CN104093617A - 混合动力车辆用驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一种混合动力车辆用驱动装置，具备：动力传递机构(10)，其与动力机(1)相连接，并传递动力机的旋转；差动机构(2O)，其对动力传递机构与驱动轮(32)进行连接；切替装置(CL1，BK1)，其使动力传递机构变速，其中，差动机构具有：第一旋转元件(24)，其被连接于动力传递机构的输出元件(13)；第二旋转元件(21)，其被连接于第一旋转电机(MG1)；第三旋转元件(23)，其被连接于第二旋转电机(MG2)以及驱动轮，通过切换装置，从而对动力传递机构的输出元件的旋转进行限制。

Description

混合动力车辆用驱动装置
技术领域
本发明涉及一种混合动力车辆用驱动装置。
背景技术
一直以来，公知一种具备变速机构的混合动力车辆。例如，在专利文献1中，公开了一种混合动力车的驱动装置的技术，该混合动力车的驱动装置具备：变速机构，其将内燃机的旋转变速并向动力分配机构进行传递；第一传递轴，其将来自内燃机的动力传递到变速机构；第二传递轴，其将从变速机构所输出的动力向动力分配机构进行传递。上述专利文献1的变速机构具有：差动机构，其由两组行星齿轮机构组合而成；第一制动器，其能够停止差动机构的内啮合齿轮R1的旋转；第二制动器，其能够停止内啮合齿轮R2的旋转；离合器，其对从第一传递轴向内啮合齿轮R1的动力传递进行连接或切断。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-190694号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在具备可对动力机的旋转进行变速的机构的混合动力车辆中，期望能够使驱动装置简化。例如，优选为能够实现结构简单且将两个旋转电机作为动力源的行驶。
本发明的目的在于，提供一种能够对动力机的旋转进行变速并以两个旋转电机作为动力源来行驶、且结构简单的混合动力车辆用驱动装置。
用于解决课题的方法
本发明的混合动力车辆用驱动装置的特征在于，具备：动力传递机构，其与动力机相连接，并传递所述动力机的旋转；差动机构，其对所述动力传递机构与驱动轮进行连接；切换装置，其使所述动力传递机构变速，其中，所述差动机构具有：第一旋转元件，其被连接于所述动力传递机构的输出元件；第二旋转元件，其被连接于第一旋转电机；第三旋转元件，其被连接于第二旋转电机以及所述驱动轮，通过所述切换装置，从而对所述动力传递机构的输出元件的旋转进行限制。
在上述的混合动力车辆用驱动装置中，优选为，所述动力传递机构能够将所述动力机的旋转增速而输出。
在上述的混合动力车辆用驱动装置中，优选为，所述动力传递机构能够将所述动力机的旋转减速而输出。
在上述的混合动力车辆用驱动装置中，优选为，具有如下模式，即，通过所述切换装置来限制所述动力传递机构的输出元件的旋转，并将所述第一旋转电机以及所述第二旋转电机作为动力源来行驶。
在上述的混合动力车辆用驱动装置中，优选为，所述动力传递机构为差动机构，所述切换装置对限制所述动力传递机构的差动的状态和容许所述动力传递机构的差动的状态进行切换并使所述动力传递机构变速。
在上述的混合动力车辆用驱动装置中，优选为，同时使所述动力传递机构和所述差动机构变速。
在上述的混合动力车辆用驱动装置中，优选为，在同时使所述动力传递机构与所述差动机构变速时，使所述动力传递机构及所述差动机构中的一方的变速比增加，而使另一方的变速比减小。
在上述的混合动力车辆用驱动装置中，优选为，所述动力传递机构为差动机构，所述切换装置具有离合器和制动器，所述离合器能够对所述动力传递机构的旋转元件彼此进行连接，所述制动器对所述动力传递机构的旋转元件的旋转进行限制。
发明效果
本发明所涉及的混合动力车辆用驱动装置具备：动力传递机构，其与动力机相连接，并传递动力机的旋转；差动机构，其对动力传递机构与驱动轮进行连接；切换装置，其使动力传递机构变速。其中，差动机构具有：第一旋转元件，其被连接于动力传递机构的输出元件；第二旋转元件，其被连接于第一旋转电机；第三旋转元件，其被连接于第二旋转电机以及驱动轮。混合动力车辆用驱动装置通过切换装置来对动力传递机构的输出元件的旋转进行限制。根据本发明所涉及的混合动力车辆用驱动装置，取得了如下的效果，即，能够以简单的结构而实现在动力机的行驶过程中进行变速、以及以两个旋转电机作为动力源来进行行驶。
附图说明
图1为实施方式所涉及的车辆的框架图。
图2为实施方式所涉及的车辆的输入输出关系图。
图3表示实施方式所涉及的混合动力车辆用驱动装置的工作卡合表的图。
图4为单电机EV模式所涉及的列线图。
图5为双电机EV模式所涉及的列线图。
图6为低状态的HV行驶模式所涉及的列线图。
图7为高状态的HV行驶模式所涉及的列线图。
图8表示实施方式所涉及的理论传递效率线的图。
图9为实施方式的发动机启动控制所涉及的流程图。
图10为实施方式的发动机启动控制所涉及的时序图。
图11为实施方式的第一改变例所涉及的车辆的框架图。
图12为实施方式的第二改变例所涉及的车辆的框架图。
图13为实施方式的第三改变例所涉及的车辆的框架图。
具体实施方式
以下，参照附图而对本发明的实施方式所涉及的混合动力车辆用驱动装置进行详细说明。另外，并非通过此实施方式而对本发明进行限定。此外，下述的实施方式的构成要素中，包括本领域技术人员容易想到的或与其实质相同的构成要素。
[实施方式]
参照从图1到图10而对实施方式进行说明。本实施方式涉及一种混合动力车辆用驱动装置。图1为本发明的实施方式所涉及的车辆的框架图，图2为实施方式所涉及的车辆的输入输出关系图。
本实施方式所涉及的车辆100为，作为动力源而具有发动机1、第一旋转电机MG1以及第二旋转电机MG2的混合动力车辆。车辆100也可以为，能够通过外部电源而进行充电的插电式混合动力车辆。如图1以及图2所示，车辆100被构成为，包括发动机1、第一行星齿轮机构10、第二行星齿轮机构20、第一旋转电机MG1、第二旋转电机MG2、离合器CL1、制动器BK1、HV_ECU50、MG_ECU60、发动机_ECU70。
此外，本实施方式所涉及的混合动力车辆用驱动装置1-1被构成为，包括第一行星齿轮机构10、第二行星齿轮机构20、离合器CL1、制动器BK1。混合动力车辆用驱动装置1-1也可以被构成为，还包括各ECU50、60、70等的控制装置。混合动力车辆用驱动装置1-1可以应用于FF(前置发动机前轮驱动)车辆或RR(后置发动机后轮驱动)车辆等之中。混合动力车辆用驱动装置1-1例如以使轴向成为车宽方向的方式而被搭载于车辆100上。
在本实施方式所涉及的混合动力车辆用驱动装置1-1中，变速部被构成为包括第一行星齿轮机构10、离合器CL1以及制动器BK1。此外，差动部被构成为包括第二行星齿轮机构20。此外，使第一行星齿轮机构10变速的切换装置被构成为包括离合器CL1以及制动器BK1。
作为动力机的发动机1将燃料的燃烧能量转换为输出轴的旋转运动而进行输出。发动机1的输出轴被与输入轴2相连接。输入轴2为动力传递装置的输入轴。动力传递装置被构成为，包括第一旋转电机MG1、第二旋转电机MG2、离合器CL0、制动器BK0、差动装置30等。输入轴2被配置在与发动机1的输出轴同轴的轴上、并且被配置在输出轴的延长线上。输入轴2被与第一行星齿轮机构10的第一行星齿轮架14相连接。
本实施方式的第一行星齿轮机构10被与发动机1相连接，并对应于对发动机1的旋转进行传递的动力传递机构。此处，作为动力传递机构的一个示例而例示了作为差动机构的第一行星齿轮机构10。第一行星齿轮机构10作为第一差动机构而被搭载于车辆100上。第一行星齿轮机构10为，被配置在与第二行星齿轮机构20相比靠发动机1侧的输入侧差动机构。第一行星齿轮机构10能够将发动机1的旋转进行变速而输出。第一行星齿轮机构10为单小齿轮式机构，并具有第一太阳齿轮11、第一小齿轮12、第一内啮合齿轮13以及第一行星齿轮架14。
第一内啮合齿轮13与第一太阳齿轮11为同轴且被配置在第一太阳齿轮11的径向外侧。第一小齿轮12被配置在第一太阳齿轮11与第一内啮合齿轮13之间，并分别与第一太阳齿轮11以及第一内啮合齿轮13啮合。第一小齿轮12通过第一行星齿轮架14而以旋转自如的方式被支承。第一行星齿轮架14被与输入轴2相连接，并与输入轴2一体旋转。因此，第一小齿轮12能够与输入轴2一起围绕输入轴2的中心轴线旋转(公转)，并且通过第一行星齿轮架14而被支承从而能够围绕第一小齿轮12的中心轴线旋转(自转)。
离合器CL1为能够连接第一太阳齿轮11与第一行星齿轮架14的离合器装置。离合器CL1虽然能够设为例如摩擦卡合式的离合器，但并不限定于此，也可以将啮合式的离合器等公知的离合器装置用作离合器CL1。离合器CL1例如通过油压而被控制从而进行卡合或者释放。完全卡合状态下的离合器CL1将第一太阳齿轮11与第一行星齿轮架14连接在一起，从而能够使第一太阳齿轮11与第一行星齿轮架14一体地旋转。完全卡合状态下的离合器CL1对第一行星齿轮机构10的差动进行限制。另一方面，释放状态下的离合器CL1将第一太阳齿轮11与第一行星齿轮架14断开，从而容许第一太阳齿轮11与第一行星齿轮架14的相对旋转。即，释放状态下的离合器CL1容许第一行星齿轮机构10的差动。另外，离合器CL1能够被控制在半卡合状态。
制动器BK1为，能够对第一太阳齿轮11的旋转进行限制的制动器装置。制动器BK1具有被连接于第一太阳齿轮11的卡合元件、以及与车身侧例如与动力传递装置的壳体连接的卡合元件。虽然制动器BK1能够设为与离合器CL1相同的摩擦卡合式的离合器装置，但并不限定于此，也可以将啮合式的离合器等公知的离合器装置用作制动器BK1。制动器BK1例如通过油压而被控制从而进行卡合或者释放。完全卡合状态下的制动器BK1将第一太阳齿轮11与车身侧连接在一起，从而能够限制第一太阳齿轮11的旋转。另一方面，释放状态下的制动器BK1将第一太阳齿轮11与车身侧断开，从而容许第一太阳齿轮11的旋转。另外，制动器BK1能够被控制在半卡合状态。
本实施方式的第二行星齿轮机构20对应于连接第一行星齿轮机构10与驱动轮32的差动机构。第二行星齿轮机构20作为第二差动机构而被搭载于车辆100。第二行星齿轮机构20为被配置在与第一行星齿轮机构10相比靠驱动轮32侧的输出侧差动机构。第二行星齿轮机构20为单小齿轮式机构，并具有第二太阳齿轮21、第二小齿轮22、第二内啮合齿轮23以及第二行星齿轮架24。第二行星齿轮机构20被配置在与第一行星齿轮机构10为同轴的轴上，并隔着第一行星齿轮机构10而与发动机1相互对置。
第二内啮合齿轮23与第二太阳齿轮21为同轴且被配置在第二太阳齿轮21的径向外侧。第二小齿轮22被配置于第二太阳齿轮21与第二内啮合齿轮23之间，并分别与第二太阳齿轮21以及第二内啮合齿轮23啮合。第二小齿轮22通过第二行星齿轮架24而以旋转自如的方式被支承。第二行星齿轮架24被连接于第一内啮合齿轮13，并与第一内啮合齿轮13一体旋转。第二小齿轮22能够与第二行星齿轮架24一起围绕输入轴2的中心轴线旋转(公转)，并且通过第二行星齿轮架24而被支承从而能够围绕第二小齿轮22的中心轴线旋转(自转)。第一内啮合齿轮13为第一行星齿轮机构10的输出元件，其能够将从发动机1而被输入到第一行星齿轮机构10的旋转输出到第二行星齿轮架24上。第二行星齿轮架24对应于与第一行星齿轮机构10的输出元件相连接的第一旋转元件。
在第二太阳齿轮21上连接有第一旋转电机MG1的旋转轴33。第一旋转电机MG1的旋转轴33被配置在与输入轴2为同轴的轴上，并与第二太阳齿轮21一体旋转。第二太阳齿轮21对应于与第一旋转电机MG1相连接的第二旋转元件。在第二内啮合齿轮23上，连接有副轴驱动齿轮25。副轴驱动齿轮25为与第二内啮合齿轮23一体旋转的输出齿轮。第二内啮合齿轮23对应于与第二旋转电机MG2以及驱动轮32相连接的第三旋转元件。从而第二内啮合齿轮23为可将从第一旋转电机MG1或第一行星齿轮机构10所输入的旋转对驱动轮32进行输出的输出元件。
副轴驱动齿轮25与副轴从动齿轮26啮合。副轴从动齿轮26经由副轴27而与驱动小齿轮28相连接。副轴从动齿轮26与驱动小齿轮28进行一体旋转。此外，在副轴从动齿轮26上啮合有减速齿轮35。减速齿轮35被连接于第二旋转电机MG2的旋转轴34上。即，第二旋转电机MG2的旋转经由减速齿轮35而被传递到副轴从动齿轮26。减速齿轮35与副轴从动齿轮26相比直径较小，从而将第二旋转电机MG2的旋转减速而传递到副轴从动齿轮26。
驱动小齿轮28与差动装置30的差速器内啮合齿轮29啮合。差动装置30经由左右的驱动轴31而与驱动轮32连接。第二内啮合齿轮23经由副轴驱动齿轮25、副轴从动齿轮26、驱动小齿轮28、差动装置30以及驱动轴31而连接于驱动轮32。此外，第二旋转电机MG2相对于第二内啮合齿轮23与驱动轮32的动力传递路径而被连接，从而能够分别对第二内啮合齿轮23以及驱动轮32进行动力传递。
第一旋转电机MG1以及第二旋转电机MG2分别具有作为电机(电动机)的功能、和作为发电机的功能。第一旋转电机MG1以及第二旋转电机MG2经由变换器而被连接于蓄电池。第一旋转电机MG1以及第二旋转电机MG2能够将从蓄电池所供给的电力转换为机械的动力而进行输出，并且能够通过所输入的动力而被驱动从而将机械的动力转换为电力。由旋转电机MG1、MG2发电而产生的电力能够对蓄电池进行蓄电。作为第一旋转电机MG1以及第二旋转电机MG2，例如可以使用交流同步型的电动发电机。
在本实施方式的车辆100中，在与发动机1为同轴的轴上，从靠近发动机1一侧起依次配置有制动器BK1、离合器CL1、第一行星齿轮机构10、副轴驱动齿轮25、第二行星齿轮机构20以及第一旋转电机MG1。此外，本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1被设定为，将输入轴2、第二旋转电机MG2的旋转轴34配置于不同的轴上的多轴式。
如图2所示，车辆100具有HV_ECU50、MG_ECU60以及发动机_ECU70。各ECU50、60、70为具有计算机的电子控制单元。HV_ECU50具有对车辆100整体进行综合控制的功能。MG_ECU60以及发动机_ECU70被电连接于HV_ECU50。
MG_ECU60能够对第一旋转电机MG1以及第二旋转电机MG2进行控制。例如，MG_ECU60能够调整对第一旋转电机MG1所供给的电流值，从而控制第一旋转电机MG1的输出转矩，并能够调整对第二旋转电机MG2所供给的电流值，从而控制第二旋转电机MG2的输出转矩。
发动机_ECU70能够对发动机1进行控制。发动机_ECU70例如能够实施如下控制，即，对发动机1的电子节气门的开度进行控制；输出点火信号从而实施发动机的点火控制；实施对于发动机1的燃料的喷射控制等。发动机_ECU70可通过电子节气门的开度控制、喷射控制、点火控制等来对发动机1的输出转矩进行控制。
在HV_ECU50上连接有车速传感器、加速器开度传感器、MG1转速传感器、MG2转速传感器、输出轴转速传感器、蓄电池传感器等。通过这些传感器，HV_ECU50能够取得车速、加速器开度、第一旋转电机MG1的转速、第二旋转电机MG2的转速、动力传递装置的输出轴的转速、蓄电池状态SOC等信息。
HV_ECU50能够根据所取得的信息而计算出对车辆100的要求驱动力或要求功率、要求转矩等。HV_ECU50根据所计算出的要求值来决定第一旋转电机MG1的输出转矩(以下，也记载为“MG1转矩”)、第二旋转电机MG2的输出转矩(以下，也记载为“MG2转矩”)以及发动机1的输出转矩(以下，也记载为“发动机转矩”)。之后、HV_ECU50将MG1转矩的指令值以及MG2转矩的指令值对MG_ECU60进行输出。此外，HV_ECU50将发动机转矩的指令值对发动机_ECU70进行输出。
HV_ECU50根据后述的行驶模式等来对离合器CL1以及制动器BK1分别进行控制。HV_ECU50分别输出对于离合器CL1的供给油压的指令值(PbCL1)以及对于制动器BK1的供给油压的指令值(PbBK1)。未图示的油压控制装置按照各指令值PbCL1、PbBK1来控制对于离合器CL1以及制动器BK1的供给油压。
图3为表示本实施方式所涉及的混合动力车辆用驱动装置1-1的工作卡合表的图。在车辆100中，能够选择性地执行混合动力(HV)行驶或EV行驶。HV行驶为将发动机1作为动力源而使车辆100行驶的行驶模式。在HV行驶过程中，除发动机1之外，还可以将第二旋转电机MG2作为动力源。
EV行驶为将第一旋转电机MG1或第二旋转电机MG2中的至少一方作为动力源而行驶的行驶模式。在EV行驶过程中，能够将发动机1停止而进行行驶。在本实施方式所涉及的混合动力车辆用驱动装置1-1中，作为EV行驶模式而具有下述的两种模式，即，将第二旋转电机MG2作为单独的动力源而使车辆100行驶的单电机EV模式、和将第一旋转电机MG1以及第二旋转电机MG2作为动力源而使车辆100行驶的双电机EV模式。
在图3的卡合表中，离合器CL1的栏以及制动器BK1的栏的圆形标记表示卡合，空栏表示释放。此外，三角形标记表示能够执行卡合/释放中的任意一方。例如单电机EV模式以使离合器CL1以及制动器BK1均释放的方式而被执行。图4为单电机EV模式所涉及的列线图。在列线图中，符号S1、C1、R1分别表示第一太阳齿轮11、第一行星齿轮架14、第一内啮合齿轮13，符号S2、C2、R2分别表示第二太阳齿轮21、第二行星齿轮架24、以及第二内啮合齿轮23。
在单电机EV模式下，离合器CL1以及制动器BK1处于释放。通过使制动器BK1处于释放，从而容许太阳齿轮11的旋转，通过使离合器CL1处于释放，从而使第一行星齿轮机构10能够进行差动。HV_ECU50通过经由MG_ECU60而使第二旋转电机MG2输出正转矩从而产生对车辆100前进方向的驱动力。第二内啮合齿轮23连动于驱动轮32的旋转而进行正旋转。此处，正旋转被设为在车辆100前进时的第二内啮合齿轮23的旋转方向。HV_ECU50使第一旋转电机MG1作为发电机而工作从而使拖曳损失减小。具体而言，HV_ECU50对第一旋转电机MG1施加少许转矩而使其发电，并将第一旋转电机MG1的转速设为0。由此，能够减小第一旋转电机MG1的拖曳损失。
第一内啮合齿轮13带动第二行星齿轮架24而进行正旋转。在第一行星齿轮机构10中，由于离合器CL1以及制动器BK1处于被释放的中立状态，因而发动机1不会被带动旋转，从而第一行星齿轮架14将停止旋转。由此能够取得较大的再生能量。太阳齿轮11空转而进行负旋转。另外，第一行星齿轮机构10的中立(空档)状态为在第一内啮合齿轮13与第一行星齿轮架14之间动力未被传递的状态，即发动机1与第二行星齿轮机构20被断开从而动力的传递被切断的状态。第一行星齿轮机构10在变速部离合器CL1或变速部制动器BK1中的至少任意一方处于卡合时，成为将发动机1与第二行星齿轮机构20连接在一起的连接状态。
在以单电机EV模式进行行驶时，蓄电池的充电状态成为充满的状态，从而会产生不能取得再生能量的情况。在该情况下，可考虑同时使用发动机制动器。通过对离合器CL1或制动器BK1进行卡合，从而将发动机1与驱动轮32连接在一起，进而能够使发动机制动器作用于驱动轮32。如图3中三角形标记所示，在通过单独发电机EV模式而使离合器CL1或制动器BK1卡合时，将发动机1设为带动旋转的状态，从而能够通过第一旋转电机MG1而使发动机转速提高而设为发动机制动状态。
在双电机EV模式下，HV_ECU50使离合器CL1以及制动器BK1进行卡合。图5为双电机EV模式所设计的列线图。离合器CL1通过卡合而对第一行星齿轮机构10的差动进行限制，并且，制动器BK1通过卡合而对第一太阳齿轮11的旋转进行限制。因此，第一行星齿轮机构10的全部旋转元件的旋转均停止。通过使作为输出元件的第一内啮合齿轮13的旋转受到限制，从而使与其连接的第二行星齿轮架24被锁定为0旋转。
HV_ECU50分别对第一旋转电机MG1以及第二旋转电机MG2输出行驶驱动用的转矩。第二行星齿轮架24由于旋转受到限制，从而能够相对于第一旋转电机MG1的转矩而取得反力，并将第一旋转电机MG1的转矩从第二内啮合齿轮23输出。第一旋转电机MG1通过在前进时输出负转矩而进行负旋转，从而能够从第二内啮合齿轮23输出正转矩。另一方面，在后退时，第一旋转电机MG1通过输出正转矩而进行正旋转，从而能够从第二内啮合齿轮23输出负转矩。
在HV行驶过程中，作为差动部的第二行星齿轮机构20将工作状态作为基本状态，并且，变速部的第一行星齿轮机构10被实施低/高的切换。图6为低状态的HV行驶模式(以下，也记载为“HV低模式”)所涉及的列线图，图7为高状态的HV行驶模式(以下，也记载为“HV高模式”)所涉及的列线图。
在HV低模式下，HV_ECU50使离合器CL1卡合，并使制动器BK1释放。通过使离合器CL1卡合，从而第一行星齿轮机构10的差动被限制，进而各旋转元件11、13、14进行一体旋转。因此，发动机1的旋转既不增速也不减速，而以等速从第一内啮合齿轮13被传递到第二行星齿轮架24。
另一方面，在HV高模式下，HV_ECU50使离合器CL1释放，并使制动器BK1卡合。通过使制动器BK1卡合，从而第一太阳齿轮11的旋转被限制。因此，第一行星齿轮机构10成为，将第一行星齿轮架14所输入的发动机1的旋转增速而从第一内啮合齿轮13输出的超速传动(OD)状态。如此，第一行星齿轮机构10能够将发动机1的旋转增速而输出。超速传动时的第一行星齿轮机构10的变速比例如能够设为0.7。
如此，由离合器CL1以及制动器BK1构成的切换装置对限制第一行星齿轮机构10的差动的状态、和容许第一行星齿轮机构10的差动的状态进行切换，从而使第一行星齿轮机构10变速。
HV_ECU50例如在高车速时选择HV高模式，并且在中低车速时选择HV低模式。在本实施方式中，由于通过对HV高模式与HV低模式进行切换来对发动机1的旋转进行变速而输出，因而后述的机械点为两个，并能够改善耗油率。图8为表示本实施方式所涉及的理论传递效率线的图。
在图8中，横轴表示变速比、纵轴表示理论传递效率。此处，变速比是指，行星齿轮机构10、20的输入侧转速相对于输出侧转速的比(减速比)，例如，表示第一行星齿轮架14的转速相对于第二内啮合齿轮23的转速的比。在横轴中，左侧为变速比较小的高速档侧、右侧为变速比较大的低速档侧。理论传递效率在对行星齿轮机构10、20所输入的动力不经由电气路径而通过机械的传递全部被传递到副轴驱动齿轮25的情况下，成为最大效率1.0。
图8所示的曲线为，对HV高模式与HV低模式进行适当切换的情况下的HV行驶模式的理论传递效率线。例如，在相同变速比之下，选择HV高模式与HV低模式中的某效率较高一方的模式。相对而言，右侧为HV低模式时的理论传递效率线，左侧为HV高模式时的理论传递效率线。HV低模式的传递效率在变速比γ1处成为最大效率。在变速比γ1下，第一旋转电机MG1(第二太阳齿轮21)的转速为0。因此，在该变速比γ1下，第一旋转电机MG1的基于接受反力而获得的电气路径为0，从而只能够通过机械的动力传递而将动力从发动机1对副轴驱动齿轮25进行传递。该变速比γ1为超速传动侧的变速比、即为小于1的变速比。在本说明书中，也将该变速比γ1记载为“第一机械传递变速比γ1”。
HV高模式的理论传递效率在变速比γ2处成为最大效率。在HV高模式下，在变速比γ2下处第一旋转电机MG1(第二太阳齿轮21)的转速为0，从而只能够通过机械的动力传递而将动力从发动机1传递到副轴驱动齿轮25。该变速比γ2为与第一机械传递变速比γ1相比靠高速档侧的变速比。本说明书中，该变速比γ2也被记载为“第二机械传递变速比γ2”。
HV行驶模式的理论传递效率随着变速比变为与第一机械传递变速比γ1相比靠低速档侧的值而降低。此外，HV行驶模式的理论传递效率随着变速比变为与第二机械传递变速比γ2相比靠高速档侧的值而降低。HV行驶模式的理论传递效率在第一机械传递变速比γ1与第二机械传递变速比γ2之间的变速比的领域中向低效率侧弯曲。
如此，本实施方式所涉及的混合动力车辆用驱动装置1-1在与变速比1相比靠高速档侧具有两个机械点。混合动力车辆用驱动装置1-1由于具有包括第一行星齿轮机构10、离合器CL1、和制动器BK1的变速部，从而能够在与发动机1被直接连接于第二行星齿轮架24上的情况下的机械点相比(第一机械传递变速比γ1)靠高速档侧，产生第二机械点(第二机械传递变速比γ2)。因此，能够提高高速档工作时的传递效率。即，能够实现一种混合动力系统，在该系统中，能够实现通过高速行驶时的传递效率提高而获得的耗油率的改善。
HV_ECU50在实施对HV高模式与HV低模式的切换的情况下，执行使第一行星齿轮机构10与第二行星齿轮机构20同时变速的协调变速控制。HV_ECU50在协调变速控制中，使第一行星齿轮机构10以及第二行星齿轮机构20的一方的变速比增加，并使另一方的变速比减少。
HV_ECU50在从HV高模式被切换到HV低模式的情况下，与模式的切换同步地使第二行星齿轮机构20的变速比向高速档侧变化。由此来抑制或减小车辆100的从发动机1到驱动轮32整体的变速比的不连续的变化，从而能够减小变速比的变化的程度。通过抑制从发动机1到驱动轮32的变速比的变化，从而使伴随于变速而产生的发动机转速的调整量减少、或者能够设为不需要调整发动机转速。HV_ECU50例如以使车辆100整体的变速比向低侧连续变化的方式，来对第一行星齿轮机构10以及第二行星齿轮机构20进行协调而使其变速。
另一方面，HV_ECU50在从HV低模式切换至HV高模式的情况下，与模式的切换同步地使第二行星齿轮机构20的变速比向低速档侧变化。由此来抑制或减小车辆100整体的变速比的不连续的变化，从而能够减小变速比的变化的程度。HV_ECU50例如以使车辆100整体的变速比向高侧连续变化的方式，来对第一行星齿轮机构10以及第二行星齿轮机构20进行协调而使其变速。
第二行星齿轮机构20的变速比的调整例如通过第一旋转电机MG1的转速的控制来实施。HV_ECU50例如以使输入轴2与副轴驱动齿轮25之间的变速比进行无级变化的方式来对第一旋转电机MG1进行控制。由此，包括行星齿轮机构10、20、第一旋转电机MG1、离合器CL1以及制动器BK1在内的整体，即包括差动部与变速部的变速装置作为电气式无级变速器而进行工作。
(发动机启动控制)
接下来，对本实施方式所涉及的混合动力车辆用驱动装置1-1的发动机启动控制进行说明。HV_ECU50例如在从EV行驶模式转变为HV行驶模式的情况下，使处于停止中的发动机1启动。HV_ECU50例如通过第一旋转电机MG1而使发动机1旋转，从而使发动机1启动。参照图9来对发动机启动控制进行说明。图9为本实施方式的发动机启动控制所涉及的流程图，图10为本实施方式的发动机启动控制所涉及的时序图。在图10中，(a)表示发动机转速，(b)表示MG1转矩，(c)表示第一旋转电机MG1的转速，(d)表示MG2转矩，(e)表示第二旋转电机MG2的转速，(f)表示离合器CL1的油压，(g)表示制动器BK1的油压，(h)表示充电状态SOC。图9所示的控制流程例如在EV行驶模式下于行驶过程中被执行。
在步骤S10中，通过HV_ECU50来对充电状态SOC是否小于阈值Sf进行判断。该阈值Sf为，例如对是否需要启动发动机1并对蓄电池进行充电而进行判断的值。在步骤S10的判断的结果被判断为充电状态SOC小于阈值Sf的情况下(步骤S10-是)进入步骤S20，反之则(步骤S10-否)进入步骤S90。在图10中，在时刻t1处充电状态SOC小于阈值Sf，从而在步骤S10被做出肯定判断。
在步骤S20中，通过HV_ECU50来对是否处于由第二旋转电机MG2实施的单电机EV模式进行判断。在对于车辆100的要求驱动力小于预定值P1的情况下，选择由第二旋转电机MG2而实施的单电机EV模式。另一方面，在要求驱动力为预定值P1以上的情况下，选择双电机EV模式。根据步骤S20的判断的结果，在被判断为处于通过单电机EV模式而进行的行驶过程中的情况下进入(步骤S20-是)步骤S30，反之则进入(步骤S20-否)步骤S60。
在步骤S30中，通过HV_ECU50来实施离合器CL1的卡合切换。在单电机EV模式下，除离合器CL1以及制动器BK1均被释放的情况之外，还存在离合器CL1处于卡合而制动器BK1处于释放的情况、以及离合器CL1处于释放而制动器BK1处于卡合的情况。HV_ECU50切换到使离合器CL1卡合并使制动器BK1释放的状态。在步骤S30被执行后，将进入至步骤S40。
在步骤S40中，HV_ECU50通过第一旋转电机MG1的转速控制来实施发动机启动控制。当离合器CL1卡合时，发动机1被与第一旋转电机MG1、第二旋转电机MG2以及驱动轮32相连接，从而处于被带动旋转的状态。HV_ECU50例如通过第一旋转电机MG1的转速控制来将第二行星齿轮架24的转速设为0，并使变速部离合器CL1卡合。HV_ECU50在使变速部离合器CL1卡合时，通过第一旋转电机MG1的转速控制而使发动机转速上升。HV_ECU50在发动机转速上升到指定的转速时，对发动机1进行燃料供给，并通过点火控制而使发动机1启动。在步骤S40被执行后，进入至步骤S50。
另外，HV_ECU50在使离合器CL1卡合时，能够在使第二行星齿轮架24旋转的状态下使对于离合器CL1的供给油压逐渐增加从而使离合器CL1顺畅地卡合。HV_ECU50在离合器CL1完全卡合之后、或者在使离合器CL1的离合器转矩容量增加的同时，通过第一旋转电机MG1的转速控制来使发动机转速增加。
在步骤S50中，通过HV_ECU50来实施第二旋转电机MG2的反力转矩控制。在通过第一旋转电机MG1的转速控制而使发动机转速上升的情况下，由于MG1转矩而在第二内啮合齿轮23上作用有启动反力转矩。该启动反力转矩为负方向的转矩，并为使车辆100的行驶驱动力减少的转矩。HV_ECU50使第二旋转电机MG2的转矩向正方向增加，以抑制由启动反力转矩而引起的驱动力的减少。即，反力转矩控制为，从第二旋转电机MG2输出用于抵消启动反力转矩的抵消转矩的控制。由此，能够抑制发动机启动时的转矩变动而引起的驾驶性能的降低。当执行步骤S50后，本控制流程结束。
在步骤S60中，通过HV_ECU50来实施制动器BK1的释放切换。在双电机EV模式下，离合器CL1及制动器BK1分别处于卡合中。HV_ECU50切换到使制动器BK1释放、且使离合器CL1卡合的状态。在图10中，在时刻t2处开始实施制动器BK1的释放。在执行步骤S60后，进入到步骤S70。
在步骤S70中，HV_ECU50通过第一旋转电机MG1的转速控制来实施发动机启动控制。HV_ECU50在制动器BK1处于释放的期间，将MG1转矩从到该时刻为止的负转矩起而设为0。当在时刻t3处制动器BK1的释放结束时，HV_ECU50将MG1转矩设为正转矩，并使第一旋转电机MG1的旋转向正方向的旋转进行变化。与第一旋转电机MG1的转速上升一起，发动机转速也将上升。此时的MG1转矩可以为固定值，也可以根据第一旋转电机MG1的转速而变化。当在时刻t4处发动机转速达到预定的转速时，HV_ECU50对发动机1供给燃料并进行点火。当发动机1的自主运转开始时，MG1转矩被切换为负转矩，从而第一旋转电机MG1受到发动机1的反力转矩。在步骤S70被执行后，将进入到步骤S80。
在步骤S80中，通过HV_ECU50来实施第二旋转电机MG2的反力转矩控制。步骤S80的反力转矩控制可以为与步骤S50的反力转矩控制相同的控制。在图10中，在时刻t3处通过反力转矩控制从而MG2转矩增加。在对于发动机1的点火被开始实施并开始输出发动机转矩的时刻t4处，反力转矩控制结束，从而MG2转矩被减小。在步骤S80被执行后，本控制流程结束。
在步骤S90中，通过HV_ECU50来持续进行电机行驶。由于无需实施发动机启动，从而HV_ECU50使EV行驶模式下的行驶持续进行。在步骤S90被执行后，本控制流程结束。
如以上说明所述，本实施方式所涉及的混合动力车辆用驱动装置1-1能够通过包括第一行星齿轮机构10、离合器CL1以及制动器BK1在内的变速部来对HV高模式与HV低模式进行切换，从而能够使车辆100的传递效率提高。此外，在变速部的后段，直列连接有作为差动部的第二行星齿轮机构20。因为第一行星齿轮机构10为超速传动，因而具有可以不使第一旋转电机MG1大幅高转矩化的优点。
此外，通过对变速部的离合器CL1及制动器BK1进行卡合，从而能够限制第二行星齿轮机构20的输入元件的旋转，并使双电机EV模式下的行驶成为可能。因此，无需为了实现双电机EV模式而另外设置离合器等，从而结构被简化。在本实施方式的设计中，能够较大地取得第二旋转电机MG2的减速比。此外，能够通过FF或RR设计而实现小型化的配置。
此外，在单电机EV模式下的行驶过程中，通过将变速部的离合器CL1以及制动器BK1释放而设为空档，从而将发动机转速维持于大致为0。因此，无需设置用于断开发动机的专用的离合器。
此外，对变速部的旋转元件彼此进行卡合而将发动机转速固定为0的固定单元，通过多个卡合装置而构成。具体而言，本实施方式的固定单元具有离合器CL1以及制动器BK1这两个卡合装置。在从双电机EV模式下使发动机1启动时，多个卡合装置中的一方保持卡合而释放另一方的卡合装置，从而切换到动力传递状态。由于释放了一个卡合装置，因而在发动机启动时能够容易地实施通过第一旋转电机MG1而使发动机转速上升的控制。
此外，能够在HV行驶时使变速部变速而对HV高模式与HV低模式进行切换。通过由该变速而取得两个机械点，从而能够通过在高速行驶时选择适当的变速比来对动力循环的产生进行抑制。此外，通过在变速部的变速时同时使第二行星齿轮机构20变速，从而能够抑制变速比的急剧变化。
另外，虽然在本实施方式中，在从单电机EV模式起进行的发动机启动中，离合器CL1被设为卡合状态，制动器BK1被设为释放状态，但也可以替换上述方式而将制动器BK1设为卡合状态、将离合器CL1设为释放状态而实施发动机启动。
虽然本实施方式中的离合器CL1为对第一太阳齿轮11与第一行星齿轮架14进行连接的装置，但并不限定于此。离合器CL1只要为，通过将第一行星齿轮机构10的各旋转元件11、13、14相互连接在一起从而对第一行星齿轮机构10的差动进行限制的装置即可。此外，制动器BK1并不限定为对第一太阳齿轮11的旋转进行限制的装置。制动器BK1也可以为，对第一行星齿轮机构10的其他的旋转元件的旋转进行限制的装置。
此外，切换装置只要为能够对限制第一行星齿轮机构10的输出元件的旋转的状态、和容许输出元件的旋转的状态进行切换的装置即可，并不限定于所例示的离合器CL1与制动器BK1的组合。
虽然在本实施方式中，动力传递机构及差动机构(输出侧差动机构)分别为行星齿轮机构10、20，但不限定于此。动力传递机构也可以为其他的公知的差动机构或可切换为多个齿数比的齿轮机构。此外，作为输出侧差动机构，也可以使用其他的公知的差动机构。
动力传递机构例如也可以为双离合器式的机构。例如，动力传递机构也可以具有：第一传递部，其经由第一离合器并以第一变速比而将发动机1的旋转传递到第二行星齿轮机构20；第二传递部，其经由第二离合器并以第二变速比而将发动机1的旋转传递到第二行星齿轮机构20。第一变速比与第二变速比彼此不同。此动力传递机构通过使第一离合器或第二离合器中的某一个进行卡合，从而成为能够将动力从发动机1传递到第二行星齿轮机构20的连接状态。此外，动力传递机构通过使第一离合器以及第二离合器一起卡合从而限制了输出元件的旋转。此外，动力传递机构通过使第一离合器及第二离合器一起释放，从而成为无法在发动机1与第二行星齿轮机构20之间进行动力传递的中立状态。
作为这种结构，例如存在如下的结构，即，具有与第二行星齿轮机构20的输入元件相连接的一个输入齿轮、和分别与该输入齿轮啮合的第一齿轮以及第二齿轮。第一齿轮经由第一离合器而与发动机1相连接，第二齿轮经由第二离合器而与发动机1相连接。此外，第一齿轮与第二齿轮的齿数彼此不同。第一传递部被构成为，包括第一齿轮、第一离合器以及输入齿轮。第二传递部被构成为，包括第二齿轮、第二离合器及输入齿轮。在第一离合器被卡合时，通过第一传递部，并以对应于第一齿轮与输入齿轮的齿数比的变速比而将发动机1的旋转传递到第二行星齿轮机构20。在第二离合器被卡合时，通过第二传递部，并以对应于第二齿轮与输入齿轮的齿数比的变速比而将发动机1的旋转传递到第二行星齿轮机构20。此外，在第一离合器以及第二离合器均被卡合时，通过第一传递部与第二传递部的齿数比的不同而使输入齿轮的旋转受到限制。另外，第一传递部以及第二传递部还可以包括变速机构。
虽然在本实施方式中，与第一行星齿轮机构10相连接的动力机为发动机1，但代替于此，也可以使其他的公知的动力机与第一行星齿轮机构10相连接。
[实施方式的第一改变例]
对实施方式的第一改变例进行说明。图11为第一改变例所涉及的车辆100的框架图。在本改变例的混合动力车辆用驱动装置1-2中，与上述实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1的不同点为，第一行星齿轮机构40被设为减速传动变速这一点、以及离合器CL1及制动器BK1的配置。
第一行星齿轮机构40的结构能够设为与上述实施方式的第一行星齿轮机构10相同的结构。第一行星齿轮机构40具有第一太阳齿轮41、第一小齿轮42、第一内啮合齿轮43以及第一行星齿轮架44。如图11所示，输入轴2被与第一行星齿轮机构40的第一内啮合齿轮43相连接。此外，第一行星齿轮机构40的第一行星齿轮架44被与第二行星齿轮架24相连接。即，在本改变例中，第一行星齿轮机构40的输入元件为第一内啮合齿轮43，而输出元件为第一行星齿轮架44。
离合器CL1与上述实施方式同样，能够对第一太阳齿轮41与第一行星齿轮架44进行连接。此外，制动器BK1与上述实施方式同样，能够对第一太阳齿轮41的旋转进行限制。在本改变例中，离合器CL1以及制动器BK1被配置于第一行星齿轮机构40与第二行星齿轮机构20之间。在本改变例中，在与发动机1为同轴的轴上，从靠近发动机1一侧起依次配置有第一行星齿轮机构40、离合器CL1、制动器BK1、副轴驱动齿轮25、第二行星齿轮机构20、第一旋转电机MG1。
第一行星齿轮机构40能够将发动机1的旋转减速而从第一行星齿轮架44进行输出。当制动器BK1被卡合且离合器CL1被释放时，形成了作为输出元件的第一行星齿轮架44的转速低于作为输入元件的第一内啮合齿轮43转速的减速传动状态。此时的第一行星齿轮机构40的变速比例如能够设为1.4。
另一方面，当离合器CL1被卡合且制动器BK1被释放时，第一内啮合齿轮43的转速与第一行星齿轮架44的转速变为相等。
因此，在本改变例所涉及的混合动力车辆用驱动装置1-2中，在HV低模式时制动器BK1被卡合且离合器CL1被释放。在HV高模式时，离合器CL1被卡合且制动器BK1被释放。
在本改变例所涉及的混合动力车辆用驱动装置1-2中，与上述实施方式相反，第二机械传递变速比γ2成为与第一机械传递变速比γ1相比靠低速档侧的变速比。另外，与上述实施方式同样，第一机械传递变速比γ1以及第二机械传递变速比γ2均为与变速比1相比靠高速档侧的变速比。
[实施方式的第二改变例]
对实施方式的第二改变例进行说明。虽然上述实施方式以及第一改变例的混合动力车辆用驱动装置1-1、1-2为多轴式，但也可以代替于此而设为单轴式。图12为本改变例所涉及的车辆100的框架图。
如图12所示，本改变例所涉及的混合动力车辆用驱动装置1-3为，发动机1、第一行星齿轮机构10、第一旋转电机MG1、第二行星齿轮机构80以及第二旋转电机MG2被配置在同轴上的单轴式的驱动装置。从靠近发动机1一侧起依次配置有制动器BK1、离合器CL1、第一行星齿轮机构10、第一旋转电机MG1、第二行星齿轮机构80、第二旋转电机MG2。
变速部的结构能够设为与上述实施方式所涉及的混合动力车辆用驱动装置1-1的变速部的结构相同的结构。第一旋转电机MG1的旋转轴33为空心，其内部插入有连接轴85。连接轴85对第一内啮合齿轮13与第二行星齿轮架84进行连接。第二行星齿轮机构80具有第二太阳齿轮81、第二小齿轮82、第二内啮合齿轮83及第二行星齿轮架84，并能够设为与上述实施方式的第二行星齿轮机构20相同的机构。
第二内啮合齿轮83被与第二旋转电机MG2的旋转轴34相连接。旋转轴34为汽车传动轴。旋转轴34中的第二内啮合齿轮83侧的相反侧经由未经图示的差动装置及驱动轴而与驱动轮相连接。本改变例所涉及的混合动力车辆用驱动装置1-3例如能够被应用于FR(前置发动机后轮驱动)车辆中。
[实施方式的第三改变例]
对实施方式的第三改变例进行说明。本改变例所涉及的混合动力车辆用驱动装置1-4为单轴式，其能够应用于FF车辆或RR车辆中。图13为本改变例所涉及的车辆100的框架图。
如图13所示，本改变例所涉及的混合动力车辆用驱动装置1-4为，发动机1、第一行星齿轮机构10、第二行星齿轮机构20、第三行星齿轮机构90、第一旋转电机MG1及第二旋转电机MG2被配置在同轴上的单轴式的驱动装置。从靠近发动机1一侧起依次配置有制动器BK1、离合器CL1、第一行星齿轮机构10、副轴驱动齿轮25、第二行星齿轮机构20、第三行星齿轮机构90、第二旋转电机MG2、第一旋转电机MG1。
变速部的结构能够设为与上述实施方式所涉及的混合动力车辆用驱动装置1-1的变速部的结构相同的结构。第三行星齿轮机构90为单小齿轮式机构，其具有第三太阳齿轮91、第三小齿轮92、第三内啮合齿轮93。对第三小齿轮92进行支承的行星齿轮架被固定为无法旋转。第三内啮合齿轮93被与第二内啮合齿轮23及副轴驱动齿轮25相连接。第三太阳齿轮91被与第二旋转电机MG2的旋转轴34相连接。第三行星齿轮机构90能够对第二旋转电机MG2的旋转进行减速而从第三内啮合齿轮93输出。
[实施方式的第四改变例]
虽然在上述实施方式及各改变例中，第一行星齿轮机构10、40及第二行星齿轮机构20、80均为单小齿轮式机构，但并不限定于此。例如，也可以将第一行星齿轮机构10、40或第二行星齿轮机构20、80中的至少任意一方设为双小齿轮式机构。例如，可以将第一行星齿轮机构10、40设为双小齿轮式的行星齿轮机构。在此情况下，在各列线图中，第一内啮合齿轮13、43的位置与第一行星齿轮架14、44的位置将被交替。在单小齿轮式机构与双小齿轮式机构中，变速部的超速传动与减速传动将会逆转。
根据上述的实施方式及各改变例，公开了一种“驱动装置，其具备动力机、变速部、和差动部，动力机的输出轴被与变速部的输入轴相连接，该差动部的第一元件被与变速部的输出轴相连接，在第二元件上连接有第一旋转机(电动机)，在第三元件连接有第二旋转机(电动机)，该驱动装置能够使变速部的元件卡合而将动力机转速固定为0”。
上述的实施方式以及改变例所公开的内容能够进行适当组合而执行。
符号说明
1-1、1-2、1-3  混合动力车辆用驱动装置
1  发动机
10、40  第一行星齿轮机构
13、43  第一内啮合齿轮
14、44  第一行星齿轮架
20、80  第二行星齿轮机构
21、81  第二太阳齿轮
23、83  第二内啮合齿轮
24、84  第二行星齿轮架
32  驱动轮
50  HV_ECU
60  MG_ECU
70  发动机_ECU
100  车辆
BK1  制动器
CL1  离合器
MG1  第一旋转电机
MG2  第二旋转电机

Claims (8)

1.一种混合动力车辆用驱动装置，其特征在于，具备：
动力传递机构，其与动力机相连接，并传递所述动力机的旋转；
差动机构，其对所述动力传递机构与驱动轮进行连接；
切换装置，其使所述动力传递机构变速，
所述差动机构具有：
第一旋转元件，其被连接于所述动力传递机构的输出元件；
第二旋转元件，其被连接于第一旋转电机；
第三旋转元件，其被连接于第二旋转电机以及所述驱动轮，
通过所述切换装置，从而对所述动力传递机构的输出元件的旋转进行限制。
2.如权利要求1所述的混合动力车辆用驱动装置，
所述动力传递机构能够将所述动力机的旋转增速而输出。
3.如权利要求1所述的混合动力车辆用驱动装置，
所述动力传递机构能够将所述动力机的旋转减速而输出。
4.如权利要求1至3中的任意一项所述的混合动力车辆用驱动装置，其中，
具有如下的行驶模式，所述行驶模式为，通过所述切换装置对所述动力传递机构的输出元件的旋转进行限制，并将所述第一旋转电机以及所述第二旋转电机作为动力源而行驶的模式。
5.如权利要求1至3中的任意一项所述的混合动力车辆用驱动装置，
所述动力传递机构为差动机构，
所述切换装置对限制所述动力传递机构的差动的状态和容许所述动力传递机构的差动的状态进行切换并使所述动力传递机构变速。
6.如权利要求1所述的混合动力车辆用驱动装置，
同时使所述动力传递机构与所述差动机构变速。
7.如权利要求6所述的混合动力车辆用驱动装置，
在同时使所述动力传递机构与所述差动机构变速时，使所述动力传递机构及所述差动机构中的一方的变速比增加，而使另一方的变速比减小。
8.如权利要求1所述的混合动力车辆用驱动装置，
所述动力传递机构为差动机构，
所述切换装置具有离合器和制动器，所述离合器能够对所述动力传递机构的旋转元件彼此进行连接，所述制动器对所述动力传递机构的旋转元件的旋转进行限制。
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