混合动力车辆用驱动装置制造方法
【专利摘要】具备第一行星齿轮机构（10）、第二行星齿轮机构（20）及离合器（CL1），第一行星齿轮机构的太阳轮（11）与第一旋转电机（MG1）连接，行星架（14）与驱动轮连接，齿圈（13）与发动机（1）连接，第二行星齿轮机构（20）的太阳轮（21）与第二旋转电机（MG2）连接，行星架（24）经由离合器（CL1）而与第一行星齿轮机构的齿圈（13）及发动机（1）连接，齿圈（23）与驱动轮连接。
【专利说明】混合动力车辆用驱动装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及混合动力车辆用驱动装置。
【背景技术】
[0002]以往，已知有混合动力车辆用驱动装置。例如，在专利文献I中公开了一种具有发动机、一对电动发电机单元及一对齿轮装置的混合动力电动汽车用动力传递装置。
[0003]专利文献1:美国专利申请公开第2008/0053723号说明书
【发明内容】
[0004]发明要解决的课题
[0005]关于提高混合动力车辆的效率，还有改良的余地。例如，若能够以较高的自由度来设定混合动力车辆用驱动装置的减速比与传递效率的对应关系，则能够实现混合动力车辆的效率的提闻。
[0006]本发明的目的在于提供一种能够提高混合动力车辆的效率的混合动力车辆用驱动装置。
[0007]用于解决课题的手段
[0008]本发明的混合动力车辆用驱动装置的特征在于，具备:第一行星齿轮机构；第二行星齿轮机构；及离合器，所述第一行星齿轮机构的太阳轮与第一旋转电机连接，行星架与驱动轮连接，齿圈与发动机连接，所述第二行星齿轮机构的太阳轮与第二旋转电机连接，行星架经由所述离合器而与所述第一行星齿轮机构的齿圈及所述发动机连接，齿圈与所述驱动轮连接。
[0009]在上述混合动力车辆用驱动装置中，优选的是，还具备:第二离合器，将所述第一行星齿轮机构的齿圈与所述发动机接合和分离；及制动器，通过接合来限制所述第二行星齿轮机构的行星架的旋转。
[0010]在上述混合动力车辆用驱动装置中，优选的是，通过将所述离合器、所述第二离合器及所述制动器分别接合或分离而能够切换成行驶用的多个模式，通过将所述离合器及所述制动器接合并将所述第二离合器分离来实现基于模式5的行驶。
[0011]在上述混合动力车辆用驱动装置中，优选的是，通过将所述离合器、所述第二离合器及所述制动器分别接合或分离而能够切换成行驶用的多个模式，作为使所述发动机停止而以所述第一旋转电机或所述第二旋转电机中的至少任一方为动力源来使混合动力车辆行驶的EV行驶，能够选择性地实现:将所述离合器及所述第二离合器分离并将所述制动器接合的模式3、将所述第二离合器及所述制动器分离并将所述离合器接合的模式4、将所述第二离合器分离并将所述离合器及所述制动器接合的模式5这3个模式。
[0012]在上述混合动力车辆用驱动装置中，优选的是，在与所述发动机的旋转轴相同的轴线上，从接近所述发动机的一侧依次配置有所述第二离合器、所述第一旋转电机、所述第一行星齿轮机构、所述离合器、所述第二行星齿轮机构、所述制动器及所述第二旋转电机。[0013]发明效果
[0014]本发明的混合动力车辆用驱动装置具备第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构及离合器。第一行星齿轮机构的太阳轮与第一旋转电机连接，行星架与驱动轮连接，齿圈与发动机连接，第二行星齿轮机构的太阳轮与第二旋转电机连接，行星架经由离合器而与第一行星齿轮机构的齿圈及发动机连接，齿圈与驱动轮连接。本发明的混合动力车辆用驱动装置起到能够提高混合动力车辆的效率这样的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是表示第一实施方式的混合动力车辆的主要部分的构架图。
[0016]图2是表不第一实施方式的各行驶模式的接合表的图。
[0017]图3是HV-1模式时的共线图。
[0018]图4是HV-2模式时的共线图。
[0019]图5是表示第一实施方式的理论传递效率线的图。
[0020]图6是EV-1模式时的共线图。
[0021]图7是EV-2模式时的共线图。
[0022]图8是EV-3模式时的共线图。
[0023]图9是表示旋转电机的损失的大小的概念图。
[0024]图10是表示第二实施方式的混合动力车辆的主要部分的构架图。
【具体实施方式】
[0025]以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式的混合动力车辆用驱动装置。另外，本发明并未限定于该实施方式。而且，下述的实施方式的结构要素中包括本领域技术人员能够容易地想到的要素或实质上相同的要素。
[0026][第一实施方式]
[0027]参照图1至图9，说明第一实施方式。本实施方式涉及混合动力车辆用驱动装置。图1是表示本发明的第一实施方式的混合动力车辆的主要部分的构架图，图2是表示第一实施方式的各行驶模式的接合表的图。
[0028]如图1所示，混合动力车辆100具备发动机1、第一旋转电机MG1、第二旋转电机MG2及混合动力车辆用驱动装置1-1。本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1具备第一行星齿轮机构10、第二行星齿轮机构20、第一离合器CLl、第二离合器CLO及制动器BI。本实施方式的混合动力系统包括混合动力车辆用驱动装置1-1、发动机1、第一旋转电机MG1、第二旋转电机MG2及E⑶30。
[0029]第一离合器CLl是使第一行星齿轮机构10的齿圈即第一齿圈13及发动机I与第二行星齿轮机构20的行星架即第二行星架24进行接合和分离的离合器装置。制动器BI能够通过接合来限制第二行星架24的旋转。
[0030]第一行星齿轮机构10的太阳轮即第一太阳轮11与第一旋转电机MGl连接,第一行星齿轮机构10的行星架即第一行星架14与混合动力车辆100的驱动轮连接，第一齿圈13与发动机I连接。第二行星齿轮机构20的太阳轮即第二太阳轮21与第二旋转电机MG2连接，第二行星架24经由第一离合器CLl而与第一齿圈13及发动机I连接，第二行星齿轮机构20的齿圈即第二齿圈23与混合动力车辆100的驱动轮连接。另外，第一行星架14及第二齿圈23也可以不直接与驱动轮连接，例如可以经由差动机构、输出轴而与驱动轮连接。
[0031 ] 发动机I将燃料的燃烧能量转换成旋转运动而向旋转轴2输出。旋转轴2例如沿着混合动力车辆100的车宽方向延伸。在本说明书中，只要没有特别记载，“轴向”就表示旋转轴2的轴向。
[0032]第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2分别具备作为马达(电动机)的功能和作为发电机的功能。第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2经由逆变器而与蓄电池连接。第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2能够将从蓄电池供给的电力转换成机械性的动力而输出，并且能够由输入的动力驱动而将机械性的动力转换成电力。由旋转电机MGl、MG2发电所得的电力能够蓄积于蓄电池。作为第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2，例如，可以使用交流同步型的电动发电机。
[0033]第一旋转电机MGl具有定子41及转子42。转子42配置于与第一太阳轮11相同的轴线上，且与第一太阳轮11连接，与第一太阳轮11 一体旋转。第二旋转电机MG2具有定子43及转子44。转子44配置于与第二太阳轮21相同的轴线上，且与第二太阳轮21连接，与第二太阳轮21 —体旋转。
[0034]第一行星齿轮机构10及第二行星齿轮机构20分别配置于与旋转轴2相同的轴线上，在轴向上相互相向。第一行星齿轮机构10配置得比第二行星齿轮机构20靠轴向的发动机侧。第一旋转电机MGl配置得比第一行星齿轮机构10靠轴向的发动机侧，第二旋转电机MG2配置得比第二行星齿轮机构20靠轴向的发动机侧的相反侧。即，第一旋转电机MGl与第二旋转电机MG2隔着第一行星齿轮机构10及第二行星齿轮机构20而在轴向上相互相向。在与发动机I的旋转轴2相同的轴线上，从接近发动机I的一侧依次配置有第二离合器CLO、第一旋转电机MGl、第一行星齿轮机构10、第一离合器CLl、第二行星齿轮机构20、制动器BI及第二旋转电机MG2。另外，各旋转电机MG1、MG2、各行星齿轮机构10、20、各离合器CL0、CL1及制动器BI的在轴向上的排列顺序并未限定于此。
[0035]第一行星齿轮机构10是单一小齿轮式,具有第一太阳轮11、第一小齿轮12、第一齿圈13及第一行星架14。第一太阳轮11配置于与旋转轴2相同的轴线上。第一齿圈13配置于与第一太阳轮11相同的轴线上且配置于第一太阳轮11的径向外侧。第一小齿轮12配置于第一太阳轮11与第一齿圈13之间，与第一太阳轮11及第一齿圈13分别哨合。第一小齿轮12由第一行星架14支撑为旋转自如。第一行星架14旋转自如地支撑于与旋转轴2相同的轴线上。因此，第一小齿轮12能够与第一行星架14 一起绕着发动机I的旋转轴2的中心轴线旋转(公转)，且由第一行星架14支撑而能够绕着第一小齿轮12的中心轴线旋转(自转)。
[0036]第二行星齿轮机构20是单一小齿轮式，具有第二太阳轮21、第二小齿轮22、第二齿圈23及第二行星架24。第二太阳轮21配置于与旋转轴2相同的轴线上。第二齿圈23配置于与第二太阳轮21相同的轴线上且配置于第二太阳轮21的径向外侧。第二小齿轮22配置于第二太阳轮21与第二齿圈23之间，与第二太阳轮21及第二齿圈23分别啮合。第二小齿轮22由第二行星架24支撑为旋转自如。第二行星架24旋转自如地支撑于与旋转轴2相同的轴线上。因此，第二小齿轮22能够与第二行星架24 —起绕着旋转轴2的中心轴线旋转(公转)，且由第二行星架24支撑而能够绕着第二小齿轮22的中心轴线旋转(自转)。
[0037]第二行星架24经由第一离合器CLl而与第一齿圈13及发动机I连接。第一离合器CLl将第二行星架24和第一齿圈13及发动机I进行接合和分离。第一离合器CLl通过接合来限制第一齿圈13及发动机I与第二行星架24的相对旋转，并能够使第一齿圈13、发动机I及第二行星架24 —体旋转。另一方面，第一离合器CLl通过分离而将发动机I及第一齿圈13与第二行星架24切断，能够形成为使发动机I及第一齿圈13与第二行星架24相互独立旋转的状态。
[0038]第二离合器CLO是对发动机I和第一齿圈13进行接合和分离的离合装置。本实施方式的第二离合器CLO配置于发动机I的旋转轴2上。第二离合器CLO通过接合来限制旋转轴2上的发动机I侧与第一齿圈13侧的相对旋转，并能够使第一齿圈13与发动机I一体旋转。另一方面，第二离合器CLO通过分离来将发动机I与第一齿圈13切断，能够形成为使发动机I与第一齿圈13相互独立旋转的状态。
[0039]制动器BI能够限制第二行星架24的旋转。制动器BI通过第二行星架24侧的接合要素与车身侧的接合要素接合来限制第二行星架24的旋转，能够使第二行星架24的旋转停止。另一方面，制动器BI通过分离而能够容许第二行星架24的旋转。
[0040]第一离合器CU、第二离合器CLO及制动器BI可以形成为例如爪齿啮合式的结构，但并不限于此，也可以是摩擦接合式等。对各离合器CL0、CL1进行驱动的促动器、对制动器BI进行驱动的促动器可以使用基于电磁力的结构、基于液压的结构、其他的公知的结构。在爪齿啮合式的情况下,与基于湿式摩擦材料的摩擦接合式相比,非接合时的拖曳损失小,能够实现高效率化。而且，在使用电磁式作为爪齿用的促动器的情况下，不需要离合器CL0、CU、制动器BI用的液压回路，能够使T/A简化、轻量化。另外，在采用液压式的促动器的情况下，可以使用通过发动机的旋转来驱动的机械式的油泵、电动油泵作为液压源。
[0041]离合器CLO、CLl及制动器BI可以是克服回程弹簧等的作用力而通过促动器的驱动力进行分离的结构，也可以是克服作用力而通过促动器的驱动力进行接合的结构。
[0042]第一行星架14与第二齿圈23以能够一体旋转的方式连接。在本实施方式中，第二齿圈23是在圆筒形的旋转体3的内周面上形成的内齿齿轮。而且，第一行星架14与旋转体3连接，并与旋转体3 —体旋转。即，第一行星架14与第二齿圈23经由旋转体3而相互连接，并一体旋转。在旋转体3的外周面上形成有输出齿轮6。输出齿轮6经由差动机构等而与混合动力车辆100的输出轴连接。输出齿轮6是将从发动机1、旋转电机MG1、MG2经由行星齿轮机构10、20传递的动力对驱动轮进行输出的输出部。从发动机1、第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2向输出齿轮6传递的动力经由输出轴而向混合动力车辆100的驱动轮传递。而且，从路面对驱动轮输入的动力经由输出轴而从输出齿轮6向混合动力车辆用驱动装置1-1传递。
[0043]E⑶30是具有计算机的电子控制单元。E⑶30与发动机1、第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2分别连接，能够对发动机1、旋转电机MG1、MG2进行控制。而且，E⑶30能够控制第一离合器CLl、第二离合器CLO及制动器BI的分离/接合。在设置电动油泵作为离合器CL1、CLO及制动器BI的液压源时，E⑶30能够对电动油泵进行控制。
[0044]在混合动力车辆100中，能够选择性地执行混合动力行驶或EV行驶。混合动力行驶是发动机1、第一旋转电机MGl或第二旋转电机MG2中至少以发动机I为动力源而使混合动力车辆100行驶的行驶模式。在混合动力行驶中，除了发动机I之外，还可以将第一旋转电机MGl或第二旋转电机MG2中的至少一方作为动力源，也可以将第一旋转电机MGl或第二旋转电机MG2中的一方作为动力源，并使另一方作为发动机I的反力承受部发挥功能。此外，第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2可以根据后述的模式而适当作为马达或发电机发挥功能，也可以在无负载的状态下进行空转。
[0045]EV行驶是使发动机I停止而以第一旋转电机MGl或第二旋转电机MG2中的至少任一方为动力源进行行驶的行驶模式。另外，在EV行驶中，可以根据行驶状况、蓄电池的充电状态等而使第一旋转电机MGl或第二旋转电机MG2中的至少任一方进行发电，也可以使第一旋转电机MGl或第二旋转电机MG2中的至少任一方空转。
[0046]本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1如图2所示，根据第一离合器CU、第二离合器CLO及制动器BI的接合/分离的组合，能够实现5个模式。在图2中，CLl、CLO栏的圆形记号分别表不离合器CL1、CL0的接合,在CL1、CL0栏为空栏的情况下,表不该离合器的分离。而且，BI栏的圆形记号表示制动器BI的接合，在BI栏为空栏的情况下，表示制动器BI的分离。
[0047](HV-1 模式)
[0048]在将第一离合器CLl分离并将第二离合器CLO及制动器BI接合时，实现模式1(行驶模式I)，能够进行基于模式I的行驶。在本实施方式中，以下的HV-1模式对应于模式I。HV-1模式是以混合动力车辆用驱动装置1-1为电气变矩器+MG2减速模式而进行行驶的HV行驶模式。图3是HV-1模式时的共线图。在包含图3的各共线图中，SI表示第一太阳轮11? Cl表不第一行星架14, Rl表不第一齿圈13, S2表不第二太阳轮21, C2表不第二行星架24，R2表示第二齿圈23。而且，ENG表示发动机I，OUT表示输出齿轮6。混合动力车辆100前进时的第一行星架14及第二齿圈23的旋转方向为正方向，正方向的旋转方向的转矩(在图中为向上箭头)为正转矩。
[0049]第一行星齿轮机构10及第二行星齿轮机构20的各旋转要素的在共线图中的排列顺序是第一太阳轮11 (SI)、第一行星架14 (Cl)及第二齿圈23 (R2)、第一齿圈13 (Rl)及第二行星架24 (C2)、第二太阳轮21 (S2)的顺序。
[0050]在HV-1模式中，第一离合器CLl分离，因此第一齿圈13(R1)与第二行星架24(C2)能够相对旋转，制动器BI接合，因此限制第二行星架24的旋转。而且，第二离合器CLO接合，因此将第一齿圈13与发动机I连接，从而将发动机I的输出转矩向第一齿圈13传递。
[0051]在HV-1模式中，第一行星齿轮机构10作为进行动力分配的转矩分配行星轮系发挥功能。第一行星齿轮机构10及第一旋转电机MGl能够作为通过调节第一旋转电机MGl产生的反力而使从发动机I向输出齿轮6传递的转矩可变的电气变矩器发挥功能。而且，第二行星齿轮机构20作为对第二旋转电机MG2的旋转进行减速而向输出齿轮6传递的减速行星发挥功能。
[0052]在第二行星齿轮机构20中，第二太阳轮21的旋转方向与第二齿圈23的旋转方向成为反方向。第二旋转电机MG2通过产生负转矩而能够使混合动力车辆100产生前进方向的驱动力，通过产生正转矩而能够使混合动力车辆100产生后退方向(及减速方向)的驱动力。
[0053](HV-2 模式)[0054]在将制动器BI分离并将第一离合器CLl及第二离合器CLO接合的情况下，实现模式2 (行驶模式2)，能够进行基于模式2的行驶。在本实施方式中，以下的HV-2模式对应于模式2。HV-2模式是在4要素行星上依次结合有第一旋转电机MG1、输出齿轮6、发动机I及第二旋转电机MG2的复合分配模式。以下参照图4及图5说明那样，HV-2模式成为在高速齿轮侧及低速齿轮侧分别具有机械点的系统，具有在大减速比的范围内传递效率提高这样的优点。在此，机械点是机械传递点，是电气路径为零的高效率动作点。图4是表示HV-2模式时的共线图，图5是表示第一实施方式的理论传递效率线的图。
[0055]在HV-2模式时，第一齿圈13与第二行星架24作为一体旋转的I个旋转要素进行动作，第一行星架14与第二齿圈23作为一体旋转的I个旋转要素进行动作。因此，第一行星齿轮机构10及第二行星齿轮机构20整体作为4要素的行星轮系发挥功能。
[0056]由第一行星齿轮机构10及第二行星齿轮机构20构成的4要素行星的共线图如图4所示，第一旋转电机MGl的转速、输出齿轮6的转速、发动机I的转速及第二旋转电机MG2的转速依次排列于直线上。
[0057]在HV-2模式中，第一离合器CLl接合而将第一齿圈13与第二行星架24连接。因此，对于发动机I输出的动力，能够由第一旋转电机MG 1、第二旋转电机MG2中的任一个承受反力。发动机I的反力能够由第一旋转电机MGl或第二旋转电机MG2中的一方或双方来分担承受转矩，能够在高效率的动作点上动作，或者缓解基于热量的转矩限制等制约。由此，能够使混合动力车辆100高效率化。例如，若通过第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2中的能够高效率地动作的一方的旋转电机优先地接受反力，则能够实现效率的提高。而且，在任一方的旋转电机中进行了基于热量的转矩限制的情况下，通过另一方的旋转电机的再生(或输出)进行辅助，由此能够满足必要的反力。
[0058]如参照图5说明那样，在HV-2模式中，不仅在低速齿轮侧而且在高速齿轮侧也存在机械点，因此具有高速齿轮动作时的传递效率提高这样的优点。在图5中，横轴表示减速t匕，纵轴表示理论传递效率。在此，减速比Y是行星齿轮机构10、20的输出转矩与输入转矩之比(变速比)，如下式(I)所示。
[0059]减速比Y =输出转矩/发动机转矩…(I)
[0060]在横轴上，左侧为减速比小的高速齿轮侧，右侧为减速比大的低速齿轮侧。
[0061]理论传递效率在向行星齿轮机构10、20输入的动力不经由电气路径而通过机械性的传递全部向输出齿轮6传递时成为最大效率1.0。在图5中，虚线201表示HV-1模式时的传递效率线，实线202表示HV-2模式时的传递效率线。HV-1模式时的传递效率线201在减速比Y I中成为最大效率。减速比Y I是第一旋转电机MGl (第一太阳轮11)的转速为O的减速比。因此，通过第一旋转电机MGl接受反力所产生的电气路径为0，成为仅通过机械性的动力的传递就能够从发动机I或第二旋转电机MG2向输出齿轮6传递动力的动作点。该减速比Y I是减速驱动侧的减速比、即比I大的减速比。在本说明书中，也将该减速比Y I记载为“第一机械传递减速比Y I”。HV-1`模式时的传递效率201随着减速比Y成为比第一机械传递减速比Y I低的低速齿轮侧的值而缓慢下降。而且，HV-1模式时的传递效率201随着减速比Y成为比第一机械传递减速比Y I高的高速齿轮侧的值而较大地下降。
[0062]HV-2模式时的传递效率线202除了第一机械传递减速比Y I之外，在减速比Y 2也具有机械点。在HV-2模式中，在第一机械传递减速比Yl中，第一旋转电机MGl的转速为O，在此状态下能够通过利用第一旋转电机MGl承受反力来实现机械点。而且，在减速比
Y2中，第二旋转电机MG2的转速为O，在此状态下，能够通过利用第二旋转电机MG2承受反力来实现机械点。也将该减速比Y 2记载为“第二机械传递减速比Y 2”。
[0063]HV-2模式时的传递效率(202)在比第一机械传递减速比Y1低的低速齿轮侧的区域中，根据减速比的增加而比HV-1模式时的传递效率(201)较大地下降。而且，HV-2模式时的传递效率线202在第一机械传递减速比Y1与第二机械传递减速比Y 2之间的减速比的区域中向低效率侧弯曲。在该区域中，HV-2模式时的传递效率是比HV-1模式时的传递效率高的高效率。HV-2模式时的传递效率(202)在比第二机械传递减速比Y 2高的高速齿轮侧的区域中，随着减速比的减少而下降。
[0064]如此，HV-2模式除了第一机械传递减速比Y1之外，在比第一机械传递减速比Y1高的高速齿轮侧的第二机械传递减速比Y 2具有机械点，由此能够实现高速齿轮动作时的传递效率的提闻。由此，能够实现闻速行驶时的传递效率提闻所广生的燃料利用率的提闻。第二机械传递减速比Y2是超速驱动侧的减速比，即比I小的减速比。在减速驱动侧存在第一机械传递减速比Y 1，在超速驱动侧存在第二机械传递减速比Y2，由此在大运转区域中能够提闻传递效率。
[0065]另外，在本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1中，能够相互独立地设定第一机械传递减速比Y 1和第二机械传递减速比Y 2。第一机械传递减速比Yl由下式(2)表不。
[0066]y l=l+p 1...(2)
[0067]在此，第一行星轮系比P1是第一行星齿轮机构10的传动比，是(第一太阳轮11的齿数)/ (第一齿圈13的齿数)。如图4所示，第一行星轮系比P1是第一太阳轮11与第一行星架14的传动比为I时的第一行星架14与第一齿圈13的传动比。第一行星轮系比P 1决定HV-1模式中的从发动机1向输出齿轮6的直达动力与从发动机1向第一旋转电机MGl的传递动力的比例。
[0068]第二机械传递减速比Y 2由下式(3)表示。
[0069]y 2=1/ (1+P 2)...(3)
[0070]在此，第二行星轮系比P 2是第二行星齿轮机构20的传动比，是(第二太阳轮21的齿数)/ (第二齿圈23的齿数)。如图4所示，第二行星轮系比P 2是第二太阳轮21与第二行星架24的传动比为I时的第二行星架24与第二齿圈23的传动比。第二行星轮系比P 2决定从第二旋转电机MG2向输出齿轮6的减速比。
[0071]根据上式(2)，第一机械传递减速比Y1与第二行星轮系比P 2无关而由第一行星轮系比P1决定。而且，根据上式(3)，第二机械传递减速比Y 2与第一行星轮系比P1无关而由第二行星轮系比P 2决定。因此，通过变更第一行星齿轮机构10的传动比，能够不影响第二机械传递减速比Y 2地变更第一机械传递减速比Y1。另一方面，通过变更第二行星齿轮机构20的传动比，能够不影响第一机械传递减速比Y1地变更第二机械传递减速比Y2。
[0072]如此，本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1能够相互独立地设定第一机械传递减速比Yl和第二机械传递减速比Y2，机械点的设定的自由度高。换言之，混合动力车辆用驱动装置1-1能够高自由度地设定减速比与传递效率的对应关系。能够将第一机械传递减速比YI及第二机械传递减速比Y2分别任意地设定为目标的减速比，在混合动力系统的效率提闻方面有利。
[0073]本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1在混合动力行驶时，通过适当切换HV-1模式与HV-2模式，能够实现传递效率的提高。例如，在比第一机械传递减速比Y I低的低速齿轮侧的减速比的区域中选择HV-1模式，在比第一机械传递减速比Y I高的高速齿轮侧的减速比的区域中选择HV-2模式，由此在从低速齿轮区域到高速齿轮区域的大减速比的区域中能够提闻传递效率。
[0074](EV-1 模式)
[0075]在将第一离合器CLl及第二离合器CLO分离并将制动器BI接合时，实现模式3(行驶模式3),能够进行基于模式3的行驶。在本实施方式中，以下的EV-1模式对应于模式3。EV-1模式是使发动机I停止而以第二旋转电机MG2为动力源进行行驶的EV行驶模式。图6是EV-1模式时的共线图。
[0076]在EV-1模式中，第一离合器CLl分离，因此第一齿圈13与第二行星架24能够相对旋转。而且，第二离合器CLO分离，因此将发动机I与第一齿圈13切离。即，第一齿圈13是能够空转的状态。在第一行星齿轮机构10中，第一行星架14与输出齿轮6 —起旋转，第一齿圈13空转,第一太阳轮11成为停止旋转的状态。即,第一旋转电机MGl成为与第一太阳轮11 一起停止的状态，发动机I由于从第一齿圈13切离而成为停止的状态。在EV-1模式中，第一旋转电机MGl停止，因此不产生第一旋转电机MGl的拖曳损失。
[0077]在第二行星齿轮机构20中，由于制动器BI接合而使第二行星架24的旋转停止。第二旋转电机MG2产生负转矩而进行负旋转，由此使输出齿轮6正旋转，能够使混合动力车辆100前进行驶。而且，第二行星齿轮机构20作为对第二旋转电机MG2的旋转进行减速而向输出齿轮6传递的减速行星发挥功能。在EV-1模式中，在蓄电池的充电状态为充满电的情况等不容许再生的情况下，通过使第二旋转电机MG2空转，能够作为大的惯性量而向混合动力车辆100施加减速度。`
[0078](EV-2 模式)
[0079]在将第一离合器CLl接合并将第二离合器CLO及制动器BI分离的情况下，实现模式4 (行驶模式4)，能够进行基于模式4的行驶。在本实施方式中，以下的EV-2模式对应于模式4。EV-2模式是使发动机I停止而通过第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2进行分配并输出要求转矩来进行EV行驶的分配模式。图7是EV-2模式时的共线图。在EV-2模式中，第一离合器CLl接合,且制动器BI分离，由此第一齿圈13与第二行星架24 —体旋转。由此，在共线图上，第一旋转电机MGl的转速、输出齿轮6的转速、第二旋转电机MG2的转速排列于直线上。而且，第二离合器CLO分离，因此发动机转速为O。
[0080]在EV-2模式中，第一旋转电机MGl分担的转矩与第二旋转电机MG2分担的转矩的比例根据行星齿轮机构10、20的传动比来决定。换言之，当决定第一行星轮系比P I及第二行星轮系比P 2时，就决定了要求转矩中的第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2应分担的转矩。另一方面，在EV-2模式中，制动器BI分离，因此能够调节第一旋转电机MGl的转速及第二旋转电机MG2的转速。因此，能够选择例如减少第一旋转电机MGl中的损失与第二旋转电机MG2中的损失相加所得的损失这样的低损失的动作点。而且，在EV-2模式中，在蓄电池的充电状态为充满电的情况等不容许再生的情况下，使第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2同时空转，由此作为大的惯性量而能够向混合动力车辆100施加减速度。
[0081](EV-3 模式)
[0082]在将第一离合器CLl及制动器BI接合并将第二离合器CLO分离时，实现模式5(行驶模式5),能够进行基于模式5的行驶。在本实施方式中，以下的EV-3模式对应于模式5。EV-3模式是使发动机I停止而以第一旋转电机MGl或第二旋转电机MG2中的至少任一方为动力源来使混合动力车辆100行驶的EV行驶模式。图8是EV-3模式时的共线图。在EV-3模式中，第一离合器CLl及制动器BI接合，由此限制第一齿圈13及第二行星架24 —起旋转，转速为O。而且，第一离合器CLl接合，由此在共线图上，第一旋转电机MGl的转速、输出齿轮6的转速及第二旋转电机MG2的转速排列于直线上。而且，第二离合器CLO分离，因此发动机转速为O。
[0083]在EV-3模式中，第一齿圈13及第二行星架24的转速固定为O。由此，根据输出齿轮6的转速而分别决定第一旋转电机MGl的转速及第二旋转电机MG2的转速。换言之，在共线图上，将表不第一旋转电机MGl的转速的点、表不输出齿轮6的转速的点及表不第二旋转电机MG2的转速的点连接的线段A5通过发动机转速=0的点，且其斜率根据输出齿轮6的转速的增减而变化。
[0084]在EV-3模式中，无法使各旋转电机MGl、MG2的转速任意变化，但是能够任意地决定各旋转电机MG1、MG2的输出转矩。通过将第一齿圈13及第二行星架24固定，能够将它们作为反力承受部而使第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2分别对输出齿轮6传递转矩。因此，可以仅通过第一旋转电机MGl的输出转矩使混合动力车辆100行驶，也可以仅通过第二旋转电机MG2的输出转矩使混合动力车辆100行驶。EV-3模式能够任意地决定第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2的分担转矩，因此能够实现混合动力车辆用驱动装置1-1的损失减少。
[0085]图9是表不旋转电机的损失的大小的概念图。图9的横轴表不旋转电机的转速，纵轴表示旋转电机的转矩。曲线301、302、303、304分别是将损失的大小相等的动作点连接所得的曲线。如图9所示，旋转电机的损失随着转矩的增加及转速的增加而增大。向旋转电机的损失施加的转矩的变化的影响程度与转速的变化的影响程度不同。对转速变化的损失的灵敏度小，对转矩变化的损失的灵敏度大。即，在旋转电机MG1、MG2的控制中，与转速的调节相比，转矩的调节给损失带来较大的影响。
[0086]EV-3模式虽然无法任意地调节转速，但是能够调节各旋转电机MGl、MG2的转矩。因此，在EV-3模式中，选择能够减少损失的各旋转电机MGl、MG2的输出转矩，在低损失的动作点上能够使各旋转电机MGl、MG2动作。
[0087]本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1在EV行驶时，能够选择性地实现EV-1模式、EV-2模式或EV-3模式中的任一个。例如，在高车速时若选择EV-2模式，则通过适当调节第一旋转电机MGl的转速和第二旋转电机MG2的转速，能够抑制旋转电机MGl、MG2的转速变得过大，能够减少损失。
[0088]另外，在高要求转矩的行驶时若选择EV-3模式，则没有EV-2模式那样的由传动比PU P 2引起的转矩分配的制约而能够决定各旋转电机MG1、MG2的输出转矩。因此，能够向第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2分别输出能够容许的最大转矩。即，具备EV-3模式的本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1在EV行驶中能够实现可输出的最大转矩的提闻，能够使可EV行驶的运转区域向闻负载侧扩大。
[0089]另外，通过使用EV-3模式，能够抑制各旋转电机MGl、MG2要求的最大输出转矩。对于混合动力车辆100的要求转矩，使负载向各旋转电机MG1、MG2分散，由此能够抑制各旋转电机MG1、MG2的可输出的最大转矩。由此，能够使各旋转电机MGl、MG2小型化。而且，能够减少各旋转电机MG1、MG2产生的热，能够减少逆变器要求的性能。
[0090]另外，在EV-3模式中，由于没有离合器CLO、CLl及制动器BI的拖曳，因此能够提高传递效率。
[0091]如此，本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1根据运转条件而能够适当选择高效率的EV行驶模式。由此，能够通过损失减少而实现燃料利用率的提高，能够实现混合动力车辆100的续航距离的延长。
[0092]本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1能够抑制各旋转电机MGl、MG2的大型化且能够进行高负载区域中的EV行驶，而且能够通过损失减少而实现续航距离的延长，因此适合于插电式混合动力车辆等进行EV行驶的比例高的混合动力车辆。
[0093]本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1通过使第一离合器CU、第二离合器CL0、制动器BI这样少的接合要素接合或分离而能够切换成模式I至模式5这5个行驶模式。
[0094]另外，在本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1中，第一旋转电机MGl与第一行星齿轮机构10相邻配置，第二旋转电机MG2与第二行星齿轮机构20相邻配置，且第一旋转电机MGl和第二旋转电机MG2隔着行星齿轮机构10、20而配置于轴向上的不同侧。由此，能抑制将行星齿轮机构10、20的旋转要素彼此连接的连接部件、将行星齿轮机构10、20的各旋转要素与发动机1、第一旋转电机MG1、第二旋转电机MG2连接的连接部件相互交错这一*清况。
[0095]例如，无需进行使发动机I的旋转轴2、第一旋转电机MGl的旋转轴、第二旋转电机MG2的旋转轴等向行星齿轮机构10、20的径向外侧迂回的配置。在这样的迂回配置中，将圆筒形状的旋转轴配置于行星齿轮机构10、20的径向外侧，行星齿轮机构10、20内的润滑油的排出可能变得困难，但若是本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1，则能够避免这种问题。
[0096]在混合动力车辆用驱动装置1-1中，由于在最外径配置输出齿轮6，因此容易适用于必须多轴构成的FF结构的混合动力车辆100。转速升高的旋转电机MG1、MG2的旋转轴配置于接近旋转中心的位置。由此，旋转电机MG1、MG2的旋转轴上产生的离心力减小，在强度上有利。
[0097][第二实施方式]
[0098]参照图10，说明第二实施方式。在第二实施方式中，对于与上述第一实施方式中说明的结构要素具有同样的功能的结构要素，标注同一附图标记而省略重复的说明。在本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-2中，与上述第一实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1的不同之处在于向轴向的发动机I侧的相反侧输出转矩。图10是表示第二实施方式的混合动力车辆的主要部分的构架图。
[0099]在与发动机I的旋转轴2相同的轴线上，从接近发动机I的一侧依次配置有第二离合器CLO、第一行星齿轮机构10、第一离合器CL1、第二行星齿轮机构20、制动器B1、第二旋转电机MG2及第一旋转电机MGl。与上述第一实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1同样地，第一太阳轮11与第一旋转电机MGl连接,第一行星架14与驱动轮连接,第一齿圈13与发动机I连接。而且，第二太阳轮21与第二旋转电机MG2连接，第二行星架24经由第一离合器CLl而与第一齿圈13及发动机I连接，第二齿圈23经由第一行星架14而与驱动轮连接。
[0100]第二旋转电机MG2的转子44的旋转轴44a与第二太阳轮21连接。旋转轴44a为中空，旋转自如地支撑于与发动机I的旋转轴2相同的轴线上。第一旋转电机MGl的转子42的旋转轴42a与第一太阳轮11连接。旋转轴42a配置于旋转轴44a的半径方向内侧，且旋转自如地支撑于与发动机I的旋转轴2相同的轴线上。旋转轴42a为中空。
[0101]传递轴15配置于第一旋转电机MGl的旋转轴42a的半径方向内侧，且旋转自如地支撑于与发动机I的旋转轴2相同的轴线上。在本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-2中，传递轴15是将从发动机1、旋转电机MG1、MG2经由行星齿轮机构10、20传递的动力向驱动轮输出的输出部。传递轴15的轴向的一端侧与第一行星架14连接，另一端侧经由差动机构等而与驱动轮连接。传递轴15沿着轴向从第一行星齿轮机构10的径向内侧的位置延伸至比第一旋转电机MGl靠发动机I侧的相反侧的位置。
[0102]混合动力车辆用驱动装置1-2与上述第一实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1同样地，通过对各离合器CL0、CL1及制动器BI的接合/分离进行切换，而能够实现模式I至模式5的各行驶模式。混合动力车辆用驱动装置1-2例如可以搭载于FR式的混合动力车辆100。
[0103]上述的各实施方式所公开的内容能够通过适当组合来实施。
[0104]附图标记说明
[0105]1-1、1-2混合动力车辆用驱动装置
[0106]I发动机
[0107]10第一行星齿轮机构
[0108]11第一太阳轮
[0109]13第一齿圈
[0110]14第一行星架
[0111]20第二行星齿轮机构
[0112]21第二太阳轮
[0113]23第二齿圈
[0114]24第二行星架
[0115]BI制动器
[0116]CLO第二离合器
[0117]CLl第一离合器(离合器)
[0118]MGl第一旋转电机
[0119]MG2第二旋转电机
[0120]Yl第一机械传递减速比
[0121]y 2第二机械传递减速比
【权利要求】
1.一种混合动力车辆用驱动装置，其特征在于，具备: 第一行星齿轮机构； 第二行星齿轮机构 '及 宦人興 闲PU荷， 所述第一行星齿轮机构的太阳轮与第一旋转电机连接，所述第一行星齿轮机构的行星架与驱动轮连接，所述第一行星齿轮机构的齿圈与发动机连接， 所述第二行星齿轮机构的太阳轮与第二旋转电机连接，所述第二行星齿轮机构的行星架经由所述离合器而与所述第一行星齿轮机构的齿圈及所述发动机连接，所述第二行星齿轮机构的齿圈与所述驱动轮连接。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆用驱动装置，还具备: 第二离合器，使所述第一行星齿轮机构的齿圈与所述发动机进行接合和分离；及 制动器，通过进行接合来限制所述第二行星齿轮机构的行星架的旋转。
3.根据权利要求2所述的混合动力车辆用驱动装置，其中， 能够通过使所述离合器、所述第二离合器及所述制动器分别接合或分离而切换成行驶用的多个模式， 通过使所述离合器及所述制动器接合并使所述第二离合器分离来实现基于模式5的行驶。
4.根据权利要求2所述的混合动力车辆用驱动装置，其中， 能够通过使所述离合器、所述第二离合器及所述制动器分别接合或分离而切换成行驶用的多个模式， 作为使所述发动机停止而以所述第一旋转电机或所述第二旋转电机中的至少任一方为动力源来使混合动力车辆行驶的EV行驶，能够选择性地实现:使所述离合器及所述第二离合器分离并使所述制动器接合的模式3、使所述第二离合器及所述制动器分离并使所述离合器接合的模式4、使所述第二离合器分离并使所述离合器及所述制动器接合的模式5这3个模式。
5.根据权利要求2所述的混合动力车辆用驱动装置，其中， 在与所述发动机的旋转轴相同的轴线上，从接近所述发动机的一侧起依次配置有所述第二离合器、所述第一旋转电机、所述第一行星齿轮机构、所述离合器、所述第二行星齿轮机构、所述制动器、所述第二旋转电机。
【文档编号】B60K6/365GK103889753SQ201180074274
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2011年10月27日 优先权日:2011年10月27日
【发明者】畑建正, 岩濑雄二, 铃木阳介, 大野智仁 申请人:丰田自动车株式会社