JP4810468B2 - 変速制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、変速制御装置に関し、特に、コーナーを走行するに際してよりドライバビリティを向上させることの可能な変速制御装置に関する。

コーナー情報に基づいて、変速比を変更する変速制御装置が知られている。例えば、特開２００２−１２２２２５号公報（特許文献１）には、車両周辺或いは車両前方の状況に関連した情報に基づいて自動変速機の協調変速制御を行う場合に、協調変速制御手段において、予め記憶されたダウン変速マップから道路の曲がり情報（曲率半径Ｒ）および路面傾斜情報（路面勾配θ_R ）に基づいて自動変速機の変速を直接判断し、その判断された変速が行われるように変速段が切り換えられ、これにより、道路のカーブや路面傾斜に即した変速段或いは変速比が直ちに得られる車両用変速制御装置が開示されている。

特開２００２−１２２２２５号公報

変速制御装置において、変更先の変速比を求める場合、例えば、コーナーの曲がり度合い（半径Ｒなど）、路面勾配、及び車速から算出した変速比では、コーナー立上り後の道路状況によっては、適切な変速比とはならない場合がある。例えば、図８及び図９に示すように、コーナー７０１，７０２の半径Ｒと路面勾配が同一であっても、コーナー７０１，７０２の後の道路の直線度合いや路面勾配によっては、コーナー立ち上がり時にダウンシフトが必要になったり（パワーオンダウン、図９参照）、一方、コーナー立ち上がり時にダウンシフトしないようにコーナー進入時の変速比を設定すると、必要以上にローギヤになってしまうことがあった（図８参照）。

上記のように、制御の効果を出そうとすると、運転者に違和感が出る場合があり、また、ＡＴの多段化やＣＶＴ、ＨＶへの適用の際には、選択ギヤ比が多くなり、よりきめ細かい条件で変速比を決める必要が出てくる。

本発明の目的は、コーナーを走行するに際してよりドライバビリティを向上させることの可能な変速制御装置を提供することである。

本発明の変速制御装置は、コーナーの情報に基づいて変速比を変更する変速制御装置であって、前記コーナーを通過する際の必要減速度に基づき設定した第１目標変速比と、前記コーナーの立上り後の道路の情報から求めた必要駆動力に基づき設定した第２目標変速比との最大値を目標変速比として、前記コーナーの進入前に前記変速比を前記目標変速比に変更することを特徴としている。

本発明の変速制御装置において、前記道路の情報には、直線路の距離、路面勾配、及び道路幅の少なくともいずれか一つが含まれることを特徴としている。

本発明の変速制御装置において、前記必要駆動力は、前記道路の情報に加えて、運転者の情報に基づいて求められることを特徴としている。

本発明によれば、コーナーを走行するに際してよりドライバビリティを向上させることが可能となる。

以下、本発明の変速制御装置の一実施形態について説明する。

図１から図７を参照して、第１実施形態について説明する。

本実施形態では、コーナー情報に基づく変速比の制御において、コーナーの曲がり度合いと、路面勾配と、現在の車速に基づいて目標減速度（必要減速度）を算出するとともに、その目標減速度に基づいて最適変速比（第１最適変速比）を算出する制御にプラスして、コーナー立上り後の直線距離と路面勾配に基づいて必要駆動力を算出するとともに、その必要駆動力に基づいて最適変速比（第２最適変速比）を算出し、上記第１及び第２最適変速比の最大値（ローギヤ比）を選択する。

コーナー進入のための第１最適変速比を決めるだけだと、コーナー立上り後の直線距離や道路勾配によっては、適切なギヤ比とならない場合がある。そこで、本実施形態では、コーナー立上り時の必要駆動力に基づく第２最適変速比との最大値とすることにより、従来以上にドライバー感性に合う設定とすることができる。

本実施形態の構成としては、以下に詳述するように、コーナーに対してダウンシフト制御を行う手段を有する自動変速機（有段の自動変速機、ＣＶＴ、自動変速モード付きマニュアルトランスミッション等）と、コーナーの曲がり度合い（コーナーの半径、コーナーの曲率）を検知又は推定する手段（ナビゲーションシステム等）とを備えている。ハイブリッドシステム制御装置にも適用可能である。

図２において、符号１０は有段の自動変速機、４０はエンジンである。自動変速機１０は、電磁弁１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃへの通電／非通電により油圧が制御されて５段変速が可能である。図２では、３つの電磁弁１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃが図示されるが、電磁弁の数は３に限定されない。電磁弁１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃは、制御回路１３０からの信号によって駆動される。

スロットル開度センサ１１４は、エンジン４０の吸気通路４１内に配置されたスロットルバルブ４３の開度を検出する。エンジン回転数センサ１１６は、エンジン４０の回転数を検出する。車速センサ１２２は、車速に比例する自動変速機１０の出力軸１２０ｃの回転数を検出する。シフトポジションセンサ１２３は、シフトポジションを検出する。パターンセレクトスイッチ１１７は、変速パターンを指示する際に使用される。加速度センサ９０は、車両の減速度（減速加速度）を検出する。

ナビゲーションシステム装置９５は、自車両を所定の目的地に誘導することを基本的な機能としており、演算処理装置と、車両の走行に必要な情報（地図、直線路、カーブ、登降坂、高速道路など）が記憶された情報記憶媒体と、自立航法により自車両の現在位置や道路状況を検出し、地磁気センサやジャイロコンパス、ステアリングセンサを含む第１情報検出装置と、電波航法により自車両の現在位置、道路状況などを検出するためのもので、ＧＰＳアンテナやＧＰＳ受信機などを含む第２情報検出装置等を備えている。

制御回路１３０は、スロットル開度センサ１１４、エンジン回転数センサ１１６、車速センサ１２２、シフトポジションセンサ１２３、加速度センサ９０の各検出結果を示す信号を入力し、また、パターンセレクトスイッチ１１７のスイッチング状態を示す信号を入力し、また、ナビゲーションシステム装置９５からの信号を入力する。

制御回路１３０は、周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＣＰＵ１３１、ＲＡＭ１３２、ＲＯＭ１３３、入力ポート１３４、出力ポート１３５、及びコモンバス１３６を備えている。入力ポート１３４には、上述の各センサ１１４、１１６、１２２、１２３、９０からの信号、上述のスイッチ１１７からの信号、ナビゲーションシステム装置９５からの信号が入力される。出力ポート１３５には、電磁弁駆動部１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃが接続されている。

道路勾配計測・推定部１１８は、ＣＰＵ１３１の一部として設けられることができる。道路勾配計測・推定部１１８は、加速度センサ９０により検出された加速度に基づいて、道路勾配を計測又は推定するものであることができる。また、道路勾配計測・推定部１１８は、平坦路での加速度を予めＲＯＭ１３３に記憶させておき、実際に加速度センサ９０により検出した加速度と比較して道路勾配を求めるものであることができる。

ＲＯＭ１３３には、予め図１のフローチャートに示す動作（制御ステップ）が記述されたプログラム、及び、図４及び図５のマップが格納されているとともに、変速制御の動作（図示せず）が記述されたプログラムが格納されている。制御回路１３０は、入力した各種制御条件に基づいて、自動変速機１０の変速を行う。

図１から図３を参照して、本実施形態の動作を説明する。
コーナーの曲がり度合い（大きさ）を示す情報として、コーナーの半径、コーナーの曲率が考えられる。以下において、コーナーの半径Ｒが用いられて説明される箇所は、コーナーの半径Ｒに代えて、コーナーの曲率が用いられることができる。

図３は、コーナー進入時の目標減速度（必要減速度）を説明するための図である。図３において、符号Ｘは車両、符号Ｐは車両Ｘの現在位置、符号Ｃは車両Ｘの前方のコーナーを示している。また、符号ＱはコーナーＣの入口、符号ＲはコーナーＣの曲率半径、符号Ｌは車両Ｘの現在位置ＰからコーナーＣの入口Ｑまでの距離、符号Ｖは車両Ｘの現在の車速、符号ＶｒｅｑはコーナーＣを目標横Ｇ（目標横加速度）で旋回するための目標旋回車速、符号Ｇｒｅｑｘは現在の車速がＶである車両ＸがコーナーＣの入口Ｑにおいて目標旋回車速Ｖｒｅｑになるために必要な減速度（コーナー制御において車両に作用させるべき目標減速度）をそれぞれ示している。上記において、目標横Ｇとは、コーナーＣを旋回するに当たってどの位の横Ｇで旋回すべきかを示す目標値であって、予め設定された例えば０．３〜０．４Ｇの値である。

［ステップＳ１］
図１のステップＳ１では、制御回路１３０により、前方にコーナーがあるか否かが判定される。制御回路１３０は、ナビゲーションシステム装置９５から入力した信号に基づいて、ステップＳ１の判定を行う。ステップＳ１の判定の結果、前方にコーナーがあると判定された場合には、ステップＳ２に進み、そうでない場合には、本制御フローは終了する。図３の例では、車両Ｘの前方にコーナーＣがあるため、ステップＳ２に進む。

［ステップＳ２］
ステップＳ２では、制御回路１３０により、コーナーＣの目標旋回車速Ｖｒｅｑが算出される。その算出に際して、まず、制御回路１３０は、ナビゲーションシステム装置９５の地図情報に基づいて、コーナーＣの曲率半径Ｒを算出する。次に、制御回路１３０は、ナビゲーションシステム装置９５から入力した信号に基づいて、現在の地点ＰにおけるコーナーＣの入口Ｑまでの距離Ｌと、現在の車速Ｖを求める。次に、制御回路１３０により、予め設定された目標横Ｇと、コーナーＣの曲率半径Ｒに基づいて、コーナーＣの入口Ｑにおける車速（目標旋回車速Ｖｒｅｑ）が求められる。制御回路１３０は下記式［数１］より、目標旋回車速Ｖｒｅｑ［ｍ／ｓ］を求める。ステップＳ２の次に、ステップＳ３が行われる。

［ステップＳ３］
ステップＳ３では、制御回路１３０により、目標減速度（必要減速度）が算出される。制御回路１３０は、現在の位置ＰからコーナーＣの入口Ｑまでの距離Ｌと、現在の位置Ｐでの車速Ｖと、Ｑ地点での目標旋回車速Ｖｒｅｑに基づいて、目標減速度を求める。目標減速度Ｇｒｅｑｘは下記式２により求められる。ステップＳ３の次にステップＳ４が行われる。

[ステップＳ４]
ステップＳ４では、制御回路１３０により、上記ステップＳ３で求めた目標減速度に基づいて、コーナーへの進入時の変速制御に際して選択すべき変速段（コーナー進入用目標変速段）が求められる。予めＲＯＭ１３３に、図４に示すようなアクセルＯＦＦ時の各変速段の車速毎の減速Ｇを示す車両特性のデータが登録されている。

ここで、出力回転数が１０００［ｒｐｍ］であり、目標減速度が−０．１２Ｇである場合を想定すると、図４において、出力回転数が１０００［ｒｐｍ］のときの車速に対応し、かつ目標減速度の−０．１２Ｇに最も近い減速度となる変速段は、４速であることが判る。これにより、上記例の場合、コーナー進入用目標変速段は、４速であると決定される。

なお、ここでは、目標減速度に最も近い減速度となる変速段をコーナー進入用目標変速段として選択したが、コーナー進入用目標変速段は、目標減速度以下（又は以上）の減速度であって目標減速度に最も近い減速度となる変速段を選択してもよい。また、上記においては、各変速段のエンジンブレーキと目標減速度とを比較してコーナー進入用目標変速段を求めたが、その求め方に代えて、例えば、目標減速度に応じてコーナー進入用目標変速段が求められる予め設定されたマップ（図示せず）に基づいて求めてもよい。ステップＳ４の次にステップＳ５に進む。

[ステップＳ５]
ステップＳ５では、制御回路１３０により、コーナーからの脱出時（立上り時）の変速制御に際して選択すべき変速段（コーナー脱出用目標変速段）が求められる。この場合、コーナー脱出用目標変速段は、以下の方法により求められることができる。

ナビゲーションシステム装置９５から入力したコーナーからの立上り後の直線路の距離と、路面勾配に基づいて、以下の（１）または（２）の方法によりコーナー脱出用目標変速段が求められることができる。

（１）まず、上記直線路の距離毎に予め設定された目標車速を求める。直線路の距離が長いほど、目標車速は高い値に設定される。次に、その目標車速に到達する目標時間を設定する。ここで、目標時間は予め設定された固定値であることができる。次に、その目標時間で目標車速を達成する必要駆動力を算出する。次いで、その必要駆動力と予め設定された余裕代の和を満足するギヤ比をコーナー脱出用目標変速段として求めることができる。

（２）予め図５のようなマップを設定しておき、上記直線路の距離と路面勾配に基づいて、ギヤ比をコーナー脱出用目標変速段として求めることができる。図５のマップにおいて例えば、符号７０３で示す領域は３速、符号７０４で示す領域は４速、符号７０５で示す領域は５速をそれぞれ示している。直線路の距離が長く、又は路面勾配が大きいほどコーナー脱出用目標変速段はローギヤ側に設定される。

上記の領域７０３〜７０５の境界線７０６〜７０８は、現在の車速により変化させてもよい。現在の車速が高いほど、境界線７０６〜７０８がマップの右上に位置するように変化させることにより、低車速であるほど、コーナー脱出用目標変速段は、ローギヤになりやすいように設定することができる。現在の車速が低いほど、速く加速しないと目標時間で目標車速に到達しないことから、低車速であるほどローギヤになりやすいように設定することができる。

上記（１）において、必要駆動力に代えて、必要加速度に基づいて、コーナー脱出用目標変速段を求めても良く、その必要加速度の算出には、路面勾配を用いることができる。また、コーナー脱出用目標変速段は、上記直線路の距離及び／又は路面勾配に加えて、又は代えて、道路の幅や運転指向に応じて設定することができる。道路の幅が大きいほど、目標車速（運転者が適当であると思う車速）が高く設定されることができる。運転指向や今までの走行履歴に応じて目標車速が変更されることができる。

また、上記において、上記直線路の距離は、実質的に判断され、直線路の途中に信号等があれば、その信号等がある箇所までが直線路であると判断される。尚、目標車速を決定する指標として、直線路の距離に代えて、コーナーの曲がり度合いを用いることができる。

本例では、コーナー脱出用目標変速段は、３速であるとする。ステップＳ５の次にステップＳ６に進む。

[ステップＳ６]
ステップＳ６では、制御回路１３０により、上記ステップＳ４にて求められたコーナー進入用目標変速段と、上記ステップＳ５で求められたコーナー脱出用目標変速段のミニマム値（ローギヤ側）が最終目標変速段として選択される。上記例では、コーナー進入用目標変速段（４速）と、コーナー脱出用目標変速段（３速）のミニマム値である３速が最終目標変速段として選択される。ステップＳ６の次に、ステップＳ７に進む。

[ステップＳ７]
ステップＳ７では、制御回路１３０により、アイドル接点ＯＮか否かが判定される。本例では、アイドル接点オン（アクセル開度が全閉）のときに、運転者の減速意思有りと判定される。ステップＳ７では、スロットル開度センサ１１４からの信号に基づいて、アクセルがＯＦＦの状態（全閉）か否かが判定される。ステップＳ７の結果、アクセルがＯＦＦの状態であると判定されれば、ステップＳ８に進む。一方、アクセルがＯＦＦの状態であると判定されなければ、本制御フローはリターンされる。

[ステップＳ８]
ステップＳ８では、制御回路１３０により、上記ステップＳ６にて選択された最終目標変速段（上記例では３速）に係る変速指令が出力される。即ち、制御回路１３０のＣＰＵ１３１から電磁弁駆動部１３８ａ〜１３８ｃにダウンシフト指令（変速指令）が出力される。ダウンシフト指令に応答して、電磁弁駆動部１３８ａ〜１３８ｃは、電磁弁１２１ａ〜１２１ｃを通電又は非通電にする。これにより、自動変速機１０では、ダウンシフト指令に指示された最終目標変速段への変速が実行される。最終目標変速段へのダウンシフトにより、エンジンブレーキ力（減速度）が増加し、車速が低下する。ステップＳ８の次にステップＳ９が実行される。

[ステップＳ９]
ステップＳ９では、制御回路１３０により、車両がコーナーを通過したか否かが判定される。制御回路１３０は、ナビゲーションシステム装置９５からの情報に基づいて、ステップＳ９の判定を行うことができる。その判定の結果、車両がコーナーを通過したと判定された場合には、ステップＳ１０に進み、そうでない場合には、ステップＳ９に戻る。

[ステップＳ１０]
ステップＳ１０において、制御回路１３０は、変速制御を通常変速パターンに基づく変速に復帰させる。ここで、通常変速パターンとは、アクセル開度と車速に基づいて変速段が決定される通常一般の変速マップに基づくものである。ステップＳ１０の次に、本制御フローはリターンされる。

本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。

本実施形態では、コーナー情報に基づいて、変速比を変更する変速制御装置において、コーナーを通過する際の必要減速度に基づいて設定した第１目標変速比と、コーナーからの立上り後の道路情報（路面勾配、直線距離等）に基づいて設定した第２目標変速比の最大値（ローギヤ側）を目標変速比として変速比の変更を行う。これにより、ドライバビリティが向上する。

従来技術によれば、図８及び図９に示すように、コーナー７０１，７０２の半径Ｒと路面勾配が同一であっても、コーナー７０１，７０２の後の道路の直線度合いや路面勾配によっては、コーナー立ち上がり時にダウンシフトが必要になったり（パワーオンダウン、図９参照）、一方、コーナー立ち上がり時にダウンシフトしないようにコーナー進入時の変速比を設定すると、必要以上にローギヤになってしまうことがあった（図８参照）。

これに対して、本実施形態によれば、コーナー進入用目標変速段とコーナー脱出用目標変速段の２種類の目標変速段を求め、それらのミニマム値（ローギヤ側）を最終目標変速段として制御する。よって、図６及び図７に示すように、コーナー７０１，７０２の半径Ｒと路面勾配が同一であっても、コーナー７０１，７０２の後の道路の直線度合いや路面勾配によって、コーナー７０１のコーナー脱出用目標変速段は、４速に設定され、コーナー７０２のコーナー脱出用目標変速段は、３速に設定される。

これにより、コーナー７０１，７０２のコーナー進入用目標変速段は、共に４速であるとしても、コーナー７０１，７０２のコーナー進入用目標変速段とコーナー脱出用目標変速段のミニマム値は、それぞれ、４速と３速となる。コーナー７０１では、必要以上にローギヤになることが抑制される。コーナー７０２では、コーナー立上り後に加速が予測されるため、コーナー進入時に前もって３速にダウンシフトされ、コーナー立上り後はそのまま加速することが可能となる。尚、図６から図９において、括弧書きの数字は、最適変速段を示している。

また、上記各実施形態における変速機として、ＣＶＴ、ＨＶの適用が可能である。また、上記においては、車両が減速すべき量を示す減速度は、減速加速度（Ｇ）を用いて説明したが、減速トルクをベースに制御を行うことも可能である。

本発明の変速制御装置の第１実施形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の変速制御装置の第１実施形態の概略構成図である。 本発明の変速制御装置の第１実施形態のコーナー制御を説明するための図である。 本発明の変速制御装置の第１実施形態において車速と減速度に対応する変速段を示す図である。 本発明の変速制御装置の第１実施形態におけるコーナー脱出用目標変速段算出用マップを示す図である。 本発明の変速制御装置の第１実施形態における効果を説明するための図である。 本発明の変速制御装置の第１実施形態における効果を説明するための他の図である。 従来技術を説明するための図である。 従来技術を説明するための他の図である。

符号の説明

１０ 自動変速機
４０ エンジン
９０ 加速度センサ
９５ ナビゲーションシステム装置
１１４ スロットル開度センサ
１１６ エンジン回転数センサ
１１８ 道路勾配計測・推定部
１２２ 車速センサ
１２３ シフトポジションセンサ
１３０ 制御回路
１３１ ＣＰＵ
１３３ ＲＯＭ
７０１ コーナー
７０２ コーナー
７０３ ３速の領域
７０４ ４速の領域
７０５ ５速の領域
７０６ 境界線
７０７ 境界線
７０８ 境界線
Ｃ コーナー
Ｌ コーナーまでの距離
Ｇ 横Ｇ
Ｇｒｅｑｘ 目標減速度
Ｐ 現在位置
Ｑ 入口
Ｒ コーナーの曲率半径
Ｘ 車両

Claims (3)

1. コーナーの情報に基づいて変速比を変更する変速制御装置であって、
   前記コーナーを通過する際の必要減速度に基づき設定した第１目標変速比と、前記コーナーの立上り後の道路の情報から求めた必要駆動力に基づき設定した第２目標変速比との最大値を目標変速比として、前記コーナーの進入前に前記変速比を前記目標変速比に変更することを特徴とする変速制御装置。
2. 請求項１記載の変速制御装置において、
   前記道路の情報には、直線路の距離、路面勾配、及び道路幅の少なくともいずれか一つが含まれることを特徴とする変速制御装置。
3. 請求項１または２に記載の変速制御装置において、
   前記必要駆動力は、前記道路の情報に加えて、運転者の情報に基づいて求められることを特徴とする変速制御装置。

Images