JP6335302B2

JP6335302B2 - 無段変速機およびその制御方法

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Publication number: JP6335302B2
Application number: JP2016535805A
Authority: JP
Inventors: 青加大園; 佳延川本
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2035-02-16
Also published as: CN106537001B; EP3173669A1; EP3173669A4; JPWO2016013237A1; WO2016013237A1; US20170203751A1; CN106537001A; KR101910728B1; US10124788B2; KR20170015361A; EP3173669B1

Description

本発明は、無段変速機およびその制御方法に関する。

ＪＰ２０１４−４９２８Ａには、電動機および発電機として動作可能なモータジェネレータを備えた車両が開示されている。モータジェネレータは、ベルトを介してエンジンの出力軸に連結されている。

ＪＰ２０１４−４９２８Ａに開示の車両には、無段変速機が搭載されている。無段変速機は、プライマリプーリ及びセカンダリプーリに油圧を供給してベルトを挟持するとともに、供給する油圧を制御することで各プーリの溝幅を変更して変速を行う。

各プーリに供給される油圧は、エンジンの出力軸から出力されるトルクを演算により求めたトルク演算値に基づいて決定される。このため、モータジェネレータで発生したトルクを正常に検出できなくなると、エンジンの出力軸から実際に出力されるトルク値がトルク演算値よりも高くなり、各プーリがベルトを挟持する力が不足してベルトが滑る可能性がある。

本発明は、モータジェネレータのトルク検出異常の際に、無段変速機のベルトが滑ることを防止することを目的とする。

本発明のある態様によれば、エンジンの出力軸に連結されるモータジェネレータと、前記出力軸から出力されるトルクを演算するトルク演算手段と前記モータジェネレータのトルク検出異常を検知する異常検知手段とを備え、前記エンジンおよび前記モータジェネレータの動作を制御する動力制御装置と、を備える車両に搭載され、前記出力軸の回転を変速して車輪に出力する無段変速機であって、溝幅が油圧によって変化し、前記出力軸の回転が伝達されるプライマリプーリと、溝幅が油圧によって変化し、前記プライマリプーリの回転が無端状部材を介して変速して伝達されるセカンダリプーリと、前記無段変速機の動作を制御する変速制御装置と、を備え、前記変速制御装置は、前記動力制御装置の前記異常検知手段が前記トルク検出異常を検知していない場合は、前記動力制御装置の前記トルク演算手段が演算したトルク演算値に基づいて前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリに供給する油圧を決定し、前記異常検知手段が前記トルク検出異常を検知し、かつ、前記トルク演算手段が演算した前記トルク演算値が所定値以上の場合は、前記トルク演算値に基づいて前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリに供給する油圧を決定し、前記異常検知手段が前記トルク検出異常を検知し、かつ、前記トルク演算手段が演算した前記トルク演算値が前記所定値未満の場合は、前記トルク演算値の絶対値よりも高いトルク値に基づいて前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリに供給する油圧を決定する油圧制御手段を備える無段変速機が提供される。

また、本発明の別の態様によれば、上記無段変速機の制御方法が提供される。

図１は、本発明の実施形態に係る車両の概略構成図である。図２は、変速機コントローラが行う制御の内容を示すフローチャートである。図３は、トルク演算値と実トルク値との関係を説明するための図である。

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、本発明の実施形態に係る車両１００の概略構成図である。

車両１００は、エンジン１と、モータジェネレータ２と、トルクコンバータ３と、無段変速機４と、油圧制御回路５と、オイルポンプ６と、統合コントローラ７と、変速機コントローラ８と、を備える。統合コントローラ７と変速機コントローラ８とは、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）で接続されて互いに通信可能となっている。

車両１００では、エンジン１で発生したエンジントルクが出力軸１ａから出力され、トルクコンバータ３、無段変速機４、終減速装置９、差動装置１０を経て車輪１１に伝達される。また、車両１００は、モータジェネレータ２で発生したモータトルクを、ベルト１２などを介してエンジン１の出力軸１ａに伝達するトルクアシストを行うことができる。トルクアシスト時には、エンジントルクとモータトルクとが車輪１１に伝達される。

エンジン１は、発生させたエンジントルクを車輪１１に伝達して、車両１００を走行させるとともに、エンジントルクの一部をベルト１２等を介してエアコン用の圧縮機１３およびモータジェネレータ２に伝達可能となっており、これらを駆動することができる。

モータジェネレータ２は、バッテリ１４からの電力供給を受けて回転駆動する電動機としての機能と、外力により回転して発電する発電機としての機能とを有する。

モータジェネレータ２は、インバータ１５を介してバッテリ１４に接続されている。トルクアシストを行う場合には、モータジェネレータ２は電動機として機能する。一方、エンジン１により駆動されている場合、または回生制御が行われている場合には、モータジェネレータ２は発電機として機能する。

トルクコンバータ３は、ロックアップクラッチ３ａを有しており、ロックアップクラッチ３ａが完全に締結されると、トルクコンバータ３の入力軸と出力軸とが直結し、入力軸と出力軸とが同速回転する。

無段変速機４は、バリエータ４０と、副変速機構５０と、を備える。

バリエータ４０は、プライマリプーリ４１と、セカンダリプーリ４２と、ベルト４３と、を備える。バリエータ４０では、プライマリプーリ４１に供給される油圧と、セカンダリプーリ４２に供給される油圧とが制御されることで、プーリ４１、４２の溝幅が変化してベルト４３との接触半径が変更され、変速比が変更される。また、バリエータ４０では、ベルト４３が滑らないように伝達トルク容量が制御される。プーリ４１、４２に供給される油圧が高くなると、プーリ４１、４２がベルト４３を挟持する力が大きくなり、伝達トルク容量が増加する。

副変速機構５０は前進２段・後進１段の変速機構である。副変速機構５０は、２つの遊星歯車のキャリアを連結したラビニョウ型遊星歯車機構と、ラビニョウ型遊星歯車機構を構成する複数の回転要素に接続され、それらの連係状態を変更する複数の摩擦締結要素５１〜５３（Ｌｏｗブレーキ５１、Ｈｉｇｈクラッチ５２、Ｒｅｖブレーキ５３）とを備える。各摩擦締結要素５１〜５３への供給油圧を調整し、各摩擦締結要素５１〜５３の締結・解放状態を変更すると、副変速機構５０の変速段が変更される。

無段変速機４は、バリエータ４０の変速比と副変速機構５０の変速段とが変更されることで、無段変速機４全体としての変速比が変更される。

油圧制御回路５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５は、変速機コントローラ８からの変速制御信号に基づき、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６で発生した油圧から必要なライン圧を調製し、これをバリエータ４０、副変速機構５０、トルクコンバータ３の各部位に供給する。

統合コントローラ７は、エンジン１の回転速度を検出する回転速度センサ２０からの信号、図示しない各種センサからの信号等に基づいてエンジン１およびモータジェネレータ２の動作を制御する。また、各種センサの故障診断や、各種センサからの信号等に基づいてエンジン１およびモータジェネレータ２の状態診断等を行う。

また、統合コントローラ７は、エンジン１とモータジェネレータ２とによりエンジン１の出力軸１ａから出力されるトルクを演算により求める。統合コントローラ７は、例えば、エンジン１の燃料噴射量やスロットル開度等に基づいてエンジン１が発生するエンジントルクを演算するとともに、モータジェネレータ２の回転速度を検出する回転速度センサ２１からの信号等に基づいてモータジェネレータ２が発生するモータトルクを演算する。そして、これらの演算値に基づいてエンジン１の出力軸１ａから出力されるトルクを演算する。

変速機コントローラ８は、回転速度センサ２０からの信号、無段変速機４の入力回転速度を検出する回転速度センサ２２からの信号、アクセル開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ２３からの信号、シフトレバーの位置を検出するインヒビタスイッチ２４からの信号、車速ＶＳＰを検出する車速センサ２５からの信号、統合コントローラ７が求めた出力軸１ａから出力されるトルクの演算値（以下、トルク演算値という。）に関する信号等が入力される。変速機コントローラ８は、これらの信号に基づいて無段変速機４の動作を制御する。

ところで、無段変速機４は、上記のように、プライマリプーリ４１およびセカンダリプーリ４２に供給する油圧を制御することで、バリエータ４０の伝達トルク容量を制御している。プーリ４１、４２に供給される油圧は、統合コントローラ７が演算したトルク演算値に基づいて決定される。

ここで、例えば、回転速度センサ２１の故障等によりモータジェネレータ２で発生したトルクを正常に検出できなくなった場合は、モータジェネレータ２の動作状態を判定不能となり、エンジン１の出力軸１ａから実際に出力されるトルクの値（以下、実トルク値という。）とトルク演算値とにずれが生じる。このため、実トルク値がトルク演算値よりも高くなった場合は、バリエータ４０の伝達トルク容量が不足してベルト４３が滑る可能性がある。

そこで、本実施形態の変速機コントローラ８は、以下に説明する制御を行うことで、モータジェネレータ２のトルクを正常に検出できなくなった場合に、バリエータ４０のベルト４３が滑ることを防止している。以下、図２に示すフローチャートを参照しながら変速機コントローラ８が行う制御について説明する。

まず、Ｓ１では、変速機コントローラ８は、統合コントローラ７がモータジェネレータ２のトルク検出異常を検知した場合に発信する信号を受信したか判定する。

上記のように、統合コントローラ７は、様々な状態診断を行うことができるようになっている。統合コントローラ７は、回転速度センサ２１の故障等によりモータジェネレータ２で発生したトルクを正常に検出できなくなった場合は、モータジェネレータ２のトルク検出異常を検知したとして、異常検知信号を変速機コントローラ８に発信する。

また、統合コントローラ７は、モータジェネレータ２のトルク検出異常を検知すると、モータジェネレータ２で発生したトルクを０Ｎ・ｍとして、以降のトルク演算値の演算を行う。

変速機コントローラ８は、統合コントローラ７から異常検知信号を受信したと判定すると、処理をＳ２に移行する。

Ｓ２では、変速機コントローラ８は、モータジェネレータ２のトルクアシストを禁止する信号を統合コントローラ７に発信して、処理をＳ３に移行する。

モータジェネレータ２で発生したトルクを０Ｎ・ｍとしてトルク演算値を演算している状態でトルクアシストを行うと、実トルク値がトルク演算値よりも高くなり、バリエータ４０の伝達トルク容量が不足する。したがって、変速機コントローラ８は、統合コントローラ７がトルク検出異常を検知した場合は、トルクアシストを禁止することで、実トルク値がトルク演算値よりも高くなる状態が積極的に作り出されることを防止する。

変速機コントローラ８は、統合コントローラ７から異常検知信号を受信していないと判定すると、処理をＳ５に移行する。

Ｓ５では、変速機コントローラ８は、トルク演算値に基づいて、プーリ４１、４２に供給する油圧を決定する。トルク検出異常が検知されていない正常な状態では、トルク演算値に基づいて決定した油圧をプーリ４１、４２に供給することで、バリエータ４０のベルト４３が滑ることを防止できる。

続いて、Ｓ３以降の制御について図３を参照しながら説明する。Ｓ３以降の制御は、モータジェネレータ２が発電している場合、つまり、モータジェネレータ２で負荷トルクが発生している場合に、バリエータ４０のベルト４３が滑ることを防止するために行われる。

図３の横軸は、エンジン１の出力軸１ａから出力されるトルク値を示し、プラス側が駆動トルク、マイナス側が負荷トルクである。図３の縦軸は、トルク値の絶対値を示す。

Ｓ３では、変速機コントローラ８は、トルク演算値が所定値以上か判定する。

所定値は、図３に示すように、トルク演算値の絶対値と、モータジェネレータ２の発電量が最大のときの最大負荷トルク値だけトルク演算値からずれた実トルク値（以下、最大ずれ実トルク値という。）の絶対値とが一致する値とされる。つまり、所定値は、モータジェネレータ２の最大負荷トルク値に基づいて定まる値であって、例えば、最大負荷トルク値の１／２とすることができる。なお、最大負荷トルク値は、設計的にあらかじめ定められる。

変速機コントローラ８は、トルク演算値が所定値以上と判定すると、処理をＳ５に移行する。

上記のように、所定値は、トルク演算値の絶対値と、最大ずれ実トルク値の絶対値とが一致する値である。このため、トルク演算値が所定値以上の領域では、モータジェネレータ２で実際に発生した負荷トルクに関わらず、トルク演算値の絶対値が、実トルク値の絶対値以上となる。したがって、トルク演算値が所定値以上の場合は、トルク演算値に基づいて決定した油圧をプーリ４１、４２に供給することで、バリエータ４０のベルト４３が滑ることを防止できる。

変速機コントローラ８は、トルク演算値が所定値未満と判定すると、処理をＳ４に移行する。

Ｓ４では、変速機コントローラ８は、トルク演算値よりも高いトルク値に基づいて、プーリ４１、４２に供給する油圧を決定する。なお、トルク値が高いとは、トルク値の絶対値が高いことをいう。

具体的には、変速機コントローラ８は、最大ずれ実トルク値の絶対値に基づいて、プーリ４１、４２に供給する油圧を決定する。

トルク演算値が所定値未満の領域では、モータジェネレータ２で実際に発生した負荷トルクに関わらず、実トルク値の絶対値が、最大ずれ実トルク値の絶対値以下となる。したがって、最大ずれ実トルク値の絶対値に基づいて決定した油圧をプーリ４１、４２に供給することで、バリエータ４０のベルト４３が滑ることを防止できる。

モータジェネレータ２の発電量、すなわち負荷トルクは常に変化し得る。このため、変速機コントローラ８は、上記のように、トルク演算値が所定値以上の場合とトルク演算値が所定値未満の場合とでプーリ４１、４２に供給する油圧の決定方法を変えることで、モータジェネレータ２のトルク検出異常の際に、すべての領域において、バリエータ４０のベルト４３が滑ることを防止できるようにしている。

また、変速機コントローラ８は、トルク演算値が所定値未満の場合にのみ、トルク演算値の絶対値よりも高い値に基づいてプーリ４１、４２に供給する油圧を決定するので、プーリ４１、４２に供給する油圧を高くする状況を限定できる。したがって、モータジェネレータ２のトルク検出異常が検知された場合であっても、オイルポンプ６に与える負荷を抑制でき、車両１００の燃費が悪化することを抑制できる。

以上述べたように、本実施形態によれば、モータジェネレータ２のトルク検出異常が検知された場合は、トルク演算値に応じて、トルク演算値またはトルク演算値の絶対値よりも高いトルク値に基づいてプーリ４１、４２に供給する油圧が決定される。これによれば、モータジェネレータ２のトルク検出異常の際に、プーリ４１、４２に適正な油圧を供給でき、バリエータ４０のベルト４３が滑ることを防止できる。

より詳しくは、モータジェネレータ２のトルク検出異常が検知された場合において、トルク演算値が、最大負荷トルク値に基づいて定められた所定値以上の場合は、トルク演算値に基づいてプーリ４１、４２に供給する油圧が決定され、トルク演算値が所定値未満の場合は、最大ずれトルク値の絶対値に基づいてプーリ４１、４２に供給する油圧が決定される。これによれば、モータジェネレータ２のトルク検出異常の際に、プーリ４１、４２に適正な油圧を供給でき、すべての領域において、バリエータ４０のベルト４３が滑ることを防止できる。また、トルク演算値が所定値未満の場合にのみ、最大ずれトルク値の絶対値に基づいてプーリ４１、４２に供給する油圧を決定するので、プーリ４１、４２に供給する油圧を高くする状況を限定できる。したがって、モータジェネレータ２のトルク検出異常が検知された場合であっても、オイルポンプ６に与える負荷を抑制でき、車両１００の燃費が悪化することを抑制できる。

別の言い方をすれば、変速機コントローラ８は、トルク検出異常が検知された場合に、トルク演算値に応じて補正の有無を選択しているといえる。

即ち、変速機コントローラ８は、トルク検出異常が検知された場合において、トルク演算値が所定値以上だと補正を行わない。

一方、トルク検出異常が検知された場合において、トルク演算値が所定値未満だと、バリエータ４０のベルト４３が滑ることを防止できるように、トルク演算値の絶対値よりも高い値に補正を行う。

以下、トルク演算値が所定値未満の場合と、トルク演算値が所定値以上の場合とに場合分けして説明する。

＜トルク演算値が所定値未満の場合＞
トルク検出異常が検知され、かつ、トルク演算値が所定値未満の場合は、モータジェネレータ２が発電を行っていなければ、トルク演算値の絶対値は実トルク値の絶対値とほぼ等しくなる。また、モータジェネレータ２が発電を行っていれば、トルク演算値の絶対値は実トルク値の絶対値よりも低くなる。

よって、トルク演算値が所定値未満の場合に、常にトルク演算値の絶対値よりも低い値に補正を行うと、モータジェネレータ２の発電の有無に関わらず、プーリ４１、４２に供給する油圧が常に不足して、常にバリエータ４０のベルト４３が滑る可能性が生じる。

また、トルク演算値が所定値未満の場合に、常に補正を行わないのであれば、モータジェネレータ２が発電を行っているときに、プーリ４１、４２に供給する油圧が不足して、ベルト４３が滑る可能性が生じる。

したがって、変速機コントローラ８は、トルク検出異常が検知され、かつ、トルク演算値が所定値未満の場合は、トルク演算値の絶対値よりも高い値に補正を行うのである。

＜トルク演算値が所定値以上の場合＞
トルク検出異常が検知され、かつ、トルク演算値が所定値以上の場合は、モータジェネレータ２が発電を行っていなければ、トルク演算値は実トルク値とほぼ等しくなる。また、モータジェネレータ２が発電を行っていれば、トルク演算値は実トルク値よりも高くなる。

よって、トルク演算値が所定値以上の場合に、常にトルク演算値よりも高い値に補正を行うと、モータジェネレータ２の発電の有無に関わらず、プーリ４１、４２に供給する油圧が常に過剰になる。

一方、トルク演算値が所定値以上の場合に、常にトルク演算値よりも低い値に補正を行うと、モータジェネレータ２が発電を行うことで実トルク値が当該低い値よりも低くなる場合であれば、プーリ４１、４２に供給する油圧を低くでき、オイルポンプ６に与える負荷を抑制できるので、燃費の観点からは良い。

しかしながら、仮に、トルク演算値が所定値以上の場合に、常にトルク演算値よりも低い値に補正を行うと、モータジェネレータ２が発電を行っていない場合、またはモータジェネレータ２が発電を行っていても実トルク値が当該低い値よりも高くなる場合は、プーリ４１、４２に供給する油圧が不足して、ベルト４３が滑る可能性が生じる。

したがって、変速機コントローラ８は、トルク検出異常が検知され、かつ、トルク演算値が所定値以上の場合には、トルク演算値よりも低い値にも高い値にも補正を行なわないのである。

また、本実施形態によれば、モータジェネレータ２のトルク検出異常が検知された場合は、モータジェネレータ２のトルクアシストが禁止されるので、実トルク値がトルク演算値よりも大きくなる状態が積極的に作り出されることを防止できる。

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。

例えば、上記実施形態では、バリエータ４０がベルト４３を備えているが、ベルト４３に代えてチェーン等の無端状部材を備えていてもよい。

また、上記実施形態では、無段変速機４が副変速機構５０を備えているが、副変速機構５０を備えていなくともよい。この場合は、前後進切換機構を設けて、車両１００の前後進を切り換えるようにすればよい。

また、上記実施形態では、車両１００が、エンジン１およびモータジェネレータ２の動作を制御する統合コントローラ７を備えているが、コントローラは、エンジン１を制御するエンジンコントローラとモータジェネレータ２を制御するモータジェネレータコントローラとに分かれていてもよい。

この場合は、例えば、モータジェネレータコントローラが、モータジェネレータ２のトルク検出異常を検知する異常検知手段を備え、エンジンコントローラが、エンジン１とモータジェネレータ２とによりエンジン１の出力軸１ａから出力されるトルクを演算により求めるトルク演算手段を備えるようにすればよい。

なお、トルク演算手段は、例えば、モータジェネレータコントローラで演算されたモータジェネレータ２の出力トルク値と、エンジンコントローラで演算されたエンジン１の出力トルク値とを合算することにより、エンジン１の出力軸１ａから出力されるトルクを演算する。

本願は２０１４年７月２５日に日本国特許庁に出願された特願２０１４−１５２１６７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

エンジンの出力軸に連結されるモータジェネレータと、
前記出力軸から出力されるトルクを演算するトルク演算手段と前記モータジェネレータのトルク検出異常を検知する異常検知手段とを備え、前記エンジンおよび前記モータジェネレータの動作を制御する動力制御装置と、
を備える車両に搭載され、前記出力軸の回転を変速して車輪に出力する無段変速機であって、
溝幅が油圧によって変化し、前記出力軸の回転が伝達されるプライマリプーリと、
溝幅が油圧によって変化し、前記プライマリプーリの回転が無端状部材を介して変速して伝達されるセカンダリプーリと、
前記無段変速機の動作を制御する変速制御装置と、
を備え、
前記変速制御装置は、
前記動力制御装置の前記異常検知手段が前記トルク検出異常を検知していない場合は、前記動力制御装置の前記トルク演算手段が演算したトルク演算値に基づいて前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリに供給する油圧を決定し、
前記異常検知手段が前記トルク検出異常を検知し、かつ、前記トルク演算手段が演算した前記トルク演算値が所定値以上の場合は、前記トルク演算値に基づいて前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリに供給する油圧を決定し、
前記異常検知手段が前記トルク検出異常を検知し、かつ、前記トルク演算手段が演算した前記トルク演算値が前記所定値未満の場合は、前記トルク演算値の絶対値よりも高いトルク値に基づいて前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリに供給する油圧を決定する油圧制御手段を備える、
無段変速機。
請求項１に記載の無段変速機であって、
前記所定値は、前記モータジェネレータの最大負荷トルク値に基づいて決定される、
無段変速機。
請求項１または２に記載の無段変速機であって、
前記変速制御装置は、前記異常検知手段が前記トルク検出異常を検知した場合に、前記モータジェネレータで発生したトルクを０Ｎ・ｍとして前記トルク演算値を演算すると共に、前記モータジェネレータで発生したトルクを前記出力軸に伝達するトルクアシストを禁止する信号を前記動力制御装置に送信する禁止信号送信手段を備える、
無段変速機。
エンジンの出力軸に連結されるモータジェネレータと、前記出力軸から出力されるトルクを演算するトルク演算手段と前記モータジェネレータのトルク検出異常を検知する異常検知手段とを備え、前記エンジンおよび前記モータジェネレータの動作を制御する動力制御装置と、を備える車両に搭載され、溝幅が油圧によって変化し、前記出力軸の回転が伝達されるプライマリプーリと、溝幅が油圧によって変化し、前記プライマリプーリの回転が無端状部材を介して変速して伝達されるセカンダリプーリと、を備え、前記出力軸の回転を変速して車輪に出力する無段変速機の制御方法であって、
前記動力制御装置の前記異常検知手段が前記トルク検出異常を検知していない場合は、前記動力制御装置の前記トルク演算手段が演算したトルク演算値に基づいて前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリに供給する油圧を決定し、
前記異常検知手段が前記トルク検出異常を検知し、かつ、前記トルク演算手段が演算した前記トルク演算値が所定値以上の場合は、前記トルク演算値に基づいて前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリに供給する油圧を決定し、
前記異常検知手段が前記トルク検出異常を検知し、かつ、前記トルク演算手段が演算した前記トルク演算値が前記所定値未満の場合は、前記トルク演算値の絶対値よりも高いトルク値に基づいて前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリに供給する油圧を決定する、
無段変速機の制御方法。