JP5810211B2 - 自動変速機及びその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、自動変速機に関し、摩擦締結要素の締結開始圧の学習制御に関する。
自動変速機は、油圧によって締結状態を切り換えることのできる二つ以上の摩擦締結要素(クラッチ、ブレーキ)を備え、ある摩擦締結要素を解放させつつ別の摩擦締結要素を締結することで動力の伝達経路を切り換え、これによって、変速及び前後進の切換を行う。
また、自動変速機の中には、車両停車中、発進時に使用する摩擦締結要素を締結直前の状態とし、その締結容量をゼロとすることによって、エンジンの負荷を下げ、停車中の燃費を向上させる制御(ニュートラルアイドル制御)を行うものもある。
スムーズな発進、ショックの少ない変速、ニュートラルアイドル制御を実現するには、摩擦締結要素が伝達容量(伝達可能なトルク)を持ち始める油圧(締結開始圧)を正確に知ることが重要である。
そこで、自動変速機では、車両停車中に、摩擦締結要素の締結開始圧を学習することが行われている(JP2008−106814A)。学習では、学習対象の摩擦締結要素に供給する油圧を上下させ、それによって生じる自動変速機の回転要素の回転速度変化に基づき、当該摩擦締結要素の締結開始圧を学習する。
しかしながら、近年の燃費向上要求の高まりから、車両停車中は、エンジンを自動停止させるアイドルストップ技術の採用が進んでいる。このため、車両停車中に上記摩擦締結要素の締結開始圧の学習を行う機会が減っており、学習の機会を別途確保する必要性が生じている。
本発明の目的は、車両走行中であっても摩擦締結要素の締結開始圧の学習制御を行えるようにすることで、学習機会を確保することである。
本発明のある態様によれば、車両に搭載される自動変速機であって、第1変速段を実現する場合に締結され、第2変速段を実現する場合に解放される第1摩擦締結要素と、前記第2変速段を実現する場合に締結され、前記第1変速段を実現する場合に解放される第2摩擦締結要素と、前記第2変速段で走行中に前記第2摩擦締結要素の指示圧を下げて前記第2摩擦締結要素をスリップさせ、この状態で前記第1摩擦締結要素の指示圧を上げた時の前記第2摩擦締結要素の差回転又は差回転に応じて変化するパラメータの変化に基づき前記第1摩擦締結要素の締結開始圧を学習する学習制御手段と、を備えた自動変速機が提供される。
本発明の別の態様によれば、車両に搭載され、第1変速段を実現する場合に締結され、第2変速段を実現する場合に解放される第1摩擦締結要素と、前記第2変速段を実現する場合に締結され、前記第1変速段を実現する場合に解放される第2摩擦締結要素と、を備えた自動変速機の制御方法であって、前記第2変速段で走行中に前記第2摩擦締結要素の指示圧を下げて前記第2摩擦締結要素をスリップさせ、この状態で前記第1摩擦締結要素の指示圧を上げた時の前記第2摩擦締結要素の差回転又は差回転に応じて変化するパラメータの変化に基づき前記第1摩擦締結要素の締結開始圧を学習する、制御方法が提供される。
これらの態様によれば、摩擦締結要素の締結開始圧の学習が車両の走行中に行われるので、摩擦締結要素の締結開始圧の学習機会を確保することができる。
本発明の実施形態及び本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
図1は、自動変速機を備えた車両の概略構成図である。 図2は、摩擦締結要素の締結開始圧の学習制御の内容を示したフローチャートである。 図3は、摩擦締結要素の締結開始圧の学習制御が行われる様子を示したタイムチャートである。
図1は、自動変速機を備えた車両の概略構成を示している。
車両のパワートレインは、動力源としてのエンジン1、ロックアップクラッチ21付きトルクコンバータ2、及び、自動変速機3を備え、エンジン1の出力回転が、トルクコンバータ2及び自動変速機3を介して図示しない駆動輪に伝達される構成である。
自動変速機3は、第1摩擦締結要素31と第2摩擦締結要素32とを備え、第1摩擦締結要素31を締結し第2摩擦締結要素32を解放すると第1変速段が実現され、第1摩擦締結要素31を解放し第2摩擦締結要素32を締結すると第1変速段よりも変速比の小さな第2変速段が実現される。第1摩擦締結要素31と第2摩擦締結要素32とは、例えば、多板式のクラッチ又はブレーキである。
自動変速機3は、第1摩擦締結要素31及び第2摩擦締結要素32以外にも摩擦締結要素を有しており、第1摩擦締結要素31及び第2摩擦締結要素32に加え、その他の摩擦締結要素の締結状態を変更することで、後進段を含む三つ以上の変速段を実現することができる。なお、以下の説明では、理解を容易にするために、変速段が二つであるとして説明をする。
エンジン1、ロックアップクラッチ21及び自動変速機3は、コントローラ4によって統合的に制御される。コントローラ4は、マイクロプロセッサを中心に構成される。コントローラ4には、エンジン1の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ11、自動変速機3の入力軸の回転速度を検出する入力軸回転速度センサ12、自動変速機3の出力軸の回転速度を検出する出力軸回転速度センサ13、自動変速機3の油温を検出する油温センサ14、車両の加減速度を検出する加速度センサ15、アクセルペダルの開度(踏み込み量)を検出するアクセル開度センサ16等からの信号が入力される。コントローラ4は、入力された信号に基づき車両の運転状態を判断し、運転状態に応じてエンジン1のトルク及び回転速度、ロックアップクラッチ21の締結状態、自動変速機3の変速段を制御する。
また、スムーズな発進及びショックの少ない変速を実現するには、第1摩擦締結要素31及び第2摩擦締結要素32の正確な締結開始圧(締結容量を発生し始める圧)に基づき、これら摩擦締結要素31、32の締結状態を制御する必要がある。そこで、コントローラ4は、以下に説明する摩擦締結要素31、32の締結開始圧の学習制御を実行する。
図2のフローチャートを参照しながら摩擦締結要素31、32の締結開始圧の学習制御について説明する。本制御は、車両停車中ではなく、車両走行中に実行される。また、説明にあたっては、図3に示すタイムチャート(学習制御中の様子を示したタイムチャート)を適宜参照する。
まず、S1では、コントローラ4は、学習が許可されているか判断する。学習は、以下の条件が全て満たされた場合に許可される。
・自動変速機3の油温が暖機完了油温よりも高いこと(自動変速機3の暖機が完了していること)
・車両の減速度の絶対値が所定値よりも小さいこと(急減速によって車両が停車することがないと判断される減速度であること)
・アクセル開度がゼロであること(足離し減速中、すなわちコースト走行中であること)
・ロックアップクラッチ21が締結されていること
・第2摩擦締結要素32が締結されていること
・車速が所定の車速域にあること(学習制御中に車両が停車しないと判断される車速であり、かつ、後述するように第2摩擦締結要素32をスリップさせてもそれによる第2摩擦締結要素32の摩擦材の耐久性の低下が許容範囲であること)
学習が許可されている場合は処理がS2に進み、許可されていない場合は処理が終了する。
図3のタイムチャートでは、時刻t1で学習が許可されている。
S2では、コントローラ4は、まず、フィードフォワード制御により、先ず安全率分、第2摩擦締結要素32の指示圧を所定のランプ勾配で安全率が考慮されていない指示圧まで低下させる。これは、第2摩擦締結要素32の指示圧は、コースト走行中以外の通常走行では、摩擦要素の伝達容量に対して、第2摩擦締結要素に滑りが生じない程度に安全率が考慮されているため、摩擦要素の伝達容量が過多な状態となっているからである。
続けて、コントローラ4は、第2摩擦締結要素32の入力側回転速度と出力側回転速度との間の差回転の目標値(以下、「目標差回転」という。例えば、50rpm)を設定し、差回転が目標差回転となるように第2摩擦締結要素32の指示圧のフィードバック制御を開始する。これにより、第2摩擦締結要素32の指示圧は更に下げられ、第2摩擦締結要素32はスリップ状態となる。以下に説明する学習制御の間、第2摩擦締結要素32の指示圧のフィードバック制御は継続して実行される。
コースト走行中は、エンジン1からではなく、第2摩擦締結要素32の出力側要素から入力側要素に回転が伝達され(路面からの入力)、これによって入力側要素が回転しているので、第2摩擦締結要素32がスリップ状態になると、入力側回転速度が出力側回転速度よりも低くなり、差回転は増大する。
図3のタイムチャートでは、時刻t1以降、第2摩擦締結要素32の差回転を目標差回転に制御するために、第2摩擦締結要素32の指示圧がフィードバック制御される。
S3では、コントローラ4は、第1摩擦締結要素31の指示圧を準備圧まで上げる。準備圧は、その時点でコントローラ4が持っている第1摩擦締結要素31の締結開始圧の学習値よりも低い値である。第1摩擦締結要素31の指示圧を準備圧まで上げても第1摩擦締結要素31は解放されたままである。
第1摩擦締結要素31の指示圧を予め上げておくことで、後述するように第1摩擦締結要素31の指示圧を階段状に上げていく場合に、第1摩擦締結要素31の指示圧が締結開始圧に到達するまでの時間を短縮することができる。
図3のタイムチャートでは、時刻t2に、第1摩擦締結要素31の指示圧が準備圧まで上げられている。
S4では、コントローラ4は、第2摩擦締結要素32の差回転が目標差回転で安定したか判断する。例えば、コントローラ4は、差回転と目標差回転との差が0近傍の所定値よりも小さい状態が所定時間続いた場合に第2摩擦締結要素32の差回転が目標差回転で安定したと判断する。第2摩擦締結要素32の差回転が目標差回転で安定したと判断された場合は処理がS5に進み、そうでない場合は第2摩擦締結要素32の差回転が目標差回転で安定するまで待機する。
図3のタイムチャートでは、時刻t3で、第2摩擦締締結要素32の差回転が目標差回転で安定したと判断される。
S5では、コントローラ4は、第1摩擦締結要素31の指示圧を所定の単位圧ΔPだけ上げる。
S6では、コントローラ4は、S5で第1摩擦締結要素31の指示圧を上げた時点から所定時間待機し、その後、第1摩擦締結要素31が伝達容量を持ったか判断する。具体的には、コントローラ4、第2摩擦締結要素32の指示圧が下がった場合に、第1摩擦締結要素31が伝達容量を持ったと判断する。
第2摩擦締結要素32の指示圧に基づき第1摩擦締結要素31が伝達容量を持ったかを判断できるのは以下の理由による。
S5で第1摩擦締結要素31の指示圧を上げたことによって第1摩擦締結要素31が伝達容量を持つと、自動変速機3の入力軸回転速度が上がり、これによって第2摩擦締結要素32の入力側回転速度が上がるので、第2摩擦締結要素32の差回転が減少する。
第2摩擦締結要素32の指示圧は、差回転が目標差回転になるようにフィードバック制御されているので、差回転が減少すると、これを目標差回転まで増大させるべく、第2摩擦締結要素32の指示圧は下げられる。
このように、第1摩擦締結要素31が伝達容量を持つと第2摩擦締結要素32の指示圧が下げられるので、第2摩擦締結要素32の指示圧に基づき、第1摩擦締結要素31が伝達容量を持ったかを判断することができる。
なお、第2摩擦締結要素32の指示圧の変化は、第2摩擦締結要素の差回転の変化に起因するので、第2摩擦締結要素の差回転の変化、差回転を作り出している回転要素の回転速度の変化、第2摩擦締結要素のスリップ率等に基づき、直接第1摩擦締結要素31が伝達容量を持ったかを判断するようにしてもよい。
S5で第1摩擦締結要素31の指示圧を上げた時点から所定時間待機するのは、第1摩擦締結要素31の指示圧を上げてからその実圧が上がるまでのタイムラグ、及び、第1摩擦締結要素31が伝達容量を持ったことの影響が第2摩擦締結要素32の指示圧にフィードバックされるまでのタイムラグを考慮したものである。
第1摩擦締結要素31が伝達容量をまだ持っていないと判断された場合は、処理がS5に戻る。したがって、第1摩擦締結要素31が伝達容量をまだ持っていないと判断される間は、第1摩擦締結要素31の指示圧が単位圧ΔPずつ階段状に上げられることになる。第1摩擦締結要素31が伝達容量を持ったと判断された場合は、処理がS7に進む。
図3のタイムチャートでは、時刻t3以降、第1摩擦締結要素31の指示圧が所定の単位圧ΔPずつ上げられ、差回転が減少して第2摩擦締結要素32の指示圧が下げられた時刻t4に、第1摩擦締結要素31が伝達容量を持ったと判断される。
S7では、コントローラ4は、その時点の第1摩擦締結要素31の指示圧を、第1摩擦締結要素31の締結開始圧の仮学習値として記憶する。
S8〜S11では、コントローラ4は仮学習値の信頼性を検証する。これは、S6で、第1摩擦締結要素31が外乱(例えば、油圧の変動)によって伝達容量を持つ場合もあり、この場合の仮学習値は正確な締結開始圧ではなく、学習をやり直す必要があるからである。
S8では、コントローラ4は、第1摩擦締結要素31の指示圧を、仮学習値から準備圧まで所定のランプ勾配で下げる。ランプ勾配で下げるようにしたのは、第2摩擦締結要素32の指示圧が下がっている状態で第1摩擦締結要素31の指示圧を急激に下げると、第2摩擦締結要素32のスリップが過大になる可能性があるので、これを避けるためである。
S9では、コントローラ4は、第2摩擦締結要素32の指示圧が上がったかに基づき、第1摩擦締結要素31が解放されたか判断する。このような判断が可能なのは、第2摩擦締結要素の差回転が目標差回転になるように第2摩擦締結要素32の指示圧がフィードバック制御されているためである(S6と同様)。
第1摩擦締結要素31が解放されていない場合は、仮学習値が正確な締結開始圧ではないので、処理がS3まで戻って学習をやり直す。第1摩擦締結要素31が解放されている場合は処理がS10に進む。
図3のタイムチャートでは、時刻t5に、第1摩擦締結要素31が解放されたと判断される。
S10では、コントローラは、第1摩擦締結要素31の指示圧を仮学習値までステップ的に上げる。
S11では、コントローラは、第2摩擦締結要素32の指示圧が下がったかに基づき、第1摩擦締結要素31が締結されたか判断する。このような判断が可能なのは第2摩擦締結要素32の差回転が目標差回転になるように第2摩擦締結要素32の指示圧がフィードバック制御されているためである(S6と同様)。
第1摩擦締結要素31が締結されていない場合は、仮学習値が締結開始圧よりも低いことを意味するので、処理がS21、S22に進んで、仮学習値をΔPだけ増大補正し、第1摩擦締結要素31の指示圧を増大補正後の仮学習値まで上げ、その後、S6まで戻って学習をやり直す。第1摩擦締結要素31が解放されている場合は処理がS12に進む。
図3のタイムチャートでは、時刻t6で第1摩擦締結要素の指示圧が仮学習値まで上げられ、時刻t7に第1摩擦締結要素31が締結されたと判断される。
なお、この実施形態では、仮学習値の信頼性を、第1摩擦締結要素31の指示圧を下げる方向(S8〜S9)、及び、第1摩擦締結要素31の指示圧を上げる方向(S10〜S11)の両方で検証しているが、簡略化して、第1摩擦締結要素31の指示圧を下げる方向(S8〜S9)のみとしてもよい。
S12では、コントローラ4は、仮学習値を最終的な学習値として記憶する。S8〜S11での検証処理によって、第1摩擦締結要素31の指示圧を準備圧まで下げると第1摩擦締結要素31が解放され、仮学習値まで上げると第1摩擦締結要素31が締結することが確認されるので、仮学習値は正確な値である。
S13〜S15では、コントローラ4は、終了処理を行う。
コントローラ4は、まず、第1摩擦締結要素31の指示圧を準備圧まで下げ、第1摩擦締結要素31の伝達容量を0にする(S13)。次に、第2摩擦締結要素32の目標差回転を0に設定してフィードバック制御を行い、差回転が0になったら第2摩擦締結要素32の指示圧のフィードバック制御を終了する(S14)。そして、最後に、第1摩擦締結要素31の指示圧を最低圧まで下げて、第1摩擦締結要素31を完全に解放し(S15)、本学習制御を終了する。
図3のタイムチャートでは,時刻t8〜t10において、終了処理が実行される。
なお、ここでは第1摩擦締結要素31の締結開始圧を学習する場合について説明したが、第2摩擦締結要素32の締結開始圧を学習する場合も同様の制御である。すなわち、第2摩擦締結要素32の締結開始圧を学習するには、図2の処理において第1摩擦締結要素31と第2摩擦締結要素32とを入れ替えればよい。
続いて上記学習制御を行うことによる作用効果について説明する。
上記学習制御は、車両が走行中に実施されるので、摩擦締結要素31、32の締結開始圧の学習機会を確保することができる。特に、停車中にエンジン1が停止し、学習機会を確保するのが難しいアイドルストップ車両に適用した場合に効果的である。
走行中に学習制御を行う場合は、本実施形態のように、コースト走行中に行うのが好適である。コースト走行中はエンジン1のトルク変動が少ないので、学習対象でないスリップ中の摩擦締結要素の差回転又は差回転に応じて変化するパラメータ(指示圧、回転要素の回転速度、スリップ率等)の変化が学習対象の摩擦締結要素が締結又は解放されたことによるものであるかを判断しやすく、摩擦締結要素31、32の締結開始圧の学習を精度よく行うことができる。
学習制御中、学習対象の摩擦締結要素の指示圧を階段状に上げていくようにしたことによって、学習対象の摩擦締結要素が締結容量を持ちはじめる指示圧を正確に知ることができ、締結開始圧の学習精度が向上する。
学習制御中、差回転が目標差回転になるように学習対象でない摩擦締結要素の指示圧をフィードバック制御すれば、学習対象の摩擦締結要素を締結又は解放した時の学習対象でない摩擦締結要素の指示圧の変化に基づき、学習対象の摩擦締結要素が締結容量を持ったか否かを判断することができる。また、学習中に学習対象の摩擦締結要素が締結又は解放して差回転が変化しても、フィードバック制御によって目標差回転まで戻されるので、車両に生じる加減速は小さく、運転者に与える違和感を抑えることができる。
また、学習対象の摩擦締結要素の指示圧を、学習によって得られた締結開始圧から上下させ、学習対象の摩擦締結要素の締結状態が解放状態と締結状態との間で変化するか判断することによって、締結開始圧の学習値が正しい値か検証するようにした。これにより、より信頼性の高い締結開始圧が得られる。
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部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的に限定する趣旨ではない。
例えば、上記実施形態では、自動変速機3が複数の変速段を有する変速機であるとして説明したが、自動変速機3の前段又は後段に無段変速機を備えていてもよい。この場合、自動変速機3は無段変速機に付加される副変速機という位置づけである。
また、本発明は、停車中の学習を禁止するものではなく、上記学習制御に加え、停車中にも学習を行うようにしてもよい。これにより、さらに学習機会を確保することが可能である。
本願は日本国特許庁に2012年3月28日に出願された特願2012−74911号に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (12)

  1. 車両に搭載される自動変速機であって、
    第1変速段を実現する場合に締結され、第2変速段を実現する場合に解放される第1摩擦締結要素と、
    前記第2変速段を実現する場合に締結され、前記第1変速段を実現する場合に解放される第2摩擦締結要素と、
    所定の車両運転状態、かつ、一方の摩擦締結要素が締結されていることを含む、前記自動変速機が変速を実行しない状態であるかを判定する変速判定手段と、
    前記変速判定手段によって変速を実行しない状態であると判定された場合に学習許可と判定する学習許可判定手段と、
    前記学習許可判定手段で学習許可と判定された場合において、前記一方の摩擦締結要素の指示圧を下げて前記一方の摩擦締結要素をスリップさせ、他方の摩擦締結要素の指示圧を上げた時の前記一方の摩擦締結要素の差回転又は差回転に応じて変化するパラメータの変化に基づき前記他方の摩擦締結要素の締結開始圧を学習する学習制御手段と、
    を備えた自動変速機。
  2. 請求項1に記載の自動変速機であって、
    前記学習制御手段は、前記第2変速段でコースト走行中に前記第1摩擦締結要素の締結開始圧の学習を行う、
    自動変速機。
  3. 請求項1または2に記載の自動変速機であって、
    前記学習制御手段は、前記他方の摩擦締結要素の指示圧を階段状に上げていった時の、前記一方の摩擦締結要素の差回転又は差回転に応じて変化するパラメータの変化に基づき前記他方の摩擦締結要素の締結開始圧を学習する、
    自動変速機。
  4. 請求項1から3のいずれかに記載の自動変速機であって、
    前記学習制御手段は、前記一方の摩擦締結要素の差回転が目標差回転になるように前記一方の摩擦締結要素の指示圧をフィードバック制御し、前記他方の摩擦締結要素の指示圧を上げたことによって前記一方の摩擦締結要素の差回転が目標差回転からずれ、該ずれを縮小するために前記一方の摩擦締結要素の指示圧が変化した時の前記他方の摩擦締結要素の指示圧を前記他方の摩擦締結要素の締結開始圧として学習する、
    自動変速機。
  5. 請求項3に記載の自動変速機であって、
    前記学習制御手段は、前記他方の摩擦締結要素の指示圧を前記締結開始圧の学習値から下げた時に前記一方の摩擦締結要素の指示圧が変化した場合に前記締結開始圧の学習値が正しい値であると判断する、
    自動変速機。
  6. 請求項3に記載の自動変速機であって、
    前記学習制御手段は、前記他方の摩擦締結要素の指示圧を前記締結開始圧の学習値から下げた時に前記一方の摩擦締結要素の指示圧が変化し、さらに、この状態から前記他方の摩擦締結要素の指示圧を前記締結開始圧の学習値まで上げた時に前記一方の摩擦締結要素の指示圧が再び変化した場合に前記締結開始圧の学習値が正しい値であると判断する、
    自動変速機。
  7. 車両に搭載され、第1変速段を実現する場合に締結され、第2変速段を実現する場合に解放される第1摩擦締結要素と、前記第2変速段を実現する場合に締結され、前記第1変速段を実現する場合に解放される第2摩擦締結要素と、を備えた自動変速機の制御方法であって、
    所定の車両運転状態、かつ、一方の摩擦締結要素が締結されていることを含む、前記自動変速機が変速を実行しない状態であるかを判定し、
    変速を実行しない状態であると判定された場合に学習許可と判定し、
    学習許可と判定された場合において、前記一方の摩擦締結要素の指示圧を下げて前記一方の摩擦締結要素をスリップさせ、
    他方の摩擦締結要素の指示圧を上げた時の前記一方の摩擦締結要素の差回転又は差回転に応じて変化するパラメータの変化に基づき前記他方の摩擦締結要素の締結開始圧を学習する、
    制御方法。
  8. 請求項7に記載の制御方法であって、
    前記第2変速段でコースト走行中に前記第1摩擦締結要素の締結開始圧の学習を行う、
    制御方法。
  9. 請求項7または8に記載の制御方法であって、
    前記他方の摩擦締結要素の指示圧を階段状に上げていった時の、前記一方の摩擦締結要素の差回転又は差回転に応じて変化するパラメータの変化に基づき前記他方の摩擦締結要素の締結開始圧を学習する、
    制御方法。
  10. 請求項7から9のいずれかに記載の制御方法であって、
    前記一方の摩擦締結要素の差回転が目標差回転になるように前記一方の摩擦締結要素の指示圧をフィードバック制御し、前記他方の摩擦締結要素の指示圧を上げたことによって前記一方の摩擦締結要素の差回転が目標差回転からずれ、該ずれを縮小するために前記一方の摩擦締結要素の指示圧が変化した時の前記他方の摩擦締結要素の指示圧を前記他方の摩擦締結要素の締結開始圧として学習する、
    制御方法。
  11. 請求項9に記載の制御方法であって、
    前記他方の摩擦締結要素の指示圧を前記締結開始圧の学習値から下げた時に前記一方の摩擦締結要素の指示圧が変化した場合に前記締結開始圧の学習値が正しい値であると判断する、
    制御方法。
  12. 請求項9に記載の制御方法であって、
    前記他方の摩擦締結要素の指示圧を前記締結開始圧の学習値から下げた時に前記一方の摩擦締結要素の指示圧が変化し、さらに、この状態から前記他方の摩擦締結要素の指示圧を前記締結開始圧の学習値まで上げた時に前記一方の摩擦締結要素の指示圧が再び変化した場合に前記締結開始圧の学習値が正しい値であると判断する、
    制御方法。
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