DE112013007066T5 - Antriebssystem für ein Hybridfahrzeug - Google Patents

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Shigeru Okuwaki
Hiroyuki Shioiri
Hiroyuki Shibata
Kouhei Miyake
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

Ein Antriebssystem (10A) der Erfindung enthält: einen Leistungsverteilungsmechanismus (20) mit einer Planetengetriebeeinheit (21), bei welchem ein Hohlrad (R) mit einer Verbrennungskraftmaschine (11) verbunden ist, ein Sonnenrad (S) mit einem ersten MG (12) verbunden ist und ein Träger (C) mit einer Vorgelegewelle (17) verbunden ist, in einer Art und Weise, um Leistung übertragen zu können; einen Verriegelungsmechanismus (24), welcher das Sonnenrad (S) verriegeln bzw. arretieren kann; und einen Kupplungsmechanismus (25), welcher das Sonnenrad (S) und das Hohlrad (R) in Eingriff bringen kann. Die Verbrennungskraftmaschine (11), der Leistungsverteilungsmechanismus (20), der erste MG (12), der Verriegelungsmechanismus (24) und der Kupplungsmechanismus (25) sind auf der gleichen Achse angeordnet. Der Verriegelungsmechanismus (24) und der Kupplungsmechanismus (25) sind auf einer gegenüberliegenden Seite der Verbrennungskraftmaschine (11) angeordnet, wobei der Leistungsverteilungsmechanismus (20) und der erste MG (12) zwischen diesen eingefügt sind.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Hybridfahrzeug mit einem Leistungsverteilungsmechanismus, welcher einen Differenzialmechanismus enthält, und bei welchem eine Verbrennungskraftmaschine und ein Motor-Generator gekoppelt sind, und einem Verriegelungsmechanismus, welcher ein Drehelement des Differenzialmechanismus nicht drehbar verriegeln bzw. arretieren kann.
  • Stand der Technik
  • Ein Hybridfahrzeug ist bekannt, bei welchem eine Verbrennungskraftmaschine, ein Motor-Generator und eine Ausgangswelle mit unterschiedlichen Drehelementen einer Planetengetriebeeinheit verbunden sind, und ein Verhältnis zwischen einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine und einer Drehzahl der Ausgangswelle, das heißt, ein Übertragungs-Übersetzungsverhältnis, durch die Planetengetriebeeinheit und den Motor-Generator kontinuierlich variiert wird. Als ein Antriebssystem für ein solches Hybridfahrzeug ist ein System bekannt, welches zwei Planetengetriebeeinheiten und eine Bremse enthält und welches einen kontinuierlich variablen Zustand, bei welchem ein Übertragungs-Übersetzungsverhältnis durch diese Komponenten kontinuierlich variiert wird, und einen Overdrive-Zustand, bei welchem eine Drehzahl einer Verbrennungskraftmaschine niedriger als eine Drehzahl einer Ausgangswelle ist, realisiert (siehe Patentliteratur 1). Andererseits ist Patentliteratur 2 als Literatur des zugehörigen Standes der Technik mit Bezug auf die Erfindung vorhanden.
  • Literatur des zugehörigen Standes der Technik
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: Japanische Patentveröffentlichung mit der Nummer 2004-345527 ( JP 2004-345527 A )
    • Patentliteratur 2: Internationale Veröffentlichung mit der Nummer 2012/131218
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösendes Problem
  • Bei dem System von Patentliteratur 1 kann das Übertragungs-Übersetzungsverhältnis des Antriebssystems durch Vorsehen einer Bremse oder einer Kupplung, welche sich von der bereits vorgesehenen Bremse unterscheidet, und Beschränken der Drehzahl der in der Planetengetriebeeinheit vorgesehenen Drehelemente durch die Bremse oder die Kupplung auf ein Übertragungs-Übersetzungsverhältnis festgelegt werden, welches sich von einem Übertragungs-Übersetzungsverhältnis in dem Overdrive-Zustand unterscheidet. Entsprechend können drei Antriebsmodi realisiert werden. Jedoch muss bei dem System von Patentliteratur 1 die Bremse oder die Kupplung zwischen zwei Motor-Generatoren angeordnet werden. Aus diesem Grund wird ein Außendurchmesser der Bremse oder der Kupplung groß, was möglicherweise in einer Größenzunahme des Systems resultiert.
  • Mit Blick auf das Vorstehende ist es Zweck der Erfindung, ein Antriebssystem für ein Hybridfahrzeug vorzusehen, welches drei Antriebsmodi realisieren kann und hinsichtlich einer Größenreduktion vorteilhaft ist.
  • Mittel zum Lösen des Problems
  • Ein Antriebssystem der Erfindung enthält: eine Verbrennungskraftmaschine; einen ersten Motor-Generator; einen Leistungsverteilungsmechanismus, welcher einen Differenzialmechanismus mit mehreren Drehelementen enthält, welche in der Lage sind, eine differenzielle Rotation zueinander durchzuführen, und mit welchem die Verbrennungskraftmaschine und der erste Motor-Generator gekoppelt sind; ein Ausgangselement, zu welchem Leistung übertragen wird, die von dem Leistungsverteilungsmechanismus ausgegeben wird; und einen zweiten Motor-Generator, welcher die Leistung zu dem Ausgangselement ausgeben kann. Das Antriebssystem für ein Hybridfahrzeug enthält ferner: einen Verriegelungsmechanismus, welcher zwischen einem Verriegelungszustand, bei welchem ein mit dem ersten Motor-Generator gekoppeltes Drehelement der mehreren Drehelemente nicht drehbar verriegelt bzw. arretiert ist, und einem Lösezustand, bei welchem die Rotation des Drehelements zugelassen ist, umgeschaltet werden kann; und eine Rotations-Beschränkungseinrichtung, welche zwischen einem Beschränkungszustand, bei welchem die Rotation eines anderen Drehelements als des mit dem ersten Motor-Generator gekoppelten Drehelements der mehreren Drehelemente beschränkt ist, und einem Lösezustand, bei welchem die Beschränkung der Rotation des Drehelements aufgehoben ist, umgeschaltet werden kann. Die Verbrennungskraftmaschine, der erste Motor-Generator, der Leistungsverteilungsmechanismus, der Verriegelungsmechanismus und die Rotations-Beschränkungseinrichtung sind auf der gleichen Achse angeordnet. Der Leistungsverteilungsmechanismus ist zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem ersten Motor-Generator angeordnet. Der Verriegelungsmechanismus und die Rotations-Beschränkungseinrichtung sind auf einer gegenüberliegenden Seite der Verbrennungskraftmaschine und des Leistungsverteilungsmechanismus angeordnet, wobei der erste Motor-Generator zwischen diesen eingefügt ist.
  • Das Antriebssystem der Erfindung kann die folgenden drei Antriebsmodi realisieren: einen Antriebsmodus, bei welchem sich der Verriegelungsmechanismus in dem Verriegelungszustand befindet und die Rotations-Beschränkungseinrichtung in dem Lösezustand befindet; einen Antriebsmodus, bei welchem sich die Verriegelungseinrichtung in dem Lösezustand befindet und die Rotations-Beschränkungseinrichtung in dem Beschränkungszustand befindet; und einen Antriebsmodus, bei welchem sich sowohl der Verriegelungsmechanismus als auch die Rotations-Beschränkungseinrichtung in den Lösezuständen befinden. Zusätzlich kann eine Größenzunahme dieses Verriegelungsmechanismus und der Rotations-Beschränkungseinrichtung unterdrückt werden, da der Verriegelungsmechanismus und die Rotations-Beschränkungseinrichtung auf der gegenüberliegenden Seite der Verbrennungskraftmaschine und dem Leistungsverteilungsmechanismus angeordnet sind, wobei der erste Motor-Generator zwischen diesen eingefügt ist. Daher kann das Antriebssystem verkleinert werden. Zusätzlich kann dadurch die Montierbarkeit davon in dem Fahrzeug verbessert werden.
  • Bei einem Aspekt des Antriebssystems der Erfindung kann der Leistungsverteilungsmechanismus eine Planetengetriebeeinheit eines Einzelritzel-Typs als den Differenzialmechanismus enthalten, die mehreren Drehelemente können einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Träger der Planetengetriebeeinheit entsprechen, die Verbrennungskraftmaschine kann mit dem Hohlrad gekoppelt sein, der erste Motor-Generator kann mit dem Sonnenrad gekoppelt sein, das Ausgangselement kann in einer Art und Weise mit dem Träger verbunden sein, dass dieses in der Lage ist, die Leistung zu übertragen, und die Rotations-Beschränkungseinrichtung kann in dem Beschränkungszustand das Sonnenrad und das Hohlrad in einer Art und Weise koppeln, um eine integrale Rotation davon zu ermöglichen, und die Kopplung des Sonnenrads und des Hohlrads in dem Lösezustand beenden. Bei diesem Aspekt rotieren das Sonnenrad, das Hohlrad und der Träger integral, wenn sich der Verriegelungsmechanismus in dem Lösezustand befindet und sich die Rotations-Beschränkungseinrichtung in dem Beschränkungszustand befindet. Daher kann ein Antriebsmodus realisiert werden, bei welchem ein Übertragungs-Übersetzungsverhältnis des Leistungsverteilungsmechanismus auf 1 eingestellt ist. Dabei kann, wenn sich der Verriegelungsmechanismus in dem Verriegelungszustand befindet und die Rotations-Beschränkungseinrichtung in dem Lösezustand befindet, ein Antriebsmodus realisiert werden, bei welchem eine Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine durch den Leistungsverteilungsmechanismus verringert ist und zu dem Ausgangselement ausgegeben wird. Zusätzlich kann, wenn sich sowohl der Verriegelungsmechanismus als auch die Rotations-Beschränkungseinrichtung in dem Lösezustand befinden, ein Antriebsmodus realisiert werden, bei welchem das Übertragungs-Übersetzungsverhältnis des Antriebssystems durch Verändern einer Drehzahl des ersten Motor-Generators kontinuierlich verändert wird.
  • Bei einem Aspekt des Antriebssystems der Erfindung kann der Leistungsverteilungsmechanismus eine erste Planetengetriebeeinheit und eine zweite Planetengetriebeeinheit eines Einzelritzel-Typs als den Differenzialmechanismus enthalten, die mehreren Drehelemente können einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Träger der ersten Planetengetriebeeinheit und ebenso einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Träger der zweiten Planetengetriebeeinheit entsprechen, die Verbrennungskraftmaschine kann mit dem Träger der ersten Planetengetriebeeinheit und dem Träger der zweiten Planetengetriebeeinheit gekoppelt sein, der erste Motor-Generator kann mit dem Sonnenrad der ersten Planetengetriebeeinheit gekoppelt sein, das Hohlrad der ersten Planetengetriebeeinheit kann in einer Art und Weise mit dem Ausgangselement verbunden sein, um in der Lage zu sein, die Leistung über eine Zahnradstrecke bzw. Zahnradserie bzw. Getriebestrecke eines ersten Übersetzungsverhältnisses zu übertragen, das Hohlrad der zweiten Planetengetriebeeinheit kann in einer Art und Weise mit dem Ausgangselement verbunden sein, um in der Lage zu sein, die Leistung über eine Zahnradstrecke eines zweiten Übersetzungsverhältnisses, welches kleiner als das erste Übersetzungsverhältnis ist, zu übertragen, und die Rotations-Beschränkungseinrichtung kann das Sonnenrad der zweiten Planetengetriebeeinheit in dem Beschränkungszustand nicht drehbar verriegeln bzw. arretieren und die Rotation des Sonnenrads der zweiten Planetengetriebeeinheit in dem Lösezustand zulassen. Bei diesem Aspekt rotiert das Sonnenrad der zweiten Planetengetriebeeinheit im Leerlauf, wenn sich der Verriegelungsmechanismus in dem Verriegelungszustand befindet und sich die Rotations-Beschränkungseinrichtung in dem Lösezustand befindet. Daher kann ein Antriebsmodus realisiert werden, bei welchem eine Rotation der Verbrennungskraftmaschine über die erste Planetengetriebeeinheit zu dem Ausgangselement übertragen wird. Wenn sich indessen der Verriegelungsmechanismus in dem Lösezustand befindet, die Rotations-Beschränkungseinrichtung in dem Beschränkungszustand befindet und das Drehmoment des ersten Motor-Generators auf null eingestellt ist, rotiert das Sonnenrad der ersten Planetengetriebeeinheit im Leerlauf. Daher kann ein Antriebsmodus realisiert werden, bei welchem die Rotation der Verbrennungskraftmaschine über die zweite Planetengetriebeeinheit zu dem Ausgangselement übertragen wird. Da das zweite Übersetzungsverhältnis kleiner als das erste Übersetzungsverhältnis ist, können zwei Antriebsmodi realisiert werden, bei welchen sich Verhältnisse zwischen der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine und einer Drehzahl des Ausgangselements unterscheiden. Zusätzlich kann, wenn sich sowohl der Verriegelungsmechanismus als auch die Rotations-Beschränkungseinrichtung in dem Lösezustand befinden, ein Antriebsmodus realisiert werden, bei welchem das Übertragungs-Übersetzungsverhältnis des Antriebssystems durch Verändern der Drehzahl des ersten Motor-Generators kontinuierlich verändert wird.
  • Bei einem Aspekt des Antriebssystems der Erfindung kann der zweite Motor-Generator auf einer Achse angeordnet sein, welche sich von einer Achse unterscheidet, auf welcher der Verriegelungsmechanismus und die Rotations-Beschränkungseinrichtung angeordnet sind. Wie beschrieben ist, kann durch das Anordnen des zweiten Motor-Generators auf der unterschiedlichen Achse eine Länge des Antriebssystems in einer Axialrichtung reduziert werden. Daher kann das System weiter verkleinert werden.
  • Ein Aspekt des Antriebssystems der Erfindung kann ferner enthalten: eine Batterie, mit welcher der erste Motor-Generator und der zweite Motor-Generator elektrisch verbunden sind; und eine Steuerungseinrichtung zum Umschalten des Verriegelungsmechanismus hin zu dem Verriegelungszustand, zum Umschalten der Rotations-Beschränkungseinrichtung hin zu dem Lösezustand und zum Veranlassen, dass der zweite Motor-Generator elektrische Leistung erzeugt, so dass ein Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine hin zu einer spezifizierten Betriebslinie bewegt wird, die derart definiert ist, dass der thermische Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine dem Maximum entspricht, in dem Fall, bei welchem eine spezifizierte Modus-Umschaltbedingung geschaffen ist und ein Ladezustand der Batterie kleiner oder gleich einem spezifizierten Ermittlungswert ist, und zum Umschalten der Verriegelungseinrichtung hin zu dem Lösezustand, zum Umschalten der Rotations-Beschränkungseinrichtung hin zu der Begrenzungseinrichtung und zum Veranlassen, dass der zweite Motor-Generator ein Drehmoment ausgibt, so dass der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine hin zu der spezifizierten Betriebslinie bewegt wird, welche derart definiert ist, dass der thermische Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine dem Maximum entspricht, in dem Fall, bei welchem die Modus-Umschaltbedingung geschaffen ist und der Ladezustand der Batterie höher als der Ermittlungswert ist. Gemäß diesem Aspekt kann die Verbrennungskraftmaschine bei beiden Antriebsmodi, das heißt, dem Antriebsmodus, bei welchem sich der Verriegelungsmechanismus in dem Verriegelungszustand befindet, und dem Antriebsmodus, bei welchem sich die Rotations-Beschränkungseinrichtung in dem Beschränkungszustand befindet, in einem Zustand des hohen thermischen Wirkungsgrads betrieben werden. Daher kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden. Zusätzlich muss bei diesen Antriebsmodi keine Reaktionskraft zum Übertragen der Rotation der Verbrennungskraftmaschine zu dem Ausgangselement von dem ersten Motor-Generator ausgegeben werden. Daher kann die durch den ersten Motor-Generator verbrauchte Energie reduziert werden. Daher kann die Energiewirtschaftlichkeit des Antriebssystems verbessert werden.
  • Kurze Beschreibung der Abbildungen
  • 1 zeigt schematisch ein Antriebssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • 2 zeigt ein Beispiel eines kollinearen Diagramms des Antriebssystems in einem Niedrig-Gang-Modus.
  • 3 zeigt ein Beispiel eines kollinearen Diagramms des Antriebssystems in einem Hoch-Gang-Modus.
  • 4 ist ein Flussdiagramm einer Antriebsmodus-Umschalt-Steuerroutine, welche durch eine Fahrzeugsteuerungseinheit ausgeführt wird.
  • 5 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Überblicks einer Ladesteuerung und einer Unterstützungssteuerung.
  • 6 zeigt schematisch ein Antriebssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • 7 zeigt ein Beispiel eines kollinearen Diagramms des Antriebssystems in dem Niedrig-Gang-Modus.
  • 8 zeigt ein Beispiel eines kollinearen Diagramms des Antriebssystems in dem Hoch-Gang-Modus.
  • Arten und Weisen zum Ausführen der Erfindung
  • (Erste Ausführungsform)
  • 1 ist eine schematische Ansicht eines Antriebssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Dieses Antriebssystem 10A ist auf einem Hybridfahrzeug 1 montiert und enthält eine Verbrennungskraftmaschine (nachfolgend kann diese als eine Maschine bezeichnet sein) 11, einen ersten Motor-Generator (nachfolgend kann dieser als ein erster MG abgekürzt sein) 12, und einen zweiten Motor-Generator (nachfolgend kann dieser als ein zweiter MG abgekürzt sein) 13. Die Maschine 11 ist eine bekannte Verbrennungskraftmaschine vom Fremdzündungstyp, welche auf dem Hybridfahrzeug montiert ist. Daher ist auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet.
  • Der erste MG 12 und der zweite MG 13 sind jeweils bekannte Motor-Generatoren, welche als ein Motor und ein Generator dienen. Der erste MG 12 enthält: einen Rotor 12b, welcher integral mit einer Rotorwelle 12a rotiert; und einen Stator 12c, welcher bei einem äußeren Umfang des Rotors 12b koaxial angeordnet ist und an einem Gehäuse (nicht gezeigt) befestigt ist. In ähnlicher Art und Weise enthält der zweite MG 13 ebenso einen Rotor 13b, welcher integral mit einer Rotorwelle 13a rotiert; und einen Stator 13c, welcher bei einem äußeren Umfang des Rotors 13b koaxial angeordnet und an einem Gehäuse befestigt ist. Jeder der MGs 12, 13 ist über eine Motor-Steuerungseinheit 14 mit einer Batterie 15 verbunden. Die Motor-Steuerungseinheit 14 wandelt elektrische Leistung, welche durch jeden der MGs 12, 13 erzeugt wird, in DC-Leistung bzw. Gleichstromleistung, um in der Batterie 15 gespeichert zu werden, und diese wandelt außerdem die elektrische Leistung der Batterie 15 in AC-Leistung bzw. Wechselstromleistung, um zu jedem der MGs 11, 12 geführt zu werden.
  • Eine Ausgangswelle 11a der Maschine 11 und die Rotorwelle 12a des ersten MG 12 sind mit einem Leistungsverteilungsmechanismus 20 verbunden. Ein Ausgangsabschnitt 16 zum Ausgeben der Leistung hin zu Antriebsrädern 2 des Fahrzeugs 1 ist ebenso mit dem Leistungsverteilungsmechanismus 20 verbunden. Der Ausgangsabschnitt 16 enthält: eine Vorgelegewelle 17 als ein Ausgangselement; und ein Abtriebsritzel 18, welches integral mit der Vorgelegewelle 17 rotiert. Das Abtriebsritzel 18 greift mit einem Tellerrad 19a ineinander, welches bei einem Gehäuse eines Differenzialmechanismus 19 vorgesehen ist. Der Differenzialmechanismus 19 ist ein bekannter Mechanismus, welcher die zu dem Tellerrad 19a übertragene Leistung zu den rechten und linken Antriebsrädern 2 verteilt.
  • Der Leistungsverteilungsmechanismus 20 enthält eine Planetengetriebeeinheit 21 vom Einzelritzel-Typ. Die Planetengetriebeeinheit 21 enthält: ein Sonnenrads S als ein Außenrad bzw. außenverzahntes Zahnrad; ein Hohlrad R als ein Innenrad bzw. ein innenverzahntes Zahnrad, welches mit Bezug auf das Sonnenrad S koaxial angeordnet ist; und einen Träger C zum Halten eines Ritzels P, welches mit diesen Zahnrädern S, R ineinander greift, in einer Art und Weise, um eine Rotation davon und einen Umlauf davon um das Sonnenrad S zu ermöglichen. Wie in dieser Abbildung gezeigt, ist das Sonnenrad S derart gekoppelt, dass dieses integral mit der Rotorwelle 12a des ersten MG 12 rotiert. Das Hohlrad R ist derart gekoppelt, dass dieses integral mit der Ausgangswelle 11a der Maschine 11 rotiert. Der Träger C ist derart gekoppelt, dass dieser integral mit einem ersten Antriebsrad 22 rotiert. Dieses erste Antriebsrad 22 greift mit einem ersten Abtriebsrad 23, welches auf der Vorgelegewelle 17 vorgesehen ist, ineinander.
  • Wie in dieser Abbildung gezeigt, ist das Sonnenrad S mit einem Verriegelungsmechanismus 24 vorgesehen. Der Verriegelungsmechanismus 24 kann zwischen einem Verriegelungszustand, bei welchem das Sonnenrad S und die Rotorwelle 12a nicht drehbar verriegelt bzw. arretiert sind, und einem Lösezustand, bei welchem die Rotation des Sonnenrads S und der Rotorwelle 12a zugelassen ist, umgeschaltet werden. Zusätzlich ist das Sonnenrad S über einen Kupplungsmechanismus 25 mit dem Hohlrad R verbunden. Der Kupplungsmechanismus 25 kann zwischen einem Eingriffszustand, bei welchem das Sonnenrad S und das Hohlrad R gekoppelt sind, und einem Lösezustand, bei welchem die Kopplung zwischen dem Sonnenrad S und dem Hohlrad R aufgehoben ist, umgeschaltet werden.
  • Wie in dieser Abbildung gezeigt ist, sind die Maschine 11, der Leistungsverteilungsmechanismus 20, der erste MG 12, der Verriegelungsmechanismus 24 und der Kupplungsmechanismus 25 auf der gleichen Achse angeordnet. Zusätzlich ist der Leistungsverteilungsmechanismus 20 zwischen der Maschine 11 und dem ersten MG 12 angeordnet. Der Verriegelungsmechanismus 24 und der Kupplungsmechanismus 25 sind auf einer gegenüberliegenden Seite der Maschine 11 angeordnet, wobei der Leistungsverteilungsmechanismus 20 und der erste MG 12 zwischen diesen eingefügt sind. Wie beschrieben, sind der Verriegelungsmechanismus 24 und der Kupplungsmechanismus 25 zusammen bei einem Ende angeordnet.
  • Die Rotorwelle 13a des zweiten MG 13 ist mit einem zweiten Antriebsrad 26 vorgesehen. Dieses zweite Antriebsrad 26 greift mit einem zweiten Antriebsrad 27 ineinander, welches auf der Vorgelegewelle 17 vorgesehen ist. Wie in dieser Abbildung gezeigt, ist der zweite MG 13 auf einer Achse angeordnet, welche sich von derjenigen Achse unterscheidet, auf welcher der Verriegelungsmechanismus 24 und der Kupplungsmechanismus 25 angeordnet sind.
  • Bei diesem Antriebssystem 10A kann ein Antriebsmodus zwischen einem Niedrig-Gang-Modus, einem Hoch-Gang-Modus und einem kontinuierlich variablen Modus durch Umschalten eines Zustands von sowohl dem Verriegelungsmechanismus 24 als auch dem Kupplungsmechanismus 25 umgeschaltet werden. Bei dem Niedrig-Gang-Modus ist der Verriegelungsmechanismus 24 zu dem Verriegelungszustand geschaltet und der Kupplungsmechanismus 25 ist zu dem Lösezustand geschaltet. Bei dem Hoch-Gang-Modus ist der Verriegelungsmechanismus 24 zu dem Lösezustand geschaltet und der Kupplungsmechanismus 25 ist zu dem Eingriffszustand geschaltet. Bei dem kontinuierlich variablen Modus sind sowohl der Verriegelungsmechanismus 24 als auch der Kupplungsmechanismus 25 zu dem Lösezustand geschaltet.
  • 2 zeigt ein Beispiel eines kollinearen Diagramms des Antriebssystems 10A in dem Niedrig-Gang-Modus. 3 zeigt ein Beispiel eines kollinearen Diagramms des Antriebssystems 10A in dem Hoch-Gang-Modus. Es ist anzumerken, dass in den Diagrammen „ENG” die Maschine 11 bezeichnet und „AUS” das erste Antriebsrad 22 bezeichnet. Zusätzlich bezeichnet „MG1” den ersten MG 12. „S” bezeichnet das Sonnenrad S, „R” bezeichnet das Hohlrad R und „C” bezeichnet den Träger C.
  • Bei dem Niedrig-Gang-Modus ist der Verriegelungsmechanismus 24 zu dem Verriegelungszustand geschaltet. Daher ist das Sonnenrad S nicht drehbar verriegelt bzw. arretiert. Indessen ist die Rotation des Hohlrads R zugelassen, da der Kupplungsmechanismus 25 zu dem Lösezustand geschaltet ist. Daher ist, wie in 2 durch eine durchgehende Linie L1 angegeben, eine Drehzahl des ersten MG 12 auf null festgelegt und eine Drehzahl des ersten Antriebsrads 22 wird niedriger als eine Drehzahl der Maschine 11.
  • Andererseits ist der Kupplungsmechanismus 25 bei dem Hoch-Gang-Modus zu dem Eingriffszustand geschaltet. Daher sind das Sonnenrad S und das Hohlrad R gekoppelt. Zusätzlich sind die Rotation des Sonnenrads S und die Rotation des Hohlrads R zugelassen, da der Verriegelungsmechanismus 24 zu dem Lösezustand geschaltet ist. In diesem Fall rotieren das Sonnenrad S, das Hohlrad R und der Träger C integral, wie in 3 durch eine durchgehende Linie L2 angegeben ist. Entsprechend wird die Drehzahl des ersten Antriebsrads 22 und die Drehzahl der Maschine 11 gleich. Daher wird ein Übertragungs-Übersetzungsverhältnis des Antriebssystems 10A bei dem Hoch-Gang-Modus im Vergleich zu diesem bei dem Niedrig-Gang-Modus klein. Das heißt, der hohe Gang ist eingestellt.
  • Bei dem kontinuierlich variablen Modus sind sowohl der Verriegelungsmechanismus 24 als auch der Kupplungsmechanismus 25 zu dem Lösezustand geschaltet. Daher ist die Rotation des Sonnenrads S, diese des Hohlrads R und diese des Trägers C zugelassen. In diesem Fall kann ein Verhältnis zwischen der Drehzahl der Maschine 11 und der Drehzahl des ersten Antriebsrads 22 durch Verändern der Drehzahl des ersten MG 12 kontinuierlich verändert werden.
  • Der Verriegelungsmechanismus 24 und der Kupplungsmechanismus 25 werden durch eine Fahrzeugsteuerungseinheit 30 gesteuert. Die Fahrzeugsteuerungseinheit 30 ist als eine Computereinheit mit einem Mikroprozessor und einer Peripherieausrüstung, wie einem RAM und einem ROM, welche für einen Betrieb davon erforderlich sind, aufgebaut. Die Fahrzeugsteuerungseinheit 30 hält verschiedene Steuerprogramme zum Veranlassen einer geeigneten Fahrt des Fahrzeugs 1 bereit. Die Fahrzeugsteuerungseinheit 30 führt eine Steuerung von Steuerzielen, wie der Maschine 11 und jedem der MGs 12, 13, durch das Ausführen dieser Programme aus. Verschiedene Sensoren zum Erhalten von Informationen mit Bezug auf das Fahrzeug 1 sind mit der Fahrzeugsteuerungseinheit 30 verbunden. Beispielsweise sind ein Kurbelwinkelsensor 31, ein Gaspedal-Betätigungsbetragsensor 32 und ein SOC-Sensor 33 mit der Fahrzeugsteuerungseinheit 30 verbunden. Der Kurbelwinkelsensor 31 gibt ein Signal aus, welches einer Drehzahl der Ausgangswelle 11a der Maschine 11 entspricht. Der Gaspedal-Betätigungsbetragsensor 32 gibt ein Signal aus, welches einem Niederdruckbetrag eines Gaspedals, das heißt, einem Gaspedal-Betätigungsbetrag, entspricht. Der SOC-Sensor 33 gibt ein Signal aus, welches einem Ladezustand (SOC) der Batterie 15 entspricht. Obwohl verschiedene Sensoren, Schalter und dergleichen, welche sich von dem Vorstehenden unterscheiden, mit der Fahrzeugsteuerungseinheit 30 verbunden sind, sind diese nicht gezeigt.
  • 4 zeigt eine Antriebsmodus-Umschalt-Steuerroutine, welche durch die Fahrzeugsteuerungseinheit 30 ausgeführt wird, um den Verriegelungsmechanismus 24, den Kupplungsmechanismus 25 und den zweiten MG 13 zu steuern. Bei dieser Steuerroutine werden der Verriegelungsmechanismus 24, der Kupplungsmechanismus 25 und der zweite MG 13 derart gesteuert, dass die von einem Fahrer geforderte Leistung von dem Antriebssystem 10A ausgegeben werden kann und die Maschine 11 in einem Zustand eines hohen thermischen Wirkungsgrads betrieben werden kann.
  • Bevor die Steuerroutine in 4 erläutert wird, ist mit Bezug auf 5 ein Überblick dieses Steuerverfahrens beschrieben. Eine unterbrochene Linie L11 in 5 gibt an, dass der Antriebsmodus dem Hoch-Gang-Modus entspricht, und diese gibt ebenso die Antriebsleistung an, welche von der Maschine 11 gefordert wird, wenn das Fahrzeug 1 lediglich unter Verwendung der Maschine 11 fährt. Eine unterbrochene Linie L12 gibt an, dass der Antriebsmodus dem Niedrig-Gang-Modus entspricht, und diese gibt ebenso die Antriebsleistung an, welche von der Maschine 11 gefordert wird, wenn das Fahrzeug 1 lediglich unter Verwendung der Maschine 11 fährt. Eine strichpunktierte Linie L13 gibt eine Betriebslinie der Maschine 11 an, welche derart definiert ist, dass der thermische Wirkungsgrad der Maschine 11 dem Maximum entspricht. Nachfolgend kann diese Betriebslinie als eine optimale Effizienzlinie bezeichnet sein. Jede der durchgehenden Linien L14 bis L16 gibt eine Leistungslinie an, welche durch das Verbinden von Betriebspunkten, bei welchen die Ausgangsleistung der Maschine 11 gleich ist, entsteht.
  • Bei dieser Steuerung wird der Antriebsmodus hin zu dem Hoch-Gang-Modus oder hin zu dem Niedrig-Gang-Modus umgeschaltet, wenn das Fahrzeug 1 lediglich unter Verwendung der Maschine 11 fährt, sich der Antriebsmodus in dem kontinuierlich variablen Modus befindet und der Betriebspunkt der Maschine 11 in einem Abschnitt L13' der optimalen Effizienzlinie L13 zwischen der unterbrochene Linie L11 und der unterbrochene Linie L12 angeordnet ist. Wenn beispielsweise der Betriebspunkt der Maschine 11 einem Punkt P1 in dem Diagramm entspricht, wird der Antriebsmodus umgeschaltet. Zu dieser Zeit wird der Antriebsmodus hin zu dem Niedrig-Gang-Modus umgeschaltet, falls der SOC der Batterie 15 einem voreingestellten spezifizierten ersten Ermittlungswert α1 entspricht oder niedriger ist. Folglich wird der Betriebspunkt der Maschine 1 hin zu einem Punkt P2 verschoben und daher wird der thermische Wirkungsgrad der Maschine 11 verringert. Entsprechend wird in diesem Fall die elektrische Leistung in dem zweiten MG 13 erzeugt, um eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 aufrecht zu erhalten und den thermischen Wirkungsgrad der Maschine 11 zu erhöhen. Insbesondere wird die elektrische Leistung in dem zweiten MG 13 derart erzeugt, dass der Betriebspunkt der Maschine 11 ausgehend von dem Punkt P2 hin zu einem Punkt P2' verschoben wird. Nachfolgend kann diese Steuerung als Ladesteuerung bezeichnet sein.
  • Falls andererseits der SOC der Batterie 15 höher als der erste Ermittlungswert α1 ist, wird der Antriebsmodus hin zu dem Hoch-Gang-Modus umgeschaltet. In diesem Fall wird der Betriebspunkt der Maschine 11 hin zu einem Punkt P3 verschoben und daher wird der thermische Wirkungsgrad der Maschine 11 verringert. Entsprechend wird in diesem Fall ein Drehmoment von dem zweiten MG 13 ausgegeben, um den thermischen Wirkungsgrad der Maschine 11 zu erhöhen, während die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 aufrechterhalten wird. Insbesondere wird das Drehmoment von dem zweiten MG 13 ausgegeben, um das Antreiben des Fahrzeugs 1 zu unterstützen, so dass der Betriebspunkt der Maschine 11 ausgehend von dem Punkt P3 hin zu einem Punkt P3' verschoben wird. Nachfolgend kann diese Steuerung als Unterstützungssteuerung bezeichnet sein.
  • Nun wird die Steuerroutine in 4 beschrieben. Diese Steuerroutine wird während der Fahrt des Fahrzeugs 1 bei spezifizierten Intervallen wiederholend ausgeführt. Zusätzlich wird diese Steuerroutine parallel mit einer weiteren Routine ausgeführt, welche durch die Fahrzeugsteuerungseinheit 30 ausgeführt wird.
  • Bei dieser Steuerroutine erhält die Fahrzeugsteuerungseinheit 30 bei Schritt S11 zunächst einen Zustand des Fahrzeugs 1. Als Zustand des Fahrzeugs 1 werden beispielsweise die Drehzahl der Maschine 11, das für das Fahrzeug 1 erforderliche Drehmoment und der Ladezustand der Batterie 15 erhalten. Es ist anzumerken, dass das für das Fahrzeug 1 erforderliche Drehmoment unter Verwendung eines bekannten Verfahrens aus dem Gaspedal-Betätigungsbetrag berechnet werden kann. Bei dem nachfolgenden Schritt S12 ermittelt die Fahrzeugsteuerungseinheit 30, ob eine Antriebsmodus-Umschaltbedingung geschaffen wurde. Es wird ermittelt, dass die Antriebsmodus-Umschaltbedingung geschaffen wurde, wenn das Fahrzeug 1 lediglich unter Verwendung der Maschine 11 fährt, der Antriebsmodus dem kontinuierlich variablen Modus entspricht und der Betriebspunkt der Maschine 11 in dem Abschnitt L13' der optimale Effizienzlinie L13 angeordnet ist. Es ist anzumerken, dass diese Ermittlung basierend auf der in 5 gezeigten Beziehung erfolgen kann. Die Beziehung in 5 kann im Vorhinein durch ein Experiment, eine numerische Berechnung oder dergleichen berechnet und als ein Kennfeld in dem ROM der Fahrzeugsteuerungseinheit 30 gespeichert werden. Falls ermittelt wird, dass die Antriebsmodus-Umschaltbedingung nicht geschaffen wurde, wird die gegenwärtige Steuerroutine beendet.
  • Falls andererseits ermittelt wird, dass die Antriebsmodus-Umschaltbedingung geschaffen wurde, schreitet der Vorgang zu Schritt S13 und es wird ermittelt, ob der SOC der Batterie 15 dem ersten Ermittlungswert α1 entspricht oder niedriger ist. Falls ermittelt wird, dass der Ladezustand der Batterie 15 dem ersten Ermittlungswert α1 entspricht oder niedriger ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S14 und die Fahrzeugsteuerungseinheit 30 führt die vorstehend beschriebene Ladesteuerung aus. Bei dem nachfolgenden Schritt S15 ermittelt die Fahrzeugsteuerungseinheit 30, ob die Antriebsmodus-Umschaltbedingung geschaffen wurde. Falls ermittelt wird, dass die Antriebsmodus-Umschaltbedingung nicht geschaffen wurde, wird die gegenwärtige Steuerroutine beendet.
  • Falls andererseits ermittelt wird, dass die Antriebsmodus-Umschaltbedingung geschaffen wurde, schreitet der Vorgang zu Schritt S16 und die Fahrzeugsteuerungseinheit 30 ermittelt, ob der SOC der Batterie 15 einem voreingestellten spezifizierten zweiten Ermittlungswert α2 entspricht oder höher ist. Es ist anzumerken, dass für den zweiten Ermittlungswert α2 ein höherer Wert eingestellt ist als der erste Ermittlungswert α1. Falls ermittelt wird, dass der SOC der Batterie 15 niedriger als der zweite Ermittlungswert α2 ist, kehrt der Vorgang zu Schritt S14 zurück. Anschließend werden die Vorgänge der Schritte S14 bis S16 wiederholend ausgeführt, bis ermittelt wird, dass der SOC der Batterie 15 dem zweiten Ermittlungswert α2 entspricht oder höher ist, oder bis ermittelt wird, dass die Antriebsmodus-Umschaltbedingung nicht geschaffen wurde.
  • Falls andererseits ermittelt wird, dass der SOC der Batterie 15 dem zweiten Ermittlungswert α2 entspricht oder höher ist, oder bei Schritt S13 ermittelt wird, dass der SOC der Batterie 15 höher als der erste Ermittlungswert α1 ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S17 und die Fahrzeugsteuerungseinheit 30 führt die vorstehend beschriebene Unterstützungssteuerung aus. Bei dem nachfolgenden Schritt S18 ermittelt die Fahrzeugsteuerungseinheit 30, ob die Antriebsmodus-Umschaltbedingung geschaffen wurde. Falls ermittelt wird, dass die Antriebsmodus-Umschaltbedingung nicht geschaffen wurde, wird die gegenwärtige Steuerroutine beendet.
  • Falls andererseits ermittelt wird, dass die Antriebsmodus-Umschaltbedingung geschaffen wurde, schreitet der Vorgang zu Schritt S19 und die Fahrzeugsteuerungseinheit 30 ermittelt, ob der SOC der Batterie 15 einem voreingestellten spezifizierten dritten Ermittlungswert α3 entspricht oder niedriger ist. Es ist anzumerken, dass für den dritten Ermittlungswert α3 ein niedrigerer Wert eingestellt ist als der erste Ermittlungswert α1. Falls ermittelt wird, dass der SOC der Batterie 15 dem dritten Ermittlungswert α3 entspricht oder niedriger ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S14. Falls andererseits ermittelt wird, dass der SOC der Batterie 15 höher als der dritte Ermittlungswert α3 ist, kehrt der Vorgang zu Schritt S17 zurück. Anschließend werden die Vorgänge der Schritte S17 bis S19 wiederholend ausgeführt, bis der SOC in der Batterie 15 zu dem dritten Ermittlungswert α3 oder niedriger wird, oder bis ermittelt wird, dass die Antriebsmodus-Umschaltbedingung nicht geschaffen wurde.
  • Wie bereits beschrieben wurde, enthält das Antriebssystem 10A der ersten Ausführungsform den Verriegelungsmechanismus 24 und den Kupplungsmechanismus 25. Daher können die drei Antriebsmodi des Niedrig-Gang-Modus, des Hoch-Gang-Modus und des kontinuierlich variablen Modus realisiert werden. Zusätzlich sind der Verriegelungsmechanismus 24 und der Kupplungsmechanismus 25 auf der gegenüberliegenden Seite der Maschine 11 angeordnet, wobei der Leistungsverteilungsmechanismus 20 und der erste MG 12 zwischen diesen eingefügt sind. Daher kann eine Größenzunahme des Verriegelungsmechanismus 24 und des Kupplungsmechanismus 25 unterdrückt werden. Daher kann das Antriebssystem 10A verkleinert werden. Zusätzlich kann dadurch die Montierbarkeit davon in dem Fahrzeug 1 verbessert werden.
  • Darüber hinaus ist der zweite MG 13 auf der Achse angeordnet, welche sich von derjenigen Achse unterscheidet, auf welcher der Verriegelungsmechanismus 24 und der Kupplungsmechanismus 25 angeordnet sind. Daher kann eine Länge des Antriebssystems 10A in einer Richtung der Rotationsachse reduziert werden. Daher kann das Antriebssystem 10A weiter verkleinert werden.
  • Dieses Antriebssystem 10A führt die Ladesteuerung oder die Unterstützungssteuerung aus, wenn die Antriebsmodus-Umschaltbedingung geschaffen ist. Bei dem Niedrig-Gang-Modus und dem Hoch-Gang-Modus muss von dem ersten MG 12 keine Reaktionskraft zum Übertragen der Leistung der Maschine 11 zu der Vorgelegewelle 17 ausgegeben werden. Daher kann die durch den ersten MG 12 verbrauchte Energie durch das Ausführen der Ladesteuerung oder der Unterstützungssteuerung, wie vorstehend beschrieben, reduziert werden. Zusätzlich kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden, da der zweite MG 13 derart gesteuert wird, dass sich der Betriebspunkt der Maschine 11 auf der optimalen Effizienzlinie L13 befindet. Daher kann die Energiewirtschaftlichkeit des Antriebssystems 10A verbessert werden.
  • Es ist anzumerken, dass die Planetengetriebeeinheit 21 in dieser Ausführungsform dem Differenzialmechanismus der Erfindung entspricht. Die Fahrzeugsteuerungseinheit 30 entspricht der Steuerungseinrichtung bei der Erfindung. Der Kupplungsmechanismus 25 entspricht der Rotations-Beschränkungseinrichtung der Erfindung. Der Eingriffszustand des Kupplungsmechanismus 25 entspricht einem Beschränkungszustand der Rotations-Beschränkungseinrichtung der Erfindung.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Nachfolgend erfolgt mit Bezug auf 6 bis 8 eine Beschreibung eines Antriebssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. 6 ist eine schematische Ansicht eines Antriebssystems 10B gemäß dieser Ausführungsform. Es ist anzumerken, dass gemeinsame Komponenten in dieser Abbildung mit 1 durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und eine Beschreibung derselben nicht erfolgt.
  • In dieser Ausführungsform ist der Leistungsverteilungsmechanismus 20 mit einer ersten Planetengetriebeeinheit 41 und einer zweiten Planetengetriebeeinheit 42 vorgesehen. Diese Planetengetriebeeinheiten 41, 42 entsprechen jeweils einer Planetengetriebeeinheit vom Einzelritzel-Typ. Die erste Planetengetriebeeinheit 41 enthält: ein Sonnenrad S1 als ein Außenrad bzw. ein außenverzahntes Zahnrad; ein Hohlrad R1 als ein Innenrad bzw. ein innenverzahntes Zahnrad, welches mit Bezug auf das Sonnenrad S1 koaxial angeordnet ist; und einen Träger C1 zum Halten eines Ritzels P1, welches mit diesen Zahnrädern S1, R1 ineinander greift, in einer Art und Weise, um eine Rotation davon und einen Umlauf davon um das Sonnenrad S1 zu ermöglichen. Nachfolgend können dieses Sonnenrad S1, das Hohlrad R1, der Träger C1 der ersten Planetengetriebeeinheit 41 entsprechend als das erste Sonnenrad S1, das erste Hohlrad R1 und der erste Träger C1 bezeichnet sein. In ähnlicher Art und Weise enthält ebenso die zweite Planetengetriebeeinheit 42: ein Sonnenrad S2 als ein Außenrad bzw. ein außenverzahntes Zahnrad; ein Hohlrad R2 als ein Innenrad bzw. ein innenverzahntes Zahnrad, welches mit Bezug auf das Sonnenrad S2 koaxial angeordnet ist; und einen Träger C2 zum Halten eines Ritzels P2, welches mit diesen Zahnrädern S2, R2 ineinander greift, in einer Art und Weise, um eine Rotation davon und einen Umlauf davon um das Sonnenrad S2 zu ermöglichen. Nachfolgend können dieses Sonnenrad S2, das Hohlrad R2, der Träger C2 der zweiten Planetengetriebeeinheit 42 entsprechend als das zweite Sonnenrad S2, das zweite Hohlrad R2 und der zweite Träger C2 bezeichnet sein. Die erste Planetengetriebeeinheit 41 und die zweite Planetengetriebeeinheit 42 sind derart konfiguriert, dass Übertragungs-Übersetzungsverhältnisse über die Sonnenräder, die Träger und die Hohlräder zueinander gleich sind.
  • Wie in dieser Abbildung gezeigt ist, sind der erste Träger C1 und der zweite Träger C2 derart gekoppelt, dass diese integral mit der Ausgangswelle 11a der Maschine 11 rotieren. Das erste Sonnenrad S1 ist mit der Rotorwelle 12a des ersten MG 12 gekoppelt. Zusätzlich ist das erste Sonnenrad S1 mit einem ersten Verriegelungsmechanismus 43 gekoppelt. Der erste Verriegelungsmechanismus 43 kann zwischen einem Verriegelungszustand, bei welchem das erste Sonnenrad S1 nicht drehbar verriegelt bzw. arretiert ist, und einem Lösezustand, bei welchem die Rotation des ersten Sonnenrads S1 zugelassen ist, umgeschaltet werden. Das zweite Sonnenrad S2 ist mit einem zweiten Verriegelungsmechanismus 44 gekoppelt. Der zweite Verriegelungsmechanismus 44 kann zwischen einem Verriegelungszustand, bei welchem das zweite Sonnenrad S2 nicht drehbar verriegelt bzw. arretiert ist, und einem Lösezustand, bei welchem die Rotation des zweiten Sonnenrads S2 zugelassen ist, umgeschaltet werden.
  • Wie in dieser Abbildung gezeigt ist, sind die Maschine 11, der erste MG 12, der Leistungsverteilungsmechanismus 20, der erste Verriegelungsmechanismus 43 und der zweite Verriegelungsmechanismus 44 auf der gleichen Achse angeordnet. Zusätzlich ist auch bei dieser Ausführungsform der Leistungsverteilungsmechanismus 20 zwischen der Maschine 11 und dem ersten MG 12 angeordnet. Der erste Verriegelungsmechanismus 43 und der zweite Verriegelungsmechanismus 44 sind auf einer gegenüberliegenden Seite der Maschine 11 angeordnet, wobei der Leistungsverteilungsmechanismus 20 und der erste MG 12 zwischen diesen eingefügt sind. Wie beschrieben, sind der erste Verriegelungsmechanismus 43 und der zweite Verriegelungsmechanismus 44 zusammen bei einem Ende angeordnet.
  • Das erste Hohlrad R1 ist derart gekoppelt, dass dieses integral mit dem ersten Antriebsrad 22 rotiert. Das zweite Hohlrad R2 ist derart gekoppelt, dass dieses integral mit einem dritten Antriebsrad 45 rotiert. Das dritte Antriebsrad 45 greift mit einem dritten Abtriebsrad 46 ineinander, welches auf der Vorgelegewelle 17 vorgesehen ist. Ein höherer Wert als ein Übersetzungsverhältnis γ2 zwischen dem dritten Antriebsrad 45 und dem dritten Abtriebsrad 46 (welches nachfolgend als ein zweites Übersetzungsverhältnis bezeichnet sein kann) ist als ein Übersetzungsverhältnis γ1 zwischen dem ersten Antriebsrad 22 und dem ersten Abtriebsrad 23 (welches nachfolgend als ein erstes Übersetzungsverhältnis bezeichnet sein kann) eingestellt. Das heißt, diese Übersetzungsverhältnisse schaffen eine Beziehung von γ1 > γ2.
  • Bei diesem Antriebssystem 10B kann der Antriebsmodus durch Umschalten eines Zustands von sowohl dem ersten Verriegelungsmechanismus 43 als auch dem zweiten Verriegelungsmechanismus 44 zwischen dem Niedrig-Gang-Modus, dem Hoch-Gang-Modus und dem kontinuierlich variablen Modus umgeschaltet bzw. gewechselt werden. Bei dem Niedrig-Gang-Modus ist der erste Verriegelungsmechanismus 43 hin zu dem Verriegelungszustand geschaltet und der zweite Verriegelungsmechanismus 44 ist zu dem Lösezustand geschaltet. Bei dem Hoch-Gang-Modus ist der zweite Verriegelungsmechanismus 44 zu dem Verriegelungszustand geschaltet und der erste Verriegelungsmechanismus 43 ist zu dem Lösezustand geschaltet. Zusätzlich ist das Drehmoment des ersten MG 12 auf null eingestellt. Bei dem kontinuierlich variablen Modus sind sowohl der erste Verriegelungsmechanismus 43 als auch der zweite Verriegelungsmechanismus 44 zu dem Lösezustand geschaltet.
  • 7 zeigt ein Beispiel eines kollinearen Diagramms des Antriebssystems 10B in dem Niedrig-Gang-Modus. 8 zeigt ein Beispiel eines kollinearen Diagramms des Antriebssystems 10B in dem Hoch-Gang-Modus. Es ist anzumerken, dass in den Diagrammen „ENG” die Maschine 11 bezeichnet und „MG1” den ersten MG 12 bezeichnet. Zusätzlich bezeichnet „S1” das erste Sonnenrad S1, „R1” bezeichnet das erste Hohlrad R1 und „C1” bezeichnet den ersten Träger C1. „S2” bezeichnet das zweite Sonnenrad S2, „R2” bezeichnet das zweite Hohlrad R2 und „C2” bezeichnet den zweiten Träger C2. „D1” bezeichnet das erste Antriebsrad 22 und „D3” bezeichnet das dritte Antriebsrad 45. In den Diagrammen bezeichnet eine durchgehende Linie L21 Beziehungen von Drehelementen der ersten Planetengetriebeeinheit 41. Eine unterbrochene Linie L22 bezeichnet Beziehungen von Drehelementen der zweiten Planetengetriebeeinheit 42.
  • In dem Niedrig-Gang-Modus ist der erste Verriegelungsmechanismus 43 zu dem Verriegelungszustand geschaltet. Daher ist das erste Sonnenrad S1 nicht drehbar verriegelt bzw. arretiert. Da hingegen der zweite Verriegelungsmechanismus 44 zu dem Lösezustand geschaltet ist, rotiert das zweite Sonnenrad S2 im Leerlauf. In diesem Fall wird die Rotation der Maschine 11 über die erste Planetengetriebeeinheit 41, das erste Antriebsrad 22 und das erste Abtriebsrad 23 hin zu der Vorgelegewelle 17 übertragen.
  • In dem Hoch-Gang-Modus ist der zweite Verriegelungsmechanismus 44 zu dem Verriegelungszustand geschaltet. Daher ist das zweite Sonnenrad S2 nicht drehbar verriegelt bzw. arretiert. Der erste Verriegelungsmechanismus 43 ist indessen zu dem Lösezustand geschaltet. Zusätzlich ist das Drehmoment des ersten MG 12 auf null eingestellt. Daher rotieren das erste Sonnenrad S1 und die Rotorwelle 12a im Leerlauf. Entsprechend wird in diesem Fall die Rotation der Maschine 11 über die zweite Planetengetriebeeinheit 42, das dritte Antriebsrad 45 und das dritte Abtriebsrad 46 hin zu der Vorgelegewelle 17 übertragen. Wie vorstehend beschrieben, ist das zweite Übersetzungsverhältnis γ2 kleiner als das erste Übersetzungsverhältnis γ1. Daher ist eine Drehzahl der Vorgelegewelle 17 in dem Hoch-Gang-Modus höher als in dem Niedrig-Gang-Modus, wenn die Drehzahl der Maschine 11 gleich ist.
  • In dem kontinuierlich variablen Modus sind sowohl der erste Verriegelungsmechanismus 43 als auch der zweite Verriegelungsmechanismus 44 zu dem Lösezustand geschaltet. Daher kann in diesem Fall das Verhältnis zwischen der Drehzahl der Maschine 11 und der Drehzahl des ersten Antriebsrads 22 durch Verändern der Drehzahl des ersten MG 12 kontinuierlich verändert werden.
  • Der erste Verriegelungsmechanismus 43 und der zweite Verriegelungsmechanismus 44 werden durch die Fahrzeugsteuerungseinheit 30 gesteuert. Auch bei dieser Ausführungsform führt die Fahrzeugsteuerungseinheit 30 die Antriebsmodus-Umschalt-Steuerroutine in 4 aus. Zusätzlich werden der erste Verriegelungsmechanismus 43 und der zweite Verriegelungsmechanismus 44 durch das Ausführen dieser Steuerroutine gesteuert. Mit anderen Worten, bei der Ladesteuerung werden der erste Verriegelungsmechanismus 43 und der zweite Verriegelungsmechanismus 44 derart gesteuert, dass der Antriebsmodus des Antriebssystems 10B hin zu dem Niedrig-Gang-Modus umgeschaltet bzw. gewechselt wird. Bei der Unterstützungssteuerung werden der erste Verriegelungsmechanismus 43 und der zweite Verriegelungsmechanismus 44 indessen derart gesteuert, dass der Antriebsmodus des Antriebssystems 10B hin zu dem Hoch-Gang-Modus gewechselt bzw. umgeschaltet wird.
  • Wie bislang beschrieben wurde, enthält dieses Antriebssystem 10B den ersten Verriegelungsmechanismus 43 und den zweiten Verriegelungsmechanismus 44. Daher können die drei Antriebsmodi des Niedrig-Gang-Modus, des Hoch-Gang-Modus und des kontinuierlich variablen Modus realisiert werden. Zusätzlich sind diese beiden Verriegelungsmechanismen 43, 44 auf der gegenüberliegenden Seite der Maschine 11 angeordnet, wobei der Leistungsverteilungsmechanismus 20 und der erste MG 12 zwischen diesen eingefügt sind. Daher kann eine Größenzunahme der Verriegelungsmechanismen 43, 44 unterdrückt werden. Daher kann das Antriebssystem 10B verkleinert werden und die Montierbarkeit davon in dem Fahrzeug 1 kann dadurch verbessert werden.
  • Darüber hinaus ist auch bei dieser Ausführungsform der zweite MG 13 auf der Achse angeordnet, die sich von einer Achse unterscheidet, auf welcher die beiden Verriegelungsmechanismen 43, 44 angeordnet sind. Daher kann eine Länge des Antriebssystems 10B in der Richtung der Rotationsachse reduziert werden.
  • Darüber hinaus wird auch bei dem Antriebssystem 10B die Ladesteuerung oder die Unterstützungssteuerung ausgeführt, wenn die Antriebsmodus-Umschaltbedingung geschaffen ist. Auch bei dem Niedrig-Gang-Modus und dem Hoch-Gang-Modus dieser Ausführungsform muss die Reaktionskraft zum Übertragen der Leistung der Maschine 12 hin zu der Vorgelegewelle 17 nicht von dem ersten MG 12 ausgegeben werden. Daher kann die durch den ersten MG 12 verbrauchte Energie reduziert werden. Zusätzlich kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden, da der zweite MG 13 derart gesteuert wird, dass sich der Betriebspunkt der Maschine 11 auf der optimalen Effizienzlinie L13 befindet. Daher kann die Energiewirtschaftlichkeit des Antriebssystems 10B verbessert werden.
  • Es ist anzumerken, dass die erste Planetengetriebeeinheit 41 und die zweite Planetengetriebeeinheit 42 bei dieser Ausführungsform dem Differenzialmechanismus der Erfindung entsprechen. Der erste Verriegelungsmechanismus 43 entspricht dem Verriegelungsmechanismus der Erfindung. Der zweite Verriegelungsmechanismus 44 entspricht der Rotations-Beschränkungseinrichtung der Erfindung. Der Verriegelungszustand des zweiten Verriegelungsmechanismus 44 entspricht der Beschränkungszustand der Rotations-Beschränkungseinrichtung der Erfindung. Das erste Antriebsrad 22 und das erste Abtriebsrad 23 entsprechen der Getriebestrecke bzw. Zahnradserie des ersten Übersetzungsverhältnisses der Erfindung. Das dritte Antriebsrad 45 und das dritte Antriebsrad 46 entsprechen der Getriebestrecke bzw. Zahnradserie des zweiten Übersetzungsverhältnisses der Erfindung.
  • Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in verschiedenen Ausführungsformen implementiert sein. Beispielsweise ist die in dem Antriebssystem der Erfindung vorgesehene Planetengetriebeeinheit nicht auf die Planetengetriebeeinheit vom Einzelritzel-Typ beschränkt. Bei dem Antriebssystem der Erfindung kann die Planetengetriebeeinheit eines Doppelritzel-Typs verwendet werden. In diesem Fall sind jedoch die Verbindungsbestimmungen des Hohlrads und des Trägers bei jeder der Ausführungsformen geeignet verändert.

Claims (5)

  1. Antriebssystem für ein Hybridfahrzeug, aufweisend: eine Verbrennungskraftmaschine; einen ersten Motor-Generator; einen Leistungsverteilungsmechanismus, welcher einen Differenzialmechanismus mit mehreren Drehelementen enthält, welche in der Lage sind, eine differenzielle Rotation zueinander durchzuführen, und mit welchem die Verbrennungskraftmaschine und der erste Motor-Generator gekoppelt sind; ein Ausgangselement, zu welchem Leistung übertragen wird, die von dem Leistungsverteilungsmechanismus ausgegeben wird; und einen zweiten Motor-Generator, welcher die Leistung zu dem Ausgangselement ausgeben kann, ferner aufweisend: einen Verriegelungsmechanismus, welcher zwischen einem Verriegelungszustand, bei welchem ein mit dem ersten Motor-Generator gekoppeltes Drehelement der mehreren Drehelemente nicht drehbar verriegelt ist, und einem Lösezustand, bei welchem die Rotation des Drehelements zugelassen ist, umgeschaltet werden kann; und eine Rotations-Beschränkungseinrichtung, welche zwischen einem Beschränkungszustand, bei welchem die Rotation eines anderen Drehelements als des mit dem ersten Motor-Generator gekoppelten Drehelements der mehreren Drehelemente beschränkt ist, und einem Lösezustand, bei welchem die Beschränkung der Rotation des Drehelements aufgehoben ist, umgeschaltet werden kann, wobei die Verbrennungskraftmaschine, der erste Motor-Generator, der Leistungsverteilungsmechanismus, der Verriegelungsmechanismus und die Rotations-Beschränkungseinrichtung auf der gleichen Achse angeordnet sind, der Leistungsverteilungsmechanismus zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem ersten Motor-Generator angeordnet ist, und der Verriegelungsmechanismus und die Rotations-Beschränkungseinrichtung auf einer gegenüberliegenden Seite der Verbrennungskraftmaschine und des Leistungsverteilungsmechanismus angeordnet sind, wobei der erste Motor-Generator zwischen diesen eingefügt ist.
  2. Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei der Leistungsverteilungsmechanismus eine Planetengetriebeeinheit eines Einzelritzel-Typs als den Differenzialmechanismus enthält, die mehreren Drehelemente einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Träger der Planetengetriebeeinheit entsprechen, die Verbrennungskraftmaschine mit dem Hohlrad gekoppelt ist, der erste Motor-Generator mit dem Sonnenrad gekoppelt ist, das Ausgangselement in einer Art und Weise mit dem Träger verbunden ist, dass dieses in der Lage ist, die Leistung zu übertragen, und die Rotations-Beschränkungseinrichtung in dem Beschränkungszustand das Sonnenrad und das Hohlrad in einer Art und Weise koppelt, um eine integrale Rotation davon zu ermöglichen, und die Kopplung des Sonnenrads und des Hohlrads in dem Lösezustand beendet.
  3. Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei der Leistungsverteilungsmechanismus eine erste Planetengetriebeeinheit und eine zweite Planetengetriebeeinheit eines Einzelritzel-Typs als den Differenzialmechanismus enthält, die mehreren Drehelemente einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Träger der ersten Planetengetriebeeinheit und ebenso einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Träger der zweiten Planetengetriebeeinheit entsprechen, die Verbrennungskraftmaschine mit dem Träger der ersten Planetengetriebeeinheit und dem Träger der zweiten Planetengetriebeeinheit gekoppelt ist, der erste Motor-Generator mit dem Sonnenrad der ersten Planetengetriebeeinheit gekoppelt ist, das Hohlrad der ersten Planetengetriebeeinheit in einer Art und Weise mit dem Ausgangselement verbunden ist, um in der Lage zu sein, die Leistung über eine Zahnradstrecke eines ersten Übersetzungsverhältnisses zu übertragen, das Hohlrad der zweiten Planetengetriebeeinheit in einer Art und Weise mit dem Ausgangselement verbunden ist, um in der Lage zu sein, die Leistung über eine Zahnradstrecke eines zweiten Übersetzungsverhältnisses zu übertragen, welches kleiner als das erste Übersetzungsverhältnis ist, und die Rotations-Beschränkungseinrichtung das Sonnenrad der zweiten Planetengetriebeeinheit in dem Beschränkungszustand nicht drehbar verriegelt und die Rotation des Sonnenrads der zweiten Planetengetriebeeinheit in dem Lösezustand zulässt.
  4. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der zweite Motor-Generator auf einer Achse angeordnet ist, welche sich von einer Achse unterscheidet, auf welcher der Verriegelungsmechanismus und die Rotations-Beschränkungseinrichtung angeordnet sind.
  5. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: eine Batterie, mit welcher der erste Motor-Generator und der zweite Motor-Generator elektrisch verbunden sind; und eine Steuerungseinrichtung zum Umschalten des Verriegelungsmechanismus hin zu dem Verriegelungszustand, zum Umschalten der Rotations-Beschränkungseinrichtung hin zu dem Lösezustand und zum Veranlassen, dass der zweite Motor-Generator elektrische Leistung erzeugt, so dass ein Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine zu einer spezifizierten Betriebslinie bewegt wird, die derart definiert ist, dass der thermische Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine dem Maximum entspricht, in einem Fall, bei welchem eine spezifizierte Modus-Umschaltbedingung geschaffen ist und ein Ladezustand der Batterie niedriger oder gleich einem spezifizierten Ermittlungswert ist, und zum Umschalten des Verriegelungsmechanismus hin zu dem Lösezustand, zum Umschalten der Rotations-Beschränkungseinrichtung hin zu der Beschränkungseinrichtung und zum Veranlassen, dass der zweite Motor-Generator ein Drehmoment ausgibt, so dass der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine hin zu der spezifizierten Betriebslinie bewegt wird, welche derart definiert ist, dass der thermische Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine dem Maximum entspricht, in einem Fall, bei welchem die Modus-Umschaltbedingung geschaffen ist und der Ladezustand der Batterie höher als der Ermittlungswert ist.
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