DE112008000199T5

DE112008000199T5 - Hybridantriebseinheit

Info

Publication number: DE112008000199T5
Application number: DE112008000199T
Authority: DE
Inventors: Makoto Anjo-shi Iwanaka; Shigeki Anjo-shi Takami; Miyoshi Anjo-shi Kawaguchi; Yoshihiro Toyota-shi Iijima; Takeshi Toyota-shi Kitahata; Hideaki Toyota-shi Komada; Yukihiko Toyota-shi Ideshio
Original assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2010-01-28
Also published as: CN101588937A; WO2008105194A1; US20080207374A1; JP2008207656A; JP4278110B2; US8246499B2

Abstract

Hybridantriebseinheit enthaltend:
eine mit einer Brennkraftmaschine verbundene Eingangswelle;
eine mit Rädern verbundene Ausgangswelle;
eine erste elektrische Drehmaschine;
eine mit der Ausgangswelle verbundene zweite elektrische Drehmaschine; und
eine Leistungsverteilvorrichtung zum Verteilen einer Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die Ausgangswelle und die erste elektrische Drehmaschine,
welche Hybridantriebseinheit enthält:
eine Festsetzeinrichtung für die zweite elektrische Drehmaschine zum selektiven Festsetzen eines Rotors der zweiten elektrischen Drehmaschine; und
eine Übertragungsabschalteinrichtung zum Ermöglichen eines Abschaltens der Drehübertrag zwischen der Ausgangswelle und der zweiten elektrischen Drehmaschine zumindest in einem Zustand, in dem der Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine festgesetzt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hybridantriebseinheit, die eine mit einer Brennkraftmaschine verbundene Eingangswelle, eine mit Rädern verbundene Ausgangswelle, eine erste elektrische Drehmaschine, eine mit der Ausgangswelle verbundene zweite elektrische Drehmaschine und eine Leistungsverteilvorrichtung zum Verteilen einer Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die Ausgangswelle und die erste elektrische Drehmaschine aufweist.
STAND DER TECHNIK
In neuerer Zeit sind Hybridfahrzeuge zum Einsatz gekommen, die durch Kombination einer Brennkraftmaschine und elektrischer Drehmaschinen eine Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und eine Verminderung der Abgasemissionen der Brennkraftmaschine ermöglichen. Als ein Beispiel einer für ein solches Hybridfahrzeug verwendeten Hybridantriebseinheit ist eine Struktur einer Hybridantriebseinheit bekannt, die eine mit einer Brennkraftmaschine verbundene Eingangswelle, eine mit Rädern verbundene Ausgangswelle, eine erste elektrische Drehmaschine, eine zweite elektrische Drehmaschine, eine Leistungsverteilvorrichtung zum Verteilen einer Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die Ausgangswelle und die erste elektrische Drehmaschine und eine Getriebevorrichtung enthält, die zwischen die zweite elektrische Drehmaschine und die Ausgangswelle angeschlossen ist (siehe beispielsweise Patentdokument 1). Bei dieser Hybridantriebseinheit ist die Getriebevorrichtung derart aufgebaut, dass sie eine Mehrzahl von Schaltstufen aufweist und unter Änderung einer Drehzahl der zweiten elektrischen Drehmaschine mit einem Drehzahlverhältnis, das einer Drehzahl der Ausgangswelle entspricht, die Drehzahl auf die Ausgangswelle überträgt.
Zusätzlich wird bei dieser Hybridantriebseinheit ein Hochgeschwindigkeitsmodus gewählt, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert übersteigt und ein angefordertes Drehmoment ebenfalls kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Weiter enthält dieser Hochgeschwindigkeitsmodus einen Normalmodus und einen Reisemodus, und der Reise modus (Hochgeschwindigkeitsreisemodus) wird im Fall einer geringen Last gewählt, in dem das für die zweite elektrische Drehmaschine angeforderte Drehmoment Null oder geringer ist. In diesem Hochgeschwindigkeitsreisemodus wird ein Rotor der ersten elektrischen Drehmaschine mittels einer Bremse festgelegt und außerdem wird eine Bremse der Getriebevorrichtung wird ebenfalls freigegeben, damit ein Drehbauteil der Getriebevorrichtung, das zwischen der Ausgangswelle und der zweiten elektrischen Drehmaschine angeordnet ist, frei laufen kann; auf diese Weise wird kaum Leistung zwischen der Ausgangswelle und der zweiten elektrischen Drehmaschine übertragen.
Weiter ist diese Antriebseinheit mit einer Struktur zur Minimierung der Entstehung eines Leistungsverlustes (Schleppverlust) versehen, der durch Übertragung von Brennkraftmaschinenleistung, obwohl in geringem Ausmaß, auf die zweite elektrische Drehmaschine und das Drehbauteil der Getriebevorrichtung in dem Hochgeschwindigkeitsreisemodus, wie oben beschrieben, zu minimieren. Mit anderen Worten enthält diese Hybridantriebseinheit eine Beurteilungsvorrichtung zum Beurteilen einer Energie des Schleppverlustes, und eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Drehzahl der zweiten elektrischen Drehmaschine, basierend auf einem Beurteilungsergebnis dieser Beurteilungsvorrichtung. Zusätzlich ist diese Hybridantriebseinrichtung so strukturiert, dass der Leistungsverlust der Hybridantriebseinrichtung durch Steuerung der Drehzahl der zweiten elektrischen Drehmaschine minimiert wird, so dass die Schleppverlustenergie in dem Hochgeschwindigkeitsreisemodus minimiert wird.

[Patentdokument 1] Japanische Patentveröffentlichung Nr. JP-3807386

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Selbst bei einer solchen Struktur der Hybridantriebseinheit, wie oben beschrieben, kann jedoch, da ein Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine mit einer vorbestimmten Drehzahl im Hochgeschwindigkeitsreisemodus dreht, der Leistungsverlust (Schleppverlust) durch diese Drehung nicht vollständig eliminiert werden. Zusätzlich wird durch Drehung eines solchen Rotors ein Kernverlust in der zweiten elektrischen Drehmaschine erzeugt.
Um die vorgenannten Problem zu lösen, liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Hybridantriebseinheit zu schaffen, die den Schleppverlust und den Kernverlust des Rotors der zweiten elektrischen Drehmaschine unter einer Fahrbedingung mit geringer Last, wie einem Hochgeschwindigkeitsreisemodus, in dem es nicht erforderlich ist, eine Antriebskraft der zweiten elektrischen Drehmaschine zur Ausgangswelle zu übertragen, unterdrücken kann.
Eine charakteristische Struktur einer erfindungsgemäßen Hybridantriebseinheit zur Lösung der vorgenannten Aufgabe liegt darin, dass sie eine mit einer Brennkraftmaschine verbundene Eingangswelle, eine mit Rädern verbundene Ausgangswelle, eine erste elektrische Drehmaschine, eine mit der Ausgangswelle verbundene zweite elektrische Drehmaschine, und eine Leistungsverteilvorrichtung zum Verteilen einer Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die Ausgangswelle und die erste elektrische Drehmaschine enthält, und dass sie weiter eine Festsetzeinrichtung für die zweite elektrische Drehmaschine enthält, um einen Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine selektiv festzusetzen, und eine Übertragungsabschalteinrichtung zum Ermöglichen, dass die Übertragung einer Drehung zwischen der Ausgangswelle und der zweiten elektrischen Drehmaschine wenigstens in einem Zustand, in dem der Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine festgesetzt ist, abgeschaltet wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Anmeldung umfasst der Begriff ”Verbindung” eine Struktur zur Durchführung einer direkten Drehübertragung zwischen zwei Bauteilen umfasst, und weiter eine Struktur zum Durchführen einer indirekten Drehübertragung mittels eines oder zwei oder mehreren Bauteilen umfasst. Zusätzlich wird in der vorliegenden Anmeldung der Begriff ”elektrische Drehmaschine” als ein Konzept verwendet, das irgendeinen aus einem Motor (elektrische drehende Maschine), einem Generator (Elektrizität erzeugende Maschine) und eine Motor/Generator umfasst, der je nach Notwendigkeit als ein Motor oder ein Generator dient.
Entsprechend der oben beschriebenen charakteristischen Struktur kann der Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine unter einer Fahrbedingung mit geringer Last festgesetzt werden, wie einem Hochgeschwindigkeitsreisemodus, bei dem es nicht erforderlich ist, eine Antriebskraft der zweiten elektrischen Drehmaschine auf die Ausgangswelle zu übertragen, und die Drehübertragung zwischen der Ausgangswelle und der zweiten elektrischen Dreh maschine kann ebenfalls abgeschaltet werden, indem zugelassen wird, dass die Ausgangswelle relativ zu dem festgesetzten Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine dreht. Deshalb können unter der Fahrbedingung mit geringer Last, bei der es nicht erforderlich ist, eine Antriebskraft der zweiten elektrischen Drehmaschine auf die Ausgangswelle zu übertragen, der Schleppverlust und der Kernverlust des Rotors der zweiten elektrischen Drehmaschine unterdrückt werden, wodurch eine Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Brennkraftmaschine ermöglicht wird.
Wenn die zweite elektrische Drehmaschine mit der Ausgangswelle über eine Getriebevorrichtung verbunden ist, ist vorteilhaft ein Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung mit einem der Drehelemente der Getriebevorrichtung verbunden und die Getriebevorrichtung ist in der Lage, eine Drehzahl des Ausgangsdrehelements zu erhöhen und sie sie auf die Ausgangswelle wenigstens in dem Zustand zu übertragen, in dem der Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine festgesetzt ist.
Durch die vorstehende Strukturierung kann die Drehzahl der Eingangswelle in dem Zustand, in dem der Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine festgesetzt ist, erhöht werden und auf die Ausgangswelle übertragen werden. Daher kann selbst unter der Fahrbedingung mit geringer Last, in der es nicht erforderlich ist, eine Antriebskraft der zweiten elektrischen Drehmaschine auf die Ausgangswelle zu übertragen, und auch unter einer Hochgeschwindigkeitsfahrbedinung verhindert werden, dass eine Drehzahl der Brennkraftmaschine übermäßig hoch wird, wodurch eine weitere Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Brennkraftmaschine ermöglicht wird.
Weiter ist vorteilhaft, dass die Ausgangswelle mit einem Drehelement der Getriebevorrichtung verbunden ist, das nicht das Drehelement ist, mit dem das Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung verbunden ist, und dass die Übertragungsabschaltvorrichtung derart strukturiert ist, dass sie eine Kupplung zum selektiven Verbinden der Getriebevorrichtung und des Ausgangsdrehelements der Leistungsverteilvorrichtung mit der Ausgangswelle enthält.
Durch die vorbeschriebene Strukturierung kann vergleichsweise einfach eine Struktur realisiert werden, bei der, während die Kupplung in Eingriff ist, die Drehung des Ausgangsdreh elements der Leistungsverteilvorrichtung ohne Änderung auf die Ausgangswelle übertragen wird, und auch die Drehung der zweiten elektrischen Drehmaschine über die Getriebevorrichtung auf die Ausgangswelle übertragen wird, und während die Kupplung ausgerückt ist, die Drehübertragung zwischen der Ausgangswelle und der zweiten elektrischen Drehmaschine unterbrochen ist, und auch die Drehung des Ausgangsdrehelements der Leistungsverteilvorrichtung über die Getriebevorrichtung erhöht wird und auf die Ausgangswelle übertragen wird.
Zusätzlich ist es vorteilhaft, dass die Struktur derart ist, dass die Festsetzeinrichtung der zweiten elektrischen Drehmaschine den Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine festsetzt, wenn eine Drehzahl und eine geforderte Antriebskraft der Ausgangswelle innerhalb eines vorbestimmten Hochdrehzahlbereiches und eines niederen Antriebskraftbereiches sind.
Durch die vorbeschriebene Strukturierung ist es möglich, das Festsetzen des Rotors der zweiten elektrischen Drehmaschine und das Abschalten der Drehübertragung zwischen der Ausgangswelle und der zweiten elektrischen Drehmaschine geeignet durchzuführen, indem, basierend auf der Drehzahl und der geforderten Antriebskraft der Ausgangswelle die Niedriglastfahrbedingung, bei der es nicht erforderlich ist, eine Antriebskraft der zweiten elektrischen Drehmaschine auf die Ausgangswelle zu übertragen, vordefiniert wird. Daher können der Schleppverlust und der Kernverlust des Rotors der zweiten elektrischen Drehmaschine geeignet unterdrückt werden, wodurch eine Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Brennkraftmaschine ermöglicht wird.
Weiter ist es auch vorteilhaft, dass die Struktur eine Festsetzeinrichtung der ersten elektrischen Drehmaschine enthält, um einen Rotor der ersten elektrischen Drehmaschine selektiv festzusetzen.
Durch die vorbeschriebene Strukturierung kann in dem Zustand, in dem es nicht erforderlich ist, die Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die erste elektrische Drehmaschine zu übertragen, beispielsweise wenn keine Erzeugung elektrischer Leistung erforderlich ist, ein Vorgang der Verteilung der Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die Ausgangswelle und die erste elektrische Drehmaschine mittels der Leistungsverteilvorrichtung gestoppt werden; auf diese Weise kann der Zustand erreicht werden, in dem die gesamte Drehantriebskraft der Eingangswelle auf das Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung übertragen wird. Daher können in dem Zustand, in dem es nicht erforderlich ist, die Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die erste elektrische Drehmaschine zu übertragen, der Schleppverlust und der Kernverlust des Rotors der ersten elektrischen Drehmaschine unterdrückt werden, wodurch eine weitere Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Brennkraftmaschine ermöglicht wird.
Eine weitere charakteristische Struktur der erfindungsgemäßen Hybridantriebseinheit liegt darin, dass sie eine mit einer Brennkraftmaschine verbundene Eingangswelle, eine mit Rädern verbundene Ausgangswelle, eine erste elektrische Drehmaschine, eine zweite elektrische Drehmaschine, eine Leistungsverteilvorrichtung zum Verteilen einer Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die Ausgangswelle und die erste elektrische Drehmaschine, und eine Getriebevorrichtung, die zwischen der zweiten elektrischen Drehmaschine und der Ausgangswelle verbunden ist, enthält, wobei die Getriebevorrichtung ein Planetengetriebe ist, das in der Reihenfolge der Drehzahl wenigstens ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement, ein drittes Drehelement und ein viertes Drehelement enthält, wobei das erste Drehelement mittels einer Bremse selektiv an einem nicht drehenden Bauteil festgesetzt wird, das zweite Drehelement mit der Ausgangswelle verbunden ist, das dritte Drehelement mit einem Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung verbunden ist, das vierte Drehelement mit einem Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine verbunden ist und mittels einer zweiten Bremse selektiv an einem nicht drehenden Bauteil festgesetzt ist, und darin, dass die Hybridantriebseinheit eine Kupplung zum selektiven Verbinden des Ausgangsdrehelements der Leistungsverteilvorrichtung und der Ausgangswelle enthält.
Es sei darauf hingewiesen, dass bezüglich eines Planetengetriebemechanismus, der mit drei Drehelementen, einem Sonnenrad, Träger und Hohlrad versehen ist, der Einzelplanetengetriebemechanismus oder eine Vorrichtung, die durch Kombination mehrerer Planetengetriebemechanismen erhalten wird, in der vorliegenden Anmeldung ”Planetengetriebe” genannt wird.
Entsprechend der vorbeschriebenen charakteristischen Struktur kann der Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine mittels der zweiten Bremse selektiv an dem nicht drehenden Bauteil festgesetzt werden. Zusätzlich schaltet in dem Zustand, in dem der Rotor der zwei ten elektrischen Drehmaschine mittels der zweiten Bremse festgesetzt ist, und in dem die Kupplung und die erste Bremse gelöst sind, die Getriebevorrichtung die Drehübertragung zwischen der Ausgangswelle und der zweiten elektrischen Drehmaschine ab und erhöht ferner die Drehzahl der Eingangswelle und überträgt sie auf die Ausgangswelle. Daher können unter einer Niedriglastfahrbedingung, wie einem Hochgeschwindigkeitsreisemodus, in dem es nicht erforderlich ist, eine Antriebskraft der zweiten elektrischen Drehmaschine auf die Ausgangswelle zu übertragen, der Schleppverlust und der Kernverlust des Rotors der zweiten elektrischen Drehmaschine unterdrückt werden, indem die zweite Bremse in Eingriff gebracht wird und die Kupplung und die erste Bremse gelöst werden, wodurch eine Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Brennkraftmaschine ermöglicht wird.
Eine weitere charakteristische Struktur einer erfindungsgemäßen Hybridantriebseinheit liegt darin, dass sie eine mit einer Brennkraftmaschine verbundene Eingangswelle, eine mit Rädern verbundene Ausgangswelle, eine erste elektrische Drehmaschine, eine zweite elektrische Drehmaschine, eine Leistungsverteilvorrichtung zum Verteilen einer Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die Ausgangswelle und die erste elektrische Drehmaschine, und eine Getriebevorrichtung enthält, die zwischen der zweiten elektrischen Drehmaschine und der Ausgangswelle verbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung derart strukturiert ist, dass sie ein erstes Planetengetriebe und ein zweites Planetengetriebe enthält, von denen jedes in Reihenfolge der Drehzahl wenigstens ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement enthält, wobei das erste Drehelement des ersten Planetengetriebes an einem nicht drehenden Bauteil befestigt ist, das zweite Drehelement des ersten Planetengetriebes mittels einer zweiten Kupplung selektiv mit der Ausgangswelle verbunden ist, und das dritte Drehelement des ersten Planetengetriebes derart verbunden ist, dass es integral mit dem zweiten Drehelement des zweiten Planetengetriebes und einem Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung dreht, wobei das erste Drehelement des zweiten Planetengetriebes mit der Ausgangswelle verbunden ist und das dritte Drehelement des zweiten Planetengetriebes mit einem Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine verbunden ist und mittels einer Bremse selektiv an einem nicht drehenden Bauteil festgesetzt ist, und darin, dass die Hybridantriebseinheit eine erste Kupplung enthält, um das Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung und die Ausgangswelle selektiv zu verbinden.
Entsprechend der vorbeschriebenen charakteristischen Struktur kann der Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine mittels der Bremse selektiv an dem nicht drehenden Bauteil festgesetzt werden. Zusätzlich schaltet in dem Zustand, in dem der Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine mittels der Bremse festgesetzt ist und wenn die erste Kupplung und die zweite Kupplung gelöst sind, die Getriebevorrichtung die Drehübertragung zwischen der Ausgangswelle und der zweiten elektrischen Drehmaschine ab und erhöht ferner die Drehzahl der Eingangswelle und übertragt sie auf die Ausgangswelle. Daher können unter einer Niedriglastfahrbedingung, wie einem Hochgeschwindigkeitsreisemodus, in dem es nicht erforderlich ist, eine Antriebskraft der zweiten elektrischen Drehmaschine auf die Ausgangswelle zu übertragen, der Schleppverlust und der Kernverlust des Rotors der zweiten elektrischen Drehmaschine unterdrückt werden, indem die Bremse in Eingriff gebracht wird und die erste Kupplung und die zweite Kupplung ausgerückt werden, wodurch eine Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Brennkraftmaschine ermöglicht wird.
Eine nochmals andere charakteristische Struktur einer erfindungsgemäßen Hybridantriebseinheit liegt darin, dass sie eine mit einer Brennkraftmaschine verbundene Eingangswelle, eine mit Rädern verbundene Ausgangswelle, eine erste elektrische Drehmaschine, eine zweite elektrische Drehmaschine, eine Leistungsverteilvorrichtung zum Verteilen einer Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die Ausgangswelle und die erste elektrische Drehmaschine, und eine Getriebevorrichtung enthält, die zwischen der zweiten elektrischen Drehmaschine und der Ausgangswelle verbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung derart strukturiert ist, dass sie ein erstes Planetengetriebe enthält, das in Reihenfolge der Drehzahl wenigstens ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement, ein drittes Drehelement und ein viertes Drehelement enthält, und weiter so strukturiert ist, dass sie ein zweites Planetengetriebe aufweist, das in Reihenfolge der Drehzahl wenigstens ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement enthält, wobei das erste Drehelement des ersten Planetengetriebes mittels einer ersten Bremse selektiv an einem nicht drehenden Bauteil festgesetzt ist, das zweite Drehelement des ersten Planetengetriebes mittels einer zweiten Bremse selektiv an einem nicht drehenden Bauteil festgesetzt ist, das dritte Drehelement des ersten Planetengetriebes derart verbunden ist, dass es integral mit dem ersten Drehelement des zweiten Planetengetriebes dreht, und das vierte Drehelement des ersten Planetengetriebes mit einem Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine verbunden ist, das zweite Drehelement des zweiten Planetengetriebes mit einem Ausgangsdrehelement der Leistungs verteilvorrichtung verbunden ist und das dritte Drehelement des zweiten Planetengetriebes mit der Ausgangswelle verbunden ist, und darin, dass die Hybridantriebseinheit eine Kupplung zum selektiven Verbinden des Ausgangsdrehelements der Leistungsverteilvorrichtung und der Ausgangswelle enthält.
Entsprechend der vorbeschriebenen charakteristischen Struktur kann der Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine mittels der ersten Bremse und der zweiten Bremse selektiv an dem nicht drehenden Bauteil festgesetzt werden. Zusätzlich schaltet in dem Zustand, in dem der Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine mittels der ersten Bremse und der zweiten Bremse festgesetzt ist und in dem die Kupplung gelöst ist, die Getriebevorrichtung die Drehübertragung zwischen der Ausgangswelle und der zweiten elektrischen Drehmaschine ab und erhöht ferner die Drehzahl der Eingangswelle und überträgt sie auf die Ausgangswelle. Daher können unter einer Niedriglastfahrbedingung, wie einem Hochgeschwindigkeitsreisemodus, in dem es nicht erforderlich ist, eine Antriebskraft der zweiten elektrischen Drehmaschine auf die Ausgangswelle zu übertragen, der Schleppverlust und der Kernverlust des Rotors der zweiten elektrischen Drehmaschine unterdrückt werden, indem die erste Bremse und die zweite Bremse in Eingriff gebracht werden und die Kupplung ausgerückt wird, wodurch eine Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Brennkraftmaschine ermöglicht wird.
Hier ist es vorteilhaft, dass die Leistungsverteilvorrichtung als ein Planetengetriebe strukturiert ist, der in Reihenfolge der Drehzahl wenigstens ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement enthält, wobei das erste Drehelement mit einem Rotor der ersten elektrischen Drehmaschine verbunden ist, das zweite Drehelement mit der Eingangswelle verbunden ist und das dritte Drehelement das Ausgangsdrehelement ist.
Mittels der vorgenannten Struktur kann der Betrieb der Verteilung der Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die Ausgangswelle und die erste elektrische Drehmaschine mittels der Leistungsverteilvorrichtung in geeigneter Weise erfolgen.
Zusätzlich ist es auch vorteilhaft, dass die Struktur eine Bremse enthält, um den Rotor der ersten elektrischen Drehmaschine selektiv festzusetzen.
Mittels der vorbeschriebenen Strukturierung kann in dem Zustand, in dem es nicht erforderlich ist, die Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die erste elektrische Drehmaschine zu übertragen, beispielsweise, wenn keine Erzeugung elektrischer Leistung erforderlich ist, der Betrieb der Verteilung der Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die Ausgangswelle und die erste elektrische Drehmaschine mittels der Leistungsverteilvorrichtung gestoppt werden; auf diese Weise kann der Zustand erreicht werden, in dem die gesamte Drehantriebskraft der Eingangswelle auf das Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung übertragen wird. Daher können in dem Zustand, in dem es nicht erforderlich ist, die Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die erste elektrische Drehmaschine zu übertragen, der Schleppverlust und der Kernverlust des Rotors der ersten elektrischen Drehmaschine unterdrückt werden, wodurch eine weitere Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Brennkraftmaschine erzielt wird.
Eine weitere charakteristische Struktur einer erfindungsgemäßen Hybridantriebseinheit liegt darin, dass sie eine mit einer Brennkraftmaschine verbundene Eingangswelle, eine mit Rädern verbundene Ausgangswelle, eine erste elektrische Drehmaschine, eine zweite elektrische Drehmaschine, eine Leistungsverteilvorrichtung zum Verteilen einer Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die Ausgangswelle und die erste elektrische Drehmaschine, und eine zwischen der zweiten elektrischen Drehmaschine und der Ausgangswelle verbundene Getriebevorrichtung enthält, und darin, dass sie derart strukturiert ist, dass sie zwischen einem festgesetzten Schnellmodus, in dem sowohl ein Rotor der ersten elektrischen Drehmaschine als auch ein Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine festgesetzt sind und in dem eine Drehzahl der Eingangswelle erhöht wird und auf die Ausgangswelle übertragen wird, und einem geteilten Normalmodus schaltbar ist, in dem die Drehantriebskraft der Eingangswelle über die Leistungsverteilvorrichtung auf die erste elektrische Drehmaschine und die Ausgangswelle verteilt wird und in dem eine Drehantriebskraft der zweiten elektrischen Drehmaschine über die Getriebevorrichtung auf die Ausgangswelle übertragen wird.
Entsprechend der vorstehend beschriebenen charakteristischen Struktur können unter einer Niedriglastfahrbedingung, wie einem Hochgeschwindigkeitsreisemodus, in dem es nicht erforderlich ist, eine Antriebskraft der zweiten elektrischen Drehmaschine auf die Ausgangswelle zu übertragen, die Rotoren sowohl der ersten elektrischen Drehmaschine als auch der zweiten elektrischen Drehmaschine festgesetzt werden, indem auf den festgesetz ten Schnellmodus geschaltet wird, um den Schleppverlust und den Kernverlust der Rotoren der ersten und der zweiten elektrischen Drehmaschinen zu unterdrücken, und die Drehzahl der Eingangswelle kann ebenfalls erhöht werden und auf die Ausgangswelle übertragen werden, um zu verhindern, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine übermäßig hoch wird. Daher kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Brennkraftmaschine unter solch einer Hochlastfahrbedingung verbessert werden. Andererseits kann unter anderen Fahrbedingungen durch Schalten auf den geteilten Normalmodus die Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die Ausgangswelle und die erste elektrische Drehmaschine verteilt werden und eine von der ersten elektrischen Drehmaschine und der zweiten elektrischen Drehmaschine kann elektrische Leistung erzeugen, während die andere im Leistungsbetrieb laufen kann, wodurch ein Fahren mit effizient arbeitender Brennkraftmaschine möglich ist.
Hier ist es bevorzugt, dass die Struktur auch auf einen geteilten Schnellmodus schaltbar ist, bei dem die Drehantriebskraft der Eingangswelle über die Leistungsverteilvorrichtung auf die erste elektrische Drehmaschine und die Ausgangswelle verteilt wird, der Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine festgesetzt ist und die Drehzahl der Eingangswelle erhöht ist und auf die Ausgangswelle übertragen wird.
Mittels der vorbeschriebenen Strukturierung bewirkt, wenn in einer elektrischen Speichervorrichtung, wie einer Batterie, verbleibende Elektrizität während des Fahrens in dem festgesetzten Schnellmodus auf einen geringen Pegel vermindert wird, das Schalten des Modus auf den geteilten Schnellmodus, dass die Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die erste elektrische Drehmaschine und die Ausgangswelle über die Leistungsverteilvorrichtung verteilt wird, wodurch ermöglicht wird, dass die erste elektrische Drehmaschine elektrische Leistung erzeugt. Daher können mit dieser Struktur unter der Niedriglastfahrbedingung, wie dem Hochgeschwindigkeitsreisemodus, bei dem es nicht erforderlich ist, eine Antriebskraft der zweiten elektrischen Drehmaschine auf die Ausgangswelle zu übertragen, der Schleppverlust und der Kernverlust des Rotors der zweiten elektrischen Drehmaschine unterdrückt werden, wodurch eine Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Brennkraftmaschine ermöglicht wird, und ferner ist das Erzeugen elektrischer Leistung ebenfalls möglich, indem der Modus je nach Notwendigkeit auf den geteilten Schnellmodus geschaltet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Strukturdiagramm, das eine Hybridantriebseinheit entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Systemstrukturdiagramm der Hybridantriebseinheit entsprechend der ersten Ausführungsform.
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Steuerkennfeldes für die Hybridantriebseinheit entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist eine Ansicht, die eine Betriebstabelle für die Hybridantriebseinheit entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Drehzahldiagramm einer Leistungsverteilvorrichtung entsprechend der ersten Ausführungsform.
6 ist ein Drehzahldiagramm einer Getriebevorrichtung entsprechend der ersten Ausführungsform.
7 zeigt Zeitdiagramme, die Betriebe verschiedener Teile während der Modusumschaltung der Hybridantriebseinheit entsprechend der ersten Ausführungsform zeigen.
8 zeigt Zeitdiagramme, die Betriebe verschiedener Teile während der Modusumschaltung der Hybridantriebseinheit entsprechend der ersten Ausführungsform zeigen.
9 ist ein Strukturdiagramm, das eine Hybridantriebseinheit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist eine Ansicht, die eine Betriebstabelle für die Hybridantriebseinheit entsprechend der zweiten Ausführungsform zeigt.
11 zeigt Drehzahldiagramme einer Getriebevorrichtung entsprechend der zweiten Ausführungsform.
12 ist ein Strukturdiagramm, das eine Hybridantriebseinheit entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist eine Ansicht, die eine Betriebstabelle für die Hybridantriebseinheit entsprechend der dritten Ausführungsform zeigt.
14 zeigt Drehzahldiagramme einer Getriebevorrichtung entsprechend der dritten Ausführungsform.
BESTE MODI ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
1. Erste Ausführungsform
Zunächst wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Strukturdiagramm, das eine mechanische Struktur einer Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Erfindung zeigt. Es sei darauf hingewiesen, dass die untere Hälfte der Struktur, die bezüglich der zentralen Achse symmetrisch ist, in 1 weggelassen ist. 2 ist ein schematisches Diagramm, das eine Systemstruktur der Antriebseinheit H für ein Hybridfahrzeug der vorliegenden Erfindung zeigt. Es sei darauf hingewiesen, dass in 2 doppelt durchgezogene Linien Übertragungspfade der Antriebskraft zeigen, doppelt gestrichelte Linien Übertragungspfade der elektrischen Leistung zeigen und weiße umrissene Pfeile Strömungen von Hydrauliköl zeigen. Zusätzlich zeigen schwarze durchgezogene Pfeile Übertragungspfade unterschiedlicher Arten von Informationen.
Wie in diesen Figuren dargestellt, enthält die Hybridantriebseinheit H eine mit einer Brennkraftmaschine E verbundene Eingangswelle I, eine mit Rädern W verbundene Ausgangswelle O, einen ersten Motor/Generator MG1, einen zweiten Motor/Generator MG2, eine Leistungsverteilvorrichtung P1 zum Verteilen einer Drehkraft der Eingangswelle I auf die Ausgangswelle O und den ersten Motor/Generator MG1, und eine Getriebevorrichtung P2, die zwischen dem zweiten Motor/Generator MG2 und der Ausgangswelle O angeordnet ist. Diese Komponenten sind in einem Gehäuse Dc der Antriebseinheit untergebracht (nachfolgend einfach ”Gehäuse Dc” genannt) das ein nicht drehendes Bauteil ist, das an einer Fahrzeugkarosserie befestigt ist. Diese Hybridantriebseinheit H ist derart strukturiert, dass ein Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 festsetzbar ist, die Drehübertragung zwischen der Ausgangswelle O und dem zweiten Motor/Generator MG2 abschaltbar ist und die Drehzahl der Eingangswelle I vergrößerbar und unter Verwendung der Getriebevorrichtung P2 auf die Ausgangswelle O übertragbar ist. Es sei bemerkt, dass in der vorliegenden Ausführungsform der erste Motor/Generator MG1 einer ”ersten elektrischen Drehmaschine” der vorliegenden Erfindung entspricht und der zweite Motor/Generator MG2 einer ”zweiten elektrischen Drehmaschine” der vorliegenden Erfindung entspricht.
1-1. Mechanische Struktur der Hybridantriebseinheit H
Zunächst wird die mechanische Struktur der Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in den 1 und 2 dargestellt, ist die Eingangswelle I mit der Brennkraftmaschine E verbunden. Hierbei können unterschiedliche Arten von bisher bekannten Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung, wie ein Benzinmotor und ein Dieselmotor als die Brennkraftmaschine E verwendet werden. In dem vorliegenden Beispiel ist die Eingangswelle I integral mit einer Ausgangsdrehwelle, wie einer Kurbelwelle, der Brennkraftmaschine E verbunden. Vorteilhaft ist eine Struktur, bei der die Eingangswelle I mittels eines dazwischen angeordneten Dämpfers oder einer Kupplung mit der Ausgangsdrehwelle der Brennkraftmaschine E verbunden ist. Die Ausgangswelle O ist mit den Rädern derart verbunden, dass sie in der Lage ist, die Drehantriebskraft über eine Differentialvorrichtung 17 usw. zu übertragen. Eine Zwischenwelle M ist mit einem Ringrad bzw. Hohlrad r1 der Leistungsverteilvorrichtung P1 und einem Träger ca2 der Getriebevorrichtung P2 verbunden, so dass sie diese miteinander kuppelt und sie integral mit ihnen dreht. Die Zwischenwelle M ist ferner über eine erste Kupplung C1 selektiv mit der Ausgangswelle O verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Eingangswelle I, die Ausgangswelle O und die Zwischenwelle M alle koaxial zueinander angeordnet.
Der erste Motor/Generator MG1 hat einen Stator St1, der an dem Gehäuse Dc befestigt ist, und einen Rotor Ro1, der radial innerhalb des Stators St1 drehbar gehalten ist. Der Rotor Ro1 des ersten Motor/Generators MG1 ist derart gekoppelt, dass er integral mit einem Sonnenrad s1 der Leistungsverteilvorrichtung P1 dreht. Der zweite Motor/Generator MG2 hingegen hat einen Stator St2, der an dem Gehäuse Dc befestigt ist, und einen Rotor Ro2, der radial innerhalb des Stators St2 drehbar gehalten ist. Der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 ist derart gekuppelt, dass er integral mit einem zweiten Sonnenrad s3 der Getriebevorrichtung P2 dreht. Der erste Motor/Generator MG1 und der zweite Motor/Generator MG2 sind jeweils über einen Wechselrichter 12 elektrisch mit einer Batterie 11 verbunden, die als eine elektrische Speichervorrichtung dient, wie in 2 dargestellt. Auf diese Weise können der erste Motorgenerator MG1 und der zweite Motorgenerator MG2 jeweils als ein Motor (elektrische Drehmaschine) dienen, dem elektrische Leistung zugeführt wird und der motorische bzw. Antriebsleistung erzeugt, und als ein Generator (Elektrizität erzeugende Maschine), dem Antriebsleistung zugeführt wird und der elektrische Leistung erzeugt.
In dem vorliegenden Beispiel lädt der erste Motor/Generator MG1, der hauptsächlich als ein Generator dient, der elektrische Energie mittels Antriebskraft erzeugt, die über das Sonnenrad s1 der Leistungsverteilvorrichtung P1 eingegeben wird, die Batterie 11, oder liefert elektrische Energie zum Antrieb des zweiten Motor/Generators MG2. Jedoch kann auch ein Fall vorliegen, bei dem erste Motor/Generator MG1 während einer Hochgeschwindigkeitsfahrt eines Fahrzeugs als Motor dient. Andererseits dient der zweite Motor/Generator MG2 hauptsächlich als ein Motor, der die Antriebskraft für das fahrende Fahrzeug unterstützt. Wenn der erste Motor/Generator MG1 während einer Hochgeschwindigkeitsfahrt des Fahrzeugs als Motor dient, dient der zweite Motor/Generator MG2 jedoch als ein Generator. Zusätzlich dient, wenn das Fahrzeug verzögert, der zweite Motorgenerator MG2 ebenfalls als ein Generator, der elektrische Energie aus der Trägheitskraft des Fahrzeugs regeneriert. Solche Betriebe des ersten Motor/Generators MG1 und des zweiten Motor/Generators MG2 werden entsprechend Steuerbefehlen von einer Steuereinheit ECU durchgeführt.
Wie in 1 gezeigt, ist die Leistungsverteilvorrichtung P1 aus einem Planetengetriebemechanismus der Einfachplanetenbauart zusammengesetzt, der koaxial zur Eingangswelle I angeordnet ist. Mit anderen Worten hat die Leistungsverteilvorrichtung P1 als Drehelemente einen Träger ca1, der eine Mehrzahl von Planetenrädern trägt, sowie das Sonnenrad s1 und das Hohlrad r1, die jeweils mit den Planetenrädern kämmen. Das Sonnenrad s1 ist derart verbunden, dass es integral mit dem Rotor Ro1 des ersten Motor/Generators MG1 dreht und weiter mittels einer dritten Bremse B3 selektiv am Gehäuse Dc festgesetzt ist. Der Träger ca1 ist derart verbunden, dass er integral mit der Eingangswelle I dreht. Das Hohlrad r1 ist derart verbunden, dass es integral mit der Zwischenwelle M dreht. Demzufolge ist das Hohlrad r1 über die Zwischenwelle M und die Getriebevorrichtung P2, oder, wenn die erste Kupplung C1 eingerückt ist, über die erste Kupplung C1 mit der Ausgangswelle O verbunden. Entsprechend dient das Hohlrad r1 als ein ”Ausgangsdrehelement” der Leistungsverteilvorrichtung P1. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen das Sonnenrad s1, der Träger ca1 und das Hohlrad r1 jeweils einem ”ersten Drehelement m1”, einem ”zweiten Drehelement m2” und einem ”dritten Drehelement m3” der Leistungsverteilvorrichtung P1 der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich bildet die dritte Bremse B3 in der vorliegenden Erfindung die ”Festsetzeinrichtung 1 der ersten elektrischen Drehmaschine, da die dritte Bremse B3 den Rotor Ro1 des ersten Motor/Generators MG1 selektiv festsetzen kann.” Die Getriebevorrichtung P2 der vorliegenden Ausführungsform ist aus einem vierelementigen Planetengetriebe mit vier Drehelementen zusammengesetzt, das koaxial zur Eingangswelle I angeordnet ist. Mit anderen Worten hat die Getriebevorrichtung P2 als Drehelemente zwei Sonnenräder, d. h. ein erstes Sonnenrad s2 und das zweite Sonnenrad s3, ein Hohlrad r3 und den Träger ca2. Der Träger ca2 ist dabei derart strukturiert, dass er sowohl ein kurzes Ritzel- bzw. Planetenrad trägt, das mit beiden, dem zweiten Sonnenrad s3 und dem Hohlrad r3 kämmt, als auch ein abgestuftes, langes Ritzel- bzw. Planetenrad trägt, dessen Bereich mit großem Durchmesser mit dem ersten Sonnenrad s2 kämmt und dessen Bereich mit kleinem Durchmesser mit dem kurzen Planetenrad kämmt. Das erste Sonnenrad s2 ist mittels einer ersten Bremse B1 selektiv an dem Gehäuse Dc festgesetzt. Das Hohlrad r3 ist derart verbunden, dass es integral mit der Ausgangswelle O dreht. Der Träger ca2 ist derart verbunden, dass er über die Zwischenwelle M integral mit dem Hohlrad r1 der Leistungsverteilvorrichtung P1 dreht. Das zweite Sonnenrad s3 ist derart verbunden, dass es integral mit dem Rotor Rot des zweiten Motor/Generators MG2 dreht und ferner selektiv über eine zweite Bremse B2 an dem Gehäuse Dc festgesetzt ist. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen das erste Sonnenrad s2, das Hohlrad r3, der Träger ca2 und das zweite Sonnenrad s3 jeweils dem ”ersten Drehelement m1”, dem ”zweiten Drehelement m2”, dem ”dritten Drehelement m3” und einem ”vierten Drehelement m4” der Getriebevorrichtung P2 der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich bildet in der vorliegenden Ausführungsform, da die zweite Bremse B2 selektiv den Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 am Gehäuse Dc festsetzen kann, die zweite Bremse B2 ”eine Festsetzeinrichtung 2 für die zweite elektrische Drehmaschine” der vorliegenden Erfindung.
Weiter sind der Träger ca2 und das Hohlrad r3 der Getriebevorrichtung P2 über die erste Kupplung C1 selektiv miteinander verbunden. Daher sind die Zwischenwelle M, die mit dem Träger ca2 der Getriebevorrichtung P2 verbunden ist, und das Hohlrad r1, das das Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung P1 ist, selektiv mit der Ausgangswelle O verbunden, die über die erste Kupplung C1 mit dem Hohlrad r3 der Getriebevorrichtung P2 verbunden ist. Mit anderen Worten ist im Eingriffszustand der ersten Kupplung C1 das Hohlrad r1 der Leistungsverteilvorrichtung P1 derart verbunden, das es integral mit der Ausgangswelle O dreht. Zusätzlich ist in einem solchen Eingriffszustand der ersten Kupplung C1 die Getriebevorrichtung P2 in einen direkt verbundenen Zustand gebracht, in dem alle Drehelemente s2, s3, ca2 und r3 integral drehen. Andererseits ist im ausgerückten Zustand der ersten Kupplung C1 das Hohlrad r1 der Leistungsverteilvorrichtung P1 über die Getriebevorrichtung P2 mit der Ausgangswelle O verbunden.
Wie vorstehend beschrieben ist der zweite Motor/Generator MG2 derart verbunden, dass er integral mit dem zweiten Sonnenrad s3 der Getriebevorrichtung P2 dreht, und die Ausgangswelle O ist derart verbunden, dass sie integral mit dem Hohlrad r3 der Getriebevorrichtung P2 dreht. Entsprechend ist der zweite Motor/Generator MG2 über die Getriebevorrichtung P2 mit der Ausgangswelle O verbunden, genauer, über das zweite Sonnenrad s3, den Träger ca2 und das Hohlrad r3. Wenn die erste Kupplung C1 ausgerückt ist und der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 und das zweite Sonnenrad s3 mittels der zweiten Bremse B2 an dem Gehäuse Dc festgesetzt sind, wird in der Getriebevorrichtung P2 die Drehung zwischen der Zwischenwelle M und der Ausgangswelle O über den Träger ca2 und das Hohlrad r3 übertragen; jedoch wird diese Drehung nicht auf das zweite Sonnenrad s3 übertragen. Daher ist die Getriebevorrichtung P2 derart strukturiert, dass sie die Übertragung der Drehung zwischen der Ausgangswelle O und dem zweiten Motor/Generator MG2 durch Ausrücken der ersten Kupplung C1, in einen Zustand, in dem der Rotor Ro2 des zweiten Motorgenerators mittels der zweiten Bremse B2 festgesetzt ist, abschalten kann. Zusätzlich ist in einem solchen Zustand, in dem die erste Kupplung C1 ausgerückt ist und der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 und das zweite Sonnenrad s3 mittels der zweiten Bremse B2 an dem Gehäuse Dc festgesetzt sind, die Getriebevorrichtung P2 derart strukturiert, dass die Drehzahl des Trägers ca2 (der Zwischenwelle M) beschleunigt bzw. erhöht wird und auf die Ausgangswelle O übertragen wird. Daher ist die Getriebevorrichtung P2 derart aufgebaut, dass die Drehzahl des Hohlrades r1, das das Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung P1 ist, erhöht wird und auf die Ausgangswelle O übertragen wird. Folglich bilden in der vorliegenden Ausführungsform die erste Kupplung C1 und die Getriebevorrichtung P2 die ”Übertragungsabschaltvorrichtung 3” der vorliegenden Erfindung.
Wie vorstehend beschrieben, enthält diese Hybridantriebseinheit H als Reibeingriffselemente die erste Kupplung C1, die erste Bremse B1, die zweite Bremse B2 und die dritte Bremse B3. Als diese Reibeingriffselemente können Mehrscheibenkupplungen und Mehrscheibenbremsen verwendet werden, die beide hydraulisch betätigt sind. Wie in 2 dargestellt, wird der diesen Reibeingriffselementen zugeführte hydraulische Druck von einer hydraulischen Steuereinheit 13 gesteuert, die mit Hilfe von Steuerbefehlen aus der Steuereinheit ECU arbeitet. Das Hydrauliköl wird der hydraulischen Steuereinheit 13 von einer mechanischen Ölpumpe 14, während die Brennkraftmaschine E läuft, und von einer elektrischen Ölpumpe 15, wenn die Brennkraftmaschine nicht läuft, zugeführt. Die mechanische Ölpumpe 14 wird im vorliegenden Fall von der Drehantriebskraft der Eingangswelle I angetrieben. Die elektrische Ölpumpe 15 wird mittels elektrischer Leistung angetrieben, die von der Batterie 11 über einen Wechselrichter 16 für die elektrische Ölpumpe zugeführt wird (der Zufuhrpfad ist nicht dargestellt). Es sei darauf hingewiesen, dass in 2 die erste Kupplung C1, die erste Bremse B1 und die zweite Bremse B2 nicht als in der Getriebevorrichtung P2 enthalten dargestellt sind, und die dritte Bremse B3 ebenfalls nicht als in der Leistungsverteilvorrichtung P1 enthalten dargestellt sind.
1-2. Struktur des Steuersystems der Hybridantriebseinheit H
Als nächstes wird eine Struktur eines Steuersystems der Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in 2 dargestellt, führt die Steuereinheit ECU die Betriebssteuerung der Reibeingriffselemente C1, B1, B2 und B3 (siehe 1) und der elektrischen Ölpumpe 15, beispielsweise über die Brennkraftmaschine E, den ersten Motor/Generator MG1, den zweiten Motor/Generator MG2 und die hydraulische Steuereinheit 13 unter Verwendung von Informationen von Sensoren Se1 bis Se7 durch, die an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs installiert sind. Als diese Sensoren sind im vorliegenden Beispiel ein Sensor Se1 für die Drehzahl des ersten Motor/Generators, ein Sensor Se2 für die Drehzahl des zweiten Motor/Generators, ein Sensor Se3 für die Drehzahl der Brennkraftmaschine, ein Batteriezustandserfassungssensor Se4, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor Se5, ein die Betätigung eines Fahrpedals erfassender Sensor Se6 und ein die Betätigung einer Bremse erfassender Sensor Se7 installiert.
Der Sensor Se1 zum Erfassen der Drehzahl des ersten Motor/Generators ist dabei ein Sensor, der eine Drehzahl des Rotors Ro1 des ersten Motor/Generators MG1 erfasst. Der Sensor Se2 zur Erfassung der Drehzahl des zweiten Motor/Generators ist ein Sensor, der eine Drehzahl des Rotors Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 erfasst. Der Brennkraftmaschinendrehzahlsensor Se3 ist ein Sensor, der eine Drehzahl der Ausgangsdrehwelle der Brennkraftmaschine E erfasst. Da die Eingangswelle I integral mit der Ausgangsdrehwelle der Brennkraftmaschine E dreht, stimmt dabei die von dem Brennkraftmaschinendrehsensor Se3 erfasste Drehzahl der Brennkraftmaschine E mit der Drehzahl der Eingangswelle I überein. Der Batteriezustandserfassungssensor Se4 ist ein Sensor, der einen Zustand, wie eine Ladungsmenge, der Batterie 11 erfasst. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor Se5 ist ein Sensor, der eine Drehzahl der Ausgangswelle O erfasst, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu erfassen. Der Sensor Se6 zur Erfassung der Betätigung eines Fahrpedals ist ein Sensor zum Erfassen des Ausmaßes der Betätigung eines Fahrpedals 18. Der Bremsbetätigungserfassungssensor Se7 ist ein Sensor, der ein Ausmaß der Betätigung eines Bremspedals 19 erfasst, das mit Radbremsen (nicht dargestellt) zusammenwirkt.
Die Steuereinheit ECU enthält weiter eine Brennkraftmaschinensteuereinrichtung 31, eine Motor/Generatorsteuereinrichtung 32, eine Batteriezustandserfassungseinrichtung 33, eine Motor/Generatordrehungserfassungseinrichtung 34, eine Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung 35, eine Schaltsteuereinrichtung 36, eine Steuereinrichtung 37 für die elektrische Ölpumpe, eine Brennkraftmaschinendreherfassungseinrichtung 38, eine Modus/Schaltstufenwähleinrichtung 39 und eine Erfassungseinrichtung 40 für geforderte Antriebskraft. Diese in der Steuereinheit ECU enthaltenen Einrichtungen sind derart strukturiert, dass, unter Verwendung einer arithmetischen Verarbeitungseinheit, wie einer CPU, als ein Kernbauteil, funktionale Bereiche davon zum Durchführen unterschiedlicher Verarbeitungen von Eingangsdaten durch Hardware und/oder Software (Programme) implementiert sind.
Die Brennkraftmaschinensteuereinrichtung 31 führt eine Betriebssteuerung der Brennkraftmaschine E durch, wie einen Start- und Stoppvorgang, Drehzahlsteuerung und Ausgangsdrehmomentsteuerung. Die Motor/Generatorsteuereinrichtung 32 führt über den Wechselrichter 12 eine Betriebssteuerung des ersten Motor/Generators MG1 und des zweiten Motor/Generators MG2 durch, wie Drehzahlsteuerung und Drehmomentsteuerung. Die Batteriezustandserfassungseinrichtung 33 erfasst den Zustand, wie die Ladungsmenge, der Batterie 11 basierend auf dem Ausgang des Batteriezustandserfassungssensors Se4. Die Motor/Generatordreherfassungseinrichtung 34 erfasst die Drehzahlen des ersten Motor/Generators MG1 und des zweiten Motor/Generators MG2, basierend auf den Ausgängen des Drehzahlsensors Se1 für den ersten Motor/Generator und den Drehzahlsensor Se2 für den zweiten Motor/Generator. Die Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung 35 erfasst die Fahrzeuggeschwindigkeit, basierend auf dem Ausgang des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors Se5.
Die Schaltsteuereinrichtung 36 rückt die Reibeingriffselemente C1, B1, B2 und B3 (siehe 1) der Hybridantriebseinheit H durch Steuerung des Betriebs der hydraulischen Steuereinheit 13 ein oder aus, und führt eine Schaltsteuerung des Betriebsmodus und der Schaltstufe der Hybridantriebseinheit H durch. Die Steuereinrichtung 37 für die elektrische Ölpumpe führt die Betriebssteuerung der elektrischen Ölpumpe 15 über den Wechselrichter 16 für die elektrische Ölpumpe durch. Die Brennkraftmaschinendreherfassungseinrichtung 38 erfasst Drehzahlen der Ausgangsdrehwelle der Brennkraftmaschine E und der Eingangswelle I, basierend auf dem Ausgang des Brennkraftmaschinendreherfassungssensors Se3. Die Erfassungseinrichtung 40 für die geforderte Antriebskraft berechnet und erhält die vom Fahrer geforderte Antriebskraft, basierend auf den Ausgängen des Sensors Se6 zur Erfassung der Betätigung des Fahrpedals und des Sensors Se7 zur Erfassung der Betätigung der Bremse.
Die Modus/Schaltstufenwähleinrichtung 39 wählt den Betriebsmodus und die Schaltstufe entsprechend einer Information, wie einem Kennfeld, das in 3 gezeigt ist, und dem Zustand der Batterie 11, der von der Batteriezustandserfassungseinrichtung 33 erfasst wird. 3 ist ein Diagramm, das ein Kennfeld zeigt, welches die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit, der geforderten Antriebskraft und jedem Bereich vordefiniert, der von jeder in jedem Betriebsmodus enthaltenen Schaltstufe abgedeckt wird, und die ein Beispiel für die Verwendung in der Modus/Schaltstufenwähleinrichtung 39 zeigt. In diesem Diagramm stellt die waagrechte Achse die Fahrzeuggeschwindigkeit dar und die senkrechte Achse stellt die geforderte Antriebskraft dar, die, basierend auf dem Ausmaß der Betätigung eines Fahrpedals, usw. von der Erfassungseinrichtung 40 für die geforderte Antriebskraft erhalten wird. Die Modus/Schaltstufenwähleinrichtung 39 wählt eine geeignete Schaltstufe entsprechend dem Kennfeld, abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der geforderten Antriebskraft. Genauer erhält die Modus/Schaltstufenwähleinrichtung 39 von der Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung 35 Informationen über die Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Modus/Schaltstufenwähleinrichtung 39 enthält weiter Informationen über die geforderte Antriebskraft von der Erfassungseinrichtung 40 für die geforderte Antriebskraft. Dann wählt die Modus/Schaltstufenwähleinrichtung 39 entsprechend dem Kennfeld gemäß 3 eine Schaltstufe, die abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der erhaltenen geforderten Antriebskraft definiert ist.
In dem vorliegenden Beispiel wird eine Schaltstufe aus drei Schaltstufen, einer Niedrigstufe (Lo) im geteilten Modus, einer Hochstufe (Hi) im geteilten Modus und einer Schnellstufe (OD) im geteilten Modus oder festgesetzten Modus, gewählt. Mit anderen Worten wählt die Modus/Schaltstufenwähleinrichtung 39 eine Schaltstufe, abhängig davon, in welchem der Bereiche, d. h., dem Niederstufenbereich (der in 3 mit ”Lo” bezeichnete Bereich), dem Hochstufenbereich (der in 3 mit ”Hi” bezeichnete Bereich) und dem Schnellstufenbereich (der in 3 mit ”OD” bezeichnete Bereich), der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von der Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung 35 erfasst wird, und die geforderte Antriebskraft, die von der Einrichtung 40 zum Erfassen der geforderten Antriebskraft erfasst wird, bestimmte Punkt in dem in 3 gezeigten Kennfeld angeordnet ist. Die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Drehzahl der Ausgangswelle O können hierbei als einander ähnlich betrachtet werden, da zwischen ihnen eine konstante Beziehung besteht. Daher entspricht in der vorliegenden Erfindung der Schnellstufenbereich in dem 3 gezeigten Kennfeld einem „Hochgeschwindigkeits- und Niedrigantriebskraftbereich” der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich wählt, wenn die Schnellstufe (OD) gewählt wird, die Modusschaltstufenwähleinrichtung 39 einen Betriebsmodus des geteilten Modus oder des festgesetzten Modus, basierend auf einer Information, wie dem Zustand der Batterie 11, der von der Batteriezustandserfassungseinrichtung 33 erfasst wird.
1-3. Betriebsmodi der Hybridantriebseinheit H
Im Weiteren werden die Betriebsmodi, die mit der Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Ausführungsform realisiert werden können, beschrieben. 4 ist eine Betriebstabelle, die eine Mehrzahl von Betriebsmodi und die Betriebszustände der Reibeingriffselemente C1, B1, B2 und B3 in jeder Schaltstufe zeigt, die in jedem Betriebsmodus enthalten ist. In dieser Figur zeigt ”0” an, dass das jeweilige Reibeingriffselement in einem Eingriffszustand ist. ”Keine Marke” zeigt dagegen, dass das jeweilige Reibeingriffselement in einem Außereingriffszustand ist. Wie in dieser Figur gezeigt, ist die vorliegende Hybridantriebseinheit H derart strukturiert, dass sie zwischen zwei Betriebsmodi des ”geteilten Modus” und ”festgesetzten Modus” geschaltet werden kann. Der geteilte Modus ist dabei ein Modus, in dem die Drehantriebskraft der Eingangswelle I auf den ersten Motor/Generator MG1 und die Zwischenwelle M an der Seite der Ausgangswelle O über die Leistungsverteilvorrichtung P1 aufgeteilt wird. Der festgesetzte Modus ist ein Modus, bei dem sowohl der Rotor Ro1 des ersten Motor/Generators MG1 als auch der Rotor Ro2 des zweiten Mo tor/Generators MG2 festgesetzt sind, und die Drehzahl der Eingangswelle I auf die Ausgangswelle O übertragen wird. Die Hybridantriebseinheit H hat in dem geteilten Modus drei Schaltstufen, nämlich die Niederstufe (Lo), die Hochstufe (Hi) und die Schnellstufe (OD). Andererseits ist bei der vorliegenden Hybridantriebseinheit H die einzige Schaltstufe in dem festgesetzten Modus die Schnellstufe (OD). Bei der Niedrigstufe (Lo) und der Hochstufe (Hi) in dem geteilten Modus wird die Drehantriebskraft des Rotors Rot des zweiten Motor/Generators MG2 über die Getriebevorrichtung P2 auf die Ausgangswelle O übertragen, wohingegen in der Schnellstufe (OD) sowohl im geteilten Modus als auch im festgesetzten Modus der Rotor Ro2 des zweiten Motorgenerators MG2 festgesetzt ist.
Zusätzlich zeigt 5 ein Drehzahldiagramm der Leistungsverteilvorrichtung P1 und 6 zeigt ein Drehzahldiagramm der Getriebevorrichtung P2. In diesen Drehzahldiagrammen entspricht jede vertikale Achse der Drehzahl eines jeweiligen Drehelements. Mit anderen Worten zeigt ”0”, das der vertikalen Achse entsprechend geschrieben ist, an, dass die Drehzahl Null ist, wobei dargestellt ist, dass aufwärts positiv ist und abwärts negativ ist. Daneben entspricht jede der parallel angeordneten, mehreren vertikalen Linien einem jeweiligen Drehelement der Leistungsverteilvorrichtung P1 oder der Getriebevorrichtung P2. Mit anderen Worten entsprechen die oben an den vertikalen Linien in 5 vorhandenen Beschriftungen ”s1”, ”ca1”, ”r1” dem Sonnenrad s1, dem Träger ca1 und dem Hohlrad r1 der Leistungsverteilvorrichtung P1. Ähnlich entsprechen ”s2”, ”r3”, ”ca2” und ”s3”, die oben an den vertikalen Linien der 6 geschrieben sind, dem ersten Sonnenrad s2, dem Hohlrad r3, dem Träger ca2 und dem zweiten Sonnenrad s3 der Getriebevorrichtung P2. Weiter entsprechen die Zwischenräume zwischen den den Drehelementen entsprechenden vertikalen Linien den Übersetzungsverhältnissen der Leistungsverteilvorrichtung P1 und der Getriebevorrichtung P2. Es sei darauf hingewiesen, dass die Bezeichnungen ”E”, ”MG1”, ”MG2”, ”M” und ”O” unten an den vertikalen Linien in diesen Drehzahldiagrammen jeweils die Brennkraftmaschine E, den ersten Motor/Generator MG1, den zweiten Motor/Generator MG2, die Zwischenwelle M und die Ausgangswelle O darstellen, die derart verbunden sind, dass sie integral mit den Drehelementen drehen, die durch die jeweiligen vertikalen Linien dargestellt sind. Zusätzlich bedeutet die Marke ”X” in diesen Drehzahldiagrammen, dass die Bremse B1, B2 oder B3 in Eingriff ist.
Zusätzlich zeigt in 5 die gerade Linie Sp ein Beispiel des Betriebszustandes der Leistungsverteilvorrichtung P1 in dem geteilten Modus an und die gerade Linie Fx zeigt einen Betriebszustand der Leistungsverteilvorrichtung P1 in dem festgesetzten Modus an. Weiter zeigen in 6 die geraden Linien Lo, Hi und OD die Betriebszustände der Getriebevorrichtung P2 in der Niedrigstufe (Lo), der Hochstufe (Hi) und der Schnellstufe (OD). In der nachfolgenden Beschreibung bedeutet, wenn eine einfache Bezeichnung ”Niederstufe (Lo)” oder ”Hochstufe (Hi)” verwendet wird, diese Bezeichnung die Niederstufe im geteilten Modus oder die Hochstufe im geteilten Modus und wenn ein einfacher Ausdruck ”Schnellmodus (OD)” verwendet wird, bedeutet diese Bezeichnung die Schnellstufe (OD) im geteilten Modus oder im festgesetzten Modus. Wenn eine einfache Bezeichnung ”Schaltstufe” in der nachfolgenden Beschreibung verwendet wird, bezieht sich diese Bezeichnung auf alle oder einen Teil einer Mehrzahl von Schaltstufen im geteilten Modus und im festgesetzten Modus.
Wie vorstehend beschrieben, wird jeder dieser Betriebsmodi und Schaltstufen von der Modus/Schaltstufenwähleinrichtung 38, basierend auf Informationen wie dem Kennfeld gemäß 3 und dem Zustand der Batterie 11 ausgewählt. Dann wird das Schalten auf den ausgewählten Betriebsmodus und die Schaltstufe durchgeführt, indem die Reibeingriffselemente C1, B1, B2 und B3 über Steuerbefehle aus der Steuereinheit ECU eingerückt bzw. in Eingriff gebracht oder ausgerückt bzw. außer Eingriff gebracht werden. In diesem Fall führt die Steuereinheit ECU auch die Steuerung der Drehzahl und des Drehmoments des ersten Motor/Generators MG1 und des zweiten Motor/Generators MG2 durch, wobei die Motor/Generatorsteuereinrichtung 32 verwendet wird, und führt zusätzlich die Steuerung der Drehzahl und des Drehmoments der Brennkraftmaschine E durch, wobei die Brennkraftmaschinensteuereinrichtung 31 verwendet wird. Der Betriebszustand der Hybridantriebseinheit H in jedem Betriebsmodus und jeder Schaltstufe wird nachfolgend im Detail getrennt bezüglich des Betriebszustandes der Leistungsverteilvorrichtung P1 und des Betriebszustandes der Getriebevorrichtung P2 beschrieben.
1-4. Betriebszustand der Leistungsverteilvorrichtung
Wie in 5 dargestellt, wird die Leistungsverteilvorrichtung P1 in dem geteilten Modus und dem festgesetzten Modus in verschiedene Betriebszustände gebracht. Wenn die Leistungsverteilvorrichtung P1 im geteilten Modus arbeitet, dreht der Träger ca1, der bezüglich der Reihenfolge der Drehzahl in der Mitte angeordnet ist, integral mit der Eingangswel le I (der Brennkraftmaschine E), und seine Drehung wird auf das Sonnenrad s1 und das Hohlrad r1, wie als gerade Linie Sp in 5 angezeigt, verteilt. Dann wird die auf das Sonnenrad s1 verteilte Drehung auf den Rotor Ro1 des ersten Motor/Generators MG1 übertragen, und die auf das Ringrad r1 als ein Ausgangsdrehelement übertragene Drehung wird auf die Zwischenwelle M übertragen (siehe 1). Zu diesem Zeitpunkt überträgt die Brennkraftmaschine E über die Eingangswelle I ein positives Drehmoment auf den Träger ca1, während sie derart gesteuert wird, dass sie in einem Zustand hohen Wirkungsgrades und niedriger Abgasemission gehalten wird, abhängig von der geforderten Antriebskraft, die von der Erfassungseinrichtung 40 für die geforderte Antriebskraft erhalten wird. Es sei darauf hingewiesen, dass im Allgemeinen der Zustand hohen Wirkungsgrades und niedriger Abgasemission ein Zustand ist, der konsistent mit optimalen Kraftstoffwirtschaftlichkeitseigenschaften ist, und dass die Brennkraftmaschine E bezüglich ihrer Drehzahl und ihres Drehmoments so gesteuert wird, dass sie in einem solchen Zustand ist. Zusätzlich überträgt der erste Motor/Generator MG1 das Reaktionsmoment der Eingangswelle I auf das Sonnenrad s1, indem er ein negatives Drehmoment abgibt. Die Drehzahl des Hohlrades r1 (der Zwischenwelle M) wird dann durch die Drehzahl des ersten Motor/Generators MG1 bestimmt. In einem normalen Fahrzustand erzeugt der erste Motor/Generator MG1 elektrische Leistung, indem er ein negatives Drehmoment erzeugt, während er in der positiven Richtung dreht (Drehzahl ist positiv). Wenn dagegen die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch wird (Drehzahl der Ausgangswelle O wird hoch) und die Drehzahl der Zwischenwelle M im Vergleich zur Drehzahl der Brennkraftmaschine E relativ hoch wird, läuft der erste Motor/Generator MG1 im Leistungsbetrieb, indem er ein negatives Drehmoment erzeugt während er in negativer Richtung dreht (Drehzahl ist negativ). In dem Zustand, in dem, wie oben beschrieben, der erste Motor/Generator MG1 im Leistungsbetrieb läuft, erzeugt der zweite Motor/Generator MG2 elektrische Leistung, indem ein Drehmoment in der Richtung entgegengesetzt zu der Drehung des Rotors Ro2 erzeugt wird.
Weiter ist, wenn die Leistungsverteilvorrichtung P1 in dem festgesetzten Modus arbeitet, die dritte Bremse B3 in Eingriff und somit ist das Sonnenrad s1 am Gehäuse Dc festgesetzt, wie als die gerade Linie Fx in 5 gezeigt. Demzufolge ist der Rotor Ro1 des ersten Motor/Generators MG1 ebenfalls am Gehäuse festgesetzt, und seine Drehzahl wird Null. Dabei wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine E und der Eingangswelle I abhängig vom Übersetzungsverhältnis der Leistungsverteilvorrichtung P1 erhöht und auf die Zwischenwelle M übertragen. Es sei darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Ausführungsform die Schaltstufe immer die Schnellstufe (OD) wird und die zweite Bremse B2 in dem festgesetzten Modus, wie in 4 gezeigt, in Eingriff gebracht wird. Daher ist im festgesetzten Modus der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 ebenfalls am Gehäuse Dc festgesetzt und seine Drehzahl wird Null.
1-5. Betriebszustand der Getriebevorrichtung
Wie in 6 dargestellt, wird die Getriebevorrichtung P2 in verschiedene Betriebszustände gebracht, abhängig davon, auf welche der Niedrigstufe (Lo), Hochstufe (Hi) und Schnellstufe (OD) seine Schaltstufe geschaltet wird. Im Unterschied zu der Leistungsverteilvorrichtung P1 wird die Getriebevorrichtung P2 dagegen sowohl in dem geteilten Modus als auch in dem festgesetzten Modus in den gleichen Betriebszustand gebracht (beide bei der Schnellstufe (OD)). Zusätzlich ist, wenn die Getriebevorrichtung P2 in der Niedrigstufe Lo arbeitet, die erste Bremse B1 in Eingriff, und somit ist das erste Sonnenrad s2 am Gehäuse Dc festgesetzt. Folglich wird die Drehzahl der Zwischenwelle M herabgesetzt und auf die Ausgangswelle O übertragen, und auch die Drehzahl des zweiten Motor/Generators MG2 wird herabgesetzt und auf die Ausgangswelle O übertragen, wie mit der geraden Linie Lo in 6 angezeigt. Wenn die Getriebevorrichtung P2 in der Hochstufe (Hi) betrieben wird, ist die erste Kupplung C1 eingerückt, was zu einem direkt verbundenen Zustand führt, in dem die Gesamtheit der Getriebevorrichtung P2 integral dreht. Folglich wird die Drehzahl der Zwischenwelle M und des zweiten Motor/Generators MG2 ohne Änderung auf die Ausgangswelle O übertragen, wie durch die gerade Linie Hi in 6 dargestellt.
Daher werden in der Niedrigstufe (Lo) und der Hochstufe (Hi) das Drehmoment des zweiten Motor/Generators MG2 nach einer Drehzahländerung (herabgesetzt oder ohne Änderung) mit einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis durch den zweiten Motor/Generator MG2 und das Drehmoment der Brennkraftmaschine E (der Eingangswelle I), das von der Leistungsverteilvorrichtung P1 auf die Zwischenwelle M übertragen wird, summiert und von der Ausgangswelle O abgegeben. Mit anderen Worten, wenn die Drehantriebskraft, die durch die Getriebevorrichtung P2 von der Zwischenwelle M auf die Ausgangswelle O übertragen wird, der geforderten Antriebskraft nicht genügt, wird in der Niedrigstufe (Lo) und der Hochstufe (Hi) im geteilten Modus der zweite Motor/Generator MG2 dazu gebracht, im Leistungsbetrieb Leistung zu laufen. Auf diese Weise kann das Fahrzeug von der Drehan triebskraft der Brennkraftmaschine E, unterstützt von der Drehantriebskraft des zweiten Motor/Generators MG2, angetrieben werden.
Außerdem ist, wenn die Getriebevorrichtung P2 in der Schnellstufe (OD) arbeitet, die zweite Bremse B2 in Eingriff und somit ist das zweite Sonnenrad s3 am Gehäuse Dc festgesetzt. Folglich ist der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 ebenfalls am Gehäuse Dc festgesetzt und seine Drehzahl Null wird, wie durch die gerade Linie OD in 6 dargestellt. Dabei wird die Drehzahl der Zwischenwelle M abhängig von dem Übersetzungsverhältnis der Getriebevorrichtung P2 erhöht und auf die Ausgangswelle O übertragen. Da der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 in der Schnellstufe (OD), wie oben beschrieben, am Gehäuse Dc festgesetzt ist, wird nur das von der Leistungsverteilvorrichtung P1 auf die Zwischenwelle M verteilte Drehmoment der Brennkraftmaschine E (der Eingangswelle I) auf die Ausgangswelle O übertragen. Wie vorstehend beschrieben, wählt die Modus/Schaltstufenwähleinrichtung 39, basierend auf dem Steuerkennfeld gemäß 3 die Schnellstufe (OD), wenn der von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der geforderten Antriebskraft bestimmte Punkt innerhalb des Schnellstufenbereiches (dem in 3 mit „OD” bezeichneten Bereich) liegt. Daher wird in dem Fall, in dem die Drehzahl der Ausgangswelle O, die ähnlich der Fahrzeuggeschwindigkeit ist, und die geforderte Antriebskraft in dem geforderten Schnellstufenbereich liegen, der dem vorbestimmten Hochdrehzahlbereich und Niedrigantriebskraftbereich entspricht, der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 mittels der zweiten Bremse B2 als die Festsetzeinrichtung 2 der zweiten elektrischen Drehmaschine an dem Gehäuse Dc festgesetzt. Es sei darauf hingewiesen, dass der Betriebszustand der Getriebevorrichtung P2 in der Schnellstufe (OD) in beiden, dem geteilten Modus und dem festgesetzten Modus gleich ist.
Wie vorstehend beschrieben, ist in der Niedrigstufe (Lo) und der Hochstufe (Hi) im geteilten Modus die dritte Bremse B3 gelöst und somit wird die Drehantriebskraft der Eingangswelle I auf den ersten Motor/Generator MG1 und die Zwischenwelle M an der Seite der Ausgangswelle O über die Leistungsverteilvorrichtung P1 aufgeteilt. Zusätzlich wird die Drehung des zweiten Motor/Generators MG2 über die Getriebevorrichtung P2 auf die Ausgangswelle O übertragen. Daher entsprechen die Niedrigstufe (Lo) und die Hochstufe (Hi) in dem geteilten Modus einem ”geteilten Normalmodus” der vorliegenden Erfindung.
Zusätzlich ist in der Schnellstufe (OD) im geteilten Modus die dritte Bremse B3 gelöst und auf diese Weise wird die Drehantriebskraft der Eingangswelle I über die Leistungsverteilvorrichtung P1 auf den ersten Motor/Generator MG1 und die Zwischenwelle M an der Seite der Ausgangswelle O übertragen. Weiter ist die zweite Bremse B2 in Eingriff; somit ist der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 festgesetzt und die Drehzahl der Eingangswelle I wird von der Getriebevorrichtung P2 erhöht und auf die Ausgangswelle O übertragen. Daher entspricht die Schnellstufe (OD) in dem geteilten Modus einem ”geteilten Schnellmodus” der vorliegenden Erfindung.
Weiter ist in der Schnellstufe (OD) im festgesetzten Modus die dritte Bremse B3 in Eingriff, so dass der Rotor Ro1 des ersten Motor/Generators MG1 festgesetzt ist und auch die zweite Bremse B2 ist festgesetzt, so dass der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 festgesetzt ist. Dann wird die Drehzahl der Eingangswelle I erhöht und von der Leistungsverteilvorrichtung P1 auf die Zwischenwelle M übertragen und anschließend wird diese Drehzahl der Zwischenwelle M weiter erhöht und von der Getriebevorrichtung P2 auf die Ausgangswelle O übertragen. Daher entspricht die Schnellstufe (OD) in dem festgesetzten Modus einem ”festgesetzten Schnellmodus” der vorliegenden Erfindung. Es sei darauf hingewiesen, dass in der Schnellstufe (OD) in dem festgesetzten Modus weder der erste Motor/Generator MG1 noch der zweite Motor/Generator MG2 elektrische Leistung erzeugen. Daher ist es vorteilhaft, in dem Fall, in dem das Fahrzeug nicht mit einem getrennten Generator versehen ist und wenn die Ladungsmenge der Batterie 11 während des Fahrens in der Schnellstufe (OD) im festgesetzten Modus auf einen niedrigen Wert abgesunken ist, die dritte Bremse B3 derart zu steuern, dass sie gelöst wird, so dass eine Schaltung auf die Schnellstufe (OD) im geteilten Modus (Sp) durchgeführt wird. Als Folge kann der erste Motor/Generator MG1 elektrische Leistung erzeugen.
1-6. Schaltvorgang vom geteilten Modus auf den festgesetzten Modus
Im Weiteren werden für die Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Erfindung, basierend auf den Zeitdiagrammen der 7 und 8 die Betriebe verschiedener Teile beim Umschalten vom geteilten Modus auf den festgesetzten Modus beschrieben. Beide, die 7 und die 8, sind Zeitdiagramme, die den Betrieb verschiedener Teile zeigen, wenn von der Hochstufe (Hi) im geteilten Modus (Sp) über die Schnellstufe (OD) im geteilten Modus (Sp) auf die Schnellstufe (OD) im festgesetzten Modus (Fx) geschaltet wird. Es sei darauf hingewiesen, dass, wenn das erste Betriebsbeispiel gemäß 7 und das zweite Betriebsbeispiel gemäß 8 verglichen werden, der Zeitablauf zum Stoppen des ersten Motor/Generators MG1 zwischen beiden verschieden ist und dass deshalb die Zeitdauer unterschiedlich ist, während der die Schnellstufe (OD) im geteilten Modus (Sp) gehalten wird.
In der Kurve „BETRIEBSMODUS UND SCHALTSTUFE” der Zeitdiagramme gemäß 7 und 8 bedeutet „Sp·Hi” die Hochstufe im geteilten Modus, „Sp·OD” bedeutet die Schnellstufe in dem geteilten Modus und „Fx·OD” stellt die Schnellstufe in dem festgesetzten Modus dar. Zusätzlich zeigen die Kurven ”DREHZAHL”, ”DREHMOMENT” und ”AUSGANGSLEISTUNG” jeweils die Werte der Drehzahl, des Drehmoments und der Ausgangsleistung von ”E” für die Brennkraftmaschine, ”MG1” für den ersten Motor/Generator, und ”MG2” für den zweiten Motor/Generator. Die Werte über der horizontalen Achse sind positiv und unterhalb der horizontalen Achse sind negativ. Weiter zeigt in dem Diagramm ”AUSGANGSLEISTUNG” der diagonal schraffierte Bereich, der zwischen der Linie für die Ausgangsleistung der ersten Motor/Generators MG1 oder des zweiten Motor/Generators MG2 und der horizontalen Achse eingeschlossen ist, dass der erste Motor/Generator MG1 oder der zweite Motor/Generator MG2 elektrisch Leistung erzeugt. Die Betriebsbeispiele gemäß 7 und 8 werden nachfolgend erläutert.
Zunächst werden die Zeitdiagramme des ersten Betriebsbeispiels gemäß 7 erläutert. In diesem Betriebsbeispiel wird zunächst eine Schaltung von der Hochstufe (Hi) im geteilten Modus (Sp) zu der Schnellstufe (OD) im geteilten Modus (Sp) durchgeführt, indem der zweite Motor/Generator MG2 gestoppt wird. Dann wird in der Schnellstufe (OD) im geteilten Modus (Sp) die Drehzahl des ersten Motor/Generators MG1 auf Null eingestellt und der Rotor Ro1 des ersten Motor/Generators MG1 festgesetzt, so dass der Schaltvorgang in die Schnellstufe (OD) in dem festgesetzten Modus (Fx) durchgeführt wird. In diesem Beispiel läuft, wie in 7 dargestellt, der erste Motor/Generator MG1 bei negativer Drehzahl und negativem Drehmoment im Leistungsbetrieb, während der zweite Motor/Generator MG2 bei positiver Drehzahl und negativem Drehmoment in der Hochstufe (Hi) im geteilten Modus (Sp) elektrische Leistung erzeugt. Dieser Zustand entspricht dem, was Leistungszirkulationszustand genannt wird, der dadurch erzeugt wird, dass zwischen dem ersten Mo tor/Generator MG1 und dem zweiten Motor/Generator MG2 die Rollen getauscht werden, da die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist (die Drehzahl der Ausgangswelle O ist hoch).
Dann wird eine Steuerung durchgeführt, bei der die erste Kupplung C1 außer Eingriff gebracht wird und die Drehzahl des zweiten Motor/Generators MG2 auf Null gebracht wird und der Rotor Ro2 mittels der zweiten Bremse B2 am Gehäuse Dc festgesetzt wird. Als Folge wird eine Schaltung in die Schnellstufe (OD) in dem geteilten Modus (Sp) erreicht. Dabei wird, wenn die Drehzahl des zweiten Motor/Generators MG2 Null wird, während die Drehzahl der Ausgangswelle O konstant gehalten wird, die Drehzahl der Zwischenwelle M vermindert (siehe 6). Dabei wird des Weiteren, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine E (der Eingangswelle I) konstant gehalten wird, die Drehzahl des ersten Motor/Generators MG1 erhöht. Daher wird in diesem Beispiel die Drehzahl des ersten Motor/Generators MG1 von einem negativen Wert auf einen positiven Wert erhöht. Da das Drehmoment des ersten Motor/Generators MG1 auf einem negativen Wert gehalten wird, erzeugt dagegen der erste Motor/Generator MG1 in der Schnellstufe (OD) im geteilten Modus (Sp) elektrische Leistung in einem Maß, das von der Drehzahl abhängt.
Zusätzlich werden in der Schnellstufe (OD) im geteilten Modus (Sp) die Drehzahlen der Brennkraftmaschine E und des ersten Motor/Generators MG1 vermindert bis die Drehzahl des ersten Motor/Generators MG1 Null wird, während die Drehzahl der Zwischenwelle M konstant gehalten wird. Dann, nachdem die Drehzahl des ersten Motor/Generators MG1 Null geworden ist, wird der Rotor Ro1 mittels der dritten Bremse B3 an dem Gehäuse (Dc) festgesetzt. Als Ergebnis wird eine Schaltung auf die Schnellstufe (OD) in dem festgesetzten Modus (Fx) erreicht. In der Schnellstufe (OD) im festgesetzten Modus (Fx) wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine E (der Eingangswelle) über die Leistungsverteilvorrichtung P1, die Zwischenwelle M und die Getriebevorrichtung P2 erhöht und dann auf die Ausgangswelle O übertragen, während beide, der Rotor Ro1 des ersten Motor/Generators MG1 und der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 festgesetzt gehalten werden.
Nachfolgend werden die Zeitdiagramme des zweiten Betriebsbeispiels gemäß 8 beschrieben. In diesem Betriebsbeispiel wird der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 an einem speziellen Punkt festgesetzt, an dem, wenn die Drehzahl des Rotors Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 Null wird, die Drehzahl des Rotors Ro1 des ersten Mo tor/Generators MG1 ebenfalls Null wird. Als Folge können der erste Motor/Generator MG1 und der zweite Motor/Generator MG2 fast zur gleichen Zeit gestoppt werden und auf diese Weise wird ein Schaltvorgang von der Hochstufe (Hi) im geteilten Modus (Sp) über die Schnellstufe (OD) im geteilten Modus (Sp) von sehr kurzer Dauer auf die Schnellstufe (OD) im festgesetzten Modus (Fx) durchgeführt. Der spezielle Punkt ist dabei ein Punkt, an dem die Drehzahl des Rotors Ro1 des ersten Motor/Generators MG1 Null wird, wenn die Drehzahl des Rotors Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 bei der Hochstufe (Hi) in dem geteilten Modus (Sp) auf Null gebracht wird, um das Schalten auf die Schnellstufe (OD) in dem geteilten Modus (Sp) durchzuführen, und der Punkt wird durch die Beziehung zwischen der Drehzahl der Eingangswelle I (der Brennkraftmaschine E) und der Drehzahl der Ausgangswelle O bestimmt. Mit anderen Worten, um ein Schalten von der Hochstufe (Hi) auf die Schnellstufe (OD) in dem geteilten Modus (Sp) an dem speziellen Punkt durchzuführen, wie vorstehend beschrieben, muss das Schalten durchgeführt werden, nachdem die Drehzahl der Brennkraftmaschine E (der Eingangswelle I) entsprechend dem jeweiligen Punkt eingestellt ist, in dem Fall, dass die Drehzahl der Ausgangswelle O (der Fahrzeuggeschwindigkeit) konstant gehalten wird. Andererseits muss das Schalten in dem Fall, in dem die Drehzahl der Brennkraftmaschine E (der Eingangswelle I) konstant gehalten wird, ausgeführt werden, wenn die Drehzahl der Ausgangswelle O (der Fahrzeuggeschwindigkeit) einen speziellen Wert erreicht.
In diesem Beispiel läuft in gleicher Weise wie in dem ersten Betriebsbeispiel gemäß 7 der erste Motor/Generator MG1 im Leistungsbetrieb bei negativer Drehzahl und einem negativem Drehmoment, während der zweite Motor/Generator MG2 elektrische Leistung bei einer positiven Drehzahl und einem negativen Drehmoment in der Hochstufe (Hi) im geteilten Modus (Sp) erzeugt. Dieser Zustand entspricht einem Zustand, in dem, wie vorstehend beschrieben, ein sogenannter Leistungszirkulationszustand auftritt. Dann wird an einem speziellen Punkt die erste Kupplung C1 freigegeben, an dem, wenn die Drehzahl des Rotors Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 zu Null gemacht wird, die Drehzahl des Rotors Ro1 des ersten Motor/Generators MG1 ebenfalls Null wird. Dann wird, wie in 8 gezeigt, eine Steuerung derart durchgeführt, dass die Drehzahl des zweiten Motor/Generators MG2 Null wird und der Rotor Ro2 an dem Gehäuse (Dc) mittels der zweiten Bremse B2 festgesetzt wird. Dadurch wird ein Schalten auf die Schnellstufe (OD) in dem geteilten Modus (Sp) erreicht.
Dabei wird die Drehzahl des Rotors Ro1 des ersten Motor/Generators MG1 Null, da das Schalten an dem speziellen Punkt durchgeführt wird. Dann wird der Rotor Ro1 an dem Gehäuse (Dc) mittels der dritten Bremse B3 über die Schnellstufe (OD) im geteilten Modus (Sp) von sehr kurzer Dauer festgesetzt. Folglich wird ein Schalten auf die Schnellstufe (OD) in dem festgesetzten Modus (Fx) erreicht. Bei der Schnellstufe (OD) im geteilten Modus (Sp) erzeugt der erste Motor/Generator MG1 ein negatives Drehmoment, bevor der Rotor Ro1 an dem Gehäuse (Dc) mittels der dritten Bremse B3 festgesetzt wird. Dann wird in der Schnellstufe (OD) in dem festgesetzten Modus (Fx) in gleicher Weise wie in dem ersten Betriebsbeispiel gemäß 7 die Drehzahl der Brennkraftmaschine E (der Eingangswelle I) über die Leistungsverteilvorrichtung P1, die Zwischenwelle M und die Getriebevorrichtung P2 erhöht und dann auf die Ausgangswelle O übertragen, während beide, der Rotor Ro1 des ersten Motor/Generators MG1 und der Rotor Rot des zweiten Motor/Generators MG2 festgesetzt gehalten werden.
2. Zweite Ausführungsform
Im Weiteren wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 9 ist ein Strukturdiagramm, das eine mechanische Struktur einer Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Es sei darauf hingewiesen, dass die untere Hälfte der Struktur, die bezüglich der zentralen Achse symmetrisch ist, in 9 weggelassen ist, in gleicher Weise wie in 1. Die Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Hybridantriebseinheit H der oben beschriebenen ersten Ausführungsform hauptsächlich in der Struktur der Getriebevorrichtung P2. Die anderen Strukturen sind die gleichen wie die in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. In der nachfolgenden Beschreibung wird die vorliegende Erfindung bezüglich der Unterschiede zwischen der Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Ausführungsform und der der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erläutert. Es sei darauf hingewiesen, dass Details die gleichen wie die der ersten Ausführungsform sind, wenn nicht anders beschrieben.
2-1. Mechanische Struktur der Hybridantriebseinheit H
Wie in 9 gezeigt, enthält die Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Ausführungsform in gleicher Weise wie die oben beschriebene erste Ausführungsform eine mit einer Brennkraftmaschine E verbundene Eingangswelle, eine mit Rädern W verbundene Ausgangswelle O, einen ersten Motor/Generator MG1, einen zweiten Motor/Generator MG2, eine Leistungsverteilvorrichtung P1 zum Verteilen einer Drehantriebskraft der Eingangswelle I auf die Ausgangswelle O und den ersten Motor/Generator MG1 und eine Getriebevorrichtung P2, die zwischen dem zweiten Motor/Generator MG2 und der Ausgangswelle O angeordnet ist. Diese Komponenten sind ebenfalls in einem Gehäuse Dc untergebracht, das ein nicht drehendes Bauteil ist, das an einer Fahrzeugkarosserie befestigt ist. Allerdings sind bei der Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Ausführungsform die Getriebevorrichtung P2 und strukturelle Stellen von Reibeingriffselementen der Getriebevorrichtung P2 verschieden von denen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
Die Getriebevorrichtung P2 der vorliegenden Ausführungsform ist derart aufgebaut, dass sie ein erstes Planetengetriebe P21 aufweist, das aus einem Planetengetriebemechanismus einer Einzelplanetenbauart zusammengesetzt ist, der koaxial mit der Eingangswelle I angeordnet ist, und weiter ein zweites Planetengetriebe P22 aufweist, das ähnlich aus einem Planetengetriebemechanismus eines Einzelplanetentyps zusammengesetzt ist, der koaxial mit der Eingangswelle I angeordnet ist.
Das erste Planetengetriebe P21 hat als Drehelemente einen Träger ca2, der eine Mehrzahl von Planetenrädern trägt, sowie ein Sonnenrad s2 und ein Hohlrad r2, die jeweils mit den Planetenrädern kämmen. Das Sonnenrad s2 ist an dem Gehäuse Dc als ein nicht drehendes Bauteil festgesetzt. Der Träger ca2 ist mittels einer zweiten Kupplung C2 selektiv mit der Ausgangswelle O und einem Hohlrad r3 des zweiten Planetengetriebes P22 verbunden. Das Hohlrad r2 ist derart verbunden, dass es integral mit einem Träger ca3 des zweiten Planetengetriebes P22 dreht und über den Träger ca3 und eine Zwischenwelle M ist es ebenfalls derart verbunden, dass es integral mit einem Hohlrad r1 dreht, das das Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung P1 ist. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen das Sonnenrad s2, der Träger ca2 und das Hohlrad r2 jeweils einem ”ersten Drehelement m1”, einem ”zweiten Drehelement m2” und einem „dritten Drehelement m3” des ersten Planetengetriebes P21, das zu der Getriebevorrichtung P2 der vorliegenden Erfindung gehört.
Das zweite Planetengetriebe P22 hat als Drehelement den Träger ca3, der eine Mehrzahl von Planetenrädern trägt, sowie ein Sonnenrad s3 und das Hohlrad r3, die jeweils mit den Planetenrädern kämmen. Das Hohlrad r3 ist derart verbunden, dass es integral mit der Ausgangswelle O dreht und mittels der zweiten Kupplung C2 auch selektiv mit Träger ca2 des ersten Planetengetriebes P21 verbunden ist. Der Träger ca3 ist derart verbunden, dass er integral mit dem Hohlrad r2 des ersten Planetengetriebes P21 dreht und über die Zwischenwelle M ist er auch derart verbunden, dass er integral mit dem Hohlrad r1 dreht, das das Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung P1 ist. Das Sonnenrad s3 ist derart verbunden, dass es integral mit einem Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 dreht und ist mittels einer zweiten Bremse B2 selektiv an dem Gehäuse Dc festgelegt. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen das Ringrad r3, der Träger ca3 und das Sonnenrad s3 jeweils einem ”ersten Drehelement m1”, einem ”zweiten Drehelement m2” und einem ”dritten Drehelement m3” des zweiten Planetengetriebes P22, das zu der Getriebevorrichtung P2 der vorliegenden Erfindung gehört. Zusätzlich bildet auch in der vorliegenden Ausführungsform, da der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 mittels der zweiten Bremse B2 in gleicher Weise wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform selektiv an dem Gehäuse Dc festgesetzt werden kann, die zweite Bremse B2 die ”Festsetzeinrichtung 2 der zweiten elektrischen Drehmaschine” der vorliegenden Erfindung.
Zusätzlich sind in der Getriebevorrichtung P2 das Hohlrad r2 des ersten Planetengetriebes P21 und der Träger ca3 des zweiten Planetengetriebes P22, die derart verbunden sind, dass sie integral miteinander drehen, mittels einer ersten Kupplung C1 selektiv mit dem Hohlrad r3 des zweiten Planetengetriebes P22 verbunden. Daher sind die Zwischenwelle M, die mit dem Träger ca3 des zweiten Planetengetriebes P22 verbunden ist, und das Hohlrad r1, das das Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung P1 ist, mittels der ersten Kupplung C1 selektiv mit der Ausgangswelle O verbunden, die mit dem Hohlrad r3 der Getriebevorrichtung P2 verbunden ist. Mit anderen Worten ist im Eingriffszustand der ersten Kupplung C1 das Hohlrad r1 der Leistungsverteilvorrichtung P1 derart verbunden, dass es integral mit der Ausgangswelle O dreht. Zusätzlich ist im Eingriffszustand der ersten Kupplung C1, wie oben beschrieben, das zweite Planetengetriebe P22 in einen direkt verbundenen Zustand gebracht, in dem alle Drehelement s3, ca3 und r3 integral drehen. Im ausgerückten Zustand der ersten Kupplung C1 dagegen ist das Hohlrad r1 der Leistungsverteilvorrichtung P1 über die Getriebevorrichtung P2 mit der Ausgangswelle O verbunden.
Wie vorstehend beschrieben, ist der zweite Motor/Generator MG2 derart verbunden, dass er integral mit dem Sonnenrad s3 des zweiten Planetengetriebes P22 dreht, und die Ausgangswelle O ist derart verbunden, dass sie integral mit dem Hohlrad r3 des zweiten Planetengetriebes P22 dreht. Daher ist der zweite Motor/Generator MG2 mit der Ausgangswelle über die Getriebevorrichtung P2 verbunden, genauer, über das Sonnenrad s3, den Träger ca3 und das Hohlrad r3 des zweiten Planetengetriebes P22. In der Getriebevorrichtung P2 wird, wenn beide, die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 ausgerückt sind und der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 mittels der zweiten Bremse B2 an dem Gehäuse Dc festgesetzt ist, eine Drehung zwischen der Zwischenwelle M und der Ausgangswelle O über den Träger ca2 und das Hohlrad r3 des zweiten Planetengetriebes P22 übertragen; aber diese Drehung wird nicht auf das Sonnenrad s3 des zweiten Planetengetriebes P22 übertragen. Daher ist die Getriebevorrichtung P2 derart strukturiert, dass die Drehübertragung zwischen der Ausgangswelle O und dem zweiten Motor/Generator MG2 durch Ausrücken der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 unterbrochen werden kann, in dem Zustand, in dem der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 von der zweiten Bremse B2 festgesetzt ist. Zusätzlich ist in einem solchen Zustand, in dem die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 in Eingriff sind und der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 und das zweite Sonnenrad s3 mittels der zweiten Bremse B2 an dem Gehäuse Dc festgesetzt sind, die Getriebevorrichtung P2 derart strukturiert, dass die Drehzahl des Trägers ca3 (der Zwischenwelle M) vergrößert wird und auf die Ausgangswelle O übertragen wird. Daher ist die Getriebevorrichtung P2 derart strukturiert, dass die Drehzahl des Hohlrades r1, das das Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung P1 ist, heraufgesetzt ist und auf die Ausgangswelle O übertragen wird. Folglich bilden bei der vorliegenden Ausführungsform die erste Kupplung C1, die zweite Kupplung C2 und die Getriebevorrichtung P2 die ”Übertragungsabschalteinrichtung 3” der vorliegenden Erfindung.
Wie vorstehend beschrieben, enthält diese Hybridantriebseinheit H als Reibelemente die erste Kupplung C1, die zweite Kupplung C2, die zweite Bremse B2 und die dritte Bremse B3. Als diese Reibeingriffselemente können Mehrscheibenkupplungen und Mehrscheibenbremsen, beide hydraulisch betrieben, verwendet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Systemstruktur der Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Ausführungsform die gleiche ist wie die in 2 gezeigte. Daher werden diese Reibeingriffselemente C1, C2, B2 und B3 von der hydraulischen Steuereinheit 13, die mittels Steuerbefehlen aus der Steuereinheit ECU betrieben wird, in gleicher Weise gesteuert wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
2-2. Betriebsmodi der Hybridantriebseinheit H
Im Weiteren werden die Betriebsmodi, die mittels der Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Ausführungsform realisiert werden können, beschrieben. 10 ist eine Betriebstabelle, die eine Mehrzahl von Betriebsmodi und Betriebszuständen der Reibeingriffselemente C1, C2, B2 und B3 bei jeder Schaltstufe zeigt, die in jedem Betriebsmodus enthalten ist. In dieser Figur bedeutet ”O”, dass das jeweilige Reibeingriffselement in einem Eingriffszustand ist. Andererseits bedeutet ”keine Markierung”, dass das jeweilige Reibeingriffselement in einem ausgerückten bzw. freigegebenen Zustand ist. Wie in dieser Figur dargestellt, ist die Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Ausführungsform derart aufgebaut, dass sie zwischen zwei Betriebsmodi, dem ”geteilten Modus” und dem ”festgesetzten Modus” in gleicher Weise wie die oben beschriebene erste Ausführungsform geschaltet werden kann. Die Hybridantriebseinheit H hat drei Schaltstufen, nämlich die Niedrigstufe (Lo), die Hochstufe (Hi) und die Schnellstufe (OD), in dem geteilten Modus, wohingegen die einzige Schaltstufe in dem festgesetzten Modus die Schnellstufe (OD) ist. Es ist ebenfalls das Gleiche wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, dass in der Niedrigstufe (Lo) und der Hochstufe (Hi) in dem geteilten Modus die Drehung des Rotors Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 über die Getriebevorrichtung P2 auf die Ausgangswelle O übertragen wird, wohingegen in der Schnellstufe (OD) in beiden, dem geteilten Modus und dem festgesetzten Modus, der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 festgesetzt ist.
Zusätzlich zeigt 11 Drehzahldiagramme der Getriebevorrichtung P2, wobei 11A ein Drehzahldiagramm in der Niedrigstufe (Lo) in dem geteilten Modus ist und 11B ein Drehzahldiagramm in der Hochstufe (Hi) in dem geteilten Modus ist und bei der Schnellstufe (OD) sowohl im geteilten Modus als auch im festgesetzten Modus. Die Bezeichnungen ”s2”, ”ca2” und ”r2”, die oben an den vertikalen Linien in 11 geschrieben sind, entsprechen dem Sonnenrad s2, dem Träger ca2 und dem Hohlrad r2 des ersten Planetengetriebes P21, das zur Getriebevorrichtung P2 gehört, und die Bezeichnungen ”s3”, ”ca3” und ”r3” entsprechen jeweils dem Sonnenrad s3, dem Träger ca3 und dem Hohlrad r3 des zweiten Planetengetriebes P22, das zur Getriebevorrichtung P2 gehört. Weiter entsprechen die Zwischenräume zwischen den den Drehelementen entsprechenden vertikalen Linien den Übersetzungsverhältnissen der Getriebevorrichtung P2. Es sei darauf hingewiesen, dass ”MG2”, ”M” und ”O”, die an der Unterseite der vertikalen Linien in diesen Drehzahldiagrammen geschrieben sind, jeweils den zweiten Motor/Generator MG2, die Zwischenwelle M und die Ausgangswelle O bezeichnen, die derart verbunden sind, dass sie integral mit den durch die jeweiligen vertikalen Linien dargestellten Drehelementen drehen. Zusätzlich bedeutet die Markierung ”X” in diesen Drehzahldiagrammen, dass die Bremse B2 in Eingriff ist.
Zusätzlich bedeutet in 11A die gerade Linie Lo den Betriebszustand der Getriebevorrichtung P2 in der Niedrigstufe (Lo). Weiter bedeutet in 11B die gerade Linie P21 einen Betriebszustand des ersten Planetengetriebes P21 in der Hochstufe (Hi) und in der Schnellstufe (OD), die gerade Linie P22Hi bedeutet einen Betriebszustand des zweiten Planetengetriebes P22 in der Hochstufe (Hi) und die gerade Linie P22OD bedeutet einen Betriebszustand des zweiten Planetengetriebes P22 in der Schnellstufe (OD). Es sei darauf hingewiesen, dass in der Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Erfindung der Betriebszustand der Leistungsverteilvorrichtung P1 in jedem Betriebsmodus des ”geteilten Modus” und ”festgesetzten Modus” der gleiche ist, wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Entsprechend werden in der nachfolgenden Beschreibung Betriebszustände der Getriebevorrichtung P2 im Detail beschrieben.
2-3. Betriebszustände der Getriebevorrichtung
Wie in 11 dargestellt, wird die Getriebevorrichtung P2 in verschiedene Betriebszustände gebracht, abhängig davon, auf welche der Niedrigstufe (Lo), der Hochstufe (Hi) und der Schnellstufe (OD) seine Stufe geschaltet wird. Andererseits wird im Unterschied zu der Leistungsverteilvorrichtung P1 die Getriebevorrichtung P2 in beiden, dem geteilten Modus und dem festgesetzten Modus in den gleichen Betriebszustand (beide in der Schnellstufe (OD)) gebracht. Wenn die Getriebevorrichtung in der Niedrigstufe (Lo) arbeitet, ist die zweite Kupplung C2 in Eingriff und auf diese Weise ind der Träger ca2 des ersten Planetengetriebes P21, das Hohlrad r3 des zweiten Planetengetriebes P22 und die Ausgangswelle O derart miteinander verbunden, dass sie integral miteinander drehen. Folglich arbeiten das erste Planetengetriebe P21 und das zweite Planetengetriebe P22, die die Getriebevorrichtung P2 bilden, integral als ein Planetengetriebe mit vier Elementen, das vier Drehelemente aufweist, und somit bilden die gerade Linie, die das erste Planetengetriebe P21 repräsentiert (entsprechend der Linie P21 in 11B) und die geraden Linien, die das zweite Planetengetriebe P22 repräsentiert (entsprechend der Linie P22Hi und P22OD in 11B) die gleiche gerade Linie in dem Drehzahldiagramm, wie als gerade Linie Lo in 11A angezeigt. Weiter ist, da das Sonnenrad s2 des ersten Planetengetriebes P21 an dem Gehäuse (Dc) festgesetzt ist, die Drehzahl der Zwischenwelle M herabgesetzt und wird auf die Ausgangswelle O übertragen, und die Drehzahl des zweiten Motor/Generators MG2 ist ebenfalls herabgesetzt und wird auf die Ausgangswelle O übertragen. Es sei darauf hingewiesen, dass der Betriebszustand der Getriebevorrichtung P2 in der Niedrigstufe (Lo) der gleiche ist wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
Wenn die Getriebevorrichtung P2 in der Hochstufe (Hi) arbeitet, ist des Weiteren die erste Kupplung C1 in Eingriff, was zu einem direkt verbundenen Zustand führt, in dem die Gesamtheit des zweiten Planetengetriebes P22 integral dreht. Folglich wird die Drehzahl der Zwischenwelle M und des zweiten Motor/Generators MG2 unverändert zur Ausgangswelle O übertragen, wie als gerade Linie P22Hi in 11B gezeigt. Da die zweite Kupplung C2 außer Eingriff ist, arbeitet dabei das erste Planetengetriebe P21 mit Ausnahme des Hohlrades r2, das derart verbunden ist, dass es integral mit dem Träger ca3 dreht, unabhängig von dem zweiten Planetengetriebe P22, wie als gerade Linie P21 in 11B gezeigt.
Daher werden in gleicher Weise wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform in der Niedrigstufe (Lo) und der Hochstufe (Hi) das Drehmoment des zweiten Motor/Generators MG2 nach einem Stufenwechsel (Verzögerung oder kein Wechsel) bei einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis über den zweiten Motor/Generator MG, und das Drehmoment der Brennkraftmaschine E (der Eingangswelle I) das von der Leistungsverteilvorrichtung P1 auf die Zwischenwelle M verteilt wird, summiert und von der Ausgangswelle O abgegeben. Mit anderen Worten läuft der zweite Motor/Generator MG2 in der Niedrigstufe (Lo) und der Hochstufe (Hi) im geteilten Modus im Leistungsbetrieb, wenn die Drehantriebskraft, die über die Getriebevorrichtung P2 von der Zwischenwelle M auf die Ausgangswelle O übertragen wird, nicht der geforderten Antriebskraft genügt. Auf diese Weise kann das Fahrzeug mit der Drehantriebskraft der Brennkraftmaschine E, unterstützt von der Drehantriebskraft des zweiten Motor/Generators MG2, angetrieben werden.
Wenn die Getriebevorrichtung P2 in der Schnellstufe (OD) arbeitet, ist außerdem die zweite Bremse B2 in Eingriff und somit ist das Sonnenrad s3 des zweiten Planetengetriebes P22 an dem Gehäuse (Dc) festgesetzt. Infolgedessen ist der Rotor Rot des zweiten Motor/Generators MG2 ebenfalls am Gehäuse (Dc) festgesetzt und seine Drehzahl wird Null, wie als gerade Linie P22OD in 11B gezeigt. Dabei wird die Drehzahl der Zwischenwelle M abhängig vom Übersetzungsverhältnis der Getriebevorrichtung P2 angehoben und auf die Ausgangswelle O übertragen. Da der Rotor Rot des zweiten Motor/Generators MG2 an dem Gehäuse Dc in der Schnellstufe (OD) festgesetzt ist, wie oben beschrieben, wird nur das Drehmoment der Brennkraftmaschine E (der Eingangswelle I), das von der Leistungsverteilvorrichtung P1 auf die Zwischenwelle M verteilt wurde, auf die Ausgangswelle O übertragen. Da die zweite Kupplung C2 außer Eingriff ist, arbeitet dabei das erste Planetengetriebe P21 mit Ausnahme des Hohlrades r2, das derart verbunden ist, dass es integral mit der Träger ca3 dreht, unabhängig von dem zweiten Planetengetriebe P22 in gleicher Weise wie in der Hochstufe (Hi), wie durch die gerade Linie P21 in 11 B gezeigt. Es sei darauf hingewiesen, dass der Betriebszustand der Getriebevorrichtung P2 in der Schnellstufe (OD) in beiden, dem geteilten Modus und dem festgesetzten Modus gleich ist.
Wie vorstehend beschrieben, entsprechen in gleicher Weise wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform auch in der vorliegenden Ausführungsform die Niedrigstufe (Lo) und die Hochstufe (Hi) im geteilten Modus dem ”geteilten Normalmodus” der vorliegenden Erfindung, die Schnellstufe (OD) in dem geteilten Modus entspricht dem ”geteilten Schnellmodus” der vorliegenden Erfindung und die Schnellstufe (OD) im festgesetzten Modus entspricht dem ”festgesetzten Schnellmodus” der vorliegenden Erfindung. Es sei darauf hingewiesen, dass die Funktionen der verschiedenen Teile während einer Modusumschaltung von dem geteilten Modus auf den festgesetzten Modus in der Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Erfindung in gleicher Weise erklärt werden können wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, basierend auf den Zeitdiagrammen in 7 und 8.
3. Dritte Ausführungsform
Nachfolgend wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 12 ist ein Strukturdiagramm, das eine mechanische Struktur einer Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Es sei darauf hingewiesen, dass die untere Hälfte der Struktur, die bezüglich der zentralen Achse symmetrisch ist, in 12 in gleicher Weise wie in den 1 und 9 fehlt. Die Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Hybridantriebseinheit H der oben beschriebenen ersten Ausführungsform hauptsächlich in der Struktur der Getriebevorrichtung P2. Die anderen Strukturen sind die gleichen wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. In der nachfolgenden Beschreibung wird die vorliegende Erfindung bezüglich des Unterschiedes der Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Ausführungsform von der der oben beschriebenen ersten Ausführungsform beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass Details die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform sind, wenn sie nicht anderweitig beschrieben werden.
3-1. Mechanische Struktur der Hybridantriebseinheit H
Wie in 12 dargestellt, enthält die Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Ausführungsform in gleicher Weise wie die oben beschriebene erste Ausführungsform eine mit einer Brennkraftmaschine E verbundene Eingangswelle I, eine mit Rädern W verbundene Ausgangswelle O, einen ersten Motor/Generator MG1, einen zweiten Motor/Generator MG2, eine Leistungsverteilvorrichtung P1 zum Verteilen einer Drehantriebskraft der Eingangswelle I auf die Ausgangswelle O und den ersten Motor/Generator MG1 und eine Getriebevorrichtung P2, die zwischen dem zweiten Motor/Generator MG2 und der Ausgangswelle O angeordnet ist. Diese Komponenten sind ebenfalls in einem Gehäuse Dc angeordnet, das ein nicht drehendes Bauteil ist, das an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist. Bei der Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Ausführungsform sind die Getriebevorrichtung P2 und strukturelle Stellen von Reibeingriffselementen der Getriebevorrichtung P2 jedoch verschieden von denen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
Die Getriebevorrichtung P2 der vorliegenden Ausführungsform ist derart strukturiert, dass sie ein erstes Planetengetriebe P21 aufweist, das aus einem vier-elementigen Planetengetriebe mit vier Drehelementen zusammengesetzt ist, das koaxial zu der Eingangswelle I angeordnet ist, und weiter ein zweites Planetengetriebe P22 aufweist, das aus einem Planetengetriebemechanismus der Einfachplanetenbauart zusammengesetzt ist, der ebenfalls koaxial zu der Eingangswelle I angeordnet ist.
Das erste Planetengetriebe P21 hat als Drehelemente zwei Sonnenräder, d. h. ein erstes Sonnenrad s2 und ein zweites Sonnenrad s3, ein Hohlrad r3 und einen Träger ca2. Der Träger ca2 ist dabei derart strukturiert, dass er sowohl ein kurzes Planetenrad, das mit beiden, dem zweiten Sonnenrad s3 und dem Hohlrad r3 kämmt, als auch ein abgestuftes langes Planetenrad drehbar trägt, dessen Bereich mit großen Durchmesser mit dem ersten Sonnenrad s2 kämmt, und dessen Bereich mit kleinem Durchmesser mit dem kurzen Planetenrad kämmt. Das erste Sonnenrad s2 ist mittels einer ersten Bremse B1 selektiv an dem Gehäuse Dc festgelegt. Das Hohlrad r3 ist mittels einer zweiten Bremse B2 selektiv an dem Gehäuse Dc festgelegt. Der Träger ca1 ist derart verbunden, dass er integral mit dem Sonnenrad s4 des zweiten Planetengetriebes P22 dreht. Das zweite Sonnenrad s3 ist derart verbunden, dass es integral mit dem Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 dreht. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen das erste Sonnenrad s2, das Hohlrad r3, der Träger ca2 und das zweite Sonnenrad s3 jeweils dem ”ersten Drehelement m1”, dem ”zweiten Drehelement m2”, dem ”dritten Drehelement m3” und dem ”vierten Drehelement m4” der Getriebevorrichtung P2 der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich kann in der vorliegenden Ausführungsform durch in Eingriff bringen beider, der ersten Bremse B1 und der zweiten Bremse B2, die Gesamtheit des ersten Planetengetriebes P21 inklusive dem zweiten Sonnenrad s3, mit dem der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 verbunden ist, an dem Gehäuse Dc festgesetzt werden. Entsprechend bilden die erste Bremse B1 und die zweite Bremse B2 die ”Festsetzeinrichtung 2 der zweiten elektrischen Drehmaschine” in der vorliegenden Erfindung.
Das zweite Planetengetriebe P22 hat als Drehelemente einen Träger ca4, der eine Mehrzahl von Planetenrädern trägt, sowie das Sonnenrad s4 und das Hohlrad r4, die jeweils mit den Planetenrädern kämmen. Das Hohlrad r4 ist derart verbunden, dass es integral mit der Ausgangswelle O dreht. Der Träger ca4 ist über die Zwischenwelle M derart verbunden, dass er integral mit dem Hohlrad r1 dreht, das das Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung P1 ist. Das Sonnenrad s4 ist derart verbunden, dass es integral mit dem Träger ca2 des ersten Planetengetriebes P21 dreht. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen das Sonnenrad s4, der Träger ca4 und das Hohlrad r4 jeweils dem ”ersten Drehelement m1”, dem ”zweiten Drehelement m2” und dem ”dritten Drehelement m3” des zweiten Planetengetriebes P22, das zu der Getriebevorrichtung P2 der vorliegenden Erfindung gehört.
Zusätzlich werden der Träger ca4 und das Hohlrad r4 des zweiten Planetengetriebes P22, das zur Getriebevorrichtung P2 gehört, mittels einer ersten Kupplung C1 selektiv miteinan der verbunden. Daher werden die Zwischenwelle M, die mit dem Träger ca4 des zweiten Planetengetriebes P22 verbunden ist, und das Hohlrad r1, das das Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung P1 bildet, mittels der ersten Kupplung C1 selektiv mit der Ausgangswelle O verbunden, die mit dem Hohlrad r4 des zweiten Planetengetriebes P22 verbunden ist. Mit anderen Worten ist im Eingriffszustand der ersten Kupplung C1 das Hohlrad r1 der Leistungsverteilvorrichtung P1 derart verbunden, dass es integral mit der Ausgangswelle O dreht. Zusätzlich ist im Eingriffszustand der ersten Kupplung C1, wie oben beschrieben, das zweite Planetengetriebe P22 in einen direkt verbundenen Zustand gebracht, in dem alle Drehelemente s4, ca4 und r4 integral drehen. In dem Außereingriffszustand der ersten Kupplung C1 dagegen ist das Hohlrad r1 der Leistungsverteilvorrichtung P1 über die Getriebevorrichtung P2 mit der Ausgangswelle O verbunden.
Wie vorstehend beschrieben, ist der zweite Motor/Generator MG2 derart verbunden, dass er integral mit dem zweiten Sonnenrad s3 des ersten Planetengetriebes P21 dreht und die Ausgangswelle O ist derart verbunden, dass sie integral mit dem Hohlrad r4 des zweiten Planetengetriebes P22 dreht. Daher ist der zweite Motor/Generator MG2 über die Getriebevorrichtung P2 mit der Ausgangswelle O verbunden, genauer, über das zweite Sonnenrad s3 und den Träger ca2 des ersten Planetengetriebes P21 und über das zweite Planetengetriebe P22. Wenn die erste Kupplung C1 außer Eingriff ist und der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 durch Eingriff beider, der ersten Bremse B1 und der zweiten Bremse B2 an dem Gehäuse Dc festgelegt ist, wird bei der Getriebevorrichtung P2 eine Drehung zwischen der Zwischenwelle M und der Ausgangswelle O über den Träger ca4 und das Hohlrad r4 des zweiten Planetengetriebes P22 übertragen; jedoch wird diese Drehung nicht auf das erste Planetengetriebe P21 übertragen. Daher ist die Getriebevorrichtung P2 derart aufgebaut, dass die Drehübertragung zwischen der Ausgangswelle O und dem zweiten Motor/Generator MG2 durch Lösen der ersten Kupplung C1 in dem Zustand, in dem Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 mittels der ersten Bremse B1 und der zweiten Bremse B2 festgesetzt ist, unterbrochen werden kann. Zusätzlich sind in einem solchen Zustand, in dem die erste Kupplung C1 gelöst ist und das erste Planetengetriebe P21 und der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 an dem Gehäuse Dc mittels der ersten Bremse B1 und der zweiten Bremse B2 festgesetzt sind, das zweite Planetengetriebe P22 der Getriebevorrichtung P2 derart strukturiert, dass die Drehzahl des Trägers ca4 (der Zwischenwelle M) erhöht wird und auf die Ausgangswelle O übertragen wird. Daher ist die Getriebevorrich tung P2 derart strukturiert, dass die Drehzahl des Hohlrades r1, das das Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung P1 ist, erhöht wird und auf die Ausgangswelle O übertragen wird. Folglich bilden in der vorliegenden Ausführungsform die erste Kupplung C1 und die Getriebevorrichtung P2 die ”Übertragungsabschalteinrichtung 3” der vorliegenden Erfindung.
Wie vorstehend beschrieben, enthält diese Hybridantriebseinheit H als Reibeingriffselement die erste Kupplung C1, die erste Bremse B1, die zweite Bremse B2 und die dritte Bremse B3. Als die Reibeingriffselemente können Mehrscheibenkupplungen und Mehrscheibenbremsen, beide hydraulisch betätigt, verwendet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Systemstruktur der Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Erfindung die gleiche ist wie in 2 gezeigt. Daher werden diese Reibeingriffselemente C1, B1, B2 und B3 von der hydraulischen Steuereinheit 13 gesteuert, die mittels Steuerbefehlen aus der Steuereinheit ECU arbeitet, in gleicher Weise wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
3-2. Betriebsmodi der Hybridantriebseinheit H
Zunächst werden die Betriebsmodi, die mit der Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Ausführungsform realisiert werden können, beschrieben. 13 ist eine Betriebstabelle, die eine Mehrzahl von Betriebsmodi und die Betriebszustände der Reibeingriffselemente C1, B1, B2 und B3 bei jeder Schaltstufe, die in jedem Betriebsmodus enthalten ist, zeigt. In dieser Figur bedeutet ”O”, dass das jeweilige Reibeingriffselement in einem Eingriffszustand ist. Andererseits bedeutet ”keine Markierung”, dass das jeweilige Reibeingriffselement in einem freigegebenen Zustand ist. Wie in dieser Figur gezeigt, ist die Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Ausführungsform derart strukturiert, dass sie zwischen zwei Betriebsmodi, dem ”geteilten Modus” und ”festgesetzten Modus” in gleicher Weise wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform geschaltet werden kann. Diese Hybridantriebseinheit H hat drei Schaltstufen, die Niedrigstufe (Lo), die Hochstufe (Hi) und die Schnellstufe (OD) in dem geteilten Modus, wohingegen die einzige Schaltstufe in dem festgesetzten Modus die Schnellstufe (OD) ist. Wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird in der Niedrigstufe (Lo) und der Hochstufe (Hi) im geteilten Modus die Drehung des Rotors Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 über die Getriebevorrichtung P2 auf die Ausgangswelle O übertragen, wohingegen im Schnellmodus (OD) in bei den, dem geteilten Modus und dem festgesetzten Modus, der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 festgesetzt ist.
Zusätzlich zeigt 14 Drehzahldiagramme der Getriebevorrichtung P2, wobei 14A ein Drehzahldiagramm des ersten Planetengetriebes P21 ist und 14B ein Drehzahldiagramm des zweiten Planetengetriebes P22 ist. Die Bezeichnungen ”s2”, ”r3”, ”ca2” und ”s3”, die oben an den vertikalen Linien in 14A geschrieben sind, entsprechen jeweils dem ersten Sonnenrad s2, dem Hohlrad r3, dem Träger ca1 und dem zweiten Sonnenrad s3 des ersten Planetengetriebes, das zur Getriebevorrichtung P2 gehört. Die Bezeichnung ”s4”, ”ca4” und ”r4”, die oben an den vertikalen Linien in 14B geschrieben sind, entsprechen jeweils dem Sonnenrad s4, dem Träger ca4 und dem Hohlrad r4 des zweiten Planetengetriebes, das zur Getriebevorrichtung P2 gehört. Weiter entsprechen die Zwischenräume zwischen den den Drehelementen entsprechenden vertikalen Linien den Übersetzungsverhältnissen des ersten Planetengetriebes P21 und des zweiten Planetengetriebes P22. Es sei darauf hingewiesen, dass ”MG2”, ”M” und ”O”, die unten an den vertikalen Linien in diesen Drehzahldiagrammen geschrieben sind, jeweils den zweiten Motor/Generator MG2, die Zwischenwelle M und die Ausgangswelle O bezeichnen, die derart verbunden sind, dass sie integral mit den durch die jeweiligen vertikalen Linien dargestellten Drehelementen drehen. Außerdem bedeutet die Markierung ”X” in diesen Drehzahldiagrammen, dass die Bremse B1 oder die Bremse B2 in Eingriff ist.
Zusätzlich stellen in 14 die gerade Linie Lo, die gerade Linie Hi oder die gerade Linie OD jeweils den Betriebszustand in der Niedrigstufe (Lo), der Hochstufe (Hi) oder der Schnellstufe (OD) des ersten Planetengetriebes P21 oder des zweiten Planetengetriebes P22 dar. Es sei darauf hingewiesen, dass bei der Hybridantriebseinheit H der vorliegenden Ausführungsform der Betriebszustand der Leistungsverteilvorrichtung P1 in jedem Betriebsmodus des ”geteilten Modus” und ”festgesetzten Modus” der gleiche ist wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Entsprechend werden in der nachfolgenden Beschreibung Betriebszustände der Getriebevorrichtung P2 im Detail beschrieben.
3-3. Betriebszustände der Getriebevorrichtung
Wie in 14 gezeigt, nimmt die Getriebevorrichtung P2 verschiedene Betriebszustände an, abhängig davon, auf welche der Niedrigstufe (Lo), der Hochstufe (Hi) und Schnellstufe (OD) seine Schaltstufe geschaltet ist. Andererseits nimmt die Getriebevorrichtung P2 anders als die Leistungsverteilvorrichtung P1 in beiden, dem geteilten Modus und dem festgesetzten Modus den gleichen Betriebszustand (beide in der Schnellstufe (OD)) an. In der Niedrigstufe (Lo) ist die zweite Bremse B2 in Eingriff und somit ist das Hohlrad r3 des ersten Planetengetriebes P21 am Gehäuse Dc festgesetzt. Folglich wird die Drehzahl des Rotors Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 vermindert und auf den Träger ca2 des ersten Planetengetriebes P21 übertragen, wie durch die gerade Linie Lo in 14A angezeigt. Da die erste Kupplung C1 in einem Eingriffszustand ist, ist dabei das zweite Planetengetriebe P22 in einem direkt verbundenen Zustand, in dem alle Drehelemente s4, ca4 und r4 integral drehen, wie durch die gerade Linie Lo·Hi in 14B gezeigt. Da der Träger ca2 des ersten Planetengetriebes P21 derart verbunden ist, dass er integral mit dem Sonnenrad s4 des zweiten Planetengetriebes P22 dreht, wird dabei die herabgesetzte Drehung des Rotors Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 ebenfalls auf das Sonnenrad s4 des zweiten Planetengetriebes P22 übertragen. Daher wird bei der Niedrigstufe (Lo) die Drehzahl der Zwischenwelle M ohne Änderung auf die Ausgangswelle O übertragen und die Drehzahl des zweiten Motor/Generators MG2 wird herabgesetzt und auf die Ausgangswelle O übertragen.
Zusätzlich ist in der Hochstufe (Hi) die erste Bremse B1 in Eingriff und somit ist das erste Sonnenrad s2 des ersten Planetengetriebes P21 am Gehäuse Dc festgelegt. Folglich ist, wie durch die gerade Linie Hi in 14A angezeigt, die Drehzahl des Rotors Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 herabgesetzt und wird auf den Träger ca2 des ersten Planetengetriebes P21 übertragen. Es sei darauf hingewiesen, dass das Drehzahlreduktionsverhältnis des zweiten Motor/Generators MG2 in der Hochstufe (Hi) kleiner ist als das Drehzahlreduktionsverhältnis in der Niedrigstufe (Lo). Weiter ist, da die erste Kupplung C1 zu diesem Zeitpunkt in einem Eingriffszustand ist, das zweite Planetengetriebe P22 in einem direkt verbundenen Zustand, in dem alle Drehelemente s4, ca4 und r4 integral drehen, wie durch die gerade Linie Lo·Hi in 14B angezeigt. Da der Träger ca2 des ersten Planetengetriebes P21 derart verbunden ist, dass er integral mit dem Sonnenrad s4 des zweiten Planetengetriebes P22 dreht, wird die herabgesetzte Drehung des Rotors Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 dabei ebenfalls auf das Sonnenrad s4 des zweiten Planetengetriebes P22 übertragen. Daher wird in der Hochstufe (Hi) die Drehzahl der Zwischenwelle M ohne Änderung auf die Ausgangswelle O übertragen und die Drehzahl des zweiten Mo tor/Generators MG2 wird mit einem Drehzahlreduktionsverhältnis vermindert, das kleiner ist als das Verhältnis der Niedrigstufe (Lo) und auf die Ausgangswelle O übertragen.
Deshalb werden in gleicher Weise wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform in der Niedrigstufe (Lo) und der Hochstufe (Hi) das Drehmoment des zweiten Motor/Generators MG2 nach einer Geschwindigkeitsänderung (Verzögerung) bei einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis durch den zweiten Motor/Generator MG2 und das Drehmoment der Brennkraftmaschine E (der Eingangswelle I), das von der Leistungsverteilvorrichtung P1 auf die Zwischenwelle M übertragen wird, summiert und von der Ausgangswelle O abgegeben. Mit anderen Worten, wenn in der Niedrigstufe (Lo) und der Hochstufe (Hi) im geteilten Modus die Drehantriebskraft, die von der Zwischenwelle auf die Ausgangswelle O über die Getriebevorrichtung P2 übertragen wird, der geforderten Antriebskraft nicht genügt, wird der zweite Motor/Generator MG2 in Leistungsbetrieb gebracht. Auf diese Weise kann das Fahrzeug mit der Drehantriebskraft der Brennkraftmaschine E, unterstützt von der Drehantriebskraft des zweiten Motor/Generators MG2 angetrieben werden.
Zusätzlich sind in der Schnellstufe (OD) sowohl die erste Bremse B1 als auch die zweite Bremse B2 in Eingriff und somit ist die Gesamtheit des ersten Planetengetriebes P21 am Gehäuse Dc festgesetzt. Mit anderen Worten werden in der Schnellstufe (OD), wie durch die gerade Linie OD in 14A angezeigt, die Drehzahlen aller Drehelemente s2, r3, ca2 und s3 des ersten Planetengetriebes P21 Null. Infolgedessen ist der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 ebenfalls am Gehäuse Dc festgesetzt und seine Drehzahl wird Null. Zusätzlich wird die Drehzahl des Sonnenrades s4, das derart verbunden ist, dass es integral mit dem Träger ca2 des ersten Planetengetriebes P21 dreht, des zweiten Planetengetriebes P22 ebenfalls Null. Da die erste Kupplung C1 zu diesem Zeitpunkt außer Eingriff ist, wird außerdem die Drehzahl der Zwischenwelle M, abhängig von dem Übersetzungsverhältnis des zweiten Planetengetriebes P22, beschleunigt und auf die Ausgangswelle O übertragen, wie durch die gerade Linie OD in 14B angezeigt. Da der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 am Gehäuse Dc in der Schnellstufe (OD), wie vorstehend beschrieben, festgesetzt ist, wird nur das Drehmoment der Brennkraftmaschine E (der Eingangswelle I), das von der Leistungsverteilvorrichtung P1 auf die Zwischenwelle M verteilt wird, auf die Ausgangswelle O übertragen. Es sei darauf hingewiesen, dass der Betriebszustand der Ge triebevorrichtung P2 in der Schnellstufe (OD) in beiden, dem geteilten Modus und dem festgesetzten Modus, gleich ist.
Wie vorstehend beschrieben, entspricht in gleicher Weise wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform auch in der vorliegenden Ausführungsform die Niedrigstufe (Lo) und die Hochstufe (Hi) in dem geteilten Modus dem ”geteilten Normalmodus” der vorliegenden Erfindung, die Schnellstufe (OD) in dem geteilten Modus entspricht dem ”geteilten Schnellmodus” der vorliegenden Erfindung und die Schnellstufe (OD) in dem festgesetzten Modus entspricht dem ”festgesetzten Schnellmodus” der vorliegenden Erfindung. Es sei darauf hingewiesen, dass die Betriebe der unterschiedlichen Teile während der Modusschaltung von dem geteilten Modus zum festgesetzten Modus in der Hybridantriebseinheit H der vorliegen Erfindung in gleicher Weise erklärt werden können, wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, basierend auf den Zeitdiagrammen in 7 und 8.
4. Andere Ausführungsformen

(1) In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurden Beispiele beschrieben, bei denen der zweite Motor/Generator MG2 derart strukturiert ist, dass er über die Getriebevorrichtung P2 mit der Ausgangswelle O verbunden ist. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. Insbesondere ist es auch möglich, eine Struktur zu haben, bei der die Hybridantriebseinheit H nicht die Getriebevorrichtung P2 enthält und der zweite Motor/Generator MG2 direkt mit der Ausgangswelle O verbunden ist. In diesem Fall ist es ebenfalls eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, eine Struktur vorzusehen, die als Übertragungsabschalteinrichtung 3 zum Ermöglichen der Abschaltung der Drehübertragung zwischen der Ausgangswelle O und dem zweiten Motor/Generator MG2 eine Kupplung zum selektiven Verbinden des Rotors Rot des zweiten Motor/Generators MG2 mit der Ausgangswelle O, zumindest in dem Zustand, in dem der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 festgelegt ist, enthält. Es sei darauf hingewiesen, dass in diesem Fall es auch möglich ist, eine Struktur zu haben, die als Festsetzeinrichtung 2 für die zweite elektrische Drehmaschine zum selektiven Festlegen des Rotors Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 eine Bremse ähnlich der zweiten Bremse B2 der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen enthält.
(2) In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurden Beispiele erläutert, bei denen die Drehzahl des Ausgangsdrehelements der Leistungsverteilvorrichtung P2 von der Getriebevorrichtung P2 erhöht wird und dann auf die Ausgangswelle O in dem Zustand, in dem der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 festgelegt ist, übertragen wird. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. Insbesondere liegt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auch darin, eine Struktur vorzusehen, bei dem in dem Zustand, in dem der Rotor Ro2 des zweiten Motor/Generators MG2 festgelegt ist, die Drehzahl des Ausgangsdrehelements der Leistungsverteilvorrichtung P2 ohne Änderung auf die Ausgangswelle O übertragen wird oder sie von der Getriebevorrichtung P2 herabgesetzt wird und dann auf die Ausgangswelle O übertragen wird.
(3) In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurden Beispiele erläutert, bei denen die Hybridantriebseinheit H die dritte Bremse B3 zum Festlegen des Rotors Ro1 des ersten Motor/Generators MG1 an dem Gehäuse Dc enthält. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. Eine vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt auch darin, eine Struktur vorzusehen, die nicht die Festsetzeinrichtung 1 für die erste elektrische Drehmaschine zum Festsetzen des ersten Motor/Generators MG1 enthält.
(4) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurden Beispiele erläutert, bei denen die Hybridantriebseinheit H drei Schaltstufen in dem geteilten Modus und eine Schaltstufe in dem festgelegten Modus aufweist. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. Genauer liegt eine vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auch darin, eine Struktur vorzusehen, die im geteilten Modus eine oder zwei Schaltstufen oder vier oder mehr Schaltstufen hat. Eine andere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Struktur vorzusehen, die in dem festgesetzten Modus zwei oder mehr Schaltstufen hat.
(5) Zusätzlich haben die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen lediglich Beispiele der Strukturen der Leistungsverteilvorrichtung P1 und der Getriebevorrichtung P2 und ebenfalls lediglich Beispiele der Anordnungsstrukturen von Reibeingriffselementen für deren Drehelemente erläutert. Daher ist jedwelche Struktur, die anders ist als die oben be schriebenen Strukturen, die eine Struktur der vorliegenden Erfindung realisieren kann in dem Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten.

GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung kann als Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug verwendet werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung schafft eine Hybridantriebseinheit, die einen Schleppverlust und einen Kernverlust eines Rotors einer zweiten elektrischen Drehmaschine unter einer Niedriglastfahrbedingung, wie einem Hochgeschwindigkeitsreisemodus, in dem es nicht erforderlich ist, eine Antriebskraft der zweiten elektrischen Drehmaschine auf eine Ausgangswelle zu übertragen, unterdrücken kann.
Die Hybridantriebseinheit enthält eine mit einer Brennkraftmaschine E verbundene Eingangswelle I, eine mit Rädern verbundenen Ausgangswelle O, eine erste elektrische Drehmaschine MG1, eine mit der Ausgangswelle O verbundene zweite elektrische Drehmaschine MG2, eine Leistungsverteilvorrichtung P1 zum Verteilen einer Drehantriebskraft der Eingangswelle I auf die Ausgangswelle O und auf die erste elektrische Drehmaschine MG1, eine Festsetzeinrichtung 2 für die zweite elektrische Drehmaschine zum selektiven Festsetzen eines Rotors Ro2 der zweiten elektrischen Drehmaschine MG2, und eine Übertragungsabschalteinrichtung 3 zum Ermöglichen eines Abschalten einer Drehübertragung zwischen der Ausgangswelle O und der zweiten elektrischen Drehmaschine MG2 zumindest in einem Zustand, in dem der Rotor Ro2 der zweiten elektrischen Drehmaschine MG2 festgesetzt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 3807386 [0004]

Claims

Hybridantriebseinheit enthaltend: eine mit einer Brennkraftmaschine verbundene Eingangswelle; eine mit Rädern verbundene Ausgangswelle; eine erste elektrische Drehmaschine; eine mit der Ausgangswelle verbundene zweite elektrische Drehmaschine; und eine Leistungsverteilvorrichtung zum Verteilen einer Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die Ausgangswelle und die erste elektrische Drehmaschine, welche Hybridantriebseinheit enthält: eine Festsetzeinrichtung für die zweite elektrische Drehmaschine zum selektiven Festsetzen eines Rotors der zweiten elektrischen Drehmaschine; und eine Übertragungsabschalteinrichtung zum Ermöglichen eines Abschaltens der Drehübertrag zwischen der Ausgangswelle und der zweiten elektrischen Drehmaschine zumindest in einem Zustand, in dem der Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine festgesetzt ist.
Hybridantriebseinheit nach Anspruch 1, wobei die zweite elektrische Drehmaschine über eine Getriebevorrichtung mit der Ausgangswelle verbunden ist; ein Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung mit einem der Drehelemente der Getriebevorrichtung verbunden ist; und die Getriebevorrichtung in der Lage ist, eine Drehzahl des Ausgangsdrehelements zu erhöhen und die Drehzahl der Ausgangswelle zumindest in dem Zustand zu übertragen, in dem der Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine festgesetzt ist.
Hybridantriebseinheit nach Anspruch 2, wobei die Ausgangswelle mit einem Drehelement der Getriebevorrichtung verbunden ist, das nicht das Drehelement ist, mit dem das Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung verbunden ist; und die Übertragungsabschalteinrichtung derart strukturiert ist, dass sie eine Kupplung zum selektiven Verbinden der Getriebevorrichtung und des Ausgangsdrehelements der Leistungsverteilvorrichtung mit der Ausgangswelle enthält.
Hybridantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Festsetzeinrichtung für die zweite elektrische Drehmaschine den Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine festsetzt, wenn eine Drehzahl und eine geforderte Antriebskraft der Ausgangswelle innerhalb eines vorbestimmten Hochdrehzahl- und Niedrigantriebskraftbereiches sind.
Hybridantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter enthaltend: eine Festsetzeinrichtung für die erste elektrische Drehmaschine zum selektiven Festsetzen eines Rotors der ersten elektrischen Drehmaschine.
Hybridantriebseinheit, enthaltend: eine mit einer Brennkraftmaschine verbundene Eingangswelle; eine mit Rädern verbundene Ausgangswelle; eine erste elektrische Drehmaschine; eine zweite elektrische Drehmaschine; eine Leistungsverteilvorrichtung zum Verteilen einer Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die Ausgangswelle und die erste elektrische Drehmaschine; und eine Getriebevorrichtung, die zwischen der zweiten elektrischen Drehmaschine und der Ausgangswelle angeschlossen ist, wobei die Getriebevorrichtung ein Planetengetriebe ist, das in Reihenfolge der Drehzahl wenigstens ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement, ein drittes Drehelement und ein viertes Drehelement enthält, wobei das erste Drehelement mittels einer ersten Bremse selektiv an einem nicht drehenden Bauteil festgelegt ist, das zweite Drehelement mit der Ausgangswelle verbunden ist, das dritte Drehelement mit einem Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung verbunden ist, und das vierte Drehelement mit einem Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine verbunden ist und mittels einer zweiten Bremse selektiv an einem nicht drehenden Bauteil festgesetzt ist; und die Hybridantriebseinheit eine Kupplung zum selektiven Verbinden des Ausgangsdrehelements der Leistungsverteilvorrichtung und der Ausgangswelle enthält.
Hybridantriebseinheit, enthaltend: eine mit einer Brennkraftmaschine verbundene Eingangswelle; eine mit Rädern verbundene Ausgangswelle; eine erste elektrische Drehmaschine; eine zweite elektrische Drehmaschine; eine Leistungsverteilvorrichtung zum Verteilen einer Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die Ausgangswelle und die erste elektrische Drehmaschine; und eine Getriebevorrichtung, die zwischen der zweiten elektrischen Drehmaschine und der Ausgangswelle verbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung derart aufgebaut ist, dass sie ein erstes Planetengetriebe und ein zweites Planetengetriebe aufweist, von denen jedes in Reihenfolge der Drehzahlen wenigstens ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement aufweist, wobei das erste Drehelement des ersten Planetengetriebes an einem nicht drehenden Bauteil festgesetzt ist, das zweite Drehelement des ersten Planetengetriebes mittels einer zweiten Kupplung selektiv mit der Ausgangswelle verbunden ist und das dritte Drehelement des ersten Planetengetriebes derart verbunden ist, dass es integral mit dem zweiten Drehelement des zweiten Planetengetriebes und einem Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung dreht, das erste Drehelement des zweiten Planetengetriebes mit der Ausgangswelle verbunden ist, das dritte Drehelement des zweiten Planetengetriebes mit einem Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine verbunden ist und mittels einer Bremse selektiv an einem nicht drehenden Bauteil festgesetzt ist; und die Hybridantriebseinheit eine erste Kupplung zum selektiven Verbinden des Ausgangsdrehelements der Leistungsverteilvorrichtung und der Ausgangswelle enthält.
Hybridantriebseinheit, enthaltend: eine mit einer Brennkraftmaschine verbundene Eingangswelle; eine mit Rädern verbundene Ausgangswelle; eine erste elektrische Drehmaschine; eine zweite elektrische Drehmaschine; eine Leistungsverteilvorrichtung zum Verteilen einer Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die Ausgangswelle und die erste elektrische Drehmaschine; und eine Getriebevorrichtung, die zwischen der zweiten elektrischen Drehmaschine und der Ausgangswelle angeschlossen ist, wobei die Getriebevorrichtung derart strukturiert ist, dass sie ein erstes Planetengetriebe aufweist, das in Reihenfolge der Drehzahl wenigstens ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement, ein drittes Drehelement und ein viertes Drehelement enthält, und weiter ein zweites Planetengetriebe aufweist, das in der Reihenfolge der Drehzahl wenigstes ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement enthält, wobei das erste Drehelement des ersten Planetengetriebes mittels einer ersten Bremse selektiv an einem nicht drehbaren Bauteil festgesetzt ist, das zweite Drehelement des ersten Planetengetriebes mittels einer zweiten Bremse selektiv an einem nicht drehbaren Bauteil festgesetzt ist, das dritte Drehelement des ersten Planetengetriebes derart verbunden ist, dass es integral mit dem ersten Drehelement des zweiten Planetengetriebes dreht, und das vierte Drehelement des ersten Planetengetriebes mit einem Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine verbunden ist, das zweite Drehelement des zweiten Planetengetriebes mit einem Ausgangsdrehelement der Leistungsverteilvorrichtung verbunden ist und das dritte Drehelement des zweiten Planetengetriebes mit der Ausgangswelle verbunden ist; und die Hybridantriebseinheit eine Kupplung zum selektiven Verbinden des Ausgangsdrehelements der Leistungsverteilvorrichtung und der Ausgangswelle enthält.
Hybridantriebseinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Leistungsverteilvorrichtung ein Planetengetriebe ist, das in Reihenfolge der Drehzahl wenigstens ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement enthält, wobei das erste Drehelement mit einem Rotor der ersten elektrischen Drehmaschine verbunden ist, das zweite Drehelement mit der Eingangswelle verbunden ist und das dritte Drehelement das Ausgangsdrehelement ist.
Hybridantriebseinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 9, weiter enthaltend eine Bremse zum selektiven Festsetzen des Rotors der ersten elektrischen Drehmaschine.
Hybridantriebseinheit, enthaltend: eine mit einer Brennkraftmaschine verbundene Eingangswelle; eine mit Rädern verbundene Ausgangswelle; eine erste elektrische Drehmaschine; eine zweite elektrische Drehmaschine; eine Leistungsverteilvorrichtung zum Verteilen einer Drehantriebskraft der Eingangswelle auf die Ausgangswelle und die erste elektrische Drehmaschine; und eine Getriebevorrichtung, die zwischen der zweiten elektrischen Drehmaschine und der Ausgangswelle verbunden ist, wobei die Hybridantriebseinheit derart strukturiert ist, dass sie zwischen einem festgesetzten Schnellmodus, in dem beide, ein Rotor der ersten elektrischen Drehmaschine und ein Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine festgesetzt sind und in dem eine Drehzahl der Eingangswelle erhöht wird und auf die Ausgangswelle übertragen wird, und einem geteilten Normalmodus schaltbar ist, in dem die Drehantriebskraft der Eingangswelle über die Leistungsverteilvorrichtung auf die erste elektrische Drehmaschine und die Ausgangswelle verteilt wird und in dem eine Drehantriebskraft der zweiten elektrischen Drehmaschine über die Getriebevorrichtung auf die Ausgangswelle übertragen wird.
Hybridantriebseinheit nach Anspruch 11, wobei die Hybridantriebseinheit derart strukturiert ist, dass sie weiter in einen geteilten Schnellmodus schaltbar ist, bei dem die Drehantriebskraft der Eingangswelle über die Leistungsverteilvorrichtung auf die erste elektrische Drehmaschine und die Ausgangswelle verteilt wird, der Rotor der zweiten elektrischen Drehmaschine festgesetzt ist und die Drehzahl der Eingangswelle erhöht wird und auf die Ausgangswelle übertragen wird.