JP2019035426A - 油圧制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】第2ポンプを最適に制御することにより、車両の燃費の低下と油圧応答遅れの発生とを抑制する。【解決手段】油圧制御装置10において、第2ポンプ30における第1オイルの吸入側に出力圧センサ26が配設されると共に、第2オイルの吐出側にライン圧センサ60が配設される。制御ユニット28は、出力圧センサ26が検出した出力圧P1、又は、ライン圧センサ60が検出したライン圧PHに基づいてモータ32を制御することにより、第2ポンプ30の駆動を制御する。【選択図】図1

Description

本発明は、第1ポンプと油圧作動部との間に第2ポンプ及びチェック弁が並列に接続され、第1ポンプからチェック弁を介して油圧作動部に第1オイルを供給するか、又は、第1オイルを第2ポンプで加圧し、加圧した第1オイルを第2オイルとして油圧作動部に供給する油圧制御装置に関する。
例えば、車両の変速機において、第1ポンプ(メカポンプ)と変速機の油圧作動部との間に、モータの駆動によって動作する第2ポンプ(電動ポンプ)とチェック弁とを並列に接続した油圧制御装置が、特許文献1に開示されている。この場合、エンジンの始動時に、先ず、第1ポンプからチェック弁を介して油圧作動部に第1オイルを供給する。その後、モータの駆動によって第2ポンプを駆動させ、第1ポンプから供給される第1オイルを第2ポンプで加圧し、加圧した第1オイルを第2オイルとして第2ポンプから油圧作動部に供給する。
特開2015−200369号公報
ところで、車両状態に応じた要求出力に対応して第2ポンプの駆動を制御する場合、要求出力に応じて第2ポンプが過剰な回転数になると、該第2ポンプ及びモータが無駄に電力を消費することになる。この結果、車両の燃費を向上させる目的で、第2ポンプを駆動させて第1ポンプの仕事量を低減させても、車両の燃費が却って低下する。
また、第2ポンプが過剰な回転数になることで、油圧作動部に供給されるオイル(第2オイル)の圧力が過剰となるため、その状態で油圧作動部にオイルを供給するポンプが第2ポンプから第1ポンプに切り替わるときに、該油圧作動部に油圧応答遅れが発生する。この油圧応答遅れに起因して、油圧作動部内の油圧が低下する可能性がある。
本発明は、特許文献1の油圧制御装置をさらに改良したものであり、第2ポンプを最適に制御することにより、車両の燃費の低下と油圧応答遅れの発生とを抑制することができる油圧制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、第1ポンプと変速機の油圧作動部との間に、モータによって駆動される第2ポンプ及びチェック弁が並列に接続され、前記第1ポンプから前記チェック弁を介して前記油圧作動部に第1オイルを供給するか、又は、前記第1ポンプから供給される前記第1オイルを前記第2ポンプで加圧し、加圧した前記第1オイルを第2オイルとして前記油圧作動部に供給する油圧制御装置に関する。
そして、上記の目的を達成するため、前記油圧制御装置は、前記第2ポンプにおける前記第1オイルの吸入側、及び、前記第2ポンプにおける前記第2オイルの吐出側のうち、少なくとも一方に設けられ、設けられた箇所でのオイルの圧力を検出する油圧センサと、前記油圧センサが検出したオイルの圧力に基づいて前記モータを制御することにより、前記第2ポンプの駆動を制御する制御部とを有する。
これにより、前記第2ポンプの吸入側又は吐出側に設けられた前記油圧センサによって検出されたオイルの圧力は、前記制御部にフィードバックされる。従って、前記制御部は、該オイルの圧力を用いて前記モータを制御することにより、前記第2ポンプを最適に駆動制御することができる。この結果、前記変速機を搭載した車両の燃費の低下、及び、前記油圧作動部における油圧応答遅れの発生を抑制することが可能となる。
このように前記油圧制御装置が構成されることで、前記車両の様々な走行条件下において、前記モータを介して、前記第2ポンプに対する最適な制御を常時行うことが可能となる。また、前記モータ及び前記第2ポンプの消費電力を最小限にしつつ、前記第1ポンプの仕事量を削減することが可能となる。さらに、前記油圧作動部に供給されるオイルの圧力が過剰となっている場合に、前記油圧作動部にオイルを供給するポンプが前記第2ポンプから前記第1ポンプに切り替わったときの油圧応答遅れや油圧の低下を最小限に留めることができる。
ここで、前記油圧制御装置は、前記変速機を搭載した車両の車両状態に応じた、前記第2オイルの流量の要求値である要求流量と、前記第2ポンプの吐出圧の要求値である要求吐出圧とに基づいて、前記第2ポンプの動作点を設定する動作点決定部をさらに有してもよい。
この場合、前記動作点決定部は、前記油圧センサが検出したオイルの圧力を用いて前記要求吐出圧に対するフィードバック制御を行い、前記フィードバック制御後の要求吐出圧と、前記要求流量とを用いて前記動作点を設定する。また、前記制御部は、前記動作点に基づいて前記モータを制御する。
これにより、前記油圧センサからフィードバックされたオイルの圧力を用いて、最適な回転数又はトルクとなるように前記第2ポンプを制御することが可能となる。
そして、前記油圧制御装置は、前記第1ポンプから前記変速機の他の油圧作動部に供給されるオイルの圧力値を推定する第1油圧推定部をさらに有してもよい。この場合、前記油圧センサは、前記第1ポンプと前記第2ポンプとの間に設けられ、前記第2ポンプに供給される前記第1オイルの圧力値を検出する油圧センサであり、前記動作点決定部は、前記油圧センサが検出した前記第1オイルの圧力値から、前記第1油圧推定部が推定したオイルの圧力値を減算することにより、前記要求吐出圧に対するフィードバック量を算出すればよい。
あるいは、前記油圧制御装置は、前記油圧作動部に供給されるオイルの圧力値を推定する第2油圧推定部をさらに有してもよい。この場合、前記油圧センサは、前記第2ポンプと前記油圧作動部との間に設けられ、前記油圧作動部に供給されるオイルの圧力値を検出する油圧センサであり、前記動作点決定部は、前記油圧センサが検出したオイルの圧力値から、前記第2油圧推定部が推定したオイルの圧力値を減算することにより、前記要求吐出圧に対するフィードバック量を算出すればよい。
いずれの場合でも、前記油圧センサで検出されたオイルの圧力値(実測値)と、前記第1油圧推定部又は前記第2油圧推定部が推定したオイルの圧力値(推定値)との偏差が前記フィードバック量となり、前記動作点決定部は、前記実測値が前記推定値となるように前記動作点を設定する。この結果、前記実測値、前記推定値、前記第2ポンプの構造及び効率、並びに、前記変速機の油圧系統に種々のバラツキがある場合でも、該偏差が最小となるように前記モータを制御することにより、前記第2ポンプを最適に駆動制御させることが可能となる。
本発明によれば、第2ポンプの吸入側又は吐出側に設けられた油圧センサによって検出されたオイルの圧力は、制御部にフィードバックされる。従って、制御部は、該オイルの圧力を用いてモータを制御することにより、第2ポンプを最適に駆動制御することができる。この結果、変速機を搭載した車両の燃費の低下、及び、油圧作動部における油圧応答遅れの発生を抑制することが可能となる。
このように油圧制御装置が構成されることで、車両の様々な走行条件下において、モータを介して、第2ポンプに対する最適な制御を常時行うことが可能となる。また、モータ及び第2ポンプの消費電力を最小限にしつつ、第1ポンプの仕事量を削減することが可能となる。さらに、油圧作動部に供給されるオイルの圧力が過剰となっている場合に、油圧作動部にオイルを供給するポンプが第2ポンプから第1ポンプに切り替わったときの油圧応答遅れや油圧の低下を最小限に留めることができる。
本実施形態に係る油圧制御装置の構成図である。 図1のライン圧調整バルブの構成図である。 図1の制御ユニットのブロック図である。 図4Aは、第1ポンプからチェック弁を介して無段変速機構にオイルを供給する場合を図示した説明図であり、図4Bは、第2ポンプから無段変速機構にオイルを供給する場合を図示した説明図である。 図1の油圧制御装置の動作を図示したタイミングチャートである。 指令回転数に応じた第2ポンプの運転状況と、運転状況に応じた課題とを示した図である。 図1の油圧制御装置の動作を図示したフローチャートである。 ライン圧推定部でのライン圧の推定処理を図示した説明図である。 図1の油圧制御装置の仕事量を模式的に図示した説明図である。 必要流量の算出方法を図示した説明図である。 図11Aは、動作点を示す図であり、図11Bは、差圧と第2ポンプの回転数との関係を図示したマップを示す図である。 出力圧をフィードバックした場合の制御ユニット内での指令値の算出処理を図示した説明図である。 ライン圧をフィードバックした場合の制御ユニット内での指令値の算出処理を図示した説明図である。
以下、本発明に係る油圧制御装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
[1.本実施形態の構成]
図1は、本実施形態に係る油圧制御装置10の構成図である。油圧制御装置10は、例えば、無段変速機(CVT)である変速機12を搭載する車両14に適用される。
油圧制御装置10は、車両14のエンジン16によって駆動され且つリザーバ18に貯留されたオイル(作動油)を汲み上げて圧送する第1ポンプ(メカポンプ)20を有する。第1ポンプ20の出力側には、第1ポンプ20から圧送されるオイルを第1オイルとして流す油路22が接続されている。油路22の途中には、スプール弁であるライン圧調整バルブ24が設けられている。
油路22において、ライン圧調整バルブ24の下流側には、出力圧センサ(P1センサ)26が配設されている。出力圧センサ26は、油路22を流れる第1オイルの圧力(第1ポンプ20の出力圧)P1を逐次検出し、検出した出力圧P1を示す検出信号を後述する制御ユニット28に逐次出力する油圧センサである。また、油路22の下流側には、第1ポンプ20よりも小容量の第2ポンプ30が接続されている。
第2ポンプ30は、車両14に備わるモータ32の回転によって駆動され、且つ、油路22を介して供給された第1オイルを第2オイルとして出力する電動ポンプである。この場合、第2ポンプ30は、供給された第1オイルを加圧し、加圧した第1オイルを第2オイルとして圧送可能である。モータ32は、ドライバ34の制御により回転する。ドライバ34は、制御ユニット28から供給される制御信号に基づいてモータ32の駆動を制御する一方で、モータ32の駆動状態(例えば、第2ポンプ30の回転数(回転速度)Nepに応じたモータ32の回転数(回転速度)Nem)を示す信号を制御ユニット28に逐次出力する。第2ポンプ30、モータ32及びドライバ34によって電動ポンプユニット36が構成される。
一方、エンジン16のクランク軸38には、ACG(交流発電機)40が連結されている。ACG40は、エンジン16の駆動に伴うクランク軸38の回転によって発電する。ACG40によって発電された交流電力は、整流器42で整流され、バッテリ44に充電される。バッテリ44には、該バッテリ44の電圧Vを検出する電圧センサ46と、バッテリ44から流れる電流Iを検出する電流センサ48とが配設されている。電圧センサ46は、バッテリ44の電圧Vを逐次検出し、検出した電圧Vを示す検出信号を制御ユニット28に逐次出力する。電流センサ48は、バッテリ44から流れる電流Iを逐次検出し、検出した電流Iを示す検出信号を制御ユニット28に逐次出力する。ドライバ34は、バッテリ44からの電力供給によって駆動する。
第2ポンプ30の出力側には油路50が接続されている。油路50は、下流側で2つの油路50a、50bに分岐している。一方の油路50aは、レギュレータバルブ52a及び油路54aを介して、変速機12の無段変速機構56を構成するドリブンプーリ56aに接続されている。他方の油路50bは、レギュレータバルブ52b及び油路54bを介して、無段変速機構56を構成するドライブプーリ56bに接続されている。
2つの油路22、50の間には、チェック弁58が第2ポンプ30と並列に接続されている。チェック弁58は、第2ポンプ30を迂回するように設けられた逆止弁であり、上流側の油路22から下流側の油路50の方向へのオイル(第1オイル)の流通を許容する一方で、下流側の油路50から上流側の油路22の方向へのオイル(第2オイル)の流通を阻止する。
油路50には、ライン圧センサ60が配設されている。ライン圧センサ60は、油路50を流れるオイルの圧力(ライン圧)PHを逐次検出し、検出したライン圧PHを示す検出信号を制御ユニット28に逐次出力する油圧センサである。なお、本実施形態において、ライン圧センサ60は、必須の構成要素ではない。すなわち、本実施形態では、出力圧センサ26及びライン圧センサ60のうち、少なくとも一方の油圧センサが配設されていればよい。また、油路54aには、ドリブンプーリ56aに供給されるオイルの圧力(ドリブンプーリ56aの側圧であるプーリ圧)PDNを検出する油圧センサとしての側圧センサ62が配設されている。
油路50から分岐する油路50cの下流側には、CRバルブ64が接続されている。CRバルブ64は、上流側が油路50cに接続され、下流側が油路66を介して2つの制御バルブ68a、68b、CPCバルブ70及びLCCバルブ72に接続されている。CRバルブ64は、減圧弁であって、油路50cから供給されるオイル(第2オイル)を減圧し、減圧したオイルを油路66を介して、各制御バルブ68a、68b、CPCバルブ70及びLCCバルブ72に供給する。
各制御バルブ68a、68bは、ソレノイドを有するノーマルオープン型の電磁弁であり、制御ユニット28から制御信号(電流信号)が供給されてソレノイドが通電している間、弁閉状態となり、一方で、ソレノイドが通電していない状態では、弁開状態となる。
一方の制御バルブ68aは、ドリブンプーリ56a用のソレノイドバルブであり、弁開状態では、CRバルブ64から油路66を介して供給されたオイルを、油路74aを介してレギュレータバルブ52aに供給すると共に、油路76a(図2参照)を介してライン圧調整バルブ24に供給する。なお、図1では、便宜上、油路76aの図示を省略している。
また、他方の制御バルブ68bは、ドライブプーリ56b用のソレノイドバルブであり、弁開状態では、CRバルブ64から油路66を介して供給されたオイルを、油路74bを介してレギュレータバルブ52bに供給すると共に、油路76b(図2参照)を介してライン圧調整バルブ24に供給する。なお、油路76bについても、図1では、便宜上、図示を省略している。
従って、一方のレギュレータバルブ52aは、制御バルブ68aから油路74aを介して供給されるオイルの圧力をパイロット圧とし、油路50、50aを介して供給されるオイルのライン圧PHが所定圧以上であれば、弁開状態となり、油路54aを介してドリブンプーリ56aに該オイルを供給する。また、他方のレギュレータバルブ52bは、制御バルブ68bから油路74bを介して供給されるオイルの圧力をパイロット圧とし、油路50、50bを介して供給されるオイルのライン圧PHが所定圧以上であれば、弁開状態となり、油路54bを介してドライブプーリ56bに該オイルを供給する。
なお、制御バルブ68aは、油路74a、76aに出力されるオイルの圧力を調整可能である。また、制御バルブ68bは、油路74b、76bに出力されるオイルの圧力を調整可能である。
CPCバルブ70は、上流側が油路66に接続され、下流側が油路78を介してマニュアルバルブ80に接続されている。CPCバルブ70は、前進クラッチ82a及び後進ブレーキクラッチ82b用のソレノイドバルブである。この場合、制御ユニット28から制御信号が供給されてソレノイドが通電している間、CPCバルブ70は、弁開状態となり、油路66、78を連通させ、オイルをマニュアルバルブ80に供給する。
マニュアルバルブ80は、上流側が油路78に接続され、下流側が油路84aを介して前進クラッチ82aに接続されると共に、油路84bを介して後進ブレーキクラッチ82bに接続されている。マニュアルバルブ80は、スプール弁であって、車両14の運転席近傍に設けられたレンジセレクタ86を運転者が操作し、P(駐車)、R(後進)、N(ニュートラル)、D(前進、ドライブ)等のシフトレンジのいずれかを選択したときに、選択されたシフトレンジに応じて、図示しないスプールが軸方向に所定量移動する。これにより、マニュアルバルブ80は、油路78を介して供給されるオイルを、油路84aを介して前進クラッチ82aに供給することで車両14の前進方向への走行を可能にするか、又は、油路84bを介して後進ブレーキクラッチ82bに供給することで車両14の後進方向への走行を可能にする。油路84aの途中には、該油路84aに供給されるオイルの圧力(クラッチ圧)を検出するクラッチ圧センサ88が設けられている。
油路22からライン圧調整バルブ24を介して分岐する油路90には、該油路90を介して第1オイルが供給される低圧系の油圧作動部が接続される。ここで、低圧系の油圧作動部の説明に先立ち、ライン圧調整バルブ24の構成について、図2を参照しながら説明する。
ライン圧調整バルブ24は、第1スプール92a及び第2スプール92bを内蔵するスプール弁である。第1スプール92aは、比較的長尺の断面略I字状の弁体であって、ライン圧調整バルブ24の内部で、軸方向(図2の左右方向)に沿って配置されている。第2スプール92bは、第1スプール92aよりも短尺の断面略Y字状のスプールであって、ライン圧調整バルブ24の内部で、前記軸方向に沿って、第1スプール92aの右側に配置されている。この場合、第1スプール92aと第2スプール92bとの間には、第1弾性部材94aが介挿され、第1弾性部材94aは、第1スプール92aを図1の左方向に付勢する。また、第2スプール92bは、該第2スプール92bの右側に配置された第2弾性部材94bによって第1スプール92a側に付勢される。
ライン圧調整バルブ24は、第1〜第7ポート96a〜96gを有する。第1ポート96a及び第2ポート96bは、ライン圧調整バルブ24の外周面の中央部分に互いに対向するように設けられている。また、第1ポート96a及び第2ポート96bは、ライン圧調整バルブ24の内周面側に軸方向回りに形成された図示しない溝等により、第1スプール92aの位置に関わりなく連通し、油路22の一部を構成する。この場合、第1ポート96aは、ライン圧調整バルブ24における第1オイルの入口ポートであり、第2ポート96bは、第1オイルの出口ポートである。
そして、ライン圧調整バルブ24の外周面における第2ポート96bの位置を中心として、図2の左側には、第2ポート96bから離間するように、第3ポート96c及び第4ポート96dが順に設けられ、一方で、図2の右側には、第2ポート96bから離間するように、第5〜第7ポート96e〜96gが順に設けられている。
第3ポート96cは、第2ポート96bの左側に隣接して設けられており、油路90が接続されている。第4ポート96dは、ライン圧調整バルブ24の左端部に設けられ、油路98を介して、油路50に接続されている。第5ポート96eは、第2ポート96bの右側に隣接して設けられており、油路100を介して、油路50に接続されている。なお、図1では、便宜上、各油路98、100の図示を省略している。第6ポート96fは、第5ポート96eの右側に設けられており、油路76bに接続されている。第7ポート96gは、ライン圧調整バルブ24の右端部に設けられ、油路76aに接続されている。
従って、第4ポート96d及び第5ポート96eには、それぞれ、油路50を流れるライン圧PHのオイル(第1オイル又は第2オイル)が、油路98、100を介して供給される。また、第6ポート96fには、制御バルブ68bから油路76bを介してオイルが供給される。さらに、第7ポート96gには、制御バルブ68aから油路76aを介してオイルが供給される。
第1スプール92aの外周面において、第1ポート96a及び第2ポート96bに対向する部分に溝を軸方向回りに形成することにより、第1ポート96aに対向する部分が凹部102aとして形成されると共に、第2ポート96bに対向する部分が凹部102bとして形成される。また、第1スプール92aの外周面において、第3ポート96cに対向する部分に溝を軸方向回りに形成することにより、凹部102aに隣接する凹部102cと、凹部102bに隣接する凹部102dとが形成される。
そして、ライン圧調整バルブ24では、第4ポート96dに供給されるオイルの圧力(ライン圧PH、出力圧P1)は、第6ポート96f及び第7ポート96gに供給されるオイルの圧力よりも高いが、バルブのオイル接触面積が異なるため、釣り合っており、その釣り合い点よりも高いオイルの圧力が第4ポート96dに供給されると、第1スプール92aは、ライン圧PHにより、第1弾性部材94aの弾性力や、第6ポート96fに供給されるオイルの圧力に抗して、図2の右方向に移動する。これにより、凹部102cと第1ポート96aとが連通し、第1ポート96a、凹部102c、102d、第3ポート96cを介して、油路90に第1オイルを流すことが可能となる。なお、ライン圧調整バルブ24において、油路90を流れる第1オイルの圧力は、油路22を介して第2ポンプ30及びチェック弁58に流れる第1オイルの出力圧P1よりも低い場合がある。そのため、以下の説明では、油路90を流れる第1オイルを第3オイルと呼称する場合がある。
図1に戻り、油路90の下流側には、TCレギュレータバルブ104、オイルウォーマ106及び変速機12の潤滑系108が接続されている。TCレギュレータバルブ104は、油路110を介してLCCバルブ72に接続されると共に、下流側にロックアップクラッチ112を内蔵するトルクコンバータ114が接続されている。
LCCバルブ72は、ロックアップクラッチ112用のソレノイドバルブであり、制御ユニット28から制御信号が供給されてソレノイドが通電している間、弁開状態となり、油路66、110を連通させ、オイルをTCレギュレータバルブ104に供給する。TCレギュレータバルブ104は、スプール弁であって、LCCバルブ72から油路110を介して供給されるオイルの圧力に応じて、図示しないスプールが軸方向に作動することにより、油路90を介して供給される第3オイルを減圧し、減圧した第3オイルをトルクコンバータ114及びロックアップクラッチ112に供給する。
オイルウォーマ106は、油路90から供給される第3オイルを所定温度に暖め、暖めた第3オイルを無段変速機構56を構成するプーリシャフト56c、ベアリング56d及びベルト56eに供給する。また、潤滑系108は、変速機12を構成するベアリングやギヤ等の各種の潤滑対象である。
油圧制御装置10は、エンジン回転数センサ116、油温センサ118、車速センサ120、アクセルセンサ122及び制御ユニット28をさらに有する。エンジン回転数センサ116は、第1ポンプ20の回転数Nmpに応じたエンジン16のエンジン回転数Newを逐次検出し、検出したエンジン回転数New(回転数Nmp)を示す検出信号を制御ユニット28に逐次出力する。油温センサ118は、第1オイル又は第2オイルの温度(油温)Toを逐次検出し、検出した油温Toを示す検出信号を制御ユニット28に逐次出力する。車速センサ120は、車両14の車速Vsを逐次検出し、検出した車速Vsを示す検出信号を制御ユニット28に逐次出力する。アクセルセンサ122は、運転者が操作する図示しないアクセルペダルの開度を逐次検出し、検出した開度を示す検出信号を制御ユニット28に逐次出力する。
制御ユニット28は、変速機12を制御するTCU(トランスミッション・コントロール・ユニット)、又は、エンジン16を制御するECU(エンジン・コントロール・ユニット)として機能するCPU等のマイクロコンピュータである。そして、制御ユニット28は、図示しない記憶部に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、図3に示すように、車両状態把握部28a、ライン圧推定部(第2油圧推定部)28b、低油圧推定部(第1油圧推定部)28c、動作点決定部28d、仕事量算出部28e、診断部28f、仕事量判定部28g、指令値算出部28h及び制御部28iの機能を実現する。
車両状態把握部28aは、上記の各センサからの検出結果に基づいて、車両14の車両状態(例えば、車両14の車両走行状態)を把握する。なお、車両状態には、油圧制御装置10による油圧制御状態も含まれる。
ライン圧推定部28bは、制御バルブ68aのソレノイドに供給する制御信号である電流値IDNと、制御バルブ68bのソレノイドに供給する制御信号である電流値IDRとを用い、マップ記憶部28jに記憶されている各種のマップを参照して、ライン圧PHを推定する。なお、マップ記憶部28jに記憶されているマップの詳細については、後述する。
低油圧推定部28cは、マップ記憶部28jに記憶されている、変速機12の油圧系統の各構成要素に応じた複数のマップを参照することにより、油路90を介して、TCレギュレータバルブ104、オイルウォーマ106及び潤滑系108に供給される第3オイルの圧力(低油圧)P3を推定する。
動作点決定部28dは、ライン圧PHと出力圧P1又は圧力P3との差圧ΔP(ΔP=PH−P1又はΔP=PH−P3)と、第2ポンプ30に対する要求出力(第2ポンプ30から吐出すべき要求吐出量)である必要流量Qとに基づいて、第2ポンプ30の動作点を決定する。
仕事量算出部28eは、第1ポンプ20からチェック弁58を介した無段変速機構56への第1オイルの供給が、第2ポンプ30から無段変速機構56への第2オイルの供給に切り替わるときに、第1ポンプ20で削減される仕事量(削減仕事量)を算出する。
なお、無段変速機構56に対する第1オイルと第2オイルとの供給の切り替えは、チェック弁58の開閉によって切り替わる。すなわち、第2ポンプ30からの第2オイルの吐出量(流量)がチェック弁58を通過する第1オイルの流量(第1ポンプ20からの第1オイルの吐出量)を上回ると、チェック弁58における油路50側のオイルの圧力(ライン圧PH)が油路22側のオイルの圧力(出力圧P1)よりも高くなる。これにより、チェック弁58が弁閉状態となり、第1ポンプ20からチェック弁58及び油路50を介した無段変速機構56等への第1オイルの供給が、第2ポンプ30から油路50を介した無段変速機構56等への第2オイルの供給に切り替わる。この結果、第1オイルの油路50への流通が阻止されると共に、無段変速機構56等に対する第2ポンプ30による第2オイルの圧送が行われる。また、第2ポンプ30の停止又は低回転状態等によって、第2ポンプ30の吐出量が少なくなる場合には、チェック弁58が開き、第1オイルが無段変速機構56に供給される。
診断部28fは、上記の各センサからの検出結果及び運転者の意思(例えば、運転者によるアクセルペダル操作)に基づいて、油圧制御装置10及び変速機12を含む車両14の各部の状態を診断する。仕事量判定部28gは、ACG40の発電量に応じた損失仕事量(ACG40の発電仕事量)が削減仕事量よりも大きいか否かを判定する。
指令値算出部28hは、動作点決定部28dが決定した第2ポンプ30の動作点、及び、仕事量判定部28gでの判定結果に基づいて、第2ポンプ30を駆動させるモータ32に対する指令値を算出する。制御部28iは、指令値算出部28hが算出した指令値に応じた制御信号を生成してドライバ34に出力する。
なお、無段変速機である変速機12は、周知であるため、その詳細な説明については、省略する。
[2.本実施形態の動作]
以上のように構成される本実施形態に係る油圧制御装置10の動作について、図4A〜図13を参照しながら説明する。ここでは、主として、出力圧センサ26が検出した出力圧P1、又は、ライン圧センサ60が検出したライン圧PHを用いて、制御ユニット28がモータ32に対するフィードバック制御を行うことにより、第2ポンプ30を最適に駆動制御させる場合について説明する。ここでは、必要に応じて、図1〜図3も参照しながら説明する。
<2.1 油圧制御装置10の基本的な動作>
上記のフィードバック制御の動作説明に先立ち、油圧制御装置10の基本的な動作について説明する。この基本的な動作では、主として、リザーバ18から第1ポンプ20等を介して無段変速機構56にオイルを供給する油圧系統の動作について説明する。
先ず、エンジン16の駆動に起因して第1ポンプ20が駆動を開始すると、第1ポンプ20は、リザーバ18のオイルを汲み上げ、汲み上げたオイルを第1オイルとして圧送を開始する。これにより、第1オイルは、第1ポート96a及び第2ポート96bを介して油路22を流れる。出力圧センサ26は、油路22を流れる第1オイルの圧力(出力圧)P1を逐次検出し、検出結果を示す信号を制御ユニット28に出力する。また、エンジン回転数センサ116は、エンジン回転数Newを逐次検出し、検出結果を示す信号を制御ユニット28に逐次出力する。
この場合、モータ32は駆動していないため、油路22を流れる第1オイルは、図4Aで模式的に図示するように、太線のラインに沿って、チェック弁58を介して油路50に流れる。これにより、第1オイルは、油路50、98を介して第4ポート96dに供給され、且つ、油路50、100を介して第5ポート96eに供給されると共に、油路50、50cを介してCRバルブ64に供給される。CRバルブ64は、供給された第1オイルを減圧し、減圧した第1オイルを油路66を介して制御バルブ68a、68bにそれぞれ供給する。また、ライン圧センサ60は、油路50を流れる第1オイルの圧力(ライン圧PH)を逐次検出し、検出結果を示す信号を制御ユニット28に逐次出力する。
ここで、制御ユニット28から制御バルブ68a、68bのソレノイドに予め制御信号(電流値IDN、IDR)が供給され、制御バルブ68a、68bは、弁閉状態にある。そこで、各ソレノイドへの制御信号の供給を停止すると、制御バルブ68a、68bは、弁閉状態から弁開状態に切り替わる。これにより、制御バルブ68aは、油路74aを介してレギュレータバルブ52aにオイルを供給すると共に、油路76aを介して第7ポート96gにオイルを供給する。また、制御バルブ68bは、油路74bを介してレギュレータバルブ52bにオイルを供給すると共に、油路76bを介して第6ポート96fにオイルを供給する。
レギュレータバルブ52aは、油路74aを介して供給されたオイルの圧力をパイロット圧とし、第1オイルの圧力が所定圧以上であれば、連通状態となり、該第1オイルを油路54aを介してドリブンプーリ56aに供給する。側圧センサ62は、ドリブンプーリ56aに供給される第1オイルの圧力(側圧でもあるプーリ圧PDN)を逐次検出し、検出結果を示す信号を制御ユニット28に逐次出力する。
一方、レギュレータバルブ52bは、油路74bを介して供給されたオイルの圧力をパイロット圧とし、第1オイルの圧力(ライン圧PH)が所定圧以上であれば、連通状態となり、該第1オイルを油路54bを介してドライブプーリ56bに供給する。
なお、ライン圧調整バルブ24では、第4ポート96dに第1オイルが供給され、制御バルブ68bから第6ポート96fにオイルが供給されると共に、制御バルブ68aから第7ポート96gにオイルが供給されている。この場合、第1オイルの圧力(ライン圧PH、出力圧P1)は、各制御バルブ68a、68bからのオイルの圧力よりも高いので、第1スプール92aは、ライン圧PHにより、第1弾性部材94aの弾発力や該オイルの圧力に抗して、図2の右方向に移動する。これにより、凹部102cと第1ポート96aとが連通し、第1ポート96a、凹部102c、102d、第3ポート96c及び油路90を介して、第1オイルを第3オイルとして潤滑系108等の低圧系に供給することが可能となる。
このように、第1ポンプ20が駆動している状態において、制御ユニット28(の制御部28i)からドライバ34に制御信号を供給すると、該ドライバ34は、制御信号に基づいてモータ32を駆動させ、第2ポンプ30を駆動させる。これにより、第2ポンプ30は、油路22を流れる第1オイルを第2オイルとして出力する。
そして、第2オイルが油路50を流れ、第2オイルの流量(第2ポンプ30の吐出流量)が第1オイルの流量(第1ポンプ20の吐出流量)を上回ると、チェック弁58では、油路50側のオイルの圧力(ライン圧PH)が油路22側のオイルの圧力(出力圧P1)よりも高くなる。これにより、チェック弁58は弁閉状態となり、図4Aに示す第1ポンプ20からチェック弁58及び油路50を介した無段変速機構56等への第1オイルの供給が、図4Bで太線に示すように、第2ポンプ30から油路50を介した無段変速機構56等への第2オイルの供給に切り替わる。この結果、第1オイルの油路50への流通が阻止されると共に、無段変速機構56等に対する第2ポンプ30による第2オイルの圧送が行われる。第2オイルは、油路50、98を介して第4ポート96dに供給され、油路50、100を介して第5ポート96eに供給されると共に、CRバルブ64に供給される。なお、ドライバ34は、モータ32のモータ回転数Nem(第2ポンプ30の回転数Nep)を示す信号を制御ユニット28に逐次出力する。
CRバルブ64は、供給された第2オイルを減圧し、減圧した第2オイルを油路66を介して制御バルブ68a、68bにそれぞれ供給する。制御バルブ68aは、弁開状態であるため、油路74aを介してレギュレータバルブ52aにオイルを供給すると共に、油路76aを介して第7ポート96gにオイルを供給する。また、制御バルブ68bも、弁開状態であるため、油路74bを介してレギュレータバルブ52bにオイルを供給すると共に、油路76bを介して第6ポート52fにオイルを供給する。
この結果、レギュレータバルブ52aは、油路74aを介して供給されたオイルの圧力をパイロット圧として、第2オイルをドリブンプーリ56aに供給する。側圧センサ62は、ドリブンプーリ56aに供給される第2オイルの圧力(側圧PDN)を逐次検出して制御ユニット28に出力する。一方、レギュレータバルブ52bは、油路74bを介して供給されたオイルの圧力をパイロット圧とし、第2オイルをドライブプーリ56bに供給する。
このように、加圧された第2オイル(PH>P1)がドリブンプーリ56a及びドライブプーリ56bに供給されるので、第1オイルの圧力(出力圧)P1を低下させて、該第1ポンプ20の負荷を軽減させることができる。この場合、ライン圧調整バルブ24の第4ポート96dに供給される第2オイルの圧力(ライン圧PH)をパイロット圧として、第1スプール92aが図2の右方向に移動し、第1ポート96aと凹部102cとの開度(開口面積)が大きくなることによって、出力圧P1を低下させることができる。
また、ライン圧調整バルブ24では、第6ポート96f及び第7ポート96gにオイルがそれぞれ供給されている。この場合、ライン圧PHが該オイルの圧力よりも高いので、第1スプール92aは、第1弾性部材94aの弾性力やオイルの圧力に抗して、図2の右方向にさらに移動する。これにより、凹部102bと第5ポート96eとが連通すると、油路22と油路100とが連通する。この結果、油路100に供給される第2オイルの圧力(ライン圧PH)の上昇が抑えられ、該ライン圧PHを所定圧に維持することが可能となる。
<2.2 図5の説明>
図5は、油路50(図1及び図2参照)を介した無段変速機構56へのオイル供給が、第1ポンプ20からチェック弁58を介した第1オイルの供給より、第2ポンプ30からの第2オイルの供給に切り替わる場合を図示したタイミングチャートである。図5中、PDRは、油路50bを介してドライブプーリ56bに供給されるオイルの圧力(側圧、プーリ圧)である。
時点t1までの時間帯において、第1ポンプ20からチェック弁58及び油路50を介して、無段変速機構56に第1オイルが供給される。そのため、油路50を流れる第1オイルの圧力は、比較的高い油圧であり、P1>PH(PH0)である。また、第3オイルの圧力P3は、ライン圧PH及び出力圧P1よりも低い(PH>P3、P1>P3)。また、ドリブンプーリ56aに供給されるオイルの圧力(側圧PDN)は、ライン圧PHよりも若干低い。これは、油路50からドリブンプーリ56aに至る油圧系統のリーク等によって、ドリブンプーリ56aに供給されるオイルの流量が若干少なくなることに起因する。
ここで、油圧制御装置10の制御ユニット28は、時間経過に対して、ドリブンプーリ56aの側圧PDN、ドライブプーリ56bの側圧PDR及び第3オイルの圧力P3が一定値を維持するように、第2ポンプ30等を制御する。一方、制御ユニット28は、時間経過に対して、第2ポンプ30の回転数Nep(第2ポンプ30のトルク)が上昇するように、ドライバ34を介してモータ32を制御する。この結果、第2ポンプ30の回転数Nepの上昇に伴って、第2ポンプ30から吐出される第2オイルの流量が徐々に増加する。
そして、時点t1において、第2ポンプ30からの第2オイルの吐出流量が、第1ポンプ20から油路22を介して供給される第1オイルの流量を上回ると、チェック弁58が閉じられる。これにより、第1ポンプ20からチェック弁58及び油路50を介した無段変速機構56への第1オイルの供給(図4A参照)より、第2ポンプ30から油路50を介した無段変速機構56への第2オイルの供給(図4B参照)に切り替わる。従って、時点t1以降、第2オイルの圧力がライン圧PHとなる。この結果、時点t1以降、時間経過に伴って、出力圧P1を徐々に低下させることができる。
ライン圧PHは、時点t2まで所定圧であるPH0に維持されているが、時点t2以降は時間経過に伴って徐々に上昇する。その後、時点t3で出力圧P1が第3オイルの圧力P3にまで低下し(P1≒P3)、その後、出力圧P1は、圧力P3に維持される。従って、出力圧P1が最も低い圧力P3まで低下した時点t3が、最適な第2ポンプ30の運転点(最適運転点)である。そのため、制御ユニット28は、この最適運転点でのライン圧PHの値を最適な目標値として、第2ポンプ30を駆動制御させる。なお、最適運転点では、出力圧P1が最も低いので、第1ポンプ20の仕事量が削減され、車両14の燃費の向上が見込める。また、最適運転点でのライン圧PHには、時点t2までの一定値のライン圧PH0と、無段変速機構56に至る油圧系統での圧損等も考慮した圧力値ΔPHαとが含まれる(PH=PH0+ΔPHα)。
時点t3以降も時間経過に伴って、第2ポンプ30の回転数Nepが上昇すると共に、ライン圧PHも上昇する。すなわち、制御ユニット28は、側圧PDN等に基づく要求出力に応じた制御信号を生成し、ドライバ34を介してモータ32を回転させることにより、第2ポンプ30を回転させる。この場合、要求出力に応じて第2ポンプ30の回転数Nepを上昇させれば、第2ポンプ30の運転状況(ライン圧PH)は、最適運転点を含む最適制御ゾーンから、注意ゾーン及び警戒ゾーンに順次移行する。
最適制御ゾーンは、第2ポンプ30の回転によって、第1ポンプ20の仕事量が削減され、車両14の燃費を向上させることができる最適なライン圧PHの領域である。注意ゾーンは、最適制御ゾーンよりも高いライン圧PHの領域であり、燃費の向上を図ることが困難になる領域である。さらに、警戒ゾーンは、注意ゾーンよりも高いライン圧PHの領域であり、燃費の向上を図ることが困難になると共に、無段変速機構56へのオイル供給を回避する必要がある領域である。
<2.3 図6の説明>
具体的に、図6に示すように、第2ポンプ30の回転数Nepの指令値(指令回転数)の大きさによって、下記の課題が発生する。
すなわち、最適運転点を含む最適制御ゾーンよりも指令回転数が高い注意ゾーンでは、第2ポンプ30が過剰な回転数Nepで回転することにより、無段変速機構56に供給される第2オイルの圧力(ライン圧PH)が過剰な油圧値となる。この状態から第1ポンプ20によるオイル供給に切り替わるときに、ドリブンプーリ56a及びドライブプーリ56bでの油圧応答遅れが発生する。この油圧応答遅れに起因して、ドリブンプーリ56a及びドライブプーリ56b内の油圧(側圧PDN、PDR)が低下する可能性がある。
また、注意ゾーンよりも指令回転数が高い警戒ゾーンでは、ライン圧PHがさらに高くなるため、この状態から第1ポンプ20によるオイル供給に切り替わるときに、油圧応答遅れによる側圧PDN、PDRの低下が一層顕著となり、クラッチ圧が不足する可能性がある。
さらに、注意ゾーン及び警戒ゾーンでは、第2ポンプ30が過剰な回転数Nepで回転することにより、第2ポンプ30及びモータ32が無駄に電力を消費することになる。この結果、車両14の燃費を向上させる目的で、第2ポンプ30を駆動させ、第1ポンプ20の仕事量を低減させても、車両14の燃費が却って低下する。
一方、最適制御ゾーンよりも指令回転数が低い領域では、第1ポンプ20及び第2ポンプ30が共に駆動していることにより、チェック弁58が開閉を繰り返すハンチングが発生する。この結果、油路50を介して無段変速機構56に供給されるオイルの圧力(ライン圧PH)が変動し、無段変速機構56の動作に影響を及ぼしてしまう。また、第2ポンプ30が低回転で駆動しているため、第1ポンプ20の仕事量の削減効果が見込めず、車両14の燃費が却って低下する。
<2.4 本実施形態の特徴的な動作>
このような課題に対して、本実施形態に係る油圧制御装置10では、出力圧P1又はライン圧PHを用いたモータ32(第2ポンプ30)に対するフィードバック制御を行うことにより、第2ポンプ30を最適に制御し、車両14の燃費の低下と油圧応答遅れの発生とを抑制できるようにしている。その制御手法について、図7〜図13を参照しながら詳細に説明する。
図7は、油圧制御装置10の特徴的な動作を説明するためのフローチャートである。なお、図7の処理は、制御ユニット28が主体であり、所定時間間隔で繰り返し実行される。
図7のステップS1において、制御ユニット28の車両状態把握部28aは、車両14内の各種センサから制御ユニット28に逐次入力される各検出信号に基づいて、変速機12の油圧系統に対する油圧制御状態等を含む、車両14の各種の車両状態を把握する。
次に、ライン圧推定部28bは、側圧(プーリ圧)PDN等を指令値として、該指令値に応じたライン圧PH(推定ライン圧PHe)を推定する。図8は、ライン圧推定部28bにおけるライン圧PHの推定処理の概要を図示した説明図である。
ドリブンプーリ56aの側圧PDNは、油路50から油路50a、レギュレータバルブ52a及び油路54aを介してドリブンプーリ56aに供給されるオイルの圧力である。側圧PDNは、制御バルブ68aから油路74aを介してレギュレータバルブ52aに供給されるオイルの圧力(パイロット圧)に応じて調整可能である。一方、ドライブプーリ56bの側圧PDRは、油路50から油路50b、レギュレータバルブ52b及び油路54bを介してドライブプーリ56bに供給されるオイルの圧力である。側圧PDRは、制御バルブ68bから油路74bを介してレギュレータバルブ52bに供給されるオイルの圧力(パイロット圧)に応じて調整可能である。
そこで、ライン圧推定部28bは、マップ記憶部28jに記憶されている3Dマップを参照し、制御バルブ68aのソレノイドに供給される制御信号(電流値IDN)に応じた側圧PDNの推定値(指令値としての推定側圧PDNe)を求める。また、ライン圧推定部28bは、マップ記憶部28jに記憶されている他の3Dマップを参照し、制御バルブ68bのソレノイドに供給される制御信号(電流値IDR)に応じた側圧PDRの推定値(指令値としての推定側圧PDRe)を求める。
各3Dマップは、第1オイル又は第2オイルの油温To毎に作成された電流値IDN、IDRと推定側圧PDNe、PDReとの関係を示す3次元マップである。従って、ライン圧推定部28bは、現在の油温To及び電流値IDN、IDRに応じた推定側圧PDNe、PDReを、3Dマップから特定する。
次に、ライン圧推定部28bは、特定した2つの推定側圧PDNe、PDReのうち、高い油圧値を目標側圧PDmとして決定する。次に、ライン圧推定部28bは、マップ記憶部28jに記憶されている1Dマップを参照し、目標側圧PDmに応じたライン圧PHの目標値PHtを特定する。1Dマップは、目標側圧PDmとライン圧PHとの関係を示す1次元マップである。
最後に、ライン圧推定部28bは、目標値PHtに所定量のマージンを加えた値をライン圧PHの推定値(推定ライン圧PHe)として決定する。
また、マップ記憶部28jには、変速機12の油圧系統を構成する各構成要素の特性がマップとして記憶されている。そこで、低油圧推定部28cは、車両状態把握部28aの処理結果から、マップ記憶部28jに記憶されている各構成要素の特性のマップを用いて、第3オイルの圧力P3(推定値P3e)を推定する。
具体的に、低油圧推定部28cは、推定ライン圧PHeと、CPCバルブ70に供給する制御信号の電流値ICPCとを用いて、CRバルブ64を通過するオイルの圧力PCRを推定する。この場合、低油圧推定部28cは、温度毎に圧力PCRを求め、求めた圧力PCRの特性をマップとしてマップ記憶部28jに設定する。
次に、低油圧推定部28cは、マップ記憶部28jを参照して、圧力PCRのマップと、LCCバルブ72のソレノイドに供給する制御信号の電流値ILCCとを用いて、TCレギュレータバルブ104を通過するオイルの圧力PLCCを推定する。圧力PLCCは、ロックアップクラッチ112に供給されるオイルの圧力でもある。この場合、低油圧推定部28cは、温度毎に圧力PLCCを求め、求めた圧力PLCCの特性をマップとしてマップ記憶部28jに設定する。
次に、低油圧推定部28cは、マップ記憶部28jを参照して、電流値IDN、IDR及び側圧PDN、PDRのマップから、油路50、50a、50bを介してドリブンプーリ56a及びドライブプーリ56bに至る油圧経路のリーク量を求める。また、低油圧推定部28cは、電流値ILCCのマップからLCCバルブ72のリーク量を求めると共に、電流値ICPCのマップからCRバルブ64のリーク量及びCPCバルブ70のリーク量を求める。
さらに、低油圧推定部28cは、ドリブンプーリ56a及びドライブプーリ56bのプーリ室の面積と、ドリブンプーリ56a及びドライブプーリ56bの回転数とから、変速動作中の無段変速機構56に供給すべき第2オイルの流量(ドリブンプーリ56a及びドライブプーリ56bの変速流量)を算出する。
そして、低油圧推定部28cは、マップ記憶部28jを参照して、ドリブンプーリ56a及びドライブプーリ56bに至る油圧経路のリーク量と、LCCバルブ72のリーク量と、CPCバルブ70のリーク量と、CRバルブ64のリーク量と、変速流量と、ドリブンプーリ56a及びドライブプーリ56bのリーク量とを加算して、第2ポンプ30からドリブンプーリ56a及びドライブプーリ56bに至る高圧の油圧系統に供給すべきオイルの流量QPHを算出する。
次に、低油圧推定部28cは、マップ記憶部28jを参照して、第1ポンプ20からの第1オイルの吐出流量から、流量QPHを減算することにより、油路90を介して低圧系に供給される第3オイルの流量Q3を算出する。
次に、低油圧推定部28cは、TCレギュレータバルブ104を通過するオイルの圧力PLCCと、第3オイルの流量Q3とに基づいて、第1オイル又は第2オイルの油温Toに応じた第3オイルの圧力P3(推定値P3e)を推定する。
次のステップS2において、動作点決定部28dは、先ず、ライン圧推定部28bで推定された推定ライン圧PHeから圧力P3を減算して差圧ΔP(ΔP=PHe−P3)を算出する。すなわち、第2ポンプ30から無段変速機構56に第2オイルを供給する場合、第2ポンプ30は、図9に示すように、圧力P3の第1オイルをライン圧PH(推定ライン圧PHe)にまで加圧し、加圧した第1オイルを第2オイルとして吐出する必要がある。従って、動作点決定部28dは、第2ポンプ30の動作点を決定するために、先ず、第2ポンプ30に対する要求吐出圧(要求出力)として、推定ライン圧PHeと圧力P3との差圧ΔPを算出する。なお、動作点決定部28dは、推定ライン圧PHeに、プーリ圧を制御可能なマージン圧力を加味した上で差圧ΔPを算出することが望ましい。また、図9に示す各仕事量の詳細については、後述する。
また、ステップS2において、動作点決定部28dは、第2ポンプ30から吐出すべき要求吐出量(要求出力)としての必要流量Qを算出する。図10は、動作点決定部28d内での必要流量Qの算出方法を図示した説明図である。
動作点決定部28dでは、ドリブンプーリ56a及びドライブプーリ56bの各プーリ圧を保持するために必要な流量と、変速機12内の各バルブの動作に必要な流量とに、上記の変速流量及びリーク量、すなわち、図10中の「プーリの変速流量」、「プーリのリーク量」、「CPCバルブのリーク量」、「CRバルブのリーク量」及び「LCCバルブのリーク量」を加算することにより、必要流量Qを算出する。つまり、動作点決定部28dでは、第2ポンプ30から無段変速機構56等に第2オイルを供給する場合に、無段変速機構56等の供給対象に供給される第2オイルの流量と、その途中の経路で発生するリーク量とを合算して必要流量Qを算出する。
なお、これらのリーク量は、低油圧推定部28cで算出されるので、動作点決定部28dは、低油圧推定部28cの算出結果を用いて、必要流量Qを算出することも可能である。
このように求められた差圧ΔP及び必要流量Qを用いて、動作点決定部28dは、第2ポンプ30の動作点を決定する。図11Aは、差圧ΔPと必要流量Qとに対応する座標を動作点132として決定する場合を図示したものである。
図11Bは、差圧ΔPと第2ポンプ30の回転数Nepとの関係を示すマップ134である。マップ134には、異なる差圧ΔP毎(ΔP1<ΔP2<…<ΔP7<ΔP8)に、差圧ΔPと回転数Nepとの関係を示す特性線が引かれている。従って、動作点決定部28dは、動作点132(差圧ΔP及び必要流量Q)に応じた第2ポンプ30の回転数Nepの指令値を特定することができる。なお、制御部28iにおいてドライバ34に対する制御信号が生成されるので、図11Bのマップ134を用いた指令値の特定処理は、指令値算出部28hで行ってもよい。
そして、ステップS2において、制御ユニット28では、さらに、図12及び図13に示すように、出力圧センサ26が検出した出力圧P1、又は、ライン圧センサ60が検出したライン圧PHを用いて、動作点132の決定に用いられる差圧ΔPに対してフィードバック制御を行う。
図12は、出力圧センサ26が検出した出力圧P1を用いて、差圧ΔPに対するフィードバック制御を行う制御ユニット28内の処理を図示した説明図である。すなわち、図12は、回転数Nepの上昇に伴う出力圧P1の変化量を制御ユニット28にフィードバックさせることにより、第3オイルの圧力P3を目標値として、出力圧P1をフィードバック制御する制御手法である。
ライン圧推定部28bで推定ライン圧PHe(推定PH)が推定されると共に、低油圧推定部28cで第3オイルの圧力P3の推定値P3e(推定P3)が推定される場合に、動作点決定部28dは、推定ライン圧PHeから推定値P3eを減算して差圧ΔPの指令値ΔPi(=PHe−P3e)を生成する。また、動作点決定部28dは、推定ライン圧PHeから、出力圧センサ26が検出した出力圧P1を減算することにより、差圧ΔPの推定値ΔPe(=PHe−P1)を算出する。
次に、動作点決定部28dは、指令値ΔPiから推定値ΔPeを減算することにより偏差Δe(=ΔPi−ΔPe)を求める。求めた偏差Δeは、比例積分要素(PI制御)に通され、指令値ΔPiと加算される。つまり、動作点決定部28dは、偏差Δeを指令値ΔPiに対するフィードバック量としてフィードバック制御を行っている。
この場合、Δe=ΔPi−ΔPe=(PHe−P3e)−(PHe−P1)=P1−P3eである。従って、動作点決定部28dは、出力圧P1が第3オイルの圧力P3(推定値P3e)となるように、指令値ΔPiに対するフィードバック制御を行っている。この結果、例えば、図5の時点t2から時点t3までの時間帯において、各圧力の規定値と実際の圧力値との誤差や、第2ポンプ30の吐出性能のバラツキに起因して、オープン制御の指令値を用いて出力圧P1を圧力P3にまで低下させることができなくても、上記のフィードバック制御によって、出力圧P1を圧力P3にまで低下させることができる。次に、動作点決定部28dは、第1オイル又は第2オイルの油温Toも考慮して、フィードバック制御後の指令値ΔPiを調整する。その後、動作点決定部28dは、必要流量Qと、調整後の指令値ΔPiとを用いて、前述の動作点132の設定処理を行う。
一方、図13は、ライン圧センサ60が検出したライン圧PHを用いて、差圧ΔPに対するフィードバック制御を行う制御ユニット28内の処理を図示した説明図である。すなわち、図13は、回転数Nepの上昇に伴うライン圧PHの変化量を制御ユニット28にフィードバックさせることにより、最適運転点でのライン圧(PH0+ΔPHα)を目標値として、ライン圧PHをフィードバック制御する制御手法である。
この場合、動作点決定部28dは、推定ライン圧PHeから推定値P3eを減算して指令値ΔPiを生成するが、一方で、ライン圧センサ60が検出したライン圧PHから、推定ライン圧PHeを減算することにより、ライン圧PHの誤差値ΔPHe(=PH−PHe)を算出する。
次に、動作点決定部28dは、指令値ΔPiから誤差値ΔPHeを減算することにより偏差Δe(=ΔPi−ΔPHe)を求める。求めた偏差Δeは、比例積分要素(PI制御)に通され、指令値ΔPiと加算される。この場合も、動作点決定部28dは、偏差Δeを指令値ΔPiに対するフィードバック量としてフィードバック制御を行っている。
前述のように、Δe=ΔPi−ΔPHe、及び、ΔPHe=PH−PHeであるため、動作点決定部28dは、ライン圧PHの誤差が0、すなわち、ライン圧PHが過剰な油圧である場合には、指令値ΔPiを最適運転点(最適制御ゾーン)でのライン圧PHにまで下げるように、指令値ΔPiに対するフィードバック制御を行う。この場合も、動作点決定部28dは、第1オイル又は第2オイルの油温Toも考慮して、フィードバック制御後の指令値ΔPiを調整する。その後、動作点決定部28dは、必要流量Qと、調整後の指令値ΔPiとを用いて、前述の動作点132の設定処理を行う。
次のステップS3において、動作点決定部28dは、決定した動作点132が適切であるか否かを判定する。この場合、動作点決定部28dは、第2ポンプ30の吐出性能の限界を示す吐出性能限界線の内側(吐出性能限界線よりも低い差圧ΔP及び少ない必要流量Q)に動作点132が存在すれば、該動作点132で第2ポンプ30を駆動可能と判定する(ステップS3:YES)。
一方、動作点132が吐出性能限界線の外側である場合、動作点決定部28dは、決定した動作点132では、第2ポンプ30を駆動させることができない、すなわち、動作点132は不適切と判定し(ステップS3:NO)、次のステップS4に進む。ステップS4において、指令値算出部28hは、動作点決定部28dが決定した動作点132では第2ポンプ30を駆動させることができないので、動作点132を無視して第2ポンプ30を停止させるか、又は、第2ポンプ30を低回転状態で作動させることを指示する指令値を算出する。制御部28iは、算出された指令値に応じた制御信号をドライバ34に供給する。
ドライバ34は、供給された制御信号に基づきモータ32を停止させるか、又は、モータ32を低回転状態に制御する。これにより、第2ポンプ30は、停止するか、又は、低回転状態で作動する。この結果、第2オイルの流量が少なくなり(第2オイルの圧力が低下して)、チェック弁58が開き、第1ポンプ20からチェック弁58を介した無段変速機構56への第1オイルの供給に切り替わる。
なお、低回転状態又は停止時において、第2ポンプ30の動作点が適切と判断され、制御ユニット28からドライバ34に、第2ポンプ30の駆動を指示する指令値を出力した際、第2ポンプ30の回転数Nepが指令値に応じた回転数に上昇する途中でフィードバック制御が適用されると、偏差が蓄積して、指令値が必要以上に高くなる可能性がある。このような状態において、制御ユニット28内では、フィードバック制御を停止させる判断処理が行われる。
また、ステップS3で否定的な判定結果であった場合(ステップS3:NO)、図7中、破線で示すように、ステップS1に戻り、ステップS1の処理を繰り返し実行することも可能である。
一方、ステップS3で肯定的な判定結果であった場合(ステップS3:YES)、次のステップS5に進む。ステップS5において、仕事量算出部28eは、第2ポンプ30の駆動による第1ポンプ20の仕事低減量を算出する。
ここで、第1ポンプ20及び第2ポンプ30の仕事量について、図9を参照しながら説明する。図9に示すように、横軸をオイル(第1〜第3オイル)の流量とし、縦軸を油圧(第3オイルの圧力P3、ライン圧PH)とした場合、油圧制御装置10では、変速機12に対して油圧制御を行うため、下記(1)〜(3)のオイルの流量が必要とされる。
(1)無段変速機構56のドリブンプーリ56a及びドライブプーリ56bに供給するオイルの流量と、前進クラッチ82a及び後進ブレーキクラッチ82bに供給するオイルの流量。図9において、「リーク及び変速」と表記した部分である。この流量のうち、「プーリ」の部分が無段変速機構56への供給分であり、「クラッチ」の部分が前進クラッチ82a及び後進ブレーキクラッチ82bへの供給分である。また、この流量には、変速機12での変速動作に必要な流量と、無段変速機構56、前進クラッチ82a及び後進ブレーキクラッチ82bに至るまでの油路やバルブでのリーク量も加味されている。
(2)ロックアップクラッチ112を含めたトルクコンバータ114、及び、オイルウォーマ106に供給するオイルの流量。図9において、「ウォーマ流量」と表記した部分である。また、この流量には、トルクコンバータ114及びオイルウォーマ106に至るまでの油路やバルブでのリーク量、さらには、オイルウォーマ106の下流側に接続されたプーリシャフト56c、ベアリング56d及びベルト56eに供給されるオイルの流量も加味されている。
(3)潤滑系108に供給するオイルの流量。図9において、「潤滑」と表記した部分である。この流量には、潤滑系108に至るまでの油路やバルブでのリーク量も加味されている。
前述のように、第1〜第3オイルの圧力は、第1ポンプ20単独で作動するか、又は、第1ポンプ20及び第2ポンプ30の双方が作動するかによって変化する。
第1ポンプ20単独で作動させる場合、第1ポンプ20からチェック弁58を介して無段変速機構56に第1オイルを供給する必要があるため、第1オイルの圧力は、ライン圧PH(PH圧)となる。この場合、第1ポンプ20は、第3オイルの圧力P3(加圧前の第1オイルの圧力)に差圧ΔP(ΔP=PH−P3)を加えたライン圧PHにまで第1オイルを加圧した状態で、該第1オイルを無段変速機構56に供給する必要がある。この場合、ライン圧PHと、「リーク及び変速」、「ウォーマ流量」及び「潤滑」の流量とを乗算したものが、第1ポンプ20単独で作動したときの該第1ポンプ20の仕事量(第1仕事量)となる。また、出力圧センサ26は、ライン圧PHを出力圧P1として検出する。
一方、第1ポンプ20及び第2ポンプ30の双方を作動させる場合、第1ポンプ20は、油路22を介して第2ポンプ30に第1オイルを供給できればよいので、第1オイルの圧力は、圧力P3に抑えられる。そのため、第2ポンプ30は、圧力P3からライン圧PHにまで第1オイルを加圧し、加圧した第1オイルを第2オイルとして無段変速機構56に供給する。すなわち、第2ポンプ30は、第1オイルを差圧ΔP分だけ加圧し、第2オイルとして無段変速機構56等に供給する。なお、出力圧センサ26は、圧力P3を出力圧P1として検出する。
第2ポンプ30は、小容量の電動ポンプであり、図9中、一点鎖線の部分の仕事を行う。この場合、第2ポンプ30の仕事量は、差圧ΔPと、「リーク及び変速」の流量とを乗算したものとなる。
また、変速機12中、無段変速機構56に供給されるオイルの圧力が最も高く、次に、前進クラッチ82a及び後進ブレーキクラッチ82bに供給されるオイルの圧力が高い。そのため、図9中、第2ポンプ30の仕事量のうち、「クラッチ」よりも上側のブロックは、第2ポンプ30にとって無駄な仕事となる。すなわち、前進クラッチ82a及び後進ブレーキクラッチ82bに向けて、無段変速機構56と同等程度の圧力のオイルを供給しても、「無駄な仕事量」の損失が発生する。
また、第2ポンプ30が作動することにより、第1ポンプ20は、図9中、「削減仕事量」の分だけ、仕事を削減することができる。すなわち、第1ポンプ20の仕事量(第2仕事量)は、圧力P3と、「リーク及び変速」、「ウォーマ流量」及び「潤滑」の流量とを乗算したものとなる。
なお、変速機12における低圧系の油圧作動部のうち、潤滑系108に供給されるオイルの圧力が最も低くなる。そのため、図9中、第2仕事量のうち、「削減仕事量」と「潤滑」との間の部分のブロックは、第1ポンプ20にとって無駄な仕事となる。すなわち、潤滑系108に向けて、トルクコンバータ114及びオイルウォーマ106等と同等程度の圧力のオイルを供給しても、「無駄な仕事量」の分の損失が発生する。また、車両14のクルーズ走行時には、側圧(プーリ圧)が圧力P3よりも低くなる場合もあり得るが、本実施形態では、図9の図示内容に沿って説明する。
そして、前述のように、ACG40で発電された電力が整流器42を介してバッテリ44に充電され、該バッテリ44からドライバ34に電力が供給されて、ドライバ34の制御作用下にモータ32が駆動することにより、第2ポンプ30が作動する。この場合、ACG40は、モータ32(第2ポンプ30)を駆動させるために必要な電力量以上の仕事量を損失する。そのため、ACG40の発電量は、第2ポンプ30による第2オイルの供給に関わる損失仕事量(ACG40の発電仕事量)に対応する。
なお、ACG40は、車両14の各部に対する電力供給の仕事を担っているが、本実施形態では、第2ポンプ30の電力消費分のみを取り扱っていることに留意する。この場合、ACG40の発電仕事量は、(ACG40の発電仕事量)=(第2ポンプ30の消費電力)/(ACG40の発電効率)となる。
従って、ステップS5において、仕事量算出部28eは、エンジン回転数センサ116からのエンジン回転数New(第1ポンプ20の回転数Nmp)に基づいて第1ポンプ20の吐出流量を推定し、推定した吐出流量と、ライン圧推定部28bで推定されたライン圧PHとを乗算することにより、第1ポンプ20単独で作動するときの仕事量(第1仕事量)と、第1ポンプ20及び第2ポンプ30の双方が作動するときの第1ポンプ20の仕事量(第2仕事量)とを算出する。あるいは、仕事量算出部28eは、第1ポンプ20のフリクショントルク推定値及びエンジン回転数Newを用いて、第1ポンプ20の仕事量を算出してもよい。
次に、仕事量算出部28eは、動作点決定部28dが推定した第2ポンプ30の動作点132を用いて、又は、第2ポンプ30の回転数Nep(モータ32のモータ回転数Nem)及びトルクを用いて、第2ポンプ30(モータ32)の消費電力(仕事量)を推定する。そして、仕事量算出部28eは、推定した第2ポンプ30の消費電力と、ACG40の発電効率とに基づいて、ACG40の損失仕事量(発電仕事量)を推定する。
次に、仕事量算出部28eは、第1仕事量から、第2仕事量と、ACG40の損失仕事量とを減算することにより、第1ポンプ20の仕事低減量を算出する。
ステップS6において、診断部28fは、車両14内の各種センサの検出結果に基づいて、車両14内の各部の状態を診断する。例えば、診断部28fは、電圧センサ46が検出したバッテリ44の電圧V、及び、電流センサ48が検出した電流Iに基づき、バッテリ44の状態を診断する。
ステップS7において、仕事量判定部28gは、仕事量算出部28eで算出された仕事低減量が所定の閾値αよりも大きいか否か、さらには、車両14内の各部の異常がないか否かを判定する。仕事低減量がαよりも大きく、且つ、車両14内の各部が正常であれば(ステップS7:YES)、仕事量判定部28gは、次のステップS8において、アクセルセンサ122が検出したアクセルペダルの開度から、エンジン16に対する燃料カットが行われているか否かを判定する。
燃料カットが行われていない場合(ステップS8:NO)、次のステップS9において、指令値算出部28hは、仕事量判定部28gでの判定結果を受けて、動作点決定部28dが決定した動作点132で第2ポンプ30を作動させれば、第1ポンプ20の仕事量が低減されると判断し、該動作点132に応じた指令値を算出する。制御部28iは、算出された指令値に応じた制御信号をドライバ34に供給する。これにより、ドライバ34は、供給された制御信号に基づきモータ32を駆動させ、第2ポンプ30を回転させることができる。
一方、ステップS7において否定的な判定結果である場合(ステップS7:NO)、ステップS4に進む。ステップS4において、指令値算出部28hは、仕事低減量が閾値α以下であり、第2ポンプ30の作動による第1ポンプ20の仕事量の削減効果が得られないか、又は、車両14内のデバイスに何らかの異常があるため、変速機12に対する適切な油圧制御を行えないと判断する。そして、指令値算出部28hは、動作点決定部28dで決定した動作点132を無視し、第2ポンプ30を停止させるか、又は、第2ポンプ30を低回転状態で作動させることを指示する指令値を算出する。制御部28iは、算出された指令値に応じた制御信号をドライバ34に供給する。この場合も、ドライバ34は、供給された制御信号に基づきモータ32を停止させるか、又は、モータ32を低回転状態に制御する。これにより、第2ポンプ30は、停止するか、又は、低回転状態で作動する。
また、ステップS7で肯定的な判定結果であっても、ステップS8で肯定的な判定結果であった場合(ステップS7、S8:YES)、ステップS4に進む。この場合、指令値算出部28hは、車両14内のデバイスが正常であり、且つ、仕事低減量が閾値αより大きくても、燃料カット中であるため、燃料カットによる燃費の向上分が、ACG40の損失仕事量等によって相殺される可能性があると判断する。すなわち、燃料カットが行われている場合、燃料消費がなくなり、又は、少なくなり、第1ポンプ20の負担を軽減して、第1ポンプ20の仕事量を低減させることができても、第2ポンプ30を作動させることによるACG40の損失仕事量の増加が、燃費悪化に繋がる可能性がある。この場合でも、ステップS4が実行され、指令値算出部28hは、第2ポンプ30を停止させるか、又は、第2ポンプ30を低回転状態で作動させることを指示する指令値を算出する。制御部28iは、算出された指令値に応じた制御信号をドライバ34に供給する。
[3.本実施形態の効果]
以上説明したように、本実施形態に係る油圧制御装置10によれば、第2ポンプ30における第1オイルの吸入側(上流側)に出力圧センサ26が配設されると共に、第2オイルの吐出側(下流側)にライン圧センサ60が配設されている。制御ユニット28(の制御部28i)は、出力圧センサ26が検出した出力圧P1、又は、ライン圧センサ60が検出したライン圧PHに基づいてモータ32を制御することにより、第2ポンプ30の駆動を制御する。
これにより、検出された出力圧P1又はライン圧PHは、制御ユニット28にフィードバックされる。従って、制御ユニット28では、出力圧P1又はライン圧PHを用いてモータ32を制御することにより、第2ポンプ30を最適に駆動制御することができる。この結果、変速機12を搭載した車両14の燃費の低下、及び、無段変速機構56における油圧応答遅れの発生を抑制することが可能となる。
このように油圧制御装置10が構成されることで、車両14の様々な走行条件下において、モータ32を介して、第2ポンプ30に対する最適な制御を常時行うことが可能となる。また、モータ32及び第2ポンプ30の消費電力を最小限にしつつ、第1ポンプ20の仕事量を削減することが可能となる。さらに、最適な制御を行っているため、無段変速機構56に供給されるオイルの圧力が過剰にならないので、無段変速機構56にオイルを供給するポンプが第2ポンプ30から第1ポンプ20に切り替わったときの油圧応答遅れや油圧の低下を最小限に留めることができる。
また、制御ユニット28は、車両状態把握部28a、動作点決定部28d及び指令値算出部28hを有し、動作点決定部28dは、検出された出力圧P1又はライン圧PHを用いて差圧ΔPの指令値ΔPiに対するフィードバック制御を行い、フィードバック制御後の指令値ΔPiと、必要流量Qとを用いて動作点132を設定する。また、指令値算出部28hは、動作点決定部28dが決定した動作点132に応じた指令値を算出し、制御部28iは、算出された指令値に応じた制御信号をドライバ34に供給することにより、モータ32を制御する。
これにより、フィードバックされた出力圧P1又はライン圧PHを用いて、最適な回転数Nep又はトルクとなるように第2ポンプ30を制御することが可能となる。
さらに、制御ユニット28では、ライン圧推定部28bがライン圧PHを推定し(推定ライン圧PHe)、低油圧推定部28cが第3オイルの圧力P3を推定する(推定値P3e)。この場合、動作点決定部28dは、図12のように、検出された出力圧P1から推定値P3eを減算して、指令値ΔPiに対するフィードバック量を算出するか、あるいは、図13のように、検出されたライン圧PHから推定ライン圧PHeを減算した誤差値ΔPHeをフィードバック量として算出する。
いずれの場合でも、検出された圧力値(実測値)と、推定値との偏差がフィードバック量となり、動作点決定部28dは、実測値が推定値となるように動作点132を設定する。この結果、実測値(出力圧P1、ライン圧PH)、推定値(推定ライン圧PHe、推定値P3e)、第2ポンプ30の構造及び効率(第2ポンプ30の容積効率及び機械効率)、並びに、変速機12の油圧系統(油路やバルブでのリーク量)に種々のバラツキがある場合でも、該偏差が最小となるように指令値ΔPiを算出し、算出した指令値ΔPiに基づいてモータ32を制御することにより、第2ポンプ30を最適に駆動制御させることが可能となる。
なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
10…油圧制御装置 12…変速機
14…車両 16…エンジン
18…リザーバ 20…第1ポンプ
22、50、50a〜50c、54a、54b、66、74a、74b、76a、76b、78、84a、84b、90、98、100、110…油路
24…ライン圧調整バルブ 26…出力圧センサ
28…制御ユニット 28a…車両状態把握部
28b…ライン圧推定部 28c…低油圧推定部
28d…動作点決定部 28e…仕事量算出部
28f…診断部 28g…仕事量判定部
28h…指令値算出部 28i…制御部
28j…マップ記憶部 30…第2ポンプ
32…モータ 34…ドライバ
36…電動ポンプユニット 38…クランク軸
40…ACG 42…整流器
44…バッテリ 46…電圧センサ
48…電流センサ 52a、52b…レギュレータバルブ
56…無段変速機構 56a…ドリブンプーリ
56b…ドライブプーリ 56c…プーリシャフト
56d…ベアリング 56e…ベルト
58…チェック弁 60…ライン圧センサ
62…側圧センサ 64…CRバルブ
68a、68b…制御バルブ 70…CPCバルブ
72…LCCバルブ 80…マニュアルバルブ
82a…前進クラッチ 82b…後進ブレーキクラッチ
86…レンジセレクタ 88…クラッチ圧センサ
92a…第1スプール 92b…第2スプール
94a…第1弾性部材 94b…第2弾性部材
96a…第1ポート 96b…第2ポート
96c…第3ポート 96d…第4ポート
96e…第5ポート 96f…第6ポート
96g…第7ポート 102a〜102d…凹部
104…TCレギュレータバルブ 106…オイルウォーマ
108…潤滑系 112…ロックアップクラッチ
114…トルクコンバータ 116…エンジン回転数センサ
118…油温センサ 120…車速センサ
122…アクセルセンサ 132…動作点
134…マップ

Claims (4)

  1. 第1ポンプと変速機の油圧作動部との間に、モータによって駆動される第2ポンプ及びチェック弁が並列に接続され、前記第1ポンプから前記チェック弁を介して前記油圧作動部に第1オイルを供給するか、又は、前記第1ポンプから供給される前記第1オイルを前記第2ポンプで加圧し、加圧した前記第1オイルを第2オイルとして前記油圧作動部に供給する油圧制御装置において、
    前記第2ポンプにおける前記第1オイルの吸入側、及び、前記第2ポンプにおける前記第2オイルの吐出側のうち、少なくとも一方に設けられ、設けられた箇所でのオイルの圧力を検出する油圧センサと、
    前記油圧センサが検出したオイルの圧力に基づいて前記モータを制御することにより、前記第2ポンプの駆動を制御する制御部と、
    を有することを特徴とする油圧制御装置。
  2. 請求項1記載の油圧制御装置において、
    前記変速機を搭載した車両の車両状態に応じた、前記第2オイルの流量の要求値である要求流量と、前記第2ポンプの吐出圧の要求値である要求吐出圧とに基づいて、前記第2ポンプの動作点を設定する動作点決定部をさらに有し、
    前記動作点決定部は、前記油圧センサが検出したオイルの圧力を用いて前記要求吐出圧に対するフィードバック制御を行い、前記フィードバック制御後の要求吐出圧と、前記要求流量とを用いて前記動作点を設定し、
    前記制御部は、前記動作点に基づいて前記モータを制御することを特徴とする油圧制御装置。
  3. 請求項2記載の油圧制御装置において、
    前記第1ポンプから前記変速機の他の油圧作動部に供給されるオイルの圧力値を推定する第1油圧推定部をさらに有し、
    前記油圧センサは、前記第1ポンプと前記第2ポンプとの間に設けられ、前記第2ポンプに供給される前記第1オイルの圧力値を検出する油圧センサであり、
    前記動作点決定部は、前記油圧センサが検出した前記第1オイルの圧力値から、前記第1油圧推定部が推定したオイルの圧力値を減算することにより、前記要求吐出圧に対するフィードバック量を算出することを特徴とする油圧制御装置。
  4. 請求項2記載の油圧制御装置において、
    前記油圧作動部に供給されるオイルの圧力値を推定する第2油圧推定部をさらに有し、
    前記油圧センサは、前記第2ポンプと前記油圧作動部との間に設けられ、前記油圧作動部に供給されるオイルの圧力値を検出する油圧センサであり、
    前記動作点決定部は、前記油圧センサが検出したオイルの圧力値から、前記第2油圧推定部が推定したオイルの圧力値を減算することにより、前記要求吐出圧に対するフィードバック量を算出することを特徴とする油圧制御装置。
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