JP5844890B2 - 車両の発進制御装置及び発進制御方法 - Google Patents

車両の発進制御装置及び発進制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、車両の発進制御装置に関する。
ロックアップクラッチを有するトルクコンバータを備える車両において、車両の発進時に、ロックアップクラッチをスリップ制御させることでトルクの伝達効率を向上し、燃費効率を向上するように制御する、いわゆる発進スリップ制御が知られている。
発進スリップ制御のとき、トルクコンバータのロックアップクラッチの指示圧力制御において、比例、積分制御によるフィードバック制御を行うのみでは、加速、減速時等のエンジントルクの変化に対応してスリップ量が大きく変化したときに、スリップ量目標値からのズレが大きくなるという問題がある。
このような問題に対して、JP4−203561A、JP2006−46636A及びJP2011−122619Aには、フィードバック制御値だけではなく、エンジンの動作状態から推定されたエンジントルク信号から求めたフィードフォワード制御されたロックアップ差圧値とフィードバック制御値とに基づいてロックアップクラッチの指示圧力を制御するものが開示されている。
発進スリップ制御が実行されるのは、車両が発進するとき、すなわち、エンジントルクが低く、ロックアップクラッチの入力回転速度が低い領域で実行される。そのため、発進スリップ制御中にエンジン回転速度の変動等により、発進スリップ制御のロバスト性が低下しやすい。
JP4−203561A、JP2006−46636A及びJP2011−122619Aには、フィードフォワード制御値とフィードバック制御値により制御値を安定させるように制御している。この場合、演算に用いるエンジントルク信号は、エンジン回転速度が実際に変化した場合の実エンジントルクの発生と、エンジントルク信号の演算タイミングの遅れや、エンジントルク信号自体に誤差の発生が考えられるため、フィードフォワード要素演算時のロックアップ差圧の演算に誤差が発生するという問題がある。
このような誤差を含んだ値で演算を行うと、エンジントルク信号と実際のエンジントルクとの差により、ロックアップクラッチ容量が容量過多となったり容量不足となったりすることを繰り返し、ロックアップクラッチの締結制御がハンチングして、駆動系にショックやトルクの変動が発生して運転者に違和感を与えるという問題がある。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、車両の発進時にロックアップクラッチをスリップ制御させる車両において運転者に違和感を与えることを防止できる車両の発進制御装置を提供することを目的とする。
本発明の一実施態様によると、エンジンの出力を、ロックアップクラッチを有するトルクコンバータを介して変速機から出力する車両の発進制御装置に適用される。この車両の発進制御装置は、ロックアップクラッチの締結力を制御して、ロックアップクラッチが伝達可能なトルクを制御する油圧制御回路と、車両発進時に、ロックアップクラッチをスリップ制御させるように油圧制御回路を制御する制御部と、を備え、制御部は、エンジンの現在のタイミングのエンジン回転速度を取得する回転速度取得部と、スリップ制御におけるエンジンの現在のタイミングでの目標回転速度を算出する目標回転速度算出部と、エンジン回転速度と目標回転速度とに基づいて、エンジンの回転速度を目標回転速度に制御するために1制御サイクル後に必要な制御の目標値である制御目標値を算出する制御目標値算出部と、エンジンの回転速度を1制御サイクル後の前記制御目標値に制御するために必要なロックアップクラッチの締結力の指令値を算出する指令値算出部と、を備える。
また、本発明の別の実施態様によると、エンジンの出力を、ロックアップクラッチを有するトルクコンバータを介して変速機から出力する車両の発進制御方法であって、エンジンの現在のタイミングのエンジン回転速度を取得する第1の手順と、トルクコンバータをスリップ制御させるときのエンジンの現在のタイミングでの目標回転速度を算出する第2の手順と、エンジン回転速度と目標回転速度とに基づいて、エンジンの回転速度を目標回転速度に制御するために1制御サイクル後に必要な制御の目標値である制御目標値を算出する第3の手順と、制御目標値に基づいてエンジンの回転速度を1制御サイクル後の前記制御目標値に制御するために必要なロックアップクラッチへの指令値を算出する第4の手順と、指令トルクに基づいて、ロックアップクラッチの締結力を制御して、ロックアップクラッチが伝達可能なトルクを制御する第5の手順と、第1から第5の手順を繰り返す第6の手順と、を有する。
上記態様によると、車両発進時のロックアップクラッチのスリップ制御において、アクセル開度又はスロットル開度が所定値以下の場合には、エンジン回転速度と目標回転速度とから制御目標値を算出し、この制御目標値に基づいてロックアップクラッチの締結力を制御するように構成した。このように、エンジンから出力されるエンジントルク信号を用いることなく、エンジン回転速度を用いてロックアップクラッチをスリップ制御してエンジン回転速度を制御する。このようにすることにより、例えばエンジントルク信号を用いたフィードフォワード制御、フィードバック制御を行うことにより信号の遅れや誤差により制御値が収束しないことによるハンチングを防止でき、運転者に違和感を与えることを防止できる。
本発明の実施形態、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、本発明の実施形態の車両の駆動装置及び制御装置の説明図である。 図2は、本発明の実施形態のコントローラを中心とした機能ブロック図である。 図3は、本発明の実施形態の車両発進制御のフローチャートである。 図4は、本発明の実施形態の車両発進制御の説明図である。 図5は、本発明の実施形態のロックアップクラッチの制御に関する部分の機能ブロック図である。 図6は、本発明の実施形態の車両発進制御のロックアップクラッチの制御のフローチャートである。 図7は、本発明の実施形態の制御目標値算出部が行なう制御目標値の算出の説明図である。 図8は、本発明の実施形態の補正係数マップの一例を示す説明図である。 図9は、本発明の実施形態のL/Uトルク算出部が行うトルク変化量を算出の説明図である。
図1は本発明の実施形態の車両の発進制御装置に係る車両の駆動装置及び制御装置の説明図である。
車両にはエンジン1が搭載され、このエンジン1の出力はクランク軸36にトルクコンバータ30に入力される。トルクコンバータ30は、ロックアップクラッチ35を有している。トルクコンバータ30の出力は変速機入力軸37を介して変速機4に入力される。変速機4の出力は、終減速装置6を介して駆動輪7を回転させる。
車両には、トルクコンバータ30及び変速機4に供給する油圧を制御してこれらの動作を制御する油圧制御回路10が備えられている。車両には、この油圧制御回路10及び変速機4の動作を制御するコントローラ12が備えられている。
コントローラ12は、運転者によるアクセルペダルの操作量(アクセル開度)APOを検出するアクセル開度センサ41と、ブレーキペダルの操作量(ブレーキペダル踏込量)BRKを検出するブレーキスイッチ47と、運転者によるシフトレバー操作状態を検出するインヒビタスイッチ46と、が接続されている。
コントローラ12には、エンジン1から、スロットル開度TVO、エンジン回転速度Ne、エンジントルクTrq等の信号が入力される。
また、コントローラ12には、変速機4から、変速機入力回転速度Ni、変速機出力回転速度Noが入力される。なお、変速機出力回転速度Noではなく車速VSPが出力されていてもよい。
コントローラ12は、アクセル開度APO、車速VSP等の検出値から変速機4の目標変速比を判定し、判定結果に基づいて、変速機4の実変速比がこの目標変速比となるように油圧制御回路10に指令を出力する。変速機4は、有段変速機であってもよいし、無段変速機であってもよい。
コントローラ12は、トルクコンバータ30のロックアップクラッチ35の締結状態を判定し、判定結果に基づいてロックアップクラッチ35の締結状態を制御する指令を油圧制御回路10に出力する。
トルクコンバータ30は、入力要素であるポンプインペラ31、出力要素であるタービンランナ32及び反力要素であるステータ33を備える。
ポンプインペラ31は、トルクコンバータカバー34を介してエンジン1からの回転力により駆動される。タービンランナ32は、ポンプインペラ31とトルクコンバータカバー34とにより形成されるコンバータ室に備えられ、ポンプインペラ31に対向して配置される。ポンプインペラ31の内周とタービンランナ32の内周との間にはステータ33が介在している。
トルクコンバータ30は、エンジン1により回転されるポンプインペラ31が作動流体を撹拌し、ステータ33による反力によりタービンランナ32がトルク増大しつつ駆動して、タービンランナ32からの出力が変速機入力軸37を介して変速機4に伝動される。
トルクコンバータ30は、トルクの増大やトルクの変動吸収が不要な場合は、ロックアップクラッチ35を締結状態とすることにより、ポンプインペラ31とタービンランナ32との間を機械的に直結する。
トルクコンバータ30と変速機4との間にはオイルポンプ39が備えられている。オイルポンプ39は、エンジン1の駆動力により回転され油圧を発生する。発生した油圧は油圧制御回路10に供給される。
油圧制御回路10は、コンバータ室側に供給するアプライ圧Paと、ロックアップクラッチ側に供給するレリーズ圧Prとをそれぞれ制御する。アプライ圧とレリーズ圧との差圧(Pa−Pr)により、ロックアップクラッチ35の締結力を制御する。
図2は、コントローラ12を中心とした機能ブロック図である。
コントローラ12は、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。
入力インターフェース123には、アクセルペダルの開度(以下、「アクセル開度APO」という。)を検出するアクセル開度センサ41の出力信号、変速機4からの出力信号(変速機入力回転速度Ni、変速機出力回転速度No、車速VSP等)、ブレーキペダルの踏込及びブレーキ液の液圧を検出するブレーキスイッチ47からの入力信号、セレクトレバーの位置を検出するインヒビタスイッチ46の出力信号などが入力される。
記憶装置122には、変速機4の変速制御プログラム、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に格納されている変速制御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指令信号を生成し、生成した指令信号を、出力インターフェース124を介して油圧制御回路10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10は複数の流路、複数の油圧制御弁で構成される。油圧制御回路10は、コントローラ12からの指令信号に基づき、複数の油圧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39で発生した油圧から必要な油圧を調製し、この油圧を変速機4及びトルクコンバータ30の各部位に供給する。これにより、変速機4の変速が行われる。
油圧制御回路10は、コントローラ12からの指令に基づいて、ロックアップクラッチ35のトルク容量を制御する。
具体的には、アプライ圧Pa<レリーズ圧Prの場合はロックアップクラッチ35が締結されず、トルクコンバータ30はコンバータ状態となる。アプライ圧Pa>レリーズ圧Prの場合は、差圧(Pa−Pr)に従ってロックアップクラッチ35の締結力が増加し、所定の差圧においてロックアップクラッチ35の締結力が最大となる。ロックアップクラッチ35の締結力は、ロックアップクラッチ35が伝達可能なトルクであるトルク容量を発生させる。
なお、ロックアップクラッチ35は、前記所定差圧以下の場合は、トルクコンバータ30の入力回転速度(エンジン回転速度Neと等しい)と出力回転速度(変速機入力回転速度Niと等しい)とが差回転を生じるスリップ状態(スリップロックアップ状態)となる。
次に、このように構成された車両の発進時の動作について説明する。
本発明の実施形態の車両は、車両が停車した後発進するときに、トルクコンバータ30のロックアップクラッチ35をスリップ状態に制御する。
発進時にスリップ状態に制御することにより、エンジン1のトルクが、トルクコンバータ30で伝達されるのと同時に、ロックアップクラッチ35を介しても伝達される。これによりエンジン1のトルクの伝達効率が上昇して、エンジン1の回転速度の上昇が抑えられるので、燃費を向上することができる。
車両発進時のスリップ状態での制御は、車速、エンジントルク等に基づいて、スリップ量を決定し、このスリップ量となるようにロックアップクラッチ35の締結力を制御することが従来一般的であった。
具体的には、エンジントルク信号とロックアップクラッチ35の目標スリップ量とに基づいて、ロックアップクラッチ35の伝達トルクを算出し、この伝達トルクに対応するロックアップ差圧を油圧制御回路10に指令する。このとき、エンジントルク信号は、エンジン回転速度Neやアクセル開度APO等に基づいたマップ等によりエンジンコントローラ等で算出される。
そのため、実エンジントルクに対してエンジントルク信号が遅れたりズレたりする可能性がある。この遅れやズレを解消するために、フィードフォワード制御や、ロックアップクラッチ35の実トルク容量や実差圧等に基づいたフィードバック制御を行うことが従来行われていた。
車両発進時のスリップ制御は、車速VSP、エンジン回転速度Ne等が低い領域で行われるので、前述のような制御の遅れやズレにより、ロックアップクラッチ35の実差圧のばらつきが発生しやすい。このばらつきにより、ロックアップ差圧が上昇し、トルク容量が過多となってエンジン回転速度が引き込まれたり、ロックアップ差圧が下降し、トルク容量が不足してエンジン回転速度が吹け上がったり、という制御が繰り返されてハンチングを起こす可能性がある。ハンチングを防ぐためにスリップ制御を開始するタイミングを遅らせるように制御すると、ロックアップクラッチ35のトルク容量が発進時から増加せず、燃費効率の向上という利点が削がれてしまう。
このような問題点に対して、本発明の実施の形態では、制御が不安定となる要因となっていたエンジントルク信号を用いることなく、次に説明するように、車両発進時のロックアップクラッチ35のスリップ制御を行うように構成した。
図3は、本発明の実施形態のコントローラ12が実行する車両発進制御のフローチャートである。
図3に示すフローチャートは、車両が停止状態であることを検出した場合に、コントローラ12により、コントローラ12が行う他の処理と並行して実行される。
まず、コントローラ12は、ブレーキスイッチ47からの信号に基づいて、運転者がブレーキペダルの踏み込みを開放したか(ブレーキペダルから足を離したか)を判定する(S10)。ブレーキペダルが踏み込まれている場合はステップS10を繰り返して待機する。本発明の実施形態では、ブレーキペダルが離されてからアクセルペダルが踏み込まれるまでの間を第1フェーズと呼ぶ。
ブレーキペダルから足を離したと判定した場合は、ステップS20に移行して、コントローラ12は、油圧制御回路10にロックアップクラッチ35の差圧(Pa−Pr)が第1スタンバイ圧となるように指令を出力する。油圧制御回路10は、この指令を受けて、差圧が第1スタンバイ圧となるようにロックアップクラッチ35に供給する油圧を制御する。
第1スタンバイ圧とは、ロックアップクラッチ35がトルク容量を持つ以前の状態でロックアップクラッチ35を締結させるための準備を行う状態である。例えば、アプライ圧Paに対してレリーズ圧Prが若干低い圧となる制御として、ロックアップクラッチ35の摩擦フェーシング同士が接触してトルク容量が発生しない程度に差圧を制御する。
次に、コントローラ12は、アクセル開度センサ41に入力された信号に基づいて、運転者によりアクセルペダルが踏み込まれアクセル操作がOFFからONになったか否かを判定する(S40)。
アクセルペダルが踏み込まれていない場合は、ステップS20に戻り、ロックアップクラッチ35をスタンバイ圧に維持する。
アクセルペダルが踏み込まれたと判定した場合は、ステップS40に移行して、コントローラ12は、ステップS30で設定した第1のスタンバイ圧を増大させた第2のスタンバイ圧に設定する。
第2スタンバイ圧とは、アクセル開度APOに伴ってエンジン回転速度Neが増大してライン圧が増大したときにも、ロックアップクラッチ35がトルク容量を持つ以前の状態に制御できる差圧である。ロックアップクラッチ35がトルク容量を持つ以前の状態に制御することにより、以降の第3フェーズにおいてロックアップクラッチ35がトルク容量を持つまでの時間が短縮される。
第2スタンバイ圧の最大値は、アクセル操作がONされて、オイルポンプ39が駆動されて油圧制御回路10のライン圧が増大した状態において、指令差圧と実差圧とのばらつきによってもロックアップクラッチ35がトルク容量を持たない最大の差圧に設定する。このように第2スタンバイ圧を設定することにより、ライン圧が増大したときにもロックアップクラッチ35がトルク容量を持たないように制御することができるので、第2フェーズの間はエンジン回転速度Neの引き込みが防止される。
従って、第2スタンバイ圧をこの最大値を上限として第1スタンバイ圧よりも上昇させることができる。第2スタンバイ圧を上昇させて準備することにより、次の第3フェーズにおいてロックアップクラッチ35がトルク容量を持つまでの時間が短縮できる。
次に、コントローラ12は、ステップS50に移行して、時間設定値マップを参照して、所定時間Tを取得する。そして、ステップS60に移行して、取得した所定時間Tの経過が満了したか否かを判定する。
所定時間Tの経過が満了していない場合は、ステップS40に戻り、コントローラ12は、ステップS40で設定したロックアップクラッチ35の差圧を維持する。本発明の実施形態では、アクセルペダルの踏み込みを検出して車両の発進要求がなされてから、所定時間Tの経過が満了するまでの間を第2フェーズと呼ぶ。
所定時間Tの経過が満了したと判定した場合は、ステップS70に移行し、コントローラ12は、ロックアップクラッチ35の差圧(Pa−Pr)を、アクセル開度APOに基づいて決定した所定の勾配Cで増加させて、ロックアップクラッチ35を締結側へと制御する。
次に、コントローラ12は、ロックアップクラッチ35のトルク容量が所定容量以上となり、ロックアップクラッチ35によりエンジン1の回転が伝達され始めたか否かを判定する(S80)。トルク容量が所定容量以上となったと判定した場合は、ステップS90に移行する、そうでない場合はステップS80を繰り返して待機する。ステップS60において所定時間Tの経過が満了してからステップS80の判定によりロックアップクラッチ35がトルク容量を持ち始めるまでの間を第3フェーズと呼ぶ。
ステップS80では、必ずしもトルク容量に基づいて判定するものではなく、例えば、エンジン回転速度Neが上昇傾向から下降傾向となったときにトルク容量が所定容量以上となったと判定してもよい。また、第3フェーズに移行してから所定時間が経過した後に次ステップS90に移行してもよい。
ステップS90では、コントローラ12は、エンジン回転速度Neに基づいて、ロックアップクラッチ35のトルク容量を制御する。具体的には、車両が発進した後の車速VSP及びエンジン回転速度Neが比較的低い運転領域において、ロックアップクラッチ35がトルク容量を持ち始めた後、エンジントルクを引き込まず、かつ、エンジン1の回転を駆動力に伝えることができる適切なトルク容量をロックアップクラッチ35が発揮できるように、図5以降に説明するような手法を用いてロックアップクラッチ35のトルク容量を制御する。ステップS90においてロックアップクラッチ35のトルク容量を制御する間を第4フェーズと呼ぶ。
ステップS90におけるロックアップクラッチ35を制御した後、ステップS100に移行する。ステップS100では、ロックアップクラッチ35をSlipL/U状態からロックアップ状態へと移行するように、ロックアップクラッチ35の差圧の指令圧を所定の勾配Dで上昇させる。ステップS100の制御により、ロックアップクラッチ35が締結状態となる。ステップS100においてロックアップクラッチ35が締結状態となるまで制御する間を第5フェーズと呼ぶ。
このような制御により、車両の発進時にロックアップクラッチ35の締結力の制御が行われる。
図4は、本発明の実施形態の車両の発進制御の説明図である。
図4は、上段から、ブレーキペダルの操作状態、アクセルペダルの操作状態、エンジン1及びトルクコンバータ30に関する回転速度、ロックアップクラッチ35の差圧(指令圧)の状態がそれぞれ示されている。
車両が停車中、運転者によりブレーキペダルの踏み込みが行われている(ブレーキ操作がON)。その後、タイミングt1において、運転者によりブレーキペダルの踏み込みが解除された場合(ブレーキ操作がOFF)は、コントローラ12は、車両の発進が意図されたと判断する。ブレーキペダルは手動で操作するもの(レバーやスイッチ)であってもかまわない。
このとき、図3のステップS10の判定がYESとなり、コントローラ12は、ステップS20でロックアップクラッチ35の差圧をスタンバイ圧に制御する(第1フェーズ)。
次に、タイミングt2において、運転者によりアクセルペダルの踏み込みが行われた場合(アクセル操作がON)は、車両の加速が意図されたと判断する。
このとき、図3のステップS30の判定がYESとなり、コントローラ12は、ステップS40の処理によりロックアップクラッチ35を第1のスタンバイ圧よりも増加させた第2のスタンバイ圧に制御する。第2のスタンバイ圧による制御を所定時間Tの経過が満了するまで行う(第2フェーズ)。
所定時間Tは、コントローラ12が、タイミングt2時点、すなわち、運転者によってアクセルペダルが操作されたときのアクセル開度APOとアクセル開速度ΔAPOとに基づいた時間設定マップにより設定する。この時間設定マップは、アクセル開度APOが大きいほど所定時間Tが大きく設定され、また、アクセル開速度ΔAPOが大きいほど、所定時間Tが大きく設定されている。
時間設定マップは、アクセル開度ではなく、タイミングt2時点でのエンジン1から取得したエンジントルクTrqとエンジントルク変化速度ΔTrqとに基づいた時間設定マップにより取得してもよい。この時間設定マップは、エンジントルクTrqが大きいほど所定時間Tが大きく設定され、また、エンジントルク変化速度ΔTrqが大きいほど、所定時間Tが大きく設定されている。
所定時間Tの経過が満了した場合は、タイミングt3において図3のステップS60の判定がYESとなり、コントローラ12は、ステップS70において、アクセル開度APOに基づいてロックアップクラッチ35の差圧を所定の勾配Cで増加させて、ロックアップクラッチ35が締結するまで制御する(第3フェーズ)。
所定の勾配Cは、コントローラ12が、アクセル開度APOの大きさに基づいて、ロックアップクラッチ35がトルク容量を持ったときのエンジン1のトルクとトルクの引き込みの大きさとの比が略一定となるように設定する。
第3フェーズにおいて、コントローラ12は、ロックアップクラッチ35のトルク容量を持ち始めたか否かを判定する。タイミングt4において、トルク容量を持ち始めたと判定した場合は、図3のステップS80がYESとなり、第4フェーズに移行する。第4フェーズでは、後述するように、エンジン回転速度Neに基づいて、ロックアップクラッチ35のトルク容量を制御する。
その後、タイミングt5において、第4フェーズにおける制御が終了し、第5フェーズにおいて、ロックアップクラッチ35を締結状態に制御する。この制御により、漸次ロックアップクラッチ35の差圧が最大となるまで制御を行ない、ロックアップクラッチ35を締結状態とする。
次に、第4フェーズにおけるロックアップクラッチ35のトルク容量の制御について説明する。
図5は、本発明の実施形態のコントローラ12のロックアップクラッチ35のトルク容量の制御に関する部分の機能ブロック図である。
コントローラ12は、目標回転速度算出部110と、制御目標値算出部120と、L/Uトルク算出部130を備える。
目標回転速度算出部110は、入力されたエンジン回転速度Neと、車速VSPと、アクセル開度APOとから、目標回転速度マップ210を参照して、その時点での目標回転速度tNeを算出する。目標回転速度tNeは、発進スリップ制御実行中において、その時点での最適なエンジン回転速度の目標値である。すなわち、その時点でエンジン回転速度Neに対して差回転(Ne−tNe)分だけロックアップクラッチ35のスリップ量を制御するという目標値である。
制御目標値算出部120は、目標回転速度算出部110が算出した目標回転速度tNeとエンジン回転速度Neとから、補正係数マップ220を参照して、制御目標値Ne(t+1)を算出する。制御目標値Ne(t+1)は、その時点でのエンジン回転速度Neに対して、1制御サイクル後に制御するエンジン回転速度Neの目標値である。
L/Uトルク算出部130は、制御目標値算出部120が算出した制御目標値Ne(t+1)に基づいて、ロックアップクラッチ35のトルクの変化量ΔTluを算出する。
コントローラ12は、油圧制御回路10に算出されたトルク変化量ΔTlu分だけロックアップクラッチ35のトルク容量が変化するように指令することにより、ロックアップクラッチ35のトルク容量を制御する。
図6は、本発明の実施形態のコントローラ12が実行する車両発進制御のフローチャートであり、図3のステップS80におけるロックアップクラッチ35の制御のフローチャートである。
まず、コントローラ12は、エンジン回転速度Ne、車速VSP、アクセル開度APOを取得する(S210)。
なお、このときのアクセル開度APOが所定値以上の場合には発進スリップ制御は行われないため、アクセル開度APOが所定値以下の場合のみ、ステップS220に移行する。
次に、コントローラ12において、目標回転速度算出部110は、車速VSPとアクセル開度APOとから、目標回転速度マップ210を参照して、現在のエンジン回転速度Neに対する目標回転速度tNeを算出する(S220)。
次に、コントローラ12において、制御目標値算出部120は、まず、アクセルペダルの足戻しが行われたかを判定する(S221)。具体的には、アクセル開度APの変化量ΔAPOが所定変化量以上減少したか否かを判定する。アクセルペダルの足戻しが行われていなければステップS230に移行する。
アクセルペダルの足戻しが行われたと判定した場合は、ステップS222に移行して、制御目標値算出部120は、次のステップS230で用いるエンジン回転速度Neが目標回転速度tNeとなるように、中間目標値である制御目標値Ne(t+1)を演算するための補正係数kを用いず、エンジン回転速度Neのみに基づいて足戻し用補正係数k’を設定し、目標回転速度tNeから中間目標値である足戻し時制御目標値Ne(t+1)’を演算する。なお、補正係数kについては後述する。
より具体的には、アクセル開度APOが減少することによって目標回転速度tNeの値が目標回転速度マップ210に基づいて変更される。これにより、目標回転速度tNeがアクセル開度APOの減少に基づいて減少する。しかし、アクセルペダルの戻しによってアクセル開度APOが減少したとしてもエンジン回転速度Neおよび車速VSPは急変しないため、アクセル開度APOの減少により新たに設定された目標回転速度tNeとエンジン回転速度Neとの偏差が大きくなるが、補正係数kはアクセルペダルの戻しがあっても演算上変更されないと、制御目標値Ne(t+1)が目標回転速度tNeに追従するように急減してしまう。
制御目標値Ne(t+1)が目標回転速度tNeとなるように急減することで、エンジン回転速度Neが制御目標値Ne(t+1)に追従するようにロックアップクラッチ35の差圧が増加し、結果としてエンジン回転速度Neが引き込まれてしまい、運転者に違和感を与えてしまう。
これを防ぐために、アクセル開度APOが戻されたときに、以降で説明する係数である補正係数kを補正係数マップ220によって設定することなく、制御目標値Ne(t+1)とエンジン回転速度Neとの偏差が解消するように、足戻し用補正係数k’を設定し、足戻し用制御目標値Ne(t+1)’を演算する。
このように、足戻し用補正係数k’から足戻し用制御目標値Ne(t+1)’を演算することで、アクセル開度APOが戻されたときであっても、エンジン回転速度Neが引き込まれることがない。
次に、ステップS223に移行して、制御目標値算出部120は、アクセルペダルの足戻しが解除されたか否かを判定する。ステップS223は、具体的には、アクセル開度APOが所定開度以上で、アクセル開度APOの変化量ΔAPOが所定値未満となった状態が所定時間以上継続した場合に、足戻しが解除されたと判定する。
足戻しが解除されたと判定した場合は、ステップS224に移行し、制御目標値算出部120は、次のステップS230で用いる補正係数kを、足戻し用補正係数k’から変更し、エンジン回転速度Neと目標回転速度tNeとに基づいた補正係数マップ220に基づく制御に変更する。その後、ステップS230の処理を実行する。そうでない場合には、足戻し用補正係数k’の設定を変更することなくステップS221に戻る。
ステップS230では、目標回転速度算出部110により算出された目標回転速度Ntに基づいて、現在のエンジン回転速度Neに対する1制御サイクル後の目標値Ne(t+1)を算出する。
具体的には、制御目標値算出部120は、ステップS210で取得したエンジン回転速度Ne、すなわち、現在のタイミングtにおけるエンジン回転速度Ne(t)と、目標回転速度tNeとから、次の数式(1)に基づいて、制御指令値Ne(t+1)を算出する。
Ne(t+1)=Ne(t)+k(tNe−Ne(t))・・・(1)
なお、kは補正係数
このようにして、制御目標値Ne(t+1)が算出される。制御目標値Ne(t+1)は、現在のエンジン回転速度Ne(t)を目標回転速度tNeに追従させるために1制御サイクル後(t+1後)に必要な制御の動的な目標値である。コントローラ12は、エンジン回転速度Neがこの目標値に追従するようにロックアップクラッチ35の制御を行う。
この数式(1)の補正係数kは、制御目標値Ne(t+1)の補正係数を示し、後述するように補正係数マップ220により取得する。補正係数kは、エンジン回転速度Ne(t)と目標回転速度tNeとの差分が大きければ補正係数kを大きくして目標値に素早く追従するように制御し、差分が小さければ補正係数kを小さくして目標値をオーバーシュートしないように制御するような値に設定されている。
次に、コントローラ12において、L/Uトルク算出部130は、制御目標値算出部120により算出された制御目標値Ne(t+1)に対応するロックアップクラッチ35のトルク容量の変化量であるトルク変化量ΔTluを算出する(S240)。
具体的には、L/Uトルク算出部130は、ステップS210で取得したエンジン回転速度Ne(ここではNe(t)とする)と制御目標値Ne(t+1)と1サイクル前の制御目標値(Ne(t−1))とから、次の数式(2)に基づいて、トルク変化量ΔTluを算出する。
ΔTlu=Tlu(t+1)−Tlu(t)
=−τ(Ne(t+1)^2−Ne(t)^2)−I(Ne(t+1)−Ne(t))−(Ne(t)−Ne(t−1))/Δt・・・(2)
なお、τはトルクコンバータ30の流体トルクの係数、Iはトルクコンバータを含むパワートレインのイナーシャ係数である。
このように、トルク変化量ΔTluは、今回のトルク容量と制御目標値Ne(t+1)に対応するトルク容量との差分により求められる。
τ及びIはパワートレインを含めた固有の係数であり、コントローラ12が予め記憶しておく。τ及びIはトルクコンバータ30の回転に基づいて変化する値であるが、微少時間(t−1、t)又は(t、t+1)では同一の値として扱うことができる。
コントローラ12は、このようにして算出されたトルク変化量ΔTluに基づいて、ロックアップクラッチ35の差圧を、油圧制御回路10に指令を行う(S250)。具体的には、現在のロックアップクラッチ35のへの指令値にかかる差圧にトルク変化量ΔTluを加算することにより新たな差圧を算出して、この差圧を油圧制御回路10に指令する。
次に、コントローラ12は、このようにエンジン回転速度Neに基づいてロックアップクラッチ35のトルク容量を動的に変化させる制御(第4フェーズ)が終了して、ロックアップクラッチ35を締結させる第5フェーズに移行するか否かを判定する(S260)。
このステップS260の判定は、車速VSPが所定車速以上となったときに、第4フェーズの終了を判定する。または、目標回転速度tNeと実エンジン回転速度Neとの偏差が所定値未満となったときに、第4フェーズの終了を判定してもよい。
このように、第4フェーズでは、定車速域かつエンジン回転速度Neが上昇する過渡期において、エンジントルクの引き込み及びエンジンの吹け上がりのいずれも発生しないように、ロックアップクラッチ35のトルク容量を制御する。
図7及び図8は、本発明の実施形態の制御目標値算出部120が行なう制御目標値Ne(t+1)の算出の説明図である。
図7は、t、t+1、t+2の三つの制御サイクルにおいて、エンジン回転速度Ne(t)、制御目標値Ne(t+1)、制御目標値Ne(t+2)及び目標回転速度tNeが示されている。
制御サイクルtにおいて、エンジン回転速度Ne(t)と目標回転速度tNeとの偏差に基づいて、前述の数式(1)のようにして制御目標値Ne(t+1)が決定される。このときコントローラ12は、補正係数kを、図8に示すような補正係数kマップ220を参照して決定する。
図8は、補正係数マップ220の一例を示す説明図である。
補正係数kは、エンジン回転速度Ne(t)と目標回転速度tNeとの偏差(tNe―Ne)と、この偏差の変化率(Δ|tNe−Ne|/Δt)とに基づいたマップを参照することによって決定される。
図8を参照すると、偏差がマイナス側、すなわちエンジン回転速度Neが目標回転速度tNeよりも大きい(目標値に対してエンジン回転が吹け上がっている)状態か、偏差がプラス側、すなわちエンジン回転速度Neが目標回転速度tNeよりも小さい(目標値に対してエンジン回転が引き込まれている)状態か、が縦軸に示されている。また、偏差の変化率がプラス側、すなわちエンジン回転速度Neが目標回転速度tNeから離れる方向であるか、偏差の変化率がマイナス側、すなわちエンジン回転速度Neが目標回転速度tNeに近づく方向であるか、が示されている。
補正係数マップ220において、例えば、偏差がマイナス側、かつ、偏差の変化率がプラス側である場合(領域3)は、実エンジン回転速度Neが目標回転速度tNeに対して吹けており、さらに、実エンジン回転速度Neが目標回転速度tNeから離間する方向に変位している。この場合は、エンジン回転速度Neが目標回転速度tNeに近づくように補正係数kを比較的大きな値に設定する。
また、偏差がマイナス側、かつ、偏差の変化率がマイナス側である場合(領域4)は、実エンジン回転速度Neが目標回転速度tNeに対して吹けているが、実エンジン回転速度Neが目標回転速度tNeに近づく方向に変位している。この場合は、エンジン回転速度Neが目標回転速度tNeに近づき過ぎないように補正係数kを比較的小さな値に設定する。
また、偏差がプラス側、かつ、偏差の変化率がプラス側である場合(領域2)は、実エンジン回転速度Neが目標回転速度tNeに引き込まれており、さらに、実エンジン回転速度Neが目標回転速度tNeから離間する方向に変位している。この場合は、エンジン回転速度Neが目標回転速度tNeに近づくように補正係数kを比較的大きな値に設定する。
また、偏差がマイナス側、かつ、偏差の変化率がマイナス側である場合(領域1)は、実エンジン回転速度Neが目標回転速度tNeに引き込まれているが、実エンジン回転速度Neが目標回転速度tNeに近づく方向に変位している。この場合は、エンジン回転速度Neが目標回転速度tNeに近づき過ぎないように補正係数kを比較的小さな値に設定する。
このように補正係数kを動的に変更することにより、スロットル開度が所定値以下であって、エンジン出力が略一定である場合には、目標回転速度tNeに対するエンジン回転速度Neを制御することができる。
前述のステップS221及びS222のように、アクセルペダルの足戻しが行われた場合は、補正係数kによってアクセル開度APOに基づいて設定される目標回転速度tNeが急減し、これに伴ってエンジン回転速度Neが大きく変動してしまう。
これを防止するために、アクセルペダルが戻されたと判定した場合は、現在のエンジン回転速度Ne制御目標値Ne(t+1)を漸近させるように決定される足戻し用補正係数k’を用いて、足戻し用制御目標値Ne(t+1)’を演算するように制御する。
図9は、本発明の実施形態のL/Uトルク算出部130が行うトルク変化量ΔTluを算出の説明図である。
図9は、入力トルクが一定の場合のt−1、t、t+1の三つの制御サイクルにおいて、エンジン回転速度Ne、目標回転速度tNeが示されている。
点線で表された軌跡及びNe(t)’及びNe(t+1)’はトルクTlu(t)が発生しない場合の、それぞれの制御サイクルでのエンジン回転速度を示す。
L/Uトルク算出部130は、まず、トルク容量Tlu(t)が発生しないタイミングt−1におけるエンジン回転速度Ne(t−1)が、タイミングtにおけるエンジン回転速度トルク容量Tlu(t)が発生していないNe(t)’に変化した場合において、前記Ne(t)’を目標回転速度tNeに漸近させるための中間目標値であるエンジン回転速度Ne(t)になるのに要したトルクTlu(t)を算出する。
次に、タイミングt+1において、トルクがTlu(t)だった場合の制御目標回転速度Ne(t+1)’’を求め、回転速度Ne(t+1)’’がタイミングt+1における制御目標値Ne(t+1)となるのに必要なトルクTlu(t+1)’’を予測する。
そして、2状態のトルクTlu(t)とトルクTlu(t+1)’’との合算値であるTlu(t+1)を、タイミングt+1のロックアップクラッチ35の制御目標値として制御する。
このように、1制御サイクル前のエンジン回転速度Ne(t−1)から現在の制御サイクルのエンジン回転速度Ne(t)となるまでに要したロックアップクラッチ35のトルクTlu(t)と、現在のエンジン回転速度Ne(t)から1制御サイクル後の制御目標値Ne(t+1)となるまでに要すると予測されるロックアップクラッチTlu(t+1)’と、トルクTlu(t)と、の合算値であるTlu(t+1)が、1制御サイクル後に制御目標値Ne(t+1)とするために必要なロックアップクラッチ35の制御量となる。
従って、ロックアップクラッチ35を、このトルク変化量Tlu(t+1)分だけ締結力を変更するように制御することによって、エンジン回転速度Ne(t)を制御目標値Ne(t+1)へと制御することができる。
以上のように、本発明の実施形態では、エンジン1の出力を、ロックアップクラッチ35を有するトルクコンバータ30を介して変速機4から出力する車両に適用される。車両は、ロックアップクラッチ35の締結力を制御してロックアップクラッチが伝達可能なトルクを制御する油圧制御回路10と、車両発進時にロックアップクラッチ35をスリップ制御させるように油圧制御回路10を指令するコントローラ12を備える。
このコントローラ12は、エンジン1から実エンジン回転速度Ne(t)を取得する回転速度取得部と、スリップ制御におけるエンジン1の目標回転速度tNeを算出する目標回転速度算出部と、実エンジン回転速度Ne(t)と目標回転速度tNeとに基づいて、エンジン1の回転速度を目標回転速度tNeに制御するための目標値である制御目標値Ne(t+1)を算出する制御目標値算出部と、エンジン1の回転速度を制御目標値Ne(t+1)へと制御するために必要なロックアップクラッチ35への指令値である変化量ΔTlu(t+1)を算出する指令値算出部と、して構成されている。
本発明の実施形態はこのような構成により、エンジン1のトルク信号を用いず、エンジン回転速度に基づいてロックアップクラッチ35が伝達するトルク容量を制御することで、エンジン回転速度Neが目標回転速度tNeに追従するように制御することができる。従って、エンジン1のエンジントルク信号を制御に用いないので、フィードフォワード制御やフィードバック制御による制御の収束が遅れることでロックアップクラッチ35のトルク容量の制御がハンチングしてエンジン駆動系にショックが発生して運転者に違和感を与えることが防止される。これは請求項1及び6の効果に対応する。
コントローラ12は、車速センサ43により車速VSPを検出する車速検出装置として構成される。コントローラ12は、アクセル開度センサ41によりアクセル開度APOを検出するアクセル開度検出部として構成される。コントローラ12は、アクセル開度APOが所定値以下の場合に車速VSP及びアクセル開度APOに基づいたマップを参照することにより目標回転速度tNeを決定する。これにより、目標回転速度tNeを容易に算出することができて、制御の遅れを発生させることがないので、制御の収束が遅れることでロックアップクラッチ35のトルク容量の制御がハンチングしてエンジン駆動系にショックが発生して運転者に違和感を与えることが防止される。これは請求項2の効果に対応する。
コントローラ12は、制御目標値Ne(t+1)を、実エンジン回転速度Ne(t)に対して、実エンジン回転速度Ne(t)と目標回転速度tNeとの差分(Ne(t)−tNe)に所定の補正係数kを乗じた値を加算又は減算することにより算出する。この制御により、現在の実エンジン回転速度Ne(t)を目標回転速度tNeに対してどのような応答で変化させるかを決定する制御目標値Ne(t+1)を補正係数kにより変更可能に制御することができる。これは請求項3の効果に対応する。
コントローラ12は、補正係数kを、実エンジン回転速度と目標回転速度との差(tNe−Ne(t))、及び、実エンジン回転速度と目標回転速度との差の変化量(Δ|tNe−Ne(t)|)の少なくとも一方に基づいて算出する。この制御により、現在の実エンジン回転速度Ne(t)を目標回転速度tNeに対してどのような応答で変化させるかを、補正係数kを変更することにより制御することができ、エンジン回転速度Neが、迅速にかつオーバーシュートすることなく目標回転速度tNeへと追従させることができる。これは請求項4の効果に対応する。
また、コントローラ12は、アクセル開度APOが所定値以上減少した場合には、補正係数kを、実エンジン回転速度Ne(t)に基づいて算出する。これにより、アクセルペダルが戻された場合に目標回転速度tNeが変化してこの変化した目標値に追従するように補正係数kを設定して制御がオーバーシュートすることを防止できる。これは請求項5の効果に対応する。
コントローラ12は、実エンジン回転速度に対応する前記トルクコンバータ30の流体トルクτの変化量及びトルクコンバータ30のイナーシャトルクIの変化量に基づいて、制御目標値Ne(t+1)に対応するロックアップクラッチ35の締結力の変化量ΔTlu(t+1)を算出する。この制御により、実エンジン回転速度Ne(t)を制御目標値Ne(t+1)に変化させるためのロックアップクラッチ35のトルク容量の変化量を算出することができる。これは請求項6の効果に対応する。
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、変速機4は有段変速機であってもよいし、Vベルトやチェーンを一組のプーリの間に掛け回される無段変速機であってもよい。または、入力ディスクと出力ディスクの間に傾転可能なパワーローラを配置するトロイダル式無段変速機であってもよい。
上記実施形態では、トルクコンバータ30のロックアップクラッチ35は、アプライ圧Paとレリーズ圧Prとの差圧によりトルク容量が制御される構成を示したがこれに限られず、多板クラッチを有するロックアップクラッチでもよい。この場合、第2スタンバイ圧を多板クラッチ制御におけるプリチャージ圧とすることができる。
上記実施形態では、アクセル開度APOを元に制御を構成したがこれに限られず、スロットル開度TVOであってもよい。
本願は、2012年4月23日に日本国特許庁に出願された特願2012−97799に基づく優先権を主張する。これらの出願のすべての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (7)

  1. エンジンの出力を、ロックアップクラッチを有するトルクコンバータを介して変速機から出力する車両の発進制御装置であって、
    前記車両の発進要求を検出する発進要求検出部と、
    前記車両の発進要求と同時に前記ロックアップクラッチの締結力を制御して、前記ロックアップクラッチが伝達可能なトルクを制御する油圧制御回路と、
    車両発進時に前記ロックアップクラッチをスリップ制御させるように、前記油圧制御回路に指令する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記エンジンの現在のタイミングのエンジン回転速度を取得する回転速度取得部と、
    前記スリップ制御における前記エンジンの現在のタイミングでの目標回転速度を算出する目標回転速度算出部と、
    前記エンジン回転速度と前記目標回転速度とに基づいて、前記エンジンの回転速度を前記目標回転速度に制御するために1制御サイクル後に必要な制御の目標値である制御目標値を算出する制御目標値算出部と、
    前記エンジンの回転速度を1制御サイクル後の前記制御目標値に制御するために必要な前記ロックアップクラッチの締結力の指令値を算出する指令値算出部と、
    を備え、
    前記指令値算出部は、現在のタイミングのエンジン回転速度と、1制御サイクル後の制御目標値と、1制御サイクル前の制御目標値とに基づいて前記ロックアップクラッチの締結力の指令値を算出する、
    車両の発進制御装置。
  2. 請求項1に記載の車両の発進制御装置であって、
    前記車両の車速を検出する車速検出装置と、
    前記エンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度検出部と、を備え、
    前記目標回転速度算出部は、前記アクセル開度が所定値以下の場合に前記車速及び前記アクセル開度に基づいて、前記目標回転速度を算出する
    車両の発進制御装置。
  3. 請求項1又は2に記載の車両の発進制御装置であって、
    前記制御目標値算出部は、前記制御目標値を、前記エンジン回転速度に、前記エンジン回転速度と前記目標回転速度との差に所定の係数を乗じた値を加算又は減算することにより算出する
    車両の発進制御装置。
  4. 請求項3に記載の車両の発進制御装置であって、
    前記制御目標値算出部は、前記エンジン回転速度と前記目標回転速度との差、及び、前記エンジン回転速度と前記目標回転速度との差の変化量、の少なくとも一つに基づいて、前記係数を算出する
    車両の発進制御装置。
  5. 請求項3又は4に記載の車両の発進制御装置であって、
    前記エンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度検出部を備え、
    前記制御目標値算出部は、前記アクセル開度が所定値以上減少した場合には、前記エンジン回転速度に基づいて、前記係数を算出する
    車両の発進制御装置。
  6. 請求項1から5のいずれか一つに記載の車両の発進制御装置であって、
    前記指令値算出部は、前記エンジン回転速度に対応する前記トルクコンバータの流体トルクの変化量と前記トルクコンバータのイナーシャトルクの変化量とに基づいて、前記制御目標値に対応する前記ロックアップクラッチの締結力を算出する
    車両の発進制御装置。
  7. エンジンの出力を、ロックアップクラッチを有するトルクコンバータを介して変速機から出力する車両の発進制御方法であって、
    前記エンジンの現在のタイミングのエンジン回転速度を取得する第1の手順と、
    前記トルクコンバータをスリップ制御させるときの前記エンジンの現在のタイミングでの目標回転速度を算出する第2の手順と、
    前記エンジン回転速度と前記目標回転速度とに基づいて、前記エンジンの回転速度を前記目標回転速度に制御するために1制御サイクル後に必要な制御の目標値である制御目標値を算出する第3の手順と、
    現在のタイミングのエンジン回転速度と、1制御サイクル後の制御目標値と、1制御サイクル前の制御目標値とに基づいて、前記エンジンの回転速度を1制御サイクル後の前記制御目標値に制御するために必要な前記ロックアップクラッチへの指令値を算出する第4の手順と、
    前記指令トルクに基づいて、前記ロックアップクラッチの締結力を制御して、前記ロックアップクラッチが伝達可能なトルクを制御する第5の手順と、
    前記第1から第5の手順を繰り返す第6の手順と、
    を有する
    車両の発進制御方法。
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