JP5821962B2 - 無段変速機の変速制御装置及び変速制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機の変速制御装置及び変速制御方法に関する。

無段変速機の制御装置として、ＪＰ２００４−１８３８５４Ａには次のようなものが開示されている。キックダウン加速の要求があったときに、アクセル開度と車速に基づいてダウンシフトの変速特性とアップシフトの変速特性をそれぞれ決定し、これらの変速特性に基づいて、通常の目標変速比よりも抑制されたダウンシフト目標変速比と、アップシフト目標変速比とを演算する。そして、ダウンシフト目標変速比へダウンシフトした後、アップシフト目標変速比に応じてアップシフトする仮想変速線に沿って変速制御する。このとき、加速時の変速線は加速開始車速に応じて設定される。そして、変速比は、アクセル開度が同じであれば加速開始車速が高いほど小さくなるように設定される。このように変速比を設定するのは、エンジン回転数が上昇したにもかかわらず、駆動力はそれから期待するほどは増大せず、あたかもエンジンが空吹かしされたような状態となって運転者に違和感を与える、いわゆるラバーバンドフィールの発生を防止する為である。

ＪＰ２００４−１８３８５４Ａの制御装置では、アクセル開度に基づいて運転者の加速意図を検知し、加速意図を検知したときに加速開始車速を更新する構成となっている。このため、緩加速状態での走行中にアクセルペダルをさらに踏み込んで加速する場合に、ラバーバンドフィールが発生するおそれがある。これについてより具体的に説明するために、例えば、高速道路進入時に加速レーンで加速をしながら本線に合流し、合流後に車線変更をしてさらに追い越し加速をする場合を考える。この場合、合流した時点でアクセル開度は比較的高開度となっているため、追い越し加速のためにアクセル開度を増加しても、加速意図として検知されないおそれがある。加速意図が検知されなければ、加速開始車速は加速レーンで加速を開始したときの比較的低車速のままとなり、変速線もその加速開始車速に応じたものとなっている。したがって、合流後の比較的高車速でアクセル開度を増加したために、比較的低車速で設定した変速線にしたがって変速制御されることとなり、ラバーバンドフィールが発生することになる。

本発明の目的は、したがって、加速中にさらにアクセル開度を増加した場合のラバーバンドフィールの発生を防止し得る無段変速機の制御装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、車速とアクセル開度を含む車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、運転状態に基づいて無段変速機の変速比を制御する制御手段と、アクセル開度に基づいて運転者の加速要求の有無を判定する加速要求判定手段とを備える。そして、加速時に加速開始車速に基づいてダウンシフト量、アップシフトレシオ及び上限回転数を決定し、新たな変速線を作成して当該変速線にしたがって変速比の変化を抑制するように制御する変速比設定手段を備える。さらに、制御手段は加速中にアクセル開度が増加したと判定したら、加速開始車速を当該判定時の車速に更新する。

この発明の詳細並びに他の特徴や利点は、明細書の以降の記載の中で説明されるとともに、添付された図面に示される。

図１は本発明の第１実施形態による車両の概略構成図である。 図２はノーマルモード及びリニアモードの変速線の一例を示す図である。 図３はリニアモードにおいて無段変速機コントローラが実行する変速線作成用の制御のブロック図である。 図４はリニアモード中に無段変速機コントローラが実行する加速開始車速更新ルーチンを示すフローチャートである。 図５は図４の制御ルーチンを実行した場合の効果について説明する為の図である。 図６は第２実施形態の変速線の作成方法について説明するための図である。 図７は再加速後にアクセル開度戻し操作された場合のタイムチャートである。

（第１実施形態）
図１は本発明による変速制御装置を備えた車両の概略構成を示したものである。内燃機関１の駆動力は、トルクコンバータおよび正逆切換機構２、無段変速機３、最終減速機および差動機構４を介して駆動輪５に伝達される。

内燃機関１は、エンジンコントローラ６によって燃料噴射量制御、点火時期制御などが行われる。

無段変速機３は、無段変速機コントローラ７によって変速比が無段階に制御される。

制御装置８は、前記各コントローラ６、７と共にマイクロコンピュータおよびその周辺装置から構成され、総合的な車両の制御を行う。制御装置８には、アクセル開度を検出するアクセルセンサ９、車両の走行速度を検出する車速センサ１０、駆動輪５の回転速度を検出する車輪速センサ１１、内燃機関１の回転速度を検出するエンジン回転センサ１２、無段変速機３の入力軸回転数を検出する入力軸回転数センサ１３などが接続されている。無段変速機コントローラ７が本発明の制御手段に、アクセルセンサ９と車速センサ１０が本発明の運転状態検出手段に、それぞれ対応する。

なお、以下の説明においては無段変速機３として可変プーリ機構によるベルト式ＣＶＴを想定し、変速比をプーリ比という語で表す場合がある。プーリ比または変速比は減速比と同義であり、すなわちその値は入力プーリ回転数／出力プーリ回転数を表している。

無段変速機コントローラ７は、通常はアクセル開度及び車速に基づいて変速比を可変制御する制御モード（以下、これをノーマルモードという。）を実行する。そして、所定の加速条件を満たしたときには、変速比変化をノーマルモードより抑制する制御モード（以下、これをリニアモードという。）に切り替える。このノーマルモードからリニアモードへの切り替えは、例えば特開２００２−３７２１４３号公報に記載されているような、公知の制御ルーチンにより行う。

図２は、ノーマルモード及びリニアモードの変速線の一例を示す図である。縦軸は無段変速機３の入力軸回転数、横軸は車速、図中の実線はノーマルモードの変速線、同じく破線はリニアモードの変速線を示している。また、車速Ｖ₀は所定の加速条件を満たしたときの車速、つまりリニアモードへ切り替える車速である。

リニアモードでは、変速比変化がノーマルモードに比べて抑制される。したがって、車速の上昇に伴う入力軸回転数の上昇は、リニアモードの方がノーマルモードより大きくなる。これにより、加速時にはエンジン回転数の上昇とともに車速が上昇するものという運転者の感覚に合った加速を実現している。

図３は、リニアモードにおいて無段変速機コントローラ７が実行する制御のブロック図である。

車速センサ１０で検出した車速ＶＳＰ及びアクセルセンサ９で検出したアクセル開度ＡＰＯが、ダウンシフト回転数マップ３０、アップシフトレシオマップ３１、及び上限回転数マップ３２にそれぞれ入力される。

ダウンシフト回転数マップ３０は、加速開始時のダウンシフト回転数ＬＮＲｄｗＲＥＶ０を算出する為のマップである。

アップシフトレシオマップ３１は、リニアモード中のギヤ比を算出する為のマップである。

上限回転数マップは、入力軸回転数の上限回転数ＬＭＯＤＬｉｍを算出するためのマップである。なお、いずれのマップもアクセル開度ＡＰＯ毎に設定されており、入力されたアクセル開度ＡＰＯに対応する値が無い場合には、前後のマップから補完演算によって値を算出する。

上限回転数マップは、入力軸回転数の上限回転数ＬＭＯＤＬｉｍを算出するためのマップである。なお、いずれのマップもアクセル開度ＡＰＯ毎に設定されており、入力されたアクセル開度ＡＰＯに対応する値が無い場合には、前後の値から補完演算によって算出する。

変速線生成部３３では、次の手順によりリニアモード中の無段変速機３の入力軸回転数（以下、目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶという）を算出する。まずダウンシフト回転数マップ３０で算出したダウンシフト回転数ＬＮＲｄｗＲＥＶ０に基づいて車速Ｖ₀における目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶを決定する。そして、アップシフトレシオマップ３１で算出した変速比変化特性にしたがって変速線を決定する。さらに、上限回転数マップ３２で算出した上限回転数ＬＭＯＤＬｉｍで目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶの上限を制限する。このようにしてリニアモード中の変速線を作成する。この手順を式に表すと、式（１）、（２）のようになる。

ＤｒａｔｉｏＬＮＲ＝［ＬＮＲｄｗＲＥＶ₀/ＬＮＲＯｕｔＲＥＶ₀］+［ＵｐＲＴＯＶ_n-ＵｐＲＴＯＶ₀］ ・・・（１）

ＤｓｒＲＥＶＬＮＲ＝ＭＩＮ［ＤｒａｔｉｏＬＮＲ×ＯｕｔＲＥＶ，ＬＭＯＤＬｌｉｍ］ ・・・（２）

ＤｓｒＲＥＶＬＮＲ＝ＭＩＮ［ＤｒａｔｉｏＬＮＲ×ＯｕｔＲＥＶ，ＬＭＯＤＬｉｍ］ ・・・（２）

式（２）で、リニアモード中の目標回転数を算出している。すなわち、式（１）で算出した目標変速比に出力軸回転数ＯｕｔＲＥＶを乗算することで変速比を回転数に変換し、これと上限回転数ＬＭＯＤＬｉｍの小さい方を選択し、目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶとしている。

図４は、リニアモード中に無段変速機コントローラ７が実行する加速開始車速更新ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、リニアモード実行中に運転者がアクセルペダルをさらに踏み込んだら、加速開始車速Ｖ₀をリニアモード切り換え時に設定した車速から、さらに踏み込まれたときの車速に更新するものである。これによる効果については後述する。以下、フローチャートのステップにしたがって説明する。

ステップＳ１００で、無段変速機コントローラ７はリニアモード実行中か否かを判定し、実行中であればステップＳ１１０の処理を実行し、実行中でなければステップＳ１３０の処理を実行する。

ステップＳ１１０で、無段変速機コントローラ７はアクセルセンサ９の検出値に基づいて再踏込み判定を行い、再踏込みされていた場合はステップＳ１２０の処理を実行する。再踏込みされていなければステップＳ１３０の処理を実行する。

再踏込み判定とは、リニアモード実行中にさらなる加速の意図があるか否かを判定するものである。例えば、アクセル開度ＡＰＯが予め設定した閾値Ａより大きく、かつアクセル開速度が予め設定した閾値Ｂより大きい場合に、さらなる加速意図有りと判定する。閾値Ａは、例えば全ストロークの２／８程度の開度に設定する。また、閾値Ｂは、例えば２０［ｄｅｇ／ｓｅｃ］に設定する。なお、以下の説明において、リニアモード実行中のさらなる加速を「再加速」と称する。

ステップＳ１２０で、無段変速機コントローラ７は加速開始車速Ｖ₀を更新して今回の処理を終了する。ここで加速開始車速Ｖ₀が更新されると、上述した図３の制御ブロックにしたがって、新たな変速線が作成される。

ステップＳ１３０で、無段変速機コントローラ７は加速開始車速Ｖ₀を更新せずに今回の処理を終了する。

図５は、図４の制御ルーチンを実行した場合の効果について説明する為の図である。横軸は車速ＶＳＰであり、上段はアクセル開度ＡＰＯの変化を示し、下段は変速線を示している。図中の破線はノーマルモードの変速線を示している。図中の実線Ｒ１は車速Ｖ₁が加速開始車速Ｖ₀として設定された場合の、アクセル開度Ａ１用の変速線である。同じく実線Ｒ２は車速Ｖ₂が加速開始車速Ｖ₀として設定された場合の、アクセル開度Ａ２用の変速線である。同じく一点鎖線Ｒ３は、車速Ｖ₁が加速開始車速Ｖ₀として設定された場合の、アクセル開度Ａ２用の変速線である。また、Ｄ１−Ｄ４は車速と入力軸回転数から定まる運転点を示している。

図５では、車速Ｖ₁でアクセルペダルがアクセル開度Ａ０からアクセル開度Ａ１まで踏みこまれて加速を開始し、その後アクセル開度Ａ１のまま車速Ｖ₂まで加速している。この場合、車速Ｖ₁の時点で車速Ｖ₁が加速開始車速Ｖ₀として設定され、これに基づいてダウンシフト回転数及び変速線Ｒ１が設定される。すなわち、無段変速機コントローラ７は、加速開始時の運転点をＤ１とし、そこからＤ２まで変速線Ｒ１にしたがって変速比を制御する。

そして、車速Ｖ₂で再加速のためにアクセルペダルがアクセル開度Ａ２まで踏み込まれている。この場合、加速開始車速Ｖ₀が車速Ｖ２に更新され、車速Ｖ₂に基づくダウンシフト回転数及び変速線Ｒ２が新たに作成される。その結果、無段変速機コントローラ７は車速Ｖ₂においてアクセル開度ＡＰＯの変化に応じて運転点をＤ２からＤ３へ移行し、Ｄ３から変速線Ｒ２にしたがって変速比を制御する。すなわち、本制御ルーチンによれば、運転点は図中に矢印で示したように変化する。

そして、車速Ｖ_２で再加速のためにアクセルペダルがアクセル開度Ａ２まで踏み込まれている。この場合、加速開始車速Ｖ_０が車速Ｖ _２ に更新され、車速Ｖ_２に基づくダウンシフト回転数及び変速線Ｒ２が新たに作成される。その結果、無段変速機コントローラ７は車速Ｖ_２においてアクセル開度ＡＰＯの変化に応じて運転点をＤ２からＤ３へ移行し、Ｄ３から変速線Ｒ２にしたがって変速比を制御する。すなわち、本制御ルーチンによれば、運転点は図中に矢印で示したように変化する。

このように本実施形態では、再加速の意図を検知した場合に加速開始車速Ｖ₀を更新するので、再加速時に目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶが過剰に上昇することを防止でき、結果として再加速時のラバーバンドフィールの発生を防止することができる。

また、再加速の意図をアクセル開度及びアクセル開速度に基づいて判定するので、運転者の意図を精度よく検知することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態は、適用する車両の構成は第１実施形態と同様である。また、無段変速機コントローラ７が実行する変速比制御についても、基本的には同様である。ただし、リニアモード実行中に再加速要求が有った場合の変速線の作成方法に異なる点がある。

図６は、本実施形態の変速線の作成方法について説明するための図である。図５と同様に、横軸は車速ＶＳＰであり、上段はアクセル開度ＡＰＯの変化を示し、下段は変速線を示している。図中の破線はノーマルモードの変速線を示している。図中の実線Ｒ１は車速Ｖ₁が加速開始車速Ｖ₀として設定された場合の、アクセル開度Ａ１用の変速線である。同じく実線Ｒ２は車速Ｖ₂が加速開始車速Ｖ₀として設定された場合の、アクセル開度Ａ２用の変速線である。同じく一点鎖線Ｒ４は目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶが下限値ＤＷＮｍｉｎに維持される場合の変速線である。

車速Ｖ₁でリニアモードに移行して、変速線Ｒ１にしたがって変速比制御を行い、車速Ｖ₂で再加速する検知して、加速開始車速Ｖ₀を車速Ｖ₂に更新し、更新後の加速開始車速に基づいて変速線Ｒ２を作成するところまでは、第１実施形態と同様である。

しかし、加速開始車速の更新に応じて変速線Ｒ１から変速線Ｒ２へ移行すると、運転点がＤ２からＤ３へ移行することになり、目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶが低下することになる。このような加速時における目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶの低下は、運転者に違和感を与えてしまう。

そこで、加速開始車速更新後の目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶに下限値ＤＷＮｍｉｎを設け、リニアモードへの移行時に目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶが低下しないようにする。下限値ＤＷＮｍｉｎとしては、例えば加速開始車速更新時の８０ミリ秒前の目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶ（以下、単に「８０ミリ秒前の目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶ」という）を用いる。すなわち、図３の式（１）の第１項が下式（３）のようになる。

ＭＡＸ（ＬＮＲｄｗＲＥＶ０、８０ミリ秒前のＤｓｒＲＥＶ）／ＬＮＲＯｕｔＲＥＶ０ ・・・（３）

なお、８０ミリ秒前の目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶは、あくまでも加速開始車速更新前の車速の一例であって、他の値であっても構わない。

上記のように定まる運転点Ｄ２を起点として、変速比変化特性が変速線Ｒ２と同様の変速線Ｒ４を作成し、この変速線Ｒ４にしたがって変速比制御を行うこととする。また、下限値ＤＷＮｍｉｎを記憶する。

上記のように下限値ＤＷＮｍｉｎを設けることにより、運転者に対して、再加速時にもかかわらず無段変速機３の入力回転数が低下するという違和感を与えることを回避できる。

次に、リニアモード実行中の再加速後にアクセルペダルが戻し操作（以下、アクセル開度戻し操作という）された場合の制御について説明する。無段変速機コントローラ７は、リニアモード実行中の再加速後にアクセル開度戻し操作されたら、アクセル開度戻し操作中は下限値ＤＷＮｍｉｎを低下させ続ける。つまり、アクセル開度戻し操作中は下限値ＤＷＮｍｉｎを小さい値に更新し続ける。

図７は、リニアモード実行中の再加速後にアクセル開度戻し操作された場合のタイムチャートである。図中の実線は戻し操作中に下限値ＤＷＮｍｉｎを更新する場合、破線は更新しない場合を示している。

無段変速機コントローラ７は、リニアモード実行中に上述した式（１）、（３）により下限値ＤＷＮｍｉｎを制限しつつ目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶを算出する。したがって、タイミングｔ０でアクセルペダルが踏みこまれて加速を開始すると、初期ダウンシフト回転数ＬＮＲｄｗｎＲＥＶ０を算出する。この初期ダウンシフト回転数ＬＮＲｄｗｎＲＥＶ０が下限値ＤＷＮｍｉｎより低いので、ダウンシフト回転数として下限値ＤＷＮｍｉｎが採用される。

タイミングｔ１まではアクセル開度一定のままなので、目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶは一定の傾きで上昇する。

タイミングｔ１でアクセル開度戻し操作されると、図３のダウンシフト回転数マップ３０から明らかなように、初期ダウンシフト回転数ＬＮＲｄｗｎＲＥＶ０は低下する。また、図３のアップシフトレシオマップ３１及び式（１）から明らかなように、リニアモード中の傾きも小さくなる。

このとき、初期ダウンシフト回転数ＬＮＲｄｗｎＲＥＶ０は下限値ＤＷＮｍｉｎより低いので、ダウンシフト回転数として下限値ＤＷＮｍｉｎが採用されている。したがって、下限値ＤＷＮｍｉｎが更新されなければ、図７の破線で示したように、タイミングｔ１でアクセルペダルを戻したにもかかわらず目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶは上昇してしまう。これに対して、下限値ＤＷＮｍｉｎを徐々に小さい値に更新すれば、アクセル開度戻し操作に対応して目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶの上昇が止まる。

下限値ＤＷＮｍｉｎの更新は、少なくとも、徐々に小さな値になるようにすればよい。下限値ＤＷＮｍｉｎが低下すれば、目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶの上昇が止まるからである。

ただし、図７に示すように、戻し操作開始時における下限値ＤＷＮｍｉｎと初期ダウンシフト回転数ＬＮＲｄｗＲＥＶ０との差分を保持するように低下させることが、より望ましい。運転者のアクセル操作に対応して変化する初期ダウンシフト回転数ＬＮＲｄｗｎＲＥＶ０と同じ傾きで下限値ＤＷＮｍｉｎが低下することになり、その結果、目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶが、より運転者の意図に沿った変化をすることになるからである。

このように本実施形態では、加速開始車速を更新した後の目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶに下限値ＤＷＮｍｉｎを設定し、目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶがこれ以下にならないように変速比制御を行う。これにより、加速中にもかかわらず入力軸回転数が低下するという違和感を運転者に与えることを回避できる。

また、アクセル開度戻し操作中には、下限値ＤＷＮｍｉｎを小さい値に更新するので、戻し操作したにもかかわらず目標ＣＶＴ入力回転数ＤｓｒＲＥＶの上昇が止まらないという状況を回避できる。

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構成に限定する趣旨ではない。

本願は２０１１年９月７日に日本国特許庁に出願された特願２０１１−１９４７７４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 (4)

1. 車速とアクセル開度を含む車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   前記運転状態に基づいて無段変速機の変速比を制御する制御手段と、
   前記アクセル開度に基づいて運転者の加速要求の有無を判定する加速要求判定手段と、
   加速時に加速開始車速に基づいてダウンシフト量、アップシフトレシオ及び上限回転数を決定し、新たな変速線を作成して当該変速線にしたがって変速比の変化を抑制するように制御する変速比設定手段と、
   を備える無段変速機の制御装置において、
   前記制御手段は加速中にアクセル開度が増加したと判定したら、前記加速開始車速を当該判定時の車速に更新し、加速開始車速更新後の変速特性に基づく無段変速機入力軸回転数が更新前の変速特性に基づく無段変速機入力軸回転数より低下する場合には、前記更新前の変速特性に基づく無段変速機入力軸回転数を前記更新後の無段変速機入力軸回転数の下限値として設定する無段変速機の制御装置。
2. 請求項１の無段変速機の制御装置において、
   前記制御手段は、アクセル開度がアクセル開度閾値より大きく、かつアクセル開度変化速度が変化速度閾値より大きい場合に、アクセル開度が増加したと判定する無段変速機の制御装置。
3. 請求項１に記載の無段変速機の制御装置において、
   前記制御手段は、アクセル開度が増加した後にアクセル開度戻し操作開始を検知したら、アクセル開度戻し操作中は前記無段変速機入力軸回転数の下限値を低下させる無段変速機の制御装置。
4. 車速とアクセル開度を含む車両の運転状態を検出し、
   前記運転状態に基づいて無段変速機の変速比を制御し、
   前記アクセル開度に基づいて運転者の加速要求の有無を判定し、
   加速時に加速開始車速に基づいてダウンシフト量、アップシフトレシオ及び上限回転数を決定し、新たな変速線を作成して当該変速線にしたがって変速比の変化を抑制するように制御する無段変速機の制御方法において、
   加速中にアクセル開度が増加したと判定したら、前記加速開始車速を当該判定時の車速に更新し、加速開始車速更新後の変速特性に基づく無段変速機入力軸回転数が更新前の変速特性に基づく無段変速機入力軸回転数より低下する場合には、前記更新前の変速特性に基づく無段変速機入力軸回転数を前記更新後の無段変速機入力軸回転数の下限値として設定する無段変速機の制御方法。

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