JP2019138365A - 自動変速機の制御装置及び自動変速機の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力制御弁の推定開口面積を演算する際の演算負荷を低減する。【解決手段】コントローラ１２は、所定時間後におけるレギュレータ弁の目標油圧を用いて所定時間後におけるレギュレータ弁の推定開口面積を演算する。目標油圧を実現するように開口面積が決まるという圧力制御弁の特性を用いて、所定時間後のレギュレータ弁の推定開口面積を演算するので、圧力制御弁の力のつり合い式を計算する必要がなく、レギュレータ弁の推定開口面積を演算する際の演算負荷を低減することが可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、自動変速機を制御する技術に関する。

特許文献１には、無段変速機に油圧を供給する圧力制御弁の作動を制御する油圧制御装置が開示されている。

上記の油圧制御装置は、無段変速機の変速制御を実行する際に圧力制御弁を流れることになる作動油の流量を推定し、推定した作動油の流量に基づいて圧力制御弁の補正電流を算出している。

特開２０１１−５２７９６号公報

上記の油圧制御装置は、圧力制御弁を流れる作動油の流量を推定するにあたり、圧力制御弁の力のつり合い式を用いて圧力制御弁の推定開口面積を演算している。しかしながら、圧力制御弁の力学系は複雑であり、推定開口面積の演算負荷が大きいという問題がある。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、圧力制御弁の推定開口面積を演算する際の演算負荷を低減することを目的とする。

本発明のある態様によれば、圧力制御弁を有する自動変速機の制御装置であって、所定時間後における前記圧力制御弁の目標油圧を用いて前記所定時間後における前記圧力制御弁の推定開口面積を演算する開口面積演算手段を備える、ことを特徴とする自動変速機の制御装置が提供される。

また、本発明の別の態様によれば、圧力制御弁を有する自動変速機の制御方法であって、所定時間後における前記圧力制御弁の目標油圧を用いて前記所定時間後における前記圧力制御弁の推定開口面積を演算する、ことを特徴とする自動変速機の制御方法が提供される。

これらの態様では、目標油圧を実現するように開口面積が決まるという圧力制御弁の特性を用いて所定時間後の圧力制御弁の推定開口面積を演算するので、圧力制御弁の力のつり合い式を計算する必要がない。よって、圧力制御弁の推定開口面積を演算する際の演算負荷を低減することができる。

本発明の実施形態に係るコントローラが適用される車両の概略図である。 コントローラの内部構成を示す図である。 油圧制御回路を示す図である。 コントローラが実行する流量推定処理を示すフローチャートである。 レギュレータ弁を示す模式図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るコントローラ１２が適用される車両の概略図である。車両は動力源としてエンジン１を備える。エンジン１の出力回転は、トルクコンバータ２、第１ギヤ列３、自動変速機４、第２ギヤ列５、差動装置６を介して駆動輪７へと伝達される。

トルクコンバータ２は、ロックアップクラッチ２ａを備える。ロックアップクラッチ２ａが締結されると、トルクコンバータ２における滑りがなくなり、トルクコンバータ２の伝達効率を向上させることができる。

また、車両には、エンジン１の動力の一部を利用して駆動されるオイルポンプ１０と、オイルポンプ１０から供給される作動油の圧力を調圧して自動変速機４の各部位に供給する油圧制御回路１１と、制御装置としてのコントローラ１２と、が設けられている。

自動変速機４は、バリエータ２０と、バリエータ２０に対して直列に設けられる副変速機構３０と、を備えた無段変速機である。「直列に設けられる」とは、エンジン１から駆動輪７に至るまでの動力伝達経路において、バリエータ２０と副変速機構３０とが直列に設けられるという意味である。本実施形態では、副変速機構３０がバリエータ２０の出力側に設けられているが、副変速機構３０は入力側に設けられていてもよい。

バリエータ２０は、プライマリプーリ２１と、セカンダリプーリ２２と、プーリ２１、２２の間に掛け回されるベルト２３とを備えた無段変速機構である。プーリ２１、２２は、それぞれ固定円錐板と、この固定円錐板に対してシーブ面を対向させた状態で配置され固定円錐板との間にＶ溝を形成する可動円錐板と、この可動円錐板の背面に設けられて可動円錐板を軸方向に変位させる油圧シリンダとを備える。

プーリ２１、２２に供給される油圧を調整すると、プーリ２１、２２がベルト２３を挟持する力が変化してバリエータ２０のトルク容量（伝達可能な最大トルク）が変化し、また、Ｖ溝の幅が変化してベルト２３と各プーリ２１、２２との接触半径が変化し、バリエータ２０の変速比が無段階に変化する。

副変速機構３０は前進２段・後進１段の変速機構である。副変速機構３０は、２つの遊星歯車のキャリアを連結したラビニョウ型遊星歯車機構３１と、ラビニョウ型遊星歯車機構３１を構成する複数の回転要素に接続され、それらの連係状態を変更する複数の摩擦締結要素（Ｌｏｗブレーキ３２、Ｈｉｇｈクラッチ３３、Ｒｅｖブレーキ３４）とを備える。摩擦締結要素３２〜３４への供給油圧を調整し、摩擦締結要素３２〜３４の締結状態を変更することによって、副変速機構３０の変速段が変更される。

具体的には、Ｌｏｗブレーキ３２を締結し、Ｈｉｇｈクラッチ３３とＲｅｖブレーキ３４を解放すれば副変速機構３０の変速段は１速となる。Ｈｉｇｈクラッチ３３を締結し、Ｌｏｗブレーキ３２とＲｅｖブレーキ３４を解放すれば副変速機構３０の変速段は１速よりも変速比が小さな２速となる。また、Ｒｅｖブレーキ３４を締結し、Ｌｏｗブレーキ３２とＨｉｇｈクラッチ３３を解放すれば副変速機構３０の変速段は後進となる。

各変速段で締結される摩擦締結要素によって伝達することのできるトルクは、油圧制御回路１１から摩擦締結要素３２〜３４に供給される油圧によって決定される。

コントローラ１２は、エンジン１及び自動変速機４を制御する統合コントローラであり、図２に示すように、ＣＰＵ１２１と、ＲＡＭ・ＲＯＭからなる記憶装置１２２と、入力インターフェース１２３と、出力インターフェース１２４と、これらを相互に接続するバス１２５と、から構成される。コントローラ１２を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。

入力インターフェース１２３には、アクセルペダルの操作量を表すアクセル開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ４１の出力信号、自動変速機４の入力回転速度（＝プライマリプーリ２１の回転速度）を検出する回転速度センサ４２の出力信号、車速ＶＳＰを検出する車速センサ４３の出力信号、自動変速機４の油温を検出する油温センサ４４の出力信号、セレクトレバーの位置を検出するインヒビタスイッチ４５の出力信号、ライン圧Ｐｐｌを検出する油圧センサ４６の出力信号、ブレーキペダルが踏み込まれていることを検出するブレーキスイッチ４７の出力信号等が入力される。

記憶装置１２２には、エンジン１の制御プログラム、自動変速機４の変速制御プログラム、この変速制御プログラムで用いる変速マップが格納されている。ＣＰＵ１２１は、記憶装置１２２に格納されているプログラムを読み出して実行し、入力インターフェース１２３を介して入力される各種信号に対して各種演算処理を施して、燃料噴射信号、点火時期信号、スロットル開度信号、変速制御信号を生成し、生成した各種信号を出力インターフェース１２４を介してエンジン１及び油圧制御回路１１に出力する。ＣＰＵ１２１が演算処理で使用する各種値、その演算結果は記憶装置１２２に適宜格納される。

油圧制御回路１１は、コントローラ１２からの制御信号に基づき、複数の圧力制御弁を制御して油圧の供給経路を切り換えるとともにオイルポンプ１０から供給された作動油の圧力を調圧して必要な油圧を生成し、これを自動変速機４の各部位に供給する。

油圧制御回路１１は、図３に示すように、複数の油路、複数の圧力制御弁（レギュレータ弁５０、ソレノイド弁５１〜５３、コントロール弁５４、ロックアップソレノイド弁５５、トルクコンバータレギュレータ弁５８）を備える。ライン圧油路１１ａにはオイルポンプ１０が接続されており、オイルポンプ１０から作動油が供給される。

ライン圧油路１１ａには、レギュレータ弁５０が設けられる。レギュレータ弁５０は、オイルポンプ１０から供給された作動油の圧力を調圧してライン圧Ｐｐｌを生成する。ライン圧Ｐｐｌは、各プーリ２１、２２、摩擦締結要素３２〜３４に供給される。

プライマリプーリ２１には、ライン圧Ｐｐｌを元圧としてソレノイド弁５１によって調圧された油圧が供給される。同様に、セカンダリプーリ２２には、ソレノイド弁５２によって調圧された油圧が供給され、摩擦締結要素３２〜３４には、ソレノイド弁５３によって調圧された油圧が供給される。

これにより、バリエータ２０の変速、副変速機構３０の変速段の変更、摩擦締結要素３２〜３４の容量制御が行われる。

レギュレータ弁５０の下流側であるコンバータ圧油路１１ｂには、トルクコンバータレギュレータ弁５８で生成されたコンバータ圧Ｐｔｃが供給される。

コンバータ圧油路１１ｂには、トルクコンバータ２のロックアップクラッチ２ａにアプライ圧Ｐａ及びレリーズ圧Ｐｒを供給するコントロール弁５４と、アプライ圧Ｐａとレリーズ圧Ｐｒとの差圧を制御するためのロックアップ圧Ｐｓをコントロール弁５４に供給するロックアップソレノイド弁５５が設けられる。ライン圧油路１１ａとコンバータ圧油路１１ｂとは、オリフィス５６を備えるバイパス路１１ｃにより連通している。

ロックアップクラッチ２ａは、レリーズ圧Ｐｒがアプライ圧Ｐａよりも高い状態になると解放され、アプライ圧Ｐａがレリーズ圧Ｐｒよりも高い状態になると締結される。

ロックアップソレノイド弁５５は、２方ソレノイドであって、非通電時にはコンバータ圧油路１１ｂに接続されるドレン回路１１ｄを解放して、作動油をリザーバ５７に排出する。また、通電時にはドレン回路１１ｄを遮断する方向に作動して、コンバータ圧Ｐｔｃを元圧としてロックアップ圧Ｐｓを生成し、これをコントロール弁５４に供給する。

本実施形態の車両は上記のように構成され、コントローラ１２は、バリエータ２０の変速制御を行う際に各圧力制御弁を流れることになる作動油の流量を推定し、推定した流量に基づいてソレノイド弁５１、５２の補正電流を算出する。

これは、バリエータ２０の変速を行う際に必要となる作動油の量がオイルポンプ１０から供給される作動油の量よりも多い場合は、バリエータ２０の変速を適切に行うことができないからである。

以下、コントローラ１２が実行する圧力制御弁の流量推定処理について、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。

なお、以下の説明では図５に示すレギュレータ弁５０の流量を推定する場合を例として説明するが、他の圧力制御弁の流量も同様に推定することができる。コントローラ１２は、油圧制御回路１１に設けられた全ての圧力制御弁について流量を推定することで、油圧制御回路１１全体の流量を予測する。

ステップＳ１では、コントローラ１２は、所定時間としての離散時間ｔ（ｉ）後の目標ライン圧Ｐｐｌｒｑを用いて、離散時間ｔ（ｉ）後のレギュレータ弁５０の推定開口面積Ａ（ｉ）を演算する。

レギュレータ弁５０の流量は、式（１）：

により算出することができる。Ｑｒｅｇはレギュレータ弁５０を流れる作動油の流量、Ａはレギュレータ弁５０の開口面積、Ｃｄは流量係数、ρは流体密度を示す。

また、レギュレータ弁５０による圧力変化は、式（２）：

により算出することができる。Ｑｏｐはオイルポンプ１０から供給される作動油の流量、Ｑｔｍはバリエータ２０等に供給される作動油の流量、Ｂは体積弾性係数を示す。Ｑｏｐは既知である。

体積弾性係数Ｂは、作動油の温度や空気含有率に基づいて設定される。作動油の温度と空気含有率との一方のみに基づいて体積弾性係数Ｂを設定してもよいが、作動油の温度と空気含有率との両方に基づいて設定することで、体積弾性係数Ｂの精度をより向上させることができる。体積弾性係数Ｂは、例えば、マップを参照して設定される。

コントローラ１２は、変速制御を実行する際にレギュレータ弁５０を制御してライン圧Ｐｐｌを調圧する。ここで、圧力制御弁の特性によりΔｔ時間後のライン圧Ｐｐｌは目標油圧になるので、離散時間ｔ（ｉ）、目標ライン圧Ｐｐｌｒｑ（ｉ）を導入すると、式（２−２）：

が導かれる。

また、式（２）は、Ｑｔｍの前回の流量を用いることで、式（２−３）：

となる。

ここで、式（２−２）と式（２−３）の関係は式（２−４）：

である。

よって、式（２−２）と式（２−３）から式（３）：

が導かれる。

式（３）より、Ｑｒｅｇ（ｉ）は式（３−２）：

となる。

式（１）から、開口面積Ａは式（１−２）：

となる。

式（１−２）と式（３−２）から式（４）：

が導かれる。

ステップＳ２では、コントローラ１２は、式（４）より求めた推定開口面積Ａ（ｉ）の演算値（以下、演算開口面積という。）がレギュレータ弁５０の最大開口面積よりも大きいか判定する。最大開口面積は開口面積Ａの上限値であって、設計的に定まる。

コントローラ１２は、演算開口面積が最大開口面積よりも大きいと判定すると、推定開口面積Ａ（ｉ）として最大開口面積を採用して以降の演算を行う（ステップＳ３）。また、演算開口面積が最大開口面積以下と判定すると、推定開口面積Ａ（ｉ）として演算開口面積を採用して以降の演算を行う（ステップＳ４）。

ステップＳ５では、コントローラ１２は、離散時間ｔ（ｉ）後のレギュレータ弁５０の推定流量Ｑｒｅｇ（ｉ）を演算する。

推定流量Ｑｒｅｇ（ｉ）は、式（５）：

により算出することができる。

ステップＳ６では、コントローラ１２は、レギュレータ弁５０による単位時間当たりの圧力変化量ΔＰｐｌ／Δｔを演算する。具体的には、式（２−３）により算出することができる。

ステップＳ７では、コントローラ１２は、式（２−３）より求めた圧力変化量ΔＰｐｌ／Δｔの演算値（以下、演算圧力変化量という。）がレギュレータ弁５０の最大圧力変化量よりも大きいか判定する。最大圧力変化量は、例えば、２０ＭＰａ／ｓｅｃ程度である。なお、最大圧力変化量は圧力制御弁の固有の値であり、実験等により求められる。

コントローラ１２は、演算圧力変化量が最大圧力変化量よりも大きいと判定すると、圧力変化量ΔＰｐｌ／Δｔとして最大圧力変化量を採用して以降の演算を行う（ステップＳ８）。また、演算圧力変化量が最大圧力変化量以下と判定すると、圧力変化量ΔＰｐｌ／Δｔとして演算圧力変化量を採用して以降の演算を行う（ステップＳ９）。

ステップＳ１０では、コントローラ１２は、離散時間ｔ（ｉ）後の推定ライン圧Ｐｐｌ（ｉ）を演算する。

推定ライン圧Ｐｐｌ（ｉ）は、式（６）：

により算出することができる。

続いて、上記のように流量推定処理を行うことによる効果について説明する。

圧力制御弁を流れる作動油の流量を推定する方法としては、圧力制御弁の力のつり合い式を用いて圧力制御弁の推定開口面積を演算する方法が知られている。しかしながら、圧力制御弁の力学系は複雑であり、推定開口面積の演算負荷が大きいという問題がある。

これに対して、本実施形態では、コントローラ１２は、離散時間（ｉ）後におけるレギュレータ弁５０の目標ライン圧Ｐｐｌｒｑ（ｉ）を用いて離散時間（ｉ）後におけるレギュレータ弁５０の推定開口面積Ａ（ｉ）を演算する。また、コントローラ１２は、演算した推定開口面積Ａ（ｉ）を用いて離散時間（ｉ）後におけるレギュレータ弁５０の推定流量Ｑｒｅｇ（ｉ）を演算する。

つまり、本実施形態では、目標油圧を実現するように開口面積が決まるという圧力制御弁の特性、より具体的には、レギュレータ弁５０の目標ライン圧Ｐｐｌｒｑ（ｉ）を用いて、レギュレータ弁５０の推定開口面積Ａ（ｉ）を演算している。これによれば、圧力制御弁の力のつり合い式を計算する必要がないので、所定時間後における圧力制御弁の推定開口面積を演算する際の演算負荷を低減することができる（請求項１、２、７に対応する効果）

また、コントローラ１２は、演算した推定流量Ｑｒｅｇ（ｉ）を用いてレギュレータ弁５０における単位時間あたりの圧力変化量ΔＰｐｌ／Δｔを演算し、演算した圧力変化量ΔＰｐｌ／Δｔを用いて離散時間（ｉ）後におけるレギュレータ弁５０の推定ライン圧Ｐｐｌ（ｉ）を演算する。

これによれば、モデルで油圧を予測するので、様々なシチュエーションに対応させることができる。よって、様々なシチュエーションに対応するためのマップを準備する必要がない（請求項３に対応する効果）。

また、コントローラ１２は、演算圧力変化量がレギュレータ弁５０の最大圧力変化量よりも大きい場合は、圧力変化量ΔＰｐｌ／Δｔとして最大圧力変化量を採用する。

このように制約条件を用いて計算を収束させることで、演算負荷をさらに低減できる。また、油圧推定の精度を向上させることができる（請求項４に対応する効果）。

また、コントローラ１２は、演算開口面積がレギュレータ弁５０の最大開口面積よりも大きい場合は、推定開口面積Ａ（ｉ）として最大開口面積を採用する。

このように制約条件を用いて計算を収束させることで、演算負荷をさらに低減できる。また、流量推定の精度を向上させることができる（請求項５に対応する効果）。

また、コントローラ１２は、作動油の温度及び空気含有率の少なくとも一方に基づいて作動油の体積弾性係数Ｂを設定する。

これによれば、体積弾性係数Ｂの精度が向上するので、流量推定及び油圧推定の精度を向上させることができる（請求項６に対応する効果）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、油圧制御回路１１は、圧力制御弁としてレギュレータ弁５０、ソレノイド弁５１〜５３、コントロール弁５４、ロックアップソレノイド弁５５、及びトルクコンバータレギュレータ弁５８を備えている。しかしながら、油圧制御回路１１の構成はこれに限られるものではなく、一部の圧力制御弁を備えない構成であってもよいし、他の圧力制御弁を備える構成であってもよい。そして、それぞれの圧力制御弁の目標油圧を用いて、それぞれの推定開口面積を演算することができる。

４ 自動変速機
１２ コントローラ（制御装置）
５０ レギュレータ弁（圧力制御弁）
５１ ソレノイド弁（圧力制御弁）
５２ ソレノイド弁（圧力制御弁）
５３ ソレノイド弁（圧力制御弁）
５４ コントロール弁（圧力制御弁）
５５ ロックアップソレノイド弁（圧力制御弁）
５８ トルクコンバータレギュレータ弁（圧力制御弁）

Claims (7)

1. 圧力制御弁を有する自動変速機の制御装置であって、
   所定時間後における前記圧力制御弁の目標油圧を用いて前記所定時間後における前記圧力制御弁の推定開口面積を演算する開口面積演算手段を備える、
   ことを特徴とする自動変速機の制御装置。
2. 請求項１に記載の自動変速機の制御装置であって、
   前記開口面積演算手段によって演算した前記推定開口面積を用いて前記所定時間後における前記圧力制御弁の推定流量を演算する流量演算手段を備える、
   ことを特徴とする自動変速機の制御装置。
3. 請求項２に記載の自動変速機の制御装置であって、
   前記流量演算手段によって演算した前記推定流量を用いて前記圧力制御弁における単位時間あたりの圧力変化量を演算する圧力変化量演算手段と、
   前記圧力変化量演算手段で演算した前記圧力変化量を用いて前記所定時間後における前記圧力制御弁の推定油圧を演算する油圧演算手段と、
   を備えることを特徴とする自動変速機の制御装置。
4. 請求項３に記載の自動変速機の制御装置であって、
   前記圧力変化量演算手段は、演算した前記圧力変化量が前記圧力制御弁の最大圧力変化量よりも大きい場合は、前記圧力変化量として前記最大圧力変化量を採用する、
   ことを特徴とする自動変速機の制御装置。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の自動変速機の制御装置であって、
   前記開口面積演算手段は、演算した前記推定開口面積が前記圧力制御弁の最大開口面積よりも大きい場合は、前記推定開口面積として前記最大開口面積を採用する、
   ことを特徴とする自動変速機の制御装置。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の自動変速機の制御装置であって、
   作動油の温度及び空気含有率の少なくとも一方に基づいて前記作動油の体積弾性係数を設定する、
   ことを特徴とする自動変速機の制御装置。
7. 圧力制御弁を有する自動変速機の制御方法であって、
   所定時間後における前記圧力制御弁の目標油圧を用いて前記所定時間後における前記圧力制御弁の推定開口面積を演算する、
   ことを特徴とする自動変速機の制御方法。

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