JP4652475B2 - ベルト式無段変速機の制御装置と制御方法 - Google Patents
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Description
このベルト式無段変速機の制御装置において、通常制御とベルトスリップ制御とを切り替える手段と、セカンダリ油圧を制御する手段と、を備えた。
前記通常制御とベルトスリップ制御とを切り替える手段は、ベルトスリップ制御許可条件に基づいて、通常制御のときよりもセカンダリ油圧を低減させるベルトスリップ制御を許可するかを判断し、前記通常制御と前記ベルトスリップ制御とを切り替える。
前記通常制御時は、目標セカンダリ油圧と実セカンダリ油圧との偏差に基づくフィードバック制御により指令セカンダリ油圧を決め、前記セカンダリプーリへのセカンダリ油圧を制御する。
前記ベルトスリップ制御時は、前記偏差に基づくフィードバック制御を禁止し、禁止したフィードバック制御に代えて、前記セカンダリ油圧を加振し、実セカンダリ油圧に含まれる振動成分と実変速比に含まれる振動成分との位相差を監視することでベルトスリップ状態を推定し、この推定に基づき所定のベルトスリップ状態を保つように指令セカンダリ油圧を決め、前記セカンダリプーリへのセカンダリ油圧を制御する。
このようにベルトスリップ制御時は、油圧偏差に基づくフィードバック制御を禁止することにより、実セカンダリ油圧を意図的に加振してもセカンダリ油圧制御が安定するため、実セカンダリ圧を加振することが可能となり、実セカンダリ油圧に含まれる振動成分と実変速比に含まれる振動成分との位相差を監視することで推定するベルトスリップ状態の推定精度が向上する。また、ベルトスリップ制御中、実セカンダリ油圧情報を用いたフィードバック制御を維持する場合のように、制御が不安定になることがない。
この結果、ベルトスリップ制御中、ベルトスリップ状態の推定精度を確保しつつ、セカンダリ油圧の制御安定性の向上を図ることができる。
図1は、実施例1の制御装置と制御方法が適用されたベルト式無段変速機搭載車両の駆動系と制御系を示す全体システム図である。図2は、実施例1の制御装置と制御方法が適用されたベルト式無段変速機構を示す斜視図である。図3は、実施例1の制御装置と制御方法が適用されたベルト式無段変速機構のベルトの一部を示す斜視図である。以下、図1〜図3に基づきシステム構成を説明する。
ここで、BSC許可条件の一例を下記に示す。
(1) ベルト式無段変速機構4の伝達トルク容量が安定していること(伝達トルク容量の変化率が小さいこと)。
この条件(1)は、例えば、
a. |指令トルク変化率|<所定値
b. |指令変速比変化率|<所定値
という2つの条件成立に基づき判断する。
(2) プライマリプーリ42への入力トルクの推定精度が信頼できる範囲に入っていること。
この条件(2)は、例えば、エンジンコントロールユニット88からのトルク情報(推定エンジントルク)、トルクコンバータ2のロックアップ状態、ブレーキペダルの操作状態、レンジ位置等に基づき判断する。
(3) 所定時間、上記(1),(2)の許可状態を継続すること。
ステップS2では、以上の条件(1),(2),(3)の全ての条件を満たすか否かを判断する。
ここで、BSC継続条件の一例を下記に示す。
(1) ベルト式無段変速機構4の伝達トルク容量が安定していること(伝達トルク容量の変化率が小さいこと)。
この条件(1)は、例えば、
a. |指令トルク変化率|<所定値
b. |指令変速比変化率|<所定値
という2つの条件成立に基づき判断する。
(2) プライマリプーリ42への入力トルクの推定精度が信頼できる範囲に入っていること。
この条件(2)は、例えば、エンジンコントロールユニット88からのトルク情報(推定エンジントルク)、トルクコンバータ2のロックアップ状態、ブレーキペダルの操作状態、レンジ位置等に基づき判断する。
以上の条件(1),(2)を共に満たすか否かを判断する。
すなわち、BSC許可条件とBSC継続条件の差異は、BSC継続条件にはBSC許可条件のうち(3)の継続条件が無いことである。
すなわち、指令セカンダリ油圧を求めるに際して、通常制御時のフィードバック制御を禁止して、ベルトスリップ制御中のゼロ偏差を用いたオープン制御に切り替える。そして、ベルトスリップ制御から通常制御へ移行すると、再びフィードバック制御に復帰する。
すなわち、図7のフローチャートにおいて、ステップS321では、“ベルトスリップ制御からのトルクリミット要求”をドライバ要求トルクとする。
ここで、実セカンダリ油圧振幅をA、実変速比振幅をBとすると、
実セカンダリ油圧振動:Asinωt …(1)
実変速比振動:Bsin(ωt+θ) …(2)
で表される。
(1)と(2)を掛け合わせ、積和の公式である
sinαsinβ=-1/2{cos(α+β)−cos(α−β)} …(3)
を用いると、
Asinωt×Bsin(ωt+θ)=(1/2)ABcosθ−(1/2)ABcos(2ωt+θ) …(4)
となる。
上記(4)式において、ローパスフィルタを通すと、加振周波数の2倍成分である(1/2)ABcos(2ωt+θ)が低減され、上記(4)式は、
Asinωt×Bsin(ωt+θ)≒(1/2)ABcosθ …(5)
というように、振幅A,Bと実セカンダリ油圧振動から実変速比振動までの位相差θの式にて表すことができる。
さらに、「算出トルク容量」とは、BSC中(図13のフェーズ(2))と復帰処理時(図13のフェーズ(3))のトルク容量である。この算出トルク容量は、実セカンダリ油圧と実変速比に基づく値であり、具体的には、実セカンダリ油圧と実変速比により算出される値である(二つのプーリ42,43のうち、エンジントルクが入ってくる側のプーリ、すなわち、プライマリプーリ42でのトルク容量)。
実施例1のベルト式無段変速機構4の制御装置と制御方法における作用を、「BSC許可判定作用とBSC継続判定作用」、「ベルトスリップ制御作用(BSC作用)」、「BSC中のセカンダリ油圧のフィードバック制御禁止作用」、「BSCから通常制御への復帰制御におけるトルクリミット作用」、「BSCから通常制御への復帰制御におけるプライマリ回転上昇率リミット作用」に分けて説明する。
車両走行を開始すると、図5のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2へと進み、ステップS2でのBSC許可判定条件の全てを満足しない限り、ステップS1→ステップS2へと進む流れが繰り返され、通常制御が維持される。すなわち、ステップS2でのBSC許可判定条件の全てを満足することが、BSC制御の開始条件とされる。
(1) ベルト式無段変速機構4の伝達トルク容量が安定していること(伝達トルク容量の変化率が小さいこと)。
この条件(1)は、例えば、
a. |指令トルク変化率|<所定値
b. |指令変速比変化率|<所定値
という2つの条件成立に基づき判断する。
(2) プライマリプーリ42への入力トルクの推定精度が信頼できる範囲に入っていること。
この条件(2)は、例えば、エンジンコントロールユニット88からのトルク情報(推定エンジントルク)、トルクコンバータ2のロックアップ状態、ブレーキペダルの操作状態、レンジ位置等に基づき判断する。
(3) 所定時間、上記(1),(2)の許可状態を継続すること。
ステップS2では、以上の条件(1),(2),(3)の全ての条件を満たすか否かを判断する。
このため、ベルトスリップ制御中において、(1),(2)の条件のうち1つの条件でも満足しない状態となったら直ちにベルトスリップ制御を止めて通常制御へ復帰させるため、制御精度が保証されない状態でのベルトスリップ制御の継続を防止することができる。
ベルトスリップ制御の開始時は、安全率を見積もってベルト滑りのないクランプ力を得るセカンダリ油圧となっているため、位相差θが所定値1未満という条件が成立し、図8のフローチャートにおいて、ステップS331→ステップS332→ステップS333→ステップS334→ステップS335→ステップS339へと進む流れが繰り返され、この流れを繰り返す毎に指令セカンダリ油圧が、−ΔPsecの補正を受けて低下する。そして、位相差θが所定値1以上になると、位相差θが所定値2になるまでは、図8のフローチャートにおいて、ステップS331→ステップS332→ステップS333→ステップS334→ステップS336→ステップS337→ステップS339へと進む流れとなり、指令セカンダリ油圧が維持される。そして、位相差θが所定値2以上になると、図8のフローチャートにおいて、ステップS331→ステップS332→ステップS333→ステップS334→ステップS336→ステップS338→ステップS339へと進む流れとなり、指令セカンダリ油圧が、+ΔPsecの補正を受けて上昇する。
すなわち、ベルトスリップ制御では、位相差θが所定値1以上で所定値2未満という範囲内となるスリップ率を維持する制御が行われることになる。
まず、時刻t1にて上記(1),(2)のBSC許可条件が成立し、(1),(2)のBSC許可条件成立が継続し((3)のBSC許可条件)、時刻t2に達すると、上記(1),(2)のBSC継続条件のうち、少なくとも一つの条件が不成立となる時刻t2〜時刻t3までの間、BSC作動フラグとSEC圧F/B禁止フラグ(セカンダリ圧フィードバック禁止フラグ)が立てられ、ベルトスリップ制御が行われる。なお、時刻t3の少し前からのアクセル踏み込み操作によりBSC継続条件のうち、少なくとも一つの条件が不成立になると、時刻t3から時刻t4までは、通常制御への復帰制御が行われ、時刻t4以降は、通常制御が行われることになる。
ベルトスリップ制御の開始から終了までのベルトスリップ制御中においては、指令セカンダリ油圧を、実セカンダリ油圧を用いることのないオープン制御により求め、指令セカンダリ油圧のフィードバック制御を禁止するフィードバック制御禁止作用を説明する。
図6のステップS32では、BSC許可判定からBSC継続判定が維持されているベルトスリップ制御中、図7のステップS321において、“ベルトスリップ制御からのトルクリミット要求”をドライバ要求トルクとすることで、トルクリミット処理を行うようにしている。以下、図10及び図13に基づいて通常制御復帰時のトルクリミット作用を説明する。
このトルク制限量は、様々な要求から決まる。例えば、ベルト式無段変速機構4からの要求として、通常制御中(図13のフェーズ(1))のベルト式無段変速機構4の入力トルク上限を“通常制御中のトルクリミット要求”とし、CVTコントロールユニット8がエンジンコントロールユニット88に対しこの“通常制御中のトルクリミット要求”を送信する。エンジンコントロールユニット88は、このようにして様々なコントローラから要求される複数の“トルクリミット要求”のうち最小のものをトルク制限量として選択することになる。
ただし、BSC中(図13のフェーズ(2))の“BSCからのトルクリミット要求”は、図10のトルクリミットのための事前準備であり、BSC中(図13のフェーズ(2))においては、事実上、トルク制限としては機能していない。
ベルトスリップ制御から通常制御への復帰制御時に、上記のように、トルクリミット制御を行い、ベルト式無段変速機構4への入力トルクの変化速度を抑制した状態で変速比を通常の変速速度で変化させると、回転イナーシャ変化に基づく入力トルクの低下が顕著にあらわれるため、ドライバに不要な減速感(引きショック)を与えてしまう。このため、ベルト式無段変速機構4への入力トルクの変化速度制限に伴い、変速比の変化速度を制限するようにしている。
実施例1のベルト式無段変速機構4の制御装置と制御方法にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
このため、ベルトスリップ制御中、ベルトスリップ状態の推定精度を確保しつつ、セカンダリ油圧の制御安定性の向上を図るベルト式無段変速機構4の制御装置を提供することができる。
このため、実セカンダリ油圧を加振しても、セカンダリ油圧制御に影響を及ぼさないことで、振動成分の位相差θが明確に取得でき、この位相差θを監視することで、ベルトスリップ直前の領域を確実に判定することができる。
このため、オープン制御からフィードバック制御への復帰時、セカンダリ油圧に落差が生じることにより乗員に違和感を与えることを防止することができる。
このため、ベルトスリップ制御中、ベルトスリップ状態の推定精度を確保しつつ、セカンダリ油圧の制御安定性の向上を図るベルト式無段変速機構4の制御方法を提供することができる。
このため、ベルトスリップ状態と相関関係にある位相差の監視によりベルトスリップ状態の変化を的確に把握できることで、ベルトスリップ制御中、所定のベルトスリップ状態を安定して保つことができる。この結果、ベルトフリクションの低下状態が安定して保たれるベルトスリップ制御により、狙っている省エネルギ効果(実用燃費効果)を実現することができる。
2 トルクコンバータ
3 前後進切替機構
4 ベルト式無段変速機構
40 変速機入力軸
41 変速機出力軸
42 プライマリプーリ
43 セカンダリプーリ
44 ベルト
45 プライマリ油圧室
46 セカンダリ油圧室
5 終減速機構
6,6 駆動輪
7 変速油圧コントロールユニット
70 オイルポンプ
71 レギュレータ弁
72 ライン圧ソレノイド
73 変速制御弁
74 減圧弁
75 セカンダリ油圧ソレノイド
76 サーボリンク
77 変速指令弁
78 ステップモータ
8 CVTコントロールユニット
80 プライマリ回転センサ
81 セカンダリ回転センサ
82 セカンダリ油圧センサ
83 油温センサ
84 インヒビタースイッチ
85 ブレーキスイッチ
86 アクセル開度センサ
87 他のセンサ・スイッチ類
88 エンジンコントロールユニット
90 基礎油圧計算部
91 ライン圧制御部
92 セカンダリ油圧制御部(セカンダリ油圧制御手段)
93 正弦波加振制御部
94 セカンダリ油圧補正部
Claims (3)
- 駆動源から入力するプライマリプーリと、駆動輪へ出力するセカンダリプーリと、前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリに掛け渡したベルトと、を有し、前記セカンダリプーリへの指令セカンダリ油圧に基づいてベルトクランプ力を制御するベルト式無段変速機の制御装置において、
ベルトスリップ制御許可条件に基づいて、通常制御のときよりもセカンダリ油圧を低減させるベルトスリップ制御を許可するかを判断し、前記通常制御と前記ベルトスリップ制御とを切り替える手段と、
前記通常制御時は、目標セカンダリ油圧と実セカンダリ油圧との偏差に基づくフィードバック制御により指令セカンダリ油圧を決め、前記セカンダリプーリへのセカンダリ油圧を制御し、前記ベルトスリップ制御時は、前記偏差に基づくフィードバック制御を禁止し、禁止したフィードバック制御に代えて、前記セカンダリ油圧を加振し、実セカンダリ油圧に含まれる振動成分と実変速比に含まれる振動成分との位相差を監視することでベルトスリップ状態を推定し、この推定に基づき所定のベルトスリップ状態を保つように指令セカンダリ油圧を決め、前記セカンダリプーリへのセカンダリ油圧を制御する手段と、
を備えたことを特徴とするベルト式無段変速機の制御装置。 - プライマリプーリおよびセカンダリプーリとベルトとの間のベルトクランプ力を油圧で制御するベルト式無段変速機の制御方法において、
ベルトスリップ制御許可条件に基づいて、通常制御のときよりも油圧を低減させるベルトスリップ制御を許可するかを判断し、前記通常制御と前記ベルトスリップ制御とを切り替え、
前記通常制御時は、目標油圧と実油圧との偏差に基づくフィードバック制御により指令油圧を決めてベルトクランプ力を制御し、
前記ベルトスリップ制御時は、前記偏差に基づくフィードバック制御を禁止し、禁止したフィードバック制御に代え、前記油圧を加振して、実油圧に含まれる振動成分と実変速比に含まれる振動成分との乗算値に基づき指令油圧を決めてベルトクランプ力を制御する
ことを特徴とするベルト式無段変速機の制御方法。 - プライマリプーリおよびセカンダリプーリとベルトとの間のベルトクランプ力を油圧で制御するベルト式無段変速機の制御方法において、
ベルトスリップ制御許可条件に基づいて、通常制御のときよりも油圧を低減させるベルトスリップ制御を許可するかを判断し、前記通常制御と前記ベルトスリップ制御とを切り替え、
前記通常制御時は、目標油圧と実油圧との偏差に基づくフィードバック制御により指令油圧を決めてベルトクランプ力を制御し、
前記ベルトスリップ制御時は、前記偏差に基づくフィードバック制御を禁止し、禁止したフィードバック制御に代え、前記油圧を加振して、実油圧に含まれる振動成分と実変速比に含まれる振動成分との位相差に基づき指令油圧を決めてベルトクランプ力を制御する
ことを特徴とするベルト式無段変速機の制御方法。
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