JPH11166565A - 車両用パウダークラッチの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クラッチ解放時のパウダーの落下を防止す
る。 【解決手段】 パウダークラッチの電磁コイルにより生
成される磁界の強度が所定値となるように、クラッチ解
放時の励磁電流を設定する。これにより、クラッチ解放
時にパウダーが落下せず、クラッチ再締結時の遅れと伝
達トルクのリップル発生を防止できる上に、パウダーの
劣化を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両用パウダークラ
ッチの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】原動機の機械出力を断続す
るクラッチにパウダークラッチを用いた車両が実用に供
されている。パウダークラッチは、ドライブメンバーの
内周とドリブンメンバーの外周との間のギャップに電磁
粉（以下、単にパウダーと呼ぶ）を入れ、ドライブメン
バー内の電磁コイルに通電して磁束を発生させると、ギ
ャップのパウダーが鎖状に連結して集積し、ドリブンメ
ンバーが滑りながらドライブメンバーと機械的に連結さ
れてトルクを伝達するものである。

【０００３】しかし、電磁コイルへの通電を停止したと
きに、残留磁束の強度によってはパウダーが落下するこ
とがある。パウダーが落下すると、クラッチ再締結時に
遠心力によりパウダーを分散してからトルク伝達を開始
しないと、パウダーの劣化や伝達トルクにリップルが発
生するという問題がある。

【０００４】本発明の目的は、クラッチ解放時のパウダ
ーの落下を防止することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】（１） 請求項１の発明
は、内燃機関の機械出力をパウダークラッチを介して出
力する駆動系と、パウダークラッチの電磁コイルにより
生成される磁界の強度が所定値となるように、クラッチ
解放時の励磁電流を設定する駆動制御手段とを備える。 （２） 請求項２の車両用パウダークラッチの制御装置
は、駆動制御手段によって、パウダークラッチの残留磁
束特性を考慮してクラッチ解放時の励磁電流を設定する
ようにしたものである。 （３） 請求項３の車両用パウダークラッチの制御装置
は、パウダークラッチの温度を検出する温度検出手段を
備え、駆動制御手段によって、パウダークラッチの温度
検出値を考慮してクラッチ解放時の励磁電流を設定する
ようにしたものである。 （４） 請求項４の車両用パウダークラッチの制御装置
は、クラッチ締結時の最大伝達トルクを記憶する記憶手
段を備え、記駆動制御手段によって、クラッチ締結時の
最大伝達トルク記憶値を考慮してクラッチ解放時の励磁
電流を設定するようにしたものである。 （５） 請求項５の車両用パウダークラッチの制御装置
は、駆動系は、内燃機関と電動機との間にパウダークラ
ッチが設けられており、内燃機関の機械出力および／ま
たは電動機の機械出力により車両を推進するハイブリッ
ド駆動系であって、駆動制御手段によって、車両の減速
時およびアイドルストップ時に、所定の磁界強度となる
励磁電流を設定してパウダークラッチを解放するように
したものである。

【０００６】

【発明の効果】（１） 請求項１の発明によれば、パウ
ダークラッチの電磁コイルにより生成される磁界の強度
が所定値となるように、クラッチ解放時の励磁電流を設
定するようにしたので、クラッチ解放時にパウダーが落
下せず、クラッチ再締結時の遅れと伝達トルクのリップ
ル発生を防止できる上に、パウダーの劣化を防止でき
る。 （２） 請求項２の発明によれば、パウダークラッチの
残留磁束特性を考慮してクラッチ解放時の励磁電流を設
定するようにしたので、個々のパウダークラッチの残留
磁束特性に応じた最適なクラッチ解放時の励磁電流が設
定でき、クラッチ解放時のパウダーの落下を防止でき
る。 （３） 請求項３の発明によれば、パウダークラッチの
温度検出値を考慮してクラッチ解放時の励磁電流を設定
するようにしたので、パウダークラッチの温度が変化し
てもパウダーを落下させないクラッチ解放時の励磁電流
を設定できる。 （４） 請求項４の発明によれば、クラッチ締結時の最
大伝達トルク記憶値を考慮してクラッチ解放時の励磁電
流を設定するようにしたので、クラッチ締結時の最大伝
達トルクが変わってもパウダーを落下させないクラッチ
解放時の励磁電流を設定できる。 （５） 請求項５の発明によれば、内燃機関と電動機と
の間にパウダークラッチが設けられており、内燃機関の
機械出力および／または電動機の機械出力により車両を
推進するハイブリッド駆動系に対して、車両の減速時お
よびアイドルストップ時に、所定の磁界強度となる励磁
電流を設定してパウダークラッチを解放するようにした
ので、ハイブリッド車においてもクラッチ解放時のパウ
ダーの落下を防止することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明を、低負荷時にはモータを
駆動源として走行し、高負荷時には内燃機関を駆動源と
して走行するパラレルハイブリッド車両ＰＨＶに応用し
た一実施の形態を説明する。なお、本発明はパラレルハ
イブリッド車両ＰＨＶに限定されず、走行中に内燃機関
の機械出力と電動機の機械出力とをクラッチで切り換え
る方式のすべての車両に適用することができる。

【０００８】図１、図２に一実施の形態の構成を示す。
なお、図中の太い実線は機械力の伝達経路を示し、太い
破線は電力の伝達経路を示し、細い実線は制御線を示
す。この車両のパワートレインは、モーター１、エンジ
ン２、クラッチ３、モーター４、変速機５，動力伝達機
構６から構成される。モーター１の出力軸、エンジン２
の出力軸およびクラッチ３の入力軸は互いに連結されて
おり、また、クラッチ３の出力軸、モーター４の出力軸
および変速機５の入力軸は互いに連結されている。クラ
ッチ３の投入時はモーター１、エンジン２およびモータ
ー４が車両の推進源となり、クラッチ３の解放時はモー
ター４のみが車両の推進源となる。

【０００９】モーター１および４には交流誘導電動機、
交流同期電動機あるいは直流電動機などを用いることが
できる。また、エンジン２にはガソリン・エンジンやデ
ィーゼル・エンジンなどを用いることができる。クラッ
チ３はパウダークラッチであり、伝達トルクを調節する
ことができる。変速機４はベルト式変速機ＣＶＴであ
り、変速比を無段階に調節することができる。なお、変
速機４にギア式変速機を用いることもできる。

【００１０】モーター１、エンジン２、クラッチ３、モ
ーター４および変速機５はそれぞれ、制御装置８〜１２
により駆動制御される。モーター１、４に交流電動機を
用いる場合にはモーター制御装置８、１１にインバータ
ーを用い、モーター１、４の回生交流電力を直流電力に
変換して高圧バッテリー１４を充電するとともに、高圧
バッテリー１４の直流電力を交流電力に変換してモータ
ー１、４へ供給する。モーター１、４に直流電動機を用
いる場合にはモーター制御装置８、１１にＤＣ／ＤＣコ
ンバーターを用い、モーター１、４の回生直流電力を所
定の電圧に調節して高圧バッテリー１４を充電するとと
もに、高圧バッテリー１４の直流電力を所定の電圧に調
節してモーター１、４へ供給する。いずれの場合も、モ
ーター制御装置８、１１はモーター１、４の回転速度、
出力トルクを制御することができる。

【００１１】エンジン制御装置９は各種アクチュエータ
や機器を備え、エンジン２の燃料噴射制御、点火制御、
燃焼気筒数制御などを行う。クラッチ制御装置３はパウ
ダークラッチ３の励磁電流を変えて伝達トルクを制御す
る。また、変速機制御装置１２は変速機５の変速比を制
御する。

【００１２】車両コントローラー１３はマイクロコンピ
ューターとその周辺部品から構成され、制御装置８〜１
２を制御して車両の動作、機能を制御する。車両コント
ローラー１３には、図２に示すように、アクセルペダル
の踏み込み量を検出するアクセルセンサー１５、ブレー
キペダルの踏み込み操作を検出するブレーキスイッチ１
６、車両の走行速度を検出するための車速センサー１
７、エンジン２の回転速度を検出するための回転センサ
ー１８、クラッチ３の温度を検出する温度センサー１
９、高圧バッテリー１４の充電状態ＳＯＣ（State Of C
harge）を検出するバッテリーＳＯＣ検出装置２０など
が接続される。

【００１３】ここで、パウダークラッチ３の特性につい
て説明する。パウダークラッチ３は、電磁コイルに流す
励磁電流を増すと磁界強度が比例して増加し、励磁電流
を減らすと磁界強度も比例して減少する。しかし、いっ
たん電磁コイルに励磁電流を流した後、励磁電流を０に
しても磁界強度は０にならず、残留磁束が残るヒステリ
シス特性を有している。

【００１４】この残留磁束の磁界強度はクラッチ自体の
温度により変化する。図３は励磁電流に対するクラッチ
伝達トルクのヒステリシス特性を示す図であり、（ａ）
は低温時の特性を示し、（ｂ）は高温時の特性を示す。
クラッチ温度が低いときは、（ａ）に示すように、励磁
電流を０にしても残留磁束強度が大きく、パウダーは落
下しない。ところが、クラッチ温度が高いと、（ｂ）に
示すように、励磁電流を０にしたときの残留磁束強度が
小さく、パウダーが落下してしまう。

【００１５】残留磁束強度はまた、励磁電流を０にする
前の伝達トルクの大きさにより変化する。図４は励磁電
流に対するクラッチ伝達トルクのヒステリシス特性を示
す図であり、（ａ）は伝達トルクが大きい場合の特性を
示し、（ｂ）は伝達トルクが小さい場合の特性を示す。
励磁電流を０にする前の伝達トルクが大きい場合は、
（ａ）に示すように、励磁電流を０にしても残留磁束強
度が大きく、パウダーは落下しない。しかし、励磁電流
を０にする前の伝達トルクが小さい場合は、（ｂ）に示
すように、励磁電流を０にしたときの残留磁束強度が小
さく、パウダーが落下してしまう。

【００１６】そこで、この実施の形態では、パウダーク
ラッチ３の温度と直前の伝達トルクの大きさによるヒス
テリシス特性の変化を考慮して、クラッチ解放時にパウ
ダーが落下しない磁界強度を設定する。なお、クラッチ
解放時にパウダーを落下させない程度の磁界強度を設定
しても伝達トルクは小さく、問題はない。

【００１７】次に、クラッチを解放するモードについて
説明する。通常、エンジンの出力軸にパウダークラッチ
が直結、またはギアを介して連結される場合には、エン
ジンが回転している限り、ドライブメンバーが回転する
のでパウダーは遠心力により分散され、落下するような
ことはない。しかし、エンジンが停止すると、上述した
ように温度や直前の伝達トルクの大きさによっては残留
磁束強度が小さい場合があり、パウダーが落下してしま
う。

【００１８】パラレルハイブリッド車両ＰＨＶでは、車
両の減速時にクラッチを解放してエンジンを停止し、モ
ーターの回生ブレーキにより車両を減速して減速エネル
ギーを回収する。また、停車時に、バッテリーの充電状
態ＳＯＣが高い場合はエンジンを停止する。さらに、発
進時にも、バッテリーの充電状態ＳＯＣが高い場合はま
ずモーターの推進力により加速し、所定の車速に達した
らエンジンを始動してエンジンの推進力を利用する。し
たがって、車両の減速モードとアイドルストップ（エン
ジン停止）モードに入るときには、パウダーが落下しな
いだけの磁界強度を確保してクラッチを解放する必要が
ある。

【００１９】図５はクラッチ解放制御を示すフローチャ
ートである。このフローチャートにより、一実施の形態
の動作を説明する。車両コントローラー１３は所定の時
間間隔でこの制御プログラムを実行する。ステップ１に
おいて、減速モードか否かを確認する。アクセルセンサ
ー１５によりアクセルペダルの解放が検出されたとき、
またはブレーキスイッチ１６によりブレーキペダルの操
作が検出されたときは、減速モードであると判断し、パ
ウダーを落下させないクラッチ解放処理を行うためにス
テップ３へ進む。減速モードでないときはステップ２へ
進み、アイドルストップモードか否かを判断する。車速
センサー１７により所定の車速以下が検出され、且つバ
ッテリーＳＯＣ検出装置２０により所定値以上の充電状
態ＳＯＣが検出されたときは、アイドルストップモード
であると判断し、パウダーを落下させないクラッチ解放
処理を行うためにステップ３へ進む。なお、減速モード
でもアイドルストップモードでもないときはこのクラッ
チ解放制御を終了する。

【００２０】ステップ３において、クラッチ温度センサ
ー１９によりパウダークラッチ３の温度を検出する。続
くステップ４では、今回の通電時の最大伝達トルクを車
両コントローラー１３のメモり１３ａから読み込む。ク
ラッチ制御装置１０へ伝達トルク指令値を出力するたび
に、今回の指令値をメモリ１３ａに記憶されている前回
の指令値と比較し、今回の指令値が前回の指令値よりも
大きい場合は今回の指令値をメモリ１３ａに記憶して更
新する。これにより、メモリ１３ａには今回の通電時の
最大伝達トルクが記憶される。なお、クラッチ３が解放
されたときにメモリ１３ａの記憶内容をリセットする。

【００２１】ステップ５で、クラッチ温度と今回の通電
時の最大伝達トルクとに応じたクラッチ解放時の励磁電
流を決定する。この励磁電流は、クラッチ温度と今回の
通電時の最大伝達トルクとに応じた、パウダーが落下し
ない磁界強度とするための電流である。具体的には、ク
ラッチ温度とクラッチ解放前の最大伝達トルクとを変化
させたときのパウダーが落下しない励磁電流を測定し、
マップ化してメモリ１３ａに記憶しておき、クラッチ温
度とクラッチ解放前の最大伝達トルクとに応じた励磁電
流を表引き演算する。続くステップ６で、クラッチ制御
装置１０にクラッチ解放時の励磁電流指令値を出力す
る。クラッチ制御装置１０は、パウダークラッチ３の励
磁電流が指令値となるように制御し、パウダークラッチ
３を解放する。なお、クラッチ解放時にはメモリ１３ａ
の最大伝達トルクを０にリセットする。

【００２２】以上の一実施の形態の構成において、エン
ジン２が内燃機関を、パウダークラッチ３がパウダーク
ラッチを、車両コントローラー１３およびクラッチ制御
装置１０が駆動制御手段を、クラッチ温度センサー１９
が温度検出手段を、メモリ１３ａが記憶手段を、モータ
ー４が電動機をそれぞれ構成する。

【００２３】上述した一実施の形態では、パラレルハイ
ブリッド車両を例にあげて説明したが、本発明はパラレ
ルハイブリッド車両に限定されず、他のハイブリッド車
両や従来のエンジン車両など、パウダークラッチを用い
るすべての車両に対して適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施の形態の構成を示す図である。

【図２】 図１に続く、一実施の形態の構成を示す図で
ある。

【図３】 温度が変化したときのパウダークラッチの励
磁電流に対する伝達トルク特性を示す図である。

【図４】 パウダークラッチの伝達トルク履歴に対する
伝達トルク特性を示す図である。

【図５】 一実施の形態のクラッチ解放制御を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】 １，４ モーター ２ エンジン ３ クラッチ ５ 変速機 ６ 動力伝達機構 ７ 駆動輪 ８，１１ モーター制御装置 ９ エンジン制御装置 １０ クラッチ制御装置 １２ 変速機制御装置 １３ 車両コントローラー １３ａ メモリ １４ 高圧バッテリー １５ アクセルセンサー １６ ブレーキスイッチ １７ 車速センサー １８ エンジン回転センサー １９ クラッチ温度センサー ２０ バッテリーＳＯＣ検出装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小宮山 晋 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の機械出力をパウダークラッチ
   を介して出力する駆動系と、 前記パウダークラッチの電磁コイルにより生成される磁
   界の強度が所定値となるように、クラッチ解放時の励磁
   電流を設定する駆動制御手段とを備えることを特徴とす
   る車両用パウダークラッチの制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の車両用パウダークラッ
   チの制御装置において、 前記駆動制御手段は、前記パウダークラッチの残留磁束
   特性を考慮してクラッチ解放時の励磁電流を設定するこ
   とを特徴とする車両用パウダークラッチの制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の車両用
   パウダークラッチの制御装置において、 前記パウダークラッチの温度を検出する温度検出手段を
   備え、 前記駆動制御手段は、前記パウダークラッチの温度検出
   値を考慮してクラッチ解放時の励磁電流を設定すること
   を特徴とする車両用パウダークラッチの制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかの項に記載の車
   両用パウダークラッチの制御装置において、 クラッチ締結時の最大伝達トルクを記憶する記憶手段を
   備え、 前記駆動制御手段は、前記クラッチ締結時の最大伝達ト
   ルク記憶値を考慮してクラッチ解放時の励磁電流を設定
   することを特徴とする車両用パウダークラッチの制御装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかの項に記載の車
   両用パウダークラッチの制御装置において、 前記駆動系は、前記内燃機関と電動機との間に前記パウ
   ダークラッチが設けられており、前記内燃機関の機械出
   力および／または前記電動機の機械出力により車両を推
   進するハイブリッド駆動系であって、 前記駆動制御手段は、車両の減速時およびアイドルスト
   ップ時に、前記所定の磁界強度となる励磁電流を設定し
   て前記パウダークラッチを解放することを特徴とする車
   両用パウダークラッチの制御装置。