JP3925111B2

JP3925111B2 - 自動変速機のオイルポンプ制御装置

Info

Publication number: JP3925111B2
Application number: JP2001180657A
Authority: JP
Inventors: 亨松原; 康夫北條; 秀夫友松; 義和田中; 匡友広; 勝己中谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-06-14
Filing date: 2001-06-14
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2021-06-14
Also published as: US6716138B2; JP2002372135A; EP1267100A3; US20020193206A1; EP1267100B1; EP1267100A2; DE60230952D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機のオイルポンプ制御装置に係り、特に車両の走行条件の所定条件成立時にはエンジンを自動停止するエンジン自動停止／再始動車両、いわゆるエコラン車両に設けられた、電動オイルポンプの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から排気ガスの低減と、燃料消費量の削減のため、車両の走行条件の所定条件成立時にはエンジンを自動的に停止させる一方、運転者がアクセルペダルを踏み込む等の一定の運転操作によって、自動的にエンジンを再始動して発進する車両がいわゆるエコラン車両として知られている。このようなエンジン自動停止／再始動車両に自動変速機を採用した場合、エンジンで駆動される機械式オイルポンプによって自動変速機内の変速機構および摩擦締結要素の作動油圧を確保しているが、車両の走行条件の所定条件成立時にはエンジンを自動的に停止させると、エンジンに駆動される機械式オイルポンプも停止するため、再始動時に自動変速機内の作動油圧が確保されない。そこで、特開平１０−３２４１７７号公報に述べられているように、自動変速機に油圧を供給するために電気的に駆動される電動オイルポンプを別に設けることが行なわれる。
【０００３】
図５に従来行われているいわゆるエコラン車両における電動オイルポンプの配置の例を示す。エンジン１の出力トルクはトルクコンバータ２を介して自動変速機３に入力され、車両の出力軸４に出力される。エンジン１に駆動される機械式オイルポンプ５と並列に電動オイルポンプ６が配置され、電動オイルポンプ６の出力は逆止弁７を介して機械式オイルポンプ５の出力と結ばれたのち自動変速機３に接続される。電動オイルポンプ６は、バッテリ８からドライバ回路９を介して電力が供給され、ドライバ回路９はオイルポンプ制御装置１０と結ばれる。
【０００４】
かかる構成の作用について説明する。エンジン１が回転しているときは、その出力トルクは、トルクコンバータ２、自動変速機３を介して車両の出力軸４に出力されると同時に、機械式オイルポンプ５を駆動し、油圧を発生して油圧回路を通って図示されていない油圧制御手段により自動変速機３に適切にコントロ−ルされた油圧が供給される。一方エンジン１が自動停止してエコラン状態となったときは、機械式オイルポンプ５の作動は停止し油圧を発生しない。そのときはオイルポンプ制御装置１０からドライバ回路９に電動オイルポンプ６の動作を制御する駆動信号が与えられ、バッテリ８の電力がドライバ回路９を介して電動オイルポンプ６に供給され、電動オイルポンプ６が作動し油圧を発生し、逆止弁７を介して油圧回路を通り図示されていない油圧制御手段により自動変速機３に適切にコントールされた油圧が供給される。また逆止弁７により、機械式オイルポンプ５の高い油圧は電動オイルポンプ６に逆流しない。
【０００５】
このように、エンジンが停止しているときは機械式オイルポンプ５に代わり電動オイルポンプ６が作動して油圧を発生し、変速機構および摩擦締結要素の作動油圧を確保し、良好な再始動が行える。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来例において電動オイルポンプは、エンジンが停止して機械式オイルポンプが停止しているときに作動して油圧を発生し、変速機構および摩擦締結要素の作動油圧を確保し、良好な再始動を行うことができる。しかし電動オイルポンプの出力油圧については、電動オイルポンプを駆動するモータ性能、ドライバ回路出力電圧、自動変速機およびその油圧制御手段のバルブの各部クリアランス等のばらつきや、経時変化を考慮して最適な出力油圧に対してかなり高い油圧設定をしなければならず、モータの耐久寿命の低下、エコラン中の消費電力の増加による燃費悪化等の問題が生じていた。そのためには最適な出力油圧をモニタする必要があるが、単に電動オイルポンプの油圧をモニタするのでなく、変速機構および摩擦締結要素、例えば車軸クラッチの締結時のショックが運転性の面から問題がないかどうかを考慮した作動油圧の観点から、最適な出力油圧をモニタする必要があった。
【０００７】
本発明の目的は、かかる従来例の電動オイルポンプの制御装置に関する課題を解決し、変速機構および摩擦締結要素の作動油圧の観点から、電動オイルポンプの最適な出力油圧を確保する自動変速機のオイルポンプ制御装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明に係る自動変速機のオイルポンプ制御装置は、エンジンと、トルクコンバータを介してエンジンの出力トルクが伝達される摩擦締結要素を有する自動変速機と、自動変速機に油圧を供給するために電気的に駆動される電動オイルポンプとを備え、車両の走行条件について車両停止を少なくとも含む所定条件成立時にはエンジンを自動停止するエンジン自動停止／再始動車両に設けられた、自動変速機のオイルポンプ制御装置において、エンジンの自動停止からエンジン再始動まで継続的に油圧を出力する電動ポンプの出力油圧と、自動変速機の入力回転数であり、トルクコンバータにおけるすべりと摩擦締結要素におけるすべりとの関係で定まるタービン回転数との関係に基づいて、電動オイルポンプの油圧制御特性を更新し、自動変速機に供給される油圧を所定の閾値油圧とすることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る自動変速機のオイルポンプ制御装置においては、前記更新は、任意の再始動時に取り込んだ前記電動ポンプの出力油圧と前記タービン回転数との関係を、次回の再始動時の更新に用いることが好ましい。
また、本発明に係る自動変速機のオイルポンプ制御装置においては、電動オイルポンプの油圧制御特性が、タービン回転数に基づいて学習されて更新されることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る自動変速機のオイルポンプ制御装置において、エンジンの再始動ごとに、電動オイルポンプの油圧制御特性の更新が行われることが好ましい。
【００１２】
本発明にかかる自動変速機のオイルポンプ制御装置は、エンジンの自動停止からエンジン再始動まで継続的に油圧を出力する電動ポンプの出力油圧と、自動変速機の入力回転数であるタービン回転数との関係に基づいて、電動オイルポンプの油圧制御特性を更新し、自動変速機に供給される油圧を所定の閾値油圧とすることとし、好ましくは、前記更新は、任意の再始動時に取り込んだ前記電動ポンプの出力油圧とタービン回転数との関係を、次回の再始動時の更新に用いることとした。また、好ましくは、車両停止からエンジンの再始動が行われるときに、電動オイルポンプの油圧制御特性の更新が行われることとした。ここでエンジン再始動時においてたとえば自動変速機の入力回転数は摩擦締結要素の締結特性に依存し、この締結特性は自動変速機に供給される油圧で定まるものである。したがって、かかるエンジントルク伝達系の運動特性に基づいて電動オイルポンプの油圧制御特性を更新し、学習制御することで、自動変速機に供給される油圧を最適化し、変速機構および摩擦締結要素の作動油圧の観点から、電動オイルポンプの最適な出力油圧に対応する所定の閾値油圧を確保することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、自動変速機内部の摩擦締結手段である車軸クラッチに供給される油圧と、エンジン再始動時におけるタービン回転数との間に密接な関係があることを見出したことに基づいているので、最初にそれについて説明する。ここでタービン回転数とは、トルクコンバータの出力回転数であり、言い換えれば自動変速機の入力回転数をいう。
【００１４】
図１は、エンジンから車両の出力軸に至るエンジントルク伝達系のエンジンの再始動時における状態を模式的に示したものである。ここで図５と共通の要素については同一の符号を付し説明を省略する。図１において自動変速機３は内部に摩擦締結手段である前進クラッチ、後進クラッチの車軸クラッチ１１を有し、車軸クラッチ１１には電動オイルポンプ６から図示されていない油圧制御手段を介して適切にコントロールされた油圧が供給されている。自動変速機３の入力回転数であるタービン回転数ＮＴをモニタするタービン回転数モニタ手段１３が設けられ、タービン回転数モニタ手段１３はオイルポンプ制御装置１０と結ばれる。なおエンジン１の出力するエンジン回転数ＮＥをモニタするエンジン回転数モニタ手段１２が設けられている。
【００１５】
いま車両の走行条件の所定条件が成立し、車両が停車しエンジン１が停止しているエコラン状態からエンジン１が再始動するときを考える。図１において車両の出力軸４は車両が停車中であるので、固定状態として示した。エコラン状態からエンジン１が再始動すると、その出力はトルクコンバータ２を介して自動変速機３に入力される。このとき電動オイルポンプ６はエコラン状態から継続して作動し、一定の油圧を発生している。自動変速機内の車軸クラッチ１１には電動オイルポンプ６からの油圧が供給されている。
【００１６】
いま電動オイルポンプ６から供給される油圧が十分高いときは摩擦締結手段である車軸クラッチ１１は、自動変速機３内で入力軸と出力軸をしっかり摩擦締結する。ここで車両の出力軸４は静止しているので、この車両の出力軸４としっかり摩擦締結された自動変速機３の入力軸もまた回転せず、エンジン１は回転しても、その回転はトルクコンバータ２ですべりを生ずることになる。したがってこの場合、自動変速機３の入力回転数であるタービン回転数ＮＴはゼロである。
【００１７】
これに対し電動オイルポンプ６から供給される油圧が不十分であるときは、摩擦締結手段である車軸クラッチ１１は、自動変速機３内で入力軸と出力軸をしっかり摩擦締結できず、車軸クラッチ１１において入力軸と出力軸の間ですべりを生じ、車両の出力軸４は静止していても自動変速機３の入力回転数であるタービン回転数ＮＴはすべりによる回転数を示す。
【００１８】
このように、自動変速機内部の摩擦締結手段である車軸クラッチに供給される油圧と、エンジン再始動時におけるタービン回転数との間に密接な関係があることが見出された。
【００１９】
したがって、タービン回転数ＮＴをモニタしながら、電動オイルポンプ６の油圧を最適化することができる。ここで電動オイルポンプ６の供給する油圧の最適値とは何かであるが、例えば油圧を次第に上げていって、車軸クラッチ１１においてすべりが生じなくなったときの油圧以上と定めることもできるが、過大な油圧設定となって、電動オイルポンプの耐久寿命低下等の問題を起こす欠点がある。ここでは、ある程度のすべりが生じても実際の運転性には影響がないので、運転性から問題がないすべりまで許容した油圧以上と定めることとする。したがってその閾値油圧が最適油圧であり、これに対応する閾値タービン回転数をモニタすれば良い。
【００２０】
その様子を図２のタービン回転数ＮＴと油圧の関係図を用いて説明する。ここで、電動オイルポンプ６から供給される油圧が閾値油圧であり、タービン回転数ＮＴが閾値タービン回転数である適正状態を状態Ｃとする。いま、電動オイルポンプ６から供給される油圧が閾値油圧以下であるときは、車軸クラッチ１１に十分な油圧が供給されず、車両運転性上問題のある大きさのすべりを生じ、タービン回転数ＮＴは、閾値タービン回転数より大きな値を示す。この過大すべりの状態を状態Ａとすると、この状態Ａから適正状態Ｃに移行させるには、タービン回転数ＮＴをモニタしつつ閾値タービン回転数になるまで、電動オイルポンプ６から供給される油圧を大きくすればよい。
【００２１】
逆に電動オイルポンプ６から供給される油圧が閾値油圧以上であるときは、車軸クラッチ１１に十二分な油圧が供給され、車両運転性から見ると必要以上にすべりを抑制しており、さらに過大な油圧のときはすべりがまったく生じない。このときのタービン回転数ＮＴは、閾値タービン回転数より小さな値を示し、過大油圧のときはゼロになる。この過大油圧の状態を状態Ｂとすると、この状態Ｂから適正状態Ｃに移行させるには、タービン回転数ＮＴをモニタしつつ閾値タービン回転数になるまで、電動オイルポンプ６から供給される油圧を小さくすればよい。
【００２２】
したがってエンジンから車両の出力軸に至るエンジントルク伝達系の、エンジン再始動時における運動特性、たとえば自動変速機３の入力回転数であるタービン回転数ＮＴをモニタすることで、自動変速機に供給される油圧を最適化することができる。
【００２３】
図３は、図１に示した本発明の実施にかかる自動変速機のオイルポンプ制御装置による油圧を最適化する過程を、横軸に時間、縦軸に電動オイルポンプ６の出力油圧２２、タービン回転数２３、エンジン回転数２４をとって模式的に示したものである。時間軸は、エンジン１の始動完了後の一般の回転状態（イ）、エンジン１が停止している状態（ロ）、エンジン１が再始動し、始動完了前の状態（ハ）の順で繰り返して示した。油圧最適化は、再始動ごとに更新するものとして、図３（ａ）の時間軸の左側から時系列にしたがって説明する。
【００２４】
図３（ａ）の時間軸で最も左側の第一回目の（イ）において、エンジン１は回転状態であり、機械式オイルポンプ５がエンジン１により駆動されているので、電動オイルポンプ６は作動せず油圧を発生していない。ただし電動オイルポンプ６は、エコラン状態に入ると直ちに作動を開始するために、予めその駆動条件が設定される。電動オイルポンプ６の出力油圧は、ポンプを駆動する直流モータの回転数に関係するので、直流モータにバッテリ８から電力を供給するドライバ回路９の出力電圧を定めることで電動オイルポンプ６の出力油圧を設定できる。たとえばバッテリ８の出力直流電圧をチョッパによりパルス化し、パルスのデューティの設定で直流モータに供給される実効電圧を設定できる。このように状態（イ）において電動オイルポンプ６の駆動デューティが設定される。
【００２５】
次にエンジン１が停止して、状態（ロ）に入ると電動オイルポンプ６が作動し設定された駆動デューティに対応する油圧２２ａを発生する。このときがエコラン状態である。
【００２６】
次にエンジン１の再始動信号が出ると、エコラン状態が終わりエンジン１が再始動する。この状態（ハ）について図３（ａ）を一部拡大して図３（ｂ）にタービン回転数２３ａ、エンジン回転数２４ａの様子を示した。状態（ハ）は、エンジン１が再始動し、エンジン回転数２４ａ、２４ｂが立上がって、十分安定した回転数に達するまでの過渡期であり、この期間も、電動オイルポンプ６は作動している。この状態（ハ）のときにタービン回転数２３ａを測定する。このときスロットルが前記過渡期である全閉状態にあることを確認する。スロットルが開かれているときは、駆動系のねじり等により、タービン回転数ＮＴのみのモニタでは車軸クラッチ１１のすべりを誤判定する可能性があるためである。タービン回転数２４ａは、状態（ハ）の期間を通して測定され、最大値または代表値によって電動オイルポンプ６の油圧２２ａに対応するタービン回転数とすることができる。
【００２７】
エンジン１が十分なエンジン回転数に達して、過渡期が終わり始動完了すると、機械式オイルポンプ５がエンジン１により駆動されるので、電動オイルポンプ６は作動を止め、再び状態（イ）に戻る。この状態（イ）を第二回目の状態（イ）ということにする。この時点で先の状態（ハ）の全期間のタービン回転数２３ａの測定が完了するので、閾値タービン回転数と比較し、図２で説明した油圧とタービン回転数ＮＴの関係を用いて、閾値タービン回転数にするための油圧を求め、その油圧を発生するために必要な電動オイルポンプ６に供給する駆動デューティを計算する。次にこの計算された駆動デューティで、第一回目の状態（イ）で設定されていた駆動デューティを次回の再始動のために更新する。
【００２８】
次に第二回目の（イ）の後第二回目のエコラン状態（ロ）となると、電動オイルポンプ６は、第二回目の状態（イ）で更新された新しい駆動デューティで作動し、新しい油圧２２ｂを発生する。次に第二回目の再始動が行われると、状態（ハ）のときに再びタービン回転数ＮＴが測定される。そして第二回目の再始動を完了して、再び状態（イ）にもどる。この状態（イ）を第三回目の状態（イ）ということにすると、第三回目の状態（イ）において、第二回目の状態（ハ）で測定されたタービン回転数ＮＴが、閾値タービン回転数と比較され、さらに新しい駆動デューティに更新される。
【００２９】
このようにして、ある再始動時におけるタービン回転数ＮＴを測定し、閾値タービン回転数と比較して、電動オイルポンプ６の駆動デューティを更新し、次の再始動時にはその更新された駆動デューティにより新しい油圧を発生でき、順次電動オイルポンプの発生油圧を更新することで、学習制御ができ、自動変速機のオイルポンプ制御装置による油圧を最適化することができる。
【００３０】
なお、参考のため、図３（ａ）において、学習制御を行なわない従来例の電動オイルポンプ６の出力油圧を示すと、すべての再始動時において一定である過大な値２１となる。
【００３１】
図４は図３で述べた本発明の実施の形態における自動変速機のオイルポンプ制御装置において油圧最適化のための手順のうち、中核となる電動オイルポンプ６の駆動条件の更新の手順をフローチャートで示したものである。
【００３２】
ＳＴＥＰ１は電動オイルポンプ６の駆動条件の設定の手順である。例えば発生油圧と電動オイルポンプ６を駆動する電動モータの駆動デューティの関係を利用して、その駆動デューティを設定する手順である。
【００３３】
ＳＴＥＰ２は、自動変速機の入力回転数であるタービン回転数ＮＴを測定するＮＴ測定手順である。通常は車両にタービン回転数モニタ手段１３が設けられているので、とくに新しくセンサ手段を設ける必要はなく既設のタービン回転数モニタ手段１３の出力を利用できる。このタービン回転数ＮＴの測定期間は、エコラン状態からエンジン１の再始動信号がでて、エンジン１が回転をはじめ、十分安定したエンジン回転数に達するまでの期間である。また誤判定を避けるためにスロットルが全閉でなければならない。
【００３４】
ＳＴＥＰ３は、ＳＴＥＰ２で得られたタービン回転数ＮＴに対応して、図２に示したタービン回転数ＮＴと油圧の関係を用いて、補正すべき油圧量を求め、補正後の油圧を発生するために必要な電動オイルポンプ６の駆動デューティの補正量を求める補正値算出の手順である。
【００３５】
ＳＴＥＰ３の後、再びＳＴＥＰ１に戻り、ＳＴＥＰ３で求めた駆動デューティの補正量をもとに、電動オイルポンプ６の駆動条件を新しく設定し直す。
【００３６】
本発明の実施の形態の説明において、エンジン再始動時における自動変速機３の入力回転数であるタービン回転数ＮＴを、摩擦締結要素である車軸クラッチ１１の締結特性を表現している運動特性としたが、これ以外にも例えば車両の出力軸４の加速度等、エンジンから車両の出力軸に至るエンジントルク伝達系の、エンジン再始動時における運動特性であって、変速機構および摩擦締結要素、例えば車軸クラッチの締結時のショックが運転性の面から問題がないかどうかをモニタできる運動特性を用いることで、本発明を実施できる。
【００３７】
また、電動オイルポンプ６の学習制御に、電動オイルポンプ６を駆動する直流モータに供給される実効電圧を定めるデューティの設定の更新で説明したが、それ以外の一般的に用いられる電圧、電流可変制御の方法によって本発明が実施できる。
【００３８】
本発明の実施の形態の説明においては、自動変速機内部の摩擦締結手段である車軸クラッチに供給される油圧と、エンジン再始動時におけるタービン回転数との間に密接な関係があるとの、油圧のモニタの観点から、エンジンから車両の出力軸に至るエンジントルク伝達系の、エンジン再始動時における運動特性に基づいて電動オイルポンプの油圧制御特性を更新し、自動変速機に供給される油圧を最適化することをもっぱら述べた。この観点を変えてみると、自動変速機に供給される油圧の最適化とは、電動オイルポンプを駆動するモータ性能、ドライバ回路出力電圧、自動変速機およびその油圧制御手段のバルブの各部クリアランス等のばらつきや、経時変化に基づいてその油圧を学習制御して最適化することである。したがって、本発明は、上記の油圧に影響を与える変動要素に基づいて、例えば電動オイルポンプの経時変化に基づいて油圧制御特性を変えること等で、本発明を実施できる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明にかかる自動変速機のオイルポンプ制御装置は、エンジンから車両の出力軸に至るエンジントルク伝達系の、エンジン再始動時における運動特性に基づいて電動オイルポンプの油圧制御特性を更新し、自動変速機に供給される油圧を最適化することとし、好ましくはかかるエンジントルク伝達系の運動特性を、自動変速機の入力回転数であることとし、さらに好ましくは前記更新は、任意の再始動時に取り込んだ前記運動特性を、次回の再始動時の更新に用いることとした。ここでエンジン再始動時においてたとえば自動変速機の入力回転数は摩擦締結要素の締結特性に依存し、この締結特性は自動変速機に供給される油圧で定まるものである。したがって、かかるエンジントルク伝達系の運動特性に基づいて電動オイルポンプの油圧制御特性を更新し、学習制御することで、自動変速機に供給される油圧を最適化でき、変速機構および摩擦締結要素の作動油圧の観点から、電動オイルポンプの最適な出力油圧を確保することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる油圧最適化手順の原理を説明するために、エンジンから車両の出力軸に至るエンジントルク伝達系のエンジンの再始動時における状態を模式的に示した図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる油圧最適化手順の原理を説明するための、タービン回転数ＮＴと油圧の関係図である。
【図３】本発明の実施にかかる自動変速機のオイルポンプ制御装置による油圧最適化する過程を模式的に示した図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は一部拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態における自動変速機のオイルポンプ制御装置における油圧最適化のための手順を示すフローチャートである。
【図５】従来例におけるいわゆるエコラン車両における電動オイルポンプの配置図である。
【符号の説明】
１エンジン、２トルクコンバータ、３自動変速機、４車両の出力軸、５機械式オイルポンプ、６電動オイルポンプ、７逆止弁、８バッテリ、９ドライバ回路、１０オイルポンプ制御装置、１１車軸クラッチ、１２エンジン回転数モニタ手段、１３タービン回転数モニタ手段、２１従来例の電動オイルポンプの出力油圧、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ本発明の実施にかかる出力油圧、２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃタービン回転数、２４，２４ａ，２４ｂエンジン回転数。

Claims

エンジンと、トルクコンバータを介してエンジンの出力トルクが伝達される摩擦締結要素を有する自動変速機と、自動変速機に油圧を供給するために電気的に駆動される電動オイルポンプとを備え、車両の走行条件について車両停止を少なくとも含む所定条件成立時にはエンジンを自動停止するエンジン自動停止／再始動車両に設けられた、
自動変速機のオイルポンプ制御装置において、
エンジンの自動停止からエンジン再始動まで継続的に油圧を出力する電動ポンプの出力油圧と、自動変速機の入力回転数であり、トルクコンバータにおけるすべりと摩擦締結要素におけるすべりとの関係で定まるタービン回転数との関係に基づいて、電動オイルポンプの油圧制御特性を更新し、自動変速機に供給される油圧を所定の閾値油圧とすることを特徴とする自動変速機のオイルポンプ制御装置。
請求項１に記載の自動変速機のオイルポンプ制御装置において、前記更新は、任意の再始動時に取り込んだ前記電動ポンプの出力油圧と前記タービン回転数との関係を、次回の再始動時の更新に用いることを特徴とする自動変速機のオイルポンプ制御装置。
請求項１または請求項２に記載の自動変速機のオイルポンプ制御装置において、
電動オイルポンプの油圧制御特性が、タービン回転数に基づいて学習されて更新されることを特徴とする自動変速機のオイルポンプ制御装置。
請求項１、請求項２、請求項３のいずれか１に記載の自動変速機のオイルポンプ制御装置において、
エンジンの再始動ごとに、電動オイルポンプの油圧制御特性の更新が行われることを特徴とする自動変速機のオイルポンプ制御装置。