专利名称：混合动力车辆驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明 一般涉及一种混合动力车辆的驱动系统，更具体地涉及用于提 高混合动力车辆驱动系统的燃料经济性的技术。
背景技术：
JP-2000-197208A ^^开了一种混合动力车辆的驱动系统，其包括发动 机、第一电动机、第二电动机和具有三个旋转元件的行星齿轮机构。该行 星齿轮才几构具有形式为与发动机连接的行星架的第一旋转元件、形式为与 第 一 电动机连接的太阳齿轮的第二旋转元件和形式为与第二电动机和混合 动力车辆的驱动轮连接的齿圏的第三旋转元件。发动机输出的主要部分经 行星齿轮机构机械地传递到驱动轮，而发动机输出的一部分由作为发电机 工作的第一电动机转换为电能。该电能经逆变器供给到第二电动机以使第 二电动机运转来使驱动轮转动。电能可经逆变器储存在蓄电装置中，并且 储存在蓄电装置中的电能能够经逆变器供给到第一电动机Ml，以使第一 电动机运转来使驱动轮转动。行星齿轮机构的速比(第一旋转元件的转速 与第三旋转元件的转速之比)在第一电动机的运转状态被控制时连续可变。
在上述公报JP-:2000-197208A中公开的混合动力车辆驱动系统具有动 力传递路径，该动力传递路径包括供发动机输出经行星齿轮机构机械地传 递到驱动轮的机械路径，和供由发动机输出的一部分操作的第 一 电动机产 生的电能供给到第二电动机或送回第 一 电动机以将电能转换为机械能来使驱动轮转动的电气路径。机械路径的动力传递效率即使在行星齿轮机构的 速比改变时也不显著变化。在该驱动系统中，由于行星齿轮机构的差动作 用，发动机的运转速度能被控制，以尽量提高发动机的燃料经济性，而不 受混合动力车辆的行驶速度的影响。因此，由于电气路径的动力传递效率 能与行星齿轮机构的速比变化无关地被保持为高值，所以能提高混合动力 车辆的燃料经济性。但是，在所讨论的混合动力车辆驱动系统中，发动机、 第 一 电动机和驱动轮与行星齿轮机构的形式为行星架、太阳齿轮和齿圏的 旋转元件的连接无法改变，从而电气路径的动力传递效率和行星齿轮机构 的速比变化之间的关系无法显著改变，由此不能在行星齿轮机构的速比变 化的宽范围上维持从发动机到驱动轮的动力传递的高效率。
发明内容
鉴于上述背景技术而作出本发明。因此本发明的目的是提供这样一种 混合动力车辆的驱动系统，其能维持包括电气路径的动力传递效率在内的 混合动力驱动系统的高的总动力传递效率，由此允许提高混合动力车辆的 燃料经济性。
上述目的能根据本发明的以下模式中的任一种来实现，各种模式都如 所附权利要求那样编号，并且为了更便于理解本申请所公开的技术特征及 这些技术特征的可能组合，各种模式视情况而定从属于其它一种或多种模 式。
(1) 一种混合动力车辆的驱动系统，包括发动机；第一电动机；第 二电动机，所述第二电动机工作性地连接到所述混合动力车辆的驱动轮； 以及两个行星齿轮机构，
其中，所述两个行星齿轮机构具有至少四个旋转元件，所述至少四个 旋转元件布置成允许所述驱动系统被置于第一工作模式和第二工作模式中 被选定的一个，在所述第一工作模式中，当从所述四个旋转元件沿基线位 于相应的四个不同位置的共线图看去时，与所述发动机连接的旋转元件和 与所述第 一 电动机连接的旋转元件配置在与所述驱动轮及所述第二电动机连接的旋转元件的相对两侧，在所述第二工作模式中，当从所述共线图看 去时，与所述第 一电动机连接的旋转元件和与所述驱动轮及所述第二电动 机连接的旋转元件配置在与所述发动机连接的旋转元件的相对两侧。
在根据本发明的上述模式(1 )构造的驱动系统中，所述两个行星齿轮
^L构的所述四个旋转元件布置成允许所述驱动系统;故置于所述第一和第二 工作模式中被选定的一个。在所述第一工作模式中，当从所述四个旋转元 件沿基线位于相应的四个不同位置的共线图看去时，与所述发动机连接的 旋转元件和与所述第 一 电动机连接的旋转元件配置在与所述驱动轮及所述 第二电动机连接的旋转元件的相对两侧。在所述第二工作模式中，当从上 述共线图看去时，与所述第一电动机连接的旋转元件和与所述驱动轮及所 述第二电动机连接的旋转元件配置在与所述发动机连接的旋转元件的相对
两侧。在所述第一工作模式中发动机、第一电动机和驱动轮的相对转速与 在所述第二工作模式中不同，从而在所述笫一工作模式中驱动系统的速比 和动力传递效率之间的关系与在所述第二工作模式中不同。因此，通过使 驱动系统在其第一和第二工作模式之间适当地切换，能在驱动系统的总速 比的宽范围上将驱动系统的动力传递效率保持得足够高，以确保混合动力 车辆的高的燃料经济性。在所述第一和第二工作模式两者中，第二电动机 连接到与驱动轮连接的旋转元件。即，当驱动系统的工作模式改变时，与 第二电动^L和驱动轮连接的旋转元件不改变，从而驱动系统能在第一和第 二工作模式之间平滑地切换。
(2)根据上述模式(1)的驱动系统，其中，所述两个行星齿轮机构 的所述至少四个旋转元件布置成，在所述第一工作才莫式中，与所述驱动轮 及所述第二电动机连接的旋转元件以介于与所述发动机连接的旋转元件的 转速和与所述第一电动机连接的旋转元件的转速之间的速度旋转，并且在 所述第二工作模式中，与所述发动机连接的旋转元件以介于与所述第一电 动机连接的旋转元件的转速和与所述驱动轮及所述第二电动机连接的旋转 元件的转速之间的速度旋转。
在根据本发明的上述模式(2)的驱动系统中，通过使驱动系统在其第一和第二工作模式之间适当地切换，能在驱动系统的总速比的宽范围上将 驱动系统的动力传递效率保持得足够高，以确保混合动力车辆的高的燃料 经济性。在所述第一和第二工作模式两者中，第二电动机连接到与驱动轮 连接的旋转元件。即，当驱动系统的工作模式改变时，与第二电动机和驱 动轮连接的旋转元件不改变，从而驱动系统能在第一和第二工作模式之间 平滑地切换。
(3) 根据上述模式(1)或(2)的驱动系统，其中，所述第二电动机 直接连接到所述驱动轮和所述两个行星齿轮机构之间的动力传递路径。
在本发明的上述模式(3)中，第二电动机与驱动轮和所述两个行星齿 轮机构之间的动力传递路径的连接得以维持而与驱动系统工作模式的切换 无关，从而工作模式能在所述第一和第二工作模式之间平滑地切换。
(4) 根据上述模式(1) - (3)中任一项的驱动系统，其中，当从上
迷共线图看去时，与所述发动机连接的旋转元件和与所述驱动轮及所述第
二电动机连接的旋转元件彼此相邻配置，而另两个旋转元件作为第一旋转 元件和第二旋转元件分别配置在所述彼此相邻配置的两个旋转元件的相应
的相对两侧，
并且其中，所述第一电动机与所述第一和第二旋转元件中被选定的一 个连接，以将所述驱动系统置于所述第一和第二工作模式中^L选定的一种 工作模式。
在本发明的其中第一电动机与所述第一和第二旋转元件中被选定的一 个连接的上述模式(4)中，能在驱动系统的速比的宽范围上将驱动系统的 动力传递效率保持得足够高，以确保混合动力车辆的高的燃料经济性。
(5) 根据上述模式(4)的驱动系统，其中，所述两个行星齿轮机构 包括可与所述第 一 电动机连接的所述第 一和第二旋转元件、与所述发动机 连接的第三旋转元件以及与所述驱动轮及所述第二电动机连接的第四旋转 元件，并且其中，当所述第一、第二、第三和第四旋转元件具有各自不同 的转速时，这些不同的转速以所述第一、第三、第四和第二旋转元件的顺 序或以相反的顺序减小，所述第一电动机与所述第二旋转元件连接时建立所述第 一工作模式，而所述第 一 电动机与所述第 一旋转元件连接时建立所 述笫二工作模式。
在本发明的其中通过将第 一 电动机选择性地连接到第 一和第二旋转元
件之一来改变工作模式的上述模式(5)中，能在驱动系统的速比的宽范围 上将驱动系统的动力传递效率保持得足够高，以确保混合动力车辆的高的 燃料经济性。
(6) 根据上述模式(4)或(5)的驱动系统，所述驱动系统在同步模 式切换控制下在所述第一和第二工作模式之间切换，所述同步模式切换控 制被执行成，将所述驱动系统在所述第一和第二工作模式之间切换之前与 之后所述第一电动机的运转速度之差减到最小。
在本发明的其中在同步模式切换控制下在驱动系统在所述第 一和第二 工作模式之间切换之前与之后第一电动机的运转速度之差被减到最小的上 述才莫式(6)中，能有效地减小驱动系统在第一和第二工作模式之间切换时 产生的冲击。
(7) 根据上述模式(4) - (6)中任一项的驱动系统，其中，所述同
步模式切换控制被执行成，使得所述第一电动机的输出转矩的方向在所述 驱动系统在所述第 一和第二工作模式之间切换之后相对于所述驱动系统在
所述第一和第二工作模式之间切换之前反转(反向)。
在发动机以恒定速度运转的情况下，由于第一电动机的运转方向变化 而引起的与驱动轮及第二电动机连接的旋转元件的旋转方向的变化方向在 驱动系统在第一和第二工作模式之间切换之后相对于在所述切换之前反 转。在本发明的上述模式(7)中，所述同步模式切换控制被执行成，使得 所述第一电动机的输出转矩的方向在所述驱动系统在所述两种工作模式之 间切换之后相对于在所述切换之前反转，从而能有效地减小驱动系统在第 一和第二工作模式之间切换时产生的冲击。
(8) 根据上述模式(4) - (7)中任一项的驱动系统，其中，所述第 一旋转元件是所述两个行星齿轮机构中的 一个行星齿轮机构的太阳齿轮， 并且所述第二旋转元件是所述两个行星齿轮机构中的另 一个行星齿轮^/L构的太阳齿轮，与所述发动机连接的旋转元件由上述一个行星齿轮机构的行 星架和上述另一个行星齿轮机构的齿圏构成，所述行星架和齿圏彼此固定， 并且与所述驱动轮及所述第二电动机连接的旋转元件由上述一个行星齿轮 机构的齿圏和上述另 一个行星齿轮机构的行星架构成，所述齿圏和行星架 彼此固定。
在本发明的其中第一电动机选择性地连接到所述两个行星齿轮机构的
太阳齿轮之一的上述模式(8)中，能在驱动系统的速比的宽范围上将驱动 系统的动力传递效率保持得足够高，以确保混合动力车辆的高的燃料经济 性。
(9) 才艮据上述模式(1) - (3)中任一项的驱动系统，其中，所述至 少四个旋转元件包括当从上述共线图看去时配置在与所述驱动轮及所述第 二电动机连接的旋转元件的相应的相对两侧的第 一旋转元件和第二旋转元 件，并且当从所述共线图看去时，与所述第一电动机连接的旋转元件配置 在所述第一旋转元件的远离与所述驱动轮及所述第二电动机连接的所述旋 转元件的一侧，并且其中，所述发动机与所述第一和第二旋转元件中被选 定的一个连接，以将所迷驱动系统置于所述第 一和第二工作才莫式中^L选定 的一种工作才莫式。
在本发明的其中发动机与所述笫 一和第二旋转元件中被选定的 一个连 接的上述模式(9)中，能在驱动系统的速比的宽范围上将驱动系统的动力 传递效率保持得足够高，以确保混合动力车辆的高的燃料经济性。
(10) 根据上述模式(9)的驱动系统，其中，所述两个行星齿轮机构 包括可与所述发动机连接的所述第 一和第二旋转元件、与所述第 一电动机 连接的第三旋转元件以及与所述驱动轮及所述第二电动机连接的第四旋转 元件，并且其中，当所述第一、第二、第三和第四旋转元件具有各自不同 的转速时，所述不同的转速以所述第三、第一、第四和第二旋转元件的顺 序或以相反的顺序减小，所述发动机与所述第二旋转元件连接时建立所述 第一工作才莫式，而所述发动机与所述第一旋转元件连接时建立所述第二工 作模式。在本发明的其中通过将发动机选择性地连接到所述第 一和第二旋转元
件之一来改变工作模式的上述模式(10)中，能在驱动系统的速比的宽范
围上将驱动系统的动力传递效率保持得足够高，以确保混合动力车辆的高 的燃料经济性。
(11) 根据上述模式(9)或(10)的驱动系统，所述驱动系统在同步 模式切换控制下在所述第一和第二工作模式之间切换，所述同步模式切换 控制被执行成，将所述驱动系统在所述第一和第二工作模式之间切换之前 与之后所述发动机的运转速度之差减到最小。
在本发明的其中在同步模式切换控制下在驱动系统在所述第 一和第二 工作模式之间切换之前与之后发动机的运转速度之差被减到最小的上述模 式(11)中，能有效地减小驱动系统在第一和第二工作模式之间切换时产 生的冲击。
(12) 根据上述模式(9) - (11)中任一项的驱动系统，其中，所述 第 一旋转元件由所述两个行星齿轮机构中的 一个行星齿轮机构的行星架和 所述两个行星齿轮机构中的另一个行星齿轮^L构的齿圏构成，所述行星架
和齿圏彼此固定，并且所述第二旋转元件是所述两个行星齿轮机构中的所 述另 一个行星齿轮机构的太阳齿轮，与所述第 一 电动机连接的旋转元件是 所述一个行星齿轮机构的太阳齿轮，并且与所述驱动轮及所述第二电动机 连接的; 走转元件由所述一个行星齿轮机构的齿圏和所述另 一个行星齿轮才几 构的行星架构成，所述齿圏和行星架彼此固定。
在本发明的其中发动机选择性地连接到所述第一旋转元件(由所述两 个行星齿轮机构中的一个行星齿轮机构的行星架和另 一个行星齿轮机构的 齿圏构成)或所述第二旋转元件(上述另一个行星齿轮机构的太阳齿轮) 的上述;f莫式(12)中，能在驱动系统的速比的宽范围上将驱动系统的动力 传递效率保持得足够高，以确保混合动力车辆的高的燃料经济性。
(13) 根据上述模式(1) - (12)中任一项的驱动系统，还包括配置 在所述发动机和所述驱动轮之一与所述两个行星齿轮机构之间的变速器。
在本发明的其中变速器配置在发动机或驱动轮与所述两个行星齿轮才几构之间的上述模式(13)中，能在驱动系统的速比的宽范围上将驱动系统 的动力传递效率保持得足够高，以确保混合动力车辆的高的燃料经济性。
(14)根据上述模式(1) - (13)中任一项的驱动系统，还包括差动 限制装置，所述差动限制装置可工作以将所述两个行星齿轮^L构的旋转元 件中的 一个固定在所述旋转元件中的另 一个或静止部件上。
在本发明的设有差动限制装置的上述模式(14)中，所述差动限制装 置能使所述两个行星齿轮机构不工作，以允许发动机的输出传递到驱动轮， 而并非是行星齿轮机构将发动机输出分配到第一电动机以及驱动轮。
当结合以下附图考虑时，通过阅读下面对本发明优选实施例的详细说 明可更好地理解本发明的上迷和其它目的、特征、优点及技术和工业意义， 在附图中
图1的示意图示出根据本发明第一实施例构造的混合动力车辆驱动系 统的结构；
图2的表示出与包含在图1的混合动力车辆驱动系统的动力分配机构 中的液压操作摩擦接合装置的工作状态相关的驱动系统工作模式；
图3的共线图具有四条直线，在这四条直线上示出动力分配机构的四 个旋转元件在图1的混合动力车辆驱动系统被置于Lo模式(第一工作模 式)下时的相对转速；
图4的共线图具有四条直线，在这四条直线上示出动力分配机构的四 个旋转元件在图1的混合动力车辆驱动系统被置于Hi模式(第二工作模式) 下时的相对转速；
图5的视图示出用于控制图1的混合动力车辆驱动系统的电子控制装 置的输入输出信号；
图6的视图示出包括具有多个变速位置的变速杆并用于控制混合动力 车辆驱动系统的手动操作变速装置的示例；
图7是示出图5的电子控制装置的主要控制功能的功能框图；图8的视图示出在不同的工作模式(Lo模式和Hi模式)下混合动力 车辆驱动系统的动力传递效率和速比之间关系的示例；
图9的流程图示出由图5的电子控制装置执行用来在混合动力车辆的 向前行驶期间切换驱动系统的工作模式的控制例程；
图IO是类似于图8的视图，示出混合动力车辆驱动系统的动力传递效 率和速比之间关系的示例，并解释动力传递效率的变化，其中当从共线图 看去时发动^f几、第一电动机和输出轴的布置顺序由于工作模式的变化而变 化，并且其中传动比由于工作模式的变化而变化；
图ll的示意图对应于图l的示意图，示出根据本发明第二实施例构造 的混合动力车辆驱动系统的结构；
图12的表对应于图2的表，示出与包含在图11的混合动力车辆驱动 系统的动力分配机构中的液压操作摩擦接合装置的工作状态相关的驱动系 统工作模式；
图13的共线图对应于图3的共线图，其具有四条直线，在这四条直线 上示出动力分配机构的四个旋转元件在图11的混合动力车辆驱动系统被 置于Lo模式(第一工作模式)下时的相对转速；
图14的共线图具有四条直线，在这四条直线上示出动力分配机构的四 个旋转元件在图11的混合动力车辆驱动系统被置于Hi模式(第二工作模 式)下时的相对转速；和
图15的示意图示出根据本发明的第三实施例构造而成并且设有第二 变速器以及离合器和制动器形式的差动限制装置的混合动力车辆驱动系统 的结构。
具体实施方式
<第一实施例>
参照图l的示意图，示出根据本发明的第一实施例构造的混合动力车 辆的驱动系统IO。如图1所示，驱动系统10包括发动才几8;输入旋转部 件，其形式为直接或经未示出的脉动吸收阻尼器(减振装置)间接连接到发动机8以接纳发动机8的输出的输入轴14;差动机构，其形式为连接到 输入轴14的动力分配机构16;和输出旋转部件，其形式为连接到动力分 配机构16的输出轴22。输入轴12、动力分配机构16和输出轴22在形式 为附装在混合动力车辆的车身上的变速器壳体12 (以下称作"壳体12") 的静止部件内共轴配置在公共轴线上，并彼此串联连接。发动机8可以是 诸如汽油机或柴油机的内燃机并用作车辆驱动力源。驱动系统10构造成将 车辆驱动力经差动齿轮装置36 (最终减速齿轮)和一对驱动轴传递到一对 驱动轮38，如图7所示。应注意，在图1中省略了关于其轴线对称构造的 驱动系统10的下半部分。
动力分配机构16设有第一电动机M1，并用作差动机构，该差动沖几构 可工作以将经输入轴14接收的发动机8的输出机械地分配到第一电动机 Ml和输出轴22，还可工作以综合(合并)发动机8的输出与第一电动机 Ml的输出，使得这些输出的总和传递到输出轴22。第二电动机M2连接 到输出轴22，从而第二电动机M2的驱动轴和输出轴22作为一个单元旋 转。换言之，第二电动机M2直接连接到动力分配机构16和驱动轮38之 间的动力传递路径。第一电动机M1和第二电动机M2均为也可作为发电 机工作的所谓电动/发电机。但是，第一电动机M1可仅具有能够产生反作 用力的发电机的功能，而第二电动机M2可仅具有能够产生车辆驱动力的 电动机的功能。
动力分配机构16包括具有例如约0.3的传动比pl的单小齿轮式的第 一行星齿轮组24、具有例如约0.3的传动比p2的单小齿轮式的第二行星齿 轮组26、第一离合器CL1和第二离合器CL2。即，动力分配机构16由两 个行星齿轮机构24、 26和两个离合器CL1、 CL2构成。第一行星齿轮组 24具有以下旋转元件，包括第一太阳齿轮S1;第一行星齿轮P1;支承 第一行星齿轮P1以使第一行星齿轮P1可绕其轴线及第一太阳齿轮Sl的 轴线转动的第一行星架Cl;和经第一行星齿轮Pl与第一太阳齿轮Sl啮 合的第一齿圏R1。第二行星齿轮组26具有以下旋转元件，包括第二太 阳齿轮S2;第二行星齿轮P2;支承第二行星齿轮P2以使第二行星齿轮P2可绕其轴线及第二太阳齿轮S2的轴线转动的第二行星架C2;和经第二 行星齿轮P2与第二太阳齿轮S2啮合的第二齿圏R2。在第一太阳齿轮S1 和第一齿圏Rl的齿数分别用ZS1和ZR1表示的情况下，上述传动比pl 用ZS1/ZR1表示。在第二太阳齿轮S2和第二齿圏R2的齿数分别用ZS2 和ZR2表示的情况下，上述传动比p2用ZS2/ZR2表示。尽管传动比pl 和p2均等于0.3，但这两个传动比可彼此不同。
在动力分配机构16中，第一离合器CL1配置在第二太阳齿轮S2和第 一电动机Ml之间，而第二离合器CL2配置在第一太阳齿轮Sl和第一电 动机Ml之间。第一太阳齿轮Sl经第二离合器CL2选择性地连接到第一 电动机Ml，而笫二太阳齿轮S2经第一离合器CL1选择性地连接到第一 电动机M1。第一行星架Cl和第二齿圏R2 —体地彼此固定并连接到输入 轴14,即连接到发动机8，而第一齿圏R1和第二行星架C2—体地彼此固 定并连接到输出轴22，即连接到驱动轮38。当第一和第二离合器CL1、 CL2中的一个离合器被接合而另一个离合器被释放时，动力分配机构16 被置于无级变速状态，其中由于第一行星齿轮机构24或第二行星齿轮机构 26的差动作用，发动机8的输出被分配到第一电动机M1和输出轴22，并 且发动机8输出的分配到第一电动机Ml的部分由作为发电机工作的第一 电动机M1转换为电能。所产生的电能被储存在蓄电装置78(图7中示出) 中，或用于使第二电动机M2工作。储存在蓄电装置78中的电能被用于使 第一或第二电动机M1、 M2工作。这样，在动力分配机构16的无级变速 状态下形成电气路径，由第一电动机M1产生的电能经该电气路径供给到 第二电动机M2或蓄电装置78。在无级变速状态下，输出轴22的转速连 续可变而与发动机8的运转速度无关。即，动力分配机构16被置于其速比 "i"(输入轴14的转速NW输出轴22的转速NOUT)从最小值imin到最大 值imax连续变化的差动状态，也就是动力分配机构16用作速比"i"从最
小值^n到最大值in^连续可变的电控无级变速器的差动状态或无级变速 状态。
上述第一和第二离合器CL1、 CL2是用在传统的车辆用自动变速器中的液压操作摩擦接合装置。这些摩擦接合装置均由湿式多片离合器构成，
所述湿式多片离合器包括在离合器CL1、 CL2被接合以连接供各离合器置 于其间的两个部件时彼此叠置并由液压致动器彼此压紧的多个摩擦片。
如上所述构造的驱动系统10被置于向前驱动Lo模式、向前驱动Hi 模式、反向驱动Lo模式、反向驱动Hi模式和空档(N)模式中被选定的 一个，如图2中的表所示。适于车辆的低速行驶的向前驱动Lo模式在第 一离合器CL1被接合而第二离合器CL2被释放时建立。适于车辆的高速 行驶的向前驱动Hi模式在第一 离合器CL1被释放而第二离合器CL2被接 合时建立。反向驱动Lo模式在第一离合器CL1 4皮接合而第二离合器CL2 被释放时建立。反向驱动Hi模式在第一离合器CL1被释放而第二离合器 CL2被接合时建立。空档(N)模式在第一和第二离合器CL1、 CL2均被 释放时建立。在反向驱动Lo和Hi模式下，第二电动机M2以逆向运转， 而发动机8保持静止。
图3和4的共线图用直线示出动力分配机构16的四个旋转元件的转速 之间的关系。图3和4的共线图被限定在二维坐标系中，其中所述四个旋 转元件沿基线或水平轴线位于相应的四个不同位置，并且第一和第二行星 齿轮机构24、 26的传动比p沿水平轴线取值，而四个旋转元件的相对转速 沿竖直轴线取值。水平线XI表示为0的转速，而四条竖直线Yl、 Y2、 Y3和Y4分别表示第 一太阳齿轮Sl形式的第 一旋转元件(第 一元件)RE 1A 、 彼此固定的第一行星架Cl和第二太阳齿轮S2形式的第三旋转元件(第三 元件)RE3A、彼此固定的第一齿圏Rl和第二行星架C2形式的第四旋转 元件(第四元件)RE4A以及第二太阳齿轮S2形式的第二旋转元件(第二 元件)RE2A的相对转速。竖直线Y1、 Y2、 Y3和Y4中相邻竖直线之间的 距离由第一和第二行星齿轮机构24、 26的传动比pl、 p2确定。也就是说， 竖直线Yl和Y2之间(第一行星齿轮机构24的第一太阳齿轮Sl和第一行 星架Cl之间)的距离以及竖直线Y3和Y4之间(第二行星齿轮机构26 的第二太阳齿轮S2和第二行星架C2之间)的距离对应于"1",而竖直 线Y2和Y3之间(行星架C1、 C2和齿圏R1、 R2之间)的距离对应于传动比pl、 p2。
参照图3和4的共线图，驱动系统10布置成，使得第一行星齿轮机构 24的第一旋转元件RE1A (第一太阳齿轮Sl)经第二离合器CL2选择性地 连接到第一电动机Ml，而第二旋转元件RE2A (第二太阳齿轮S2)经第 一离合器CL1选择性地连接到第 一 电动机Ml ，并使得第三旋转元件RE3A (第一行星架Cl和第二齿图R2 )固定至发动机8，而第四旋转元件RE4A (第一齿圏R1和第二行星架C2)固定至输出轴22和第二电动机M2，从 而输入轴14的旋转运动经输出轴22传递到驱动轮38。在图3和4的共线 图中，动力分配机构16的四个旋转元件RE1A、 RE2a、 RE3a和RE4a的 转速全都位于倾斜直线L0上，从而当这些转速彼此不同时，所述转速如 从图3的共线图可见以第一旋转元件RElA、第三旋特元件RE3a、第四旋 转元件RE4A和第二旋转元件RE2A的顺序减小，或者如从图4的共线图可 见以第一旋转元件RE1A、第三旋特元件RE3a、第四旋转元件RE4A和第 二旋转元件RE2A的顺序增大。
图3的共线图表示被置于向前驱动Lo模式形式的第一工作模式下的 驱动系统10的运转状态，所述向前驱动Lo模式在第一离合器CL1的接合 状态和第二离合器CL2的释放状态下建立，并且在所述向前驱动Lo模式 下第一电动机Ml经第一离合器CL1连接到第二旋转元件RE2A。在图3 和4的共线图中，固定至发动机8的第三旋转元件RE3a与固定至驱动轮 38及第二电动机M2的第四旋转元件RE4A彼此相邻配置，并且第一旋转 元件RE1A配置在第三旋转元件RE3A的远离第四旋转元件RE4A的一侧， 而第二旋转元件RE2A配置在第四旋转元件RE4A的远离第三旋转元件 RE3a的一側。在示出向前驱动Lo模式下的驱动系统10的状态的图3的 共线图中，第三旋转元件RE3A配置在第四旋转元件RE4A的一侧，而经被 接合的第 一 离合器CL1连接到第 一 电动机Ml的第二旋转元件RE2A配置 在第四旋转元件RE4A的另 一侧。在向前驱动Lo模式(第一工作模式)下， 由于四个旋转元件REU至RE4A的转速全都位于倾斜直线L0上，所以第 四旋转元件RE4A的转速被保持在分别等于第二旋转元件RE2a和第三旋转元件RE3A的转速中的一者和另一者的上限和下限之间的范围内。换言 之，第四旋转元件RE4A以介于经被接合的第 一 离合器CL1连接到第 一 电 动机Ml的第二旋转元件RE2A的转速和第三旋转元件RE3A的转速之间的 速度旋转。当通过控制第一电动机M1的输出转矩TM1 (以下称作"第一 电动机转矩TM1")来持续升高或降低由直线L0和竖直线Y4之间的交点 表示的第二太阳齿轮S2的转速时，由直线LO和竖直线Y3之间的交点表 示的第二行星架C2的转速连续升高或降低。这样，从以给定速度运转的 发动机8接收的旋转运动被传递到驱动轮38，使得驱动轮38的转速连续 可变。在第二离合器CL2被置于释放状态的该向前驱动Lo模式下，第一 太阳齿轮SI可自由旋转，从而输入轴14的旋转运动主要经第二行星齿轮 机构26传递到输出轴22。在向前驱动Lo模式下，在发动机速度NE保持 恒定时，输出轴22的转速随着第一电动机Ml的运转速度NM1的升高而升 高。
图4的共线图表示被置于向前驱动Hi模式形式的第二工作模式下的驱 动系统10的运转状态，所述向前驱动Hi模式在第一离合器CL1的释放状 态和第二离合器CL2的接合状态下建立，并且在所述向前驱动Hi模式下 第一电动机Ml经第二离合器CL2连接到第一旋转元件RE1A。在图4的 共线图中，经被接合的第二离合器CL2连接到第一电动机M1的第一旋转 元件REU配置在第三旋转元件RE3A的远离第四旋转元件RE4a的一側， 而连接到驱动轮38及第二电动机M2的第四旋转元件RE4A配置在第三旋 转元件RE3A的远离第一旋转元件RE1A的另 一侧。在示出向前驱动Hi模 式(第二工作模式)下的驱动系统10的状态的图4的共线图中，由于四个 旋转元件REU至RE4A的转速全都位于倾斜直线L0上，所以第三旋转元 件RE3A的转速被保持在分别等于第一旋转元件RE1a和第四旋梓元件 RE4A的转速中的一者和另一者的上限和下限之间的范围内。换言之，第三 旋转元件RE3A以介于经被接合的第二离合器CL2连接到第一电动机Ml 的第一旋转元件REU的转速和第四旋转元件RE4A的转速之间的速度旋 转。当通过控制第一电动机输出转矩T脆来持续升高或降低由直线L0和竖直线Y1之间的交点表示的第一太阳齿轮S1的转速时，由直线L0和竖 直线Y3之间的交点表示的第一齿圏R1的转速连续升高或降低。这样，从 以给定速度运转的发动机8接收的旋转运动被传递到驱动轮38，使得驱动 轮38的转速连续可变。在第一离合器CL1被置于释放状态的该向前驱动 Hi模式下，第二太阳齿轮S2可自由旋转，从而输入轴14的旋转运动主要 经第一行星齿轮机构24传递到输出轴22。在向前驱动Hi模式下，在发动 才几速度NE保持恒定时，输出轴22的转速随着第一电动机Ml的运转速度 Nm的降低而升高。如上所述，驱动系统10布置成使得第一和第二离合器CL1、 CL2的 运转状态在混合动力控制部52 (图7中示出)的控制下被控制，以将第一 电动机Ml选择性地连接到第一旋转元件REU或第二旋转元件RE2a，用 于将驱动系统10置于向前驱动Lo模式或Hi模式中被选定的一个。将对 混合动力控制部52进行说明。图5示出由设置成控制本实施例的驱动系统10的电子控制装置40接 收的信号。图5也示出由电子控制装置40产生的信号。该电子控制装置 40包括结合有CPU、 ROM、 RAM和输入/输出接口的所谓微计算机，并 且布置成在利用RAM的临时数据存储功能的同时根据存储在ROM中的 程序来处理信号，以执行发动机8及电动机Ml和M2的混合动力驱动控 制，和用于选择驱动系统10的工作模式的工作模式控制。电子控制装置40布置成从图5所示的各种传感器和开关接收各种信 号，例如表示发动机8的冷却水温度的信号；表示可手动操作的变速装 置46 (图6中示出)的变速杆48的选定操作位置的信号；表示发动机8 的运转速度NE的信号；表示动力分配机构16的传动比的信号；表示M模 式(手动变速驱动模式)的信号；表示空调的工作状态的信号；表示与输 出轴22的转速对应的车速的信号；表示动力分配机构16的工作油或工作 流体的温度的信号；表示驻车制动器的工作状态的信号；表示脚踏制动器 的工作状态的信号；表示催化剂温度的信号；表示形式为加速踏板的可手 动操作的车辆加速部件的操作量(操作角度)的信号；表示凸轮角度的信号；表示雪地驱动模式的选择的信号；表示车辆的纵向加速度值的信号； 表示自动巡航驱动模式的选择的信号；表示车辆的重量的信号；表示车轮 速度的信号；表示第一电动机M1的运转速度NM,(以下称作"第一电动 机速度Nm，，)的信号；和表示第二电动机M2的运转速度NM2 (以下称作"第二电动机速度NM2")的信号。图6示出形式为上述变速装置46的可手动操作的变速装置的示例。变 速装置46包括上述变速杆48，其例如侧向配置在操作员座椅附近，并且 可4皮手动操作以选择多个变速位置Psh之一。变速杆48的变速位置P紐包括驻车位置P，其用于将驱动系统IO 置于经过动力分配机构16的动力传递路径被断开且输出轴22 -皮锁定的空 档状态；反向驱动位置R，其用于沿向后的方向或逆向驱动车辆；空档位 置N,其用于将驱动系统10置于空档状态；自动向前驱动变速位置D;和 手动向前驱动变速位置M。当变速杆48被操作至自动向前驱动变速位置D 时，驱动系统10被置于其速比"i"在预定范围内自动变化的自动变速模 式。当变速杆48被操作至手动向前驱动变速位置M时，驱动系统10被置 于其在自动变速模式下可获得的速比"i，，的下限能被手动改变的手动变速 模式。变速杆48的上述驻车位置P和空档位置N是在车辆未被驱动时选择 的非驱动位置，而上述反向驱动位置R以及自动和手动向前驱动位置D、 M是在车辆被驱动时选择的驱动位置。在非驱动位置P、 N，经过动力分 配机构16的动力传递路径处于通过释放第一和第二离合器CL1和CL2而 建立的动力切断状态，如图2中的表所示。在驱动位置R、 D、 M，经过 动力分配机构16的动力传递路径处于通过接合第一和第二离合器CL1和 CL2中的至少一个而建立的动力传递状态，也如图2中的表所示。具体而言，变速杆48从驻车位置P或空档位置N向反向驱动位置R 或自动向前驱动位置D的手动操作使得第一或第二离合器CL1、 CL2接合 而将动力分配机构16的动力传递路径从动力切断状态切换到动力传递状 态。变速杆48从反向驱动位置R或自动向前驱动位置D向驻车位置P或空档位置N的手动操作使得第一和第二离合器CL1、 CL2释放而将动力传 递路径从动力传递状态切换到动力切断状态。图7是用于解释电子控制装置40的主要控制功能的功能框图，电子控 制装置40包括上述混合动力控制部52、 ^^莫式切换条件判定部56和车辆状 态判定部58。图8的视图示出在向前驱动Lo模式和向前驱动Hi模式下驱 动系统10的总动力传递效率t]和速比"i"之间关系的示例。供发动机8 的输出作为机械能传递到驱动轮38而该机械能不转换成电能的机械路径 的动力传递效率不随着速比"i"的变化而显著变化。从这种意义上讲，可 认为图8的视图示出了在驱动系统10的向前驱动Lo和Hi模式下电气路 径的动力传递效率和速比"i"之间关系的示例。在本实施例中，发动机8 和输入轴14彼此直接连接，输入轴14的转速NIN (以下称作"输入轴速 度NIN")等于发动机速度NE,并且输出轴22的转速NOUT (以下称作"输 出轴速度NOUT")与车速V成比例。混合动力控制部52构造成，当车辆以较低速度、在较低负荷下被驱动时，例如当车辆发动时，将驱动系统10置于电机驱动模式，也就是说，使第二电动机M2作为驱动力源工作。混合动力控制部52还构造成，当车辆以通常速度、在通常负荷下被驱动时，控制发动机8在高效率工作范围内工作，并控制第一和第二电动机M1、 M2以使由发动机8产生的驱动力和由第一电动机M1和/或第二电动机M2产生的驱动力之间的比例最优化。例如，混合动力控制部52基于被用作操作员需求车辆输出的加速踏板操作 量和车辆行驶速度来计算车辆的当前行驶速度下的目标车辆输出，并基于计算出的目标车辆输出和第 一电动机Ml的电能产生需求量来计算目标总 车辆输出。混合动力控制部52计算发动机8的目标输出以获得计算出的目 标总车辆输出，并控制发动机速度NE和转矩TE,以获得计算出的目标发 动机输出，并控制第一电动机M1的电能产生量。在混合动力控制中，动 力分配机构16被控制以用作电控无级变速器，用于在供其有效工作的发动 机速度Ne和由牟速V确定的输出轴速度NouT之间获得最佳协调。也就是 说，混合动力控制部52确定驱动系统10 (动力分配机构16)的速比"i"的目标值，使得发动机8根据存储在存储装置中的最高燃料经济性曲线工 作。最高燃料经济性曲线由试验获得以满足发动机8的期望工作效率和最 高燃料经济性两者。混合动力控制部52控制第一电动机M1，以获得速比 "i"的目标值，从而实际速比"i"被控制在预定范围内。在混合动力控制中，混合动力控制部52控制逆变器76，使得由第一 电动机Ml产生的电能经逆变器76供给到上述蓄电装置78和第二电动机 M2。也就是说，由发动机8产生的驱动力的主要部分机械地传递到输出轴 22，而驱动力的剩余部分由第一电动机M1消耗以将该部分转换为电能， 该电能经逆变器76供给到第二电动机M2，从而第二电动机M2以所供给 的电能工作，以产生传递给输出轴22的机械能。此外，储存在蓄电装置 78中的电能可经逆变器76供给到第一电动机M1而使第一电动机Ml工 作以产生传递给输出轴22的机械能。这样，驱动系统10设有电气路径， 由发动机8的驱动力的一部分转换所产生的电能经该电气路径被转换成机 械能。混合动力控制部52在利用动力分配机构16的电CVT功能的同时 允许车辆在电机驱动模式下行驶，而与发动机8是停止还是处于怠速状态 无关。混合动力控制部52包括工作模式控制部54，其构造成根据模式切换 条件判定部56所作的判定来改变驱动系统10的工作模式。为了改变工作 模式，工作模式控制部54控制第一和第二离合器CL1、 CL2的工作状态， 以使第一电动机Ml选择性地连接到第一旋转元件REU和第二旋转元件 RE2a之一。但是，工作模式控制部54不是构造成仅控制第一和第二离合 器CL1、 CL2的工作状态来使驱动系统10在第一和第二工作模式(向前 驱动Lo模式和Hi模式)之间切换。即，工作模式控制部54执行同步模 式切换控制来控制发动机速度NE、第一电动机速度NM1以及第一和第二离 合器CL1、 CL2的液压，以使第一电动机速度NM1的值在驱动系统10的 工作模式切换或改变之前与之后的差减到最小，优选为零。第一电动机速 度NM1的值在工作模式切换之前与之后的差的最小化等同于在图3和4的 共线图中直线L0与水平线XI的角度的最小化，也就是说，等同于直线L0与水平线X1的平行关系的建立。换言之，上^Jl度差的最小化意味着 由直线L0和竖直线Yl或Y4之间交点表示的第一电动机速度NM1与由直 线L0和竖直线Y3之间交点表示的第二电动机速度Nm2之差的最小化。将 详细说明由工作模式控制部54进行的同步模式切换控制。模式切换条件判定部56构造成判定驱动系统10是被置于向前驱动Lo 模式还是向前驱动Hi模式。如果第一离合器CL1被置于接合状态而第二 离合器CL2被置于释放状态，则模式切换条件判定部56判定为驱动系统 10被置于向前驱动Lo模式；如果第一离合器CL1被置于释放状态而第二 离合器CL2被置于接合状态，则模式切换条件判定部56判定为驱动系统 10被置于向前驱动Hi模式。模式切换条件判定部56构造成还判定车速V是升高还是降低，即判 定车辆是加速行驶还是减速行驶。模式切换条件判定部56构造成还判定第一电动机速度NM1与第二电 动机速度Nm2是否几乎彼此相等，即判定在图3和4的共线图中直线L0 是否水平。严格说来，在车辆的通常行驶期间第一电动机速度Nm与第二 电动机速度nm2很少彼此相等。鉴于此，当第一电动机速度Nm与第二电 动机速度nm2之差小于预定的阈值时，模式切换条件判定部56判定为这 两个速度NM1和NM2几乎彼此相等。该阈值通过试验作为上述速度差的上 限获得，在所述上限以下驱动系统10的工作模式切换的沖击是可容忍的。 如此获得的阈值^皮存储在模式切换条件判定部56中。车辆状态判定部58构造成判定驱动系统10的需求输出转矩TouT是否大于预定的阈值。该阈值通过试验作为需求输出转矩TouT的下限获得，在所述下限以上根据车辆操作员的意图从向前驱动Lo模式向向前驱动Hi模 式的模式切换应当延迟给定的时长，在该给定时长期间车辆在Lo模式下 保持在加速状态下行驶。如此获得的阈值4皮存储在车辆状态判定部58中。 由于需求输出转矩Tout随着加速踏板的操作量Acc的增大而增大，所以 能基于加速踏板的操作量Acc来确定需求输出转矩TOUT。工作模式控制部54基本上布置成，当车速V升高时，即当车辆在适于车辆的^f氐速行驶的向前驱动Lo ^f莫式下加速行驶时，以及当车速V降低 时，即当车辆在适于车辆的高速行驶的向前驱动Hi模式下减速行驶时，将 第一和第二电动机速度NM1和NM2之差减到最小。工作模式控制部54还布置成，当模式切换条件判定部56判定为在向 前驱动Lo模式下在车辆加速行驶时第一和第二电动机速度N脂和Nm2几 乎彼此相等时，执行同步模式切换控制以通过释放第一离合器CL1同时接 合第二离合器CL2而将驱动系统10的工作模式从向前驱动Lo模式切换到 向前驱动Hi模式。但是，如果车辆状态判定部58判定为驱动系统10的需 求输出转矩TouT大于预定的阈值，则工作模式控制部54延迟向Hi模式的 模式切换，并在Lo模式下保持车辆的加速行驶而与模式切换条件判定部 56所作的判定无关，并且在车速V已升高至预定值时执行从Lo模式向 Hi模式的模式切换。在车辆由于向Hi模式的模式切换的延迟而继续在Lo 模式下加速行驶期间，为了根据车辆操作员的意图来驱动车辆，第一和第 二电动机速度Nm和Nm2不必一定要几乎彼此相等。因此，从Lo模式向 Hi模式的后续模式切换不必以同步模式切换的方式进行。当发动机速度 NE保持恒定时，在向前驱动Lo模式下第一电动机速度Nm的升高会引起 输出轴速度NouT (第二电动机速度NM2)的升高，如从示出Lo模式下动力分配机构16的旋转元件的相对转速的图3的共线图中可见；而在向前驱 动Hi模式下第一电动机速度Nmi的降低会《1起输出轴速度NOUT (第二电 动机速度NM2)的升高，如从示出Hi模式下动力分配机构16的旋转元件 的相对转速的图4的共线图中可见。也就是说，在Lo模式和Hi模式之间 的模式切换会引起由第一电动机速度N脆的变化(升高)导致的输出轴速 度NouT的变化方向的反转。鉴于此，工作模式控制部54构造成使第一电 动机Ml的输出转矩的方向在驱动系统10的工作模式从Lo模式切换到 Hi模式后反转。工作模式控制部54还构造成，当模式切换条件判定部56判定为在向 前驱动Hi模式下在车辆减速行驶时第一和第二电动机速度Nm和NM2几 乎彼此相等时，执行同步模式切换控制以通过释放第二离合器CL2同时接合第 一 离合器CL1而将驱动系统10的工作模式从向前驱动Hi模式切换到 向前驱动Lo模式。与从Lo模式向Hi模式的模式切换的情形一样，工作 才莫式控制部54使第一电动机M1的输出转矩的方向在驱动系统10的工作 模式从Hi模式切换到Lo模式后反转。在工作模式控制部54执行的用于使驱动系统10的工作模式在向前驱 动Lo和Hi模式之间切换的同步模式切换控制期间，图3和4的共线图中 的直线L0几乎平行于水平线X1，即速比"i"几乎等于'T，。等于'T， 的速比"i"介于图8所示的(l/(l+pl》和(l+p2)之间。当速比"i，，小于"1" 时，即当车速V较高时，工作模式控制部54选择向前驱动Hi模式，并且 当速比"i"大于'T，时，即当车速V较低时，工作模式控制部54选择向 前驱动Lo模式。接下来参照图9的流程图，示出由电子控制装置40执行的用来在车辆 的向前行驶期间使驱动系统10的工作模式在向前驱动Lo模式和Hi模式 之间切换的控制例程。该控制例程以数亳秒到数十毫秒的极短时间周期重 复执行。图9的控制例程从步骤SA1开始，判定驱动系统10当前是否被置于 向前驱动Lo模式(第一工作模式)。当在步骤SA1中获得肯定判定时， 即当驱动系统10被置于Lo模式时，控制流程转到步骤SA2。当在步骤SA1 中获得否定判定时，即当驱动系统10被置于Hi模式时，控制流程转到步 骤SA8。步骤SA2设置成判定车速V是否正在升高，即判定车辆是否正加速行 驶。当在步骤SA2中获得肯定判定时，即当车辆正加速行驶时，控制流程 转到步骤SA3。当在步骤SA2中获得否定判定时，即当车辆正减速行驶时， 图9的当前控制例程的一个执行循环终止。步骤SA3设置成判定第 一和第二电动机速度NM1和NM2是否几乎彼此 相等，即判定第 一和第二电动机速度NM1和NM2之差是否小于预定的阔值。 当在步骤SA3中获得肯定判定时，即当第一和第二电动机速度N]va和NM2 几乎彼此相等时，控制流程转到步骤SA4。当在步骤SA3中获得否定判定时，当前控制例程的一个执行循环终止。与车辆状态判定部58对应的步骤SA4设置成判定驱动系统10的需求 输出转矩TouT是否大于预定的阈值。当在步骤SA4中获得肯定判定时， 即当驱动系统10的需求输出转矩Tout大于预定的阈值时，控制流程转到 步骤SA6。当在步骤SA4中获得否定判定时，控制流程转到步骤SA5。在步骤SA5中，已被置于接合状态的第一离合器CL1 ,皮释放，同时 第二离合器CL2被接合。即，执行同步模式切换控制以使驱动系统10的 工作模式从向前驱动Lo模式(第一工作模式)切换到向前驱动Hi模式(第 二工作模式)。在工作模式切换后，如上所述，第一电动机M1的输出转 矩的方向^L良转。在下述的步骤SA7和SA10中也进行第一电动机M1的 输出转矩的这种方向反转。在步骤SA6中，从Lo模式向Hi模式的模式切换被延迟，并且在驱动 系统IO保持为Lo模式的情况下车辆继续加速行驶。当车速V已升高到预 定值时，控制流程转到步骤SA7,其中工作模式从Lo模式切换到Hi模式。 在该;溪式切换控制中，第一和第二电动机速度NM1和NM2不必一定几乎彼 此相等。也就是说，步骤SA7中的模式切换控制不必是用于将速度NM1 和NM2之差减到最小的同步模式切换控制。步骤SA8设置成判定车速V是否正在降低，即判定车辆是否正减速行 驶。当在步骤SA8中获得肯定判定时，即当车辆正减速行驶时，控制流程 转到步骤SA9。当在步骤SA8中获得否定判定时，当前控制例程的一个执 行循环终止。 '步骤SA9设置成判定第 一和第二电动M度NM1和NM2是否几乎彼此 相等。与在步骤SA3中一样，当第一和第二电动机速度NMi和NM2之差小 于预定的阈值时，在步骤SA9中获得肯定判定。如果在步骤SA9中获得肯 定判定，即如果第一和第二电动机速度Nm和NM2几乎彼此相等，则控制 流程转到步骤SAIO。如果在步骤SA9中获得否定判定，则当前控制例程 的一个执行循环终止。应当理解，步骤SA1-SA3、 SA8和SA9对应于模式 切换条件判定部56。在步骤SA10中，已被置于接合状态的第二离合器CL2 4皮释放，同时 第一离合器CL1被接合。即，执行同步模式切换控制以使驱动系统10的 工作模式从向前驱动Hi模式(第二工作模式)切换到向前驱动Lo模式(第 一工作模式)。应当理解，步骤SA5-SA7和SA10对应于工作模式控制部 54。根据本发明的本实施例构造的驱动系统10具有以下优点(Al)-(A7): (Al )动力分配才几构16的四个旋转元件RE1A、 RE2a、 RE3a和RE4a 布置成允许驱动系统10被置于向前驱动Lo模式形式的第一工作模式和向 前驱动Hi模式形式的第二工作模式中被选定的一种工作模式。在第一工作 模式中，当从四个旋转元件REU、 RE2A、 RE3A和RE4A沿基线位于相应 的四个不同位置的图3的共线图看去时，与发动机8连接的第三旋转元件 RE3A和经第一离合器CL1与第一电动机Ml连接的第二旋转元件RE2A 配置在与驱动轮38及第二电动机M2连接的第四旋转元件RE4A的相对两 侧。在第二工作才莫式中，当从图4的共线图看去时，经第二离合器CL2与 第 一 电动机Ml连接的第 一旋转元件RE1 a和上述第四旋转元件RE4A配置 在上述第三旋转元件的相对两侧。换言之，驱动系统10构造成被选择性地 置于Lo模式(第一工作模式)或Hi模式(第二工作模式)，在Lo模式 中动力分配机构16的与驱动轮38及第二电动机M2连接的第四旋转元件 RE4A以介于与发动机8连接的第三旋转元件RE3A的转速和经第 一 离合器 CL1与第 一电动机Ml连接的第二旋转元件RE2A的转速之间的速度旋转， 在Hi模式中上述第三旋转元件RE3a以介于第四旋特元件RE4a的特速和 经第二离合器CL2与第 一电动机Ml连接的第 一旋转元件RE1A的转速之 间的速度旋转。因此，在Lo模式下发动机8、第一电动机Ml和驱动轮 38的相对转速与在Hi模式下不同，从而在Lo模式下驱动系统10的速比"i"和动力传递效率ii之间的关系与在Hi模式下不同。因此，通过使驱 动系统10在其Lo和Hi模式之间适当地切换，能在驱动系统10的总速比"i"的宽范围上将驱动系统10的动力传递效率ri保持得足够高，以确保 混合动力车辆的高的燃料经济性。在Lo和Hi模式两者中，第二电动机M2连接到与驱动轮38连接的第四旋转元件RE4A。即，当驱动系统10的 工作模式改变时，与第二电动机M2及驱动轮38连接的旋转元件不改变， 从而驱动系统10能在Lo和Hi模式之间平滑地切换。参照图10说明根据本实施例的驱动系统10具有高的动力传递效率T| 的原因。与图8—样，图10示出驱动系统10的动力传递效率t]和速比"i" 之间关系的示例。图10解释在驱动系统10的工作模式在向前驱动Lo和 Hi模式之间切换时电气路径的动力传递效率的变化，即驱动系统10的动 力传递效率ii的变化，该变化是由根据本发明的本实施例的与发动机8、 第 一电动冲几Ml和输出轴22连接的旋转元件在共线图中的布置顺序的变化 以及传动比p的变化引起的。以下方程(1)是用于计算在第一离合器CL1 被置于释放状态而第二离合器CL2被置于接合状态时建立的Hi模式下在 车辆加速而第一电动机M1作为发电机工作期间驱动系统10的动力传递效 率T](绝对值)的方程。以下方程(2)是用于计算在Hi模式下在车辆加 速而第一电动机M1作为电动才几逆向运转期间驱动系统10的动力传递效率 Tl (绝对值)的方程。以下方程(3)是用于计算在第一离合器CL1被置于 接合状态而第二离合器CL2被置于释放状态时建立的Lo模式下在车辆加 速而第一电动机Ml作为发电机工作期间驱动系统10的动力传递效率t](绝对值)的方程。以下方程(4)是用于计算在Lc^莫式下在车辆加速而 第一电动机Ml作为电动机逆向运转期间驱动系统10的动力传递效率t|(绝对值)的方程。在方程(1)和(2)中的驱动系统10的速比"i"等 于(l/(l+pl))的情况下，动力传递效率T]等于"1"。在沿图IO的水平轴线 取值的速比"i"等于或大于(l/(l+pl》的情况下，才艮据方程(1)获得动力 传递效率曲线[1和[2。在速比"i，，小于(l/(l+pl》的情况下，根据方程(2) 获得动力传递效率曲线1和[2。在方程(3 )和(4 )中的速比"i，，等于(l+p2) 的情况下，动力传递效率ii等于"1"。在沿图IO的水平轴线取值的速比"i"等于或大于(l+p2)的情况下，根据方程(3)获得动力传递效率曲线[31 和引。在速比"i"小于(l+p2)的情况下，根据方程(4)获得动力传递效 率曲线[31和[41,从图IO可理解，与动力分配机构16的传动比p根据速比"i"改变的情况(动力传递效率曲线[1和[2之一被选定的情况，或动力 传递效率曲线[3和141之一^皮选定的情况)相比，在4艮据本实施例的与发动 机8、第一电动机M1和输出轴22连接的旋转元件在共线图中的布置顺序 根据速比"i"改变的情况(动力传递效率曲线[2和3之一被选定的情况) 下，能在驱动系统10的总速比"i"的更宽范围上将驱动系统10的动力传 递效率il保持得充分高。在本实施例中，传动比pl和p2均被恒定地保持 在0.3，并且当速比"i"小于介于(l/(l+pl))和(l+p2)之间的值时，即当车 速V较高时，向前驱动Hi模式被选定；而当速比"i"大于介于(l/(l+p1)〉 和(l+p2)之间的值时，即当车速V较低时，向前驱动Lo模式被选定。此 外，与不能在Lo和Hi模式之间切换且包括配置在输出轴22和驱动轮38 之间的变速器的驱动系统相比，根据本实施例的驱动系统10在总速比"i" 的更宽范围上具有充分高的动力传递效率ii。也就是说，两条动力传递效 率曲线[2和[3的顶点之间的较大距离意味着驱动系统10能在速比"i"的 较宽范围上具有充分高的动力传递效率Ti，且驱动系统10的构造较简单。iH"e x {i-l/(l+p2)}+l/(l+p2)l/i...................(3)T]={i-l/(l+p2)}/iie+l/(l+p2)l/i.....................(4)(A2 )在本驱动系统10中，第二电动机M2直接连接到驱动轮38和 动力分配机构16之间的动力传递路径。第二电动机M2与驱动轮38和动 力分配机构16之间的动力传递路径的该连接与驱动系统10的工作模式切 换无关地被维持，从而工作模式能在向前驱动Lo和Hi模式(第一和第二 工作模式)之间平滑地切换。(A3)当从图3和4的共线图看去时，与发动机8连接的第三旋转元 件RE3A和与驱动轮38及第二电动机M2连接的第四旋转元件RE4a彼此 相邻配置，而第一和第二旋转元件REU、 RE2a配置在彼此相部配置的第 三和第四旋转元件RE3a、 RE4A的相应的相对两侧，并且第一电动机M1 连接到第一和第二^t转元件RElA、 RE2a中^L逸定的一个，以将驱动系统式(第一和第二工作模式)中被选定的一种工 作模式。换言之，动力分配机构16包括可连接到第一电动机M1的第一和 第二旋转元件REU、 RE2A,连接到发动机8的第三旋转元件RE3a，以 及连接到驱动轮38及第二电动机M2的第四旋转元件RE4A。当所述四个 旋转元件具有不同的转速时，这些不同转速以第一、第三、第四和第二旋 转元件RE1A、 RE3a、 RE4a、 RE2A的顺序或以相反的顺序增大。第一电 动机Ml连接到第二旋转元件RE2A时建立Lo模式(第一工作模式)，并 且第一电动机M1连接到第一旋转元件REU时建立Hi模式(第二工作模 式)。因此，通过将第一电动机M1选择性地连接到第一和第二旋转元件 RE1A、 RE2a之一，能改变驱动系统10的速比"i，，和动力传递效率T]之 间的关系，从而能在驱动系统10的速比"i"的宽范围上将驱动系统10的 动力传递效率i]保持得足够高，以确保混合动力车辆的高的燃料经济性。(A4 )本驱动系统10在同步模式切换控制下在向前驱动Lo和扭模 式(第一和第二工作模式)之间切换，同步模式切换控制执行成将驱动系 统10在所述两个向前驱动Lo和Hi模式之间切换之前与之后第一电动机 Ml的运转速度之差减到最小，从而能有效地减小驱动系统10在Lo和Hi 模式之间切换时产生的沖击。(A5)在发动机8的运转速度Ne被保持恒定的情况下，输出轴速度 NOUT (第二电动4几速度NM2)在Lo模式(第一工作才莫式)下随着第一电 动机速度N編的升高而升高，如从图3的共线图可见，但在Hi模式(第 二工作模式)下随着第一电动机速度N脆的降低而升高，如从图4的共线 图可见。即，由于第一电动机速度Nm的变化引起的输出轴速度Nout的 变化方向在驱动系统10在Lo和Hi模式之间切换之后相对于在所述切换 之前反转。但是，在本实施例中，同步模式切换控制执行成，使得第一电 动机Ml的输出转矩的方向在驱动系统10在Lo和Hi模式之间切换之后 相对于在所述切换之前反转，从而能有效地减小驱动系统10在Lo和Hi 模式之间切换时产生的冲击。(A6)第一旋转元件REU是第一行星齿轮机构24的太阳齿轮SI,第二旋转元件RE2A是第二行星齿轮机构26的太阳齿轮S2。此外，与发动 机8连接的第三旋转元件RE3A由第一行星齿轮机构24的行星架Cl和第 二行星齿轮机构26的齿圏R2构成，所述行星架Cl和齿圏R2彼此固定， 并且与驱动轮38及第二电动机M2连接的第四旋转元件RE4A由第一行星 齿轮机构24的齿圏Rl和第二行星齿轮机构26的行星架C2构成，所述齿 圏Rl和行星架C2彼此固定。通过将第一电动机M1选择性地连接到太阳 齿轮S1、 S2形式的第一和第二旋转元件RE1A、 RE2a之一，能改变驱动 系统10的速比"i"和动力传递效率ii之间的关系，从而能在驱动系统IO 的速比的宽范围上将驱动系统10的动力传递效率t]保持得足够高，以确保 混合动力车辆的高的燃料经济性。(A7)如图8所示，工作模式控制部54在速比"i"小于介于U/(l+p1)〉 和(l+p2)之间的值时，即在车速V较高时，选择向前驱动Hi模式，而在速 比"i，，大于介于(l/(l+pl"和(l+p2)之间的值时，即在车速V较低时，选 择向前驱动Lo模式。因此，能在驱动系统10的速比的宽范围上将驱动系 统10的动力传递效率保持得足够高，以确保混合动力车辆的高的燃料经济 性。参照图11-15说明本发明的其它实施例。与在第一实施例中所用相同 的附图标记在以下实施例中用于表示对应的元件。 <第二实施例>图11的示意图示出根据本发明第二实施例构造的驱动系统110的结 构。该驱动系统110与驱动系统10的不同之处仅在于用动力分配机构116 代替设在驱动系统10中的动力分配机构16i殳置在驱动系统110中。如图11所示，驱动系统110包括发动机8、连接到发动机8的输入轴 14、形式为上述动力分配机构116的差动机构和连接到动力分配机构116 的输出轴22。与在图l和7所示的第一实施例的驱动系统10中一样，发 动机8、输入轴14、动力分配机构116和输出轴22在形式为附装在混合动 力车辆车身上的壳体12的静止部件内共轴配置在公共轴线上，并彼此串联 连接。与驱动系统10—样，驱动系统110构造成将车辆驱动力经差动齿轮装置36(最终减速齿轮)和一对驱动轴传递到一对驱动轮38，如图7所示。 第二实施例所设置的动力分配机构116与第一实施例中的动力分配机 构16的不同之处在于，第一和第二离合器CL1、 CL2的位置，以及第一 和第二行星齿轮机构24、 26的旋转元件的相互连接。另一方面，动力分配 机构116与动力分配机构16相同。与在第一实施例中一样，第二电动机 M2直接连接到驱动轮38和动力分配机构116之间的动力传递路径。在动力分配机构116中，第一离合器CL1配置在第二太阳齿轮S2和 发动机8 (输入轴14)之间，而第二离合器CL2配置在第一行星架C1和 发动机8 (输入轴14)之间。 一体地彼此固定的第一行星架Cl和第二齿 圏R2经第二离合器CL2选择性地连接到输入轴14，即连接到发动机8， 并且第二太阳齿轮S2经第一离合器CL1选择性地连接到发动机8。第一 太阳齿轮S1固定至第一电动机M1， 一体地彼此固定的第一齿圏Rl和第 二行星架C2固定至输出轴22,即固定至驱动轮38。当第一和第二离合器 CL1、 CL2中的一个离合器被接合而另一个离合器,皮释放时，动力分配机 构116被置于无级变速状态，其中由于第一行星齿轮机构24或第二行星齿 轮机构26的差动作用，发动机8的输出被分配到第一电动机Ml和输出轴 22，并且发动机8输出的分配到第一电动机M1的部分由作为发电机工作 的第一电动才几M1转换为电能。所产生的电能储存在蓄电装置(类似于图 7所示的蓄电装置78)中，或用于使第二电动机M2工作。储存在蓄电装 置中的电能被用于使第一或第二电动机M1、M2工作。在无级变速状态下， 输出轴22的转速连续可变而与发动机8的运转速度无关。即，动力分配机 构116被置于其速比"i"(输入轴14的转速N^/输出轴22的转速NOUT)从最小值i^n到最大值imax连续变化的差动状态，也就是动力分配机构116 用作速比"i"从最小值imin到最大值i^x连续可变的电控无级变速器的差 动状态或无级变速状态。如上所述构造的驱动系统110被置于适于车辆的低速行驶的向前驱动Lo模式、适于车辆的高速行驶的向前驱动Hi模式、反向驱动Lo模式、 反向驱动Hi模式和空档(N)模式中被选定的一个，如图12中的表所示。向前驱动Lo模式通过同时分别接合和释力丈第一和第二离合器CL1、 CL2 而被建立，向前驱动Hi模式通过同时分别释放和接合第一和第二离合器 CL1、 CL2而被建立。反向驱动Lo模式通过同时分别接合和释放第一和 第二离合器CL1、 CL2而被建立，而反向驱动Hi模式通过同时分别释放 和接合第一和第二离合器CL1、 CL2而被建立。空档(N)模式通过释放 第一和第二离合器CL1、 CL2两者而被建立。图13和14的共线图用直线示出动力分配机构116的四个旋转元件的 转速之间的关系。与图3和4的共线图一样，图13和14的共线图被限定 在二维坐标系中，其中所述四个旋转元件沿基线或水平轴线位于相应的四 个不同位置，并且第一和第二行星齿轮机构24、 26的传动比p沿水平轴线 取值，而四个旋转元件的相对转速沿竖直轴线取值。水平线XI表示为0 的转速，而四条竖直线Y1、 Y2、 Y3和Y4分别表示第一太阳齿轮S1形式 的第三旋转元件(第三元件)RE3B、彼此固定的第一行星架C1和第二齿 圏R2形式的第一旋转元件(第一元件)RE1B、彼此固定的第一齿圏Rl 和第二行星架C2形式的第四旋转元件(第四元件)RE4B以及第二太阳齿 轮S2形式的第二旋转元件(第二元件)RE2B的相对转速。竖直线Yl、 Y2、 Y3和Y4中相邻竖直线之间的距离由第一和第二行星齿轮机构24、 26的传动比pl、 p2确定。也就是说，竖直线Y1和Y2之间(第一行星齿 轮机构24的第一太阳齿轮Sl和第一行星架Cl之间)的距离以及竖直线 Y3和Y4之间(第二行星齿轮机构26的第二太阳齿轮S2和第二行星架 C2之间)的距离对应于'T，，而竖直线Y2和Y3之间(行星架C1、 C2 和齿圏R1、 R2之间)的距离对应于传动比pl、 p2。参照图13和14的共线图，驱动系统110布置成，使得第一和第二行 星齿轮;^构24、 26的第一旋转元件RE1b(第一行星架Cl和第二齿圏R2) 经第二离合器CL2选择性地连接到发动机8,而第二旋转元件RE2B (第 二太阳齿轮S2 )经第一离合器CL1选择性地连接到发动机8，并使得第三 旋转元件RE3B(第一太阳齿轮S1)固定至第一电动机M1，而第四旋转元 件RE4b (第一齿圏R1和第二行星架C2)固定至输出轴22及第二电动机M2，从而输入轴14的旋转运动经输出轴22传递到驱动轮38。在图13和 14的共线图中，动力分配4/U构116的四个旋转元件RE1B、 RE2b、 RE3b 和RE4B的转速全都位于倾斜直线L0上，从而当这些转速彼此不同时，如 从图13的共线图可见，所述转速以第三旋转元件RE3B、第一旋转元件 RE1b、第四旋转元件RE4b和第二旋特元件RE2B的顺序减小，或者如从 图14的共线图看去以相同的顺序增大。
图13的共线图表示被置于向前驱动Lo模式形式的第一工作模式下的 驱动系统110的运转状态，所述向前驱动Lo模式在第一离合器CL1的接 合状态和第二离合器CL2的释放状态下建立，并且在所述向前驱动Lo模 式下发动机8经第一离合器CL1连接到第二旋转元件RE2B。在图13和 14的共线图中，第一旋转元件RE1B配置在与驱动轮38及第二电动机M2 连接的第四旋转元件RE4b的一側，第二旋转元件RE2b配置在第四旋特元 件RE4B的另 一侧，而与第 一 电动机Ml连接的第三旋转元件RE3B配置在 第一^l转元件RElB的远离第四4t转元件RE4b的一側。在示出向前驱动 Lo模式下的驱动系统110的状态的图13的共线图中，第三旋转元件RE3B 和经第一离合器CL1连接到发动机8的第二旋转元件RE2b配置在第四旋 转元件RE4B的相应的相对两侧。在向前驱动Lo模式(第一工作模式)下， 由于四个旋转元件RE1b至RE4B的转速全都位于倾斜直线L0上，所以第 四旋转元件RE4B的转速被保持在分别等于第二旋转元件RE2b和第三旋转 元件RE3B的转速中的一者和另 一者的上限和下限之间的范围内。换言之， 第四旋转元件RE4B以介于经被接合的第一离合器CL1连接到发动机8的 第二旋转元件RE2B的转速和第三旋转元件RE3B的转速之间的速度旋转。 当通过控制第一电动机Ml的输出转矩T旭来持续升高或降低由直线LO 和竖直线Y1之间的交点表示的第一太阳齿轮S1的转速时，由直线LO和 竖直线Y3之间的交点表示的第二行星架C2的转速连续升高或降低。这样，
动轮38的转速连续可变。在该向前驱动Lo模式下，在发动机速度Ne保 持恒定时，输出轴22的转速NouT随着第一电动机Ml的运转速度Nm的升高而升高。
图14的共线图表示被置于向前驱动Hi模式形式的第二工作模式下的 驱动系统110的运转状态，所述向前驱动Hi模式在第一离合器CL1的释 放状态和第二离合器CL2的接合状态下建立，并且在所述向前驱动Hi模 式下发动机8经第二离合器CL2连接到第一旋转元件RE1b。在图14的共 线图中，连接到第一电动机M1的第三旋转元件RE3B和与驱动轮38及第 二电动机M2连接的第四旋转元件RE4B配置在第 一旋转元件RE1B的相应 的相对两侧。在示出向前驱动Hi模式(第二工作模式)下的驱动系统IIO 的状态的图14的共线图中，由于四个旋转元件RElB至RE4B的转速全都 位于倾斜直线L0上，所以第一旋转元件RElB的转速被保持在分别等于第 三旋转元件RE3B和第四旋转元件RE4B的转速中的一者和另一者的上限和 下限之间的范围内。换言之，经第二离合器CL2与发动机连接的第一旋转 元件RE1B以介于第三旋转元件RE3B的转速和第四旋转元件RE4B的转速 之间的速度旋转。当通过控制第一电动机输出转矩T腿来持续升高或降低 由直线LO和竖直线Y1之间的交点表示的第一太阳齿轮S1的转速时，由 直线L0和竖直线Y3之间的交点表示的第一齿圏Rl的转速连续升高或降
38,使得驱动轮38的转速连续可变。在第一离合器CL1被置于释放状态 的该向前驱动Hi模式下，第二太阳齿轮S2可自由旋转，从而输入轴14 的旋转运动主要经第一行星齿轮机构24传递到输出轴22。在向前驱动Hi 模式下，在发动机速度NE保持恒定时，输出轴22的转速随着第一电动机 Ml的运转速度Nm的降低而升高。
如上所迷，驱动系统110布置成使得第一和第二离合器CL1、 CL2的 工作状态在混合动力控制部52 (图7中示出)的控制下被控制，以将发动 机8选择性地连接到第一旋转元件RE1b或第二旋特元件RE2B，用于将驱 动系统110置于向前驱动Lo模式或Hi模式中被选定的一个。
与驱动系统10 —样，驱动系统110由混合动力控制部52、模式切换 条件判定部56和车辆状态判定部58控制。混合动力控制部52包括代替工
36作才莫式控制部54的工作模式控制部154 (图7中示出)。除了工作模式控 制部154构造成执行将驱动系统110在Lo和Hi模式之间切换之前与之后 发动才几速度NE的值之差减到最小的同步模式切换控制以外，工作模式控制 部154在操作上与工作模式控制部54相同。在根据图1所示的第一实施例 的驱动系统10中，第一电动机Ml连接到第一和第二旋转元件RE1A、RE2A 中被选定的一个。但是，在根据第二实施例的驱动系统110中，发动机8 连接到第一和第二旋转元件RElB、 RE2b中被逸定的一个。
在工作模式在Lo和Hi模式之间切换之前与之后发动机速度NE的值 之差的最小化等同于在图13和14的共线图中直线LO与水平线XI的角度 的最小化，也就是说，等同于直线L0与水平线X1的平行关系的建立。换 言之，上述发动机速度差的最小化意味着由直线LO和竖直线Yl之间交点 表示的第一电动机速度NMi和由直线L0和竖直线Y3之间交点表示的第二 电动机速度NM2之差的最小化。因此，由工作模式控制部154进行的同步 模式切换控制与在第一实施例中相同，并且根据上面参照图9的流程图所 述的控制例程来执行。
除了上面关于第一实施例所述的优点(A2)和(A5)之外，根据本发 明的该第二实施例构造的驱动系统110还具有以下优点(Bl) - (B5):
(Bl)与在图1的驱动系统10中一样，驱动系统110中的动力分配 才几构116的四个4t转元件RElB、 RE2b、 RE3B和RE4B布置成允许驱动系 统110被置于向前驱动Lo模式形式的第一工作模式和向前驱动Hi模式形 式的第二工作模式中被选定的一种工作模式。在第一工作模式中，当从四
个旋转元件RElB、 RE2B、 RE3B和RE4B沿基线位于相应的四个不同位置 的图13的共线图看去时，与第一电动机M1连接的第三旋转元件RE3B和 经第一离合器CL1与发动机8连接的第二旋转元件RE2B配置在与驱动轮 38及第二电动机M2连接的第四旋转元件RE4B的相应的相对两侧。在第 二工作模式中，当从图14的共线图看去时，第三旋特元件RE3b和第四旋 转元件RE4B配置在第一旋转元件RElB的相应的相对两侧。换言之，驱动 系统110构造成被选择性地置于Lo模式(第一工作模式)或扭模式(第二工作模式)，在Lo模式中与驱动轮38及第二电动机M2连接的第四旋 转元件RE4B以介于经第一离合器CL1与发动机8连接的第二旋转元件 RE2B的转速和与第一电动机Ml连接的第三旋转元件RE3B的转速之间的 速度旋转，在Hi模式中第一旋转元件RElB以介于第三旋转元件RE3b的 转速和第四旋转元件RE4B的转速之间的速度旋转。因此，在Lo模式下发 动机8、第一电动机M1和驱动轮38的相对转速与在Hi模式下不同，从 而在Lo模式下驱动系统110的速比"i"和动力传递效率i]之间的关系与 在Hi模式下不同。因此，通过使驱动系统110在其Lo和m模式之间适 当地切换，能在驱动系统110的总速比"i"的宽范围上将驱动系统110的 动力传递效率ii保持得足够高，以确保混合动力车辆的高的燃料经济性。 在Lo和Hi模式两者中，第二电动机M2连接到第四旋转元件RE4B。即， 当驱动系统110的工作模式改变时，与第二电动机M2及驱动轮38连接的 旋转元件不改变，从而驱动系统110能在Lo和Hi模式之间平滑地切换。
(B2)当从图13和14的共线图看去时，第一旋梓元件RE1b和第二 旋转元件RE2B配置在与驱动轮38及第二电动机M2连接的第四旋转元件 RE4B的相应的相对两侧，并且当从所述共线图看去时，与第一电动机M1 连接的第三旋转元件RE3b配置在第一旋特元件RElB的远离与驱动轮38 及第二电动机M2连接的第四旋转元件RE4b的一側。发动机8连接到第 一和第二旋转元件RE1b和RE2B中4皮选定的一个，以将驱动系统110置于 向前驱动Lo模式(第一工作模式)和向前驱动Hi模式(第二工作模式) 中被选定的一种工作模式。换言之，动力分配机构116包括可连接到发动 机8的第一和第二旋转元件RElB、 RE2B，连接到第一电动机M1的第三 旋转元件RE3B，以及连接到驱动轮38及第二电动机M2的第四旋转元件 RE4B，并且当第一、第二、第三和第四旋转元件RE1B、 RE2b、 RE3b、 RE4B具有各自不同的转速时，这些不同转速以第三、第一、第四和第二旋 转元件的顺序或以相反的顺序减小。发动机8连接到第二旋转元件RE2B 时建立Lo模式(第一工作模式)，发动机8连接到第一旋转元件RE1B 时建立Hi模式(第二工作模式)。这样，通过将发动机8选择性地连接到第一和第二旋特元件RE1b、 RE2B之一而改变工作模式，并且能在驱动系 统110的速比"i"的宽范围上将驱动系统110的动力传递效率n保持得足 够高，以确保混合动力车辆的高的燃料经济性。
(B3)本驱动系统110在同步模式切换控制下在向前驱动Lo和Hi 模式(第一和第二工作模式)之间切换，同步模式切换控制由工作模式控 制部154执行，以通过控制发动机速度NE、第一电动机速度Nivn以及第一 和第二离合器CL1、 CL2的液压而将驱动系统110在所述两个向前驱动 Lo和Hi模式之间切换之前与之后发动机8的运转速度NE的值之差减到最 小。因此，能有效地减小驱动系统110在Lo和Hi模式之间切换时产生的 冲击。
(B4)与驱动系统10—样，本驱动系统110布置成，在发动才几8的
运转速度NE被保持恒定的情况下，输出轴速度Nou"第二电动机速度NM2 )
在Lo模式(第一工作模式)下随着第一电动机速度N脆的升高而升高， 如从图13的共线图可见，但在Hi模式(第二工作模式)下随着第一电动 机速度Nm的降低而升高，如从图14的共线图可见。即，由于第一电动 机速度NM1的变化引起的输出轴速度NouT的变化方向在驱动系统110在 Lo和Hi模式之间切换之后相对于在所述切换之前反转。但是，在本实施 例中，同步模式切换控制执行成，使得第一电动机M1的输出转矩的方向 在驱动系统110在Lo和Hi模式之间切换之后相对于在所述切换之前反转， 从而能有效地减小驱动系统110在Lo和Hi模式之间切换时产生的冲击。 (B5 )第一旋转元件RE1B由第一行星齿轮机构24的行星架Cl和第 二行星齿轮机构26的齿圏R2构成，所述行星架Cl和齿圏R2彼此固定， 并且第二旋转元件RE2B是第二行星齿轮机构26的太阳齿轮S2。此外，与 第一电动机M1连接的第三旋转元件RE3B是第一行星齿轮机构24的太阳 齿轮Sl，并且与驱动轮38及第二电动机M2连接的第四旋转元件RE4B 由第一行星齿轮机构24的齿圈Rl和第二行星齿轮机构26的行星架C2构 成，所述齿圏Rl和行星架C2彼此固定。通过将发动机8选择性地连接到 第一和第二旋转元件RElB、 RE2b之一，能改变驱动系统110的速比"i，，和动力传递效率t]之间的关系，从而能在驱动系统110的速比"i"的宽范 围上将驱动系统110的动力传递效率保持得足够高，以确保混合动力车辆 的高的燃料经济性。 <第三实施例>
在根据第一和第二实施例的驱动系统10、 110中，发动机8和驱动轮 38之间的动力传递路径设置有动力分配机构16、 116。但是，根据本发明 原理的驱动系统可设置有动力分配机构16、 116形式的第一变速器，以及 配置在发动机8或驱动轮和动力分配机构16、 116之间的动力传递路径中 且其速比可变的第二变速器160。图15示出形式为第一实施例的驱动系统 IO的这种驱动系统的示例，其根据第三实施例进行了修改，使得驱动系统 10被修改成设有配置在动力分配机构16和驱动轮38之间的第二变速器 160。与未设有第二变速器160的第一实施例的驱动系统IO相比，根据第 三实施例的驱动系统10在速比"i"的更宽范围上具有足够高的动力传递 效率ti,以确保混合动力车辆的高的燃料经济性。如在图15的第三实施例 中那样，第二变速器160和动力分配机构16、 116形式的第一变速器可彼 此串联连接，但是假若驱动系统IO、 110包括形式为具有可工作以执行电 差动功能的电控差动部的动力分配机构16、 116的第一变速器，和可工作 以才艮据与电控差动部不同的原理改变其速比的第二变速部160,则第一和
第二变速器无需在机械上彼此独立。
在上述实施例中，通过控制第一电动才几M1的运转状态来控制动力分 配机构16、 116的差动状态。但是，也可通过控制差动限制装置如离合器 或制动器来控制动力分配机构16、 116的差动状态，所述差动限制装置是 在第一和第二离合器CL1、 CL2之外附加设置的，并且可工作以将动力分 配机构16、 116的旋转元件之一连接或固定至其它旋转元件，或将旋转元 件中被选定的一个固定至例如壳体12形式的静止部件。在根据图15的第 三实施例的驱动系统IO中，设有离合器CLO作为差动限制装置，使得在 离合器CLO被接合时第一旋转元件REU连接或固定至第三旋转元件 RE3A。在离合器CLO的接合状态下，动力分配机构16、 116被置于四个旋转元件作为一个单元旋转且速比恒定地保持为"1"的非差动状态。图
15的驱动系统10还设有制动器BR0形式的另 一个差动限制装置。当制动 器BR0被接合而第一和第二离合器CL1、 CL2均处于释》文状态时，第一 太阳齿轮Sl被固定至壳体12且由此保持静止，从而动力分配机构16用作 可工作以在给定速比"i"升高发动机速度NE的变速器。如果图ll的驱动 系统110设有制动器BR0，则在第一离合器CL1的释放状态和第二离合器 CL2的接合状态下当制动器BR0被接合时第一太阳齿轮Sl被固定至壳体 12且保持静止。在这种情况下，动力分配机构116也用作可工作以在给定 速比"i"升高发动机速度Ne的交速器。在驱动系统设有差动限制装置如 离合器CL0或制动器BR0的情况下，差动限制装置允许发动机8的输出 传递到驱动轮38，而并非是动力分配机构16、 116将发动机输出分配到第 一电动机M1以及驱动轮38。在通过抑制电气路径的使用来提高燃料经济 性的某些车辆运行状况下，当差动限制装置使动力分配机构16、 116的差 动功能不起作用时，能提高混合动力车辆的燃料经济性。例如，当车辆以 高于上限V1的高速V行驶时，或者当第一或第二电动机M1、 M2的温度 高于上限时，通过使动力分配机构16、 116不起作用，能提高燃料经济性。 尽管图15的第三实施例除第一和第二离合器CL1、 CL2之外还设有离合 器CL0形式的差动限制装置，但当第一和第二离合器CL1、 CL2同时被 接合时这两个离合器CL1、 CL2也可用作差动限制装置。
尽管仅为了例述的目的已参照附图详细说明了本发明的优选实施例， 但应当理解，本领域技术人员能以各种变化和变型实施本发明。
在所示实施例中，通过控制第一电动机M1的运转状态，动力分配机
构16、 116可用作速比"i"从最小值imin到最大值imax连续可变的电控无
级变速器。但是，动力分配机构16、 116的速比"i"也可利用其差动功能
有级地变化。
尽管在根据第一实施例所述的驱动系统IO中发动机8和动力分配机构 16彼此直接连接，但发动机8和动力分配机构16也可经离合器或任意其 它接合装置彼此连接。在根据第二实施例所述的驱动系统no中，第一电动机M1和动力分 配机构116彼此直接连接。但第一电动机M1也可经离合器或任意其它接 合装置连接到动力分配机构116。
在所示的驱动系统IO、 110中，第二电动机M2和输出轴22彼此直接 连接。但第二电动机M2和输出轴22也可经离合器或任意其它接合装置彼 此连接。
尽管在所示实施例中发动机8和输入轴14彼此直接连接，但发动机8 和输入轴14也可经齿轮或带可工作地彼此连接，并且无需彼此共轴配置。
尽管在所示实施例中第一电动机M1和第二电动机M2与输入轴14共 轴配置，但电动机M1、 M2不必与输入轴14共轴配置，并且第一电动机 Ml可经齿轮、带或减速装置可工作地连接到动力分配机构16、 116的旋 转元件中被选定的一个，而第二电动机M2可经这样的齿轮、带和减速装 置可工作地连接到输出轴22。
尽管在所示实施例中第一和第二行星齿轮^/U构24、 26均为单小齿轮式 的，但它们也可以是双小齿轮式的。
在所示实施例中，第二电动机M2直接连接到输出轴22。但是，第二 电动机M2可直接或经传动装置、行星齿轮组或接合装置间接连接到发动 机8或输出轴22 (动力分配机构16 )和驱动轮38之间的动力传递路径的 任意部分。
在所示实施例中，第二电动机M2连接到构成发动机8和驱动轮38之 间动力传递路径一部分的输出轴22。但是，第二电动机M2可经离合器或 任意其它接合装置连接到动力分配机构16、 116,以及连接到输出轴22。 此外，驱动系统IO、 110可构造成，使得当第二电动机M2而非第一电动 才几M1的运转状态^皮控制时，动力分配机构16、 116可工作以执行差动功 能。
在所示实施例中，第一和第二离合器CL1、 CL2是液压操作摩擦接合 装置。但是，这些离合器CL1、 CL2也可以是磁粉离合器、电磁离合器、 啮合式的牙嵌离合器，或任意其它机械式离合器。
权利要求
1.一种混合动力车辆的驱动系统，包括发动机(8)；第一电动机(M1)；第二电动机(M2)，所述第二电动机工作性地连接到所述混合动力车辆的驱动轮(38)；以及两个行星齿轮机构(24，26)，所述驱动系统的特征在于所述两个行星齿轮机构(24，26)具有至少四个旋转元件(RE)，所述至少四个旋转元件布置成允许所述驱动系统(10，110)被置于第一工作模式(Lo)和第二工作模式(Hi)中被选定的一个，在所述第一工作模式中，当从所述四个旋转元件(RE)沿基线位于相应的四个不同位置的共线图看去时，与所述发动机(8)连接的旋转元件和与所述第一电动机(M1)连接的旋转元件配置在与所述驱动轮(38)及所述第二电动机(M2)连接的旋转元件的相对两侧，在所述第二工作模式中，当从所述共线图看去时，与所述第一电动机连接的旋转元件和与所述驱动轮及所述第二电动机连接的旋转元件配置在与所述发动机连接的旋转元件的相对两侧。
2. 根据权利要求1所述的驱动系统，其中，所述两个行星齿轮机构(24, 26)的所述至少四个旋转元件(RE)布置成，在所述第一工作模式中，与 所述驱动轮(38)及所述第二电动机(M2)连接的旋转元件以介于与所述 发动机(8)连接的旋转元件的转速和与所述第一电动机(Ml)连接的旋 转元件的转速之间的速度旋转，并且在所述第二工作才莫式中，与所述发动 机连接的旋转元件以介于与所述第一电动机连接的旋转元件的转速和与所 述驱动轮及所述第二电动机连接的旋转元件的转速之间的速度旋转。
3. 根据权利要求1所述的驱动系统，其中，所述第二电动机(M2) 直接连接到所述驱动轮(38)和所述两个行星齿轮机构(24， 26)之间的 动力传递路径。
4. 根据权利要求l所述的驱动系统，其中，当从所述共线图看去时， 与所述发动机连接的旋转元件(RE3A)和与所述驱动轮及所述第二电动机 连接的旋转元件(RE4A)彼此相邻配置，而另两个旋转元件(REU， RE2A)作为第一旋转元件和第二旋转元件分别配置在所述彼此相邻配置的两个旋 转元件的相应的相对两侧，并且其中，所述第 一 电动机与所述第 一和第二旋转元件中被选定的一个连接，以将所述驱动系统(10)置于所述第一和第二工作模式中被选定的一种工作模式。
5. 根据权利要求4所述的驱动系统，其中，所述两个行星齿轮机构(24， 26)包括可与所述第一电动机(Ml)连接的所述第一和第二旋转元件(RE1a， RE2a)、与所述发动机连接的第三旋转元件(RE3A)以及与所 述驱动轮及所述第二电动机连接的第四旋转元件(RE4A)，并且其中，当 所述第一、第二、第三和第四旋转元件具有各自不同的转速时，所述不同 的转速以所述第一、第三、第四和第二旋转元件的顺序或以相反的顺序减 小，所述第一电动机与所述第二旋转元件连接时建立所述第一工作模式， 而所述第一电动机与所述第一旋转元件连接时建立所述第二工作模式。
6. 根据权利要求4或5所述的驱动系统，所述驱动系统在同步模式切 换控制下在所述第一和第二工作模式(Lo, Hi)之间切换，所述同步模式 切换控制被执行成，将所述驱动系统(10)在所述第一和第二工作^^莫式之 间切换之前与之后所述第一电动机的运转速度之差减到最小。
7. 根据权利要求6所述的驱动系统，其中，所述同步模式切换控制被 执行成，使得所述第一电动机的输出转矩的方向在所述驱动系统在所述第 一和第二工作模式之间切换之后相对于在所述切换之前反转。
8. 根据权利要求4或5所述的驱动系统，其中，所述第一旋转元件 (RE1A)是所述两个行星齿轮机构(24， 26 )中的一个行星齿轮机构(24 )的太阳齿轮(Sl),并且所述第二旋转元件(RE2A)是所述两个行星齿轮 机构中的另一个行星齿轮机构(26)的太阳齿轮(S2)，与所述发动机(8) 连接的旋转元件(RE3A)由所迷一个行星齿轮机构(24)的行星架(Cl) 和所述另一个行星齿轮机构(26)的齿圏(R2)构成，所述行星架和齿圏 (C1, R2)彼此固定，并且与所述驱动轮(38)及所述第二电动机(M2) 连接的旋转元件(RE4A)由所述一个行星齿轮机构的齿圏(Rl)和所述另一个行星齿轮机构的行星架(C2)构成，所述齿圏和行星架(Rl, C2) 彼此固定。
9. 根据权利要求1至5中任一项所述的驱动系统，其中，所述至少四 个旋转元件包括当从所述共线图看去时配置在与所述驱动轮(38)及所述 第二电动机(M2)连接的旋转元件(RE4B)的相应的相对两侧的第一旋 转元件(RE1b)和第二旋转元件(RE2B)，并且当从所述共线图看去时， 与所述第一电动机(Ml)连接的旋转元件(RE3B)配置在所述第一旋转 元件的远离与所述驱动轮及所述第二电动机连接的所述旋转元件的一侧，并且其中，所述发动机与所述第一和第二旋转元件中被选定的一个连 接，以将所述驱动系统(110)置于所述第一和第二工作模式中被选定的一 种工作模式。
10. 根据权利要求9所述的驱动系统，其中，所述两个行星齿轮机构 (24, 26 )包括可与所述发动机(8 )连接的所述第一和第二旋转元件(RE1b，RE2b)、与所述第一电动机(Ml)连接的笫三旋转元件(RE3B)以及与 所述驱动轮(38 )及所述第二电动机(M2 )连接的第四旋转元件(RE4B ), 并且其中，当所述第一、第二、第三和第四旋转元件具有各自不同的转速 时，所述不同的转速以所述第三、第一、第四和第二旋转元件的顺序或以 相反的顺序减小，所述发动机与所述第二旋转元件连接时建立所述第一工 作模式，而所述发动机与所述第一旋转元件连接时建立所述第二工作模式。
11. 根据权利要求9所述的驱动系统，所述驱动系统在同步模式切换 控制下在所述第一和第二工作模式(Lo, Hi)之间切换，所述同步模式切 换控制被执行成，将所述驱动系统(110 )在所述第一和第二工作模式之间 切换之前与之后所述发动机的运转速度之差减到最小。
12. 根据权利要求9所述的驱动系统，其中，所述第一旋转元件(RE1B) 由所述两个行星齿轮机构(24， 26)中的一个行星齿轮机构(24)的行星 架(Cl)和所述两个行星齿轮机构中的另一个行星齿轮机构(26)的齿圏(R2)构成，所述行星架和齿圏(Cl， R2)彼此固定，并且所述第二旋 转元件(RE2B)是所述两个行星齿轮机构中的所述另一个行星齿轮机构(26 )的太阳齿轮(S2 )，与所述第一电动机(Ml )连接的旋转元件(RE3B) 是所述一个行星齿轮机构(24 )的太阳齿轮(Sl)，并且与所述驱动轮(38 ) 及所述第二电动机(M2)连接的旋转元件(RE4B)由所述一个行星齿轮 机构(24)的齿圏(Rl)和所述另一个行星齿轮机构(26)的行星架(C2) 构成，所述齿圏和行星架(Rl， C2)彼此固定。
13. 才艮据权利要求1至5中任一项所述的驱动系统，还包括配置在所 述发动机(8 )和所述驱动轮(38 )之一与所述两个行星齿轮机构(24， 26 ) 之间的变速器(160)。
14. 根据权利要求1至5中任一项所述的驱动系统，还包括差动限制 装置(CLO, BR0),所述差动限制装置可工作以将所述两个行星齿轮机 构(24, 26)的旋转元件中的一个固定在所述旋转元件中的另一个或静止 部件(12)上。
全文摘要
本发明涉及混合动力车辆驱动系统，包括发动机(8)、第一电动机(M1)、工作性地连接到混合动力车辆驱动轮(38)的第二电动机(M2)及两个行星齿轮机构(24，26)，其中两个行星齿轮机构具有布置成允许驱动系统(10，110)被置于第一工作模式(Lo)和第二工作模式(Hi)中被选定的一个的至少四个旋转元件(RE)，在第一工作模式中当从四个旋转元件沿基线位于相应的四个不同位置的共线图看去时与发动机连接的旋转元件和与第一电动机连接的旋转元件配置在与驱动轮及第二电动机连接的旋转元件的相对两侧，在第二工作模式中当从共线图看去时与第一电动机连接的旋转元件和与驱动轮及第二电动机连接的旋转元件配置在与发动机连接的旋转元件的相对两侧。
文档编号B60W10/06GK101407173SQ200810168500
公开日2009年4月15日 申请日期2008年10月9日 优先权日2007年10月9日
发明者今井惠太, 今村达也, 吉田昌记, 岩濑雄二, 松原亨, 熊崎健太, 田端淳, 贝吹雅一 申请人:丰田自动车株式会社