JP2018013135A - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力軸回転速度が変速後の同期回転速度に対してオーバーシュートやアンダーシュートするのを抑制することが可能な自動変速機の制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵは、目標入力軸加速度を算出し、目標入力軸加速度が実現されるように制御して変速を進行させるように構成されており、変速時に解放側の摩擦係合要素により入力軸回転速度を制御する場合に、実現可能な入力軸加速度をガード値として算出し、ガード値を用いて目標入力軸加速度を補正するように構成されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、自動変速機の制御装置に関する。

従来、複数の摩擦係合要素を選択的に係合させることにより複数の変速段を成立させる自動変速機を制御する自動変速機の制御装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された自動変速機の制御装置は、変速目標値を実現させる制御操作量を決定する変速モデルを用いた変速制御を行うように構成されている。この変速モデルに基づく変速制御では、変速目標値である入力軸加速度および出力軸トルクが算出されるとともに、トルク分担率が算出される。そして、その変速目標値およびトルク分担率に基づいて、制御操作量としての入力軸トルク、係合側クラッチトルクおよび解放側クラッチトルクが算出される。自動変速機の制御装置は、算出された入力軸トルクが得られるように駆動力源を制御し、算出された係合側クラッチトルクおよび解放側クラッチトルクが得られるように油圧制御装置を制御する。

特開２０１６−０３５３０１号公報

しかしながら、上記した従来の自動変速機の制御装置では、変速目標値である目標入力軸加速度によっては実現不可能な制御操作量を算出する場合がある。このような場合には、制御操作量に対してガード処理を施していたが、目標入力軸加速度と実際の入力軸加速度とが乖離し続けることになり、フィードバック制御の積分項がたまり続ける。このため、フィードバック制御が適切に効かなくなり、入力軸回転速度が変速後の同期回転速度に対してオーバーシュートやアンダーシュートするおそれがある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、入力軸回転速度が変速後の同期回転速度に対してオーバーシュートやアンダーシュートするのを抑制することが可能な自動変速機の制御装置を提供することである。

本発明による自動変速機の制御装置は、複数の摩擦係合要素を選択的に係合させることにより複数の変速段を成立させる自動変速機に適用されるものである。自動変速機の制御装置は、目標入力軸加速度を算出し、目標入力軸加速度が実現されるように制御して変速を進行させるように構成されており、変速時に解放側の摩擦係合要素により入力軸回転速度を制御する場合に、実現可能な入力軸加速度をガード値として算出し、ガード値を用いて目標入力軸加速度を補正するように構成されている。

このように構成することによって、目標入力軸加速度と実際の入力軸加速度とが乖離し続けるのを抑制することができるので、フィードバック制御の積分項がたまり続けるのを抑制することができる。これにより、フィードバック制御が適切に働くようにすることができるので、入力軸回転速度が変速後の同期回転速度に対してオーバーシュートやアンダーシュートするのを抑制することができる。

本発明の自動変速機の制御装置によれば、入力軸回転速度が変速後の同期回転速度に対してオーバーシュートやアンダーシュートするのを抑制することができる。

本発明の一実施形態によるＥＣＵを備える車両の概略構成を示した図である。 図１のトルクコンバータおよび自動変速機の構成を示したスケルトン図である。 図２の自動変速機における変速段毎の第１クラッチ〜第４クラッチ、第１ブレーキおよび第２ブレーキの係合状態を示した係合表である。 図１のＥＣＵを示したブロック図である。 比較例によるパワーオンダウンシフトの一例を示したタイミングチャートである。 本実施形態によるパワーオンダウンシフトの一例を示したタイミングチャートである。 本実施形態による変速制御の作動例を説明するためのフローチャートである。 図７のステップＳＴ３における目標入力軸加速度の補正処理の一例を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態によるＥＣＵ５を備える車両１００について説明する。

車両１００は、図１に示すように、エンジン１と、トルクコンバータ２と、自動変速機３と、油圧制御装置４と、ＥＣＵ５とを備えている。この車両１００は、たとえばＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式であり、エンジン１の出力が、トルクコンバータ２および自動変速機３を介してデファレンシャル装置６に伝達され、左右の駆動輪（前輪）７に分配されるようになっている。

−エンジン−
エンジン（内燃機関）１は、走行用の駆動力源であり、たとえば多気筒ガソリンエンジンである。エンジン１は、スロットルバルブのスロットル開度（吸入空気量）、燃料噴射量、点火時期などにより運転状態を制御可能に構成されている。

−トルクコンバータ−
トルクコンバータ２は、図２に示すように、エンジン１の出力軸であるクランクシャフト１ａに連結されたポンプインペラ２１と、自動変速機３に連結されたタービンランナ２２と、トルク増幅機能を有するステータ２３と、エンジン１と自動変速機３とを直結するためのロックアップクラッチ２４とを含んでいる。なお、図２では、トルクコンバータ２および自動変速機３の回転中心軸に対して、下側半分を省略して上側半分のみを模式的に示している。

−自動変速機−
自動変速機３は、エンジン１と駆動輪７との間の動力伝達経路に設けられ、入力軸３ａの回転を変速して出力軸３ｂに出力するように構成されている。この自動変速機３では、入力軸３ａがトルクコンバータ２のタービンランナ２２に連結され、出力軸３ｂがデファレンシャル装置６などを介して駆動輪７に連結されている。

自動変速機３は、第１遊星歯車装置３１ａを主体として構成される第１変速部（フロントプラネタリ）３１、第２遊星歯車装置３２ａと第３遊星歯車装置３２ｂとを主体として構成される第２変速部（リアプラネタリ）３２、第１クラッチＣ１〜第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２などによって構成されている。

第１変速部３１を構成する第１遊星歯車装置３１ａは、ダブルピニオン型の遊星歯車機構であって、サンギヤＳ１と、互いに噛み合う複数対のピニオンギヤＰ１と、これらピニオンギヤＰ１を自転および公転可能に支持するプラネタリキャリアＣＡ１と、ピニオンギヤＰ１を介してサンギヤＳ１と噛み合うリングギヤＲ１とを備えている。

プラネタリキャリアＣＡ１は、入力軸３ａに連結され、その入力軸３ａと一体的に回転するようになっている。サンギヤＳ１は、トランスミッションケース３０に固定され、回転不能である。リングギヤＲ１は、中間出力部材として機能し、入力軸３ａに対して減速されてその減速回転を第２変速部３２に伝達する。

第２変速部３２を構成する第２遊星歯車装置３２ａは、シングルピニオン型の遊星歯車機構であって、サンギヤＳ２と、ピニオンギヤＰ２と、そのピニオンギヤＰ２を自転および公転可能に支持するプラネタリキャリアＲＣＡと、ピニオンギヤＰ２を介してサンギヤＳ２と噛み合うリングギヤＲＲとを備えている。

また、第２変速部３２を構成する第３遊星歯車装置３２ｂは、ダブルピニオン型の遊星歯車機構であって、サンギヤＳ３と、互いに噛み合う複数対のピニオンギヤＰ２およびＰ３と、それらピニオンギヤＰ２およびＰ３を自転および公転可能に支持するプラネタリキャリアＲＣＡと、ピニオンギヤＰ２およびＰ３を介してサンギヤＳ３と噛み合うリングギヤＲＲとを備えている。なお、プラネタリキャリアＲＣＡおよびリングギヤＲＲは、第２遊星歯車装置３２ａおよび第３遊星歯車装置３２ｂで共用されている。

サンギヤＳ２は、第１ブレーキＢ１によりトランスミッションケース３０に選択的に連結される。また、サンギヤＳ２は、第３クラッチＣ３を介してリングギヤＲ１に選択的に連結される。さらに、サンギヤＳ２は、第４クラッチＣ４を介してプラネタリキャリアＣＡ１に選択的に連結される。サンギヤＳ３は、第１クラッチＣ１を介してリングギヤＲ１に選択的に連結される。プラネタリキャリアＲＣＡは、第２ブレーキＢ２によりトランスミッションケース３０に選択的に連結される。また、プラネタリキャリアＲＣＡは、第２クラッチＣ２を介して入力軸３ａに選択的に連結される。リングギヤＲＲは、出力軸３ｂに連結され、その出力軸３ｂと一体的に回転するようになっている。

第１クラッチＣ１〜第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２は、いずれも油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる摩擦係合要素であり、油圧制御装置４およびＥＣＵ５によって制御される。

図３は、変速段（ギヤ段）毎の第１クラッチＣ１〜第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２の係合状態または解放状態を示した係合表である。なお、図３の係合表において、○印は「係合状態」を示し、空白は「解放状態」を示している。

図３に示すように、この例の自動変速機３では、第１クラッチＣ１および第２ブレーキＢ２が係合されることにより、変速比（入力軸３ａの回転速度／出力軸３ｂの回転速度）が最も大きい第１変速段（１ｓｔ）が成立する。第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１が係合されることにより第２変速段（２ｎｄ）が成立する。

第１クラッチＣ１および第３クラッチＣ３が係合されることにより第３変速段（３ｒｄ）が成立し、第１クラッチＣ１および第４クラッチＣ４が係合されることにより第４変速段（４ｔｈ）が成立する。第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が係合されることにより第５変速段（５ｔｈ）が成立し、第２クラッチＣ２および第４クラッチＣ４が係合されることにより第６変速段（６ｔｈ）が成立する。第２クラッチＣ２および第３クラッチＣ３が係合されることにより第７変速段（７ｔｈ）が成立し、第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１が係合されることにより第８変速段（８ｔｈ）が成立する。なお、第３クラッチＣ３および第２ブレーキＢ２が係合されることにより後進段（Ｒｅｖ）が成立する。

−油圧制御装置−
油圧制御装置４は、自動変速機３の摩擦係合要素の状態（係合状態または解放状態）を制御するために設けられている。なお、油圧制御装置４は、トルクコンバータ２のロックアップクラッチ２４を制御する機能も有する。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ５は、エンジン１の運転制御および自動変速機３の変速制御などを行うように構成されている。具体的には、ＥＣＵ５は、図４に示すように、ＣＰＵ５１と、ＲＯＭ５２と、ＲＡＭ５３と、バックアップＲＡＭ５４と、入力インターフェース５５と、出力インターフェース５６とを含んでいる。なお、ＥＣＵ５は、本発明の「自動変速機の制御装置」の一例である。

ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。ＲＯＭ５２には、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＲＡＭ５３は、ＣＰＵ５１による演算結果や各センサの検出結果などを一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ５４は、イグニッションをオフする際に保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。

入力インターフェース５５には、クランクポジションセンサ８１、入力軸回転速度センサ８２、出力軸回転速度センサ８３、アクセル開度センサ８４およびスロットル開度センサ８５などが接続されている。

クランクポジションセンサ８１は、エンジン１の回転速度（角速度）を算出するために設けられている。入力軸回転速度センサ８２は、自動変速機３の入力軸３ａの回転速度（タービン回転速度）を算出するために設けられている。出力軸回転速度センサ８３は、自動変速機３の出力軸３ｂの回転速度を算出するために設けられている。アクセル開度センサ８４は、アクセルペダルの踏込量（操作量）であるアクセル開度を検出するために設けられている。スロットル開度センサ８５は、スロットルバルブのスロットル開度を検出するために設けられている。

出力インターフェース５６には、インジェクタ９１、イグナイタ９２、スロットルモータ９３および油圧制御装置４などが接続されている。インジェクタ９１は、燃料噴射弁であり、燃料噴射量を調整可能である。イグナイタ９２は、点火プラグによる点火時期を調整するために設けられている。スロットルモータ９３は、スロットルバルブのスロットル開度を調整するために設けられている。

そして、ＥＣＵ５は、各センサの検出結果などに基づいて、スロットル開度、燃料噴射量および点火時期などを制御することにより、エンジン１の運転状態を制御可能に構成されている。また、ＥＣＵ５は、油圧制御装置４を制御することにより、自動変速機３の変速制御およびトルクコンバータ２のロックアップクラッチ２４の制御を実行可能に構成されている。

ＥＣＵ５による変速制御では、たとえば、車速およびアクセル開度をパラメータとする変速マップに基づいて目標変速段が設定され、実際の変速段が目標変速段になるように油圧制御装置４が制御される。すなわち、ＥＣＵ５は、変速マップに基づいて変速判断を行い、変速を実行すべきと判断した場合に目標変速段が得られるように変速制御を実行する。

なお、この変速制御では、１つの摩擦係合要素の解放と１つの摩擦係合要素の係合とにより成立する変速段への切り替えが許可され、２つの摩擦係合要素の解放と２つの摩擦係合要素の係合とが必要な変速段への切り替えが禁止されている。また、現在の変速段から２段以上離れた変速段に切り替え可能である。

−自動変速機の変速制御−
ここで、一般的な変速制御としては、例えば変速ショックや変速時間等が適切であるか否かを実車にて評価しつつ適合により予め定められた制御マップに基づいて、変速時の各摩擦係合要素（前記クラッチおよびブレーキ）のトルク容量（或いは油圧指令値）を決定して変速を実行する手法がある。この制御マップを用いる手法では、パワーオンダウンシフトやパワーオフアップシフト等の変速パターンおよび変速前後の変速段の組み合わせに応じて、多数の制御マップを作成しておく必要がある。そのため、自動変速機の変速段が多段化されるほど、適合作業に多くの労力が必要となってしまう。

そこで、本実施形態では、変速制御として、前記制御マップを用いる手法に代えて、変速目標値を実現させる制御操作量を決定する変速モデルを用いて変速を実行する手法を採用している。前記変速目標値は、変速時に実現したい変化態様を定める要素（例えば変速時間、駆動力等）の目標値である。前記制御操作量は、制御対象に対して操作する要素（エンジントルク、クラッチトルク等）の要求値である。

以下、変速モデルを用いた変速制御について説明する。変速中における運動方程式は、下記の式（１）および式（２）で表される。

この式（１）および式（２）は、自動変速機３を構成する相互に連結された各回転要素毎の運動方程式、および、自動変速機３を構成する遊星歯車装置における関係式から導き出されたものである。前記各回転要素毎の運動方程式は、各回転要素におけるイナーシャと回転速度時間変化率との積で表されるトルクを、遊星歯車装置の３つの部材、および摩擦係合要素の両側の部材のうち各回転要素に関与する部材に作用するトルクにて規定した運動方程式である。また、遊星歯車装置における関係式は、遊星歯車装置の歯車比を用いて、その遊星歯車装置の３つの部材におけるトルクの関係と回転速度時間変化率の関係とを各々規定した関係式である。

式（１）および式（２）において、dωt/dtは、タービン回転速度ωt（すなわち変速機入力軸回転速度ωi）の時間微分すなわち時間変化率であり、入力軸３ａ側の回転部材の速度変化量としての入力軸３ａの加速度（以下、入力軸加速度という）dωin/dtを表している。dωo/dtは、変速機出力軸回転速度ωoの時間変化率であり、出力軸加速度を表している。Ｔtは、入力軸３ａ側の回転部材上のトルクとしての入力軸３ａ上のトルクであるタービントルクすなわち入力軸トルクＴinを表している。このタービントルクＴtは、トルクコンバータ２のトルク比ｔを考慮すればエンジントルクＴe（＝Ｔt／ｔ）と同意である。Ｔoは、出力軸３ｂ側の回転部材上のトルクとしての出力軸３ｂ上のトルクである出力軸トルクを表している。Ｔcaplは、変速時に係合動作を行う摩擦係合要素のトルク容量（以下、係合側クラッチトルクという）である。Ｔcdrnは、変速時に解放動作を行う摩擦係合要素のトルク容量（以下、解放側クラッチトルクという）である。ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｃ１，ｃ２，ｄ１，ｄ２はそれぞれ、前記式（１）および式（２）を導き出した際に定数としたものであり、前記各回転要素におけるイナーシャおよび前記遊星歯車装置の歯車比から設計的に定められる係数である。この定数の具体的な数値は、例えば変速の種類（例えば変速パターンや変速前後の変速段の組み合わせ）毎に異なる。従って、前記運動方程式としては１つの所定のものであるが、自動変速機３の変速には、変速の種類毎に異なる定数とされたそれぞれの変速の種類に対応する運動方程式が用いられる。

前記式（１）および式（２）は、変速目標値と制御操作量との関係を定式化した自動変速機３のギヤトレーン運動方程式である。変速目標値は、変速時間および駆動力の各目標値を表現でき、ギヤトレーン運動方程式上で取り扱えるものである。本実施形態では、変速時間を表現できる物理量の一例として、入力軸加速度dωt/dtを用いている。また、駆動力を表現できる物理量の一例として、変速機３の出力軸トルクＴoを用いている。つまり、本実施形態では、変速目標値を、入力軸加速度dωt/dtと、出力軸トルクＴoとの２つの値で設定している。

一方、本実施形態では、前記変速目標値を成立させる制御操作量を、タービントルクＴt（エンジントルクＴeも同意）と、係合側クラッチトルクＴcaplと、解放側クラッチトルクＴcdrnとの３つの値で設定している。そうすると、運動方程式が前記式（１）および式（２）の２式で構成されることに対して制御操作量が３つあるため、２つの変速目標値を成立させる制御操作量を一意に解くことはできない。尚、各式中の出力軸加速度dωo/dtは、前記出力軸回転速度センサ８３の検出値である変速機出力軸回転速度ωoから算出される。

そこで、前記式（１）および式（２）の運動方程式に、拘束条件を追加して制御操作量を一意に解くことについて検討した。そして、本実施形態では、変速中のトルクの受け渡しを表現したり制御したりするのに適しており、また、何れの変速パターンにも対応することができる拘束条件として、解放側クラッチと係合側クラッチとで受け持つ伝達トルクのトルク分担率を用いることとしている。つまり、変速中のトルクの受け渡しを運動方程式に組み込むことができ、且つ制御操作量を一意に解くことができる、伝達トルクのトルク分担率を拘束条件として設定することとしている。前記トルク分担率は、自動変速機３の変速時に解放側クラッチと係合側クラッチとで受け持つ必要がある合計の伝達トルク（合計伝達トルク）を、例えば入力軸３ａ上のトルク（入力軸上合計伝達トルク）に置き換えたときに、その入力軸上合計伝達トルクに対して両摩擦係合要素が各々分担する伝達トルクの割合である。本実施形態では、係合側クラッチのトルク分担率を「ｘapl」とし、解放側クラッチのトルク分担率を「ｘdrn」として、それぞれのトルク分担率を、変速中のトルクの受け渡しを反映するように時系列で変化するトルク分担率ｘ（例えば０≦ｘ≦１）を用いて次式（３）および次式（４）のように定義する。

ｘapl＝ｘ …（３）
ｘdrn＝１−ｘ …（４）
係合側クラッチトルクＴcaplと解放側クラッチトルクＴcdrnとの関係式は、入力軸３ａ上のトルクに置き換えた「Ｔcapl」および「Ｔcdrn」と、前記式（３）および式（４）とに基づいて、「ｘ」（＝ｘapl）と「１−ｘ」（＝ｘdrn）とを用いて定義することができる。そして、前記式（１）、前記式（２）、および、「Ｔcapl」と「Ｔcdrn」との関係式から、制御操作量である、タービントルクＴt、係合側クラッチトルクＴcapl、および、解放側クラッチトルクＴcdrnを算出する関係式が導き出される。タービントルクＴt（エンジントルクＴeも同意）は、「ｘ」（＝ｘapl）、「１−ｘ」（＝ｘdrn）、入力軸加速度dωt/dt、および、出力軸トルクＴoなどを用いた関係式にて表される。同様に、係合側クラッチトルクＴcaplは、「ｘ」（＝ｘapl）、入力軸加速度dωt/dt、および、出力軸トルクＴoなどを用いた関係式にて表される。同様に、解放側クラッチトルクＴcdrnは、「１−ｘ」（＝ｘdrn）、入力軸加速度dωt/dt、および、出力軸トルクＴoなどを用いた関係式にて表される。

つまり、本実施形態の変速モデルは、前記変速目標値と前記制御操作量とを含む自動変速機３の運動方程式（前記式（１）,（２））と、前記トルク分担率を表す関係（前記式（３）,（４））とを用いて、前記変速目標値に基づいて前記制御操作量を算出するものである。このように、本実施形態では、前記式（１）,（２）に、トルク分担率ｘにて設定した拘束条件を追加することで、変速モデルを用いて自動変速機３の変速を実行する。よって、２つの変速目標値に対して３つの制御操作量があったとしても、前記変速モデルを用いて３つの制御操作量を適切に決定することができる。この変速モデルとしては１つの所定のものであるが、上述したように変速の種類（例えば変速パターンや変速前後の変速段の組み合わせ）毎に異なる定数とされたギヤトレーン運動方程式が用いられるので、自動変速機３の変速には、それぞれの変速の種類に対応する変速モデルが用いられることになる。

−変速時の動作例−
次に、図５および図６を参照して、パワーオンダウンシフトの一例について説明する。なお、以下では、図５を参照して、従来の比較例によるパワーオンダウンシフトについて説明した後に、図６を参照して、本実施形態によるパワーオンダウンシフトについて説明する。

図５の比較例では、第８変速段が成立している状態から、アクセルペダルが踏み込まれることにより変速マップに基づいてダウンシフト判断がされ、目標変速段として第５変速段が設定される。そして、時点ｔ１において、第８変速段から第５変速段に切り替えるパワーオンダウンシフト時の変速制御が開始される。

この変速制御は、変速モデルに基づくものであり、変速目標値である入力軸加速度および出力軸トルクが算出されるとともに、トルク分担率が算出される。なお、目標入力軸加速度は、たとえば、入力軸加速度を変化させる態様を定めた入力軸加速度変化マップに基づいて算出される。入力軸加速度変化マップは、変速ショックの抑制と変速時間の短縮とを両立させながらイナーシャ相中にタービン回転速度を変化させることができるように予め定められている。また、目標出力軸トルクは、たとえば、出力軸トルクを変化させる態様を定めた出力軸トルク変化マップに基づいて算出される。また、トルク分担率は、たとえば、トルク分担率を変化させる態様を定めたマップに基づいて算出される。なお、これらのマップは、変速の種類（たとえば変速パターンや変速前後の変速段の組み合わせ）毎に定められている。

そして、その変速目標値およびトルク分担率に基づいて、制御操作量としてのタービントルク、係合側クラッチトルクおよび解放側クラッチトルクが算出される。ＥＣＵは、算出されたタービントルクが得られるようにエンジンを制御し、算出された係合側クラッチトルクおよび解放側クラッチトルクが得られるように油圧制御装置を制御する。

まず、変速が開始される時点ｔ１から、解放側の摩擦係合要素である第１ブレーキＢ１に対する油圧指令が低下され始める。また、係合側の摩擦係合要素である第１クラッチＣ１に対する油圧指令としてファーストフィル圧が出力された後に所定の待機圧（摩擦係合要素が係合し始める直前のいわゆるパック詰め圧）が出力される。

次に、時点ｔ２において、目標入力軸加速度が立ち上がるとともに、入力軸の目標回転速度が第８変速段の同期回転速度から上昇する。そして、第１ブレーキＢ１が解放され、入力軸の実際の回転速度が第８変速段の同期回転速度から上昇する。すなわち、イナーシャ相が開始される。なお、パワーオンダウンシフト時のイナーシャ相では、主に解放側の摩擦係合要素により入力軸の回転がコントロールされる。また、各変速段の同期回転速度は、各変速段の変速比と出力軸の回転速度とに基づいて算出される。

ここで、目標入力軸加速度によっては実現不可能な制御操作量（解放側クラッチトルク）を算出する場合がある。このような場合には、解放側クラッチトルクが実現可能な値でガードされることになり、実際の入力軸加速度を目標入力軸加速度に近づけることが困難になる。このため、図５に示すように、目標入力軸加速度に対して実際の入力軸加速度が低い状態で維持されることがある。なお、図５では、実現されない入力軸加速度分をハッチングで示した。そして、目標入力軸加速度と実際の入力軸加速度とが乖離し続けると、フィードバック制御の積分項がたまり続けることになる。したがって、その後、実際の入力軸加速度が上昇した場合には、積分項がたまっているため、反映に時間がかかり、第１ブレーキＢ１を適切に制御することができず、入力軸回転速度が第５変速段の同期回転速度に対してオーバーシュートする。

また、時点ｔ３において、第１ブレーキＢ１に対する油圧指令が低下されて完全に解放されるとともに、バックアップスイープ（第１クラッチＣ１に対する油圧指令の上昇）により第１クラッチＣ１が強制的に係合されることによりショックが発生していた。

そこで、本実施形態では、ＥＣＵ５は、パワーオンダウンシフトおよびパワーオフアップシフトの場合に、実現可能な入力軸加速度をガード値として算出し、そのガード値を用いて目標入力軸加速度を補正するように構成されている。具体的には、ＥＣＵ５は、変速時に入力軸３ａの回転をコントロールする解放側の摩擦係合要素により実現可能な限度の入力軸加速度をガード値として算出し、そのガード値を用いて目標入力軸加速度を補正するように構成されている。これにより、目標入力軸加速度と実際の入力軸加速度とが乖離し続けるのを抑制することが可能である。ここで、ガード値は、イナーシャ相中のギヤトレーン方程式である式（５）を用いて算出される。

Ｉin×dωin/dt＝α・Ｔin＋β・Ｔcdrn …（５）
なお、式（５）において、Ｉinは入力軸イナーシャであり、dωin/dtは入力軸加速度（入力軸回転の角加速度）である。また、Ｔinは入力軸トルクであり、Ｔcdrnは解放側クラッチトルクであり、αおよびβは所定の係数である。

この式（５）において、解放側クラッチトルクＴcdrnをゼロとすると、入力軸加速度dωin/dtは、以下の式（６）により表される。

dωin/dt＝（α／Ｉin）×Ｔin …（６）
そして、α／Ｉinを係数として予め計算しておき、変速時にその係数α／Ｉinに入力軸トルクＴinを乗算することにより、ガード値として用いられる入力軸加速度dωin/dtが算出される。なお、ガード値を算出するための式（６）は、変速中の係合保持要素毎に切り替えられるようになっている。また、入力軸トルクＴinが正値であり、パワーオンダウンシフトの場合には、ガード値が正値であり、そのガード値を用いて上限ガード処理を行い、入力軸トルクＴinが負値であり、パワーオフアップシフトの場合には、ガード値が負値であり、そのガード値を用いて下限ガード処理を行う。

図６の本実施形態では、第８変速段が成立している状態から、アクセルペダルが踏み込まれることにより変速マップに基づいてダウンシフト判断がされ、目標変速段として第５変速段が設定される。そして、時点ｔ１１において、第８変速段から第５変速段に切り替えるパワーオンダウンシフト時の変速制御が開始される。

この変速制御は、変速モデルに基づくものであり、変速目標値である入力軸加速度および出力軸トルクが算出されるとともに、トルク分担率が算出される。なお、目標入力軸加速度、目標出力軸トルク、および、トルク分担率は、たとえば、比較例と同様にマップに基づいて算出される。

ここで、本実施形態では、上記式（６）に基づいてガード値を算出し、ガード値を用いて目標入力軸加速度を補正する。これにより、入力軸３ａの回転をコントロールする解放側の摩擦係合要素である第１ブレーキＢ１により実現可能な範囲の目標入力軸加速度に補正される。なお、ガード値の算出式は、この変速の際の係合保持要素である第２クラッチＣ２用のものが用いられる。また、図６の例ではパワーオンダウンシフトであることから、上限ガード処理が行われる。

したがって、入力軸加速度変化マップ（以下、単に「マップ」ともいう）に基づいて算出された補正前の目標入力軸加速度がガード値よりも大きい場合には、ガード値が補正後の目標値になる。なお、マップに基づいて算出された補正前の目標入力軸加速度がガード値よりも小さい場合には、補正前の目標値がそのまま補正後の目標値になる。すなわち、第１ブレーキＢ１により実現可能な限度であるガード値よりも目標入力軸加速度が高くならないように補正される。

そして、その補正後の目標入力軸加速度を含む変速目標値およびトルク分担率に基づいて、制御操作量としてのタービントルク、係合側クラッチトルクおよび解放側クラッチトルクが算出される。ＥＣＵ５は、算出されたタービントルクが得られるようにエンジン１を制御し、算出された係合側クラッチトルクおよび解放側クラッチトルクが得られるように油圧制御装置４を制御する。

まず、変速が開始される時点ｔ１１から、解放側の摩擦係合要素である第１ブレーキＢ１に対する油圧指令が低下され始める。また、係合側の摩擦係合要素である第１クラッチＣ１に対する油圧指令としてファーストフィル圧が出力された後に所定の待機圧が出力される。

次に、時点ｔ１２において、目標入力軸加速度が立ち上がるとともに、入力軸３ａの目標回転速度が第８変速段の同期回転速度から上昇する。そして、第１ブレーキＢ１が解放され、入力軸３ａの実際の回転速度が第８変速段の同期回転速度から上昇する。すなわち、イナーシャ相が開始される。なお、パワーオンダウンシフト時のイナーシャ相では、主に解放側の摩擦係合要素により入力軸３ａの回転がコントロールされる。また、各変速段の同期回転速度は、各変速段の変速比と出力軸３ｂの回転速度とに基づいて算出される。

ここで、目標入力軸加速度は、上記したようにガード値を用いて補正される。このため、図６に示すように、マップに基づいて算出された補正前の目標入力軸加速度が第１ブレーキＢ１により実現できないものであれば、上限ガード処理により、第１ブレーキＢ１により実現可能な目標入力軸加速度に補正される。このため、実際の入力軸加速度が補正後の目標入力軸加速度になるように、第１ブレーキＢ１により入力軸３ａの回転をコントロールすることができる。したがって、補正後の目標入力軸加速度に対して実際の入力軸加速度が乖離し続けるのを抑制することが可能である。

その後、実際の入力軸加速度が上昇した場合には、フィードバック制御が適切に働くため、第１ブレーキＢ１により、入力軸回転速度が第５変速段の同期回転速度に対してオーバーシュートするのを抑制することができる。すなわち、積分項が過度にたまっていないため、フィードバック制御が適切に働くことにより、入力軸回転速度の吹き上がりを抑制するために第１ブレーキＢ１に対する油圧指令を上げることができる。

そして、時点ｔ１３において、第１ブレーキＢ１に対する油圧指令がゼロに向けて低下されるとともに、第１クラッチＣ１に対する油圧指令が上昇される。これにより、第１ブレーキＢ１が完全に解放されるとともに、第１クラッチＣ１が係合され、第５変速段が成立する。なお、目標入力軸加速度はゼロになる。また、入力軸回転速度がオーバーシュートして第１クラッチＣ１を強制的に係合させる比較例と異なり、第１クラッチＣ１の係合時のショックを抑制することができる。

［変速制御の作動例］
次に、図７および図８を参照して、本実施形態による変速制御の作動例について説明する。なお、以下の各ステップはＥＣＵ５により実行される。

まず、図７のステップＳＴ１において、変速中であるか否かが判断される。すなわち、目標変速段への切り替えが実行されているか否かが判断される。そして、変速中であると判断された場合には、ステップＳＴ２に移る。その一方、変速中ではないと判断された場合には、リターンに移る。

次に、ステップＳＴ２において、変速目標値およびトルク分担率が算出される。具体的には、入力軸加速度変化マップに基づいて目標入力軸加速度が算出されるとともに、出力軸トルク変化マップに基づいて目標出力軸トルクが算出される。また、トルク分担率を変化させる態様を定めたマップに基づいてトルク分担率が算出される。

次に、ステップＳＴ３において、目標入力軸加速度の補正処理が行われる。この補正処理では、図８のステップＳＴ１１において、パワーオンダウンシフトまたはパワーオフアップシフトであるか否かが判断される。そして、パワーオンダウンシフトまたはパワーオフアップシフトの場合には、ステップＳＴ１２に移る。その一方、パワーオンアップシフトまたはパワーオフダウンシフトの場合には、目標入力軸加速度が補正されることなく、エンドに移る。

次に、ステップＳＴ１２において、入力軸トルク（タービントルク）が推定される。入力軸トルクは、たとえば、スロットル開度およびエンジン回転速度に基づいて算出される推定エンジントルクと、トルクコンバータ２のトルク比とに基づいて算出される。

次に、ステップＳＴ１３において、ガード値が算出される。具体的には、ガード値は、ステップＳＴ１２で算出された入力軸トルクと上記した式（６）とに基づいて算出される。

そして、ステップＳＴ１４において、ステップＳＴ１２で算出された入力軸トルクが正値であるか否かが判断される。そして、入力軸トルクが正値であると判断された場合には、パワーオンダウンシフトであることから、ステップＳＴ１５に移る。その一方、入力軸トルクが負値であると判断された場合には、パワーオフアップシフトであることから、ステップＳＴ１６に移る。

ステップＳＴ１５では、ステップＳＴ２で算出された目標入力軸加速度に対してガード値を用いて上限ガード処理を行う。すなわち、ステップＳＴ２で算出された目標入力軸加速度がガード値よりも大きい場合には、ガード値が補正後の目標値になり、ステップＳＴ２で算出された目標入力軸加速度がガード値よりも小さい場合には、ステップＳＴ２で算出された目標入力軸加速度がそのまま補正後の目標値になる。これにより、目標入力軸加速度の補正処理が終了され、エンドに移る。

ステップＳＴ１６では、ステップＳＴ２で算出された目標入力軸加速度に対してガード値を用いて下限ガード処理を行う。すなわち、ステップＳＴ２で算出された目標入力軸加速度がガード値よりも小さい場合には、ガード値が補正後の目標値になり、ステップＳＴ２で算出された目標入力軸加速度がガード値よりも大きい場合には、ステップＳＴ２で算出された目標入力軸加速度がそのまま補正後の目標値になる。これにより、目標入力軸加速度の補正処理が終了され、エンドに移る。

次に、図７のステップＳＴ４において、制御操作量が算出される。具体的には、パワーオンダウンシフトまたはパワーオフアップシフトの場合には、ステップＳＴ３で補正された目標入力軸加速度とステップＳＴ２で算出された目標出力軸トルクおよびトルク分担率とに基づいて、タービントルクと係合側クラッチトルクと解放側クラッチトルクとが算出される。なお、パワーオンアップシフトまたはパワーオフダウンシフトの場合には、ステップＳＴ２で算出された目標入力軸加速度と目標出力軸トルクとトルク分担率とに基づいて、タービントルクと係合側クラッチトルクと解放側クラッチトルクとが算出される。

そして、ステップＳＴ５において、エンジン１および油圧制御装置４が制御される。具体的には、ステップＳＴ４で算出されたタービントルクが得られるようにエンジン１を制御するとともに、ステップＳＴ４で算出された係合側クラッチトルクおよび解放側クラッチトルクが得られるように油圧制御装置４を制御する。その後、リターンに移る。

−効果−
本実施形態では、上記のように、変速時に解放側の摩擦係合要素により入力軸回転速度を制御する場合（パワーオンダウンシフトやパワーオフアップシフトの場合）に、実現可能な入力軸加速度をガード値として算出し、ガード値を用いて目標入力軸加速度を補正するように構成されている。このように構成することによって、目標入力軸加速度と実際の入力軸加速度とが乖離し続けるのを抑制することができるので、フィードバック制御の積分項がたまり続けるのを抑制することができる。これにより、フィードバック制御が適切に働くようにすることができるので、入力軸回転速度が変速後の同期回転速度に対してオーバーシュートやアンダーシュートするのを抑制することができる。

−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、本実施形態では、車両１００がＦＦである例を示したが、これに限らず、車両が、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）であってもよいし、４輪駆動であってもよい。

また、本実施形態では、図６においてパワーオンダウンシフトの場合に本発明を適用する例を示したが、これに限らず、パワーオフアップシフトの場合にも本発明を適用可能である。

また、本実施形態では、エンジン１が多気筒ガソリンエンジンである例を示したが、これに限らず、エンジンがディーゼルエンジンなどであってもよい。

また、本実施形態において、ＥＣＵ５が複数のＥＣＵにより構成されていてもよい。

本発明は、複数の摩擦係合要素を選択的に係合させることにより複数の変速段を成立させる自動変速機を制御する自動変速機の制御装置に利用可能である。

３ 自動変速機
５ ＥＣＵ（自動変速機の制御装置）
Ｃ１ 第１クラッチ（摩擦係合要素）
Ｃ２ 第２クラッチ（摩擦係合要素）
Ｃ３ 第３クラッチ（摩擦係合要素）
Ｃ４ 第４クラッチ（摩擦係合要素）
Ｂ１ 第１ブレーキ（摩擦係合要素）
Ｂ２ 第２ブレーキ（摩擦係合要素）

Claims (1)

1. 複数の摩擦係合要素を選択的に係合させることにより複数の変速段を成立させる自動変速機に適用される自動変速機の制御装置であって、
   目標入力軸加速度を算出し、前記目標入力軸加速度が実現されるように制御して変速を進行させるように構成されており、
   変速時に解放側の摩擦係合要素により入力軸回転速度を制御する場合に、実現可能な入力軸加速度をガード値として算出し、前記ガード値を用いて前記目標入力軸加速度を補正するように構成されていることを特徴とする自動変速機の制御装置。

Images