JP3928281B2 - 動力伝達機構の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、異なる種類の動力源と車輪との間に配置される動力伝達機構の制御装置に関し、特に、流体式動力伝達装置と、この流体式動力伝達装置の回転部材同士の動力伝達状態を変更するために係合・解放されるクラッチとを有する動力伝達機構の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、エンジンを駆動させる燃料の節約と、エンジンの回転による騒音の低減と、燃料の燃焼により発生する排気ガスの低減とを目的として、エンジンおよびモータ・ジェネレータを搭載したハイブリッド車が提案されている。このハイブリッド車に適用されるトルク制御装置の一例が、特開平８−１６８１０４号公報に記載されている。この公報に記載されたトルク制御装置においては、エンジンおよびモータ・ジェネレータの動力伝達経路に、トルクコンバータ（流体式動力伝達装置）および変速機が配置されている。また、このトルクコンバータはロックアップクラッチを有する。さらに、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いる。そして、エンジンの回転脈動をキャンセルするように、モータ・ジェネレータのトルクを制御することにより、低車速域におけるロックアップクラッチの係合が可能になるとされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公報に記載されているようなハイブリッド車においては、例えば車速およびアクセル開度をパラメータとするマップに基づいて、エンジンまたはモータ・ジェネレータのうちの少なくとも一方を駆動するモードが選択される。また、ロックアップクラッチの係合・解放も、一般的には車速およびアクセル開度をパラメータとするマップに基づいておこなわれている。
【０００４】
しかしながら、自動変速機の走行ポジションを選択し、モータ・ジェネレータの動力により車両が発進する場合もあるが、上記マップに基づいてロックアップクラッチの係合・解放が制御されたとすれば、モータ・ジェネレータのトルク特性と、トルクコンバータのトルク特性とのつり合いに基づいて決定される有効トルクが低下し、車両の発進時の応答遅れが低下する可能性があった。
【０００５】
この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、モータ・ジェネレータの動力により車両を発進させる場合の発進性を向上させることの可能な動力伝達機構の制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、エンジンおよびモータ・ジェネレータと車輪との間に配置された流体式動力伝達装置と、この流体式動力伝達装置の回転部材同士の動力の伝達状態を変更するために係合・解放されるクラッチとを備えた動力伝達機構の制御装置において、停止中の車両が前記モータ・ジェネレータの動力により発進するか否かを予測する発進予測手段と、この発進予測手段により前記車両の発進が予測された場合に、前記車両の発進前に前記クラッチを係合させて前記モータ・ジェネレータと前記車輪との間を動力伝達可能にするクラッチ制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項１の発明によれば、車両が停止しており、かつ、車両がモータ・ジェネレータの動力により発進することが予測された場合は、車両が発進する前にクラッチが係合される。つまり、流体式動力伝達装置の回転部材同士が機械的に接続されて動力の損失が抑制され、モータ・ジェネレータの動力がそのまま車輪に伝達される。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記流体式動力伝達装置と前記車輪との間の動力伝達経路に配置され、かつ、動力を前記車輪に伝達する走行ポジションと、前記動力を前記車輪に伝達しない非走行ポジションとを選択可能な変速機を有し、前記発進予測手段には、前記変速機のポジションに基づいて、前記車両が発進するか否かを予測する機能が含まれていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明によれば、請求項１と同様の作用に加えて、変速機のポジションに基づいて、車両が発進するか否かが予測される。したがって、運転者による車両の発進意図を確実に予測することが可能である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１の構成に加えて、前記流体式動力伝達装置と前記車輪との間の動力伝達経路に配置され、かつ、動力を前記車輪に伝達する走行ポジションと、前記動力を前記車輪に伝達しない非走行ポジションとを選択可能な変速機を有し、前記発進予測手段には、前記非走行ポジションが選択されてからの経過時間に基づいて、前記車両が発進するか否かを予測する機能が含まれていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３の発明によれば、請求項１と同様の作用に加えて、自動変速機のポジションが走行ポジションから非走行ポジションに変更されてからの時間に基づいて、車両が発進するか否かが予測される。したがって、運転者による車両の発進意図を確実に予測することが可能である。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１の構成に加えて、前記モータ・ジェネレータに供給する電力を蓄えるバッテリを有し、前記クラッチ制御手段には、前記バッテリの充電量が所定値以下になった場合は前記クラッチを解放させる機能が含まれていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４の発明によれば、バッテリの充電量が所定値以下になった場合はクラッチが解放される。つまり、モータ・ジェネレータにより車両が発進するか否かに基づいて、クラッチの係合・解放が制御される。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１の構成に加えて、前記流体式動力伝達装置と前記車輪との間の動力伝達経路に配置され、かつ、動力を前記車輪に伝達する走行ポジションと、前記動力を前記車輪に伝達しない非走行ポジションとを選択可能な変速機を有し、前記クラッチ制御手段には、前記クラッチが係合されている状態で、前記非走行ポジションが選択されてから所定時間が経過するまでの間は、前記クラッチを係合状態に維持する機能が含まれていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５の発明によれば、クラッチが係合されている状態で非走行ポジションが選択されてから所定時間が経過するまでの間は、クラッチが係合状態に維持される。このため、非走行ポジションと走行ポジションとの切り換えが繰り返された場合におけるクラッチの無用な係合・解放が抑制される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を図を参照してより具体的に説明する。図２は、この発明を適用したハイブリッド車のシステム構成を示すブロック図である。車両の第１の動力源であるエンジン１としては、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンまたはＬＰＧエンジン等の内燃機関が用いられる。この実施例のエンジン１は、燃料噴射装置および吸排気装置ならびに点火装置等を備えた公知の構造のものである。
【００１７】
また、エンジン１の吸気管には電子スロットルバルブ１Ｂが設けられており、電子スロットルバルブ１Ｂの開度が電気的に制御されるように構成されている。エンジン１の動力伝達経路（言い換えればトルク伝達経路）には、トルクコンバータ２およびモータ・ジェネレータ３ならびに歯車変速機構４が直列に配置されている。なお、この実施形態においては、エンジン１とトルクコンバータ２との間にモータ・ジェネレータ３が配置され、モータ・ジェネレータ３と歯車変速機構４との間にトルクコンバータ２が配置されている。
【００１８】
このモータ・ジェネレータ３は車両の第２の動力源であり、モータ・ジェネレータ３は、例えば交流同期型のものが適用される。モータ・ジェネレータ３は、永久磁石を有する回転子（図示せず）と、コイル（図示せず）が巻き付けられた固定子（図示せず）とを備えている。そして、コイルの３相巻き線に３相交流電流を流すと回転磁界が発生し、この回転磁界を回転子の回転位置および回転速度に合わせて制御することにより、トルクが発生する。発生するトルクは電流の大きさにほぼ比例し、回転数は交流電流の周波数により制御される。
【００１９】
一方、モータ・ジェネレータ３にはインバータ８０を介してバッテリ８１が接続され、モータ・ジェネレータ３およびインバータ８０ならびにバッテリ８１を制御するコントローラ８２が設けられている。前記インバータ８０は、バッテリ８１の直流電流を３相交流電流に変換してモータ・ジェネレータ３に供給する一方、モータ・ジェネレータ３で発電された３相交流電流を直流電流に変換してバッテリ８１に供給する３相ブリッジ回路（図示せず）を備えている。
【００２０】
この３相ブリッジ回路は、例えば６個のパワートランジスタ（図示せず）を電気的に接続して構成されている。これらのパワートランジスタのオン・オフを切り換えることにより、モータ・ジェネレータ３とバッテリ８１との間の電流の向きを切り換える。このようにして、３相交流電流と直流電流との相互の変換と、モータ・ジェネレータ３に印可される３相交流電流の周波数の調整と、モータ・ジェネレータ３に印可される３相交流電流の大きさの調整と、回生制動トルクの大きさの調整とがおこなわれる。
【００２１】
上記構成のモータ・ジェネレータ３は、機械エネルギと電気エネルギとの間で相互に変換をおこなう機能、つまり、電動機としての機能と、発電機としての機能とを兼備している。モータ・ジェネレータ３を電動機として機能させる場合は、バッテリ８１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３に供給する。また、モータ・ジェネレータ３を発電機として機能させる場合は、回転子の回転により発生した誘導電圧をインバータ８０により直流電圧に変換してバッテリ８１に充電する。
【００２２】
そして、コントローラ８２は、バッテリ８１からモータ・ジェネレータ３に供給される電流値、またはモータ・ジェネレータ３により発電される電流値を検出または制御する機能を備えている。また、コントローラ８２は、モータ・ジェネレータ３の回転数を制御する機能と、バッテリ８１の充電状態（ＳＯＣ：state of charge）を検出および制御する機能とを備えている。
【００２３】
図３は、トルクコンバータ２および歯車変速機構４の構成を示すスケルトン図である。このトルクコンバータ２および歯車変速機構４を有する自動変速機のケーシング３５の内部には、作動流体としてのオートマチック・トランスミッション・フルード（以下、ＡＴＦまたはオイルと略記する）が封入されている。またケーシング３５の内部には、オイルポンプ８３が設けられている。そして、エンジン１の動力がポンプインペラ７を介してオイルポンプ８３に伝達され、オイルポンプ８３が駆動されるように構成されている。
【００２４】
ＡＴＦは、後述する油圧制御装置の油圧回路の元圧を発生させる機能と、トルクコンバータ２の作動流体として動力（言い換えればトルク）を伝達する機能と、歯車変速機構４を構成する部品の潤滑および冷却をおこなう機能とを備えている。
【００２５】
トルクコンバータ２は、流体式動力伝達装置の一種であり、トルク増幅機能を備えている。このトルクコンバータ２は、駆動側回転部材の動力を、オイルを介して従動側回転部材に伝達するものである。このトルクコンバータ２は、ポンプインペラ７に一体化させたフロントカバー８と、タービンランナ９を一体に取付けたハブ１０と、ロックアップクラッチ１１とを有している。ロックアップクラッチ１１は係合（オン）・解放（オフ）可能に構成されており、ロックアップクラッチ１１が解放されている場合は、ポンプインペラ７とタービンランナ９との間で、オイルによりトルクの伝達がおこなわれる。また、ロックアップクラッチ１１が係合された場合は、フロントカバー８とハブ１０とが機械的に接続される。
【００２６】
回転軸９２とクランクシャフト１２との間の動力伝達経路には、係合・解放可能なクラッチ１２Ａが配置されている。また、ポンプインペラ７およびタービンランナ９の内周側には、ステータ１３が設けられている。このステータ１３は、ポンプインペラ７からタービンランナ９に伝達されるトルクを増幅するためのものである。さらに、ハブ１０には入力軸１４が接続されている。したがって、エンジン１のクランクシャフト１２からトルクが出力されると、このトルクがＡＴＦまたはロックアップクラッチ１１を介して入力軸１４に伝達される。
【００２７】
これとは逆に、入力軸１４のトルクを、ＡＴＦまたはロックアップクラッチ１１を介してエンジン１に伝達することも可能である。このように、入力軸１４のトルクをエンジン１に伝達する状態としては、車輪３２Ａから入力される運動エネルギをエンジン１に伝達し、エンジンブレーキ力を作用させる場合が例示される。
【００２８】
前記歯車変速機構４は、副変速部１５および主変速部１６から構成されている。副変速部１５は、オーバドライブ用の遊星歯車機構１７を備えており、遊星歯車機構１７はピニオンギヤ１７Ａを有する。このピニオンギヤ１７Ａはキャリヤ１８により保持されており、キャリヤ１８に入力軸１４が連結されている。この遊星歯車機構１７を構成するキャリヤ１８とサンギヤ１９との間には、多板クラッチＣ0 と一方向クラッチＦ0 とが設けられている。
【００２９】
この一方向クラッチＦ0 は、サンギヤ１９がキャリヤ１８に対して相対的に正回転、つまり、入力軸１４の回転方向に回転した場合に係合するようになっている。そして、副変速部１５の出力要素であるリングギヤ２０が、主変速部１６の入力要素である中間軸２１に接続されている。また、サンギヤ１９の回転を選択的に止める多板ブレーキＢ0 が設けられている。
【００３０】
したがって、副変速部１５は、多板クラッチＣ0 もしくは一方向クラッチＦ0 が係合した状態で遊星歯車機構１７の全体が一体となって回転する。このため、中間軸２１が入力軸１４と同速度で回転し、低速段となる。また、ブレーキＢ0 を係合させてサンギヤ１９の回転を止めた状態では、リングギヤ２０が入力軸１４に対して増速されて正回転し、高速段となる。
【００３１】
他方、主変速部１６は、三組の遊星歯車機構２２，２３，２４を備えており、三組の遊星歯車機構２２，２３，２４を構成する回転要素が、以下のように連結されている。すなわち、第１遊星歯車機構２２のサンギヤ２５と、第２遊星歯車機構２３のサンギヤ２６とが互いに一体的に連結されている。また、第１遊星歯車機構２２のリングギヤ２７と、第２遊星歯車機構２３のピニオンギヤ２８を保持したキャリヤ２９と、第３遊星歯車機構２４のピニオンギヤ３０を保持したキャリヤ３１とが連結されている。さらに、キャリヤ３１に出力軸３２が連結されている。そして、出力軸３２がトルク伝達装置（図示せず）を介して車輪３２Ａに接続されている。さらにまた、第２遊星歯車機構２３のリングギヤ３３が、第３遊星歯車機構２４のサンギヤ３４に連結されている。
【００３２】
この主変速部１６の歯車列においては、後進側の１つの変速段と、前進側の４つの変速段とを設定することができる。このような変速段を設定するための摩擦係合装置、つまりクラッチおよびブレーキが、以下のように設けられている。先ずクラッチについて述べると、リングギヤ３３およびサンギヤ３４と、中間軸２１との間に第１クラッチＣ1 が設けられている。また、互いに連結されたサンギヤ２５およびサンギヤ２６と、中間軸２１との間に第２クラッチＣ2 が設けられている。
【００３３】
つぎにブレーキについて述べると、第１ブレーキＢ1 はバンドブレーキであって、第１遊星歯車機構２２のサンギヤ２５、および第２遊星歯車機構２３のサンギヤ２６の回転を止めるように配置されている。またこれらのサンギヤ２５，２６とケーシング３５との間には、第１一方向クラッチＦ1 と、多板ブレーキである第２ブレーキＢ2 とが直列に配列されている。第１一方向クラッチＦ1 はサンギヤ２５，２６が逆回転、つまり入力軸１４の回転方向とは反対方向に回転しようとする際に係合するようになっている。
【００３４】
第１遊星歯車機構２２はピニオンギヤ３６を備えており、このピニオンギヤ３６がキャリヤ３７により保持されている。そして、キャリヤ３７とケーシング３５との間に、多板ブレーキである第３ブレーキＢ3 が設けられている。そして第３遊星歯車機構２４はリングギヤ３８を備えており、リングギヤ３８の回転を止めるブレーキとして、多板ブレーキである第４ブレーキＢ4 と、第２一方向クラッチＦ2 とが設けられている。第４ブレーキＢ4 および第２一方向クラッチＦ2 は、ケーシング３５とリングギヤ３８との間に相互に並列に配置されている。なお、この第２一方向クラッチＦ2 はリングギヤ３８が逆回転しようとする際に係合するように構成されている。さらに、歯車変速機構４の入力回転数を検出する入力回転数センサ（言い換えればタービン回転数センサ）４Ａと、歯車変速機構４の出力軸３２の回転数を検出する出力回転数センサ（言い換えれば車速センサ）４Ｂとが設けられている。
【００３５】
上記のように構成された歯車変速機構４においては、各クラッチやブレーキなどの摩擦係合装置を、図４の動作図表に示すように係合・解放することにより、前進５段・後進１段の変速段を設定することができる。なお、図４において○印は摩擦係合装置が係合することを示し、◎印は、エンジンブレーキ時に摩擦係合装置が係合することを示し、△印は摩擦係合装置が係合・解放のいずれでもよいこと、言い換えれば、摩擦係合装置が係合されてもトルクの伝達には無関係であることを示し、空欄は摩擦係合装置が解放されることを示している。
【００３６】
また、この実施形態では、シフトレバー４Ｃのマニュアル操作により、自動変速機のポジションを選択することが可能である。例えば、Ｐ（パーキング）ポジション、Ｒ（リバース）ポジション、Ｎ（ニュートラル）ポジション、Ｄ（ドライブ）ポジション、４ポジション、３ポジション、２ポジション、Ｌ（ロー）ポジションの各ポジションを選択可能である。ここで、ＰポジションおよびＮポジションが、入力軸１４に入力された動力を車輪３２Ａに伝達しない非走行ポジションであり、Ｒポジション、Ｄポジション、４ポジション、３ポジション、２ポジション、Ｌポジションが、入力軸１４に入力された動力を車輪３２Ａに伝達する走行ポジションである。
【００３７】
そして、Ｄポジションでは第１速ないし第５速のいずれかを設定することが可能であり、４ポジションでは第１速ないし第４速のいずれかを設定することが可能であり、３ポジションでは第１速ないし第３速のいずれかを設定することが可能であり、２ポジションでは第１速または第２速のいずれかを設定することが可能であり、Ｌポジションでは第１速の変速段が設定される。
【００３８】
また、図２に示された油圧制御装置３９により、歯車変速機構４における変速段の設定または切り換え制御、ロックアップクラッチ１１の係合・解放制御、摩擦係合装置に接続されている油圧回路のライン圧の制御、摩擦係合装置の係合圧の制御などがおこなわれる。ロックアップクラッチ１１は、フロントカバー８に取り付けられた摩擦部材（図示せず）と、ハブ１０の外向きフランジに取り付けられ摩擦部材（図示せず）とを有する。そして、この実施形態において、ロックアップクラッチ１１の係合には、伝達される動力により摩擦部材同士の相対回転が不可能な完全係合状態と、伝達される動力により摩擦部材同士が所定のスリップ率でスリップする状態とが含まれる。
【００３９】
前記油圧制御装置３９は電気的に制御されるもので、歯車変速機構４の変速を実行するための第１ないし第３のシフトソレノイドバルブＳ1 ，〜Ｓ3 と、エンジンブレーキ状態を制御するための第４ソレノイドバルブＳ4 とを備えている。さらに、油圧制御装置３９は、油圧回路のライン圧を制御するためのリニアソレノイドバルブＳLTと、歯車変速機構４の変速過渡時におけるアキュームレータ背圧を制御するためのリニアソレノイドバルブＳLNと、ロックアップクラッチ１１や所定の摩擦係合装置に作用する油圧を制御するためのリニアソレノイドバルブＳLUとを備えている。
【００４０】
また、エンジン１の他方の動力伝達経路には、駆動装置８４を介してモータ・ジェネレータ８５が設けられている。駆動装置は８４は、遊星歯車機構、一方向クラッチ、ブレーキ、クラッチ機構などを備えた公知の構造のものである。モータ・ジェネレータ８５は、モータ・ジェネレータ３と同様に構成されている。また、モータ・ジェネレータ８５にはインバータ８６を介してバッテリ８７が接続されている。さらに、インバータ８６およびバッテリ８７を制御するコントローラ８８が設けられている。
【００４１】
これらのコントローラ８８およびバッテリ８７ならびにインバータ８６の構成および機能は、コントローラ８２およびバッテリ８１ならびにインバータ８０の構成および機能と同様である。そして、このモータ・ジェネレータ８５も、発電機としての機能と、電動機としての機能とを兼備している。したがって、モータ・ジェネレータ８５を電動機として機能させることにより、モータ・ジェネレータ８５の動力をエンジン１に伝達してエンジン１を始動させたり、エンジン１の動力によりモータ・ジェネレータ８５を発電機として機能させ、その電気エネルギをバッテリ８７に充電することが可能である。
【００４２】
そして、前記コントローラ８８は、バッテリ８７からモータ・ジェネレータ８５に供給される電流値、またはモータ・ジェネレータ８５により発電される電流値を検出または制御する機能を備えている。また、コントローラ８８は、モータ・ジェネレータ８５の回転数を制御する機能と、バッテリ８７の充電状態（ＳＯＣ：state of charge）を検出および制御する機能とを備えている。さらに、モータ・ジェネレータ８５の動力により駆動される電動オイルポンプ８９が設けられている。この電動オイルポンプ８９は、オイルポンプ８３と同様の機能を備えている。そして、モータ・ジェネレータ８５の出力軸と電動オイルポンプ８９との間の動力伝達経路には、クラッチ８５Ｂが配置されている。なお、単一のバッテリから、モータ・ジェネレータ８５およびモータ・ジェネレータ３に対応して電力を供給する構成を採用することも可能である。
【００４３】
図５は、ハイブリッド車の制御回路を示すブロック図である。電子制御装置（ＥＣＵ）５８は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）および記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ）ならびに入力・出力インターフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。
【００４４】
この電子制御装置５８には、エンジン回転数センサ５９の信号、エンジン水温センサ６０の信号、運転者により操作されるイグニッションキー９０の操作位置を検出するイグニッションスイッチ６１の信号、バッテリ８１，８７の充電状態、およびモータ・ジェネレータ３，８５の電流値を別個に検出するコントローラ８２，８８の信号、エアコンスイッチ６２の信号、車速センサ４Ｂの信号、ＡＴＦの温度を検出する油温センサ６３の信号、シフトレバー４Ｃの操作位置を検出するシフトポジションセンサ６４の信号等が入力されている。
【００４５】
前記電子制御装置５８には、運転者の停車意図を検出するパーキングブレーキスイッチ６５の信号、ブレーキペダル９１の踏み込み状態を検出するフットブレーキスイッチ６６の信号、排気管（図示せず）の途中に設けられた触媒温度センサ６７の信号、アクセルペダル１Ａの踏み込み量を示すアクセル開度センサ６８の信号、エンジン１の電子スロットルバルブ１Ｂの開度を示すスロットル開度センサ６９の信号、タービン回転数センサ４Ａの信号、モータ・ジェネレータ３，８５の回転数および回転角度を検出するレゾルバ７０，７１の信号等が入力されている。
【００４６】
この電子制御装置５８からは、エンジン１の点火装置７２を制御する信号、エンジン１の燃料噴射装置７３を制御する信号、コントローラ８２，８８を介してモータ・ジェネレータ３，８５を制御する信号、クラッチ３Ａ，３Ｂ，１２Ａ，８５Ｂを制御する信号、駆動装置８４のクラッチやブレーキを制御する信号、油圧制御装置３９を制御する信号、エンジン１およびモータ・ジェネレータ３の駆動・停止状態を示すインジケータ７４への表示信号、電子スロットルバルブ１Ｂの開度を制御するアクチュエータ７５への制御信号などが出力されている。
【００４７】
このようにして、電子制御装置５８に入力される各種の信号および予め設定されているデータに基づいて、エンジン１の運転・停止と、モータ・ジェネレータ３，８５の駆動・停止とが制御される。例えば車速およびアクセル開度をパラメータとするマップが電子制御装置５８に記憶されており、このマップに基づいて、エンジン１が単独で駆動して車両を走行させるモードと、モータ・ジェネレータ３が単独で駆動して車両を走行させるモードと、エンジン１およびモータ・ジェネレータ３の両方が駆動して車両を走行させるモードと、エンジン１およびモータ・ジェネレータ３の両方が停止するモードとを選択することが可能である。ここで、モータ・ジェネレータ３を単独で駆動する場合としては、車両の発進時などのように、エンジン効率の低下する走行状態が例示される。また、電子制御装置５８に入力される信号、および予め設定されているデータに基づいて、モータ・ジェネレータ８５の駆動・停止と、クラッチ１２Ａ，８５Ｂの係合・解放とが制御される。
【００４８】
つぎに、電子制御装置５８により、歯車変速機構４および油圧制御装置３９ならびにロックアップクラッチ１１を制御する内容を説明する。電子制御装置５８には、歯車変速機構４の変速比を制御する変速線図（変速マップ）が記憶されている。この変速線図には、車両の走行状態、例えばアクセル開度と車速とをパラメータとして、所定の変速段から他の変速段に変速（アップシフトまたはダウンシフト）するための変速点が設定されている。
【００４９】
そして、この変速線図に基づいて変速判断がおこなわれ、この変速判断が成立した場合は、電子制御装置５８から制御信号が出力され、この制御信号が油圧制御装置３９に入力される。その結果、所定のソレノイドバルブが動作し、所定の摩擦係合装置の係合・解放がおこなわれて変速が実行される。そして、変速を実行する摩擦係合装置の係合・解放のタイミング、および摩擦係合装置に作用する油圧が、エンジントルクに基づいて制御される。
【００５０】
さらに、ロックアップクラッチ１１の動作は、通常は、アクセル開度、車速、変速比（変速段）等の条件に基づいて制御される。このため、電子制御装置５８には、アクセル開度および車速をパラメータとして、ロックアップクラッチ１１を係合・解放する領域を設定したロックアップクラッチ制御マップが記憶されている。
【００５１】
ここで、この実施形態の構成と、この発明との対応関係を説明する。すなわち、フロントカバー８、ポンプインペラ７、タービンランナ９、ハブ１０、入力軸１４がこの発明の回転部材に相当し、ロックアップクラッチ１１がこの発明のクラッチに相当する。また、シフトレバー４Ｃおよび歯車変速機構４ならびに油圧制御装置３９がこの発明の変速機に相当する。
【００５２】
そして、この実施形態においては、電子制御装置５８に予め設定されているロックアップクラッチ制御マップ以外の条件に基づいて、ロックアップクラッチ１１の係合・解放を制御することが可能である。以下、このロックアップクラッチ１１の制御内容を、図１のフローチャートに基づいて説明する。
【００５３】
まず、図５に示された各種のセンサやスイッチの信号が電子制御装置５８に入力され、電子制御装置５８によりこれらの信号が処理される（ステップ１００）。そして、現在の車速が所定値ＶＡ以下であるかを基準として、車両が発進するか否かが判断される（ステップ１０１）。この所定値ＶＡは予め電子制御装置５８に記憶されている。ステップ１０１で肯定判断された場合は、モータ・ジェネレータ３に電力を供給するバッテリ８１の充電量ＳＯＣが、所定値ＳＯＣmin を越えているか否かが判断される（ステップ１０２）。この所定値ＳＯＣmin は予め電子制御装置５８に記憶されている。ステップ１０２で肯定判断された場合は、ロックアップクラッチ１１をオン（係合）する（ステップ１０３）。
【００５４】
具体的には、電動オイルポンプ８９を駆動してその油圧を油圧制御装置３９に供給してロックアップクラッチ１１をオンさせるとともに、モータ・ジェネレータ３に供給する電流値の制御により、その回転数が零であり、かつ、モータ・ジェネレータ３のトルクが車輪３２Ａに伝達された場合に車両が極めて低速で走行するような状態、いわゆるクリープ力が生じる程度のトルクに設定される。なお、電動オイルポンプ８９を駆動させる動力は、車両を走行させるために必要な動力よりも低い。このため、バッテリ８７の充電状態が比較的低い状態でも、電動オイルポンプ８９を駆動させてロックアップクラッチ１１を係合させることが可能である。
【００５５】
ついで、シフトレバー４Ｃにより非走行ポジションが選択されているか否かが判断される（ステップ１０４）。ステップ１０４で肯定判断された場合は、走行ポジションから非走行ポジションに切り換えられてからの経過時間が、所定時間Ｔsft 以下であるか否かが判断される（ステップ１０５）。この所定時間Ｔsft は、予め電子制御装置５８に記憶されている。ステップ１０５で肯定判断された場合は、車両が発進する可能性が少ないためロックアップクラッチ１１をオフ（解放）し（ステップ１０６）、リターンされる。
【００５６】
一方、前記ステップ１０４で否定判断された場合、またはステップ１０５で肯定判断された場合は、車両が発進する可能性が高いためロックアップクラッチ１１のオンを継続し（ステップ１０７）、リターンされる。また、前記ステップ１０２で否定判断された場合は、現在のバッテリ充電量ＳＯＣに対応するモータ・ジェネレータ３の動力では、車両の発進に必要な駆動力が不足する可能性があるためステップ１０６に進み、エンジン１の動力により車両が発進する。さらに、前記ステップ１０１で否定判断された場合は通常制御をおこない（ステップ１０８）、リターンされる。この通常制御とは、予め電子制御装置５８に設定されているロックアップクラッチ制御マップにより、ロックアップクラッチ１１を制御することを意味している。
【００５７】
ここで、図１のフローチャートに示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明する。ステップ１０１，１０２，１０４，１０５がこの発明の発進予測手段に相当する。また、ステップ１０３，１０６，１０７がこの発明のクラッチ制御手段に相当する。
【００５８】
図６は、図１の制御例に対応するタイムチャートの一例である。まず、モータ・ジェネレータ３の動力により発進する駆動モードが選択され、かつ、Ｄポジションが選択されている状態（時刻ｔ１以前）では、ロックアップクラッチ１１がオンされている。そして、時刻ｔ１でＤポジションからＮポジションに変更されたことが検出されている。すると、Ｎポジションに変更されたまま所定時間Ｔsft が経過して時刻ｔ２に到達すると、時刻ｔ３においてロックアップクラッチ１１をオフする判断がおこなわれる。
【００５９】
ついで、時刻ｔ４以降はロックアップクラッチ１の係合圧を実線で示すように徐々に低下させ、時刻ｔ５でオフ（完全解放）する制御がおこなわれる。これに対して、時刻ｔ１でＮポジションが選択され、その後に所定時間Ｔsft が経過する前に再びＤポジションに戻された場合は、ロックアップクラッチ１１をオフする判断がおこなわれず、破線で示すようにロックアップクラッチ１１のオン状態が継続される。
【００６０】
以上のように、この実施形態によれば、停止中の車両が、モータ・ジェネレータ３の動力により発進するか否かが予測されている。この実施形態において、車両が発進するか否かを予測するための条件には、車速と、シフトレバー４Ｃおよび歯車変速機構４のポジションと、シフトレバー４Ｃおよび歯車変速機構４のポジションが、走行ポジションから非走行ポジションに変更されてからの経過時間とが含まれている。
【００６１】
そして、停止している車両の発進が予測された場合は、車両が発進する前にロックアップクラッチ１１が係合される。このため、モータ・ジェネレータ３の動力を車輪３２Ａに伝達して車両が発進する場合に、モータ・ジェネレータ３のトルク特性と、トルクコンバータ２のトルク特性とのつり合いにより決定される有効トルクが可及的に高められ、車両の発進応答性が向上する。また、ロックアップクラッチ１１の係合により、フロントカバー８と入力軸１４との間で伝達される動力の損失が抑制される。このため、バッテリ８１の充電状態ＳＯＣの低下が抑制され、充電状態ＳＯＣの維持に供されるエンジン出力の負担分が抑制されて燃費が向上する。
【００６２】
また、この実施形態においては、ロックアップクラッチ１１が係合されている状態で、バッテリ８１またはバッテリ８７の充電状態ＳＯＣが所定値ＳＯＣmin以下になった場合は、ロックアップクラッチ１１がオフされる。つまり、モータ・ジェネレータ３の動力で発進すると、燃費の面で不利である場合には、モータ・ジェネレータ３の動力をロックアップクラッチ１１により伝達する制御が回避される。そして、エンジン１の動力により車両が発進する状態に切り換えられる。このため、バッテリ８１の充電量ＳＯＣが不足している場合にも、車両を発進させることができる。
【００６３】
さらに、この実施形態によれば、ロックアップクラッチ１１が係合されている状態で、非走行ポジションが選択されてから所定時間Ｔfstの間は、ロックアップクラッチ１１が係合状態に維持される。このため、シフトレバー４Ｃを非走行ポジションと走行ポジションとの間で相互に切り換える操作を繰り返す、いわゆるガレージシフトがおこなわれた場合も、ロックアップクラッチ１１の係合・解放を交互に繰り返すことが無く、車両の発進性が一層向上する。なお、この実施形態の流体式動力伝達装置には、トルク増幅機能のないフルードカップリングも含まれる。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１ないし請求項４のいずれかの発明によれば、モータ・ジェネレータの動力により車両が発進する場合に、モータ・ジェネレータの動力特性と、複数の回転部材の動力特性とのつり合いにより決定される有効動力が可及的に高められ、車両の発進応答性が向上する。また、請求項２および３のいずれかの請求項においては、運転者による車両の発進意図を確実に予測することができ、車両の発進性が一層向上する。
【００６５】
請求項４の発明によれば、請求項１と同様の効果を得られる他、クラッチが係合されている状態で、バッテリの充電量が所定値以下になった場合は、クラッチがオフされる。このため、モータ・ジェネレータの動力を所定値以上に制御することができない場合は、電動機の動力をクラッチにより伝達する制御が回避される。
【００６６】
請求項５の発明によれば、請求項１と同様の効果を得られる他、クラッチが係合されている状態で、非走行ポジションが選択されてから所定時間の間は、クラッチが係合状態に維持される。このため、非走行ポジションと走行ポジションとの間で相互に切り換える操作が繰り返された場合にも、クラッチの係合・解放を交互に繰り返すことが無く、車両の発進性が一層向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明にかかる動力伝達機構の制御装置の制御例を示すフローチャートである。
【図２】 この発明が適用されたハイブリッド車の構成を示すブロック図である。
【図３】 図２に示されたエンジンから歯車変速機構の出力軸に至る構成を示すスケルトン図である。
【図４】 図３に示された歯車変速機構で各変速段を設定するための摩擦係合装置の作動状態を示す図表である。
【図５】 この発明を適用したハイブリッド車の制御系統を示すブロック図である。
【図６】 図１のフローチャートに対応するタイムチャートである。
【符号の説明】
３…モータ・ジェネレータ、 ２…トルクコンバータ、 ４…歯車変速機構、４Ｃ…シフトレバー、 ７…ポンプインペラ、 ８…フロントカバー、 ９…タービンランナ９、 １０…ハブ、 １１…ロックアップクラッチ、 １４…入力軸、 ３９…油圧制御装置。
【発明の属する技術分野】
この発明は、異なる種類の動力源と車輪との間に配置される動力伝達機構の制御装置に関し、特に、流体式動力伝達装置と、この流体式動力伝達装置の回転部材同士の動力伝達状態を変更するために係合・解放されるクラッチとを有する動力伝達機構の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、エンジンを駆動させる燃料の節約と、エンジンの回転による騒音の低減と、燃料の燃焼により発生する排気ガスの低減とを目的として、エンジンおよびモータ・ジェネレータを搭載したハイブリッド車が提案されている。このハイブリッド車に適用されるトルク制御装置の一例が、特開平８−１６８１０４号公報に記載されている。この公報に記載されたトルク制御装置においては、エンジンおよびモータ・ジェネレータの動力伝達経路に、トルクコンバータ（流体式動力伝達装置）および変速機が配置されている。また、このトルクコンバータはロックアップクラッチを有する。さらに、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いる。そして、エンジンの回転脈動をキャンセルするように、モータ・ジェネレータのトルクを制御することにより、低車速域におけるロックアップクラッチの係合が可能になるとされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公報に記載されているようなハイブリッド車においては、例えば車速およびアクセル開度をパラメータとするマップに基づいて、エンジンまたはモータ・ジェネレータのうちの少なくとも一方を駆動するモードが選択される。また、ロックアップクラッチの係合・解放も、一般的には車速およびアクセル開度をパラメータとするマップに基づいておこなわれている。
【０００４】
しかしながら、自動変速機の走行ポジションを選択し、モータ・ジェネレータの動力により車両が発進する場合もあるが、上記マップに基づいてロックアップクラッチの係合・解放が制御されたとすれば、モータ・ジェネレータのトルク特性と、トルクコンバータのトルク特性とのつり合いに基づいて決定される有効トルクが低下し、車両の発進時の応答遅れが低下する可能性があった。
【０００５】
この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、モータ・ジェネレータの動力により車両を発進させる場合の発進性を向上させることの可能な動力伝達機構の制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、エンジンおよびモータ・ジェネレータと車輪との間に配置された流体式動力伝達装置と、この流体式動力伝達装置の回転部材同士の動力の伝達状態を変更するために係合・解放されるクラッチとを備えた動力伝達機構の制御装置において、停止中の車両が前記モータ・ジェネレータの動力により発進するか否かを予測する発進予測手段と、この発進予測手段により前記車両の発進が予測された場合に、前記車両の発進前に前記クラッチを係合させて前記モータ・ジェネレータと前記車輪との間を動力伝達可能にするクラッチ制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項１の発明によれば、車両が停止しており、かつ、車両がモータ・ジェネレータの動力により発進することが予測された場合は、車両が発進する前にクラッチが係合される。つまり、流体式動力伝達装置の回転部材同士が機械的に接続されて動力の損失が抑制され、モータ・ジェネレータの動力がそのまま車輪に伝達される。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記流体式動力伝達装置と前記車輪との間の動力伝達経路に配置され、かつ、動力を前記車輪に伝達する走行ポジションと、前記動力を前記車輪に伝達しない非走行ポジションとを選択可能な変速機を有し、前記発進予測手段には、前記変速機のポジションに基づいて、前記車両が発進するか否かを予測する機能が含まれていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明によれば、請求項１と同様の作用に加えて、変速機のポジションに基づいて、車両が発進するか否かが予測される。したがって、運転者による車両の発進意図を確実に予測することが可能である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１の構成に加えて、前記流体式動力伝達装置と前記車輪との間の動力伝達経路に配置され、かつ、動力を前記車輪に伝達する走行ポジションと、前記動力を前記車輪に伝達しない非走行ポジションとを選択可能な変速機を有し、前記発進予測手段には、前記非走行ポジションが選択されてからの経過時間に基づいて、前記車両が発進するか否かを予測する機能が含まれていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３の発明によれば、請求項１と同様の作用に加えて、自動変速機のポジションが走行ポジションから非走行ポジションに変更されてからの時間に基づいて、車両が発進するか否かが予測される。したがって、運転者による車両の発進意図を確実に予測することが可能である。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１の構成に加えて、前記モータ・ジェネレータに供給する電力を蓄えるバッテリを有し、前記クラッチ制御手段には、前記バッテリの充電量が所定値以下になった場合は前記クラッチを解放させる機能が含まれていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４の発明によれば、バッテリの充電量が所定値以下になった場合はクラッチが解放される。つまり、モータ・ジェネレータにより車両が発進するか否かに基づいて、クラッチの係合・解放が制御される。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１の構成に加えて、前記流体式動力伝達装置と前記車輪との間の動力伝達経路に配置され、かつ、動力を前記車輪に伝達する走行ポジションと、前記動力を前記車輪に伝達しない非走行ポジションとを選択可能な変速機を有し、前記クラッチ制御手段には、前記クラッチが係合されている状態で、前記非走行ポジションが選択されてから所定時間が経過するまでの間は、前記クラッチを係合状態に維持する機能が含まれていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５の発明によれば、クラッチが係合されている状態で非走行ポジションが選択されてから所定時間が経過するまでの間は、クラッチが係合状態に維持される。このため、非走行ポジションと走行ポジションとの切り換えが繰り返された場合におけるクラッチの無用な係合・解放が抑制される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を図を参照してより具体的に説明する。図２は、この発明を適用したハイブリッド車のシステム構成を示すブロック図である。車両の第１の動力源であるエンジン１としては、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンまたはＬＰＧエンジン等の内燃機関が用いられる。この実施例のエンジン１は、燃料噴射装置および吸排気装置ならびに点火装置等を備えた公知の構造のものである。
【００１７】
また、エンジン１の吸気管には電子スロットルバルブ１Ｂが設けられており、電子スロットルバルブ１Ｂの開度が電気的に制御されるように構成されている。エンジン１の動力伝達経路（言い換えればトルク伝達経路）には、トルクコンバータ２およびモータ・ジェネレータ３ならびに歯車変速機構４が直列に配置されている。なお、この実施形態においては、エンジン１とトルクコンバータ２との間にモータ・ジェネレータ３が配置され、モータ・ジェネレータ３と歯車変速機構４との間にトルクコンバータ２が配置されている。
【００１８】
このモータ・ジェネレータ３は車両の第２の動力源であり、モータ・ジェネレータ３は、例えば交流同期型のものが適用される。モータ・ジェネレータ３は、永久磁石を有する回転子（図示せず）と、コイル（図示せず）が巻き付けられた固定子（図示せず）とを備えている。そして、コイルの３相巻き線に３相交流電流を流すと回転磁界が発生し、この回転磁界を回転子の回転位置および回転速度に合わせて制御することにより、トルクが発生する。発生するトルクは電流の大きさにほぼ比例し、回転数は交流電流の周波数により制御される。
【００１９】
一方、モータ・ジェネレータ３にはインバータ８０を介してバッテリ８１が接続され、モータ・ジェネレータ３およびインバータ８０ならびにバッテリ８１を制御するコントローラ８２が設けられている。前記インバータ８０は、バッテリ８１の直流電流を３相交流電流に変換してモータ・ジェネレータ３に供給する一方、モータ・ジェネレータ３で発電された３相交流電流を直流電流に変換してバッテリ８１に供給する３相ブリッジ回路（図示せず）を備えている。
【００２０】
この３相ブリッジ回路は、例えば６個のパワートランジスタ（図示せず）を電気的に接続して構成されている。これらのパワートランジスタのオン・オフを切り換えることにより、モータ・ジェネレータ３とバッテリ８１との間の電流の向きを切り換える。このようにして、３相交流電流と直流電流との相互の変換と、モータ・ジェネレータ３に印可される３相交流電流の周波数の調整と、モータ・ジェネレータ３に印可される３相交流電流の大きさの調整と、回生制動トルクの大きさの調整とがおこなわれる。
【００２１】
上記構成のモータ・ジェネレータ３は、機械エネルギと電気エネルギとの間で相互に変換をおこなう機能、つまり、電動機としての機能と、発電機としての機能とを兼備している。モータ・ジェネレータ３を電動機として機能させる場合は、バッテリ８１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３に供給する。また、モータ・ジェネレータ３を発電機として機能させる場合は、回転子の回転により発生した誘導電圧をインバータ８０により直流電圧に変換してバッテリ８１に充電する。
【００２２】
そして、コントローラ８２は、バッテリ８１からモータ・ジェネレータ３に供給される電流値、またはモータ・ジェネレータ３により発電される電流値を検出または制御する機能を備えている。また、コントローラ８２は、モータ・ジェネレータ３の回転数を制御する機能と、バッテリ８１の充電状態（ＳＯＣ：state of charge）を検出および制御する機能とを備えている。
【００２３】
図３は、トルクコンバータ２および歯車変速機構４の構成を示すスケルトン図である。このトルクコンバータ２および歯車変速機構４を有する自動変速機のケーシング３５の内部には、作動流体としてのオートマチック・トランスミッション・フルード（以下、ＡＴＦまたはオイルと略記する）が封入されている。またケーシング３５の内部には、オイルポンプ８３が設けられている。そして、エンジン１の動力がポンプインペラ７を介してオイルポンプ８３に伝達され、オイルポンプ８３が駆動されるように構成されている。
【００２４】
ＡＴＦは、後述する油圧制御装置の油圧回路の元圧を発生させる機能と、トルクコンバータ２の作動流体として動力（言い換えればトルク）を伝達する機能と、歯車変速機構４を構成する部品の潤滑および冷却をおこなう機能とを備えている。
【００２５】
トルクコンバータ２は、流体式動力伝達装置の一種であり、トルク増幅機能を備えている。このトルクコンバータ２は、駆動側回転部材の動力を、オイルを介して従動側回転部材に伝達するものである。このトルクコンバータ２は、ポンプインペラ７に一体化させたフロントカバー８と、タービンランナ９を一体に取付けたハブ１０と、ロックアップクラッチ１１とを有している。ロックアップクラッチ１１は係合（オン）・解放（オフ）可能に構成されており、ロックアップクラッチ１１が解放されている場合は、ポンプインペラ７とタービンランナ９との間で、オイルによりトルクの伝達がおこなわれる。また、ロックアップクラッチ１１が係合された場合は、フロントカバー８とハブ１０とが機械的に接続される。
【００２６】
回転軸９２とクランクシャフト１２との間の動力伝達経路には、係合・解放可能なクラッチ１２Ａが配置されている。また、ポンプインペラ７およびタービンランナ９の内周側には、ステータ１３が設けられている。このステータ１３は、ポンプインペラ７からタービンランナ９に伝達されるトルクを増幅するためのものである。さらに、ハブ１０には入力軸１４が接続されている。したがって、エンジン１のクランクシャフト１２からトルクが出力されると、このトルクがＡＴＦまたはロックアップクラッチ１１を介して入力軸１４に伝達される。
【００２７】
これとは逆に、入力軸１４のトルクを、ＡＴＦまたはロックアップクラッチ１１を介してエンジン１に伝達することも可能である。このように、入力軸１４のトルクをエンジン１に伝達する状態としては、車輪３２Ａから入力される運動エネルギをエンジン１に伝達し、エンジンブレーキ力を作用させる場合が例示される。
【００２８】
前記歯車変速機構４は、副変速部１５および主変速部１６から構成されている。副変速部１５は、オーバドライブ用の遊星歯車機構１７を備えており、遊星歯車機構１７はピニオンギヤ１７Ａを有する。このピニオンギヤ１７Ａはキャリヤ１８により保持されており、キャリヤ１８に入力軸１４が連結されている。この遊星歯車機構１７を構成するキャリヤ１８とサンギヤ１９との間には、多板クラッチＣ0 と一方向クラッチＦ0 とが設けられている。
【００２９】
この一方向クラッチＦ0 は、サンギヤ１９がキャリヤ１８に対して相対的に正回転、つまり、入力軸１４の回転方向に回転した場合に係合するようになっている。そして、副変速部１５の出力要素であるリングギヤ２０が、主変速部１６の入力要素である中間軸２１に接続されている。また、サンギヤ１９の回転を選択的に止める多板ブレーキＢ0 が設けられている。
【００３０】
したがって、副変速部１５は、多板クラッチＣ0 もしくは一方向クラッチＦ0 が係合した状態で遊星歯車機構１７の全体が一体となって回転する。このため、中間軸２１が入力軸１４と同速度で回転し、低速段となる。また、ブレーキＢ0 を係合させてサンギヤ１９の回転を止めた状態では、リングギヤ２０が入力軸１４に対して増速されて正回転し、高速段となる。
【００３１】
他方、主変速部１６は、三組の遊星歯車機構２２，２３，２４を備えており、三組の遊星歯車機構２２，２３，２４を構成する回転要素が、以下のように連結されている。すなわち、第１遊星歯車機構２２のサンギヤ２５と、第２遊星歯車機構２３のサンギヤ２６とが互いに一体的に連結されている。また、第１遊星歯車機構２２のリングギヤ２７と、第２遊星歯車機構２３のピニオンギヤ２８を保持したキャリヤ２９と、第３遊星歯車機構２４のピニオンギヤ３０を保持したキャリヤ３１とが連結されている。さらに、キャリヤ３１に出力軸３２が連結されている。そして、出力軸３２がトルク伝達装置（図示せず）を介して車輪３２Ａに接続されている。さらにまた、第２遊星歯車機構２３のリングギヤ３３が、第３遊星歯車機構２４のサンギヤ３４に連結されている。
【００３２】
この主変速部１６の歯車列においては、後進側の１つの変速段と、前進側の４つの変速段とを設定することができる。このような変速段を設定するための摩擦係合装置、つまりクラッチおよびブレーキが、以下のように設けられている。先ずクラッチについて述べると、リングギヤ３３およびサンギヤ３４と、中間軸２１との間に第１クラッチＣ1 が設けられている。また、互いに連結されたサンギヤ２５およびサンギヤ２６と、中間軸２１との間に第２クラッチＣ2 が設けられている。
【００３３】
つぎにブレーキについて述べると、第１ブレーキＢ1 はバンドブレーキであって、第１遊星歯車機構２２のサンギヤ２５、および第２遊星歯車機構２３のサンギヤ２６の回転を止めるように配置されている。またこれらのサンギヤ２５，２６とケーシング３５との間には、第１一方向クラッチＦ1 と、多板ブレーキである第２ブレーキＢ2 とが直列に配列されている。第１一方向クラッチＦ1 はサンギヤ２５，２６が逆回転、つまり入力軸１４の回転方向とは反対方向に回転しようとする際に係合するようになっている。
【００３４】
第１遊星歯車機構２２はピニオンギヤ３６を備えており、このピニオンギヤ３６がキャリヤ３７により保持されている。そして、キャリヤ３７とケーシング３５との間に、多板ブレーキである第３ブレーキＢ3 が設けられている。そして第３遊星歯車機構２４はリングギヤ３８を備えており、リングギヤ３８の回転を止めるブレーキとして、多板ブレーキである第４ブレーキＢ4 と、第２一方向クラッチＦ2 とが設けられている。第４ブレーキＢ4 および第２一方向クラッチＦ2 は、ケーシング３５とリングギヤ３８との間に相互に並列に配置されている。なお、この第２一方向クラッチＦ2 はリングギヤ３８が逆回転しようとする際に係合するように構成されている。さらに、歯車変速機構４の入力回転数を検出する入力回転数センサ（言い換えればタービン回転数センサ）４Ａと、歯車変速機構４の出力軸３２の回転数を検出する出力回転数センサ（言い換えれば車速センサ）４Ｂとが設けられている。
【００３５】
上記のように構成された歯車変速機構４においては、各クラッチやブレーキなどの摩擦係合装置を、図４の動作図表に示すように係合・解放することにより、前進５段・後進１段の変速段を設定することができる。なお、図４において○印は摩擦係合装置が係合することを示し、◎印は、エンジンブレーキ時に摩擦係合装置が係合することを示し、△印は摩擦係合装置が係合・解放のいずれでもよいこと、言い換えれば、摩擦係合装置が係合されてもトルクの伝達には無関係であることを示し、空欄は摩擦係合装置が解放されることを示している。
【００３６】
また、この実施形態では、シフトレバー４Ｃのマニュアル操作により、自動変速機のポジションを選択することが可能である。例えば、Ｐ（パーキング）ポジション、Ｒ（リバース）ポジション、Ｎ（ニュートラル）ポジション、Ｄ（ドライブ）ポジション、４ポジション、３ポジション、２ポジション、Ｌ（ロー）ポジションの各ポジションを選択可能である。ここで、ＰポジションおよびＮポジションが、入力軸１４に入力された動力を車輪３２Ａに伝達しない非走行ポジションであり、Ｒポジション、Ｄポジション、４ポジション、３ポジション、２ポジション、Ｌポジションが、入力軸１４に入力された動力を車輪３２Ａに伝達する走行ポジションである。
【００３７】
そして、Ｄポジションでは第１速ないし第５速のいずれかを設定することが可能であり、４ポジションでは第１速ないし第４速のいずれかを設定することが可能であり、３ポジションでは第１速ないし第３速のいずれかを設定することが可能であり、２ポジションでは第１速または第２速のいずれかを設定することが可能であり、Ｌポジションでは第１速の変速段が設定される。
【００３８】
また、図２に示された油圧制御装置３９により、歯車変速機構４における変速段の設定または切り換え制御、ロックアップクラッチ１１の係合・解放制御、摩擦係合装置に接続されている油圧回路のライン圧の制御、摩擦係合装置の係合圧の制御などがおこなわれる。ロックアップクラッチ１１は、フロントカバー８に取り付けられた摩擦部材（図示せず）と、ハブ１０の外向きフランジに取り付けられ摩擦部材（図示せず）とを有する。そして、この実施形態において、ロックアップクラッチ１１の係合には、伝達される動力により摩擦部材同士の相対回転が不可能な完全係合状態と、伝達される動力により摩擦部材同士が所定のスリップ率でスリップする状態とが含まれる。
【００３９】
前記油圧制御装置３９は電気的に制御されるもので、歯車変速機構４の変速を実行するための第１ないし第３のシフトソレノイドバルブＳ1 ，〜Ｓ3 と、エンジンブレーキ状態を制御するための第４ソレノイドバルブＳ4 とを備えている。さらに、油圧制御装置３９は、油圧回路のライン圧を制御するためのリニアソレノイドバルブＳLTと、歯車変速機構４の変速過渡時におけるアキュームレータ背圧を制御するためのリニアソレノイドバルブＳLNと、ロックアップクラッチ１１や所定の摩擦係合装置に作用する油圧を制御するためのリニアソレノイドバルブＳLUとを備えている。
【００４０】
また、エンジン１の他方の動力伝達経路には、駆動装置８４を介してモータ・ジェネレータ８５が設けられている。駆動装置は８４は、遊星歯車機構、一方向クラッチ、ブレーキ、クラッチ機構などを備えた公知の構造のものである。モータ・ジェネレータ８５は、モータ・ジェネレータ３と同様に構成されている。また、モータ・ジェネレータ８５にはインバータ８６を介してバッテリ８７が接続されている。さらに、インバータ８６およびバッテリ８７を制御するコントローラ８８が設けられている。
【００４１】
これらのコントローラ８８およびバッテリ８７ならびにインバータ８６の構成および機能は、コントローラ８２およびバッテリ８１ならびにインバータ８０の構成および機能と同様である。そして、このモータ・ジェネレータ８５も、発電機としての機能と、電動機としての機能とを兼備している。したがって、モータ・ジェネレータ８５を電動機として機能させることにより、モータ・ジェネレータ８５の動力をエンジン１に伝達してエンジン１を始動させたり、エンジン１の動力によりモータ・ジェネレータ８５を発電機として機能させ、その電気エネルギをバッテリ８７に充電することが可能である。
【００４２】
そして、前記コントローラ８８は、バッテリ８７からモータ・ジェネレータ８５に供給される電流値、またはモータ・ジェネレータ８５により発電される電流値を検出または制御する機能を備えている。また、コントローラ８８は、モータ・ジェネレータ８５の回転数を制御する機能と、バッテリ８７の充電状態（ＳＯＣ：state of charge）を検出および制御する機能とを備えている。さらに、モータ・ジェネレータ８５の動力により駆動される電動オイルポンプ８９が設けられている。この電動オイルポンプ８９は、オイルポンプ８３と同様の機能を備えている。そして、モータ・ジェネレータ８５の出力軸と電動オイルポンプ８９との間の動力伝達経路には、クラッチ８５Ｂが配置されている。なお、単一のバッテリから、モータ・ジェネレータ８５およびモータ・ジェネレータ３に対応して電力を供給する構成を採用することも可能である。
【００４３】
図５は、ハイブリッド車の制御回路を示すブロック図である。電子制御装置（ＥＣＵ）５８は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）および記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ）ならびに入力・出力インターフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。
【００４４】
この電子制御装置５８には、エンジン回転数センサ５９の信号、エンジン水温センサ６０の信号、運転者により操作されるイグニッションキー９０の操作位置を検出するイグニッションスイッチ６１の信号、バッテリ８１，８７の充電状態、およびモータ・ジェネレータ３，８５の電流値を別個に検出するコントローラ８２，８８の信号、エアコンスイッチ６２の信号、車速センサ４Ｂの信号、ＡＴＦの温度を検出する油温センサ６３の信号、シフトレバー４Ｃの操作位置を検出するシフトポジションセンサ６４の信号等が入力されている。
【００４５】
前記電子制御装置５８には、運転者の停車意図を検出するパーキングブレーキスイッチ６５の信号、ブレーキペダル９１の踏み込み状態を検出するフットブレーキスイッチ６６の信号、排気管（図示せず）の途中に設けられた触媒温度センサ６７の信号、アクセルペダル１Ａの踏み込み量を示すアクセル開度センサ６８の信号、エンジン１の電子スロットルバルブ１Ｂの開度を示すスロットル開度センサ６９の信号、タービン回転数センサ４Ａの信号、モータ・ジェネレータ３，８５の回転数および回転角度を検出するレゾルバ７０，７１の信号等が入力されている。
【００４６】
この電子制御装置５８からは、エンジン１の点火装置７２を制御する信号、エンジン１の燃料噴射装置７３を制御する信号、コントローラ８２，８８を介してモータ・ジェネレータ３，８５を制御する信号、クラッチ３Ａ，３Ｂ，１２Ａ，８５Ｂを制御する信号、駆動装置８４のクラッチやブレーキを制御する信号、油圧制御装置３９を制御する信号、エンジン１およびモータ・ジェネレータ３の駆動・停止状態を示すインジケータ７４への表示信号、電子スロットルバルブ１Ｂの開度を制御するアクチュエータ７５への制御信号などが出力されている。
【００４７】
このようにして、電子制御装置５８に入力される各種の信号および予め設定されているデータに基づいて、エンジン１の運転・停止と、モータ・ジェネレータ３，８５の駆動・停止とが制御される。例えば車速およびアクセル開度をパラメータとするマップが電子制御装置５８に記憶されており、このマップに基づいて、エンジン１が単独で駆動して車両を走行させるモードと、モータ・ジェネレータ３が単独で駆動して車両を走行させるモードと、エンジン１およびモータ・ジェネレータ３の両方が駆動して車両を走行させるモードと、エンジン１およびモータ・ジェネレータ３の両方が停止するモードとを選択することが可能である。ここで、モータ・ジェネレータ３を単独で駆動する場合としては、車両の発進時などのように、エンジン効率の低下する走行状態が例示される。また、電子制御装置５８に入力される信号、および予め設定されているデータに基づいて、モータ・ジェネレータ８５の駆動・停止と、クラッチ１２Ａ，８５Ｂの係合・解放とが制御される。
【００４８】
つぎに、電子制御装置５８により、歯車変速機構４および油圧制御装置３９ならびにロックアップクラッチ１１を制御する内容を説明する。電子制御装置５８には、歯車変速機構４の変速比を制御する変速線図（変速マップ）が記憶されている。この変速線図には、車両の走行状態、例えばアクセル開度と車速とをパラメータとして、所定の変速段から他の変速段に変速（アップシフトまたはダウンシフト）するための変速点が設定されている。
【００４９】
そして、この変速線図に基づいて変速判断がおこなわれ、この変速判断が成立した場合は、電子制御装置５８から制御信号が出力され、この制御信号が油圧制御装置３９に入力される。その結果、所定のソレノイドバルブが動作し、所定の摩擦係合装置の係合・解放がおこなわれて変速が実行される。そして、変速を実行する摩擦係合装置の係合・解放のタイミング、および摩擦係合装置に作用する油圧が、エンジントルクに基づいて制御される。
【００５０】
さらに、ロックアップクラッチ１１の動作は、通常は、アクセル開度、車速、変速比（変速段）等の条件に基づいて制御される。このため、電子制御装置５８には、アクセル開度および車速をパラメータとして、ロックアップクラッチ１１を係合・解放する領域を設定したロックアップクラッチ制御マップが記憶されている。
【００５１】
ここで、この実施形態の構成と、この発明との対応関係を説明する。すなわち、フロントカバー８、ポンプインペラ７、タービンランナ９、ハブ１０、入力軸１４がこの発明の回転部材に相当し、ロックアップクラッチ１１がこの発明のクラッチに相当する。また、シフトレバー４Ｃおよび歯車変速機構４ならびに油圧制御装置３９がこの発明の変速機に相当する。
【００５２】
そして、この実施形態においては、電子制御装置５８に予め設定されているロックアップクラッチ制御マップ以外の条件に基づいて、ロックアップクラッチ１１の係合・解放を制御することが可能である。以下、このロックアップクラッチ１１の制御内容を、図１のフローチャートに基づいて説明する。
【００５３】
まず、図５に示された各種のセンサやスイッチの信号が電子制御装置５８に入力され、電子制御装置５８によりこれらの信号が処理される（ステップ１００）。そして、現在の車速が所定値ＶＡ以下であるかを基準として、車両が発進するか否かが判断される（ステップ１０１）。この所定値ＶＡは予め電子制御装置５８に記憶されている。ステップ１０１で肯定判断された場合は、モータ・ジェネレータ３に電力を供給するバッテリ８１の充電量ＳＯＣが、所定値ＳＯＣmin を越えているか否かが判断される（ステップ１０２）。この所定値ＳＯＣmin は予め電子制御装置５８に記憶されている。ステップ１０２で肯定判断された場合は、ロックアップクラッチ１１をオン（係合）する（ステップ１０３）。
【００５４】
具体的には、電動オイルポンプ８９を駆動してその油圧を油圧制御装置３９に供給してロックアップクラッチ１１をオンさせるとともに、モータ・ジェネレータ３に供給する電流値の制御により、その回転数が零であり、かつ、モータ・ジェネレータ３のトルクが車輪３２Ａに伝達された場合に車両が極めて低速で走行するような状態、いわゆるクリープ力が生じる程度のトルクに設定される。なお、電動オイルポンプ８９を駆動させる動力は、車両を走行させるために必要な動力よりも低い。このため、バッテリ８７の充電状態が比較的低い状態でも、電動オイルポンプ８９を駆動させてロックアップクラッチ１１を係合させることが可能である。
【００５５】
ついで、シフトレバー４Ｃにより非走行ポジションが選択されているか否かが判断される（ステップ１０４）。ステップ１０４で肯定判断された場合は、走行ポジションから非走行ポジションに切り換えられてからの経過時間が、所定時間Ｔsft 以下であるか否かが判断される（ステップ１０５）。この所定時間Ｔsft は、予め電子制御装置５８に記憶されている。ステップ１０５で肯定判断された場合は、車両が発進する可能性が少ないためロックアップクラッチ１１をオフ（解放）し（ステップ１０６）、リターンされる。
【００５６】
一方、前記ステップ１０４で否定判断された場合、またはステップ１０５で肯定判断された場合は、車両が発進する可能性が高いためロックアップクラッチ１１のオンを継続し（ステップ１０７）、リターンされる。また、前記ステップ１０２で否定判断された場合は、現在のバッテリ充電量ＳＯＣに対応するモータ・ジェネレータ３の動力では、車両の発進に必要な駆動力が不足する可能性があるためステップ１０６に進み、エンジン１の動力により車両が発進する。さらに、前記ステップ１０１で否定判断された場合は通常制御をおこない（ステップ１０８）、リターンされる。この通常制御とは、予め電子制御装置５８に設定されているロックアップクラッチ制御マップにより、ロックアップクラッチ１１を制御することを意味している。
【００５７】
ここで、図１のフローチャートに示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明する。ステップ１０１，１０２，１０４，１０５がこの発明の発進予測手段に相当する。また、ステップ１０３，１０６，１０７がこの発明のクラッチ制御手段に相当する。
【００５８】
図６は、図１の制御例に対応するタイムチャートの一例である。まず、モータ・ジェネレータ３の動力により発進する駆動モードが選択され、かつ、Ｄポジションが選択されている状態（時刻ｔ１以前）では、ロックアップクラッチ１１がオンされている。そして、時刻ｔ１でＤポジションからＮポジションに変更されたことが検出されている。すると、Ｎポジションに変更されたまま所定時間Ｔsft が経過して時刻ｔ２に到達すると、時刻ｔ３においてロックアップクラッチ１１をオフする判断がおこなわれる。
【００５９】
ついで、時刻ｔ４以降はロックアップクラッチ１の係合圧を実線で示すように徐々に低下させ、時刻ｔ５でオフ（完全解放）する制御がおこなわれる。これに対して、時刻ｔ１でＮポジションが選択され、その後に所定時間Ｔsft が経過する前に再びＤポジションに戻された場合は、ロックアップクラッチ１１をオフする判断がおこなわれず、破線で示すようにロックアップクラッチ１１のオン状態が継続される。
【００６０】
以上のように、この実施形態によれば、停止中の車両が、モータ・ジェネレータ３の動力により発進するか否かが予測されている。この実施形態において、車両が発進するか否かを予測するための条件には、車速と、シフトレバー４Ｃおよび歯車変速機構４のポジションと、シフトレバー４Ｃおよび歯車変速機構４のポジションが、走行ポジションから非走行ポジションに変更されてからの経過時間とが含まれている。
【００６１】
そして、停止している車両の発進が予測された場合は、車両が発進する前にロックアップクラッチ１１が係合される。このため、モータ・ジェネレータ３の動力を車輪３２Ａに伝達して車両が発進する場合に、モータ・ジェネレータ３のトルク特性と、トルクコンバータ２のトルク特性とのつり合いにより決定される有効トルクが可及的に高められ、車両の発進応答性が向上する。また、ロックアップクラッチ１１の係合により、フロントカバー８と入力軸１４との間で伝達される動力の損失が抑制される。このため、バッテリ８１の充電状態ＳＯＣの低下が抑制され、充電状態ＳＯＣの維持に供されるエンジン出力の負担分が抑制されて燃費が向上する。
【００６２】
また、この実施形態においては、ロックアップクラッチ１１が係合されている状態で、バッテリ８１またはバッテリ８７の充電状態ＳＯＣが所定値ＳＯＣmin以下になった場合は、ロックアップクラッチ１１がオフされる。つまり、モータ・ジェネレータ３の動力で発進すると、燃費の面で不利である場合には、モータ・ジェネレータ３の動力をロックアップクラッチ１１により伝達する制御が回避される。そして、エンジン１の動力により車両が発進する状態に切り換えられる。このため、バッテリ８１の充電量ＳＯＣが不足している場合にも、車両を発進させることができる。
【００６３】
さらに、この実施形態によれば、ロックアップクラッチ１１が係合されている状態で、非走行ポジションが選択されてから所定時間Ｔfstの間は、ロックアップクラッチ１１が係合状態に維持される。このため、シフトレバー４Ｃを非走行ポジションと走行ポジションとの間で相互に切り換える操作を繰り返す、いわゆるガレージシフトがおこなわれた場合も、ロックアップクラッチ１１の係合・解放を交互に繰り返すことが無く、車両の発進性が一層向上する。なお、この実施形態の流体式動力伝達装置には、トルク増幅機能のないフルードカップリングも含まれる。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１ないし請求項４のいずれかの発明によれば、モータ・ジェネレータの動力により車両が発進する場合に、モータ・ジェネレータの動力特性と、複数の回転部材の動力特性とのつり合いにより決定される有効動力が可及的に高められ、車両の発進応答性が向上する。また、請求項２および３のいずれかの請求項においては、運転者による車両の発進意図を確実に予測することができ、車両の発進性が一層向上する。
【００６５】
請求項４の発明によれば、請求項１と同様の効果を得られる他、クラッチが係合されている状態で、バッテリの充電量が所定値以下になった場合は、クラッチがオフされる。このため、モータ・ジェネレータの動力を所定値以上に制御することができない場合は、電動機の動力をクラッチにより伝達する制御が回避される。
【００６６】
請求項５の発明によれば、請求項１と同様の効果を得られる他、クラッチが係合されている状態で、非走行ポジションが選択されてから所定時間の間は、クラッチが係合状態に維持される。このため、非走行ポジションと走行ポジションとの間で相互に切り換える操作が繰り返された場合にも、クラッチの係合・解放を交互に繰り返すことが無く、車両の発進性が一層向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明にかかる動力伝達機構の制御装置の制御例を示すフローチャートである。
【図２】 この発明が適用されたハイブリッド車の構成を示すブロック図である。
【図３】 図２に示されたエンジンから歯車変速機構の出力軸に至る構成を示すスケルトン図である。
【図４】 図３に示された歯車変速機構で各変速段を設定するための摩擦係合装置の作動状態を示す図表である。
【図５】 この発明を適用したハイブリッド車の制御系統を示すブロック図である。
【図６】 図１のフローチャートに対応するタイムチャートである。
【符号の説明】
３…モータ・ジェネレータ、 ２…トルクコンバータ、 ４…歯車変速機構、４Ｃ…シフトレバー、 ７…ポンプインペラ、 ８…フロントカバー、 ９…タービンランナ９、 １０…ハブ、 １１…ロックアップクラッチ、 １４…入力軸、 ３９…油圧制御装置。
Claims (5)
- エンジンおよびモータ・ジェネレータと車輪との間に配置された流体式動力伝達装置と、この流体式動力伝達装置の回転部材同士の動力の伝達状態を変更するために係合・解放されるクラッチとを備えた動力伝達機構の制御装置において、
停止中の車両が前記モータ・ジェネレータの動力により発進するか否かを予測する発進予測手段と、
この発進予測手段により前記車両の発進が予測された場合に、前記車両の発進前に前記クラッチを係合させて前記モータ・ジェネレータと前記車輪との間を動力伝達可能にするクラッチ制御手段と
を備えていることを特徴とする動力伝達機構の制御装置。 - 前記流体式動力伝達装置と前記車輪との間の動力伝達経路に配置され、かつ、動力を前記車輪に伝達する走行ポジションと、前記動力を前記車輪に伝達しない非走行ポジションとを選択可能な変速機を有し、
前記発進予測手段には、前記変速機のポジションに基づいて、前記車両が発進するか否かを予測する機能が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構の制御装置。 - 前記流体式動力伝達装置と前記車輪との間の動力伝達経路に配置され、かつ、動力を前記車輪に伝達する走行ポジションと、前記動力を前記車輪に伝達しない非走行ポジションとを選択可能な変速機を有し、
前記発進予測手段には、前記非走行ポジションが選択されてからの経過時間に基づいて、前記車両が発進するか否かを予測する機能が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構の制御装置。 - 前記モータ・ジェネレータに供給する電力を蓄えるバッテリを有し、
前記クラッチ制御手段には、前記バッテリの充電量が所定値以下になった場合は前記クラッチを解放させる機能が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構の制御装置。 - 前記流体式動力伝達装置と前記車輪との間の動力伝達経路に配置され、かつ、動力を前記車輪に伝達する走行ポジションと、前記動力を前記車輪に伝達しない非走行ポジションとを選択可能な変速機を有し、
前記クラッチ制御手段には、前記クラッチが係合されている状態で、前記非走行ポジションが選択されてから所定時間が経過するまでの間は、前記クラッチを係合状態に維持する機能が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構の制御装置。
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