JP2018013135A - 自動変速機の制御装置 - Google Patents
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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
【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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
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)
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016141135A JP2018013135A (ja) | 2016-07-19 | 2016-07-19 | 自動変速機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016141135A JP2018013135A (ja) | 2016-07-19 | 2016-07-19 | 自動変速機の制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018013135A true JP2018013135A (ja) | 2018-01-25 |
Family
ID=61020087
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016141135A Pending JP2018013135A (ja) | 2016-07-19 | 2016-07-19 | 自動変速機の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2018013135A (ja) |
-
2016
- 2016-07-19 JP JP2016141135A patent/JP2018013135A/ja active Pending
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