JP2000170903A - パワートレーンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータ・ジェネレータの回生制動効率を向上
させる。 【解決手段】 エンジンから入力される動力または車輪
から入力される動力により発電機として機能するモータ
・ジェネレータと、モータ・ジェネレータと車輪との間
に配置されたロックアップクラッチ付きトルクコンバー
タと、トルクコンバータと車輪との間に配置された歯車
変速機構とを有するパワートレーンの制御装置におい
て、車輪から入力される動力によりモータ・ジェネレー
タを発電機として機能させる場合の回生制動効率が最大
値になるように、モータ・ジェネレータの回生トルク、
またはロックアップクラッチの係合・解放状態、または
歯車変速機構の変速比の各条件のうち、少なくともロッ
クアップクラッチの係合・解放状態を含む条件を制御す
る回生制動条件制御手段（ステップ１０１ないしステッ
プ１０６）を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両の動力源と
してエンジンおよびモータ・ジェネレータとを備えてお
り、車輪から入力される動力によりモータ・ジェネレー
タで回生制動をおこなうことの可能なパワートレーンの
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・ジェネレータと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おいて
は、車両の走行状態に基づいてエンジンまたはモータ・
ジェネレータを制御して、車両を走行させるように構成
されている。

【０００３】このように、エンジンおよびモータ・ジェ
ネレータを備えた制御装置の一例が、特開平８−１６８
１０４号公報に記載されている。この公報に記載された
制御装置においては、エンジンの出力軸にモータ・ジェ
ネレータが設けられており、このモータ・ジェネレータ
が電動機および発電機として機能する。また、エンジン
の出力軸にはトルクコンバータを介して変速機が接続さ
れている。なお、トルクコンバータは直結クラッチを備
えている。

【０００４】上記制御装置によれば、エンジンの低速回
転域において、エンジントルクの変動を吸収するように
モータ・ジェネレータのトルクを制御することにより、
低車速域における直結クラッチの係合を可能にしてい
る。その結果、燃費が向上してドライバビリティの悪化
を防止することができるとされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
おいては、モータ・ジェネレータを電動機として機能さ
せる場合、つまり、モータ・ジェネレータを車両の動力
源として用いる場合の技術について記載されているのみ
である。つまり、モータ・ジェネレータにより回生制動
トルクを発生させる場合の制御、特に、モータ・ジェネ
レータの回生制動時に、直結クラッチをどのように制御
するかについては何も記述がない。したがって、モータ
・ジェネレータによる回生制動時において、直結クラッ
チの状態に基づいて種々の問題が発生する可能性があ
り、この点で改善の余地が残されていた。

【０００６】この発明は、上記事情を背景としてなされ
たもので、モータ・ジェネレータにより回生制動トルク
を発生させる場合に、直結クラッチの状態に基づいて発
生する各種の問題点を解消することの可能なパワートレ
ーンの制御装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記目的
を達成するため請求項１の発明は、エンジンから入力さ
れる動力または車輪から入力される動力により発電機と
して機能するモータ・ジェネレータと、このモータ・ジ
ェネレータと前記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
力伝達状態を切り換えるために係合・解放される直結ク
ラッチと、前記流体式動力伝達装置と前記車輪との間に
配置された変速機と有し、前記車輪から入力される動力
を前記モータ・ジェネレータに伝達して回生制動トルク
を発生させることの可能なパワートレーンの制御装置に
おいて、前記モータ・ジェネレータの回生制動効率が所
定の状態になるように、前記モータ・ジェネレータの回
生制動トルク、または前記直結クラッチの係合・解放状
態、または前記変速機の変速比の各条件のうち、少なく
とも直結クラッチの係合・解放状態を含む条件を制御す
る回生制動条件制御手段を備えていることを特徴とする
ものである。

【０００８】請求項１の発明によれば、モータ・ジェネ
レータの回生制動効率が所定の状態になるように、モー
タ・ジェネレータの回生制動トルク、または直結クラッ
チの係合・解放状態、または変速機の変速比の各条件の
うち、少なくとも直結クラッチの係合・解放状態を含む
条件が制御される。このため、例えばモータ・ジェネレ
ータの回生制動効率を可及的に向上させることが可能に
なる。

【０００９】請求項２の発明は、エンジンに接続される
第１回転部材と、車輪に接続される第２回転部材と、前
記第１回転部材と第２回転部材との間で動力の伝達をお
こなわせる流体式動力伝達装置と、前記車輪から入力さ
れる動力により回生制動トルクを発生するモータ・ジェ
ネレータと、前記第１回転部材と第２回転部材との間の
動力伝達状態を変更するために係合・解放される直結ク
ラッチと、前記エンジンに対して動力を伝達する回転機
とを有するパワートレーンの制御装置において、前記モ
ータ・ジェネレータによる回生制動時に、前記直結クラ
ッチの係合・解放状態を変更する直結クラッチ制御手段
と、前記直結クラッチの係合・解放状態の変更に際して
前記エンジン回転数と第２回転部材の回転数との差を減
少させるように前記回転機の動力を前記エンジンに付与
する回転機制御手段とを備えていることを特徴とするも
のである。

【００１０】請求項２の発明によれば、モータ・ジェネ
レータによる回生制動時に、直結クラッチの係合・解放
状態を変更するにあたり、エンジン回転数と第２回転部
材の回転数との差が減少するように、回転機の動力が制
御される。したがって、モータ・ジェネレータによる回
生制動に並行して直結クラッチを解放状態から係合状態
へ切り換える場合に、エンジン回転数と第２回転部材の
回転数との差が可及的に抑制された状態で直結クラッチ
が係合する。

【００１１】

【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。

【００１２】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。

【００１３】このモータ・ジェネレータ３は、車両の第
２の動力源としての機能を有し、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。

【００１４】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８
１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。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、モ
ータ・ジェネレータ３の回生制動トルクの調整とがおこ
なわれる。

【００１５】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。

【００１６】そして、コントローラ８２は、バッテリ８
１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：stateof
charge）を検出および制御する機能とを備えている。

【００１７】図３は、エンジン１と車輪３２Ａとの間に
形成されているパワートレーンの構成、具体的にはトル
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。

【００１８】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。

【００１９】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。これとは逆に、車輪３２Ａから入力軸１４に伝達さ
れるトルクを、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。

【００２０】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のキャリヤ１８に対して入力軸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。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。

【００２１】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。

【００２２】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
キャリヤ２９と、第３遊星歯車機構２４のキャリヤ３１
とが連結されている。さらに、キャリヤ３１に出力軸３
２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３
３が、第３遊星歯車機構２４のサンギヤ３４に連結され
ている。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】第１遊星歯車機構２２のキャリヤ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２
４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Ｆ
2 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３
２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。

【００２６】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。

【００２７】また、この実施形態では、シフトレバー４
Ｃ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ポジションは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ポジションは走行ポジショ
ンである。

【００２８】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（ロー）ポジションでは第１速の変速段が設
定される。

【００２９】また、図２に示された油圧制御装置３９
は、歯車変速機構４により設定される変速段の制御と、
ロックアップクラッチ１１の係合・解放制御と、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と、
摩擦係合装置の係合圧の制御とをおこなう機能を有して
いる。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、動力の伝達状態において摩擦部
材同士が相対回転しない完全係合状態と、動力の伝達状
態において摩擦部材同士が相対回転するスリップ状態と
が含まれる。

【００３０】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。

【００３１】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８４は、遊星歯車機構８４Ａ
と、一方向クラッチ８５Ｂと、遊星歯車機構８４Ａの回
転要素を選択的に固定するブレーキ８４Ｃと、駆動装置
８４とクランクシャフト１２との間の動力伝達経路を接
続・遮断するクラッチ８４Ｄと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８
７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。

【００３２】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８
０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
達したり、エンジン１の動力の一部をモータ・ジェネレ
ータ８５に伝達してモータ・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。なお、モータ・ジェネレータ
３とエンジン１との間で動力の伝達をおこなう場合は、
駆動装置８４のクラッチ８４Ｄが係合される。

【００３３】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（ＳＯ
Ｃ：state of charge）を検出および制御する機能とを
備えている。

【００３４】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、Ｒ
ＯＭ）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。

【００３５】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８
２，８８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６
３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。

【００３６】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。

【００３７】そして、このハイブリッド車は、ブレーキ
ペダル９１と、ブレーキマスターシリンダ（図示せ
ず）、ホイールシリンダ（図示せず）などにより構成さ
れた制動装置９１Ａを備えており、制動装置９１Ａによ
り所定の制動力が発生する。

【００３８】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、駆
動装置８４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。

【００３９】上記ハード構成を有するハイブリッド車に
おいては、電子制御装置５８に入力される信号に基づい
て車両の状態が判断され、この判断結果に基づいてエン
ジン１およびモータ・ジェネレータ３ならびにモータ・
ジェネレータ８５が制御される。そして、エンジン１の
動力またはモータ・ジェネレータ３の動力の少なくとも
一方を車輪３２Ａに伝達して車両を走行させることが可
能である。

【００４０】また、車両の減速時（言い換えれば惰力走
行時）には、車輪３２Ａから入力される動力（つまり運
動エネルギ）が歯車変速機構４およびトルクコンバータ
２を介してエンジン１に入力されると、エンジンブレー
キ力が発生する。また、この動力をモータ・ジェネレー
タ３に入力することにより、モータ・ジェネレータ３を
発電機として機能させ、モータ・ジェネレータ３により
回生制動力を発生させることも可能である。この場合は
モータ・ジェネレータ３により発電された電気エネルギ
がバッテリ８１に充電される。

【００４１】ここで、上記ハード構成を有するハイブリ
ッド車の構成と、この発明の構成との対応関係を説明す
る。すなわち、ロックアップクラッチ１１がこの発明の
直結クラッチに相当し、トルクコンバータ２がこの発明
の流体式動力伝達装置に相当し、歯車変速機構４がこの
発明の変速機に相当し、モータ・ジェネレータ３，８５
がこの発明の回転機としての機能をも兼備している。ま
た、フロントカバー８およびポンプインペラ７がこの発
明の第１回転部材に相当し、ハブ１０および入力軸１４
がこの発明の第２回転部材に相当する。

【００４２】つぎに、電子制御装置５８による歯車変速
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の制御内容を具体的に説明する。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ための
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（アップシフトもしくはダウンシフト）するための変
速点が設定されている。

【００４３】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。

【００４４】また、ロックアップクラッチ１１は、シフ
トポジションと、アクセル開度と、車速と、歯車変速機
構４の変速比（変速段）とに基づいて制御される。この
ため、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の完全係合・スリップ・解放の
各領域を設定したロックアップクラッチ制御マップが、
電子制御装置５８に記憶されている。

【００４５】ところで、この実施形態においては、上記
条件の他に、モータ・ジェネレータ３の回生制動時に、
その回生制動効率が所定の状態になるように、モータ・
ジェネレータ３の回生制動トルクと、ロックアップクラ
ッチ１１の係合・スリップ・解放状態と、歯車変速機構
４の変速段とを制御することが可能である。

【００４６】以下、モータ・ジェネレータ３の回生制動
時における制御内容を、図１のフローチャートに基づい
て説明する。まず、各種のセンサやスイッチの信号が電
子制御装置５８入力され、これらの信号が処理される
（ステップ１００）。ついで、モータ・ジェネレータ３
により回生制動をおこなうための条件が成立しているか
か否かが判断される（ステップ１０１）。このステップ
１０１に用いられる条件には、アクセルペダル１Ａの状
態と、バッテリ８１の充電量ＳＯＣとが含まれる。ここ
で、アクセルペダル１Ａが踏み込まれている場合は、ス
テップ１０１で否定判断されてリターンされる。

【００４７】これとは逆に、アクセルペダル１Ａが踏み
込まれておらず、かつ、バッテリ８１の充電量ＳＯＣが
所定値以下である場合は、ステップ１０１で肯定判断さ
れ、ステップ１０２に進む。ステップ１０２において
は、回生制動時用の変速線図に基づいて、歯車変速機構
４の変速段が決定される。

【００４８】図６には変速線図の一例が示されている。
この変速線図においては、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するための変速点が設定されてい
る。この変速線図においては、所定の変速段から所定の
変速段にアップシフトするための変速線が実線で示さ
れ、所定の変速段から所定の変速段にダウンシフトする
ための変速線が一点鎖線で示されている。つまり、この
変速線図に示された数字が各変速段を意味しており、数
字に対応して記載された矢印が、数字の変速段から数字
の変速段にアップシフトもしくはダウンシフトすること
を意味している。

【００４９】ステップ１０２についで、ロックアップク
ラッチ１１が完全係合される領域、またはスリップ制御
される領域にあるか否かが判断される（ステップ１０
３）。このステップ１０３の判断に際しては、図６に示
す変速線図の一部が、ロックアップクラッチ制御マップ
として適用される。この実施形態においては、第４速ま
たは第５速が設定されている場合に、ロックアップクラ
ッチ１１を完全係合またはスリップする制御がおこなわ
れ、第１速ないし第３速ではロックアップクラッチ１１
を解放する制御がおこなわれる。

【００５０】具体的には、第３速から第４速へのアップ
シフト線と、第４速から第５速へのアップシフト線との
間に設定されている領域４Ｓにおいて、ロックアップク
ラッチ１１がスリップ制御される。また、第３速から第
４速へのアップシフト線と、第４速から第５速へのアッ
プシフト線との間に設定されている領域４Ｌにおいて、
ロックアップクラッチ１１が完全係合される。さらに、
第５速が設定される領域の一部である領域５Ｓにおい
て、ロックアップクラッチ１１がスリップ制御される。
さらにまた、第５速が設定される領域の一部である領域
５Ｌにおいて、ロックアップクラッチ１１が完全係合さ
れる。なお、回生制動時に適用されるロックアップクラ
ッチ制御マップの方が、回生制動時以外に適用されるロ
ックアップクラッチ制御マップに比べて、より低車速領
域でロックアップクラッチ１１が完全係合・スリップ制
御される内容になっている。

【００５１】ステップ１０３で否定判断された場合は、
ステップ１０２に戻り、現在の変速段から、ロックアッ
プクラッチ１１が完全係合、もしくはスリップ制御され
る変速段に強制的に変更する。一方、ステップ１０３で
肯定判断された場合は、モータ・ジェネレータ３の回生
制動トルクが決定される（ステップ１０４）。たとえ
ば、モータ・ジェネレータ３の回生制動時に、ブレーキ
ペダル９１が踏み込まれて制動要求が発生すると、制動
装置９１Ａにより負担するべき制動力と、バッテリ８１
の充電量ＳＯＣとに基づいて、モータ・ジェネレータ３
により負担するべき回生制動トルクが決定される。

【００５２】そして、ステップ１０５においては、回生
制動時用のロックアップクラッチ制御マップに基づい
て、ロックアップクラッチ１１を完全係合またはスリッ
プ制御する。ここで、ロックアップクラッチ１１をスリ
ップ制御する場合は、ロックアップクラッチ１１のスリ
ップ量（またはスリップ率）を仮決定する（ステップ１
０５）。ついで、ステップ１０２ないしステップ１０５
の制御により達成されるモータ・ジェネレータ３の回生
制動効率ηが最大になるか否かが判断される（ステップ
１０６）。この回生制動動効率ηの算出方法は、ロック
アップクラッチ１１の完全係合制御時と、ロックアップ
クラッチ１１のスリップ時と、ロックアップクラッチ１
１の解放時とでそれぞれ異なるため、順次説明する。

【００５３】（Ａ）ロックアップクラッチ１１の完全係
合時 モータ・ジェネレータ３の回生制動時には、入力軸１４
の一部がエンジン１に入力されている。ここで、エンジ
ン１の回転に必要なトルクΔＴが、ΔＴ≒０とすれば、
モータ・ジェネレータ３の回生制動効率ηは、次式
（１）より求められる。 η＝ηｇ×ηＭ（×ηBATT）・・・（１） 上記（１）式において、ηｇは歯車変速機構４のギヤ効
率である。また、ηＭはモータ・ジェネレータ３のモー
タ効率（発電効率）である。つまり、運動エネルギを電
気エネルギに変換する場合の変換効率である。このモー
タ効率ηＭは、モータ・ジェネレータ３の回転数ＮＭお
よび回生制動トルクＴＭに基づいて決定される。

【００５４】図７には、モータ・ジェネレータ３の回転
数ＮＭおよび回生トルク（負のトルク）ＴＭをパラメー
タとするモータ効率分布の一例が示されている。さら
に、ηBATTは、モータ・ジェネレータ３で発生した電気
エネルギをバッテリ８１に充電する場合の充電効率であ
る。なお、式（１）において、（×ηBATT）は、回生制
動効率ηの算出にあたり、バッテリ充電効率ηBATTを加
味するか否かを任意に選択することが可能であることを
意味している。

【００５５】（Ｂ）ロックアップクラッチ１１のスリッ
プ制御時 モータ・ジェネレータ３の回生制動効率ηは、次式
（２）により求められる。

【数１】 上記式（２）において、ｔはトルクコンバータ２のトル
ク比であり、Ｔｌはロックアップクラッチ１１の分担ト
ルクであり、ＴLOADは車両の走行負荷であり、ｉｇは歯
車変速機構４の変速比（ギヤ比）であり、Ｎｏは歯車変
速機構４の出力軸３２の回転数であり、ΔＮはロックア
ップクラッチ１１のスリップ量（スリップ率）である。

【００５６】（Ｃ）ロックアップクラッチ１１の解放時 モータ・ジェネレータ３の回生制動効率ηは、エンジン
１の回転に必要なトルクΔＴが、ΔＴ≒０とすれば、次
式（３）により求められる。

【数２】 上記式（３）において、ηtcはトルクコンバータ２の効
率であり、ηtc＝（タービン回転数×トルク）／（ポン
プインペラ７の回転数×トルク）により求められる。

【００５７】そして、ステップ１０６において肯定判断
された場合はリターンされ、ステップ１０６において否
定判断された場合はステップ１０２ないしステップ１０
５の制御を繰り返し、回生制動効率ηが最大になるよう
に、歯車変速機構４の変速比ｉｇと、トルクコンバータ
２のスリップ率ΔＮと、モータ・ジェネレータ３の回生
トルクＴＭとが制御される。

【００５８】このようにして、ステップ１０２ないしス
テップ１０６の制御により、ロックアップクラッチ１１
の各状態（Ａ）ないし（Ｃ）のいずれかの状態が設定さ
れている場合に、その状態における回生制動効率ηが最
大になるように各種の条件を制御することが可能であ
る。また、ステップ１０２ないしステップ１０６の制御
により、ロックアップクラッチ１１の各状態（Ａ）ない
し（Ｃ）のいずれかの状態が設定されている場合に、全
ての状態における回生制動効率ηが最大になる状態に、
各種の条件を設定することも可能である。さらにまた、
上記制御例では、各種の条件と回生制動効率ηとの関係
を演算処理により求めているが、各種の条件と回生制動
効率ηとの関係をマップ化したデータを、電子制御装置
５８に予め記憶しておくことも可能である。

【００５９】ここで、図１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１０２
ないしステップ１０６がこの発明の回生制動条件制御手
段に相当する。

【００６０】以上のように、図１の制御例によれば、モ
ータ・ジェネレータ３の回生制動効率ηが最大になるよ
うに、歯車変速機構４の変速比ｉｇと、トルクコンバー
タ２の係合・スリップ状態と、モータ・ジェネレータ３
の回生制動トルクＴＭと、バッテリ８１に対する充電効
率ηBATTとが制御される。具体的には、少なくともトル
クコンバータ２の係合・スリップ状態を含む条件が制御
される。したがって、バッテリ８１の充電に供されるエ
ンジン出力が可及的に抑制され、燃費が向上する。な
お、エンジン１の動力により車両を走行させる場合は、
ロックアップクラッチ１１を解放させることにより、エ
ンジントルクの変動をトルクコンバータ２により吸収も
しくは緩和することができる。つまり、燃費の向上と、
振動および騒音の抑制機能とを両立させることができ
る。

【００６１】図８は、上記ハイブリッド車の他の制御例
を示すフローチャートである。まず、電子制御装置５８
により入力信号が処理される（ステップ２００）。つい
で、モータ・ジェネレータ３の回生制動条件が成立して
いるか否かが判断される（ステップ２０１）。このステ
ップ２０１の判断基準は、前述したステップ１０１と同
様である。

【００６２】このステップ２０１で否定判断された場合
はリターンされる。また、ステップ２０１で肯定判断さ
れた場合は、検出される車速およびアクセル開度が、ロ
ックアップクラッチ１１の解放領域から、ロックアップ
クラッチ１１が完全係合される領域、またはスリップ制
御される領域に切り換えられるか否かが判断される（ス
テップ２０２）。ステップ２０２の判断は、図６に示す
ロックアップクラッチ制御マップによりおこなわれる。
ステップ２０２で否定判断された場合はリターンされ
る。

【００６３】一方、ステップ２０２で肯定判断された場
合は、駆動装置８４のクラッチ８４Ｄを係合させるとと
もに、モータ・ジェネレータ８５の動力をエンジン１に
伝達し、エンジン回転数をタービン回転数に近づけるよ
うな制御をおこなう（ステップ２０３）。そして、エン
ジン回転数が目標値に到達したか否かが判断され（ステ
ップ２０４）、ステップ２０４で否定判断された場合は
ステップ２０５に戻る。ここで、目標値とは、ロックア
ップクラッチ１１がスリップ制御もしくは完全係合され
たとしても、エンジンブレーキ力の急激な増大によりシ
ョックが発生する可能性が少ないと判断される値であ
る。この目標値は予め電子制御装置５８に記憶されてい
る。

【００６４】ステップ２０４で肯定判断された場合は、
解放状態にあるロックアップクラッチ１１を完全係合ま
たはスリップさせる制御をおこない（ステップ２０
５）、リターンする。ここで、図８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２０１ないしステップ２０５がこの発明の回転機制御
手段に相当する。

【００６５】図９は、図８の制御例に対応するシステム
の状態を示すタイムチャートである。ロックアップクラ
ッチ１１がＯＦＦ（解放）されている状態においては、
出力軸３２の回転数が所定値に制御され、エンジン回転
数が所定値に制御されている。そして、時刻ｔ１におい
て、エンジン回転数を上昇させる制御信号が出力され
て、モータ・ジェネレータ３の動力によりエンジン回転
数が徐々に上昇する。ついで、時刻ｔ２において、エン
ジン回転数が目標値に到達したことの判断が成立してい
る。

【００６６】その後、時刻ｔ３において、ロックアップ
クラッチ１１をＯＮ（完全係合）させる信号が出力され
る。すると、ロックアップクラッチ１１の係合圧が徐々
に高められてエンジンブレーキ力が増大し、出力軸３２
の回転数が徐々に低下するとともに、エンジン回転数が
徐々に増大している。そして、時刻ｔ４においてロック
アップクラッチ１１が完全係合されると、それ以後はエ
ンジン回転数および出力軸３２の回転数がほぼ一定値に
制御される。

【００６７】以上のように、図８の制御例によれば、モ
ータ・ジェネレータ３の回生制動時に、解放状態のロッ
クアップクラッチ１１を完全係合またはスリップ状態に
切り換えるにあたり、エンジン回転数と入力軸１４の回
転数との差を減少させるようにモータ・ジェネレータ８
５が制御される。したがって、モータ・ジェネレータ３
の回生制動時において、解放されているロックアップク
ラッチ１１を、完全係合またはスリップ状態に切り換え
る場合に、エンジンブレーキ力の急激な増大が抑制され
ショックを発生を回避することができる。なお、モータ
・ジェネレータ３の動力により、エンジン回転数と入力
軸１４の回転数との差を減少させる制御をおこなうこと
も可能である。

【００６８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、モータ・ジェ
ネレータの回生制動効率が所定の状態になるように、モ
ータ・ジェネレータの回生制動トルク、または直結クラ
ッチの係合・解放状態、または変速機の変速比の各条件
のうち、少なくとも直結クラッチの係合・解放状態を含
む条件が制御される。このため、例えばモータ・ジェネ
レータの回生制動効率を可及的に向上させることが可能
になる。したがって、モータ・ジェネレータを発電機と
して機能させるために供されるエンジンの動力が可及的
に抑制され、燃費を向上させることができる。

【００６９】請求項２の発明によれば、モータ・ジェネ
レータの回生制動時に、解放状態の直結クラッチを係合
させるにあたり、エンジン回転数と第２回転部材の回転
数との差を減少させるように回転機が制御される。した
がって、エンジンブレーキ力の急激な増大が抑制されシ
ョックを発生を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明にかかるパワートレーンの制御装置
の一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に示された歯車変速機構およびトルクコ
ンバータの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】 この発明が適用され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】 この発明の実施形態において、モータ・ジェ
ネレータの回生制動時に歯車変速機構の変速制御、およ
びロックアップクラッチの制御に適用されるマップであ
る。

【図７】 この発明の実施形態において、モータ・ジェ
ネレータの回転数と回生制動トルクにより決定されるモ
ータ効率を示す線図である。

【図８】 この発明の他の制御例を示すフローチャート
である。

【図９】 図８の制御例に対応するタイムチャートであ
る。

【符号の説明】

１…エンジン、 ２…トルクコンバータ、 ３，８５…
モータ・ジェネレータ、 ４…歯車変速機構、 ７…ポ
ンプインペラ、 ８…フロントカバー、 １０…ハブ、
１１…ロックアップクラッチ、 １４…入力軸、 ５
８…電子制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田端 淳 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） 3J053 CA03 CB14 DA06 DA12 DA26 DA30 FA03 5H115 PA12 PG04 PI16 PI22 PI29 PO17 PU10 PU22 PU24 PU25 PV09 PV23 QE10 QI04 QI09 QN03 RB08 RE02 SE04 SE06 SE08 TB01 TE02 TE03 TE07 TE08 TI01 TO12 TO21 TO23

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンから入力される動力または車輪
   から入力される動力により発電機として機能するモータ
   ・ジェネレータと、このモータ・ジェネレータと前記車
   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伝達状態を切り換
   えるために係合・解放される直結クラッチと、前記流体
   式動力伝達装置と前記車輪との間に配置された変速機と
   有し、前記車輪から入力される動力を前記モータ・ジェ
   ネレータに伝達して回生制動トルクを発生させることの
   可能なパワートレーンの制御装置において、 前記モータ・ジェネレータの回生制動効率が所定の状態
   になるように、前記モータ・ジェネレータの回生制動ト
   ルク、または前記直結クラッチの係合・解放状態、また
   は前記変速機の変速比の各条件のうち、少なくとも直結
   クラッチの係合・解放状態を含む条件を制御する回生制
   動条件制御手段を備えていることを特徴とするパワート
   レーンの制御装置。
2. 【請求項２】 エンジンに接続される第１回転部材と、
   車輪に接続される第２回転部材と、前記第１回転部材と
   第２回転部材との間で動力の伝達をおこなわせる流体式
   動力伝達装置と、前記車輪から入力される動力により回
   生制動トルクを発生するモータ・ジェネレータと、前記
   第１回転部材と第２回転部材との間の動力伝達状態を変
   更するために係合・解放される直結クラッチと、前記エ
   ンジンに対して動力を伝達する回転機とを有するパワー
   トレーンの制御装置において、 前記モータ・ジェネレータによる回生制動時に、前記直
   結クラッチの係合・解放状態を変更する直結クラッチ制
   御手段と、 前記直結クラッチの係合・解放状態の変更に際して前記
   エンジン回転数と第２回転部材の回転数との差を減少さ
   せるように前記回転機の動力を前記エンジンに付与する
   回転機制御手段とを備えていることを特徴とするパワー
   トレーンの制御装置。