JP2000118246A - 車両用駆動装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッテリの蓄電量によらず常に一定の車両減
速度を得る共に、回生制動によるエネルギ回収効率を高
める。 【解決手段】 エンジン１の出力軸１ａにロックアップ
クラッチ１２４付きトルクコンバータ１１１を接続し、
該トルクコンバータの出力軸１３０ａと自動変速機２の
入力軸２ａとの間にモータジェネレータ３を接続する。
そして、コントローラ１０により、バッテリ５の蓄電量
が所定値以下のときは、モータジェネレータによる回生
制動中にロックアップクラッチを非係合状態とし、バッ
テリの蓄電量が所定値を超えるときは、バッテリの蓄電
量が所定値以下のときの回生制動による車両減速度と等
しい車両減速度が得られるように、少なくともロックア
ップクラッチの係合状態を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロックアップクラ
ッチ付きトルクコンバータと回生制動を行うモータジェ
ネレータとを、エンジンと自動変速機との間に装備した
車両用駆動装置の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平８−１６８１０４号公報に、エン
ジンと自動変速機との間にロックアップクラッチ付きト
ルクコンバータを備えると共に、エンジンとロックアッ
プクラッチ付きトルクコンバータとの間に、電動機及び
発電機として機能するモータジェネレータを装備した車
両用駆動装置が開示されている。

【０００３】この場合、モータジェネレータにはインバ
ータを介してバッテリが接続されており、電動機として
機能させる場合には、バッテリからの直流電圧を交流電
圧に変換してモータジェネレータに供給し、発電機とし
て機能させる場合には、モータジェネレータでの誘導電
圧を、インバータにより直流電圧に変換してバッテリに
向けて出力することとしている。

【０００４】この装置では、通常ロックアップが禁止さ
れている低車速域において、モータジェネレータを電動
機として機能させることにより、エンジン出力軸にトル
クを供給する。そして、低車速域で生じていたエンジン
出力軸の回転脈動を抑制し、それによりロックアップ領
域を拡大して、燃費向上とドライバビリティ悪化防止を
図っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なモータジェネレータを備えた車両用駆動装置では、モ
ータジェネレータによって回生制動を行うのが通常であ
るが、バッテリの蓄電量によってモータジェネレータの
回生制動力を変える必要が生じたとき、車両の減速度
（エンジンブレーキと回生ブレーキとによる車両惰行時
の減速度）を一定にコントロールすることが難しいとい
う問題があった。

【０００６】又、エンジンとロックアップクラッチ付き
トルクコンバータとの間にモータジェネレータを接続し
ているので、モータジェネレータによる回生制動時に常
にエンジンが引き摺り回転することになり、エネルギの
回収効率が悪いという問題もあった。

【０００７】本発明は、上記事情を考慮し、バッテリの
蓄電量によらず常に一定の車両減速度（惰行減速度）を
得ることができると共に、回生制動によるエネルギ回収
効率を高めることのできる車両用駆動装置の制御装置を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、エン
ジンの出力軸と自動変速機の入力軸との間に、ロックア
ップクラッチ付きトルクコンバータと、回生制動により
バッテリを充電するモータジェネレータとが接続された
車両用駆動装置において、前記エンジンの出力軸に前記
ロックアップクラッチ付きトルクコンバータを接続する
と共に、該ロックアップクラッチ付きトルクコンバータ
の出力軸と自動変速機の入力軸との間に前記モータジェ
ネレータを接続し、更に、前記バッテリの蓄電量が所定
値以下のとき、前記モータジェネレータによる回生制動
中に前記ロックアップクラッチを第１の係合状態とし、
前記バッテリの蓄電量が所定値を超えるとき、前記バッ
テリの蓄電量が所定値以下のときの回生制動による車両
減速度と等しい車両減速度が得られるように、少なくと
も前記ロックアップクラッチの係合状態を第２の係合状
態に調節するロックアップクラッチ制御手段を備えたこ
とにより、上記課題を解決したものである。

【０００９】この装置では、（エンジンブレーキ的）制
動力が要求された場合、バッテリの蓄電量が所定値より
も小さいときには、車両の運動エネルギでモータジェネ
レータを回転駆動させることにより、回生制動力によっ
てエンジンブレーキのような車両減速度を作用させると
共に、回生エネルギによってバッテリを充電する。この
とき、ロックアップクラッチを非係合状態、あるいは非
係合状態に近い第１の係合状態とすることにより、エン
ジンの引き摺りによるエネルギ損失を無くすことがで
き、回生エネルギを無駄なくバッテリの充電に回すこと
ができる。又、モータジェネレータによる回生制動力が
作用することで、運転者によるブレーキ操作が軽減され
て運転操作が楽になる。

【００１０】一方、制動力が要求された場合でも、バッ
テリの蓄電量が所定値を超えているときには、バッテリ
に対するモータジェネレータによる回生充電があまりで
きないため、回生制動力を大きくとれない。そのため、
回生制動力の足りない分を（従来の）エンジンブレーキ
によって賄う。その場合、ロックアップクラッチの係合
状態をより完全係合に近い第２の係合状態に調節するこ
とにより、エンジンブレーキのきき具合を制御し、バッ
テリの蓄電量が所定値以下のときの回生制動による車両
減速度と略等しい車両減速度が得られるようにする。

【００１１】こうすることにより、バッテリの蓄電量の
多寡によって車両減速度が変動する問題を解消し、駆動
系による車両減速度を常に一定に制御することができ
る。

【００１２】なお、この調節をロックアップクラッチの
係合状態のみによって実現するときには、請求項２に記
載されるように、趣旨より第２の係合状態の方が第１の
係合状態よりも、より完全係合に近くなるが、請求項３
に記載の発明のように、他の要素をも考慮して調節する
ときは、第２の係合状態は必ず第１の係合状態よりも完
全係合に近くなるとは言えない場合もある。

【００１３】請求項３の発明は、エンジンの出力軸と自
動変速機の入力軸との間に、ロックアップクラッチ付き
トルクコンバータと、回生制動によりバッテリを充電す
るモータジェネレータとが接続された車両用駆動装置に
おいて、前記エンジンの出力軸に前記ロックアップクラ
ッチ付きトルクコンバータを接続すると共に、該ロック
アップクラッチ付きトルクコンバータの出力軸と自動変
速機の入力軸との間に前記モータジェネレータを接続
し、前記バッテリの蓄電量が所定値を超えるとき、バッ
テリの蓄電量が所定値以下のときの回生制動による車両
減速度と等しい車両減速度が得られるように、ロックア
ップクラッチの係合状態と自動変速機の変速比と、前記
モータジェネレータの回生トルクを調節することによ
り、上記課題を解決したものである。

【００１４】この装置では、バッテリの蓄電量が所定値
を超えていることで、車両減速度を得るためにエンジン
ブレーキを併用するときに、ロックアップクラッチの係
合状態ばかりでなく、自動変速機の変速比とモータジェ
ネレータの回生トルクとを併せて調節する。これによ
り、車速やエンジンの回転速度によらず、確実に一定の
車両減速度が得られるようにできる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１６】図２は実施形態に係る車両用駆動装置の概
略構成を示すブロック図である。

【００１７】図２において、１は車両に搭載されるエン
ジン（Ｅ／Ｇ）、２は自動変速機（Ｔ／Ｍ）である。エ
ンジン１の出力軸１ａにはロックアップクラッチ１２４
付きのトルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）１１１が接続され、
該ロックアップクラッチ１２４付きトルクコンバータ１
１１の出力軸１３０ａと自動変速機２の入力軸２ａとの
間には、エンジン１を始動するための電動機及びバッテ
リ５を充電するための発電機として機能するモータジェ
ネレータ（Ｍ／Ｇ）３が接続されている。

【００１８】モータジェネレータ３にはインバータ４が
接続され、このインバータ４にバッテリ５が接続されて
いる。この駆動装置では、エンジン１でモータジェネレ
ータ３を回転駆動させることによりバッテリ５を充電す
ると共に、アクセルＯＦＦによるコースト時に、必要に
応じて、車両の運動エネルギによってモータジェネレー
タ３を回転駆動させることにより、回生エネルギをバッ
テリ５に蓄える。その際、回生制動により車両にエンジ
ンブレーキのような車両減速度を与える。

【００１９】１０はコントローラで、該コントローラ１
０は各種入力信号に基づいて、エンジン１、ロックアッ
プクラッチ１２４、インバータ４、並びに自動変速機２
等を制御する。コントローラ１０に入力する各種信号の
中には、エンジン回転速度信号、トルクコンバータのタ
ービン回転速度信号、車速信号、バッテリ５の蓄電量Ｓ
ＯＣの信号、シフトポジション信号、アクセルやブレー
キに関する信号等が含まれている。

【００２０】次に、上記駆動装置の主要部の具体例を説
明する。図３は、自動変速機２を中心として示すスケル
トン図である。

【００２１】この自動変速機２は、副変速部１１２及び
主変速部１１３を備えており、自動変速機２の前段にト
ルクコンバータ１１１が配されている。

【００２２】トルクコンバータ１１１は、ロックアップ
クラッチ１２４を備えている。このロックアップクラッ
チ１２４は、ポンプインペラ１２６に一体化させてある
フロントカバー１２７とタービンランナ１２８を一体に
取付けた部材（ハブ）１２９との間に設けられている。

【００２３】エンジン１のクランク軸１ａは、このトル
クコンバータ１１１のフロントカバー１２７に連結され
ている。又、タービンランナ１２８には、自動変速機２
の入力軸２ａが接続され、この入力軸２ａ（トルクコン
バータの出力軸）にモータジェネレータ３が接続されて
いる。自動変速機２の入力軸２ａは、副変速部１１２を
構成するオーバードライブ用遊星歯車機構１３１のキャ
リヤ１３２に連結されている。

【００２４】この遊星歯車機構１３１におけるキャリヤ
１３２とサンギヤ１３３との間には、クラッチＣ０と一
方向クラッチＦ０とが設けられている。この一方向クラ
ッチＦ０は、サンギヤ１３３がキャリヤ１３２に対して
相対的に正回転（入力軸２ａの回転方向の回転）する場
合に係合するようになっている。

【００２５】一方、サンギヤ１３３の回転を選択的に止
めるブレーキＢ０が設けられている。また、この副変速
部１１２の出力要素であるリングギヤ１３４が、主変速
部１１３の入力要素である中間軸１３５に接続されてい
る。

【００２６】副変速部１１２は、クラッチＣ０もしくは
一方向クラッチＦ０が係合した状態では遊星歯車機構１
３１の全体が一体となって回転するため、中間軸１３５
が入力軸２ａと同速度で回転する。また、ブレーキＢ０
を係合させてサンギヤ１３３の回転を止めた状態では、
リングギヤ１３４が入力軸２ａに対して増速されて正回
転する。即ち、副変速部１１２はハイ・ローの２段の切
換えを設定することができる。

【００２７】前記主変速部１１３は三組の遊星歯車機構
１４０、１５０、１６０を備えており、これらの歯車機
構１４０、１５０、１６０が以下のように連結されてい
る。

【００２８】即ち、第１遊星歯車機構１４０のサンギヤ
１４１と第２遊星歯車機構１５０のサンギヤ１５１とが
互いに一体的に連結され、第１遊星歯車機構１４０のリ
ングギヤ１４３と第２遊星歯車機構１５０のキャリヤ１
５２と第３遊星歯車機構１６０のキャリヤ１６２との三
者が連結されている。また、第３遊星歯車機構１６０の
キャリヤ１６２に出力軸１７０が連結されている。更に
第２遊星歯車機構１５０のリングギヤ１５３が第３遊星
歯車機構１６０のサンギヤ１６１に連結されている。

【００２９】この主変速部１１３の歯車列では後進１段
と前進４段とを設定することができ、そのためのクラッ
チ及びブレーキが以下のように設けられている。

【００３０】即ち、第２遊星歯車機構１５０のリングギ
ヤ１５３及び第３遊星歯車機構１６０のサンギヤ１６１
と中間紬１３５との間に前進クラッチＣ１が設けられ、
また第１遊星歯車機構１４０のサンギヤ１４１及び第２
遊星歯車機構１５０のサンギヤ１５１と中間軸１３５と
の間に後進段にて係合するクラッチＣ２が設けられてい
る。

【００３１】第１遊星歯車機構１４０及び第２遊星歯車
機構１５０のサンギヤ１４１、１５１の回転を止めるブ
レーキＢ１が配置されている。また、これらのサンギヤ
１４１、１５１とケーシング１７１との間には、一方向
クラッチＦ１とブレーキＢ２とが直列に配列されてい
る。一方向クラッチＦ１はサンギヤ１４１、１５１が逆
回転（入力軸１３５の回転方向とは反対方向の回転）し
ようとする際に係合するようになっている。

【００３２】第１遊星歯車機構１４０のキャリヤ１４２
とケーシング１７１との間にはブレーキＢ３が設けられ
ている。また、第３遊星歯車機構１６０のリングギヤ１
６３の回転を止める要素としてブレーキＢ４と、一方向
クラッチＦ２とがケーシング１７１との間に並列に配置
されている。なお、この一方向クラッチＦ２はリングギ
ヤ１６３が逆回転しようとする際に係合するようになっ
ている。

【００３３】上記の自動変速機２では、結局、後進１段
と前進５段の変速を行うことができる。

【００３４】これらの変速段を設定するための各クラッ
チ及びブレーキ（摩擦係合装置）の係合作動表を図４に
示す。図４において、○印は係合状態、◎印はエンジン
ブレーキを確保すべきときにのみ係合状態、△印は係合
するが動力伝達に関係なし、空欄は解放状態をそれぞれ
示している。

【００３５】次に本実施形態のソフト構成及びその作用
について説明する。

【００３６】図１はコントローラ１０で行われる回生制
御の内容を示すフローチャートであり、これを用いて説
明する。

【００３７】このフローチャートに示す制御にスタート
ステップ２１０から入ると、次のステップ２２０で各種
入力信号処理を行い、ステップ２３０でシフトポジショ
ンが前進ポジションであるか否かを判断する。モータジ
ェネレータ３の回生力によって車両減速度を加えるのは
前進走行中のみであるから、この判断を行う。前進ポジ
ションでない場合は、そのままリターンステップ４００
に進んで、この制御フローから出る。なお、達成しよう
とする車両減速度は、予め定めておいてもよいし、ユー
ザの好みで設定できるようにしておいてもよい。

【００３８】前進ポジションの場合はステップ２４０に
進んで、回生制動を行うべき条件が成立したか否かを判
断する。この条件としては、コーストのためのアクセル
ＯＦＦであることが上げられる。回生制動条件が成立し
ない場合は、リターンステップ４００に進む。

【００３９】回生制動条件が成立する場合は、ステップ
２５０でバッテリ５の蓄電量ＳＯＣが所定値ＵＰＡ％を
超えたか否かを判断する。所定値ＵＰＡ％以下の場合
は、バッテリ５が充電可能な余裕領域にあると見なし
て、ステップ２６０でロックアップＯＦＦの制御、ステ
ップ２７０で回生制動を実行する。即ち、車両の運動エ
ネルギをできるだけ多くバッテリ５に回収するために、
ロックアップクラッチ１２４を非係合状態（第１の係合
状態）にしてエンジン１を切り離し、自動変速機２から
エンジン１側に向かうトルクをほぼ全量モータジェネレ
ータ４の回転駆動に回し、バッテリ５を充電する。

【００４０】このロックアップＯＦＦにより、エンジン
１の引き摺りを低減した状態で、モータジェネレータ３
による回生充電を行うことができる。そして、このとき
発生する回生制動力により、車両に惰行減速度を与える
ことができる。

【００４１】又、このように、バッテリの蓄電量が低い
場合のエネルギ回生時には、ロックアップクラッチを非
係合状態にするので、回生制動によるエネルギ回収効率
を高めることができる。

【００４２】次のステップ２８０、２９０では、車速に
よりエンジンの制御方法を決定し、決定したエンジン制
御を実施する。即ち、図５に示すように、所定の車速ま
でフューエルカットをし、それより下はアイドル回転速
度Ｎｅｉを維持するように制御する。その後はリターン
ステップ４００に進む。

【００４３】一方、ステップ２５０で、バッテリ５の蓄
電量ＳＯＣが所定値ＵＰＡ％を超えたと判断された場合
は、バッテリ５が充電できない状態（フル充電状態）に
近づいたと見なして、エンジンブレーキ併用の準備をす
るため、ステップ３００で自動変速機２を１段だけダウ
ンシフトする。これは、エンジンブレーキのきき方を増
すために行うものであり、必ず行わなくてはならないも
のではない。次いで、ステップ３１０、３２０で、ロッ
クアップクラッチのスリップ率を演算し、ロックアップ
クラッチの係合状態（スリップ状態：第２の係合状態）
を調節する。そして、その状態でモータジェネレータ３
による回生制動を実施し（ステップ３３０）、ステップ
２８０に進む。

【００４４】この場合、ステップ３１０におけるロック
アップスリップ率の演算に当たっては、前述のステップ
２７０における回生制動時の車両減速度と同一の車両減
速度が得られるように、ロックアップクラッチのスリッ
プ率を演算する。この際、当然ステップ３００において
設定する変速段も考慮する。

【００４５】このように制御することにより、自動変速
機２の変速段及びロックアップクラッチ１２４の係合状
態に応じたエンジンブレーキと、モータジェネレータ３
の回生トルクに応じた回生ブレーキをきかせることがで
きる。なお、この回生トルクは、バッテリ５の蓄電量に
応じて変化させてもよい。

【００４６】又、フローチャートには示していないが、
ロックアップスリップ率の調節以外に、容量係数が変え
られるトルクコンバータ（可変容量トルクコンバータ）
を使用している場合には、逆駆動時に、その容量係数を
調整することで回生トルクを制御してもよい。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、バッテリの蓄電量によ
らず、常に一定の車両減速度を作用させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の制御内容の一例を示すフロ
ーチャート

【図２】本発明の実施形態の概略構成を示すブロック図

【図３】本発明の実施形態の中の自動変速機を中心とし
たスケルトン図

【図４】図３の自動変速機における各摩擦係合装置のシ
フトポジションごとの係合状態を示す図

【図５】実施形態の装置の特性図

【符号の説明】

１…エンジン ２…自動変速機 ３…モータジェネレータ ４…インバータ ５…バッテリ １０…コントローラ １１１…トルクコンバータ １２４…ロックアップクラッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｆ１６Ｈ 59:50 63:12 (72)発明者 茨木 隆次 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3D039 AA02 AA03 AA04 AB01 AB11 AB21 AB27 AC03 AC06 AC36 AC39 AC78 AD02 AD23 AD53 3J053 BA01 BB07 BB08 BB20 CA05 CB16 DA11 DA30 EA01 FA03

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの出力軸と自動変速機の入力軸と
   の間に、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータ
   と、回生制動によりバッテリを充電するモータジェネレ
   ータとが接続された車両用駆動装置において、 前記エンジンの出力軸に前記ロックアップクラッチ付き
   トルクコンバータを接続すると共に、該ロックアップク
   ラッチ付きトルクコンバータの出力軸と自動変速機の入
   力軸との間に前記モータジェネレータを接続し、 更に、前記バッテリの蓄電量が所定値以下のとき、前記
   モータジェネレータによる回生制動中に前記ロックアッ
   プクラッチを第１の係合状態とし、前記バッテリの蓄電
   量が所定値を超えるとき、前記バッテリの蓄電量が所定
   値以下のときの回生制動による車両減速度と等しい車両
   減速度が得られるように、少なくとも前記ロックアップ
   クラッチの係合状態を第２の係合状態に調節するロック
   アップクラッチ制御手段を備えたことを特徴とする車両
   用駆動装置の制御装置。
2. 【請求項２】前記第２の係合状態は前記第１の係合状態
   よりロックアップクラッチの完全係合状態に近いことを
   特徴とする請求項１に記載の車両用駆動装置の制御装
   置。
3. 【請求項３】エンジンの出力軸と自動変速機の入力軸と
   の間に、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータ
   と、回生制動によりバッテリを充電するモータジェネレ
   ータとが接続された車両用駆動装置において、 前記エンジンの出力軸に前記ロックアップクラッチ付き
   トルクコンバータを接続すると共に、該ロックアップク
   ラッチ付きトルクコンバータの出力軸と自動変速機の入
   力軸との間に前記モータジェネレータを接続し、 前記バッテリの蓄電量が所定値を超えるとき、バッテリ
   の蓄電量が所定値以下のときの回生制動による車両減速
   度と等しい車両減速度が得られるように、ロックアップ
   クラッチの係合状態と自動変速機の変速比と前記モータ
   ジェネレータの回生トルクを調節することを特徴とする
   車両用駆動装置の制御装置。