多个小齿轮63提供支撑的行星轮架64。第二变速行星齿轮机构PG2具有作为输入元件的齿圈66、作为可固定元件的太阳轮65以及与第一变速行星齿轮机构PG1共享并被布置为对与齿圈66及太阳轮65两者啮合的多个小齿轮67提供支撑的共用行星轮架64。作为第一及第二变速行星齿轮机构PG1及PG2的上述单小齿轮式行星齿轮机构的结构有利地减小了变速器60以及整个动力输出设备的尺寸。制动离合器BC1既作为固定和释放第一变速行星齿轮机构PG1的齿圈62的第一固定装置，也作为将齿圈62与行星轮架64连接和分离的第一连接装置。上述设置有利地减小了变速器60以及整个动力输出设备的尺寸，同时简化了变速器60以及整个动力输出设备的结构。类似的，制动离合器BC2既作为固定和释放第二变速行星齿轮机构PG2的齿圈66的第二固定结构，也作为将齿圈66与行星轮架64连接和分离的第二连接结构。上述设置有利地减小了变速器60以及整个动力输出设备的尺寸，同时简化了变速器60以及整个动力输出设备的结构。制动离合器BC1及BC2的功能也可以分给具有离合器功能的离合器以及具有制动功能的离合器。
如上所述，动力分配集成机构40被构造为双小齿轮式行星齿轮机构，其包括齿圈42(第三元件)、太阳轮41(第二元件)以及被布置为对与齿圈42及太阳轮41啮合的多组两个相互啮合小齿轮43及44提供支撑的行星轮架45(第一元件)。上述设置有利地减小了动力输出设备特别是在轴向上的长度，并由此减小了动力输出设备的尺寸。在动力分配集成机构40的速比ρ满足ρ＜0.5的情况下，位于电动机MG2与行星轮架45(与太阳轮41相比，其具有对发动机22的转矩分配具有更大的百分比)之间的减速齿轮机构50减轻了电动机MG2的转矩负载，由此有效地减小了电动机MG2的尺寸，并减少了其动力损失。将减速齿轮机构50的减速比设定至接近ρ/(1-ρ)的值使得电动机MG1及MG2能够具有大致相同的规格。该设置有效地改进了动力输出设备的生产率，并降低了动力输出设备的制造成本。但是，速比ρ的上述设定既不是必需的也并非限制性的，构造为双小齿轮式行星齿轮机构的动力分配集成机构40可以具有速比ρ＞0.5。在这种改变设置中，因为太阳轮41比行星轮架45对发动机22的转矩分配具有更大百分比，故减速齿轮机构50应当布置在太阳轮41与电动机MG1之间以减小电动机MG1的尺寸并降低其动力损失。在这种改变设置中，将减速齿轮机构50的减速比设定至接近(1-ρ)/ρ的值使得电动机MG1及MG2能够具有大致相同的规格。这种改变设置也有效地改进了动力输出设备的生产率，并降低了动力输出设备的制造成本。
图14示意性地示出了一个改变示例中混合动力车辆20A的构造。替代构造为双小齿轮式行星齿轮机构的动力分配集成机构40，该改变示例的混合动力车辆20A具有动力分配集成机构10。如图14所示，动力分配集成机构10被构造为三元件式行星齿轮机构，其包括具有不同齿数的第一太阳轮11以及第二太阳轮12，以及被布置以保持多个分级齿轮15(其将与第一太阳轮11啮合的第一小齿轮13连接至与第二太阳轮12啮合的第二小齿轮14)的行星轮架16。在该改变示例的结构中，第一太阳轮11(第三元件)经由阻尼器28与发动机22的曲轴26连接。第二太阳轮12(等同于太阳轮41)经由在与发动机22相反的方向上(即，朝向车体的后部)从第二太阳轮12伸出的中空太阳轮轴12a、离合器C0以及中空第一电动机轴46而与作为第二电动机的电动机MG1(具体而言，与其中空转子)连接。行星轮架16经由减速齿轮机构50以及从减速齿轮机构50(具体而言，从其太阳轮51)朝向发动机22延伸的中空第二电动机轴55而与电动机MG2(具体而言，与其中空转子)连接。行星轮架轴16a在与发动机22相反的方向上(朝向车体的后部)从行星轮架16伸出以穿过中空太阳轮轴12a及中空第一电动机轴46。由此将行星轮架轴16a与作为变速器60中第一变速行星齿轮机构PG1的输入元件的太阳轮61连接。可经由离合器C0与第二太阳轮12连结的第一电动机轴46在与发动机22相反的方向上(朝向车体的后部)从电动机MG1进一步延伸，并与变速器60中第二变速行星齿轮机构PG2的太阳轮65连接。在这种改变示例的混合动力车辆20A中，动力分配集成机构10被布置为与电动机MG1及MG2共轴，并位于彼此共轴布置的电动机MG1与MG2之间。作为动力输出设备构件的发动机22、电动机MG2、(减速齿轮机构50)、动力分配集成机构10、电动机MG1以及变速器60以此顺序从车体前方向后方布置。配备有上述结构的动力分配集成机构10的混合动力车辆20A具有与配备有动力分配集成机构40的实施例的混合动力车辆20类似的功能及效果。构造为包括两个太阳轮11及12、多个分级齿轮15以及行星轮架16的行星齿轮机构的动力分配集成机构10在径向上具有更小的尺寸。因此，上述设置有利地减小了动力输出设备的尺寸。
在图14的混合动力车辆20A中，动力分配集成机构10被设计为具有满足ρ＜0.5的速比ρ。速比ρ表示第二太阳轮12的齿数与第一小齿轮13的齿数的乘积除以第一太阳轮11的齿数与第二小齿轮14的齿数的乘积所得到的商。与图1所示实施例的混合动力车辆20的动力分配集成机构40类似，位于电动机MG2与行星轮架16(相较于第二太阳轮12，其对发动机22的转矩分配具有更大百分比)之间的减速齿轮机构50减轻了电动机MG2的转矩负载，由此在这种改变示例的混合动力车辆20A中有效地减小了电动机MG2的尺寸并降低了其动力损失。将减速齿轮机构50的减速比设定至接近ρ/(1-ρ)的值使得电动机MG1及MG2能够具有大致相同的规格。该设置有效地改进了动力输出设备的生产率，并降低了动力输出设备的制造成本。但是，速比ρ的上述设定既不是必需的也并非限制性的，动力分配集成机构10也可以具有速比ρ＞0.5。在这种改变设置中，因为第二太阳轮12比行星轮架16对发动机22的转矩分配具有更大百分比，故应当将减速齿轮机构50布置在第二太阳轮12与电动机MG1之间以减小电动机MG1的尺寸并降低其动力损失。在这种改变设置中，将减速齿轮机构50的减速比设定至接近ρ/(1-ρ)的值使得电动机MG1及MG2能够具有大致相同的规格。该改变设置也有效地改进了动力输出设备的生产率，并降低了动力输出设备的制造成本。
在本实施例的混合动力车辆20及20A中，作为第三固定结构的制动器B3可以被设计为以不可旋转方式来固定作为动力分配集成机构40的第一元件的行星轮架45。制动器B3可以被设置为与变速器60分离。离合器C0并不限于使太阳轮41与电动机MG1连接及分离的元件。离合器C0也可以设置为使行星轮架45(第一元件)与行星轮架轴45a(电动机MG2)连接及分离，或者也可设置为使发动机22的曲轴26与齿圈42(第三元件)连接及分离。本实施例的混合动力车辆20可被构造为基于后轮驱动的四轮驱动车辆。在上述实施例及其改变示例中，动力输出设备被安装在混合动力车辆20或混合动力车辆20A上。但是，本发明的动力输出设备并不限于安装在混合动力车辆上，而可以安装在多种不同运动物体上，包括各种机动车辆及其他交通工具、汽艇及舰船以及飞行器，或者可内建在包括建筑机械的静止设备中。
本实施例及其改变示例中的主要元件如下所述对应于本发明权利要求中的主要构件。在本实施例及其改变示例中的发动机22、设置以能够进行动力输入及动力输出的电动机MG2、设置以能够进行动力输入及动力输出的电动机MG1以及设置以能够与电动机MG1及MG2互送电力的电池35分别相当于本发明的“内燃机”、“第一电动机”、“第二电动机”以及“蓄电器”。动力分配集成机构40或10以及变速器60分别相当于本发明的“动力分配集成机构”以及“变速传递组件”。“内燃机”并不限于接收烃燃料(例如汽油或轻油)供应并输出动力的发动机22，而可以是任何其他类型的设计，例如氢发动机。“第一电动机”及“第二电动机”并不限于构造为同步电动发电机的电动机MG1及MG2，而可以是其他任何类型的设计，例如感应电动机。“蓄电器”并不限于构造为二次电池的电池35，而可以是任何等同单元，例如，能够与第一电动机及第二电动机互送电力的电容器。“动力分配集成机构”并不限于动力分配集成机构40或10，而可以是任何等同机构，该机构具有与第一电动机的转轴连接的第一元件、与第二电动机的转轴连接的第二元件以及与内燃机的发动机轴连接的第三元件，并被构造为允许上述三个元件相互之间差动旋转。本实施例及其改变示例中的主要元件与本发明权利要求中的主要构件的上述对应关系在任何方面均非限制性，而仅为具体描述实现本发明的模式的说明。即，上述实施例及其改变示例在各个方面均应被视为说明而非限制。
可以存在各种改变、变化以及替代而不脱离本发明的主要特征的范围或精神。本发明的范围及精神由所附权利要求而非以上描述来表示。
通过引用，将于2007年6月14日递交的日本专利申请No.2007-157372中的内容(包括说明书、附图以及权利要求书)包含在本说明书中。

Claims (8)

1.一种动力输出设备，其被配置以向驱动轴输出动力，所述动力输出设备包括：
内燃机；
第一电动机，其能够输入动力并输出动力；
第二电动机，其能够输入动力并输出动力；
动力分配集成机构，其具有与所述第一电动机的转轴连接的第一元件、与所述第二电动机的转轴连接的第二元件以及与所述内燃机的发动机轴连接的第三元件，并且所述动力分配集成机构被配置以允许所述三个元件相互进行差动旋转；以及
变速传递组件，其包括：第一变速差动旋转机构，其具有与所述动力分配集成机构的所述第一元件连接的输入元件、与所述驱动轴连接的输出元件、以及可固定元件，并且所述第一变速差动旋转机构被配置以允许所述第一变速差动旋转机构的三个元件相互进行差动旋转；第一固定装置，其被配置以不可旋转方式来固定所述第一变速差动旋转机构的所述可固定元件，并以可旋转方式来释放所述可固定元件；第一连接装置，其被配置以使所述第一变速差动旋转机构的所述输出元件与所述可固定元件连接和分离；第二变速差动旋转机构，其具有与所述动力分配集成机构的所述第二元件连接的输入元件、与所述驱动轴连接的输出元件、以及可固定元件，并且所述第二变速差动旋转机构被配置以允许所述第二变速差动旋转机构的三个元件相互进行差动旋转；第二固定装置，其被配置以不可旋转方式来固定所述第二变速差动旋转机构的所述可固定元件，并以可旋转方式来释放所述可固定元件；以及第二连接装置，其被配置以使所述第二变速差动旋转机构的所述输出元件与所述可固定元件连接和分离，其中，
所述动力分配集成机构是双小齿轮式行星齿轮机构，其包括太阳轮、齿圈以及行星轮架，所述行星轮架被配置以对彼此啮合的两个小齿轮组提供支撑，所述两个小齿轮中一个小齿轮与所述太阳轮啮合，而所述两个小齿轮中另一小齿轮与所述齿圈啮合，并且其中，所述第一元件是所述太阳轮及所述行星轮架其中一者，所述第二元件是所述太阳轮及所述行星轮架其中另一者，而所述第三元件是所述齿圈；并且
所述第一变速差动旋转机构是单小齿轮式行星齿轮机构，其包括：与所述动力分配集成机构的所述第一元件连接的太阳轮；被配置为可通过所述第一固定装置以不可旋转方式固定的齿圈；以及与所述驱动轴连接并对分别与所述太阳轮及所述齿圈两者都啮合的小齿轮提供支撑的行星轮架，并且其中，所述第二变速差动旋转机构是单小齿轮式行星齿轮机构，其包括：与所述动力分配集成机构的所述第二元件连接的太阳轮；被配置为可通过所述第二固定装置以不可旋转方式固定的齿圈；以及与所述第一变速差动旋转机构的所述行星轮架以及所述驱动轴连接、并且对分别与所述太阳轮及所述齿圈两者都啮合的小齿轮提供支撑的行星轮架。
2.根据权利要求1所述的动力输出设备，所述动力输出设备还包括：
第三固定装置，其被配置以不可旋转方式来固定所述动力分配集成机构的所述第一元件及所述第二元件中任一者。
3.根据权利要求1所述的动力输出设备，其中，
所述变速传递组件包括既起所述第一固定装置作用又起所述第一连接装置作用的单一第一离合器，以及既起所述第二固定装置作用又起所述第二连接装置作用的单一第二离合器。
4.根据权利要求1所述的动力输出设备，其中，
所述动力分配集成机构被配置以使速比ρ满足ρ<0.5的关系式，其中，所述速比ρ表示所述太阳轮的齿数除以所述齿圈的齿数所得的商，并且其中，所述行星轮架经由减速装置与所述第一电动机或者所述第二电动机连接。
5.根据权利要求4所述的动力输出设备，其中，
所述减速装置具有被设定为接近ρ／(1-ρ)的值的减速比。
6.根据权利要求1所述的动力输出设备，其中，
所述动力分配集成机构被设计以使速比ρ满足ρ>0.5的关系式，其中，所述速比ρ表示所述太阳轮的齿数除以所述齿圈的齿数所得的商，并且其中，所述太阳轮经由减速装置与所述第一电动机或者所述第二电动机连接。
7.根据权利要求6所述的动力输出设备，其中，
所述减速装置具有被设定为接近(1-ρ)／ρ的值的减速比。
8.一种混合动力车辆，其配备有由来自驱动轴的动力驱动的驱动轮，所述混合动力车辆包括：
内燃机；
第一电动机，其能够输入动力并输出动力；
第二电动机，其能够输入动力并输出动力；
动力分配集成机构，其具有与所述第一电动机的转轴连接的第一元件、与所述第二电动机的转轴连接的第二元件以及与所述内燃机的发动机轴连接的第三元件，并且所述动力分配集成机构被配置以允许所述三个元件相互进行差动旋转；以及
变速传递组件，其包括：第一变速差动旋转机构，其具有与所述动力分配集成机构的所述第一元件连接的输入元件、与所述驱动轴连接的输出元件、以及可固定元件，并且所述第一变速差动旋转机构被配置以允许所述第一变速差动旋转机构的三个元件相互进行差动旋转；第一固定装置，其被配置以不可旋转方式来固定所述第一变速差动旋转机构的所述可固定元件，并以可旋转方式来释放所述可固定元件；第一连接装置，其被配置以使所述第一变速差动旋转机构的所述输出元件与所述可固定元件连接和分离；第二变速差动旋转机构，其具有与所述动力分配集成机构的所述第二元件连接的输入元件、与所述驱动轴连接的输出元件、以及可固定元件，并且所述第二变速差动旋转机构被配置以允许所述第二变速差动旋转机构的三个元件相互进行差动旋转；第二固定装置，其被配置以不可旋转方式来固定所述第二变速差动旋转机构的所述可固定元件，并以可旋转方式来释放所述可固定元件；以及第二连接装置，其被配置以使所述第二变速差动旋转机构的所述输出元件与所述可固定元件连接和分离，其中，
所述动力分配集成机构是双小齿轮式行星齿轮机构，其包括太阳轮、齿圈以及行星轮架，所述行星轮架被配置以对彼此啮合的两个小齿轮组提供支撑，所述两个小齿轮中一个小齿轮与所述太阳轮啮合，而所述两个小齿轮中另一小齿轮与所述齿圈啮合，并且其中，所述第一元件是所述太阳轮及所述行星轮架其中一者，所述第二元件是所述太阳轮及所述行星轮架其中另一者，而所述第三元件是所述齿圈；并且
所述第一变速差动旋转机构是单小齿轮式行星齿轮机构，其包括：与所述动力分配集成机构的所述第一元件连接的太阳轮；被配置为可通过所述第一固定装置以不可旋转方式固定的齿圈；以及与所述驱动轴连接并对分别与所述太阳轮及所述齿圈两者都啮合的小齿轮提供支撑的行星轮架，并且其中，所述第二变速差动旋转机构是单小齿轮式行星齿轮机构，其包括：与所述动力分配集成机构的所述第二元件连接的太阳轮；被配置为可通过所述第二固定装置以不可旋转方式固定的齿圈；以及与所述第一变速差动旋转机构的所述行星轮架以及所述驱动轴连接、并且对分别与所述太阳轮及所述齿圈两者都啮合的小齿轮提供支撑的行星轮架。
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