JP6070845B2 - 車両用制御装置及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、副変速機付き無段変速機を有する車両の制御に関する。

ＪＰ５−７９５５４Ａは、副変速機付き無段変速機を開示している。副変速機付き無段変速機は、副変速機を変速させることで変速機全体として実現可能な変速比範囲を拡大することができる。

また、副変速機を変速させる際に、無段変速機の変速比を副変速機の変速比変化とは逆の方向に変化させる協調変速を行うことで、変速機全体の変速比変化を抑制し、変速ショックを抑えることができる。

上記協調変速中、副変速機の摩擦要素に供給される実油圧は、副変速機への入力トルクに基づき設定される目標油圧になるように制御される。

このため、協調変速中にエンジントルク、補機負荷が急変する等によって副変速機への入力トルクが急変すると、副変速機の摩擦要素に供給される実油圧が入力トルクの急変に合わせて急変する目標油圧に追従できず、副変速機の摩擦要素の締結遅れ又は解放遅れによってエンジンの回転の落ち込み・吹け上がりが生じ、運転者に違和感を与えてしまう可能性がある。

本発明の目的は、したがって、副変速機付き無段変速機において、協調変速中に副変速機への入力トルクの急変を受けて協調変速が乱れるのを抑えることである。

本発明のある態様によれば、動力源から駆動輪に至る動力伝達経路上に無段変速機と有段の副変速機とを備え、前記副変速機を変速させる場合に前記無段変速機の変速比を前記副変速機の変速比の変化方向と逆の方向に変化させることで前記無段変速機及び前記副変速機全体の変速比の変化を抑える協調変速を行う車両を制御する車両用制御装置が提供される。

車両用制御装置は、前記協調変速中、前記副変速機への入力トルクに基づき前記副変速機の変速に必要な油圧を制御し、前記協調変速中に前記副変速機への入力トルクの変動を生じさせる特定の制御を実行する指令があった場合に、前記特定の制御の実行を禁止する、又は、制御量を制限して前記特定の制御を実行する制限処理を行う。

本発明の別の態様によれば、上記車両用制御装置に対応する制御方法が提供される。

図１は、本発明の実施形態が適用される車両の概略構成図である。 図２は、制限処理の内容を示したフローチャートである。 図３は、協調変速中に燃料カット及び点火時期の変更が実行される場合のタイムチャートである（比較例）。 図４は、協調変速中に燃料カット及び点火時期の変更が実行される場合のタイムチャートである（本実施形態）。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態が適用される車両１００の概略構成を示している。車両１００は、動力源としてエンジン１を備えている。エンジン１の出力回転を駆動輪７に伝達するパワートレイン（動力伝達経路）は、エンジン１側から順に配置されるトルクコンバータ２、減速ギヤ列３、無段変速機（以下、ＣＶＴ）４、副変速機５及び終減速ギヤ列６で構成される。

エンジン１は、可変圧縮機構及び可変動弁機構を備えた火花点火式のエンジンであり、後述する制御部１０によって、燃料噴射量、吸入空気量、点火時期、ＥＧＲ量、吸排気バルブの開閉タイミング及びバルブリフト量、圧縮比等が制御される。また、エンジン１には、図示しないベルトを介してオルタネータ１１及びエアコン用のエアコンコンプレッサ１２が接続されており、オルタネータ１１の発電状態及びエアコンコンプレッサ１２の動作状態は、後述する制御部１０によって制御される。

トルクコンバータ２は、ロックアップクラッチ２１を有するトルクコンバータであり、ロックアップクラッチ２１の締結状態に応じてコンバータ状態とロックアップ状態とを切り換えることができる。ロックアップクラッチ２１の締結状態は、後述する制御部１０によって油圧回路２０からロックアップクラッチ２１に供給される油圧を制御することによって変更される。ロックアップクラッチ２１は、車速がロックアップ車速未満で解放され、ロックアップ車速以上で締結される。また、ロックアップ車速は、エアコンがＯＮかＯＦＦかによって切り換えられ、エアコンＯＮ時のロックアップ車速はエアコンＯＦＦ時のロックアップ車速よりも高く設定される。

ＣＶＴ４は、一対のプーリ４１、４２とこれらに巻き掛けられたベルト４３とで構成され、プーリ４１、４２の溝幅を油圧シリンダ４４、４５によって変更することによって、変速比を無段階に変更することができる。ＣＶＴ４の変速比は、後述する制御部１０によって油圧回路２０から油圧シリンダ４４、４５に供給される油圧を制御することによって変更される。

副変速機５は、前進２段後進１段の有段変速機であり、２つの遊星歯車のキャリアを連結したラビニョウ遊星歯車機構と、複数の摩擦要素（Ｌｏｗブレーキ、Ｈｉｇｈクラッチ、Ｒｅｖブレーキ）とで構成される。副変速機５は、複数の摩擦要素の締結状態を変更することによって、１速、２速及び後進の３つの状態を実現することができる。副変速機５の変速段は、後述する制御部１０によって油圧回路２０から複数の摩擦要素に供給される油圧が制御されることによって変更される。

油圧回路２０は、複数の油圧制御弁で構成され、図示しないオイルポンプで生成された油圧を元圧として所望の油圧を生成し、これをロックアップクラッチ２１、プーリ４１、４２の油圧シリンダ４４、４５及び副変速機５の各摩擦要素に供給する。

制御部１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ・ＲＯＭ等の記憶装置、入出力インターフェース等で構成される。制御部１０には、エンジン１の回転速度を検出するセンサ３１、エンジン１の吸入空気量を検出するセンサ３２、アクセルペダル１３の開度を検出するセンサ３３、ＣＶＴ４の入力軸回転速度を検出するセンサ３４、車速を検出するセンサ３５等からの信号が入力される。制御部１０は、入力された信号に基づき、エンジン１、ロックアップクラッチ２１、ＣＶＴ４、副変速機５を統合的に制御する。

特に、副変速機５を変速させる場合は、制御部１０は、ＣＶＴ４の変速比を副変速機５の変速比が変化する方向とは逆の方向に変化させる協調変速を行うことで、ＣＶＴ４及び副変速機５全体の変速比変化を抑え、副変速機５を変速させる際の変速ショックを抑制する。

そして、この協調変速においては、解放側摩擦要素の油圧を下げるのが早すぎる又は締結側摩擦要素の油圧を上げるのが遅すぎるとエンジン１の吹け上がりが発生し、解放側摩擦要素の油圧を下げるのが遅すぎる又は締結側摩擦要素の油圧を上げるのが早すぎるとエンジン１の回転の落ち込みが発生する。このため、制御部１０は、各摩擦要素に供給される実油圧の目標値を副変速機５への入力トルクに基づき設定し、実油圧が設定された目標油圧になるように実油圧を制御する。

ところで、各摩擦要素に供給される油圧をこのように副変速機５への入力トルクに基づき制御する構成においては、協調変速中にエンジントルク、補機負荷が急変する等によって副変速機５への入力トルクが急変するのを防止する必要がある。これは、副変速機５への入力トルクが急変すると、各摩擦要素に供給される実油圧の目標値が急変するのに対し、実油圧は急変する目標油圧に追従することができず、結果として、協調変速が乱れ、エンジン１の回転の落ち込み・吹け上がりが生じ、運転者に違和感を与えてしまうからである。

このため、本実施形態では、以下に説明するように、協調変速中、副変速機５への入力トルクの急変を生じさせる特定の制御を実行する指令がエンジン１、ＣＶＴ４等の制御に関連して出された場合は、制御部１０が当該特定の制御の実行をしない、又は、その制御量を制限して実行する制限処理を行うようにする。

そして、制御部１０は、この制限処理を協調変速が終了するまで継続し、協調変速終了後に、当該特定の制御が依然として必要な場合は、当該特定の制御の再開、又は、制限した制御量を元に戻すようにする。

なお、特定の制御は、副変速機５への入力トルクの急変を生じさせる各種制御を指し、特定の制御には、例えば、以下の制御が含まれる。
・エンジン１の燃料カットの実行又は燃料カット状態からの復帰
・エンジン１の点火時期の急激（ステップ的）な変更
・エンジン１の吸入空気量を変化させる装置（スロットル、可変動弁、ＥＧＲバルブ、電動ウェストゲート、スーパーチャージャーのバイパスバルブ、可変圧縮比機構等）の動作状態の変更
・補機（オルタネータ１１、エアコンコンプレッサ１２等）の動作状態の変更

図２は、制御部１０が実行する制限処理の内容を示したフローチャートであり、これを参照しながら制限処理の詳細について説明する。なお、本フローチャートは、制御部１０において所定時間周期（例えば、１０ｍｓｅｃ周期）で繰り返し実行される。

これによると、まず、Ｓ１では、制御部１０は、協調変速が開始したか判断する。協調変速は、例えば、ＣＶＴ４の変速比が最Ｈｉｇｈ変速比に到達した時に副変速機５を１速から２速にアップシフトさせるべく開始される。協調変速が開始していなければ、処理がＳ２に進み、特定の制御の制限を行わない（通常処理）。

協調変速が開始していれば処理がＳ３に進み、制御部１０は、協調変速が終了したか判断する。協調変速が終了していない、すなわち、協調変速中である場合は、処理がＳ４に進み、特定の制御を制限する制限処理を行う。

この制限処理においては、具体的には、制御部１０は、以下の（１）、（２）のいずれかの制限を行う。

（１）特定の制御を実行する指令があっても、特定の制御の実行を禁止し、特定の制御を行わない。例えば、制御部１０は、燃料カットを実行する指令を受けても燃料カットを行わない。

（２）特定の制御を実行する指令があると、特定の制御による副変速機５への入力トルクの変動が小さくなるように、制御量を指令に対応する制御量よりも小さな値に制限して特定の制御を実行する。制御量を制限することには、特定の制御の制御量を指令に対応する制御量よりも小さな値に制限することのほか、指令に対応する制御量までの変化速度（単位時間あたりの制御量）を制限すること等も含まれる。例えば、制御部１０は、エンジン１の点火時期を進角させる指令を受けると、点火時期の変化速度を制限し、目標とする点火時期まで点火時期を緩やかに進角させる。

制限処理によれば、特定の制御を実行する指令があっても特定の制御の実行がされない、又は、制御量を制限して実行されるので、副変速機５への入力トルクが急変するのが抑えられ、協調変速が乱れることによるエンジン１の回転の落ち込み・吹け上がりを抑えることができる。

制限処理は、処理がＳ１、Ｓ３、Ｓ４と流れる間、すなわち、協調変速が行われている間、継続される。

Ｓ３で協調変速終了と判断されると処理がＳ５に進み、制御部１０は、特定の制御の制限処理を終了する。そして、制限処理の対象となった特定の制御が存在し、協調変速終了後も依然としてその特定の制御が必要であると判断される場合は、制御部１０は、制限処理で実行を禁止していた特定の制御を再開する、又は、制限していた制御量を元に戻す復帰処理を行う。

協調変速中に禁止又は制御量を制限した特定の制御は、協調変速を乱す原因にはなるものの、車両１００を制御する上で本来必要な制御である。したがって、このように特定の制御の制限処理を協調変速終了までに限定することで、特定の制御の制限を必要な範囲にとどめ、特定の制御を制限することによるデメリットが極力抑えられるようにする。また、協調変速後に禁止していた特定の制御を再開、又は、制限していた制御量を元に戻すことで、協調変速後には特定の制御が狙った効果（燃料カットによる燃料消費量の低減等）が得られるようにする。

これに対し、協調変速中に特定の制御を実行する指令があって制限処理を行ったが、協調変速終了後は特定の制御を実行する指令がなくなっていた場合は、もはや特定の制御は必要とされていないので、制御部１０は、禁止していた特定の制御の再開、又は、制限していた制御量を元に戻すことはしないようにする。

例えば、協調変速中に運転者がアクセルペダル１３を踏み込むと、制限処理によってスロットルの開度変化が禁止又は開度変化量が踏み込みに比べて小さくなるが、協調変速後に運転者がアクセルペダル１３を踏み込んでいなければ、スロットルの開度を変化させる必要はないので、協調変速が終了しても制御部１０はスロットルの開度を変化させない。

これにより、協調変速終了後に必要とされていない制御が実行されてしまい、燃費や排気性能を悪化させたり、運転者に違和感を与えたりするのを防止する。

なお、制限処理で制限していた特定の制御が複数存在する場合は、それらの時期をずらして再開又は制限していた制御量を元に戻すようにする。これにより、複数の特定の制御が一度に再開又は制限していた制御量が一度に元に戻されることによるエンジントルク等の急激な変化を抑え、車両挙動の変化が運転者に違和感を与えるのを防止する。

このとき、再開又は制限していた制御量を元に戻す順番は、まず、制御の干渉を起こさない順番に各特定の制御を並べ、次に、同順位になる特定の制御が複数存在する場合はそれを再開又は制限していた制御量を元に戻すことによる副変速機５への入力トルクの変動幅が小さい順番に並べることで決定する。

このような順番で複数の特定の制御を再開又は制限していた制御量を元に戻すことで、制御の干渉を防止しつつ、協調変速終了直後の車両挙動の変化を抑える。

例えば、エアコンコンプレッサ１２の作動と燃料カットとは、車速がエアコンＯＮ時のロックアップ車速とエアコンＯＦＦ時のロックアップ車速（＜エアコンＯＮ時のロックアップ車速）との間の特定の車速域に入っている時に、燃料カット、エアコンコンプレッサ１２の作動の順に実行すると制御の干渉が起こる。ロックアップ車速は、ロックアップクラッチ２１の締結状態を切り換える車速であり、ロックアップ車速未満の車速ではロックアップクラッチ２１が解放され、ロックアップ車速以上の車速ではロックアップクラッチ２１が締結される。このような干渉が起こるのは、上記特定の車速域でエアコンコンプレッサ１２を作動させるとロックアップ車速がエアコンＯＦＦ時のものからエアコンＯＮ時のものに変更され、車速がロックアップ車速よりも低くなってロックアップクラッチ２１が解放されるが、ロックアップクラッチ２１が解放されるとエンジン１の回転速度が燃料カットリカバー回転速度まで落ちてエンジン１の回転速度を維持するための燃料カットリカバー指令が発せられて燃料噴射が再開されるからである。このような干渉が起こると、燃料カット実行直後に燃料噴射が再開されるという制御ハンチングが発生し、エンジン１のトルクが急変してショックが発生してしまう。

これに対し、エアコンコンプレッサ１２を作動させた後に燃料カットを実行するようにすれば、このような干渉は起こらない。これは、車速が上記特定の車速域にある時にエアコンコンプレッサ１２を作動させると、ロックアップ車速が変更されてロックアップクラッチ２１が解放され、エンジン１の回転速度が燃料カットリカバー回転速度まで落ちて燃料カットリカバー指令が発せられ、燃料カットが禁止されるからである。つまり、燃料カットの再開時期を遅らせているので、この燃料カットが禁止された時期よりも後に燃料カットを再開させる指令が出されても、燃料カットの禁止が優先されて燃料カットが実行されることはなく、上記したような制御ハンチングを防止することができる。

したがって、再開又は制限していた制御量を元に戻す特定の制御の中に、エアコンコンプレッサ１２の作動と燃料カットとが含まれている場合は、制御部１０は、エアコンコンプレッサ１２の作動、燃料カットの順に実行する。

続いて、上記制限処理を行うことによる作用効果について説明する。

図３は、副変速機５を１速から２速に変速させる協調変速中に特定の制御として燃料カットと点火時期の変更が行われるが、上記制限処理を行わない場合の様子を示している（比較例）。

燃料カットと点火時期が変更されると、エンジン１のトルクは負側に急変し、副変速機５への入力トルクも負側に急変する（時刻ｔ１１）。

これを受けて、解放側摩擦要素であるＬｏｗブレーキ、締結側摩擦要素であるＨｉｇｈクラッチの目標油圧が共に急減するが、特に、この例では、Ｌｏｗブレーキに供給される実油圧が目標油圧に対して遅れ、Ｌｏｗブレーキの解放が遅れるので、エンジン１の回転の落ち込みが発生している（時刻ｔ１１〜）。エンジン１の回転の落ち込みは車両挙動の変化を招き、運転者に違和感を与える原因となる。

これに対し、図４は、副変速機５を１速から２速に変速させる協調変速中に特定の制御として燃料カットと点火時期の変更が行われ、上記制限処理によりこれらの制御が制限される場合の様子を示している（本実施形態）。

上記制限処理によれば、協調変速中に燃料カットと点火時期の変更が指令されても、燃料カットの実行が禁止されて燃料噴射が継続され、また、点火時期の変更が緩やかに行われるので、それらによるエンジン１のトルクの変化が抑制され、副変速機５への入力トルクの変化が抑制される（時刻ｔ２１〜ｔ２２）。

これにより、Ｌｏｗブレーキ及びＨｉｇｈクラッチの目標油圧の変化も緩やかになり、これらに供給される実油圧は目標油圧に遅れなく追従することができ、協調変速が乱れることによるエンジン１の回転の落ち込み・吹け上がりが抑えられる。

また、協調変速中に禁止していた燃料カットを再開する時期（時刻ｔ２２）と緩やかに変更していた点火時期を指令に対応する点火時期まで変更する時期（時刻ｔ２３）とをずらしたことにより、協調変速終了直後の車両挙動の変化が抑えられている（時刻ｔ２２〜ｔ２３）。

本実施形態による作用効果をまとめると次の通りである。

本実施形態では、協調変速中、副変速機５への入力トルクに基づき副変速機５の変速に必要な油圧を制御し、協調変速中に副変速機５への入力トルクの変動を生じさせる特定の制御を実行する指令があった場合は、特定の制御の実行を禁止する、又は、制御量を制限して特定の制御を実行する制限処理を行うようにした。

制限処理により、協調変速中の副変速機５への入力トルクへの変動が抑えられるので、副変速機５の変速に必要な油圧の変動が抑えられ、必要な油圧に対して実油圧が遅れることによる協調変速の乱れを抑えることができる。これにより、エンジン１の回転の落ち込み・吹け上がりが抑えられ、車両挙動の変化が運転者に違和感を与えるのを防止することができる。

また、制限処理を協調変速が終了するまで行い、協調変速終了後は制限処理を行わないようにした。協調変速中に禁止又制御量を制限した特定の制御は、協調変速を乱す原因にはなるものの、本来必要な制御である。したがって、特定の制御の制限を協調変速終了までに限定することで、特定の制御の制限を必要な範囲にとどめ、特定の制御が狙った効果が奏されないことによるデメリットを極力小さくすることができる。

また、特定の制御は本来必要な制御であることに鑑み、協調変速終了後に禁止していた特定の制御を再開する、又は、制限していた制御量を元に戻す復帰処理を行うようにした。これにより、特定の制御が狙った効果を協調変速終了後に得ることができる。

また、協調変速終了後に再開する又は制限した制御量を元に戻す特定の制御が複数ある場合は、それらの再開又は制御量を元に戻す時期をずらすようにした。これにより、複数の特定の制御が一度に再開又は制限していた複数の制御量が一度に元に戻されることにより、エンジン１のトルク等が変化して車両挙動が急変し、運転者に違和感を与えるのを防止することができる。

また、時期をずらすにあたり、再開又は制御量を元に戻すことによる副変速機５への入力トルクの変動幅が小さい特定の制御から順に再開又は制御量を元に戻すようにした。これにより、協調変速終了後のエンジン１のトルク変化が緩やかになり、車両挙動が急変することによる運転者の違和感をさらに抑えることができる。

また、複数の特定の制御が互いに干渉しない順番で再開又は制御量を元に戻すようにした。これにより、制御が干渉することによる制御の不安定化を防止し、協調変速終了後の車両挙動を安定化させることができる。

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。

本願は日本国特許庁に２０１３年７月２９日に出願された特願２０１３−１５６８６３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 (5)

1. 動力源から駆動輪に至る動力伝達経路上に無段変速機と有段の副変速機とを備え、前記副変速機を変速させる場合に前記無段変速機の変速比を前記副変速機の変速比の変化方向と逆の方向に変化させることで前記無段変速機及び前記副変速機全体の変速比の変化を抑える協調変速を行う車両を制御する車両用制御装置において、
   前記協調変速中、前記副変速機への入力トルクに基づき前記副変速機の変速に必要な油圧を制御する油圧制御手段と、
   前記協調変速中に前記副変速機への入力トルクの変動を生じさせる特定の制御を実行する指令があった場合に、前記特定の制御の実行を禁止する、又は、制御量を制限して前記特定の制御を実行する制限処理を行う制限処理手段と、
   を備えた車両用制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用制御装置であって、
   前記制限処理手段は、前記制限処理を前記協調変速が終了するまで行い、前記協調変速終了後は前記制限処理を行わない、
   車両用制御装置。
3. 請求項２に記載の車両用制御装置であって、
   前記協調変速終了後に禁止していた前記特定の制御を再開する、又は、制限した前記制御量を元に戻す復帰処理手段をさらに備えた、
   車両用制御装置。
4. 請求項３に記載の車両用制御装置であって、
   前記復帰処理手段は、前記協調変速終了後に再開する又は制限した前記制御量を元に戻す前記特定の制御が複数ある場合は、それらの再開又は前記制御量を元に戻す時期をずらす、
   車両用制御装置。
5. 動力源から駆動輪に至る動力伝達経路上に無段変速機と有段の副変速機とを備え、前記副変速機を変速させる場合に前記無段変速機の変速比を前記副変速機の変速比の変化方向と逆の方向に変化させることで前記無段変速機及び前記副変速機全体の変速比の変化を抑える協調変速を行う車両の制御方法において、
   前記協調変速中、前記副変速機への入力トルクに基づき前記副変速機の変速に必要な油圧を制御し、
   前記協調変速中に前記副変速機への入力トルクの変動を生じさせる特定の制御を実行する指令があった場合に、前記特定の制御の実行を禁止する、又は、制御量を制限して前記特定の制御を実行する制限処理を行う、
   制御方法。

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