JP4055804B2 - ロックアップクラッチ制御装置 - Google Patents

Description

本発明はモータないしモータ・ジェネレータを少なくとも駆動力源にもつ車両の駆動力源と駆動輪との間に配設されたロックアップクラッチ付きトルク伝達手段のロックアップクラッチ制御装置に関する。

エンジンが搭載された車両においては、エンジンの内部で燃料を燃焼させて熱エネルギを発生させ、この熱エネルギを機械エネルギ（動力）に変換して車両を走行させている。エンジンは、その燃焼効率が良く、かつ、高トルクが得られる運転領域が比較的狭い回転数の範囲に限定されている。そこで、エンジンを動力源とする車両においては、エンジン回転数およびエンジン出力トルクを、変速機により走行条件に応じて変更して車輪に伝達している。

ところで、近年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、異なる種類の駆動力源、特にモータ・ジェネレータを搭載したいわゆるハイブリッド車両が提案されている。これらハイブリッド車両においても、駆動力源と駆動輪の間に通常のエンジンのみを駆動力源として搭載した車両と同様にロックアップクラッチ付きのトルクコンバータ、変速機を用いるものが提案されている。例えば、特許文献１に記載のものがある。

ところで、上記のようなモータあるいはモータ・ジェネレータを備えるハイブリッド車両ではモータあるいはモータ・ジェネレータを駆動力源として走行することができ、このモータあるいはモータ・ジェネレータは燃料を燃焼させるエンジンにくらべるとトルク変動が殆ど無いという利点を持っているので、この利点を生かすようにトルクコンバータのロックアップクラッチを制御することが可能である。しかしながら、前記公報のものを含め、必ずしも充分にモータあるいはモータ・ジェネレータの利点を生かしたロックアップクラッチの制御が行われていない。

特開平８−１６８１０４号公報

本発明は上記問題に鑑み、少なくともモータを駆動力源にもつ車両において、駆動力源と駆動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伝達装置（トルクコンバータ）を、モータを駆動力源として作動させる形態の時にはこのモータの利点を生かすように制御することを目的とする。

上記課題を解決するために請求項１の発明は、燃料の燃焼によって作動するエンジンとモータとを駆動力源とし、駆動輪と前記エンジンおよびモータとの間に設けられたロックアップクラッチ付きトルク伝達手段と変速機を備えた車両において、前記ロックアップクラッチの係合状態を制御するロックアップクラッチ制御手段を有し、該ロックアップクラッチ制御手段が、前記変速機による変速時に駆動力源の作動形態によって前記ロックアップクラッチの係合制御の内容を変える、車両のロックアップクラッチ制御装置であって、前記ロックアップクラッチ制御手段は、前記変速機による変速時に前記モータが駆動力源として作動している作動形態の場合は前記ロックアップクラッチを半係合状態に制御し、変速時にエンジンのみが駆動力源として作動する作動形態の場合は前記ロックアップクラッチを解放状態に制御することを特徴とする車両のロックアップクラッチ制御装置を提供する。

このように、請求項１の発明によれば、ロックアップクラッチを係合させてエンジンのみで車両を駆動している場合は変速機の変速、すなわち変速機内の各係合要素の切換えは一旦ロックアップクラッチの係合を解除して行わねばならないが、モータを駆動力源として作動させている場合はトルク変動が小さいので完全にロックアップクラッチを解除する必要がないという利点を生かすことができる。

請求項１の発明では、燃料の燃焼によって作動するエンジンとモータとを駆動力源とし、駆動輪と前記エンジンおよびモータとの間に設けられたロックアップクラッチ付きトルク伝達手段と変速機を備えた車両において、変速機による変速時に駆動力源の作動形態に応じてロックアップクラッチの係合制御の内容が変えられる。これにより、駆動力源の作動形態に最適なロックアップクラッチの係合状態で変速をおこなうことができ、変速時のトルク伝達効率の向上を図ることができる。
すなわち、請求項１のようにすれば、モータを駆動力源として作動させている場合に、完全にロックアップクラッチを解除せずに変速をおこなうので変速時の伝達効率が向上する。

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図である。車両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エンジンまたはガスタービンエンジン等の内燃機関が用いられる。この実施の形態のエンジン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。

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から出力されるトルクの一方の伝達経路にはエンジン１とトルクコンバータの間にモータ・ジェネレータ３が配置され、歯車変速機構４の入力側にトルクコンバータ２が接続され、これらエンジン１、モータ・ジェネレータ３、トルクコンバータ２、歯車変速機構４が直列に配置されている。さらに、エンジン１から出力されるトルクの他方の伝達経路には、チェーン、スプロケットなどのトルク伝達手段５を介して別のモータ・ジェネレータ６が配置されている。モータ・ジェネレータ３、６としては、例えば交流同期型のものが適用される。

まず、一方のトルク伝達経路の構成について具体的に説明する。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を内蔵したケーシングの内部には、作動油としてオートマチック・トランスミッション・フルードが封入されている。

トルクコンバータ２は、駆動側部材のトルクを流体により従動側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。そして、ポンプインペラ７のトルクが流体を介してタービンランナ９に伝達される。また、従来周知のロックアップクラッチ１１は、フロントカバー８とハブ１０とを選択的に係合・解放するためのものである。なお、ロックアップクラッチ１１を所定の係合圧で滑らせるスリップ制御をおこなうことも可能である。

フロントカバー８はエンジン１のクランクシャフト１２に連結されている。このフロントカバー８にはモータ・ジェネレータ３の出力トルクが入力可能とされると共に、エンジン１の出力トルクがモータ・ジェネレータ３の回転軸（図示せず）に入力可能となっている。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大するためのものである。さらに、ハブ１０には歯車変速機構４の入力軸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からの出力トルクはトルクコンバータ２またはロックアップクラッチ１１を介して歯車変速機構４の入力軸１４に伝達される。また、エンジン１のトルクをモータ・ジェネレータ３に入力する制御と、モータ・ジェネレータ３のトルクをクランクシャフト１２に伝達する制御とをおこなうことも可能である。

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。

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。

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３２が連結されている。この出力軸３２はトルク伝達装置（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。

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。

つぎにブレーキについて述べると、第１ブレーキＢ１はハ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。

また、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（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（車速センサ）４Ｂとが設けられている。

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の作動係合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。

また、この実施の形態では、シフトレバー４Ｃのマニュアル操作により、図５に示すような各種のシフトレバーポジションを設定することが可能である。すなわち、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設定可能になっている。ここで、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ポジションが前進ポジションである。そして、Ｄポジション、４ポジション、３ポジション、２ポジションが設定されている状態においては、複数の変速段同士の間で変速可能である。これに対して、Ｌポジション、または後進ポジションであるＲポジションが設定されている状態においては、単一の変速段に固定される。

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・解放やスリップ制御、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。この油圧制御装置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の係合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。

図６は、モータ・ジェネレータ３、６の制御系統を示すブロック図である。モータ・ジェネレータ３は入力軸１４に接続されており、このモータ・ジェネレータ３は、機械エネルギを電気エネルギに変換する回生機能と、電気エネルギを機械エネルギに変換する機能とを備えている。言い換えれば、モータ・ジェネレータ３は、発電機または電動機として機能することが可能である。

すなわち、モータ・ジェネレータ３は、クランクシャフト１２から入力されるトルクにより発電をおこない、その電気エネルギをインバータ４０を介してバッテリ４１に充電することが可能に構成されている。また、モータ・ジェネレータ３から出力されたトルクをクランクシャフト１２に伝達して、エンジン１から出力されたトルクを補助することも可能である。さらにまた、インバータ４０およびバッテリ４１にはコントローラ４２が接続されている。このコントローラ４２は、バッテリ４１からモータ・ジェネレータ３に供給される電流値と、モータ・ジェネレータ３により発電される電流値とを検出する機能を備えている。また、コントローラ４２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４１の充電状態（ＳＯＣ：state of charge ）を検出および制御する機能と、モータ・ジェネレータ３のフェール状態や温度を検出する機能とを備えている。

次に、モータ・ジェネレータ６の作動を説明する。駆動装置５は減速装置４３を備えており、この減速装置４３がエンジン１およびモータ・ジェネレータ６に接続されている。減速装置４３は、同心状に配置されたリングギヤ４４およびサンギヤ４５と、このリングギヤ４４およびサンギヤ４５に噛み合わされた複数のピニオンギヤ４６とを備えている。この複数のピニオンギヤ４６はキャリヤ４７により保持されており、キャリヤ４７には回転軸４８が連結されている。また、エンジン１のクランクシャフト１２と同心状に回転軸４９が設けられており、回転軸１２とクランクシャフト１２とを接続・遮断するクラッチ５０が設けられている。そして、回転軸４９と回転軸４８との間で相互にトルクを伝達するチェーン５１が設けられている。なお、回転軸４８には、チェーン４８Ａを介してエアコンプレッサなどの補機４８Ｂが接続されている。

また、モータ・ジェネレータ６は回転軸５２を備えており、回転軸５２に前記サンギヤ４５が取り付けられている。また、駆動装置５のハウジング５３には、リングギヤ４４の回転を止めるブレーキ５３が設けられている。さらに、回転軸５２の周囲には一方向クラッチ５４が配置されており、一方向クラッチ５４の内輪が回転軸５２に連結され、一方向クラッチ５４の外輪がリングギヤ４４に連結されている。上記構成の減速装置４３により、エンジン１とモータ・ジェネレータ６との間のトルク伝達、または減速がおこなわれる。そして、一方向クラッチ５４はエンジン１から出力されたトルクがモータ・ジェネレータ６に伝達される場合に係合する構成になっている。

上記モータ・ジェネレータ６は、機械エネルギを電気エネルギに変換する回生機能と、電気エネルギを機械エネルギに変換する力行機能とを備えている。言い換えれば、モータ・ジェネレータ６は、発電機または電動機として機能することが可能である。具体的には、エンジン１を始動させるスタータとしての機能と、発電機（オルタネータ）としての機能と、エンジン１の停止時に補機４８Ｂを駆動する機能とを兼備している。

そして、モータ・ジェネレータ６をスタータとして機能させる場合は、クラッチ５０およびブレーキ５３が係合され、一方向クラッチ５４が解放される。また、モータ・ジェネレータ６をオルタネータとして機能させる場合は、クラッチ５０および一方向クラッチ５４が係合され、ブレーキ５３が解放される。さらに、モータ・ジェネレータ６により補機４８Ｂを駆動させる場合は、ブレーキ５３が係合され、クラッチ５０および一方向クラッチ５４が解放される。

すなわち、エンジン１から出力されたトルクをモータ・ジェネレータ６に入力して発電をおこない、その電気エネルギをインバータ５５を介してバッテリ５６に充電することが可能である。また、モータ・ジェネレータ６から出力されるトルクを、エンジン１または補機４８Ｂに伝達することが可能である。さらに、インバータ５５およびバッテリ５６にはコントローラ５７が接続されている。このコントローラ５７は、バッテリ５６からモータ・ジェネレータ６に供給される電流値、またはモータ・ジェネレータ６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５７は、モータ・ジェネレータ６の回転数を制御する機能と、バッテリ５６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。

また、モータ・ジェネレータ６の回転軸５２とは反対側の回転軸５２Ａにはクラッチ９０を介して電動オイルポンプ９１が結合されている。これは、エンジン１を作動させないでモータ・ジェネレータ３で走行する場合には、歯車変速機構４内のオイルポンプ（図示せず）が作動しなくなり、歯車変速機構４内の各要素を作動させる油圧の供給源がなくなってしまうためである。

図７は、図２および図６に示されたシステム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。

この電子制御装置５８には、トルクコンバータ２のタービン回転数センサ４Ａの信号、車速センサ４Ｂの信号、バッテリ４１、５６の充電状態ＳＯＣを示す信号を含むＭＧコントローラ４２、５７からの信号、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、イグニッションスイッチ６１の信号、クランクシャフト１２の回転位置を検出するクランク位置センサ６２の信号、オートマチック・トランスミッション・フルード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、運転者の停車意図を検出するサイドブレーキスイッチ６５の信号、運転者の減速意図または制動意図を検出するフットブレーキスイッチ６６の信号、車両加速度センサ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、その他、排気管（図示せず）の途中に設けられた触媒温度センサ７２の信号、ヘッドライトスィッチ７３、エアコンスィッチ７４、デフォッガスィッチ７５の信号等が入力される。

この電子制御装置５８からは、自動変速機の歯車変速機構４の油圧制御装置３９を制御する信号、ＭＧコントローラ４２、５７を制御する信号、モータ・ジェネレータ６の駆動装置５のクラッチ５０およびブレーキ５３を制御する信号、エンジン１の点火装置８０を制御する信号、エンジン１の燃料噴射装置８１を制御する信号、エンジン１を自動停止した時に車両を停止させるＡＢＳアクチュエータ８２を制御する信号、エンジン１で駆動中であることを示すインジケータ８３への制御信号、モータ・ジェネレータ３で駆動中であることを示すインジケータ８４への制御信号、電動オイルポンプ９１へのモータ・ジェネレータ６の駆動トルクの伝達を制御するクラッチ９０への制御信号などが出力されている。

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に基づいて、エンジン１の動作およびモータ・ジェネレータ３、６の動作ならびに歯車変速機構４の動作が制御される。具体的には、エンジン１の始動・停止、または出力の制御は、シフトポジションセンサ６４の信号、イグニッションスイッチ６１の信号、アクセル開度センサ６８の信号、モータ・ジェネレータ３、６によるバッテリ４１の充電量を示す信号などに基づいておこなわれる。

ここで、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。

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に作用する油圧が変化して、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。ここで、エンジントルクは、スロットル開度およびエンジン回転数をパラメータとしてマップ化され、そのマップが電子制御装置５８に記憶されている。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。このように、歯車変速機構４および油圧制御装置３９により、いわゆる有段式の自動変速機が構成されている。

前記ロックアップクラッチ１１は、アクセル開度、車速、変速段など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、ロックアップクラッチ１１の動作を制御するロックアップクラッチ制御マップが記憶されている。
このロックアップクラッチ制御マップには、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を係合または解放する領域、もしくはスリップ制御（中間状態）する領域が設定されているが、このロックアップクラッチ制御マップが、この実施の形態においては、本発明に関し駆動力源の作動形態、すなわち駆動力源がエンジン１のみによる作動形態、エンジン１とモータ・ジェネレータ３による作動形態、モータ・ジェネレータ３のみによる作動形態に応じて３種類設定されている。

これは図８に示されていて、図８の（Ａ）がエンジン１を駆動力源とする場合、図８の（Ｂ）がエンジン１とモータ・ジェネレータ３を駆動力源とする場合、図８の（Ｃ）がモータ・ジェネレータ３を駆動力源とする場合である。このように少なくともモータ・ジェネレータ３を駆動力源とするときにはロックアップクラッチ１１を係合する領域が低速側に拡大されている。
なお、各図において、実線で示されるのがロックアップクラッチ１１がオンからオフへの切換え、破線で示されるのがロックアップクラッチ１１がオフからオンへの切換えを行う場合であって、このヒステリシスを設ける理由はハンチングを防止するためである。

上記ハイブリッド車の制御内容を簡単に説明する。イグニッションスイッチ６がオン操作されると、モータ・ジェネレータ６が作動して電動式のオイルポンプが作動する。オイルポンプの作動によって歯車変速機構４の制御油の油圧が上昇し、歯車変速機構４の油圧制御が可能な状態となる。一方モータ・ジェネレータ６のトルクがトルク伝達手段５を介してエンジン１に伝達され、エンジン１が始動する。この時エンジン１を始動する必要がない場合があるので、この場合はクラッチ５０がオフされてモータ・ジェネレータ６が始動してもエンジン１が始動しない。

そして、シフトレバー４Ｃが前進ポジション（例えば、Ｄポジション）に移動されると、油圧制御装置３９によって歯車変速機構４内の前進クラッチＣ１が係合し（図４参照）、エンジン１あるいはモータ・ジェネレータ３のトルクが駆動輪に伝達可能な状態になる。この状態でアクセルペダル１Ａが踏み込まれると、モータ・ジェネレータ３のトルクが上昇してトルクコンバータ２、歯車変速機構４を介して駆動輪に伝達され、車両が発進する。車両の発進時や低速走行時のようにエンジン１の効率が低い条件のときにはエンジン１に燃料噴射を行わず、したがってエンジン１は非作動状態でモータ・ジェネレータ３のみによって車両は走行する。ただし、必ずしも発進時等はエンジン１が非作動というわけではなく、所定の条件（例えばバッテリの充電量が低下しているような場合）の時は発進時等でもエンジン１が作動する場合がある。

車両の走行に必要なトルクは、アクセル開度および車速に基づいて演算される。そして、予め電子制御装置５８に記憶されている最適燃費線に基づいてエンジン回転数が演算される。さらに、電子スロットルバルブ１Ｂの開度制御をおこなうとともに、歯車変速機構４の変速比に基づいてモータ・ジェネレータ３の回転数を求め、エンジン回転数を制御する。これと同時に、必要な駆動力に対して、モータ・ジェネレータ３が分担するトルクが演算される。

車両の減速時または制動時には、車輪３２Ａから入力されたトルクが歯車変速機構４およびトルクコンバータ２を介してクランクシャフト１２に伝達される。すると、このトルクによりモータ・ジェネレータ３が発電機として機能し、発電した電気エネルギをバッテリ４１に充電する。また、バッテリ４１、５６は、充電量が所定の範囲になるように制御されており、充電量が少なくなった場合は、エンジン出力を増大させ、その一部をモータ・ジェネレータ３またはモータ・ジェネレータ６に伝達して発電させる。なお、車両の停止時には自動的にエンジン１が停止される。

また、ハイブリッド車の走行中において、歯車変速機構４の変速途中、あるいはロックアップクラッチ１１のスリップ制御中にエンジントルクの変化が生じた場合は、このエンジントルクの変化に応じてモータ・ジェネレータ３のトルクが制御される。

以下、上記ハード構成を有するハイブリッド車における本発明のトルクコンバータの制御について説明する。
先ず、本発明の第１の実施の形態の制御について説明する。図１がこの第１の実施の形態の制御のフローチャートである。図１のフローチャートにおいては、まず、ステップ２０で各種の検出信号の入力処理がおこなわれ、ステップ３０で駆動力源がエンジン１のみであるか否かが判定される。ステップ３０で肯定判定された場合はステップ１００に進み、ロックアップクラッチ１１を係合（ＯＮ）するか否かの判定に用いるマップを図８の（Ａ）とすることを決定してステップ７０に進む。

ステップ３０で否定判定された場合はステップ４０に進み、駆動力源がエンジン１とモータ・ジェネレータ３であるか否かが判定される。ステップ４０で肯定判定された場合はステップ１１０に進み、ロックアップクラッチ１１を係合（ＯＮ）するか否かの判定に用いるマップを図８の（Ｂ）とすることを決定してステップ７０に進む。

ステップ４０で否定判定された場合はステップ５０に進み、駆動力源がモータ・ジェネレータ３のみであるか否かが判定される。ステップ５０で肯定判定された場合はステップ１２０に進み、ロックアップクラッチ１１を係合（ＯＮ）するか否かの判定に用いるマップを図８の（Ｃ）とすることを決定してステップ７０に進む。

ステップ５０で否定判定された場合は、一切駆動力源が作動していない場合であるのでロックアップクラッチ１１を係合（ＯＮ）する領域の設定をしないし、係合（ＯＮ）にもしないでステップ７０に進む。
ステップ７０では、ロックアップクラッチ１１を係合（ＯＮ）する領域であるかどうかを、それぞれ、ステップ１００、１１０、１２０で決めたマップにより判定する。
ステップ７０で肯定判定された場合はステップ８０でロックアップクラッチ１１を係合（ＯＮ）してステップ１３０に進みリターンする。なお、ロックアップスリップ領域の場合は、ロックアップクラッチ１１をスリップ制御してステップ１３０に進みリターンする。

逆に、ステップ７０で否定判定された場合はステップ９０でロックアップクラッチ１１を開放（ＯＦＦ）してステップ１３０に進みリターンする。なお、ステップ５０で否定判定されステップ６０を経てステップ７０に進んだ場合は、当然ステップ７０で否定され、上述のようにステップ９０でロックアップクラッチを開放（ＯＦＦ）してリターンする。

ここで、図８の（Ａ）のマップはエンジン１で駆動しているときのためのものであるから、従来のエンジンのみで駆動する場合と同じものである。これに対して、図８の（Ｂ）のマップでは図８の（Ａ）のマップよりもロックアップクラッチ１１を係合（ＯＮ）する領域が低車速側に拡大されている。これは、モータ・ジェネレータ３の駆動トルクが加わることによりエンジン１で発生していたトルク振動が小さくなったことによる。図８の（Ｃ）のマップでは図８の（Ｂ）のマップよりもロックアップクラッチ１１を係合（ＯＮ）する領域が、さらに、低車速側に拡大されている。これは、モータ・ジェネレータ３のみで駆動するためにエンジンで発生していたトルク振動が全く発生しなくなったことによる。

以上説明した制御により、少なくともモータ・ジェネレータ３が駆動力源となるときはエンジン１のみが駆動力源となるときよりもロックアップクラッチ１１を係合（ＯＮ）する領域が拡大され、伝達効率が向上し、結果的に燃費が向上する。
図９は、駆動力源がエンジン１からモータ・ジェネレータ３に切り換わり、ロックアップクラッチ１１を係合（ＯＮ）する領域に入り、ロックアップクラッチ１１を係合（ＯＮ）する場合における作動を示すタイムチャートである。

次に、第２の実施の形態の制御を図１０のフローチャートを参照して説明する。この制御は、ロックアップクラッチ１１を係合して走行中に変速機による変速をおこなうに当たって、モータ・ジェネレータ３が駆動力源とされている時にはロックアップクラッチ１１を半係合とし、エンジン１が駆動力源とされている時にはロックアップクラッチ１１を完全開放としておこない、再び、ロックアップクラッチ１１を係合して走行する場合の制御例である。
まず、ステップ１０２０で各種の検出信号の入力処理がおこなわれ、ステップ１０３０で変速判定があったか否かが判定される。この判定は基本的には車速とアクセル開度により実施される。
ステップ１０３０で肯定判定された場合は、ステップ１０４０に進み現在ロックアップクラッチ１１が係合（ＯＮ）か否か、が判定される。なお、ステップ１０３０で否定判定された場合は、何もせずにステップ１１１０に飛びリターンする。

ステップ１０４０で肯定判定された場合はステップ１０５０に進み、駆動力源の種類に応じて、変速時のロックアップクラッチ制御方法を決定する。すなわち、エンジン１で駆動している時（エンジン１とモータ・ジェネレータ３で駆動している時も含む）は変速をロックアップクラッチ１１を完全開放しておこない、モータ・ジェネレータ３で駆動している時は変速をロックアップクラッチ１１を半係合にしておこなう。ここで、モータ・ジェネレータ３で駆動している時に変速をロックアップクラッチ１１を半係合にした状態でおこなうのは、モータ・ジェネレータ３は発生するトルクが殆ど変動しないのと制御が容易であることによる。
なお、ステップ１０４０で否定判定された場合は、何もせずにステップ１１１０に飛びリターンする。

ステップ１０６０では、ステップ１０５０における決定にしたがってロックアップクラッチ１１を半係合または完全開放に切り換える。具体的には油圧制御装置３９内のロックアップクラッチ制御用のソレノイド（図示せず）を切り換える。
次いで、ステップ１０７０においては、変速をおこなう、具体的には油圧制御装置３９内の該当するシフトソレノイドを切り換える。

次いで、ステップ１０８０においては、駆動力源に応じて、変速の過渡制御、すなわち自動変速機内のクラッチやブレーキの係合の制御をおこなう。これは、例えば、よく知られているように変速機側回転数をフィードバック制御しておこなう。
ステップ１０９０で変速が終了がしたことを確認されたら、ステップ１１００に進みロックアップをその運転状態に対して定められた係合状態になるように制御し、ステップ１１１０に進んでリターンする。

図１１はロックアップクラッチＯＮの第４速段からロックアップクラッチＯＮの第３速段へダウンシフトした場合の変化を説明するためのタイムチャートである。
モータ・ジェネレータ３で駆動中の変速ではロックアップクラッチ１１を半係合で変速をおこない、エンジン１で駆動中の変速ではロックアップクラッチ１１を解放しておこなう点が示されている。

次に、第３の実施の形態の制御を図１２のフローチャートを参照して説明する。この制御は、ロックアップクラッチ１１の係合制御をおこなって車両の減速時の減速度を調整するものである。
まず、ステップ２０２０で各種の検出信号の入力処理がおこなわれ、ステップ２０３０でシフトセレクタ４Ｃが前進ポジション、すなわち、Ｄ，４，４，３，２，Ｌポジションにあるか否かが判定される。これは、モータ・ジェネレータ３で減速度の制御をおこなうのは前進走行中のみだからである。
ステップ２０３０で肯定判定された場合は、ステップ２０４０に進み減速条件が成立しているか否かが判定される。なお、ステップ２０３０で否定判定された場合は、何もせずにステップ２１３０に飛びリターンする。

ステップ２０４０で肯定判定された場合はステップ２０５０に進み、バッテリ４１の充電状態ＳＯＣが所定値ＵＰＡ以上であるか否かが判定される。ＳＯＣが所定値ＵＰＡ以上であるとバッテリ４１が満充電状態に近づいていることを示す。なお、ステップ２０４０で否定判定された場合は、何もせずにステップ２１３０に飛びリターンする。ステップ２０５０で肯定判定された場合はバッテリ４１は充電する余裕がないのでステップ２０６０に進みロックアップクラッチ１１を解放し、ステップ２０７０で回生制動を中止してからステップ２１３０に進んでリターンする。

一方、ステップ２０５０で否定判定された場合はステップ２０８０に進み目標減速度からロックアップクラッチ１１のスリップ率、最適ギヤ段を演算する。なお、ロックアップクラッチ１１のスリップ率は図１３に示すようなマップを基にもとめる。また、ギヤ段は最も所望のトルクがでるものを選択する。
ステップ２０９０ではステップ２０８０で決めた制御値でロックアップクラッチ１１を制御し、ステップ２１００では必要に応じてステップ２０８０で決めたギヤ段へシフトする。ステップ２１１０では各ギヤ比毎に回生制動トルクを演算し、ステップ２１２０で回生制動を実施してからステップ２１３０に進んでリターンする。
図１４は上記の制御を説明するタイムチャートである。

ここで、上記の制御のステップ２１１０における回生制動トルクの決定の仕方について説明する。基本的な考え方は、フットブレーキの踏み込みの有無、量に関係なく、各ギヤ段で常に一定の減速力が加わるように一定量の回生制動トルクをモータ・ジェネレータ３でかける。またエンジン１が作動している場合にはエンジンブレーキ力に付け加える形で回生制動をおこなう。

例えば、図３に示したようなギヤトレーンの場合、デフ比にもよるが５速、４速、３速でのエンジンブレーキ力が不足するので、５速、４速、３速においてはエンジンブレーキ力に付け加える形でモータ・ジェネレータ３の回生制動を実施し、２速以下では実施しない。図１５はモータ・ジェネレータの車速に対する回生制動トルクを示した図であって高速のギヤ段ほど大きくされている。
Ｗ５th≫Ｗ４th＞Ｗ３rd
なお、エンジン１が停止して走行している場合には当然モータ・ジェネレータ３の回生で制動力を得るため、２速以下でもモータ・ジェネレータ３による回生制動をおこなう。ここでは、エンジン１が作動していてエンジンブレーキが効く場合について説明する。

この実施の形態における自動変速機は、通常のノーマルモードの他にスポーツモードを選択することができる。
図１６に示されるのはこのスポーツモードを選択するためのスポーツモードスィッチ６９であって、ドライバが操作し易い場所に設置されていて、例えば、押し込んだ時にＯＮになるようにされている。

一方、図１７の（Ａ）に示すようにステアリングホイールの表と裏に片方の手で操作できるダウンシフト用のダウンスィッチ７０ａとアップシフト用のアップスィッチ７０ｂが設けられている。前記スポーツモードスィッチ６９をＯＮにした状態でこのダウンスィッチとアップスィッチを操作することにより図１７の（Ｂ）に示すようにＤからＬの各レンジに１段づつ切り換えることができ、より手動変速機に近いスポーティな走行が可能となる。そして、各レンジで使用可能なギヤ段は以下の通りである。
Ｄレンジ：１st、２nd、３rd、４th、５th
４レンジ：１st、２nd、３rd、４th
３レンジ：１st、２nd、３rd
２レンジ：１st、２nd
Ｌレンジ：１st
そして、スポーツモードスィッチ６９がＯＮにされスポーツモードが選択されている時には、例えば、上記の回生量Ｗを以下のように増大する。
Ｗ５th × １．３
Ｗ４th × １．２
Ｗ３rd × １．１
ドライバは通常モードの場合に比べて大きな制動力を期待しているので、上記のように、スポーツモードが選択されている時には通常モードの場合に比べて大きな回生トルクを作用させることによってその期待に応えることができる。

なお、図１８のような減速度設定スィッチ７１を設けて、さらに回生制動トルクをドライバの所望する値に設定することができる。減速度設定スィッチ７１はノブ７１ａを動かすことにより回生制動トルクを変化させる。下記においてＡが減速度設定スィッチ７１による設定値で上述のように可変的な値である。
Ｗ５th × １．３ × Ａ
Ｗ４th × １．２ × Ａ
Ｗ３rd × １．１ × Ａ

また、公知のＡＩーＳＨＩＦＴといわれる機能を有し、降坂が自動的に検出されるようになっている場合には、降坂が検出された場合に、例えば回生量Ｗを以下のようにする。
Ｗ５th × １．５
Ｗ４th × １．３
Ｗ３rd × １．２
ここで、降坂時もギヤ段は５速のみを利用するようにしておいて、以下に示すように減速度設定スィッチ７１の設定値Ｂを変えるようにしてダウンシフトを避ければ、ダウンシフトのショックを防止できドライバビリティが向上する。
Ｗ５th × １．５ × Ｂ

なお、スポーツモードスィッチ６９、ダウンシフトスィッチ７０ａ、アップシフトスィッチ７０ｂ、減速度設定スィッチ７１は図７で破線で示されておりその信号はＥＣＵ５８に入力される。また、スポーツモードが選択されると図７で８５でスポーツモードインジケータにＥＣＵ５８から信号が送られスポーツモードが選択されたことを表示する。

以上、第３の実施の形態ではロックアップクラッチ１１のスリップ率を変化させることで回生制動トルクを変化させ、車両の減速度を所望の減速度に調整する例を示したが、ロックアップクラッチ１１を用いずにトルクコンバータの容量係数をステータの角度を変えることで同じように回生制動トルクを変化させ、車両の減速度の調整をおこなうようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態における制御のフローチャートである。 本発明が適用され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。 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である。 図２に示された歯車変速機構を手動操作するシフトセレクタのシフトポジションを示す図である。 図２に示されたモータ・ジェネレータ３、６と他のハード構成との関係を示すブロック図である。 ＥＣＵ５８に入出力される信号を示す図である。 駆動力源の作動形態毎のロックアップクラッチの係合制御をしめすマップであって、（Ａ）はエンジンのみが駆動力源の場合のマップであり、（Ｂ）はエンジンとモータ・ジェネレータが駆動力源の場合のマップであり、（Ｃ）はモータ・ジェネレータのみが駆動力源の場合のマップである。 図１の制御を説明するタイムチャートである。 第２の実施の形態の制御のフローチャートである。 図１０の制御を説明するタイムチャートである。 第３の実施の形態の制御のフローチャートである。 ロックアップクラッチの係合度合いと回生制動トルクの関係を示す図である。 図１２の制御を説明するタイムチャートである。 車速に対する回生制動トルクの変化を異なるギヤ段について示した図である。 スポーツモードを選択するためのスポーツモードスィッチを示す図である。 （Ａ）スポーツモードが選択された時にダウンシフト、アップシフトをおこなうためのステアリングホイールに設けられたスィッチを示す図である。 （Ｂ）（Ａ）のスィッチで切り換えられるシフトポジションを示す図である。 減速度設定スィッチを示す図である。

符号の説明

１ エンジン
２ トルクコンバータ
３、６ モータ・ジェネレータ
４ 歯車変速機構
１２ クランクシャフト
３２ 出力軸
３２Ａ タイヤ
９１ 電動オイルポンプ

Claims (1)

1. 燃料の燃焼によって作動するエンジンとモータとを駆動力源とし、駆動輪と前記エンジンおよびモータとの間に設けられたロックアップクラッチ付きトルク伝達手段と変速機を備えた車両において、
   前記ロックアップクラッチの係合状態を制御するロックアップクラッチ制御手段を有し、該ロックアップクラッチ制御手段が、前記変速機による変速時に駆動力源の作動形態によって前記ロックアップクラッチの係合制御の内容を変える、車両のロックアップクラッチ制御装置であって、
   前記ロックアップクラッチ制御手段は、前記変速機による変速時に前記モータが駆動力源として作動している作動形態の場合は前記ロックアップクラッチを半係合状態に制御し、変速時にエンジンのみが駆動力源として作動する作動形態の場合は前記ロックアップクラッチを解放状態に制御することを特徴とする車両のロックアップクラッチ制御装置。

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