CN103963626A - 用于车辆的功率传输设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于车辆的功率传输设备。输出轴（9）布置成横向和平行于发动机输入轴（2，4）和电动机输入轴（6）。设置了用于将发动机输入轴（2，4）的功率传输至输出轴（9）的发动机侧齿轮机构（5，10，11）。设置了用于将电动机输入轴（6）的功率传输至输出轴（9）的电动机侧齿轮机构（7，12，13）。输入侧离合器（8）接合和分离发动机输入轴（2，4）和电动机输入轴（6）。当输入侧离合器（8）接合时，在其中发动机侧齿轮机构（5，10，11）布置在发动机输入轴（2，4）的位置和其中电动机侧齿轮机构（7，12，13）布置在电动机输入轴（6）上的位置之间的功率传输总是可能的。

Description

用于车辆的功率传输设备
本申请是申请号为201110193979.5、申请日为2011年7月7日、发明名称为“用于车辆的功率传输设备”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于车辆并且适于用于混合动力车辆的功率传输设备。
背景技术
传统上，作为用于混合动力车辆的功率传输设备，已知一种在专利文献1（JP-A-H09-123773）中描述的装置。如专利文献1的图1所示，功率传输设备具有输入由发动机51生成的功率的发动机输入轴32和装接了第二和第四齿轮的圆柱形第一输出轴33。功率传输设备构造成发动机输入轴32和圆柱形第一输出轴33可以由第一离合器36接合和分离。而且功率传输设备具有其上装接了第一和第三齿轮的圆柱形第二输出轴34。功率传输设备构造成发动机输入轴32和圆柱形第二输出轴34可以由第二离合器37接合和分离。由电动机53生成的功率也输入第二输出轴34。
通过应用这种结构，通过接合第二离合器37，发动机51不仅可以使用第一输出轴33的第二和第四齿轮而且可以使用电动机53侧上的第一和第三齿轮。通过接合第一离合器36和第二离合器37，电动机53不仅可以使用电动机53侧上的第一和第三齿轮而且可以使用第二和第四齿轮。
如上所述，作为用于增大齿轮选择的差异，功率传输设备构造成功率可以分别通过第一离合器36和第二离合器37从发动机输入轴32传输到第二和第四齿轮以及第一和第三齿轮。即，第一至第四齿轮可以由发动机51和电动机53共同地使用。
然而，在专利文献1的功率传输设备中，需要单独地提供专用于从发动机输入轴32到第一输出轴33（第二和第四齿轮）的功率传输路径的离合器36和专用于从发动机输入轴32到第二输出轴34（第一和第三齿轮）的功率传输路径的离合器37。因此，离合器的数目增大，并且功率传输设备的整体尺寸增大。
发明内容
本发明的一个目的是尽可能减少车辆功率传输设备中向车轴传输发动机的功率和电动机的功率的离合器的数目并且能够使齿轮机构由发动机和电动机共同地使用。
依照本发明的第一实施例的方面，车辆功率传输设备将由发动机和电动机生成的功率传输给车辆的车轴。功率传输设备具有输入由发动机生成的功率并且传输发动机的输入功率的发动机输入轴、输入电动机生成的功率并且传输电动机的输入功率的电动机输入轴、用于输出将传输至车轴的功率的输出轴、设置给发动机输入轴用于不通过电动机输入轴将发动机输入轴的功率传输至输出轴的发动机侧齿轮机构、设置给电动机输入轴用于不通过发动机输入轴将电动机输入轴的功率传输至输出轴发动机侧齿轮机构和用于接合和分离发动机输入轴和电动机输入轴的输入侧离合器。当输入侧离合器接合时，能够在发动机输入轴上的发动机侧齿轮机构和电动机输入轴上的第一电动机侧齿轮机构之间进行功率传输。
使用这种结构，通过接合输入侧离合器，发动机和电动机可以共同地使用发动机侧齿轮机构或第一电动机侧齿轮机构。如果输入侧离合器分离，电动机可以使用第一电动机侧齿轮机构而发动机使用发动机侧齿轮机构。
当输入侧离合器接合时，功率可以总是在其中布置了发动机侧齿轮机构的位置和其中布置了第一电动机侧齿轮机构的位置之间传输。这意味着除输入侧离合器之外没有离合器布置在从其中发动机侧齿轮机构布置成第一电动机侧齿轮机构的位置的功率传输路径上。使用这种结构，可以减少传统技术中离合器的数目，这样就可以减小车辆功率传输设备的尺寸。
依照本发明的第二实例方面，当输入侧离合器分离时，发动机输入轴的功率和电动机输入轴能够同时在不同的减速比下传输至输出轴。
在这种情形下，因为输出轴的旋转数是相同的，所以电动机的旋转数就会大于或小于发动机的旋转数。
依照本发明的第三实例方面，发动机侧齿轮机构的减速比小于第一电动机侧齿轮机构的减速比。
使用这种结构，具有比电动机更小减速比的齿轮机构设置在发动机侧上。因此，发动机可以使用通常在混合动力车辆中由发动机频繁地使用的具有小减速比的齿轮机构而不管输入侧离合器的接合/分离。电动机可以使用通常在混合动力车辆中由电动机频繁地使用的具有大减速比的齿轮机构而不管输入侧离合器的接合/分离。
依照本发明的第四实例方面，发动机侧齿轮机构的减速比是向车辆功率传输设备设置的齿轮机构的减速比中最小的。第一电动机侧齿轮机构的减速比在提供给车辆功率传输设备的齿轮机构的减速比中是最大的。
使用这种结构，具有最小减速比的齿轮机构设置在发动机侧上，并且具有最大减速比的齿轮机构设置在电动机侧上。因此，发动机可以使用通常在混合动力车辆中由发动机频繁地使用的齿轮机构而不管输入侧离合器的接合/分离。电动机可以使用通常在混合动力车辆中由电动机频繁地使用的齿轮机构而不管输入侧离合器的接合/分离。
依照本发明的第五实例方面，车辆功率传输设备还具有设置给电动机输入轴用于不通过发动机输入轴将电动机输入轴的功率传输给输出轴的第二电动机侧齿轮机构。第一电动机侧齿轮机构的减速比和第二电动机侧齿轮机构的减速比大于发动机侧齿轮机构的减速比。
使用这种结构，发动机可以使用通常在混合动力车辆中由发动机频繁地使用的齿轮机构而不管输入侧离合器的接合/分离。电动机可以使用通常在混合动力车辆中由电动机频繁地使用的第一或第二电动机侧齿轮机构而不管输入侧离合器的接合/分离。
依照本发明的第六实例方面，发动机侧齿轮机构布置在第一电动机侧齿轮机构和发动机之间。
在专利文献1的图1中所示的功率传输设备中，第一输出轴33在离合器36处朝发动机51侧向后折叠，并且第二输出轴34在离合器37处朝发动机51侧向后折叠。因此，发动机输入轴32、第一输出轴33和第二输出轴34形成为同轴的三层结构。
然而，为了形成在离合器36、37处这样向后折叠的三层结构，需要延长传输发动机51的功率的发动机输入轴32。因此，需要过大的安装空间并且降低了输入轴32对扭转振动的抵抗力。
因此，依照本发明的上述第六实例方面，发动机侧齿轮机构布置在第一电动机侧齿轮机构和发动机之间。因此，可以缩短从发动机到发动机侧齿轮机构的距离。因此，安装空间可以减小并且发动机输入轴对扭转振动的抵抗力可以维持得很高。
依照本发明的第七实例方面，在本发明的第六实例方面的车辆功率传输设备中，输入侧离合器布置在发动机侧齿轮机构和第一电动机侧齿轮机构之间。
依照本发明的第八实例方面，在本发明的第六实例方面的车辆功率传输设备中，输入侧离合器布置在电动机和第一电动机侧齿轮机构之间。电动机输入轴包括固定至由电动机输入轴旋转的输入侧离合器的一部分上的圆柱形电动机输入轴。圆柱形发动机输入轴同轴地围绕由发动机输入轴旋转并且发动机延伸以同轴地围绕发动机输入轴的输入侧离合器的另一部分。圆柱形电动机输入轴构造成由电动机输入轴的另一部分旋转。第一电动机侧齿轮机构固定至圆柱形电动机输入轴中在圆柱形电动机输入轴的两个端部之间更靠近发动机的端部。
使用这种结构，发动机输入轴由圆柱形电动机输入轴旋转地支撑，并且圆柱形电动机输入轴由发动机输入轴旋转地支撑。因此，单独地提供用于支撑发动机输入轴和电动机输入轴的轴承构件的数目就可以很小。而且，因为在发动机侧齿轮机构和第一电动机侧齿轮机构之间未布置输入侧离合器，所以由发动机侧齿轮机构和第一电动机侧齿轮机构构成的元件可以很紧凑。
依照本发明的第九实例方面，在本发明的第六实例方面的车辆功率传输设备中，输入侧离合器布置在发动机和发动机侧齿轮机构之间。发动机输入轴包括固定至由发动机输入轴旋转的输入侧离合器的一部分上的圆柱形发动机输入轴。圆柱形发动机输入轴同轴地围绕由电动机输入轴旋转并且朝电动机延伸以同轴地围绕电动机输入轴的输入侧离合器的另一部分。圆柱形发动机输入轴构造成由发动机输入轴的另一部分旋转。发动机侧齿轮机构固定至圆柱形发动机输入轴的在圆柱形发动机输入轴的两个端部之间更靠近发动机的端部。
使用这种结构，电动机输入轴由圆柱形发动机输入轴旋转地支撑，并且圆柱形发动机输入轴由电动机输入轴旋转地支撑。因此，单独地提供用于支撑发动机输入轴和电动机输入轴的轴承构件的数目就可以很小。而且，因为在发动机侧齿轮机构和第一电动机侧齿轮机构之间未布置输入侧离合器，所以由发动机侧齿轮机构和第一电动机侧齿轮机构构成的元件可以很紧凑。
依照本发明的第十实例方面，电动机布置在发动机和第一电动机侧齿轮机构之间。发动机侧齿轮机构布置在第一电动机侧齿轮机构的远离发动机的侧上。
使用这种结构，电动机可以布置在其中在传统车辆中已经放入了离合器、变矩器等的空间中。因此，可以有效地使用空间。
依照本发明的第十一实例方面，在本发明的第十实例方面的车辆功率传输设备中，输入侧离合器布置在电动机和发动机之间。
依照本发明的第十二实例方面，在本发明的第十实例方面的车辆功率传输设备中，输入侧离合器布置在发动机侧齿轮机构和第一电动机侧齿轮机构之间。
依照本发明的第十三实例方面，输入侧离合器是仅仅从发动机输入轴侧向电动机输入轴侧传输驱动转矩的离合器。电动机侧齿轮机构的减速比大于发动机侧齿轮机构的减速比。
通过采用这种单向离合器，就不需要使用致动器来控制输入侧离合器的接合/分离。因此，就不需要提供致动器。这是因为电动机侧齿轮机构的减速比大于发动机侧齿轮机构的减速比。
依照本发明的第十四实例方面，车辆功率传输设备还具有一个控制器，该控制器用于通过基于车辆内获得的物理量控制输入侧离合器、电动机侧齿轮机构和发动机侧齿轮机构的接合/分离而控制由发动机和电动机生成的功率的传输路径和减速比。控制器基于将操作模式分配给物理量值的预定转换图选择分配给所获得物理量的发动机和电动机的操作模式。控制器通过控制输入侧离合器、电动机侧齿轮机构和发动机侧齿轮机构的接合/分离实现所选的操作模式。
这样，当输入侧离合器、电动机侧齿轮机构和发动机侧齿轮机构的接合/分离被控制成实现决定的操作模式时会使用转换图。因此，可以实现提供很好效率的预定行驶。
依照本发明的第十五实例，在本发明的第十四实例方面的车辆功率传输设备中，电动机使用安装至车辆用于驱动车辆的电池的电功率旋转。控制器预先存储多种转换图。控制器获得车辆驱动电池的SOC或充电状态。控制器基于所获得的SOC选择多种转换图之一。
使用这种结构，可以实现对应于车辆驱动电池的SOC的高效行驶。
附图说明
通过研究均形成本申请的一部分的下面的详细说明、所附权利要求书和附图，可以理解实施例以及所涉及零件的操作方法和功能的特征和优点。附图中：
图1是显示依照本发明的第一实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图；
图2是显示依照第一实施例的控制器的输入输出关系的图形；
图3是显示在依照第一实施例的MG1(L)模式期间功率传输路径的图形；
图4是显示在依照第一实施例的MG1(H)模式期间功率传输路径的图形；
图5是显示在依照第一实施例的ENG(L)模式期间功率传输路径的图形；
图6是显示在依照第一实施例的ENG(H)模式期间功率传输路径的图形；
图7是显示在依照第一实施例的发电模式期间的功率传输路径的图形；
图8是显示依照第一实施例的电动机和发动机的特性的曲线图；
图9是EV主模式中转换图的图形；
图10是显示在依照第一实施例的发动机主模式中转换图的图形；
图11是显示由依照第一实施例的控制器执行的处理的流程图；
图12是显示用于选择依照第一实施例的操作模式的处理的框图；
图13是显示依照本发明的第二实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图；
图14是显示依照本发明的第三实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图；
图15是显示依照本发明的第四实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图；
图16是显示依照第四实施例的操作模式和离合器的控制之间关系的图形；
图17是显示依照第四实施例的电动机和发动机的特性的曲线图；
图18是显示在依照第四实施例的EV主模式中转换图的图形；
图19是显示在依照第四实施例的发动机主模式中转换图的图形；
图20是显示依照本发明的第五实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图；
图21是显示依照本发明的第六实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图；
图22是显示依照本发明的第七实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图；
图23是显示依照本发明的第八实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图；
图24是显示依照本发明的第九实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图；
图25是显示依照本发明的第十实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图；
图26是显示在依照本发明的第十一实施例的发动机主模式中转换图的图形；并且
图27是显示在依照本发明的第十二实施例的发动机主模式中转换图的图形。
具体实施方式
（第一实施例）
下文中，将参照附图描述本发明的第一实施例。图1是显示依照第一实施例的车辆功率传输设备的结构的概略图。依照本实施例的车辆功率传输设备安装到混合动力车辆上。车辆功率传输设备具有发动机1、电动机MG1、MG2、第一发动机输入轴2、阻尼器3、第二发动机输入轴4、第一主动齿轮5、第一电动机输入轴6、第二主动齿轮7、输入侧离合器8、输出轴9、第一从动齿轮10、第一输出侧离合器11、第二从动齿轮12、第二输出侧离合器13和差动齿轮14。车辆功率传输设备将由发动机1和电动机MG1、MG2生成的功率（即驱动转矩）传输至车轴15，因此在驱动轮16、17中生成驱动力。
发动机1是内燃机。电动机MG1、MG2是由安装到车辆上用于驱动车辆的电池（即车辆驱动电池（未显示））的电功率旋转的电动机。同时，电动机MG1、MG2是通过使用从车辆功率传输设备（更具体地，用于电动机MG1的第一电动机输入轴6和用于电动机MG2的输出轴9）传输的轴向转矩生成电功率并且对车辆驱动电池充电的发电机。
发动机1生成的功率输入从发动机1延伸的第一发动机输入轴2。第一发动机输入轴2充当用于传输从发动机1输入的功率的轴。众所周知的扭振阻尼器3在与发动机1相对的侧上固定到第一发动机输入轴2的尾部。
第二发动机输入轴4与第一发动机输入轴2同轴地被固定到阻尼器3中与第一发动机输入轴2相对的一侧。因此，第二发动机输入轴4构造成通过阻尼器3传输第一发动机输入轴2的功率。
第一主动齿轮5枢转地固定至第二发动机输入轴4这样可以用第二发动机输入轴4旋转第一主动齿轮5。
电动机MG1生成的功率输入从电动机MG1延伸的第一电动机输入轴6。第一电动机输入轴6充当用于传输从电动机MG1输入的功率的轴。
第二主动齿轮7枢转地固定至第一电动机输入轴6这样就可以用第一电动机输入轴6旋转第二主动齿轮7。
第二发动机输入轴4和第一电动机输入轴6布置成彼此平行和同轴。输入侧离合器8是布置在第二发动机输入轴4和第一电动机输入轴6之间用于同轴地接合/分离第二发动机输入轴4和第一电动机输入轴6的离合器机构。湿式离合器或干式离合器可以用作输入侧离合器8。
电动机MG2生成的功率输入从电动机MG2延伸的输出轴9。输出轴9布置成横向且平行于第一发动机输入轴2、第二发动机输入轴4和第一电动机输入轴6。输出轴9输出功率以传输至差动齿轮14、车轴15等。
第一从动齿轮10与第一主动齿轮5啮合并且由输出轴9旋转地支撑。第一输出侧离合器11是固定至输出轴9用于接合/分离输出轴9和第一从动齿轮10的离合器机构。湿式离合器或干式离合器可以用作第一输出侧离合器11。或者，啮合离合器例如同步机构可以用作第一输出侧离合器11。
第二从动齿轮12与第二主动齿轮7啮合并且由输出轴9旋转地支撑。第二输出侧离合器13固定至输出轴9用于接合/分离输出轴9和第二从动齿轮12。湿式离合器或干式离合器可以用作第二输出侧离合器13。或者，啮合离合器例如同步机构可以用作第二输出侧离合器13。
输出轴9的功率通过末端齿轮（未显示）、差动齿轮14和车轴15传输给驱动轮16、17。
在具有上述结构的车辆功率传输设备中，如果第一输出侧离合器11接合，就会在输出轴9和第一从动齿轮10之间执行功率传输。因此就会通过第一主动齿轮5、第一从动齿轮10和第一输出侧离合器11（未通过第一电动机输入轴6）在第二发动机输入轴4和输出轴9之间执行功率传输。如果第一输出侧离合器11分离，则不会执行第二发动机输入轴4和输出轴9之间通过第一主动齿轮5、第一从动齿轮10和第一输出侧离合器11的功率传输。第一主动齿轮5、第一从动齿轮10和第一输出侧离合器11构成（对应于发动机侧齿轮机构的实例的）高速齿轮机构。高速齿轮机构的减速比在提供给车辆功率传输设备的齿轮机构的减速比中是最小的。
如果第二输出侧离合器13接合，就会在输出轴9和第二从动齿轮12之间执行功率传输。因此就会通过第二主动齿轮7、第二从动齿轮12和第二输出侧离合器13（未通过发动机输入轴2、4）在第一电动机输入轴4和输出轴9之间执行功率传输。如果第二输出侧离合器13分离，则不会执行第一电动机输入轴6和输出轴9之间通过第二主动齿轮7、第二从动齿轮12和第二输出侧离合器13的功率传输。第二主动齿轮7、第二从动齿轮12和第二输出侧离合器13构成（对应于第一电动机侧齿轮机构的）低速齿轮机构。低速齿轮机构的减速比在提供给车辆功率传输设备的齿轮机构的减速比中是最大的。因此，低速齿轮机构的减速比大于高速齿轮机构的减速比。
这样，在车辆功率传输设备中，按照功率传输路径和配置这两方面来说，更靠近发动机1的齿轮机构是高速齿轮机构并且更靠近电动机MG1的齿轮机构是低速齿轮机构。
如果输入侧离合器8接合，功率就会在第二发动机输入轴4和第一电动机输入轴6之间通过输入侧离合器8传输。如果输入侧离合器8分离，则不会执行第二发动机输入轴4和第一电动机输入轴6之间通过输入侧离合器8的功率传输。
如果输入侧离合器8接合，则从其中第一主动齿轮5布置在第二发动机输入轴4上的位置向其中第二主动齿轮7布置在第一电动机输入轴6上的位置的功率传输总是可能的。换句话说，在从其中第一主动齿轮5提供给第二主动齿轮7的位置的输入轴2、4、6上的功率传输路径上，除输入侧离合器8之外没有别的离合器。使用这种结构，可以减少传统技术中离合器的数目，这样就可以减小车辆功率传输设备的尺寸。
通过在第二主动齿轮7和发动机1之间的位置中布置输入侧离合器8和第一主动齿轮5，可以减小从发动机1到第一主动齿轮5的距离。因此，发动机输入轴2、4对扭转振动的抵抗力可以维持得很高。
通过在第一主动齿轮5和电动机MG1之间的位置中布置输入侧离合器8和第二主动齿轮7，可以减小从电动机MG1到第二主动齿轮7的距离。因此，第一电动机输入轴6对扭转振动的抵抗力可以维持得很高。
发动机侧齿轮机构5、10、11构造成从沿着发动机输入轴2、4从发动机1延伸至输入侧离合器8的功率传输路径上的特定位置将功率传输至输出轴9。因此，不需要如专利文献1中那样将发动机1的功率传输路径分成从发动机1到第一主动齿轮5的路径和从发动机1到第二主动齿轮7的路径这两条路径。因此，结构得到简化。
车辆功率传输设备具有控制器20（传输控制器）。控制器20基于在车辆内获得的各个物理量控制上述电动机MG1、MG2的驱动/非驱动和输入侧离合器8、第一输出侧离合器11和第二输出侧离合器13的接合/分离。因此，控制器20控制由发动机1和电动机MG1生成的功率的传输路径和减速比。具有执行程序的微控制器的电子控制器用作例如控制器20。
更具体地，如图2所示，控制器20接收表示车辆行驶速度的车辆速度信号、表示加速器位置的加速器位置信号、表示显示车辆驱动电池充电率的SOC（充电状态）的SOC信号等的输入。从安装到每个轮上的轮速度传感器输出的信号例如用作车辆速度信号。从加速器位置传感器输出的信号例如用作加速器位置信号。从检测和输出车辆驱动电池的SOC的电池监视装置输出的信号用作SOC信号。
控制器20基于上述输入信号将上述输入侧离合器8、第一输出侧离合器11和第二输出侧离合器13在接合和分离之间转换。更具体地，控制器20通过控制分别为离合器8、11、13提供的用于实现相应的接合和分离的致动器（例如，用于生成用于接合/分离离合器的油压的致动器）的操作而在离合器8、11、13的接合和分离之间转换。
这样控制器20对离合器8、11、13的控制能够使电动机MG1生成的功率通过低速齿轮机构传输至驱动轮16、17并且能够使电动机MG1生成的电力通过高速齿轮机构传输至驱动轮16、17。而且由发动机1生成的功率能够通过低速齿轮机构传输至驱动轮16、17并且能够通过高速齿轮机构传输至驱动轮16、17。
例如，在图3中所示的MG1(L)模式中，电动机MG1的功率通过低速齿轮机构沿着由箭头标记23显示的路径传输至驱动轮16、17。在该模式中，第二输出侧离合器13接合并且其它离合器8、11的接合/分离是任意的。然而，所有离合器8、11、13并不会同时接合。
在图4中所示的MG1(H)模式中，电动机MG1的功率通过高速齿轮机构沿着由箭头标记24显示的路径传输至驱动轮16、17。在该模式中，输入侧离合器8和第一输出侧离合器11分别地接合，并且第二输出侧离合器13分离。
在图5中所示的ENG(L)模式中，发动机1的功率通过低速齿轮机构沿着由箭头标记25显示的路径传输至驱动轮16、17。在该模式中，输入侧离合器8和第二输出侧离合器13分别地接合，并且第一输出侧离合器11分离。
在图6中所示的ENG(H)模式中，发动机1的功率通过高速齿轮机构沿着由箭头标记26显示的路径传输至驱动轮16、17。在该模式中，第一输出侧离合器11接合并且其它离合器8、13的接合/分离是任意的。然而，所有离合器8、11、13并不会同时接合。
在图7中所示的发电模式中，发动机1的功率通过输入侧离合器8沿着由箭头标记27显示的路径传输至电动机MG1。在该模式中，输入侧离合器8接合并且其它离合器11、13分离。在发电模式中，电动机MG1通过使用发动机1的功率而生成电功率并且可以对驱动电池充电。这种模式可以在车辆停止时实现。同样当车辆在使用由电动机MG2生成的功率低速行驶时也可以实现这种模式。而且，通过使用电动机MG1生成的电功率可以实现利用电动机MG2行驶车辆的串联操作。
上述电动机MG1的驱动模式（MG1(L)模式、MG1(H)模式）和发动机1的驱动模式（ENG(L)模式、ENG(H)模式）可以进行结合。
例如，当电动机MG1和发动机1均使用低速齿轮机构时，上述MG1(L)模式和ENG(L)模式可以结合这样输入侧离合器8和第二输出侧离合器13就会分别地接合，并且第一输出侧离合器11分离。
例如，当电动机MG1和发动机1均使用高速齿轮机构时，上述MG1(H)模式和ENG(H)模式可以结合这样输入侧离合器8和第一输出侧离合器11就会分别地接合，并且第二输出侧离合器13分离。
当电动机MG1使用低速齿轮机构并且发动机1使用高速齿轮机构时，上述MG1(L)模式和ENG(H)模式可以结合，这样第一输出侧离合器11和第二输出侧离合器13就会分别地接合，并且输入侧离合器8分离。这样，就可以在发动机1和电动机MG1之间同时实现不同的减速比。在这种情形下，因为输出轴9的转速是相同的，所以电动机MG1的转速就会大于发动机1的转速。因此，就可以选择分别提供高效率的各个驱动源的操作的点。
然而，离合器8、11、13不能分别地控制成电动机MG1使用高速齿轮机构并且发动机1使用低速齿轮机构。如参照图8详细地解释的那样，其中电动机MG1通过使用高速齿轮机构提供高效率的情形完全不同于其中发动机1通过使用低速齿轮机构提供高效率的情形。因此，即使这两个情形不能同时实现，对车辆的汽油消耗定额的不利效果很小。
除了离合器8、11、13的接合和分离的结合之外，通过控制电动机MG1、MG2的驱动和非驱动，控制器20配置成实现适于车辆状态的行驶。
通过结合离合器8、11、13的接合和分离和电动机MG1、MG2的驱动和非驱动的组合，电动机MG1的操作模式包括不向输出轴9传输功率的非驱动模式、MG1(L)模式和MG1（H）模式。电动机MG2的操作模式包括用于不生成功率的非驱动模式和用于生成功率并且将功率输入输出轴9的驱动模式。发动机1的操作模式包括用于不向输出轴9传输功率的非驱动模式、ENG(L)模式和ENG(H)模式。电动机MG1、MG2和发动机1的操作模式除了它们之间的特定组合之外还可以结合。
为了说明适于车辆状态的行驶，电动机MG1、MG2和发动机1的特性的实例以曲线图显示在图8中。
在图8中，横轴是车辆速度并且纵轴是车轴15的驱动转矩。实线30显示了在平面区域上恒速行驶时的平面区域恒速行驶期间各个车辆速度下的所需驱动转矩。实线31显示了电动机MG1可以在MG1(L)模式中各个车辆速度下输出（生成）的驱动转矩的上限。实线32显示了电动机MG1可以在MG1(H)模式中各个车辆速度下输出（生成）的驱动转矩的上限。实线33显示了电动机MG2可以在各个车辆速度下输出（生成）的驱动转矩的上限。
由虚线围绕的区域34显示了其中MG1(L)模式中的效率（相当于汽油消耗定额）假定为等于或高于预定基准的区域。由虚线围绕的区域35显示了其中MG1(H)模式中的效率（相当于汽油消耗定额）假定为等于或高于预定基准的区域。由虚线围绕的区域36显示了其中电动机MG2的驱动模式中的效率假定为等于或高于预定基准的区域。实线37显示了其中效率假定在ENG(L)模式最大的范围（最高效率线）。实线38显示了其中效率假定在ENG(H)模式最大的范围（最高效率线）。
电动机MG1、MG2和发动机1的操作模式的选择的基本概念如下。即，当所需驱动转矩可以仅仅由电动机MG2实现时，车辆就仅仅由电动机MG2驱动。在其它情形下，最高效的组合是在车辆速度和所需驱动转矩之间的关系选择的。
通常，在从开始到其中车辆速度从0km/h到大约60km/h的低速或中速加速的区域39a中，会肯定地使用在区域39a中具有高效率区域34和范围37的MG1(L)模式和ENG(L)模式。在车辆速度从大约60km/h到大约150km/h的高速加速或爬山的区域39b中，会肯定到使用在区域39b中或附近具有高效率区域35、36和范围38的MG1(H)模式、电动机MG2的驱动模式和ENG(H)模式。
接下来，将一个实例说明在主要地使用电动机MG1、MG2驱动车辆的EV主模式中的平面区域恒速行驶。EV主模式是当车辆驱动电池的SOC具有余量时使用的行驶模式。
在EV主模式中，当在平面区域恒速行驶期间车辆速度低于130km/h时，所需驱动转矩低于电动机MG2的最大驱动转矩。因此，可以仅仅使用电动机MG2的功率实现行驶。即，电动机MG1和发动机1被带入非驱动模式，并且电动机MG2被带入驱动模式。为了这样做，控制器20分离所有的离合器8、11、13并且停止电动机MG1。此时，因为电动机MG1可以完全地停止，所以可以减小由于电动机MG1的牵引旋转造成的损失。
甚至在平面区域恒速行驶期间当车辆速度超过130km/h时，所需驱动转矩不能仅仅由电动机MG2的功率覆盖。因此，会在用于结合ENG(H)模式和MG1(H)模式并且也用于驱动电动机MG2的模式中执行行驶。
接下来，作为另一个实例，将说明在主要地使用发动机1驱动车辆的发动机主模式中的平面区域恒速行驶。发动机主模式是当车辆驱动电池的SOC不具有余量时使用的行驶模式。
在发动机主模式，在平面区域恒速行驶期间，为了保存车辆驱动电池的电功率，电动机MG2的驱动模式和ENG(H)模式被结合，并且另外，电动机MG1的非驱动模式被结合。为了这样做，控制器20接合第一输出侧离合器11，分别地分离离合器8、13并且停止电动机MG1。此时，因为电动机MG1可以完全地停止，所以可以减小由于电动机MG1的牵引旋转造成的损失。
为了以这种方式高效地利用如图8中所示的电动机MG1、MG2和发动机1的特性，如图9中所示的EV主模式中的转换图和如图10中所示的发动机主模式中的转换图提前（例如，在工厂装运中）存储在控制器20的存储介质（例如ROM或闪存）中。
图9中所示的转换图是将由车辆速度和驱动转矩界定的两维平面分成多个块41－47并且将电动机MG1、MG2和发动机1的操作模式的一套组合分别分配给块41－47中的每一个的数据。图10中所示的转换图是将由车辆速度和驱动转矩界定的两维平面分成多个块51－54并且将电动机MG1、MG2和发动机1的操作模式的一套组合分别分配给块51－54中的每一个的数据。简而言之，每个转换图是将一套操作模式的结合分配给车辆速度和驱动转矩的结合的数据。
控制器20读取和执行预定程序来在每个预定的控制循环中执行如图11中所示的行驶模式转换处理。因此，控制器20交替地转换EV主模式和发动机主模式。
更具体地，在每个控制循环中，首先在S105（S意味着"步骤"），通过读取存储介质例如RAM中的行驶模式变量获得当前行驶模式。然后，在S110中，获得车辆驱动电池的当前SOC。在后面的S115中，确定是否在S105中获得的行驶模式是EV主模式。如果当前行驶模式是EV主模式，随后就执行S120。如果行驶模式不是EV主模式（即，如果行驶模式是发动机主模式），随后就会执行S140。
在S120中，确定当前SOC是否低于预定的EV行驶下限值。如果当前SOC低于EV行驶下限值，流程随后就进行至S125。在S125中，行驶模式通过不重写上述行驶模式变量而维持在EV主模式中。然后，当前行驶模式转换处理结束。如果在S120中确定当前SOC低于EV行驶下限值，行驶模式就会随后在S130中转换为发动机主模式。在这种情形下，表示发动机主模式的值分配给行驶模式变量，并且当前行驶模式转换处理结束。
在S140中，确定当前SOC是否低于预定的发动机行驶上限值。如果当前SOC低于发动机行驶上限值，流程随后就会进行至S145。为了设置滞后，发动机行驶上限值设置为大于EV行驶下限值的值。在S145中，行驶模式通过不重写上述行驶模式变量而维持在发动机主模式中。然后，当前行驶模式转换处理结束。如果在S140中确定SOC不低于发动机行驶上限值，行驶模式就会随后在S150中转换为EV主模式。在这种情形下，表示EV主模式的值分配给上述行驶模式变量，并且当前行驶模式转换处理结束。
通过由控制器20重复这种处理，同时行驶模式是EV主模式并且SOC不会降到EV行驶下限值之下，处理会按S105、S110、S115、S120和S125的次序执行。因此，行驶模式维持在EV主模式中。如果SOC由于电动机MG1、MG2的使用而逐渐减小并且降到EV行驶下限值之下，处理就会以S105、S110、S115、S120和S130的次序执行。因此，行驶模式从EV主模式转换为发动机主模式。
当行驶模式是发动机主模式并且SOC低于发动机行驶上限值时，处理就会以S105、S110、S115、S140和S145的次序执行，这样行驶模式就维持在发动机主模式中。如果SOC由于发电等而逐渐增大并且变得等于或高于发动机行驶上限值，处理就会以S105、S110、S115、S140和S150的次序执行，这样行驶模式就会从发动机主模式转换为EV主模式。
控制器20执行预定程序以获得在如图12中所示的每个预定控制循环中的当前加速器位置和当前车辆速度。控制器20基于所获得的加速器位置和车辆速度选择电动机MG1、MG2和发动机1的操作模式。更具体地，控制器20从依照预先存储在控制器20的存储介质（例如ROM或闪存）中的加速器位置转矩图21获得的加速器位置计算所需驱动转矩。加速器位置转矩图21是显示加速器位置和该加速器位置所需驱动转矩之间相应关系的数据。
控制器20选择对应于基于图9或10中所示的转换图22所计算的驱动转矩和所获得的车辆速度的电动机MG1、MG2和发动机1的操作模式的结合。
更具体地，使用对应于当前行驶模式的转换图，并且从转换图读取包括所计算的驱动转矩和所获得的车辆速度的组合的位置的块。然后，选择分配给块的电动机MG1、MG2和发动机1的操作模式的组合。
接下来，将说明图9和10中所示的转换图的块划分和分配的具体内容。在图9的EV主模式的转换图中，等于或低于大约200Nm的驱动转矩的范围在整个车辆速度范围内提供了单个块41。MG2的驱动模式、电动机MG1的非驱动模式和发动机1的非驱动模式的组合分配给块41。该组合是通过分别分离输入侧离合器8、第一输出侧离合器11和第二输出侧离合器13实现的。
覆盖就在块41上方的驱动转矩范围的块42界定在范围为从0km/h到大约60km/h的从开始到低速或中速加速的范围内。MG1(L)模式、电动机MG2的非驱动模式和发动机1的非驱动模式的组合被分配给块42。该组合是通过分别分离输入侧离合器8和第一输出侧离合器11、接合第二输出侧离合器13并且空转电动机MG2即输出轴9的旋转不驱动电动机MG2而实现的。通过这样做，效率可以提高，因为块42包括图8中所示的MG1(L)模式的高效率区域34。
覆盖就在块42上方的驱动转矩范围的块43界定在范围为从0km/h到大约60km/h的从开始到低速或中速加速的范围内。MG1(L)模式、电动机MG2的驱动模式和发动机1的非驱动模式的组合被分配给块43。该组合是通过分别分离输入侧离合器8和第一输出侧离合器11并且通过接合第二输出侧离合器13实现的。通过以此方式一起使用电动机MG1、MG2，当由电动机MG1生成的功率是在图8中所示的MG1(L)模式的高效率区域34中或附近的驱动转矩时，可以实现大于高效率区域34的车轴15的驱动转矩。
覆盖就在块43上方的驱动转矩范围的块44界定在从20km/h到大约60km/h的车辆速度范围中。MG1(L)模式、电动机MG2的驱动模式和ENG(H)的组合被分配给块44。该组合是通过分别分离输入侧离合器8并且接合第一输出侧离合器11与第二输出侧离合器13实现的。通过以此方式一起使用电动机MG1、MG2和发动机1，当由电动机MG1生成的功率是在图8中所示的MG1(L)模式的高效率区域34中或附近的驱动转矩并且由发动机1生成的功率是在图8中所示的ENG(H)模式的高效率范围38中或附近的驱动转矩时，可以实现大于高效率区域34或范围38的车轴15的驱动转矩。
因为由电动机MG1和发动机1使用的齿轮机构可以以此方式彼此区分，所以可以拓宽操作模式的选择范围。特别地，如图8中所示，MG1(L)模式的高效率区域34和ENG(H)模式的高效率范围38都包括在其中车辆速度大约为60km/h或更低的从开始到低速或中速加速的范围39a中。因此，高效率区域34和范围38可以结合使用。
覆盖就在块43、44上方的驱动转矩范围的块45界定在从大约20km/h到大约60km/h的车辆速度范围中。MG1(L)模式、电动机MG2的驱动模式和ENG(L)模式的组合被分配给块45。该组合是通过分别接合输入侧离合器8和第二输出侧离合器13并且分离第一输出侧离合器11实现的。通过以此方式一起使用电动机MG1、MG2，当由电动机MG1生成的功率是在图8中所示的MG1(L)模式的高效率区域34中或附近的驱动转矩并且由发动机1生成的功率是在图8中所示的ENG(L)模式的高效率范围37中或附近的驱动转矩时，可以实现大于高效率区域34或范围37的车轴15的驱动转矩。因为ENG(L)模式不同于区域44被使用，所以可以高效地实现更大的驱动转矩。
覆盖就在块41上方的驱动转矩范围的块46界定在超过大约60km/h的范围中。MG1非驱动模式、电动机MG2的驱动模式和ENG(H)模式的组合被分配给块46。该组合是通过分别分离输入侧离合器8和第二输出侧离合器13并且接合第一输出侧离合器11实现的。通过以此方式一起使用电动机MG2和发动机1，当由电动机MG2生成的功率是在图8中所示的MG2驱动模式的高效率区域36中或附近的驱动转矩并且由发动机1生成的功率是在图8中所示的ENG(H)模式的高效率范围38中或附近的驱动转矩时，可以实现大于高效率区域36或范围38的车轴15的驱动转矩。
覆盖就在块46上方的驱动转矩范围的块47界定在从大约60km/h到大约150km/h的范围中。MG1(H)模式、电动机MG2的驱动模式和ENG(H)模式的组合被分配给块47。该组合是通过分别分离第二输出侧离合器13并且接合输入侧离合器8和第一输出侧离合器11实现的。通过以此方式一起使用电动机MG1、MG2和发动机1，当由电动机MG1生成的功率是在图8中所示的MG1(H)模式的高效率区域35中或附近的驱动转矩并且由发动机1生成的功率是在图8中所示的ENG(H)模式的高效率范围38中或附近的驱动转矩时，可以实现大于高效率区域35或范围38的车轴15的驱动转矩。
这样，在EV主模式中，在从开始到低速或中速度加速的范围39a中，控制器20在块41的MG2单模式、块42的MG1(L)单模式、块43的MG1(L)+MG2模式、块44的MG1(L)+MG2+ENG(H)模式和块45的MG1(L)+MG2+ENG(L)模式中随着所需驱动转矩增大而以按此次序选择驱动源。同样在EV主模式中，在高速加速或爬山范围39b中，控制器20在块41的MG2单模式、块46的MG2+ENG(H)模式和块47的MG1(H)+MG2+ENG(H)中随着请求转矩增大而按此次序选择驱动源。
在EV主模式中，输入侧离合器8仅仅在其中发动机1和电动机MG1使用相同的齿轮机构的块45、47中接合。因此，除非所需的驱动转矩变得非常大，否则输入侧离合器8不会操作。因此，可以显著地降低输入侧离合器8和输入侧离合器8的摩擦板的磨损。同时，可以显著地降低致动器的驱动能量。
接下来将说明用于图10中所示发动机主模式的转换图的内容。不同于EV主模式，发动机1在发动机主模式中总是可用的以抑制车辆驱动电池的SOC的突然下降。
在用于图10中所示发动机主模式的转换图中，其上边界驱动转矩在大约从200到300Nm的区域除超低速范围（速度范围低于大约15km/h）之外的整个车辆速度范围中界定了单个块51。MG2的驱动模式、电动机MG1的非驱动模式和ENG(H)的组合被分配给块51。该组合是通过分别地分离输入侧离合器8和第二输出侧离合器13、接合第一输出侧离合器11并且停止电动机MG1实现的。此时，因为电动机MG1可以完全地停止，所以可以减小由于电动机MG1的牵引旋转造成的损失。
块52设置成覆盖从0km/h到大约15km/h的超低速和大约400Nm或更低的驱动转矩的区域并且覆盖就在从大约15km/h到大约60km/h的范围从开始到低速或中速加速的范围内的块51上方的驱动转矩范围。MG1非驱动模式、电动机MG2的驱动模式和ENG(L)模式的组合被分配给块52。该组合是通过分离第一输出侧离合器11、分别接合输入侧离合器8和第二输出侧离合器13和空转电动机MG1即第一电动机输入轴6的旋转不驱动电动机MG1实现的。通过这样做，效率可以得到提高，因为块52包括图8中所示的ENG(L)模式的高效率范围37。
覆盖就在块52上方的驱动转矩范围的块53界定在范围为从0km/h到大约60km/h的从开始到低速或中速加速的范围内。MG1(L)模式、电动机MG2的驱动模式和ENG(L)模式的组合被分配给块53。该组合是通过分别分离第一输出侧离合器11并且接合输入侧离合器8和第二输出侧离合器13实现的。
通过以此方式一起使用电动机MG1、MG2和发动机1，当由电动机MG1生成的功率是在图8中所示的MG1(L)模式的高效率区域34中或附近的驱动转矩，由电动机MG2生成的功率是在图8中所示的MG2的驱动模式的高效率区域36中或附近的驱动转矩时，并且当由发动机1生成的功率是在图8中所示的ENG(L)模式的高效率范围37中或附近的驱动转矩时，可以实现大于高效率区域34、36或范围37的车轴15的驱动转矩。因为MG1(L)模式也与块52不同地使用，所以可以高效地实现更大的驱动转矩。
覆盖就在块51紧上方的驱动转矩范围的块54界定在从大约60km/h到大约150km/h的范围中。MG1(H)模式、电动机MG2的驱动模式和ENG(H)模式的组合被分配给块54。该组合是分别通过分离第二输出侧离合器13并且接合输入侧离合器8和第一输出侧离合器11实现的。
通过以此方式一起使用电动机MG1、MG2和发动机1，当由电动机MG1生成的功率是在图8中所示的MG1(H)模式的高效率区域35中或附近的驱动转矩，由电动机MG2生成的功率是在图8中所示的MG2的驱动模式的高效率区域36中或附近的驱动转矩时，并且当由发动机1生成的功率是在图8中所示的ENG(H)模式的高效率范围38中或附近的驱动转矩时，可以实现大于高效率区域35、36或范围38的车轴15的驱动转矩。
这样，在发动机主模式中，在低于大约15km/h的超低速范围中，控制器20在块52的ENG(L)+MG2模式和块53的MG1(L)+MG2+ENG(L)中随着所需驱动转矩增大而按此次序选择驱动源。同样在发动机主模式中，在低速或中速加速范围39a中大约15km/h或更高的范围中，控制器20在块51的ENG(H)+MG2模式、块52的ENG(L)+MG2模式和块53的MG1(L)+MG2+ENG(L)模式中随着所需驱动转矩增大而按此次序选择驱动源。同样在发动机主模式中，在高速加速或爬山范围39b中，控制器20在块51的ENG(H)+MG2模式和块54的MG1(H)+MG2+ENG(H)模式中随着请求转矩增大而按此次序选择驱动源。
如上文所述，控制器20依照车辆驱动电池的SOC可选择地使用EV主模式用于主要地使用电动机MG1、MG2，或使用发动机主模式用于主要地使用发动机1。在每个模式中，控制器20选择依照所需驱动转矩和车辆速度从电动机MG1、MG2和发动机1的驱动/非驱动和减速比的组合中选择有效组合。为了实现所选组合，控制器20控制输入侧离合器8、第一输出侧离合器11和第二输出侧离合器13的接合/分离和电动机MG1、MG2的驱动/非驱动。
如图9和10的转换图中所示，在正常区域中实现的区域（即车辆速度从0到60km/h并且驱动转矩从0到300Nm的区域）中，ENG(H)模式比ENG(L)模式使用得更多并且MG1(L)模式比MG1(H)模式使用得更多。
这样，为了能够在其中电动机MG1的效率在其中行驶速度高或中并且不能仅仅使用电动机MG1的公路实现行驶的范围中很高的区域34、35中实现操作，控制器20转换输入侧离合器8、第一输出侧离合器11和第二输出侧离合器13的接合/分离这样电动机MG1的功率传输路径就可以在具有低减速比的高速齿轮机构和具有高减速比的低速齿轮机构之间选择。
当行驶速度高并且可以仅仅使用发动机1的功率执行行驶时，控制器20通过设置在发动机1侧上并且具有低减速比而不接合输入侧离合器8的高速齿轮机构而将发动机1和电动机MG2的功率传输至驱动轮。
当行驶速度低并且可以仅仅使用电动机MG1的功率执行行驶时，控制器20通过设置在电动机MG1侧上并且具有高减速比的低速齿轮机构而将电动机MG1的功率传输至驱动轮。
当行驶速度低并且不能仅仅使用电动机MG1的功率执行行驶时，通过接合输入侧离合器8，控制器20通过设置在电动机MG1侧上并且具有高减速比的低速齿轮机构而将发动机1和电动机MG1的功率传输至车轴15。
因为车辆功率传输设备是如上文所述构造的，所以如果输入侧离合器8接合，在发动机侧上的高速齿轮机构5、10、11或电动机侧上的低速齿轮机构7、12、13就可以由发动机1和电动机MG1共同地使用。如果输入侧离合器8被分离，发动机1可以使用高速齿轮机构5、10、11而电动机MG1可以使用低速齿轮机构7、12、13。
具有最低减速比的高速齿轮机构设置在发动机1侧上，并且具有最高减速比的低速齿轮机构设置在电动机MG1侧上。因此，发动机1可以使用由发动机1通常在混合动力车辆中频繁地使用的齿轮机构而不管输入侧离合器8的接合/分离。电动机MG1可以使用通常在混合动力车辆中由电动机MG1频繁地使用的齿轮机构而不管输入侧离合器8的接合/分离。
（第二实施例）
接下来将描述本发明的第二实施例，且聚焦于与第一实施例的区别。如图13所示，不同于第一实施例，在依照本实施例的车辆功率传输设备中，与第一电动机输入轴6和第二发动机输入轴4接合和分离的输入侧离合器8布置在电动机MG1和第二主动齿轮7之间而不是第一主动齿轮5和第二主动齿轮7之间。
为了实现这种配置，圆柱形电动机输入轴18装接到由第一电动机输入轴6旋转的输入侧离合器8的一部分上。圆柱形电动机输入轴18同轴地围绕由第二发动机输入轴4旋转的输入侧离合器8的另一部分。圆柱形电动机输入轴18同轴地围绕第二发动机输入轴4并且朝发动机1延伸。圆柱形电动机输入轴18由第一电动机输入轴6旋转。第二主动齿轮7不固定至第一电动机输入轴6而是固定到圆柱形电动机输入轴18中在两个端部之间更靠近发动机1的端部。第二主动齿轮7由圆柱形电动机输入轴18旋转。
在本实施例中，第二发动机输入轴4由圆柱形电动机输入轴18旋转地支撑，并且圆柱形电动机输入轴18由第二发动机输入轴4旋转地支撑。因此，与第一实施例的车辆功率传输设备相比，可以减少单独地提供用于支撑输入轴4、6、18的轴承的数目。因为输入侧离合器8不是布置在低速齿轮机构和高速齿轮机构之间，所以由低速齿轮机构和高速齿轮机构构成的元件会更紧凑。
在本实施例中，发动机1、发动机输入轴2、4、第一主动齿轮5、第二主动齿轮7、输入侧离合器8、第一电动机输入轴6和电动机MG1按此次序布置在同一个轴线上。使用这种配置，可以缩短第一电动机输入轴6的轴长度，因此增大对扭转振动的抵抗力。
本实施例的控制器20的其它结构和操作与第一实施例的相同。因此，与第一实施例类似，从发动机1向第一主动齿轮5传输功率的第二发动机输入轴4和从电动机MG1向第二主动齿轮7传输功率的第一电动机输入轴6可以由输入侧离合器8接合和分离。因此，类似于第一实施例的操作模式的组合的选择是可能的。
（第三实施例）
接下来将描述本发明的第三实施例，且聚焦于它与第一实施例的区别。不同于第一实施例，在依照本实施例的车辆功率传输设备中，与第一电动机输入轴6和第二发动机输入轴4接合和分离的输入侧离合器8布置在如图14中所示的发动机1和第一主动齿轮5之间而不是第一主动齿轮5和第二主动齿轮7之间。
为了实现这种配置，圆柱形发动机输入轴19装接到由第二发动机输入轴4旋转的输入侧离合器8的一部分上。圆柱形电动机输入轴18同轴地围绕由第一电动机输入轴6旋转的输入侧离合器8的另一部分。圆柱形发动机输入轴19同轴地围绕第一电动机输入轴6并且朝电动机MG1延伸。圆柱形发动机输入轴19由第二发动机输入轴4旋转。第一主动齿轮5不固定至第二发动机输入轴4而是固定至圆柱形发动机输入轴19中在两个端部之间更靠近电动机MG1的端部。第一主动齿轮5由圆柱形发动机输入轴19旋转。
在本实施例中，第一电动机输入轴6由圆柱形发动机输入轴19旋转地支撑，并且圆柱形发动机输入轴19由第一电动机输入轴6旋转地支撑。因此，与第一实施例的车辆功率传输设备相比，可以减少单独地提供用于支撑输入轴4、6、19的轴承构件的数目。因为输入侧离合器8不是布置在低速齿轮机构和高速齿轮机构之间，所以由低速齿轮机构和高速齿轮机构构成的元件会更紧凑。
在本实施例中，发动机1、发动机输入轴2、4、输入侧离合器8、第一主动齿轮5、第二主动齿轮7、第一电动机输入轴6和电动机MG1按此次序布置在同一个轴线上。使用这种配置，可以缩短发动机输入轴2、4的轴长度，因此增大对扭转振动的抵抗力。
本实施例的控制器20的其它结构和操作与第一实施例的相同。因此，与第一实施例类似，从发动机1向第一主动齿轮5传输功率的第二发动机输入轴4和从电动机MG1向第二主动齿轮7传输功率的第一电动机输入轴6可以由输入侧离合器8接合和分离。因此，类似于第一实施例的操作模式的组合的选择是可能的。
（第四实施例）
接下来将描述本发明的第四实施例，且聚焦于它与第一实施例的区别。依照本实施例的车辆功率传输设备的结构显示于图15中（但是未显示控制器20）。与第一实施例相同的零件与第一实施例使用相同的参考标记表示并且在下文中并未说明或仅仅简要地说明。
本实施例与第一实施例的主要区别是除了两级低速齿轮机构和高速齿轮机构之外还设置了中速齿轮机构（对应于第二电动机侧齿轮机构的实例）。中速齿轮机构的减速比小于低速齿轮机构并且大于高速齿轮机构。
更具体地，两级低速和中速齿轮机构相对于功率传输路径设置在输入侧离合器8的电动机MG1侧上。因此，发动机1可以使用由发动机1通常在混合动力车辆中频繁地使用的齿轮机构而不管输入侧离合器8的接合/分离。电动机MG1可以使用通常在混合动力车辆中由电动机MG1频繁地使用的第一和第二电动机侧齿轮机构而不管输入侧离合器8的接合/分离。
更具体地，在本实施例中，从电动机MG1延伸并且接收由电动机MG1生成的功率的输入的第一电动机输入轴6a形成为圆柱形轴。第一电动机输入轴6a从输入侧离合器8向发动机1延伸并且同轴地围绕第二发动机输入轴4。因此，第一电动机输入轴6布置在比输入侧离合器8更靠近发动机1的一侧上。
电动机MG1的转子同轴地固定到第一电动机输入轴6a上。因此，如果电动机MG1被驱动以生成功率并且电动机MG1的转子相对于电动机MG1的定子旋转，则第一电动机输入轴6a也随着转子的旋转而旋转。
第二主动齿轮7a和第三主动齿轮7b在比电动机MG1更靠近发动机1的一侧上枢转地固定到第一电动机输入轴6a的一部分上。第二主动齿轮7a和第三主动齿轮7b由第一电动机输入轴6a的旋转而旋转。
第二主动齿轮7a与第二从动齿轮12a啮合。第二从动齿轮12a由输出轴9旋转地支撑。第二输出侧离合器13a固定到输出轴9上并且与输出轴9和第二从动齿轮12a接合和分离。
第三主动齿轮7b与第三从动齿轮12b啮合。第三从动齿轮12b由输出轴9旋转地支撑。第三输出侧离合器13b固定到输出轴9上并且与输出轴9和第三从动齿轮12b接合和分离。
第一主动齿轮5设置在发动机1和第二主动齿轮7a（和第三主动齿轮7b）之间。使用这种结构，可以缩短从发动机1到发动机侧齿轮机构5、10、11的距离。因此，发动机输入轴2、4对扭转振动的抵抗力可以维持得很高。
在本实施例中，电动机MG2可以如图15中的虚线所示固定到输出轴9上或者电动机MG2可以去除。在下面的解释中，假定未设置电动机MG2。
在具有上述结构的车辆功率传输设备中，第一主动齿轮5、第一从动齿轮10和第一输出侧离合器11构成类似于第一实施例的高速齿轮机构。
如果第二输出侧离合器13a接合，就会在输出轴9和第二从动齿轮12a之间执行功率传输。因此就会通过第二主动齿轮7a、第二从动齿轮12a和第二输出侧离合器13a（未通过发动机输入轴2、4）在第一电动机输入轴6a和输出轴9之间执行功率传输。如果第二输出侧离合器13a分离，就不会通过第二主动齿轮7a、第二从动齿轮12a和第二输出侧离合器13a在第一电动机输入轴6a和输出轴9之间执行功率传输。第二主动齿轮7a、第二从动齿轮12a和第二输出侧离合器13a构成（对应于第一电动机侧齿轮机构的）低速齿轮机构。
如果第三输出侧离合器13b接合，就会在输出轴9和第三从动齿轮12b之间执行功率传输。因此，就会通过第三主动齿轮7b、第三从动齿轮12b和第三输出侧离合器13b在第一电动机输入轴6a和输出轴9之间执行功率传输。如果第三输出侧离合器13b分离，就不会通过第三主动齿轮7b、第三从动齿轮12b和第三输出侧离合器13b在第一电动机输入轴6a和输出轴9之间执行功率传输。第三主动齿轮7b、第三从动齿轮12b和第二输出侧离合器13a构成（对应于第二电动机侧齿轮机构的）中速齿轮机构。
低速齿轮机构的减速比大于中速齿轮机构，并且中速齿轮机构的减速比是大于高速齿轮机构。因此，在车辆功率传输设备中，按照功率传输路径和配置这两方面来说，更靠近发动机1的齿轮机构是高速齿轮机构并且更靠近电动机MG1的齿轮机构是低速齿轮机构。
在这种结构中，控制器20基于在车辆内获得并且类似于第一实施例的各个物理量通过控制电动机MG1的驱动/非驱动和输入侧离合器8、第一输出侧离合器11、第二输出侧离合器13a和第三输出侧离合器13b的接合/分离而控制由发动机1和电动机MG1生成的功率的传输路径和减速比。
通过由控制器20执行的离合器8、11、13a、13b的这种控制，由电动机MG1生成的功率可以通过低速齿轮机构、中速齿轮机构和高速齿轮机构中的任一个传输至驱动轮16、17。而且，由发动机1生成的功率可以通过低速齿轮机构、中速齿轮机构和高速齿轮机构中的任一个传输至驱动轮16、17。
图16显示了控制器20对离合器8、11、13a、13b的控制内容和由电动机MG1和发动机1使用的齿轮机构之间的相应关系。在图16中，每个圆圈标记意味着离合器的接合并且每个空白意味着离合器的分离。
例如，作为其中发动机1通过中速齿轮机构传输功率的ENG（M）模式和其中电动机MG1通过中速齿轮机构传输功率的MG1(M)模式的组合的ENG（M）+MG1(M)模式是通过分别接合输入侧离合器8和第三输出侧离合器13b并且分离第一输出侧离合器11和第二输出侧离合器13a实现的。这样，发动机1和电动机MG1就可以共同使用相同的齿轮机构。
另外，例如，作为其中发动机1通过高速齿轮机构传输功率的ENG(H)模式和其中电动机MG1通过中速齿轮机构传输功率的MG1(M)模式的组合的ENG(H)+MG1(M)模式是通过分别接合第一输出侧离合器11和第三输出侧离合器13b并且分离输入侧离合器8和第二输出侧离合器13a实现的。这样，发动机1和电动机MG1就可以分别使用不同的齿轮机构。然而，在这种情形下，因为车辆功率传输设备的结构，由发动机1使用的齿轮机构被限于高速齿轮机构，并且由电动机MG1使用的齿轮机构被限于低速齿轮机构或中速齿轮机构。
另外，例如，其中发动机1通过高速齿轮机构传输功率的仅仅使用ENG(H)模式的ENG(H)单模式是通过分别接合第一输出侧离合器11并且分离输入侧离合器8、第二输出侧离合器13a和第三输出侧离合器13b实现的。
电动机MG1和发动机1的特性的实例以与图8中相同的方式显示在图17中。图17中的实线60显示了在平面区域恒速行驶期间各个车辆速度下的所需驱动转矩。实线61、62、63分别显示了可以由电动机MG1分别在MG1(L)模式、MG1(M)模式和MG1(H)模式中的各个车辆速度下生成的驱动转矩的上限。
由虚线围绕的区域64、65、66显示了其中效率（相当于汽油消耗定额）假定分别等于或高于MG1(L)模式、MG1(M)模式和MG1(H)模式中的预定基准。实线67、68、69显示了其中效率假定分别在ENG(L)模式、ENG（M）模式和ENG(H)模式中为最大值的范围（最高效率线）。
同样在本实施例中，为了实现适于车辆状态的行驶，电动机MG1和发动机1的操作模式是考虑电动机MG1和发动机1的上述特性选取的。
电动机MG1和发动机1的操作模式的选取的基本概念是在车辆速度和所需驱动转矩之间的关系中选取最高效的组合。更具体地，控制器20由类似于第一实施例中方法的方法基于SOC在EV主模式和发动机主模式之间转换行驶模式。控制器20通过使用相应的转换图选择分别对应于每个EV主模式和发动机主模式中的所需驱动转矩和所获得的车辆速度的电动机MG1和发动机1的操作模式的组合。
在本实施例中，图18中所示的转换图用作用于EV主模式的转换图，并且图19中所示的转换图用作用于发动机主模式的转换图。
接下来，将说明图18和19的转换图的划分和分配的具体内容。在用于图18的EV主模式的转换图上，等于或低于大约400Nm的驱动转矩的范围在整个车辆速度范围内界定了单个块71。发动机1的非驱动模式和MG1(M)模式的组合被分配给块71。这是因为MG1(M)模式中的高效率的区域65出现在块71的中心。该组合是通过分别分离输入侧离合器8、第一输出侧离合器11和第二输出侧离合器13a并且接合第三输出侧离合器13b实现的。
覆盖就在块71紧上方的驱动转矩范围的块72界定在范围为从0km/h到大约70km/h的从开始到低速或中速加速的范围内。发动机1的非驱动模式和MG1(L)模式的组合被分配给块72。这是因为MG1(L)模式中的高效率的区域64出现在块72的中心。该组合是通过分别分离输入侧离合器8、第一输出侧离合器11和第二输出侧离合器13a并且接合第二输出侧离合器13a实现的。
覆盖就在块72紧上方的驱动转矩范围的块73界定在范围为从0km/h到大约70km/h的从开始到低速或中速加速的范围内。MG1(L)模式和ENG(L)模式的组合被分配给块73。通过以此方式一起使用电动机MG1和发动机1，当由电动机MG1生成的功率是在图17中所示的MG1(L)模式的高效率区域64中或附近的驱动转矩并且由发动机1生成的功率是在图17中所示的ENG(L)模式的高效率范围67中或附近的驱动转矩时，可以实现大于高效率区域64或范围67的车轴15的驱动转矩。该组合是通过分别分离第一输出侧离合器11和第三输出侧离合器13b并且接合输入侧离合器8和第二输出侧离合器13a实现的。
覆盖就在块71紧上方的驱动转矩范围的块74界定在超过70km/h的高速范围中。MG1(M)模式和ENG(H)模式的组合被分配给块74。通过以此方式一起使用电动机MG1和发动机1，当由电动机MG1生成的功率是在图17中所示的MG1(M)模式的高效率区域65中或附近的驱动转矩并且由发动机1生成的功率是在图17中所示的ENG(H)模式的高效率范围69中或附近的驱动转矩时，可以实现大于高效率区域65或范围69的车轴15的驱动转矩。该组合是通过分别分离输入侧离合器8和第二输出侧离合器13a并且接合第一输出侧离合器11和第三输出侧离合器13b实现的。
覆盖就在块74紧上方的驱动转矩范围的块75界定在超过60km/h的高速范围中。MG1(M)模式和ENG（M）模式的组合被分配给块75。通过以此方式一起使用电动机MG1和发动机1，当由电动机MG1生成的功率是在图17中MG1(M)模式的高效率区域65中或附近的驱动转矩并且由发动机1生成的功率是在图17中ENG（M）模式的高效率范围68中或附近的驱动转矩时，可以实现大于高效率区域65或范围68的车轴15的驱动转矩。可以实现更高的驱动转矩，因为驱动转矩的值在ENG（M）模式的高效率范围68中比在ENG(H)模式的高效率范围69中更高。该组合是通过分别分离第一输出侧离合器11和第二输出侧离合器13a并且接合输入侧离合器8和第三输出侧离合器13b实现的。
在EV主模式中，输入侧离合器8仅仅在其中发动机1和电动机MG1使用相同的齿轮机构的块73、75中接合。因此，除非所需的驱动转矩变得非常大，否则输入侧离合器8不会操作。因此，可以显著地降低输入侧离合器8和输入侧离合器8的摩擦板的磨损。同时，可以显著地降低致动器的驱动能量。
在用于图19的发动机主模式的转换图上，在从0km/h到20km/h的超低车辆速度范围中，用于仅仅在MG1(M)模式中驾驶车辆的MG1(M)单模式分配给其中所需驱动转矩等于或低于大约400Nm的块81。这样，同样在主要地使用发动机1的发动机主模式中，车辆仅仅由电动机MG1在其中电功率消耗不是很大的超低速范围中驱动。该组合是通过分别分离输入侧离合器8、第一输出侧离合器11和第二输出侧离合器13a并且接合第三输出侧离合器13b实现的。
覆盖就在块81紧上方的驱动转矩范围的块82界定在超低速范围中。用于仅仅在MG1(L)模式中驱动车辆的MG1(L)单模式被分配给块82。这样，同样在主要地使用发动机1的发动机主模式中，车辆仅仅由电动机MG1在其中电功率消耗不是很大的超低速范围中驱动。驱动转矩比在块81更大。因此，代替MG1(M)模式，使用在高驱动转矩范围中具有高效率区域64的MG1(L)模式。该组合是通过分别分离输入侧离合器8、第一输出侧离合器11和第二输出侧离合器13a并且接合第二输出侧离合器13a实现的。
MG1(M)模式和ENG(H)模式的组合分配给在其中心具有MG1(M)模式的高效率区域65的块83。MG1(H)模式和ENG(H)模式的组合分配给在其中心具有MG1(H)模式的高效率区域66的块84。分配给块84的该组合是通过分别分离第二输出侧离合器13a和第三输出侧离合器13b并且接合输入侧离合器8和第一输出侧离合器11实现的。
覆盖就在块83、84紧上方的驱动转矩范围的块85界定在从大约20km/h到大约150km/h的中速到高速范围中。MG1(M)模式和ENG（M）的组合被分配给块85。通过以此方式一起使用电动机MG1和发动机1，当由电动机MG1生成的功率是在图17中MG1(M)模式的高效率区域65中或附近的驱动转矩并且由发动机1生成的功率是在图17中ENG（M）模式的高效率范围68中或附近的驱动转矩时，可以实现大于高效率区域65或范围68的车轴15的驱动转矩。
覆盖就在块82、85紧上方的驱动转矩范围的块86界定在从大约20km/h到大约60km/h的中速范围中。MG1(L)模式和ENG(L)模式的组合被分配给块86。通过以此方式一起使用电动机MG1和发动机1，当由电动机MG1生成的功率是在图17中所示的MG1(L)模式的高效率区域64中或附近的驱动转矩并且由发动机1生成的功率是在图17中所示的ENG(L)模式的高效率范围67中或附近的驱动转矩时，可以实现大于高效率区域64或范围67的车轴15的驱动转矩。
在发动机主模式中，输入侧离合器8仅仅在其中发动机1和电动机MG1使用相同的齿轮机构的块84、85、86中接合。因此，除非所需的驱动转矩变得非常大或者车辆速度变得非常高，否则输入侧离合器8不会操作。因此，可以显著地降低输入侧离合器8和输入侧离合器8的摩擦板的磨损。同时，可以显著地降低致动器的驱动能量。
如上文所述，控制器20依照车辆驱动电池的SOC可选择地使用EV主模式用于主要地使用电动机MG1，或使用发动机主模式用于主要地使用发动机1。控制器20在EV主模式和发动机主模式中的每一个中分别依照所需驱动转矩和车辆速度选择电动机MG1和发动机1的驱动/非驱动和减速比的有效组合。为了实现所选组合，控制器20控制输入侧离合器8、第一输出侧离合器11、第二输出侧离合器13a和第三输出侧离合器13b的接合/分离和电动机MG1的驱动/非驱动。
如图18和19的转换图中所示，在正常区域中实现的（即由从0到60km/h的车辆速度和从0到300Nm的驱动转矩界定的）区域中，ENG(H)模式比ENG(L)模式和MG1(M)模式使用得更多并且MG1(L)模式比MG1(H)模式使用得更多。
这样，同样在使用三级或更多级的多级齿轮机构时，可以获得类似于第一实施例的效果。
（第五实施例）
接下来将描述本发明的第五实施例，且聚焦于它与第一实施例的区别。依照本实施例的车辆功率传输设备的结构显示于图20中（但是未显示控制器20）。与第一实施例相同的零件与第一实施例使用相同的参考标记表示并且在下文中并未说明或仅仅简要地说明。
本实施例与第一实施例的主要区别是除了类似于第四实施例的两级低速齿轮机构和高速齿轮机构之外还设置了中速齿轮机构。两级的低速齿轮机构和中速齿轮机构相对于功率传输路径和配置设置在输入侧离合器8的电动机MG1侧上。
更具体地，第二主动齿轮7c和第三主动齿轮7d枢转地固定到第一电动机输入轴6上，这样第二主动齿轮7c和第三主动齿轮7d就由第一电动机输入轴6的旋转而旋转。
第二主动齿轮7c与由输出轴9旋转地支撑的第二从动齿轮12c啮合。第二输出侧离合器13c固定到输出轴9上并且与输出轴9和第二从动齿轮12c接合和分离。
第三主动齿轮7d与由输出轴9旋转地支撑的第三从动齿轮12d啮合。第三输出侧离合器13d固定到输出轴9上并且与输出轴9和第三从动齿轮12d接合和分离。在本实施例中未设置电动机MG2。
在具有上述结构的车辆功率传输设备中的控制器20的操作与第四实施例中的相同。
这样，同样在使用三级或更多级的多级齿轮机构时，可以获得类似于第一实施例的效果。
（第六实施例）
接下来将描述本发明的第六实施例，且聚焦于它与第一实施例的区别。如图21所示，在依照本实施例的车辆功率传输设备中，与第一实施例不同，电动机MG1和第二主动齿轮7（构成低速齿轮机构）布置在第一主动齿轮5（构成高速齿轮机构）和发动机1之间。
更具体地，输入侧离合器8装接在第二发动机输入轴4上的阻尼器3和第一主动齿轮5之间。与第一实施例不同地形成圆柱形的第一电动机输入轴6固定到输入侧离合器8上。输入侧离合器8与第二发动机输入轴4和第一电动机输入轴6接合和分离的功能与第一实施例中相同。
第一电动机输入轴6同轴地围绕第二发动机输入轴4并且从输入侧离合器8向第一主动齿轮5延伸。电动机MG1和第二主动齿轮7按该次序从更靠近输入侧离合器8的一侧固定到第一电动机输入轴6上。因此，输入侧离合器8布置在电动机MG1和发动机1之间。
同样第二从动齿轮12和第二输出侧离合器13依照第二主动齿轮7的配置而布置在第一从动齿轮10和第一输出侧离合器11的差动齿轮14侧上。因此，不同于第一实施例，高速齿轮机构5、10、11布置在低速齿轮机构7、12、13的远离发动机1的侧上。
这样，电动机MG1就比第一主动齿轮5（高速齿轮机构）和第二主动齿轮7（低速齿轮机构）放置得更靠近发动机1。因此，电动机MG1可以布置在其中离合器、变矩器等已经放入传统车辆中的位置中。因此，可以有效地使用空间。通过延伸电动机MG1、MG2之间的距离，可以增大电动机MG2的安装尺寸的自由度而又避免干涉电动机MG1。
本实施例的控制器20的其它结构和操作与第一实施例的相同。因此，类似于第一实施例的操作模式的组合的选择是可能的。在图1和图21之间使用相同的符号表示相同的零件。
（第七实施例）
接下来将描述本发明的第七实施例，且聚焦于它与第一实施例的区别。如图22所示，在依照本实施例的车辆功率传输设备中，与第一实施例不同，电动机MG1和第二主动齿轮7（构成低速齿轮机构）布置在第一主动齿轮5（构成高速齿轮机构）和发动机1之间。
更具体地，输入侧离合器8装接在第二发动机输入轴4上的阻尼器3和第一主动齿轮5之间。与第一实施例不同地形成圆柱形的第一电动机输入轴6固定到输入侧离合器8上。输入侧离合器8与第二发动机输入轴4和第一电动机输入轴6接合和分离的功能与第一实施例中相同。
第一电动机输入轴6同轴地围绕第二发动机输入轴4并且从输入侧离合器8向发动机1延伸。第二主动齿轮7和电动机MG1按该次序从更靠近输入侧离合器8的一侧固定到第一电动机输入轴6上。因此，输入侧离合器8布置在第一主动齿轮5（高速齿轮机构）和第二主动齿轮7（低速齿轮机构）之间。
同样第二从动齿轮12和第二输出侧离合器13依照第二主动齿轮7的配置而布置在第一从动齿轮10和第一输出侧离合器11的差动齿轮14侧上。因此，不同于第一实施例，高速齿轮机构5、10、11布置在低速齿轮机构7、12、13的远离发动机1的侧上。
这样，电动机MG1就比第一主动齿轮5（高速低速齿轮机构）和第二主动齿轮7（低速齿轮机构）放置得更靠近发动机1。因此，电动机MG1可以布置在其中离合器、变矩器等已经放入传统车辆中的位置中。因此，可以有效地使用空间。通过延伸电动机MG1、MG2之间的距离，可以增大电动机MG2的安装尺寸的自由度而又避免干涉电动机MG1。
本实施例的控制器20的其它结构和操作与第一实施例的相同。因此，类似于第一实施例的操作模式的组合的选择是可能的。在图1和图22之间使用相同的符号表示相同的零件。
（第八实施例）
接下来将描述本发明的第八实施例，且聚焦于它与第一实施例的区别。依照本实施例的车辆功率传输设备的结构显示于图23中（但是未显示控制器20）。与第一实施例相同的零件与第一实施例使用相同的参考标记表示并且在下文中并未说明或仅仅简要地说明。
本实施例与第一实施例的区别是高速齿轮机构（对应于发动机侧齿轮机构的实例）、低速齿轮机构（对应于第一电动机侧齿轮机构的实例）和输出轴的结构。
首先将具体地说明高速齿轮机构。第一实施例的高速齿轮机构（参见图1）由第一主动齿轮5、第一从动齿轮10和第一输出侧离合器11构成。本实施例的高速齿轮机构由发动机侧行星齿轮机构Pe和离合器21构成。
在发动机侧行星齿轮机构Pe中，中心齿轮Se连接至第一发动机输入轴2，并且环形齿轮Re固定（至例如车辆的主体）。离合器21依照控制器20的控制接合和分离发动机侧行星齿轮机构Pe的托架Ce和第一输出轴9a的端部（发动机1侧端）。
使用这种结构，（从发动机1或输入侧离合器8）传输至第一发动机输入轴2的功率就在对应于发动机侧行星齿轮机构Pe的结构的减速比下从中心齿轮Se传输至托架Ce。如果离合器21在此时接合，则功率还会从托架Ce传输至第一输出轴9a。
接下来将具体地说明低速齿轮机构。第一实施例的低速齿轮机构（参见图1）由第二主动齿轮7、第二从动齿轮12和第二输出侧离合器13构成。本实施例的低速齿轮机构由发动机侧行星齿轮机构Pm和离合器23构成。
在电动机侧行星齿轮机构Pm中，中心齿轮Sm连接至第一电动机输入轴6，并且环形齿轮Rm固定（至例如车辆的主体）。离合器23依照控制器20的控制接合和分离电动机侧行星齿轮机构Pm的托架Cm和第一输出轴9a的另一个端部（电动机1侧端）。
使用这种结构，（从电动机MG1或输入侧离合器8）传输至第一电动机输入轴6的功率就在对应于发动机侧行星齿轮机构Pm的结构的减速比下从中心齿轮Sm传输至托架Cm，且该减速比大于对应于发动机侧行星齿轮机构Pe的结构的减速比。如果离合器23在此时接合，则功率还会从托架Cm传输至第一输出轴9a。
在本实施例中，高速齿轮机构和低速齿轮机构的减速比都大于1。低速齿轮机构的减速比大于高速齿轮机构的减速比。
接下来将具体地说明输出轴。在本实施例中，设置了第一输出轴9a、齿轮9b、齿轮9c和第二输出轴9d来代替第一实施例的输出轴9（参见图1）。
第一输出轴9a是围绕第一发动机输入轴2、第一电动机输入轴6和输入侧离合器8的圆柱形功率传输轴。第一输出轴9a与第一发动机输入轴2和第一电动机输入轴6同轴地布置。
电动机MG2生成的功率输入从电动机MG2延伸的第二输出轴9d。第二输出轴9d布置成平行和横向于第一发动机输入轴2、第一电动机输入轴6和第一输出轴9a。第二输出轴9d输出功率以传输至差动齿轮14、车轴15等。
齿轮9b固定至第一输出轴9a并且由第一输出轴9a旋转。齿轮9c固定至第二输出轴9d并且由第二输出轴9d旋转。齿轮9b、9c彼此啮合并且以对应于它们的齿之比的转数比一起旋转。
同样通过使用这种结构，当输入侧离合器8接合时，类似于第一实施例，功率可以在第一发动机输入轴2上的高速齿轮机构Pe、11和第一电动机输入轴6上的低速齿轮机构Pm、13之间传输。当输入侧离合器8分离时，第一发动机输入轴2的功率和第一电动机输入轴6的功率可以同时在不同的减速比下传输至第一输出轴9a、齿轮9b、齿轮9c和第二输出轴9d。
本实施例的控制器20的操作与第一实施例的相同。然而，与第一输出侧离合器11的接合/分离控制相同的控制应用于离合器21而代替第一输出侧离合器11。与第二输出侧离合器13的接合/分离控制相同的控制应用于离合器23而代替第二输出侧离合器13。
（第九实施例）
接下来将描述本发明的第九实施例，且聚焦于它与第八实施例的区别。依照本实施例的车辆功率传输设备的结构显示于图24中（但是未显示控制器20）。与第一实施例相同的零件与第一实施例使用相同的参考标记表示并且在下文中并未说明或仅仅简要地说明。
本实施例的控制器20的操作与第八实施例的相同。本实施例的车辆功率传输设备的结构与第一实施例的差异是高速齿轮机构（发动机侧行星齿轮机构Pe和离合器21）的结构。
更具体地，在发动机侧行星齿轮机构Pe中，托架Ce连接至第一发动机输入轴2，并且环形齿轮Re固定（至例如车辆的主体）。离合器21依照控制器20的控制接合和分离发动机侧行星齿轮机构Pe的中心齿轮Se和第一输出轴9a的端部（发动机1侧端）。
使用这种结构，（从发动机1或输入侧离合器8）传输至第一发动机输入轴2的功率就在对应于发动机侧行星齿轮机构Pe的结构的减速比下从托架Ce传输至中心齿轮Se。如果离合器21在此时接合，则功率还会从中心齿轮Se传输至第一输出轴9a。
同样在使用这种结构时，可以获得类似于第八实施例的效果。依照本实施例，中心齿轮Se和托架Ce之间的连接关系与第八实施例中的相反。因此，可以实现小于1的高速齿轮机构的减速比下的超速传动。
（第十实施例）
接下来将描述本发明的第十实施例，且聚焦于它与第八实施例的区别。依照本实施例的车辆功率传输设备的结构显示于图25中（但是未显示控制器20）。与第一实施例相同的零件与第一实施例使用相同的参考标记表示并且在下文中并未说明或仅仅简要地说明。
本实施例的控制器20的操作与第八实施例的相同。本实施例的车辆功率传输设备的结构与第一实施例的主要区别是高速齿轮机构（发动机侧行星齿轮机构Pe和离合器21）和低速齿轮机构（电动机侧行星齿轮机构Pm和离合器23）的结构。
首先将具体地说明高速齿轮机构。在发动机侧行星齿轮机构Pe中，中心齿轮Se连接至第一发动机输入轴2，并且托架Ce固定（至例如车辆的主体）。离合器21依照控制器20的控制接合和分离发动机侧行星齿轮机构Pe的环形齿轮Re和第一输出轴9a的端部（发动机1侧端）。
使用这种结构，（从发动机1或输入侧离合器8）传输至第一发动机输入轴2的功率就在对应于发动机侧行星齿轮机构Pe的结构的减速比下从中心齿轮Se传输至环形齿轮Re。如果离合器21在此时接合，则功率还会从环形齿轮Re传输至第一输出轴9a。
接下来将具体地说明低速齿轮机构。在电动机侧行星齿轮机构Pm中，中心齿轮Sm连接至第一电动机输入轴6，并且托架Cm固定（至例如车辆的主体）。离合器23依照控制器20的控制接合和分离电动机侧行星齿轮机构Pm的环形齿轮Rm和第一输出轴9a的另一个端部（电动机1侧端）。
使用这种结构，（从电动机MG1或输入侧离合器8）传输至第一电动机输入轴6的功率就在对应于电动机侧行星齿轮机构Pm的结构的减速比下从中心齿轮Sm传输至环形齿轮Rm，且该减速比大于对应于发动机侧行星齿轮机构Pe的结构的减速比。如果离合器23在此时接合，则功率还会从环形齿轮Rm传输至第一输出轴9a。
同样通过使用这种结构，当输入侧离合器8接合时，类似于第八实施例，功率可以在第一发动机输入轴2上的高速齿轮机构Pe、11和第一电动机输入轴6上的低速齿轮机构Pm、13之间传输。当输入侧离合器8分离时，第一发动机输入轴2的功率和第一电动机输入轴6的功率可以同时在不同的减速比下传输至第一输出轴9a、齿轮9b、齿轮9c和第二输出轴9d。
（第十一实施例）
接下来将描述本发明的第十一实施例。本实施例与第一实施例的区别仅仅是图26中所示转换图代替图10中所示的转换图用作发动机主模式的转换图。图26的转换图与图10的转换图的不同在于图10的块51、52部分地替换为块55用于执行发电模式。图10的块51中的替换部分是最低速（在本实施例中为从0km/h到大约30km/h的车辆速度范围）的区域55和最低负载（在本实施例中从0Nm到大约200Nm的驱动转矩范围）。
因此，在低速和低负载区域内，会通过使用发动机1中生成的功率在电动机MG1中生成电功率。因此，可以不通过齿轮机构（5，7，78，7c，10，11，12，128，12c，13，138，13c）对车辆驱动电池充电，因此可以提高效率并且抑制SOC的降低。
（第十二实施例）
接下来将描述本发明的第十二实施例。本实施例与第十一实施例的区别仅仅是图27中所示转换图代替图26中所示的转换图用作发动机主模式的转换图。图27的转换图与图26的转换图的区别是被分配了MG1(H)模式、电动机MG2的驱动模式和ENG(H)模式的组合的块54膨胀至整个块52和其中在图10中转矩很低的块53的一部分并且变为块56。
图27中的虚线箭头标记91表示做出从低速低负载行驶过渡到低速中负载行驶的行驶并且通常发生在城市地区中行驶的过程中。使用上述结构，当发生点线91所示的行驶时，在行驶从块55进入块52之后，通过主要地在如上文所述的ENG(H)模式中执行行驶可以减少齿轮换挡的次数。实际上，当使用图26中所示的转换图时，齿轮的换挡发生在由x标记92显示的状态中。相反，在本实施例中不会发生齿轮的换档。
图27中的虚线箭头标记93表示超车（即从中速低负载行驶过渡到中速中负载行驶）的加速。当发生虚线箭头标记93所示的这种行驶时，通过已经主要地在上文所述的ENG(H)模式中执行行驶可以减少齿轮换挡的次数。实际上，当使用图26中所示的转换图时，齿轮的换挡发生在由x标记94显示的状态中。相反，在本实施例中不会发生齿轮的换档。另外，当进行从块51到块56的过渡时，仅仅电动机MG1被操作，因此不会发生齿轮的换档。
这样，在本实施例中，通过使用图27的转换图可以减少齿轮的换挡次数，这样就可以提高驾驶舒适性。
（其它实施例）
本发明的范围并不限于上述说明的实施例。而是本发明的范围包括能够实现详细说明本发明的零件的功能的各种形式。
（1）例如，输入侧离合器8的接合/分离在上述实施例中是由致动器控制的。当输入侧离合器8接合时，驱动转矩从第二发动机输入轴4传输至第一电动机输入轴6（或第一电动机输入轴6a）并且驱动转矩从第一电动机输入轴6（或第一电动机输入轴6a）传输至第二发动机输入轴4。即，当输入侧离合器8接合时可以进行驱动转矩的双向传输。
然而，本发明并没有限于此。例如，代替具有上述结构的每个实施例的输入侧离合器8，可以采用众所周知的单向离合器或双向离合器。单向离合器或双向离合器被固定成驱动转矩仅仅从第二发动机输入轴4侧传输至第一电动机输入轴6侧（或第一电动机输入轴6a侧）。
通过采用这种单向离合器或双向离合器，就不需要使用致动器来控制输入侧离合器8的接合/分离。因此，就不需要提供致动器。这是因为设置在第一电动机输入轴6侧（或第一电动机输入轴6a侧）上的齿轮机构（低速齿轮机构或中速齿轮机构）比设置在第二发动机输入轴4侧上的高速齿轮机构具有更大的减速比。
即，例如当在第五实施例中选择MG1(M)+ENG(H)模式时，第一电动机输入轴6的转速高于第二发动机输入轴4的转速。因此，单向离合器空转并且提供了与其中输入侧离合器8分离的情形相同的情形。因此，实现了MG1(M)+ENG(H)模式。即，可以在电动机MG1和发动机1之间选择不同的减速比。
当选择MG1(L)+ENG(L)模式时，驱动转矩从第二发动机输入轴4传输至第一电动机输入轴6。因此，实现了MG1(L)+ENG(L)模式。因为驱动转矩没有从第一电动机输入轴6传输至第二发动机输入轴4，所以就可以实现MG1(H)模式的操作模式和结合MG1(H)模式的操作模式。然而，即使不像第五实施例的EV主模式中那样选择MG1(H)模式的操作模式或结合MG1(H)模式的操作模式也可以执行高效行驶。
这样，通过采用单向离合器或双向离合器作为输入侧离合器8，就不能实现MG1(H)模式和结合MG1(H)模式的操作模式。然而，可以取消用于输入侧离合器8的致动器而不会极大地降低汽油消耗定额，这样就可以相应地简化车辆功率传输设备的结构和控制。
（2）在每个上述的实施例中，阻尼器3设置在发动机1和第一主动齿轮5之间。或者，可以取消阻尼器，并且第一发动机输入轴2和第二发动机输入轴4可以集成。
（3）在每个上述的实施例中，可以向在阻尼器3和第一主动齿轮5之间的第二发动机输入轴4提供离合器。
（4）在上述第四实施例中，第二输出侧离合器13a和第三输出侧离合器13b可以彼此形成一体。在上述第五实施例中，第二输出侧离合器13c和第三输出侧离合器13d可以彼此形成一体。
（5）离合器11、13、13a－13d可以装接至输入轴4、6、6a、18、19侧而不是输出轴9侧。在这种情形下，主动齿轮5、7、7a－7d可以旋转地装接至输入轴，从动齿轮10、12、12a－12d可以枢转地装接至输出轴9，并且离合器11、13、13a－13d可以构造成接合和分离输入轴4、6、6a、18、19和从动齿轮5、7、7a－7d。
（6）由控制器20通过执行每个上述实施例中的程序实现的每个功能可以通过使用具有这种功能的硬件（例如，能够进行电路配置的编程的FPGA）实现。本发明不应限于所公开的实施例，而是可以使用许多其他方式实现而不脱离由所附权利要求书界定的本发明的范围。

Claims (21)

1.一种用于将由发动机（1）、第一电动机（MG1）和第二电动机（MG2）生成的功率传输至车辆的车轴（15）的车辆功率传输设备，该功率传输设备包括：
输入发动机生成的功率并且传输发动机的输入功率的发动机输入轴（2,4,19）；
输入由第一电动机生成的功率并且传输第一电动机的输入功率的电动机输入轴（6,6a,18）；
用于输出待传输至车轴的功率的输出轴（9），由第二电动机生成的功率被输入到所述输出轴；
设置到发动机输入轴用于将发动机输入轴的功率不通过电动机输入轴而传输至输出轴的发动机侧齿轮机构（5,10,11）；
设置到电动机输入轴用于将电动机输入轴的功率不通过发动机输入轴而传输至输出轴的第一电动机侧齿轮机构（7,7a，7c，12,12a，12c，13,13a，13c）；和
用于接合和分离发动机输入轴和电动机输入轴的输入侧离合器（8），其中，
发动机输入轴和电动机输入轴被布置成相互平行和彼此共轴线，
发动机侧齿轮机构包括发动机侧输出侧离合器（11），用于执行和不执行从所述发动机输入轴到所述输出轴的功率传输，
发动机侧输出侧离合器固定到所述输出轴。
2.如权利要求1所述的车辆功率传输设备，其特征在于
所述发动机侧齿轮机构包括发动机侧从动齿轮（10），发动机输入轴的功率被传输到所述发动机侧从动齿轮，
所述发动机侧从动齿轮由所述输出轴支撑，以及
由第二电动机生成的功率不通过发动机侧输出侧离合器和所述发动机侧从动齿轮而被传输到所述输出轴。
3.如权利要求1所述的车辆功率传输设备，其特征在于
所述发动机侧齿轮机构包括发动机侧从动齿轮（10），发动机输入轴的功率被传输到所述发动机侧从动齿轮，
所述发动机侧从动齿轮由所述输出轴支撑，
第一电动机侧齿轮机构包括电动机侧从动齿轮（12,12a，12c），所述电动机输入轴的功率被传输到所述电动机侧从动齿轮，
所述电动机侧从动齿轮由所述输出轴支撑，
所述输出轴包括车轴侧部分和电动机侧部分，
所述输出轴的所述车轴侧部分定位成比所述电动机侧从动齿轮更加靠近所述车轴，
所述输出轴的所述电动机侧部分定位成比所述电动机侧从动齿轮更加靠近所述第二电动机，以及
所述发动机侧输出侧离合器与所述发动机侧从动齿轮和所述输出轴的车轴侧部分接合和分离。
4.如权利要求1所述的车辆功率传输设备，其特征在于
第一电动机侧齿轮机构包括电动机侧输出侧离合器（13,13a，13c），用于执行和不执行从所述电动机输入轴到所述输出轴的功率传输，
所述电动机侧输出侧离合器固定到所述输出轴。
5.如权利要求4所述的车辆功率传输设备，其特征在于，
第一电动机侧齿轮机构包括电动机侧从动齿轮（12,12a，12c），所述电动机输入轴的功率被传输到所述电动机侧从动齿轮，
所述电动机侧从动齿轮由所述输出轴支撑，以及
由第二电动机生成的功率不通过电动机侧输出侧离合器和所述电动机侧从动齿轮而被传输到所述输出轴。
6.如权利要求4所述的车辆功率传输设备，其特征在于，
第一电动机侧齿轮机构包括电动机侧从动齿轮（12,12a，12c），所述电动机输入轴的功率被传输到所述电动机侧从动齿轮，
所述电动机侧从动齿轮由所述输出轴支撑，
所述输出轴包括车轴侧部分和电动机侧部分，
所述输出轴的所述车轴侧部分定位成比所述电动机侧从动齿轮更加靠近所述车轴，
所述输出轴的所述电动机侧部分定位成比所述电动机侧从动齿轮更加靠近所述第二电动机，以及
所述发动机侧输出侧离合器与所述发动机侧从动齿轮和所述输出轴的车轴侧部分接合和分离。
7.如权利要求1所述的车辆功率传输设备，其特征在于
当输入侧离合器接合时，能够在发动机输入轴上的发动机侧齿轮机构和电动机输入轴上的第一电动机侧齿轮机构之间进行功率传输。
8.如权利要求1所述的车辆功率传输设备，其特征在于
当输入侧离合器分离时，发动机输入轴的功率和电动机输入轴的功率能够同时在不同的减速比下传输至输出轴。
9.如权利要求1所述的车辆功率传输设备，其特征在于
发动机侧齿轮机构的减速比小于第一电动机侧齿轮机构的减速比。
10.如权利要求1所述的车辆功率传输设备，其特征在于
发动机侧齿轮机构的减速比在提供给车辆功率传输设备的齿轮机构的减速比中是最小的，并且
第一电动机侧齿轮机构的减速比在提供给车辆功率传输设备的齿轮机构的减速比中是最大的。
11.如权利要求1所述的车辆功率传输设备，其特征在于，还包括：
设置到电动机输入轴用于将电动机输入轴的功率不通过发动机输入轴而传输至输出轴的第二电动机侧齿轮机构（7b，7d，12b，13b，13d），其中，
第一电动机侧齿轮机构的减速比和第二电动机侧齿轮机构的减速比大于发动机侧齿轮机构的减速比。
12.如权利要求1所述的车辆功率传输设备，其特征在于
发动机侧齿轮机构布置在第一电动机侧齿轮机构和发动机之间。
13.如权利要求12所述的车辆功率传输设备，其特征在于
输入侧离合器布置在发动机侧齿轮机构和第一电动机侧齿轮机构之间。
14.如权利要求12所述的车辆功率传输设备，其特征在于
输入侧离合器布置在第一电动机和第一电动机侧齿轮机构之间；
电动机输入轴包括固定至由电动机输入轴旋转的输入侧离合器的一部分上的圆柱形电动机输入轴，
圆柱形电动机输入轴围绕着由发动机输入轴旋转并且朝发动机延伸以围绕发动机输入轴的输入侧离合器的另一部分，
圆柱形电动机输入轴构造成由电动机输入轴的其它部分旋转，并且
第一电动机侧齿轮机构固定至圆柱形电动机输入轴的在圆柱形电动机输入轴的两个端部之间更靠近发动机的端部。
15.如权利要求12所述的车辆功率传输设备，其特征在于，
输入侧离合器布置在发动机和发动机侧齿轮机构之间，
发动机输入轴包括固定至由发动机输入轴旋转的输入侧离合器的一部分上的圆柱形发动机输入轴，
圆柱形发动机输入轴围绕着由电动机输入轴旋转并且朝电动机延伸以围绕电动机输入轴的输入侧离合器的另一部分，
圆柱形发动机输入轴构造成由发动机输入轴的其它部分旋转，并且
发动机侧齿轮机构固定至圆柱形发动机输入轴的在圆柱形发动机输入轴的两个端部之间更靠近第一电动机的端部。
16.如权利要求1所述的车辆功率传输设备，其特征在于
第一电动机布置在发动机和第一电动机侧齿轮机构之间，并且
发动机侧齿轮机构布置在第一电动机侧齿轮机构的远离发动机的一侧上。
17.如权利要求16所述的车辆功率传输设备，其特征在于
输入侧离合器布置在第一电动机和发动机之间。
18.如权利要求16所述的车辆功率传输设备，其特征在于
输入侧离合器布置在发动机侧齿轮机构和第一电动机侧齿轮机构之间。
19.如权利要求1所述的车辆功率传输设备，其特征在于
输入侧离合器是仅仅从发动机输入轴侧向电动机输入轴侧传输驱动转矩的离合器，并且
电动机侧齿轮机构的减速比大于发动机侧齿轮机构的减速比。
20.如权利要求1至19中的任一项所述的车辆功率传输设备，其特征在于，还包括：
用于通过基于车辆内获得的物理量控制输入侧离合器、电动机侧齿轮机构和发动机侧齿轮机构的接合/分离而控制由发动机和第一电动机生成的功率的传输路径和减速比的控制器（20），其中，
该控制器基于预定的转换图选择分配给所获得的物理量的发动机和第一电动机的操作模式，其中预定的转换图将操作模式分配给物理量值并且通过控制输入侧离合器、电动机侧齿轮机构和发动机侧齿轮机构的接合/分离实现所选操作模式。
21.如权利要求20所述的车辆功率传输设备，其特征在于
第一电动机使用安装至车辆用于驱动车辆的电池的电功率旋转，
控制器预先存储多种转换图，
控制器获得车辆驱动电池的SOC或充电状态，并且
控制器基于所获得的SOC选择多种转换图之一。
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