CN1938173A - 动力输出装置以及汽车 - Google Patents

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Abstract

一种动力输出装置以及汽车，其中，将发动机(EG1)连接在电机(MG1)上，同时经由离合器(C1)连接在发动机(EG1)上，在发动机(EG2)上经由离合器(C2)连接驱动轴(65)，并在驱动轴(65)上安装电机(MG2)。在起步时等低速时，分离离合器(C2)，从而将发动机(EG2)从驱动轴(65)脱离，通过来自电机(MG2)的动力行驶；在中速时，接合离合器(C2)，主要通过来自高效运转的发动机(EG2)的动力行驶。由此，可以实现能量效率的提高。另外，除了2个发动机和2个电机之外，具有2个离合器即可，可以使结构简单。

Description

动力输出装置以及汽车
技术领域
本发明涉及动力输出装置以及汽车。
背景技术
以往，作为这种动力输出装置，提出了具备安装在车辆上的两个发动机和两个电机的动力输出装置的方案(例如，参照日本特开平11-311137号公报)。该装置是如下述那样构成的装置：在经由差速器而连接在驱动轮上的变速器的输入轴上安装差速器，在该差速器的剩下的两个轴上经由各自的制动器与离合器安装两个电机，进而在该两个电机的各自的旋转轴上经由各自的离合器安装两个输出特性不同的发动机的输出轴，从而根据行驶条件切换输出特性不同的两个发动机。
发明内容
但是，在上述动力输出装置中，由于使用了两个发动机和两个电机，所以需要差速器、两个制动器和四个离合器，因此装置变得复杂，并且离合器的接合分离操作变得复杂。另外，在上述动力输出装置中，由于据行驶条件切换输出特性不同的两个发动机，所以在作为串联混合动力汽车而工作时会发生必须使用低扭矩特性的发动机进行发电，而发电效率降低的情况。
本发明的动力输出装置以及汽车的目的之一在于，在具备两个内燃机和两个电机的动力输出装置以及汽车中设为简单的结构。本发明的动力输出装置以及汽车的另一目的在于，提高具备两个内燃机和两个电机的动力输出装置以及汽车的能量效率。进而，本发明的动力输出装置以及汽车的又一目的在于，高效地输出所要求的动力。
本发明的动力输出装置以及汽车，为了实现上述目的的至少1部分，采用以下的技术方案。
本发明的第1动力输出装置，是向驱动轴输出动力的动力输出装置，其特征在于，具备：第1内燃机；能够使用来自该第1内燃机的动力进行发电的第1电机(电动机)；能够向上述驱动轴输出动力的第2内燃机；能够向上述驱动轴输出动力和从上述驱动轴输入动力的第2电机；能够与上述第1电机以及上述第2电机进行电力交换的蓄电单元；和进行上述第1内燃机的输出轴与上述第2内燃机的输出轴的连接以及连接的解除的第1连接解除单元。
在该本发明的第1动力输出装置中，在通过第1连接解除单元解除第1内燃机的输出轴与第2内燃机的输出轴的连接的状态下，可以使用来自第1内燃机和第1电机的动力进行发电，并可以通过该发电电力对蓄电单元充电，使用第2内燃机和第2电机向驱动轴输出动力。在通过第1连接解除单元连接第1内燃机的输出轴与第2内燃机的输出轴的状态下，可以直接向驱动轴输出来自第1内燃机、第2内燃机、第1电机和第2电机的动力，并可以通过第1电机和第2电机之一进行发电从而对蓄电单元充电。而且，除了第1内燃机、第2内燃机、第1电机和第2电机以外具备第1连接解除单元即可，所以可以使结构简单，并可以使控制简单。
在这样的本发明的第1动力输出装置中，还可以具备进行上述第2内燃机的输出轴与上述驱动轴的连接以及连接的解除的第2连接解除单元。这样一来，通过由第2连接解除单元解除第2内燃机的输出轴与驱动轴的连接，可以向驱动轴仅输出来自第2电机的动力。此时，通过脱离第2内燃机的输出轴，可以提高向驱动轴仅输出来自第2电机的动力时的能量效率。
另外，在本发明的第1动力输出装置中，也可以将上述第1内燃机设为在规定的运转点可以高效地运转的内燃机，将上述第1电机设为使用来自在上述规定的运转点运转的上述第1内燃机的动力而可以高效地发电的电机。如此，可以提高在由第1连接解除单元解除了第1内燃机的输出轴与第2内燃机的输出轴的连接的状态下的发电效率。
进而，在本发明的第1动力输出装置中，也可以将上述第2内燃机设为在规定的转速区域可以高效地运转的内燃机，将上述第2电机设为可以输出最大扭矩附近的扭矩的电机，该最大扭矩是在上述驱动轴停止运转时作为应该输出到该驱动轴的扭矩而假设的。此时，上述规定的转速区域可以设为从怠速转速或者比该怠速转速大的第1规定转速到对上述驱动轴假设的最大转速的区域。这样一来，可以更加高效地向驱动轴输出动力。
或者，在本发明的第1动力输出装置中，也可以具备：检测上述蓄电单元的状态的蓄电状态检测单元；基于操作者的操作对应该向上述驱动轴输出的要求动力进行设定的要求动力设定单元；和控制单元，该控制单元对上述第1内燃机、上述第1电机、上述第2内燃机、上述第2电机和上述第1连接解除单元进行控制，以使由上述蓄电状态检测单元检测出的蓄电状态在规定的状态范围内，同时基于由上述要求动力设定单元设定的要求动力的动力向上述驱动轴输出。这样一来，可以向驱动轴输出与操作者的要求相对应的动力，并可以使蓄电单元处于规定的状态范围。
在具备第2连接解除单元并向驱动轴输出与操作者的要求相对应的动力的方式的本发明的第1动力输出装置中，上述控制单元也可以是这样的单元：在上述驱动轴的转速小于规定转速时，控制上述第2连接解除单元以解除上述第2内燃机的输出轴与上述驱动轴的连接；在上述驱动轴的转速大于等于规定转速时，控制上述第2连接解除单元以连接上述第2内燃机的输出轴与上述驱动轴。这样一来，可以更高效地向驱动轴输出与操作者的要求相对应的动力。在该方式的本发明的第1动力输出装置中，上述控制单元也可以是这样的单元：在上述驱动轴的转速大于等于上述规定转速、且上述设定的要求动力的要求扭矩小于规定扭矩时，将上述第1连接解除单元控制成使得解除上述第1内燃机的输出轴与上述第2内燃机的输出轴的连接；在上述驱动轴的转速大于等于上述规定转速、且上述设定的要求动力的要求扭矩大于等于规定扭矩时，将上述第1连接解除单元控制成使得连接上述第1内燃机的输出轴和上述第2内燃机的输出轴。这样一来，可以更高效地输出与操作者的要求相对应的动力。
本发明的第2动力输出装置，是向驱动轴输出动力的动力输出装置，其特征在于，具备：在规定的运转点能够高效地运转的第1内燃机；能够使用来自在上述规定的运转点运转的上述第1内燃机的动力高效地发电的第1电机；能够向上述驱动轴输出动力的第2内燃机；能够向上述驱动轴输出动力和从上述驱动轴输入动力的第2电机；和能够与上述第1电机以及上述第2电机进行电力交换的蓄电单元。
在本发明的第2动力输出装置中，通过使第1内燃机在规定的运转点运转，并使用来自该第1内燃机的动力而通过第1电机进行发电，由此可以提高装置的能量效率。而且，可以将来自第2内燃机和第2电机的动力向驱动轴输出。由于具备第1内燃机、第2内燃机、第1电机和第2电机即可，因此可以使结构简单，并可以使控制简单。
在这样的本发明的第2动力输出装置中，还可以将上述第2内燃机设为在规定的转速区域可以高效地运转的内燃机，将上述第2电机设为可以输出最大扭矩附近的扭矩的电机，该最大扭矩是在上述驱动轴停止运转时作为应该输出到该驱动轴的扭矩而假设的。这样一来，可以更高效地向驱动轴输出动力。
另外，在本发明的第2动力输出装置中，还可以具备：检测上述蓄电单元的状态的蓄电状态检测单元；基于操作者的操作对应该向上述驱动轴输出的要求动力进行设定的要求动力设定单元；和控制单元，该控制单元对上述第1内燃机、上述第1电机、上述第2内燃机和上述第2电机进行控制，以使由上述蓄电状态检测单元检测出的蓄电状态在规定的状态范围内，同时基于由上述要求动力设定单元设定的要求动力的动力向上述驱动轴输出。这样一来，可以向驱动轴输出与操作者的要求相对应的动力，并可以使蓄电单元处于规定的状态范围。
本发明的第3动力输出装置，是向驱动轴输出动力的动力输出装置，其特征在于，具备：第1内燃机；能够使用来自该第1内燃机的动力进行发电的第1电机；能够向上述驱动轴输出动力的第2内燃机；能够将最大扭矩附近的扭矩向该驱动轴输出的第2电机，该最大扭矩是在上述驱动轴停止运转时作为应该输出到该驱动轴的扭矩而假设的；和能够与上述第1电机以及上述第2电机进行电力交换的蓄电单元。
在该本发明的第3动力输出装置中，由于具备可以将最大扭矩附近的扭矩向该驱动轴输出的第2电机，该最大扭矩是在上述驱动轴停止运转时作为应该输出到该驱动轴的扭矩而假设的，因此即使在驱动轴所要求的动力是低转速高扭矩的动力时，也可以从第2电机高效地输出。由于具备第1内燃机、第2内燃机、第1电机和第2电机即可，因此可以使结构简单，并可以使控制简单。
在这样的本发明的第3动力输出装置中，还可以将上述第2内燃机设为在从怠速转速或者比该怠速转速大的第1规定转速到对上述驱动轴假设的最大转速的区域内可以高效地运转的内燃机。这样一来，可以在更广的转速区域更高效地向驱动轴输出的动力。
另外，在本发明的第3动力输出装置中，还可以具备：检测上述蓄电单元的状态的蓄电状态检测单元；基于操作者的操作对应该向上述驱动轴输出的要求动力进行设定的要求动力设定单元；和控制单元，该控制单元对上述第1内燃机、上述第1电机、上述第2内燃机和上述第2电机进行控制，以使由上述蓄电状态检测单元检测出的蓄电状态在规定的状态范围内，同时基于由上述要求动力设定单元设定的要求动力的动力向上述驱动轴输出。这样一来，可以向驱动轴输出与操作者的要求相对应的动力，并可以使蓄电单元处于规定的状态范围。
本发明的第1汽车，其特征在于，具备：第1内燃机；能够使用来自该第1内燃机的动力进行发电的第1电机；能够向连接于车桥(车轴)的驱动轴输出动力的第2内燃机；能够向上述驱动轴输出动力和从上述驱动轴输入动力的第2电机；能够与上述第1电机以及上述第2电机进行电力交换的蓄电单元；进行上述第1内燃机的输出轴和上述第2内燃机的输出轴的连接以及连接的解除的第1连接解除单元；和进行上述第2内燃机的输出轴与上述驱动轴的连接以及连接的解除的第2连接解除单元。
在该本发明的第1汽车中，在通过第1连接解除单元解除第1内燃机的输出轴与第2内燃机的输出轴的连接的状态下，可以使用来自第1内燃机和第1电机的动力进行发电，并可以通过该发电电力对蓄电单元充电，使用第2内燃机和第2电机向驱动轴输出动力。在通过第1连接解除单元连接第1内燃机的输出轴与第2内燃机的输出轴的状态下，可以直接向驱动轴输出来自第1内燃机、第2内燃机、第1电机和第2电机的动力，并可以通过第1电机和第2电机之一进行发电从而对蓄电单元充电。而且，除了第1内燃机、第2内燃机、第1电机和第2电机以外具备第1连接解除单元即可，所以可以使结构简单，并可以使控制简单。另外，通过由第2连接解除单元解除第2内燃机的输出轴与驱动轴的连接，可以向驱动轴仅输出来自第2电机的动力。其结果，通过脱离第2内燃机的输出轴，可以提高向驱动轴仅输出来自第2电机的动力时的能量效率。
在这样的本发明的第1汽车中，还可以具备：检测上述蓄电单元的状态的蓄电状态检测单元；基于操作者的操作对应该向上述驱动轴输出的要求动力进行设定的要求动力设定单元；和控制单元，该控制单元对上述第1内燃机、上述第1电机、上述第2内燃机、上述第2电机和上述第1连接解除单元进行控制，以使由上述蓄电状态检测单元检测出的蓄电状态在规定的状态范围内，同时基于由上述要求动力设定单元设定的要求动力的动力向上述驱动轴输出。这样一来，可以向驱动轴输出与操作者的要求相对应的动力，并可以使蓄电单元处于规定的状态范围。此时，上述控制单元也可以是这样的单元：在上述驱动轴的转速小于规定转速时，将上述第2连接解除单元控制成使得解除上述第2内燃机的输出轴与上述驱动轴的连接；在上述驱动轴的转速大于等于规定转速时，将上述第2连接解除单元控制成使得连接上述第2内燃机的输出轴与上述驱动轴。这样一来，可以向驱动轴输出与操作者的要求相对应的动力。进而，上述控制单元也可以是这样的单元：在上述驱动轴的转速大于等于上述规定转速、且上述设定的要求动力的要求扭矩小于规定扭矩时，将上述第1连接解除单元控制成使得解除上述第1内燃机的输出轴和上述第2内燃机的输出轴的连接；在上述驱动轴的转速大于等于上述规定转速、且上述设定的要求动力的要求扭矩大于等于规定扭矩时，将上述第1连接解除单元控制成使得连接上述第1内燃机的输出轴以及上述第2内燃机的输出轴。这样一来，可以更有效地输出与操作者的要求相对应的动力。
本发明的第2汽车，其特征在于，具备：在规定的运转点能够高效地运转的第1内燃机；能够使用来自在上述规定的运转点运转的上述第1内燃机的动力高效地发电的第1电机；能够向连接于车桥的驱动轴输出动力的第2内燃机；能够向上述驱动轴输出动力和从上述驱动轴输入动力的第2电机；能够与上述第1电机以及上述第2电机进行电力交换的蓄电单元；检测上述蓄电单元的状态的蓄电状态检测单元；基于操作者的操作对应该向上述驱动轴输出的要求动力进行设定的要求动力设定单元；和控制单元，该控制单元对上述第1内燃机、上述第1电机、上述第2内燃机和上述第2电机进行控制，以使由上述蓄电状态检测单元检测出的蓄电状态在规定的状态范围内，同时基于由上述要求动力设定单元设定的要求动力的动力向上述驱动轴输出。
在该本发明的第2汽车中，通过使第1内燃机在规定的运转点运转，并使用来自该第1内燃机的动力而通过第1电机进行发电，由此可以提高车辆的能量效率。而且，可以将来自第2内燃机和第2电机的动力向驱动轴输出。由于具备第1内燃机、第2内燃机、第1电机和第2电机即可，因此可以使结构简单，并可以使控制简单。另外，可以向驱动轴输出与操作者的要求相对应的动力，并可以使蓄电单元处于规定的状态范围。
本发明的第3汽车，其特征在于，具备：第1内燃机；能够使用来自该第1内燃机的动力进行发电的第1电机；能够向连接于车桥的驱动轴输出动力的第2内燃机；能够将最大扭矩附近的扭矩向该驱动轴输出的第2电机，该最大扭矩是在上述驱动轴停止运转时作为应该输出到该驱动轴的扭矩而假设的；能够与上述第1电机以及上述第2电机进行电力交换的蓄电单元；检测上述蓄电单元的状态的蓄电状态检测单元；基于操作者的操作对应该向上述驱动轴输出的要求动力进行设定的要求动力设定单元；和控制单元，该控制单元对上述第1内燃机、上述第1电机、上述第2内燃机和上述第2电机进行控制，以使由上述蓄电状态检测单元检测出的蓄电状态在规定的状态范围内，同时基于由上述要求动力设定单元设定的要求动力的动力向上述驱动轴输出。
在该本发明的第3动力输出装置中，由于具备可以将最大扭矩附近的扭矩向驱动轴输出的第2电机，其中，该最大扭矩是在驱动轴停止运转时作为应该输出到该驱动轴的扭矩而假设的，因此即使在驱动轴所要求的动力是低转速高扭矩的动力时，也可以从第2电机高效地输出。由于具备第1内燃机、第2内燃机、第1电机和第2电机即可，因此可以使结构简单，并可以使控制简单。另外，可以向驱动轴输出与操作者的要求相对应的动力，并可以使蓄电单元处于规定的状态范围。
附图说明
图1是表示安装了作为实施例的动力输出装置的混合动力汽车20的结构的大概的结构图；
图2是表示由混合动力用电子控制单元70所执行的驱动控制例程的一个示例的流程图；
图3是作为要求扭矩设定用图的一个示例的说明图；
图4是表示作为变形例的混合动力汽车120的结构的大概的结构图。
具体实施方式
接下来，使用实施例对用于实施本发明的最佳实施方式进行说明。图1是表示安装了作为本发明的一个实施方式的动力输出装置的混合动力汽车20的结构的大概的结构图。如图所示，实施例的混合动力汽车20包括：由汽油输出动力的2个发动机EG1、EG2；作为众所周知的同步发电电动机而构成的2个电机MG1、MG2；以及对动力输出装置整体进行控制的混合动力用电子控制单元70。发动机EG1的曲轴26连接在电机MG1上，电机MG1用来自发动机EG1的动力发电。另外，发动机EG1的曲轴26经由相同直径的带轮30、31、皮带32和离合器C1而连接在发动机EG2的曲轴27上，通过接合离合器C1，可以使发动机EG1与发动机EG2以相同的转速运转。发动机EG2的曲轴27经由离合器C2连接在驱动轴65上，所述驱动轴65经由差速器62而连接在驱动轮63a、63b上，在该驱动轴65上，还安装有电机MG2。因此，可以从电机MG2向驱动轴65输出动力以及从驱动轴65输入动力，同时也可以通过接合离合器C2，从发动机EG2向驱动轴65输出动力。进而，通过在该状态下接合离合器C1，也可以从发动机EG1向驱动轴65输出动力。
发动机EG1构成为在规定的运转点(转速、扭矩)可以特别高效地运转的内燃机，发动机EG2构成为在从怠速转速到驱动轴65的最大转速的大范围的转速区域可以高效地运转的内燃机。发动机EG1、EG2通过从检测发动机EG1、EG2的运转状态的各种传感器输入信号的发动机用电子控制单元(下面称作发动机ECU)24、25受到燃料喷射控制、点火控制、吸入空气量调节控制等运转控制。发动机ECU24、25与混合动力用电子控制单元70进行通信，由来自混合动力用电子控制单元70的控制信号对发动机EG1、EG2进行运转控制，同时根据需要，将与发动机EG1、EG2的运转状态有关的数据输出到混合动力用电子控制单元70。
电机MG1构成为当发动机EG1在上述的可以特别高效地运转的规定的运转点运转时可以特别高效地发电的同步发电电动机，电机MG2构成为可以输出最大扭矩的同步发电电动机，该最大扭矩是作为在驱动轴65的旋转停止时、即车辆起步时应该输出到驱动轴65的扭矩而假设的。电机MG1、MG2经由逆变器41、42连接在蓄电池50上，可以用来自蓄电池50的电力驱动，并可以将发生的电力提供给蓄电池50。电机MG1、MG2被电机用电子控制单元(以下称作电机ECU)40驱动控制。电机ECU40也进行蓄电池50的管理，也基于由安装在蓄电池50的输出端子上的图未示的电流传感器检测出的充放电电流计算剩余容量(SOC)等。电机ECU40与混合电子控制单元70通信，由来自混合动力用电子控制单元70的控制信号对电机MG1、MG2进行运转控制，同时根据需要，将与电机MG1、MG2的运转状态、蓄电池50的状态有关的数据输出到混合动力用电子控制单元70。
混合动力用电子控制单元70构成为以CPU72为中心的微处理器，除CPU72之外还具有储存处理程序的ROM74、暂时储存数据的RAM76、未图示的输入输出端口和通信端口。通过输入端口向混合动力用电子控制单元70输入有：来自点火开关80的点火信号；从检测出变速杆81的操作位置的变速位置传感器82来的变速位置SP；从检测加速踏板83的踩下量的加速踏板位置传感器84来的加速器开度Acc；从检测出制动踏板85的踩下量的制动踏板位置传感器86来的制动踏板位置BP；和来自车速传感器88的车速V等。另外，从混合电子控制单元70，经由输出端口输出向离合器C1、离合器C2的驱动信号。如上所述，混合动力用电子控制单元70，经由通信端口与发动机ECU24、25、电机ECU40连接，并与发动机ECU24、25、电机ECU40进行各种控制信号或数据的交换。
这样构成的混合动力汽车20主要通过下述的2种行驶模式行驶：分离离合器C2从而通过来自电机MG2的动力行驶的第1行驶模式，接合离合器C2从而通过来自发动机EG2的动力行驶的第2行驶模式。
在第1行驶模式中，通常离合器C1也分离，在发动机EG2停止的状态下仅通过来自电机MG2的动力行驶。该模式在起步时等低速时使用。在该模式中，发动机EG1在向电机MG2进行电力供给的蓄电池50的剩余容量(SOC)低于控制下限值时起动，并通过电机MG1使用来自该发动机EG1的动力发电从而向蓄电池50提供电力。此时，发动机EG1和电机MG1在发电效率最高的运转点运转。另外，发动机EG1在蓄电池50的剩余容量(SOC)高于控制上限值时停止该运转。因此，蓄电池50向电机MG2进行电力供给，同时其剩余容量(SOC)被大致控制在控制下限值与控制上限值之间的范围。在第1行驶模式中，还可以接合离合器C1而将发动机EG2与发动机EG1的曲轴26连接。此时，电机MG1使用通过使发动机EG1和发动机EG2运转而得到的动力进行发电。
在第2行驶模式中，由于发动机EG2直接连接在驱动轴65上，在小于与发动机EG2的下限转速相当的车速下无法行驶。在实施例中，在可以使发动机EG2比较高效地运转的中速(例如20km/h或30km/h以上)下使用。在该模式中，在由驾驶者对加速踏板83的踩下量和车速V所设定的应该向驱动轴65输出的扭矩为比较低的扭矩时，使离合器C1分离，主要通过来自发动机EG2的动力行驶。电机MG2，在来自发动机EG2的动力中应该向驱动轴65输出的动力发生过量或不足时，在蓄电池50允许的范围内被驱动。此时，发动机EG1和电机MG1与上述的第1行驶模式同样动作。在应该向驱动轴65输出的扭矩为较高的扭矩时，接合离合器C1，将发动机EG1或电机MG1连接在驱动轴65上。此时，主要通过来自发动机EG1和发动机EG2的动力行驶，电机MG1和电机MG2，在来自发动机EG1和发动机EG2的动力中对于应该向驱动轴65输出的动力产生过量或不足时，在蓄电池50允许的范围内被驱动。
接下来，对这样构成的混合动力汽车20的动作进行说明。图2表示由实施例的混合动力汽车20的混合动力用电子控制单元70所执行的驱动控制例程的一个示例的流程图。该例程每隔规定时间(例如每隔8msec)反复执行。
执行驱动控制例程时，混合动力用电子控制单元70的CPU72首先行输入来自加速踏板位置传感器84的加速器开度Acc或来自车速传感器88的车速V等数据(步骤S100)，基于输入的加速器开度Acc和车速V，设定作为车辆所要求的扭矩而应该向驱动轴65输出的要求扭矩Td*(步骤S110)。要求扭矩Td*是这样设定的：在实施例中，预先确定加速开度Acc、车速V和要求扭矩Td*的关系，作为要求扭矩设定用图储存在ROM74中，在给出加速开度Acc和车速V时，从储存的图导出与其相对应的要求扭矩Td*。在图3中表示要求扭矩设定用图的一例。
接着，比较车速V和阈值Vref(步骤S120)。在此，阈值Vref是用于判断是否接合离合器C2而主要通过来自发动机EG2的动力行驶的阈值，可以设定为20km/h或30km/h等。在车速V小于阈值Vref时，选择仅通过来自电机MG2的动力行驶的第1行驶模式，分离离合器C2，并分离离合器C1(步骤S125、S130)，以基于蓄电池50的剩余容量(SOC)使发动机EG1和电机MG1运转的方式而对发动机ECU24和电机ECU40发出运转指示(步骤S135)。接收到指示命令的发动机ECU24和电机ECU40，在蓄电池50的剩余容量(SOC)低于上述控制下限值时，以发动机EG1和电机MG1在发电效率最高的运转点运转的方式进行发动机EG1的燃料喷射控制和点火控制，同时进行驱动电机MG1的逆变器41的开关元件的开关控制；在蓄电池50的剩余容量(SOC)高于控制上限值时，以停止其运转的方式停止发动机EG1的燃料喷射控制和点火控制，同时进行驱动电机MG1的逆变器41的开关元件的开关控制。
然后，为使发动机EG2停止，将发动机EG2的目标转速Ne2*和目标扭矩Te2*的值设定为0(步骤S140)，将要求扭矩Td*设定为电机MG2的扭矩指令Tm2*(步骤S150)。在这样地设定发动机EG2的目标转速Ne2*和目标扭矩Te2*、电机MG2的扭矩指令Tm2*之后，将目标转速Ne2*和目标扭矩Te2*发送给发动机ECU25，将电机MG2的扭矩指令Tm2*发送给电机ECU40(步骤S160)，结束驱动控制例程。接受了目标转速Ne2*和目标扭矩Te2*的发动机ECU25，以停止发动机EG2的方式停止燃料喷射控制和点火控制。接受了扭矩指令Tm2*的电机ECU40，以通过扭矩指令Tm2*驱动电机MG2的方式进行逆变器42的开关元件的开关控制。
在车速V为阈值Pref或以上时，选择第2行驶模式，接合离合器C2(步骤S165)，将要求扭矩Td*与阈值Tdref相比较(步骤S170)。这里，阈值Tref是用于判断是否接合离合器C1、将发动机EG1和电机MG1连接在驱动轴65上而使用的阈值，可以基于驱动轴65的转速Nd的可以从发动机EG2输出的最大扭矩T2max和可以从电机MG2输出的最大扭矩Tm2max来设定。在实施例中，将阈值Tref设定为比最大扭矩T2max大，但比最大扭矩T2max与最大扭矩Tm2max的和小的值。在要求扭矩Td*小于阈值Tdref时，判断为主要通过来自发动机EG2的动力行驶，分离离合器C1(步骤S180)，与基于蓄电池50的剩余容量(SOC)使发动机EG1和电机MG1运转的第1行驶模式同样，对发动机ECU24和电机ECU40进行运转指示(步骤S185)，将可以从发动机EG2输出的最大扭矩T2max与要求扭矩Td*相比较，将较小的值设为发动机EG2的目标扭矩Te2*(步骤S190)，将要求扭矩Td*与目标扭矩Te2*的偏差设定为扭矩指令Tm2*(步骤S200)。在这样地设定发动机EG2的目标扭矩Te2*和电机MG的扭矩指令Tm2*之后，将目标扭矩Te2*发送给发动机ECU25，将扭矩指令Tm2*发送给电机ECU40(步骤S210)，结束本例程。接受了目标扭矩Te2*的发动机ECU25，以从发动机EG2输出目标扭矩Te2*的方式进行燃料喷射控制和点火控制等。接受了扭矩指令Tm2*的电机ECU40，以通过扭矩指令Tm2*驱动电机MG2的方式进行逆变器42的开关元件的开关控制。
在要求扭矩Td*为阈值Tref或以上时，判断为必须从发动机EG1和发动机EG2输出动力，接合离合器C1(步骤S220)，将要求扭矩Td*的一半的扭矩(Td*/2)与可以从发动机EG1、EG2输出的最大扭矩T1max、T2max分别比较，将较小的值设为发动机EG1、EG2的目标扭矩Te1*、Te2*(步骤S230)，基于目标扭矩Te1*、目标扭矩Te2*的和与要求扭矩Td*设定电机MG1、MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*(步骤S240)。扭矩指令Tm1*、Tm2*，在实施例中，在作为要求扭矩Td*和、目标扭矩Te1*与目标扭矩Te2*之和的偏差的扭矩Tm比可以从电机MG2输出的最大扭矩Tm2max小时，将扭矩指令Tm2*设为扭矩Tm，并将扭矩指令Tm1*设为0；在扭矩Tm比最大扭矩Tm2max大时，将扭矩指令Tm2*设为最大扭矩Tm2max，并将扭矩指令Tm1*设为作为扭矩Tm与最大扭矩T2max的偏差的扭矩。
在这样地设定了发动机EG1、EG2的目标扭矩Te1*、Te2*和电机MG1、MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*之后，将目标扭矩Te1*、Te2*分别发送给发动机ECU24、25，将扭矩指令Tm1*、Tm2*发送给电机ECU40(步骤S250)，结束本例程。
根据以上所说明的实施例的混合动力汽车20，除了2个发动机EG1、EG2和2个电机MG1、MG2之外，具有2个离合器C1、C2即可，可以使结构简单。另外，根据实施例的混合动力汽车20，可以主要根据车速V从下述的2种行驶模式中选择效率较高的行驶模式行驶：分离离合器C2从而通过来自电机MG2的动力行驶的第1行驶模式，接合离合器C2从而通过来自发动机EG2的动力行驶的第2行驶模式。因此，可以实现能量效率的提高。
根据实施例的混合动力汽车20，在起步时等低速时，可以选择第1行驶模式，将离合器C1也分离，在发动机EG2停止的状态下仅通过来自电机MG2的动力行驶。因此，通过将发动机EG2从驱动轴65脱离，可以实现能量效率的提高。而且，在该情况下，基于蓄电池50的剩余容量(SOC)而使发动机EG1在效率很高的运转点运转，通过电机MG1而利用从该发动机EG1输出的动力特别高效地发电，因此可以实现发电效率的提高，并可以将蓄电池50的剩余容量(SOC)控制为控制下限值与控制上限值之间的范围。根据实施例的混合动力汽车20，在可以使发动机EG2比较高效地运转的中速下，选择第2行驶模式，在应该向驱动轴65输出的扭矩为比较低的扭矩时，可以分离离合器C1，主要通过来自高效运转的发动机EG2的动力行驶。因此，可以更高效地向驱动轴65输出动力，可以实现能量效率的提高。另一方面，在应该向驱动轴65输出的扭矩为较高的扭矩时，可以接合离合器C1，将发动机EG1和电机MG1连接在驱动轴65上，主要通过来自高效运转的发动机EG1和发动机EG2的动力行驶。因此，可以向驱动轴65输出高扭矩，并可以实现能量效率的提高。当然，根据实施例的混合动力汽车20，可以将与驾驶者的要求相对应的动力高效地向驱动轴65输出。
在实施例的混合动力汽车20中，发动机EG2使用的是在从怠速转速到驱动轴65的最大转速的大范围的转速区域可以高效地运转的内燃机，但也可以使用在从比怠速转速高的规定转速(例如1000rpm等)到驱动轴65的最大转速的转速区域可以高效地运转的内燃机，只要是使用在与通常车辆所要求的车速相当的转速区域可以高效地运转的内燃机的发动机即可。
在实施例的混合动力汽车20中，电机MG2使用可以输出最大扭矩的同步发电电动机，该最大扭矩是作为在驱动轴65的旋转停止时、即车辆起步时应该输出到驱动轴65的扭矩而假设的，但也可以使用可以输出最大扭矩附近的扭矩或比最大扭矩稍高的扭矩的同步发电电动机。
在实施例的混合动力汽车20中，发动机EG1使用在规定的运转点(转速、扭矩)可以特别高效地运转的内燃机，但也可以使用在规定的范围内可以特别高效地运转的内燃机。这样一来，发动机EG1，不仅在分离离合器C1、输出用于向蓄电池50充电的动力时，在接合离合器C1、直接向驱动轴65输出动力时也可以高效地运转。
在实施例的混合动力汽车20中，可以具备离合器C2，将发动机EG2的曲轴27与驱动轴65连接或切离，但也可以不具备离合器C2，使发动机EG2的曲轴27一直与驱动轴65连接。这样一来，除了发动机EG1、EG2和电机MG1、MG2之外，具有离合器C1即可，所以可以使结构更简单，并可以使控制更简单。此时，在如起步时或低速时那样在第1行驶模式下行驶时，发动机EG2被驱动轴65的转速Nd牵引旋转。
在实施例的混合动力汽车20中，具备离合器C1、C2，但也可以不具备离合器C1、C2。这样一来，具备发动机EG1、EG2和电机MG1、MG2即可，所以可以使结构更简单，并可以使控制更简单。
在由混合动力用电子控制单元70所执行的驱动控制例程中，在选择第1行驶模式时，电机MG1，使用通过在分离离合器C1而在停止发动机EG2的状态下使发动机EG1运转所得到的动力进行发电，但也可以使用通过接合离合器C1从而使发动机EG1、发动机EG2运转所得到的动力进行发电。
在实施例的混合动力汽车20中，通过车速V与阈值Vref的比较来选择第1行驶模式和第2行驶模式，但也可以以车辆整体的能量效率最高的方式选择第1行驶模式和第2行驶模式。此时，也可以通过实验等预先确定对第1行驶模式和第2行驶模式中的能量效率较高的行驶模式进行切换的点，在该点对第1行驶模式和第2行驶模式进行切换。另外，也可以通过除此以外的方法对第1行驶模式和第2行驶模式进行切换。
在实施例的混合动力汽车20中，通过车速V是否大于等于阈值Vref来对第1行驶模式和第2行驶模式进行切换，但也可以带有滞后地对第1行驶模式和第2行驶模式进行切换。这样一来，可以抑制在车速V为阈值Vref附近时频繁地切换行驶模式，
在实施例的混合动力汽车20中，带轮30、31使用具有相同直径的带轮，但也可以使用直径不同的带轮。例如，也可以使用带轮30的直径比带轮31的直径大的带轮。此时，在考虑到高速行驶时应该向驱动轴65输出的扭矩比较大时，通过接合离合器C2，发动机EG2的转速Ne2变为驱动轴65的转速Nd。如果带轮30的直径与带轮31的直径相同，在接合离合器C1时发动机EG1的转速Ne1也变为转速Nd；如果带轮30的直径比带轮31的直径大，可以使发动机EG1的转速Ne1比发动机EG2的转速Ne2小。这样一来，可以通过调整带轮30的直径与带轮31的直径的比来调整发动机EG1的转速Ne1与发动机EG2的转速Ne2的转速比，因此，可以实现能量效率的提高。
在实施例的混合动力汽车20中，对从2个发动机和2个电机输出动力而行驶的结构的一例进行了说明，但作为从2个发动机和2个电机输出动力而行驶的结构，可以有各种结构。例如如图4的变形例的混合动力汽车120所示，也可以经由离合器而将电机MG1、发动机EG1、发动机EG2和电机MG2串联连接。离合器C3～C8，在电机MG1与发动机EG1、发动机EG1与发动机EG2、发动机EG2与电机MG2之间各安装2个。另外，在各2个离合器之间安装有齿轮，与安装在驱动轴165上的齿轮相啮合。在该结构中，通过使6个离合器C3～C8进行接合分离，可以从2个发动机EG1、EG2和2个电机MG1、MG2任意地向驱动轴165输出动力。
例如，使发动机EG1与发动机EG2之间的2个离合器C5、C6分离，同时使剩下的4个离合器C3、C4、C5、C6接合，可以从发动机EG2输出行驶阻力量的动力、即稳定行驶所必需的动力，从发动机EG1输出应该向驱动轴65输出的动力的变动量。另外，在要求扭矩较大时，可以使离合器C3～C8全部都接合，将发动机EG1、发动机EG2、电机MG1和电机MG2连接在驱动轴65上，从发动机EG1、发动机EG2、电机MG1和电机MG2向驱动轴165输出动力。在变形例的混合动力汽车120中，通过齿轮而将2个发动机EG1、EG2、2个电机MG1、MG2和驱动轴165连接起来，但也可以使用变速器。
在上述的实施例和其变形例中，将具备发动机EG1、EG2和电机MG1、MG2、向驱动轴65、165输出动力的动力输出装置安装在汽车上，但也可以将这样的动力输出装置安装在汽车以外的车辆或船舶、飞机等移动体上，也可以用作建筑机器等不移动的设备的动力源。
以上用实施例对本发明的具体实施方式进行了说明，但本发明当然并不仅仅局限于这样的实施例，在不脱离本发明的主要思想的范围内，可以以各种方式实施。
本发明可以利用于动力输出装置和汽车(车辆)的制造工业。

Claims (21)

1.一种动力输出装置，它是向驱动轴输出动力的动力输出装置，其特征在于，具备：
第1内燃机；
能够使用来自该第1内燃机的动力进行发电的第1电机；
能够向上述驱动轴输出动力的第2内燃机；
能够向上述驱动轴输出动力和从上述驱动轴输入动力的第2电机；
能够与上述第1电机以及上述第2电机进行电力交换的蓄电单元；和
进行上述第1内燃机的输出轴与上述第2内燃机的输出轴的连接以及连接的解除的第1连接解除单元。
2.如权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于：具备进行上述第2内燃机的输出轴和上述驱动轴的连接以及连接解除的第2连接解除单元。
3.如权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于：
上述第1内燃机是在规定的运转点能够高效地运转的内燃机；
上述第1电机是能够使用来自在上述规定的运转点运转的上述第1内燃机的动力而高效地发电的电机。
4.如权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于：
上述第2内燃机是在规定的转速区域能够高效地运转的内燃机；
上述第2电机是能够输出最大扭矩附近的扭矩的电机，该最大扭矩是在上述驱动轴停止旋转时作为应该输出到该驱动轴的扭矩而假设的。
5.如权利要求4所述的动力输出装置，其特征在于：上述规定的转速区域是从怠速转速或者比该怠速转速大的第1规定转速到对上述驱动轴假设的最大转速的区域。
6.如权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，具备：
检测上述蓄电单元的状态的蓄电状态检测单元；
基于操作者的操作对应该向上述驱动轴输出的要求动力进行设定的要求动力设定单元；和
控制单元，该控制单元对上述第1内燃机、上述第1电机、上述第2内燃机、上述第2电机和上述第1连接解除单元进行控制，以使由上述蓄电状态检测单元检测出的蓄电状态在规定的状态范围内，同时基于由上述要求动力设定单元设定的要求动力的动力向上述驱动轴输出。
7.如权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，具备：
进行上述第2内燃机的输出轴与上述驱动轴的连接以及连接的解除的第2连接解除单元；
检测上述蓄电单元的状态的蓄电状态检测单元；
基于操作者的操作对应该向上述驱动轴输出的要求动力进行设定的要求动力设定单元；和
控制单元，该控制单元对上述第1内燃机、上述第1电机、上述第2内燃机、上述第2电机和上述第1连接解除单元进行控制，以使由上述蓄电状态检测单元检测出的蓄电状态在规定的状态范围内，同时基于由上述要求动力设定单元设定的要求动力的动力向上述驱动轴输出。
8.如权利要求7所述的动力输出装置，其特征在于，上述控制单元是这样的单元：在上述驱动轴的转速小于规定转速时，控制上述第2连接解除单元以解除上述第2内燃机的输出轴与上述驱动轴的连接；在上述驱动轴的转速大于等于规定转速时，控制上述第2连接解除单元以连接上述第2内燃机的输出轴与上述驱动轴。
9.如权利要求8所述的动力输出装置，其特征在于，上述控制单元是这样的单元：在上述驱动轴的转速大于等于上述规定转速、且上述设定的要求动力的要求扭矩小于规定扭矩时，将上述第1连接解除单元控制成使得解除上述第1内燃机的输出轴与上述第2内燃机的输出轴的连接；在上述驱动轴的转速大于等于上述规定转速、且上述设定的要求动力的要求扭矩大于等于规定扭矩时，将上述第1连接解除单元控制成使得连接上述第1内燃机的输出轴和上述第2内燃机的输出轴。
10.一种动力输出装置，它是向驱动轴输出动力的动力输出装置，其特征在于，具备：
在规定的运转点能够高效地运转的第1内燃机；
能够使用来自在上述规定的运转点运转的上述第1内燃机的动力高效地发电的第1电机；
能够向上述驱动轴输出动力的第2内燃机；
能够向上述驱动轴输出动力和从上述驱动轴输入动力的第2电机；和
能够与上述第1电机以及上述笫2电机进行电力交换的蓄电单元。
11.如权利要求10所述的动力输出装置，其特征在于：
上述第2内燃机是在规定的转速区域能够高效地运转的内燃机；
上述第2电机是能够输出最大扭矩附近的扭矩的电机，该最大扭矩是在上述驱动轴停止运转时作为应该输出到该驱动轴的扭矩而假设的。
12.如权利要求10所述的动力输出装置，其特征在于，具备：
检测上述蓄电单元的状态的蓄电状态检测单元；
基于操作者的操作对应该向上述驱动轴输出的要求动力进行设定的要求动力设定单元；和
控制单元，该控制单元对上述第1内燃机、上述第1电机、上述第2内燃机和上述笫2电机进行控制，以使由上述蓄电状态检测单元检测出的蓄电状态在规定的状态范围内，同时基于由上述要求动力设定单元设定的要求动力的动力向上述驱动轴输出。
13.一种动力输出装置，它是向驱动轴输出动力的动力输出装置，其特征在于，具备：
第1内燃机；
能够使用来自该第1内燃机的动力进行发电的第1电机；
能够向上述驱动轴输出动力的笫2内燃机；
能够将最大扭矩附近的扭矩向该驱动轴输出的第2电机，该最大扭矩是在上述驱动轴停止运转时作为应该输出到该驱动轴的扭矩而假设的；和
能够与上述第1电机以及上述第2电机进行电力交换的蓄电单元。
14.如权利要求13所述的动力输出装置，其特征在于：
上述第2内燃机是在从怠速转速或者比该怠速转速大的第1规定转速到对上述驱动轴假设的最大转速的区域内能够高效地运转的内燃机。
15.如权利要求13所述的动力输出装置，其特征在于，具备：
检测上述蓄电单元的状态的蓄电状态检测单元；
基于操作者的操作对应该向上述驱动轴输出的要求动力进行设定的要求动力设定单元；和
控制单元，该控制单元对上述第1内燃机、上述第1电机、上述第2内燃机和上述第2电机进行控制，以使由上述蓄电状态检测单元检测出的蓄电状态在规定的状态范围内，同时基于由上述要求动力设定单元设定的要求动力的动力向上述驱动轴输出。
16.一种汽车，其特征在于，具备：
第1内燃机；
能够使用来自该第1内燃机的动力进行发电的第1电机；
能够向连接于车桥的驱动轴输出动力的第2内燃机；
能够向上述驱动轴输出动力和从上述驱动轴输入动力的第2电机；
能够与上述第1电机以及上述第2电机进行电力交换的蓄电单元；
进行上述第1内燃机的输出轴和上述第2内燃机的输出轴的连接以及连接的解除的第1连接解除单元；和
进行上述第2内燃机的输出轴与上述驱动轴的连接以及连接的解除的第2连接解除单元。
17.如权利要求16所述的汽车，其特征在于，具备：
检测上述蓄电单元的状态的蓄电状态检测单元；
基于操作者的操作对应该向上述驱动轴输出的要求动力进行设定的要求动力设定单元；和
控制单元，该控制单元对上述第1内燃机、上述第1电机、上述第2内燃机、上述第2电机和上述第1连接解除单元进行控制，以使由上述蓄电状态检测单元检测出的蓄电状态在规定的状态范围内，同时基于由上述要求动力设定单元设定的要求动力的动力向上述驱动轴输出。
18.如权利要求17所述的汽车，其特征在于，上述控制单元是这样的单元：在上述驱动轴的转速小于规定转速时，将上述第2连接解除单元控制成使得解除上述第2内燃机的输出轴与上述驱动轴的连接；在上述驱动轴的转速大于等于规定转速时，将上述第2连接解除单元控制成使得连接上述第2内燃机的输出轴与上述驱动轴。
19.如权利要求18所述的汽车，其特征在于，上述控制单元是这样的单元：在上述驱动轴的转速大于等于上述规定转速、且上述设定的要求动力的要求扭矩小于规定扭矩时，将上述第1连接解除单元控制成使得解除上述第1内燃机的输出轴和上述第2内燃机的输出轴的连接；在上述驱动轴的转速大于等于上述规定转速、且上述设定的要求动力的要求扭矩大于等于规定扭矩时，将上述第1连接解除单元控制成使得连接上述第1内燃机的输出轴以及上述第2内燃机的输出轴。
20.一种汽车，其特征在于，具备：
在规定的运转点能够高效地运转的第1内燃机；
能够使用来自在上述规定的运转点运转的上述第1内燃机的动力高效地发电的第1电机；
能够向连接于车桥的驱动轴输出动力的第2内燃机；
能够向上述驱动轴输出动力和从上述驱动轴输入动力的第2电机；
能够与上述第1电机以及上述第2电机进行电力交换的蓄电单元；
检测上述蓄电单元的状态的蓄电状态检测单元；
基于操作者的操作对应该向上述驱动轴输出的要求动力进行设定的要求动力设定单元；和
控制单元，该控制单元对上述第1内燃机、上述第1电机、上述第2内燃机和上述第2电机进行控制，以使由上述蓄电状态检测单元检测出的蓄电状态在规定的状态范围内，同时基于由上述要求动力设定单元设定的要求动力的动力向上述驱动轴输出。
21.一种汽车，其特征在于，具备：
第1内燃机；
能够使用来自该第1内燃机的动力进行发电的第1电机；
能够向连接于车桥的驱动轴输出动力的第2内燃机；
能够将最大扭矩附近的扭矩向该驱动轴输出的第2电机，该最大扭矩是在上述驱动轴停止运转时作为应该输出到该驱动轴的扭矩而假设的；
能够与上述第1电机以及上述第2电机进行电力交换的蓄电单元；
检测上述蓄电单元的状态的蓄电状态检测单元；
基于操作者的操作对应该向上述驱动轴输出的要求动力进行设定的要求动力设定单元；和
控制单元，该控制单元对上述第1内燃机、上述第1电机、上述第2内燃机和上述第2电机进行控制，以使由上述蓄电状态检测单元检测出的蓄电状态在规定的状态范围内，同时基于由上述要求动力设定单元设定的要求动力的动力向上述驱动轴输出。
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