JP5842661B2

JP5842661B2 - 車両用動力伝達装置

Info

Publication number: JP5842661B2
Application number: JP2012035314A
Authority: JP
Inventors: 春哉加藤; 田端　淳; 淳田端; 達也今村; 松原　亨; 亨松原; 北畑　剛; 剛北畑; 弘一奥田; 健太熊▲崎▼; 恵太今井; 康博日浅
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2032-02-21
Also published as: JP2013169896A

Description

本発明は、入力側に機関および第１回転機を配置させ出力側に第２回転機を配置させた流体伝動装置を備え、機関を駆動させながら第２回転機をその機関に対して逆回転させてリバース走行をする車両用動力伝達装置に関し、特に、その第２回転機のリバース駆動力の低下を抑制する技術に関するものである。

車両用動力伝達装置には、例えば特許文献１に示すように、プラネタリギヤと２つの電動機とを用いた差動機構を備えるハイブリッド車両において、エンジンＯＮでのリバース走行時はそのエンジンの運転点を前進走行時よりも低トルク高回転とするものがある。

また、車両用動力伝達装置には、流体伝動装置(トルクコンバータ)の入力側および出力側に回転機(電動機)を配置するものがあり、例えば、機関(エンジン)に連結された第１回転機及び流体伝動装置と、その流体伝動装置より動力伝達経路で後に配置された第２回転機とを備え、前記機関の出力を前記流体伝動装置を経由する機械経路と、前記第１回転機と前記第２回転機との電力授受による電気経路とを介して伝達するものが考えられる。この車両用動力伝達装置においては、前記流体伝動装置の出力側に設けられた前記第２回転機を前記機関に対して逆回転させてリバース走行が行われる。

特開平１０−８９１１７号公報

ところで、上記のような流体伝動装置の入力側および出力側に回転機を備える車両用動力伝達装置において、リバース走行において前記電気経路に接続された蓄電池の容量(充電残量)が低下した場合には、エンジンを始動させて前記流体伝動装置の入力側に設けられた第１回転機で回生させることによって電力を発生させる必要性がある。しかしながら、エンジンで第１回転機を発電させながら前記第２回転機を逆回転させようとすると、前記エンジンは正回転なので前記流体伝動装置の出力軸には前記第２回転機の回転方向とは逆方向のトルクが伝達されて、このトルクが前記第２回転機の出力トルクと逆に作用するため、車両のリバース駆動力を低下させるという課題があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであって、その目的とするところは、機関で第１回転機を発電させながら第２回転機を逆回転させるリバース時において、リバース駆動力を確保することができる車両用動力伝達装置を提供することにある。

かかる目的を達成するための第１発明の要旨とするところは、(a) 機関に連結された第１回転機及び流体伝動装置と、その流体伝動装置より動力伝達経路で後に配置された第２回転機とを備え、前記機関の出力を前記流体伝動装置を経由する機械経路と、前記第１回転機と前記第２回転機との電力授受による電気経路とを介して伝達する車両用動力伝達装置であって、(b) 前記機関を作動させながら前記第２回転機を運転させるリバース走行時は、前記機関を、同じ機関出力で比較すると、前進走行時よりも低回転高トルク側の運転点で作動させることにある。

第１発明の車両用動力伝達装置によれば、リバース走行時には、前記機関が、同じ機関出力で比較すると前進走行時よりも低回転高トルク側の運転点で作動させられることから、リバース走行時には前記機関の回転数が下げられ前記流体伝動装置の入力軸のトルクが低下するので、前記流体伝動装置の出力軸に働くリバースに対する逆トルクが従来に比較して低下させられる。これによって、前記第２電動機に作用する前記機関からの逆トルクが抑制されるので、リバース走行時のリバース駆動力が確保される。

ここで、好適には、前記前進走行する場合の機関の回転数は、任意の機関出力で走行時に、前記機関の効率や車両の振動・騒音を勘案して設定された動作点から求められる回転数である。リバース走行時には前記機関の回転数よりも低下させられるので、車両のリバース駆動力が確保される。

また、好適には、前記機関の回転数は、前記流体伝動装置が最大トルク比となる速度比から求まる入力回転数より低く設定される。このため、トルク比の比較的に小さい前記流体伝動装置を介して前記機関のトルクが伝達されるので、前記流体伝動装置の出力軸に働く前記第２回転機の出力トルクに対する逆トルクが好適に低下させられる。

また、好適には、前記機関の回転数は、出力軸回転数の絶対値以上とする。このため、前記流体伝動装置の速度比が−１以下となるので、前記流体伝動装置の容量係数が急増しその流体伝動装置の出力軸に働く逆トルクの増加が抑制される。

また、好適には、(f) 前記第１回転機および／または前記第２回転機は、その許容回転数の中で最高効率領域内の動作点で作動させられる。このため、前記第１電動機および／または前記第２電動機が効率の良い動作点で運転されるので、効率よく車両のリバース駆動力が確保される。

前記目的を達成するための第２発明の要旨とするところは、(a) 機関に連結された第１回転機及び流体伝動装置と、その流体伝動装置より動力伝達経路で後に配置された第２回転機とを備え、前記機関の出力を前記流体継手を経由する機械経路と、前記第１回転機と前記第２回転機との電力授受による電気経路とを介して伝達する動力伝達装置であって、(c) 前記機関を作動させながら前記第２回転機を運転させるリバース走行時には、前記流体伝動装置の容量係数を低下させることにある。

第２発明の車両用動力伝達装置によれば、リバース走行時に、前記流体伝動装置の容量係数が低下させられるので、前記流体伝動装置の出力軸に伝達される前記機関からの逆トルクが従来に比較して低下させられる。これによって、前記流体伝動装置の出力軸に作用する前記機関からの逆トルクを抑えつつ前記機関を用いて前記第１回転機で発電可能となるので、前記第２回転機のリバース駆動力が好適に確保される。

ここで、好適には、前記リバース走行時には、前記流体伝動装置の容量係数は最小とされる。このため、前記機関からの逆トルクが最小とされ、且つ前記機関の出力が発電に必要な最小限にされる。

また、好適には、前記リバース走行時には、前記流体伝動装置の容量係数が最小となるように、前記機関の回転数、前記機関のトルク、もしくは、前記第１回転機のトルクが制御される。このため、前記流体伝動装置の容量係数が上昇してもより低い容量係数となる動作点とされ、出力軸に伝達される逆トルクを低下する。

本発明の一実施例の車両用動力伝達装置の構成を説明する骨子図である。図１に示す自動変速機において各変速段を成立させるための各油圧式摩擦係合装置の作動表である。図１の車両用動力伝達装置を制御するための電子制御装置に各センサ等から入力される入力信号およびその電子制御装置内で入力および出力される信号を説明する図である。図１の車両用動力伝達装置を制御するための電子制御装置に各センサ等から入力される入力信号を説明する図であり、その電子制御装置に備えられた制御機能の要部を説明するための機能ブロック線図である。図１のエンジンを作動させながら第２電動機を運転させるリバース走行時の第１電動機の動作点を示す図である。図１のトルクコンバータの特性を示す図であり、横軸を速度比とし縦軸を容量係数およびトルク比とする図である。図１のエンジンを作動させながら第２電動機を運転させるリバース走行時のエンジンの動作点を示す図である。図１のエンジンがエンジン最少燃料消費率線と必要エンジンパワーとにより決定された動作点で作動された場合における第１電動機のＭＧ１トルク、ポンプ翼車のポンプトルクとの分担を示す図である。図４の電子制御装置の制御作動の要部によってリバース走行時において車両のリバース駆動力が確保される制御作動を説明するフローチャートである。図９の制御作動に対応するタイムチャートである。本発明が適用された他の実施例の車両用動力伝達装置を示す図であり、図１に対応する図である。図１１の車両用動力伝達装置を制御するための電子制御装置に各センサ等から入力される入力信号を説明する図であり、その電子制御装置に備えられた制御機能の要部を説明するための機能ブロック線図である。図１２の電子制御装置の制御作動の要部によってリバース走行時において車両のリバース駆動力が確保される制御作動を説明するフローチャートである。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は理解を容易とするために適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の一実施例の車両用動力伝達装置１０の構成を説明する骨子図である。図１において、車両用動力伝達装置１０は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式の車両に好適に採用されるものであり、内燃機関から構成されるエンジン(機関)１２と、そのエンジン１２のクランク軸１４に連結されたトルクコンバータ（流体伝動装置）１６と、そのトルクコンバータ１６と図示しない一対の駆動輪との間に配設されてトルクコンバータ１６の出力側に連結された出力軸１５に一対のギヤ１７を介して連結された自動変速機１８と、エンジン１２とトルクコンバータ１６との間に配設されてクランク軸１４に連結された第１電動機(第１回転機)ＭＧ１と、トルクコンバータ１６と自動変速機１８との間すなわちトルクコンバータ１６より動力伝達経路で後に配設され、トルクコンバータ１６の出力軸１５に連結された第２電動機(第２回転機)ＭＧ２とを備えている。なお、車両用動力伝達装置１０には、エンジン１２の出力をトルクコンバータ１６を経由して前記一対の駆動輪に伝達する機械経路が設けられている。

トルクコンバータ１６は、エンジン１２からの動力が入力される入力側回転要素であるポンプ翼車１６ｐと、出力軸１５すなわち自動変速機１８へ動力を出力する出力側回転要素であるタービン翼車１６ｔと、ポンプ翼車１６ｐとタービン翼車１６ｔとの間に回転可能に配設されたステータ翼車１６ｓとを備えており、作動油を介して動力伝達を行う流体伝動装置である。そのポンプ翼車１６ｐすなわちポンプインペラは、エンジン１２のクランク軸１４と第１電動機ＭＧ１とに連結されており、そのエンジン１２により回転駆動されることによってトルクコンバータ１６内の作動油の流動による流体流を発生させる。タービン翼車１６ｔすなわちタービンランナは、出力軸１５および一対のギヤ１７を介して自動変速機１８の入力軸２０に連結されており、ポンプ翼車１６ｐからの流体流を受けて回転させられる。ステータ翼車１６ｓは、ポンプ翼車１６ｐからタービン翼車１６ｔへの流体流中に配設され、一方向クラッチＦを介して非回転部材としてのトランスミッションケース２４に連結されている。図１から判るように本実施例では、エンジン１２と第１電動機ＭＧ１とポンプ翼車１６ｐとは相対回転不能に連結されているので、ポンプ翼車１６ｐの回転数Ｎp（以下、ポンプ回転数Ｎpという）は第１電動機ＭＧ１の回転数Ｎ_ＭＧ１（以下、第１電動機回転数Ｎ_ＭＧ１という）およびエンジン１２の回転数Ｎｅ（以下、エンジン回転数Ｎｅという）と同じである。また、タービン翼車１６ｔは、第２電動機ＭＧ２と出力軸１５を介して相対回転不能に連結されているので、タービン翼車１６ｔの回転数Ｎt（以下、タービン回転数Ｎtという）は第２電動機ＭＧ２の回転数Ｎ_ＭＧ２（以下、第２電動機回転数Ｎ_ＭＧ２という）と同じである。

トルクコンバータ１６は、ポンプ翼車１６ｐとタービン翼車１６ｔとの間を直結可能なロックアップクラッチＬ／Ｃを備えている。ロックアップクラッチＬ／Ｃは、完全係合状態、スリップ状態、および解放状態のいずれか１の状態に制御される。ロックアップクラッチＬ／Ｃが解放状態とされた場合には、上記のようにクランク軸１４と出力軸１５との間のトルク伝達がトルクコンバータ１６内の作動油を介して行われる。そして、ロックアップクラッチＬ／Ｃが完全係合状態とされた場合には、エンジン１２のクランク軸１４と出力軸１５とが相互に一体的に連結されて、それらクランク軸１４と出力軸１５との間のトルク伝達がトルクコンバータ１６内の作動油を介さずに直接的に行われる。

第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２は、駆動トルクを発生させる電動モータとしての機能と回生トルクを発生させる発電機としての機能とが選択的に得られるように構成された回転機であって、例えば交流同期型のモータジェネレータにより構成される。また、バッテリである蓄電装置３６と電動機ＭＧ１，ＭＧ２を制御するためのインバータ３８とが車両用動力伝達装置１０に設けられており（図３参照）、その蓄電装置３６と第１電動機ＭＧ１と第２電動機ＭＧ２とは相互に電力授受可能にそれ等第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２との間は、エンジン１２の出力を電気的に伝達する電気経路として機能している。第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２はそれぞれ、その駆動によってクランク軸１４および出力軸１５に正回転方向および負回転方向の駆動トルクを付与することができ、また、その発電（回生）によってクランク軸１４および出力軸１５に負回転方向の負荷トルクすなわち制動トルクを付与すると共に、車両に設けられた蓄電装置３６をインバータ３８を介して充電することができる。なお、上記クランク軸１４および出力軸１５の正回転方向とは、エンジン１２の駆動時におけるクランク軸１４の回転方向であり、上記負回転方向とはその正回転方向とは逆向きの回転方向である。

自動変速機１８は、トルクコンバータ１６と図示しない一対の駆動輪との間に介装されており、非回転部材であるトランスミッションケース２４内に第１遊星歯車装置２６と第２遊星歯車装置２８とを備えた公知の遊星歯車式多段変速機である。そして、この自動変速機１８においては、公知の各油圧式摩擦係合装置（クラッチＣ１、Ｃ２、ブレーキＢ１、Ｂ２）が図２に示す所定の作動表に従ってそれぞれ係合又は解放されることにより、自動変速機１８の変速比γ_ＡＴ（＝入力軸２０の回転速度Ｎ_ＡＴＩＮ／出力軸２２の回転速度Ｎout）がそれぞれ異なる複数の変速段が成立させられる。図２において、「○」は係合状態を、空欄は解放状態をそれぞれ示している。また、この自動変速機１８の自動変速制御は、予め記憶されたアップシフト線及びダウンシフト線を有する公知の関係（変速線図、変速マップ）に従って実行される。

以上のように構成された車両用動力伝達装置１０においては、車両の走行状態に応じて、エンジン１２の動力により車両を走行させるエンジン走行と第２電動機ＭＧ２の動力により車両を走行させるモータ走行とが切り換えられて作動させられるようになっている。上記エンジン走行とモータ走行との切り換えは、車両の走行状態が前記変速線図と同様の二次元座標内において予め設定されたエンジン走行領域およびモータ走行領域のどちらに属するかに基づいて行われる。

なお、車両用動力伝達装置１０では、たとえば、車両の走行状態がモータ走行領域に属していても蓄電装置３６の充電残量ＳＯＣが所定値以下である場合にはエンジン走行が行われる、また、車両の急発進時や急加速時などにはエンジン１２および第２電動機ＭＧ２の両方の出力が用いられて車両が走行させられる等の制御が適宜行われる。

図３は、車両用動力伝達装置１０を制御するための電子制御装置４０に各センサ等から入力される入力信号および電子制御装置４０内で入力および出力される信号を説明する図である。図３において、電子制御装置４０は、各センサ等からの入力信号が入力されるＨＶＥＣＵ４０ａと、そのＨＶＥＣＵ４０ａから出力された出力指令信号が入力されるＭＧＥＣＵ４０ｂおよびエンジンＥＣＵ４０ｃとから構成されている。また、電子制御装置４０は、車両用動力伝達装置１０の制御装置として機能を有するものであって、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵがＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、エンジン１２の出力制御、自動変速機１８の変速制御、および電動機ＭＧ１、ＭＧ２の出力制御などを実行する。

図３に示すように、電子制御装置４０には、第１電動機回転数センサ４２により検出された第１電動機回転数Ｎ_ＭＧ１を表す信号、第２電動機回転数センサ４４により検出された第２電動機回転数Ｎ_ＭＧ２を表す信号、アクセル開度センサ４６により検出された運転者による車両に対する加速要求量としてのアクセルペダル４８の操作量であるアクセル開度Ａｃｃを表す信号、車速センサ５０により検出された車速Ｖを表す信号、蓄電装置３６に設けられたＳＯＣセンサ５２によって検出される蓄電装置３６の充電残量ＳＯＣを表す信号、バッテリー温度センサ５４により検出された蓄電装置３６のバッテリー温度Ｔｂを表す信号、レバーポジションセンサ５６により検出された「Ｐ」、「Ｒ」、「Ｎ」、「Ｄ」等のシフトレバー５８のレバーポジション(操作位置、シフトポジション)Ｐ_ＳＨを示す信号などがそれぞれ供給される。また、電子制御装置４０からは、車両に設けられた各装置に各種出力信号（例えばエンジン出力制御信号、電動機出力制御信号、油圧制御指令信号、ロックアップクラッチ制御信号）が供給される。

図４は、電子制御装置４０による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図４において、リバース運転中判定部すなわちリバース運転中判定手段６０は、運転者がシフトレバー５８を例えばＮレンジからＲレンジに切り換えられた否かをレバーポジションセンサ５６に基づいて判定する。また、リバース運転中判定手段６０において、シフトレバー５８がＲレンジに切り換えられると、図２に示す係合作動表に従ってギヤ段が達成されるように、自動変速機１８の変速に関与する油圧式摩擦係合装置(クラッチＣ１、Ｃ２、ブレーキＢ１、Ｂ２)を係合させ且つ解放させる油圧制御指令信号Ｓｐが油圧制御回路６２へ出力される。油圧制御回路６２は、その油圧制御指令信号Ｓｐに従って、その油圧制御回路６２内のリニアソレノイドバルブを作動させて、そのギヤ段成立に関与する油圧式摩擦係合装置の各油圧アクチュエータを作動させる。

充電残量判定部すなわち充電残量判定手段６４は、蓄電装置３６の充電残量ＳＯＣが所定充電残量値ＳＯＣ_Ａを下回っているか否かをＳＯＣセンサ５２に基づいて判定する。

ＭＧ２駆動制御部すなわちＭＧ２駆動制御手段６６は、シフトレバー５８がＲレンジに切り換えられ、アクセルペダル４８の操作量であるアクセル開度Ａｃｃおよび車速センサ５０により検出された車速Ｖ等に基づいて算出された運転者の要求する車両のリバース駆動力を出力させるために、第２電動機ＭＧ２をエンジン１２のクランク軸１４の回転とは反対方向に駆動制御させる。また、ＭＧ２駆動制御手段６６では、運転者の要求する車両のリバース駆動力を出力させるために電子制御装置４０のＭＧＥＣＵ４０ｂから第２電動機ＭＧ２に指令電流である第２電動機電流Ｉ_ＭＧ２が出力される。また、ＭＧ２駆動制御手段６６では、運転者の要求する車両のリバース駆動力を満たす第２電動機ＭＧ２の許容回転数の中で第２電動機ＭＧ２が最高効率領域内の動作点で作動させられるようになっている。また、ＭＧ２駆動制御手段６６おいて、第２電動機ＭＧ２では、シフトレバー５８がＲレンジに切り換えられると、クリープトルクに代わる所定の駆動トルクが出力軸１５に出力される。

ＭＧ１発電電力算出部すなわちＭＧ１発電電力算出手段６８では、第１電動機ＭＧ１の要求発電電力が、運転者の要求する車両のリバース駆動力を出力させるために必要な第２電動機ＭＧ２の電力、および第２電動機ＭＧ２、第１電動機ＭＧ１の損失等から算出される。そして、ＭＧ１発電電力算出手段６８では、図５に示すように、第１電動機ＭＧ１の要求発電電力を満たす第１電動機ＭＧ１の動作点の連なりである要求発電電力線Ｌ１が形成され、この要求発電電力線Ｌ１上の動作点であれば第１電動機ＭＧ１で要求発電電力が発電される。また、リバース駆動力を出力させるために必要な第２電動機ＭＧ２の電量、もしくはトルクが大きい、または第２電動機ＭＧ２、第１電動機ＭＧ１の損失が大きいほど、第１電動機ＭＧ１の要求発電電力が大きくなり、要求発電電力線Ｌ１は変化する。

ＭＧ１動作点設定部すなわちＭＧ１動作点設定手段７０は、図５に示すように、第１電動機ＭＧ１の要求発電電力線Ｌ１において、第１電動機ＭＧ１の動作点が許容回転数の中で第１電動機ＭＧ１の発電効率が最も良い最高効率領域内の動作点(この場合はＡ点)が設定される。また、ＭＧ１動作点設定手段７０における許容回転数とは、エンジン１２を駆動させて第１電動機ＭＧ１で回生させることにより、そのエンジン１２からトルクコンバータ１６を介して出力軸１５に作用する逆トルクすなわちタービントルクＴｔ(＝τＣＮ^２)が抑制され、車両のリバース駆動力が確保されるエンジン回転数Ｎｅ(第１電動機回転数Ｎ_ＭＧ１)である。なお、タービントルクＴｔ(＝τＣＮ^２)において、τはトルク比を示し、Ｃは、トルクコンバータ１６の容量係数を示し、Ｎは、ポンプ回転数Ｎｐ、エンジン回転数Ｎｅ、第１電動機回転数Ｎ_ＭＧ１を示す。

図６は、トルクコンバータ１６の特性を示す図であり、横軸を速度比ｅ(＝タービン回転数Ｎｔ／ポンプ回転数Ｎｐ)とし縦軸をトルクコンバータ１６の容量係数Ｃおよびトルク比τとする図である。なお、図６において、速度比ｅ１は、図７に示す実線のエンジン最適燃費線Ｌ２、車両の騒音や振動を防止するための一点鎖線の目標線であるＮＶ防止動作線Ｌ３と、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに基づいて決定される運転者が要求するエンジン出力を満たす破線の要求パワー線Ｌ４とにより決定されたエンジン１２の動作点(運転点)ａの回転数Ｎｅ１から決まる速度比である。なお、図７に示すエンジン１２の動作点ａは、任意のエンジン出力で前進走行時に、エンジン１２の効率や車両の振動・騒音を勘案して設定されたものである。本実施例では、エンジン１２の動作点ａは、ＮＶ防止動作線Ｌ３と要求パワー線Ｌ４との交点である。また、速度比ｅ２は、トルクコンバータ１６のトルク比τが最大となる速度比である。また、速度比ｅ３は−１であり、トルクコンバータ１６の容量係数Ｃが急増を開始する前の最小値となる速度比である。

ＭＧ１動作点設定手段７０において、許容回転数は、図６に基づいて設定されている。すなわち、許容回転数は、出力軸１５の回転数を一定とした場合、速度比ｅ１から決まるエンジン回転数Ｎｅ１より低くエンジン１２がエンジンストールが起きない程度の所定のエンジン回転数Ｎｅより高い範囲に設定される。これによって、リバース走行時においてエンジン１２の動作点のエンジン回転数Ｎｅがエンジン回転数Ｎｅ１より低く設定されると、出力軸１５に作用する反力トルクすなわちタービントルクＴｔ(＝τＣＮ^２)のＮが比較的に小さい値となり反力トルクが抑制される。また、好適には、許容回転数は、出力軸１５の回転数を一定とした場合、速度比ｅ１から決まるエンジン回転数Ｎｅ１より低く速度比ｅ３から決まるエンジン回転数Ｎｅ３より高い範囲に設定される。これによって、リバース走行時においてエンジン１２の動作点のエンジン回転数Ｎｅが出力軸１５の回転数の絶対値以上に設定されると、容量係数Ｃの増加が抑えられつつエンジン回転数Ｎｅが低くなり反力トルクが好適に抑制される。また、更に好適には、許容回転数は、出力軸１５の回転数を一定とした場合、速度比ｅ２から決まるエンジン回転数Ｎｅ２より低く速度比ｅ３から決まるエンジン回転数Ｎｅ３より高い範囲に設定される。これによって、リバース走行時においてエンジン１２の動作点のエンジン回転数Ｎｅがエンジン回転数Ｎｅ２より低く設定されると、容量係数Ｃの増加が抑えられつつエンジン回転数Ｎｅおよびトルク比τが低くなり反力トルクが更に好適に抑制される。なお、本実施例において、リバース走行時においてエンジン１２の動作点のエンジン回転数Ｎｅがエンジン回転数Ｎｅ３に設定され、容量係数Ｃが最小となると共にエンジン回転数Ｎｅおよびトルク比τが好適に低くなるので、反力トルクが好適に抑制される。

エンジン動作点設定部すなわちエンジン動作点設定手段７２は、ＭＧ１動作点設定手段７０により設定された第１電動機ＭＧ１の動作点Ａの回転数例えばエンジン回転数Ｎｅ３に基づいてエンジン１２の動作点(運転点)ｂが設定される。図７に示すように、エンジン１２の動作点ｂは、運転者の要求するエンジン１２の出力を満たす要求パワー線Ｌ４とエンジン回転数Ｎｅ３を示す一点鎖線Ｌ５との交点である。また、リバース走行時のエンジン１２の動作点ｂは、エンジン１２の出力がそれぞれ同じであるエンジン１２の要求パワー線Ｌ４上において比較すると、前進走行時のエンジン１２の動作点ａよりも低回転高トルク側の動作点である。

エンジン動作点制御部すなわちエンジン動作点制御手段７４は、エンジン動作点設定手段７２により設定されたエンジン１２の動作点ｂとなるようにすなわちトルクコンバータ１６の容量係数Ｃが最小となるように、例えば、電子制御装置４０のエンジンＥＣＵ４０ｃから例えば電子スロットル弁の開閉を制御する為のスロットアクチュエータへ駆動信号Ｓ_Ｅが出力され、エンジン回転数Ｎｅおよびエンジン１２のトルクが制御される。

ＭＧ１回生トルク制御部すなわちＭＧ１回生トルク制御手段７６は、ＭＧ１動作点設定手段７０により設定された第１電動機ＭＧ１の動作点Ａとなるようにすなわちトルクコンバータ１６の容量係数Ｃが最小となるように、電子制御装置４０のＭＧＥＣＵ４０ｂから第１電動機ＭＧ１に指令電流である第１電動機電流Ｉ_ＭＧ１が出力されて、第１電動機ＭＧ１の回生トルクが制御される。

図８は、エンジン最小燃料消費率線Ｌ６と運転者が必要とする必要エンジンパワーが出力される必要エンジンパワー線Ｌ７とにより決定されたエンジン１２の動作点で作動された場合において、変速比ｅが変化することによりポンプ翼車１６ｐのポンプトルクＴｐ(＝ＣＮ^２)と第１電動機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ_ＭＧ１との分担割合の変化を示す図である。この図８によれば、エンジントルクは、ポンプトルクＴｐとＭＧ１トルクＴ_ＭＧ１と合わせたものであり、ポンプトルクＴｐは、容量係数Ｃが比較的に大きい変速比ｅ１のときよりも容量係数Ｃが比較的に小さい変速比ｅ２の時ほうが小さくなり、ポンプトルクＴｐが小さくなった分だけＭＧ１トルクＴ_ＭＧ１が大きくなるこれによって、第１電動機ＭＧ１で発電させる際のポンプトルクＴｐが低下し、出力軸１５に作用する逆トルクが好適に抑制される。

図９は、電子制御装置４０の制御作動の要部によってリバース走行時において車両のリバース駆動力が確保される制御作動を説明するフローチャートである。また、図１０は、図９の制御作動に対応するタイムチャートである。

図９において、先ず、リバース運転中判定手段６０に対応するＳ１において、例えばシフトレバー５８がＲレンジに切り換えられたか否かが判定される。このＳ１の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられるが、肯定される場合(図１０のｔ１時点)には充電残量判定手段６４に対応するＳ２において、充電残量ＳＯＣが所定充電残量値ＳＯＣ_Ａを下回ったか否かが判定される。このＳ１の判定が否定される場合にはＭＧ２駆動制御手段６６に対応するＳ３において、第２電動機ＭＧ２がエンジン１２と反対回転に回動されて出力軸１５に運転者の要求する要求駆動力が作用される(図１０のｔ１からｔ２までの間)。

Ｓ２が肯定される場合(図１０のｔ２時点)には、ＭＧ１発電電力算出手段６８、ＭＧ１動作点設定手段７０およびエンジン動作点設定手段７２に対応するＳ４において、第１電動機ＭＧ１の要求発電電力が算出され、出力軸１５に作用する逆トルクが抑制され且つ前記要求発電電力をエンジン１２を駆動させて第１電動機ＭＧ１で発電できるように第１電動機ＭＧ１の動作点Ａおよびエンジン１２の動作点ｂが設定される。

次に、エンジン動作点制御手段７４およびＭＧ１回生トルク制御手７６に対応するＳ５(図１０のｔ３時点)において、Ｓ４で設定された第１電動機ＭＧ１の動作点Ａおよびエンジン１２の動作点ｂとなるように、第１電動機ＭＧ１およびエンジン１２が制御されて第１電動機ＭＧ１で発電が行われる。

図１０に示すように、Ｓ４において出力軸１５に作用する逆トルクが抑制されように第１電動機ＭＧ１の動作点Ａおよびエンジン１２の動作点ｂが設定されたので、エンジン回転数Ｎｅおよび第１電動機回転数Ｎ_ＭＧ１がエンジン回転数Ｎｅ１より低下し、タービントルクＴｔ(＝τＣＮ^２)および出力軸１５の出力軸トルクがエンジン回転数Ｎｅ１の時よりも低下する。なお、図１０において、タービントルクおよび出力軸トルクに記載されている一点鎖線Ｌ８、Ｌ９は、リバース走行時にエンジン１２（第１電動機ＭＧ１）をエンジン回転数Ｎｅ１で回転させた時のタービントルクおよび出力軸トルクの大きさを示すものである。

本実施例の車両用動力伝達装置１０によれば、エンジン１０を作動させながら第２電動機ＭＧ２を運転させるリバース走行時には、エンジン１０が、運転者の要求するエンジン１２の出力を満たす要求パワー線Ｌ４上で比較すると、前進走行時のエンジン１２の動作点ａよりも低回転高トルク側の動作点ｂで作動させられることから、リバース走行時にはエンジン回転数Ｎｅが下げられトルクコンバータ１６の入力側回転要素であるポンプ翼車１６ｐのポンプトルクＴｐが低下するので、トルクコンバータ１６の出力側回転要素であるタービン翼車１６ｔに連結された出力軸１５に働くリバースに対する逆トルクが従来に比較して低下させられる。これによって、第２電動機ＭＧ２に作用するエンジン１２からの逆トルクが抑制されるので、リバース走行時のリバース駆動力が確保される。

また、本実施例の車両用動力伝達装置１０によれば、前進走行する場合のエンジン１２の回転数Ｎｅ１は、任意のエンジン出力で走行時に、エンジン１２の効率や車両の振動・騒音を勘案して設定されたエンジン１２の動作点ａから求められる回転数である。リバース走行時にはそのエンジン１２の回転数Ｎｅ１よりも低下させられるので、車両のリバース駆動力が確保される。

また、本実施例の車両用動力伝達装置１０によれば、エンジン１２の回転数Ｎｅは、トルクコンバータ１６が最大トルク比τとなる速度比ｅ２から求まる入力回転数Ｎｅ２より低く設定される。このため、トルク比τの比較的に小さいトルクコンバータ１６を介してエンジン１２のトルクが伝達されるので、トルクコンバータ１６のタービン翼車１６ｔに連結された出力軸１５に働く第２電動機ＭＧ２の出力トルクに対する逆トルクが好適に低下させられる。

また、本実施例の車両用動力伝達装置１０によれば、エンジン１２の回転数Ｎｅは、タービン翼車１６ｔに連結された出力軸１５の回転数の絶対値以上とする。このため、トルクコンバータ１６の速度比ｅが−１以下となるので、トルクコンバータ１６の容量係数Ｃが急増しそのトルクコンバータ１６のタービン翼車１６ｔに連結された出力軸１５に働く逆トルクの増加が抑制される。

また、本実施例の車両用動力伝達装置１０によれば、第１回転機ＭＧ１および／または第２回転機ＭＧ２は、その許容回転数の中で最高効率領域内の動作点で作動させられる。このため、第１電動機ＭＧ１および／または第２電動機ＭＧ２が効率の良い動作点で運転されるので、効率よく車両のリバース駆動力が確保される。

また、本実施例の車両用動力伝達装置１０によれば、エンジン１２の回転数Ｎｅは、トルクコンバータ１６が容量係数Ｃが最小となる速度比ｅ３から求まる入力回転数Ｎｅ３に設定されて、トルクコンバータ１６の容量係数Ｃが最小とされる。このため、エンジン１２からの逆トルクが最小とされ、且つエンジン１２の出力が発電に必要な最小限にされる。

また、本実施例の車両用動力伝達装置１０によれば、トルクコンバータ１６の容量係数Ｃが最小となるように、エンジン１２の回転数Ｎｅ、エンジン１２のトルク、もしくは、第１回転機ＭＧ１の回生トルクが制御される。このため、トルクコンバータ１６の容量係数Ｃが上昇してもより低い容量係数Ｃとなるエンジン１２の動作点ｂもしくは第１電動機ＭＧ１の動作点Ａとされるので、出力軸１５に伝達される逆トルクを低下する。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において実施例相互間で共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図１１に示すように、本実施例の車両用動力伝達装置８０は、前述の実施例１の車両用動力伝達装置１０に比較して、トルクコンバータ１６のステータ翼車１６ｔにおいてブレーキＢｓを介してトランスミッションケース２４に断接可能に連結されている点で相違し、それ以外は略同様に構成されている。また、ブレーキＢｓは、油圧シリンダとその油圧シリンダに供給される油圧に応じて摩擦係合される多板式ブレーキを備える油圧式摩擦係合装置である。

図１２に示すように、電子制御装置４０の容量係数変更部すなわち容量係数変更手段８２は、ブレーキＢｓの係合作動を制御することによりステータ翼車１６ｓの回転作動（すなわち回転速度）を制御して、トルクコンバータ１６の流体特性としての容量係数Ｃを変化させる。すなわち、ブレーキＢｓが解放されると、ステータ翼車１６ｓが自由回転させられるステータフリー状態となり、容量係数Ｃは同じ速度比ｅにおいて増大させられる。一方、ブレーキＢｓが係合されると、ステータ翼車１６ｓが回転停止させられるステータ固定状態となり、容量係数Ｃは同じ速度比ｅにおいてステータフリー状態より低減させられる。他方、ブレーキＢｓがスリップ係合されると、ブレーキＢｓのトルク容量に応じてステータ翼車１６ｓの回転がある程度許容させられるステータ半固定状態となり、容量係数Ｃは同じ速度比ｅにおいてステータフリー状態とステータ固定状態との間で可変させられる。容量係数変更手段８２では、ブレーキＢｓによってステータ翼車１６ｓの回転作動を制御し、トルクコンバータ１６の容量係数Ｃを積極的に低下させる。従って、容量係数変更手段８２では、トルクコンバータ１６の容量係数Ｃが積極的に低下されることで、ポンプトルクＴｐを低下させて出力軸１５に作用する逆トルクを低下させる。

図１３は、本実施例の電子制御装置４０の制御作動の要部によってリバース走行時において車両のリバース駆動力が確保される制御作動を説明するフローチャートであり、ここでは、図９と同じＳ１乃至Ｓ５の説明を省略してＳ６だけを説明する。

容量係数変更手段８２に対応するＳ６において、ブレーキＢｓによってステータ翼車１６ｓの回転作動を制御して、トルクコンバータ１６の容量係数Ｃが積極的に低下される。Ｓ６によって、出力軸１５に作用するポンプトルクＴｐすなわち低下し車両のリバース駆動力が確保される。

車両用動力伝達装置８０の電子制御装置４０には、図１２に示すように、前述の実施例１と同様のエンジン動作点設定手段７２が設けられているので、そのエンジン動作点設定手段７２によって、エンジン回転数Ｎｅがトルクコンバータ１６が容量係数Ｃが最小となる速度比ｅ３から求まる入力回転数Ｎｅ３に設定されて、トルクコンバータ１６の容量係数Ｃが最小とされる。これによって、エンジン１２からの逆トルクが最小とされ、且つエンジン１２の出力が発電に必要な最小限にされる。

また、車両用動力伝達装置８０の電子制御装置４０には、図１２に示すように、前述の実施例１と同様のエンジン動作点設定手段７２、ＭＧ１回生トルク制御手段７４が設けられているので、トルクコンバータ１６の容量係数Ｃが最小となる動作点Ａ、ｂとなるように、エンジン１２の回転数Ｎｅ、エンジン１２のトルク、もしくは、第１回転機ＭＧ１の回生トルクが制御される。このため、トルクコンバータ１６の容量係数Ｃが上昇してもより低い容量係数Ｃとなるエンジン１２の動作点ｂもしくは第１電動機ＭＧ１の動作点Ａとされるので、出力軸１５に伝達される逆トルクを低下する。

本実施例の車両用動力伝達装置８０によれば、エンジン１２を作動させながら第２電動機ＭＧ２を運転させるリバース走行時に、ブレーキＢｓによってステータ翼車１６ｓの回転作動を制御してトルクコンバータ１６の容量係数Ｃが積極的に低下させられるので、トルクコンバータ１６のタービン翼車１６ｔに連結された出力軸１５に伝達されるエンジン１２からの逆トルクが従来に比較して低下させられる。これによって、トルクコンバータ１６のタービン翼車１６ｔに連結された出力軸１５に作用するエンジン１２からの逆トルクを抑えつつエンジン１２を用いて第１電動機ＭＧ１で発電可能となるので、第２電動機ＭＧ２のリバース駆動力が好適に確保される。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

本実施例の車両用動力伝達装置１０において、流体伝動装置としてトルクコンバータ１６を用いたが、そのトルクコンバータ１６に代えて、トルク増幅作用を担うステータ翼車１６ｓを備えないフルードカップリング(流体継手)を用いても良い。また、機関の一例として内燃機関であるエンジン１２を用いたが、他の動力源が使用されても良い。

また、本実施例の車両用動力伝達装置１０のＭＧ１発電電力算出手段６８において、図５の要求発電電力線Ｌ１は、例えば運転者の要求する車両のリバース駆動力によって変化するものであったが、必ずしも要求発電電力線Ｌ１を変化させる必要はなく予め決められたものであっても良い。

また、本実施例の車両用動力伝達装置８０において、図１３のフローチャートに示すように、電子制御装置４０の制御作動には、Ｓ４、Ｓ５が設けられていたが、必ずしもＳ４、Ｓ５が設けられる必要はなく、容量係数変更手段８２に対応するＳ６だけでも良い。容量係数変更手段８２だけで、出力軸１５に作用する逆トルクが抑制され車両のリバース駆動力が確保される。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：車両用動力伝達装置
１２：エンジン(機関)
１６：トルクコンバータ(流体伝動装置)
ａ、ｂ：動作点(運転点)
Ｃ：容量係数
ｅ２：変速比
ＭＧ１：第１電動機(第１回転機)
ＭＧ２：第２電動機(第２回転機)
Ｎｅ：エンジン回転数(機関の回転数)

Claims

機関に連結された第１回転機及び流体伝動装置と、該流体伝動装置より動力伝達経路で後に配置された第２回転機とを備え、前記機関の出力を前記流体伝動装置を経由する機械経路と、前記第１回転機と前記第２回転機との電力授受による電気経路とを介して伝達する車両用動力伝達装置であって、
前記機関を作動させながら前記第２回転機を運転させるリバース走行時は、前記機関を、同じ機関出力で比較すると、前進走行時よりも低回転高トルク側の運転点で作動させることを特徴とする車両用動力伝達装置。
前記前進走行する場合の機関の回転数は、任意の機関出力で走行時に、前記機関の効率や車両の振動・騒音を勘案して設定された動作点から求められる回転数である請求項１の車両用動力伝達装置。
前記機関の回転数は、前記流体伝動装置が最大トルク比となる速度比から求まる入力回転数より低く設定される請求項１の車両用動力伝達装置。
前記機関の回転数は、出力軸回転数の絶対値以上とする請求項１の車両用動力伝達装置。
前記第１回転機および／または前記第２回転機は、その許容回転数の中で最高効率領域内の動作点で作動させられる請求項１の車両用動力伝達装置。
機関に連結された第１回転機及び流体伝動装置と、該流体伝動装置より動力伝達経路で後に配置された第２回転機とを備え、前記機関の出力を前記流体伝動装置を経由する機械経路と、前記第１回転機と前記第２回転機との電力授受による電気経路とを介して伝達する車両用動力伝達装置であって、
前記機関を作動させながら前記第２回転機を運転させるリバース走行時は、前記流体伝動装置の容量係数を低下させることを特徴とする車両用動力伝達装置。
前記リバース走行時には、前記流体伝動装置の容量係数は最小とされる請求項１または６の車両用動力伝達装置。
前記リバース走行時には、前記流体伝動装置の容量係数が最小となるように、前記機関の回転数、前記機関のトルク、もしくは、前記第１回転機のトルクが制御される請求項７の車両用動力伝達装置。