JP6982544B2 - 車両の制御装置及び車両の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御装置及び車両の制御方法に関する。

特許文献１には、無段変速機の制御方法として、駆動源の出力回転を無段階に変速可能な無段変速機を予め設定された複数の変速段同士の間でステップ的（段階的）にアップシフトする制御が開示されている。

国際公開第２０１５／０４６３５３号

当該制御はドライバがアクセルペダルを踏んで加速する際に実行されるものであり、段階的にアップシフトをしていくもの（以下では、段階的なアップシフトを「段階変速」ともいう。）である。このため、駆動輪に伝達される駆動力（トルク）は車速が増加するにつれて段階的に減少していくことになる。

当該制御では、駆動輪に大きな負荷(例えば、道路勾配の大きい登坂路等)がかかるなど、車両の走行抵抗が高まる要因がある場合に、段階変速のシーケンス途中で駆動力（トルク）が段階的に下がった瞬間に急激に失速してしまうおそれがある。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、段階変速中に急激に失速することを抑制することを目的とする。

本発明のある態様によれば、車両の制御装置は、無段変速機を段階的にアップシフトさせて車両を加速させる段階変速中に、段階的なアップシフトに伴う車両の失速が予測されると段階変速を禁止する制御部を有し、制御部は、段階変速を禁止した後に無段変速機の変速比を固定することを特徴とする。

本発明の別の態様によれば、車両の制御方法は、無段変速機を段階的にアップシフトさせて車両を加速させる段階変速中に、段階的なアップシフトに伴う車両の失速が予測されると段階変速を禁止し、段階変速を禁止した後に無段変速機の変速比を固定することを特徴とする。

これらの態様によれば、段階変速中に急激に失速することを抑制できる。

本発明の実施形態に係る車両の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る変速マップ及び変速線の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る車両における駆動力と走行抵抗の変化を示す図である。 本発明の実施形態に係る変速制御のフローチャートである。 本発明の実施形態に係る変速マップ及び変速線の変形例を示す図である。

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、車両１００の概略構成図である。車両１００は、エンジン１と、無段変速機としての自動変速機３と、オイルポンプ５と、駆動輪６と、制御装置としてのコントローラ１０と、を備える。

エンジン１は、ガソリン、軽油等を燃料とする内燃機関であり、走行用駆動源として機能する。エンジン１は、コントローラ１０からの指令に基づいて、回転速度、トルク等が制御される。

自動変速機３は、トルクコンバータ２と、締結要素３１と、ベルト式無段変速機構（以下、「ＣＶＴ」ともいう。）３０と、油圧コントロールバルブユニット４０（以下では、単に「バルブユニット４０」ともいう。）と、オイル（作動油）を貯留するオイルパン３２と、を備える。

トルクコンバータ２は、エンジン１と駆動輪６の間の動力伝達経路上に設けられる。トルクコンバータ２は、流体を介して動力を伝達する。また、トルクコンバータ２は、ロックアップクラッチ２ａを締結することで、エンジン１からの駆動力の動力伝達効率を高めることができる。

締結要素３１は、トルクコンバータ２とＣＶＴ３０の間の動力伝達経路上に配置される。締結要素３１は、コントローラ１０からの指令に基づき、オイルポンプ５の吐出圧を元圧としてバルブユニット４０によって調圧されたオイルによって制御される。締結要素３１としては、例えば、ノーマルオープンの湿式多板クラッチが用いられる。締結要素３１は、図示しない前進クラッチ及び後進ブレーキによって構成される。

ＣＶＴ３０は、締結要素３１と駆動輪６との間の動力伝達経路上に配置され、車速やアクセル開度等に応じて変速比を無段階に変更することができる。ＣＶＴ３０は、プライマリプーリ３０ａと、セカンダリプーリ３０ｂと、両プーリ３０ａ，３０ｂに巻き掛けられたベルト３０ｃと、を備える。プーリ圧によりプライマリプーリ３０ａの可動プーリとセカンダリプーリ３０ｂの可動プーリとを軸方向に動かし、ベルト３０ｃのプーリ接触半径を変化させることで、変速比を無段階に変更することができる。なお、プライマリプーリ３０ａに作用するプーリ圧及びセカンダリプーリ３０ｂに作用するプーリ圧は、オイルポンプ５からの吐出圧を元圧としてバルブユニット４０によって調圧される。

ＣＶＴ３０のセカンダリプーリ３０ｂの出力軸には、図示しない終減速ギア機構を介してディファレンシャル１２が接続される。ディファレンシャル１２には、ドライブシャフト１３を介して駆動輪６が接続される。

オイルポンプ５は、エンジン１の回転がベルトを介して伝達されることによって駆動される。オイルポンプ５は、例えばベーンポンプによって構成される。オイルポンプ５は、オイルパン３２に貯留されるオイルを吸い上げ、バルブユニット４０にオイルを供給する。バルブユニット４０に供給されたオイルは、各プーリ３０ａ，３０ｂの駆動や、締結要素３１の駆動、自動変速機３の各要素の潤滑などに用いられる。

コントローラ１０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ１０は、複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。具体的には、コントローラ１０は、自動変速機３を制御するＡＴＣＵ、シフトレンジを制御するＳＣＵ、エンジン１の制御を行うＥＣＵ等によって構成することもできる。なお、本実施形態における制御部とは、コントローラ１０の後述する段階変速制御を実行する機能を仮想的なユニットとしたものである。

コントローラ１０には、エンジン１の回転速度Ｎｅを検出する第１回転速度センサ５１、締結要素３１の出力回転速度Ｎｏｕｔ（＝プライマリプーリ３０ａの回転速度Ｎｐｒｉ）を検出する第２回転速度センサ５２、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ５３、ＣＶＴ３０のセレクトレンジ（前進、後進、ニュートラル及びパーキングを切り替えるセレクトレバー又はセレクトスイッチの状態）を検出するインヒビタスイッチ５４、セカンダリプーリ３０ｂの回転速度を検出する第３回転速度センサ５５、ブレーキの踏力を検出する踏力センサ５６、車速Ｖを検出する車速センサ５７、気圧を検出する気圧センサ５８、及び道路勾配を検出する勾配センサ５９等からの信号が入力される。コントローラ１０は、入力されるこれらの信号に基づき、エンジン１、トルクコンバータ２のロックアップクラッチ２ａ、自動変速機３の各種動作を制御する。

次に、自動変速機３による変速制御について説明する。本実施形態では、加速時において、自動変速機３を予め設定された複数の変速段同士の間でステップ的（段階的）にアップシフトする変速制御を行う（以下では、段階変速に係る制御を「段階変速制御」という。）。以下に、本実施形態の段階変速制御について説明する。

コントローラ１０内には、予め図２に示す変速マップが記憶されており、コントローラ１０は、図２に示す変速マップに基づき、車両１００の運転状態（本実施形態では車速Ｖ、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉ、アクセル開度ＡＰＯ）に応じて、ＣＶＴ３０を制御する。なお、図２に示す変速マップは、一例である。

変速マップは、自動変速機３の動作点が車速Ｖとプライマリ回転速度Ｎｐｒｉとにより定義される。自動変速機３はＣＴＶ３０の変速比を最Ｌｏｗ変速比にして得られる最Ｌｏｗ線とＣＴＶ３０の変速比を最Ｈｉｇｈ変速比にして得られる最Ｈｉｇｈ線の間の領域で変速することができる。

コントローラ１０は、アクセル開度ＡＰＯが車速Ｖに応じた段階変速開始開度よりも小さい場合に通常変速を行い、アクセル開度ＡＰＯが車速Ｖに応じた段階変速開始開度以上となった場合に段階変速を行う。段階変速開始開度は、車速Ｖに応じて予め設定されたアクセル開度であって、運転者が加速を意図していると判断される大きさに設定される。

通常変速では、従来のベルト式無段変速機の変速マップと同様に、アクセル開度ＡＰＯ毎に設定された変速線に基づいて変速が行われる。なお、図２では、本実施形態の段階変速制御の一例として、あるアクセル開度ＡＰＯでの変速線Ｌのみを示しているが、実際にはアクセル開度ＡＰＯ毎に設定された複数の変速線が存在する。

段階変速では、変速抑制フェーズと、アップシフトフェーズとが繰り返し行われる。

変速抑制フェーズでは、変速比の変化率（単位時間あたりの変速比の変化量）はゼロであり、エンジン回転速度（プライマリ回転速度Ｎｐｒｉ）の上昇に伴って車速Ｖが上昇する。なお、変速抑制フェーズにおいて、変速比の変化率をゼロよりも大きくしてもよい。この場合、変速比の変化率は、変速抑制フェーズ中に車速Ｖの増加に伴い、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉが低下することがない範囲に設定される。

アップシフトフェーズでは、変速比が段階的にＨｉｇｈ側に変更される。アップシフトフェーズにおける変速比の変化率は、車速Ｖの増加に伴い、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉが低下する範囲に設定される。

変速抑制フェーズとアップシフトフェーズにおける変速比の変化率を上述のように設定することで、段階変速制御における変速は、図２に示すようにプライマリ回転速度Ｎｐｒｉの増減を繰り返す変速形態となる。

段階変速制御では、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉがアクセル開度ＡＰＯ毎に設定された第１所定回転速度となるとアップシフトフェーズが実行され、車速Ｖに応じてアクセル開度ＡＰＯ毎に設定された第２所定回転速度となるまでアップシフトされた後は、変速抑制フェーズが実行される。

変速抑制フェーズでは、車速Ｖの上昇とともにプライマリ回転速度Ｎｐｒｉ（エンジン回転速度）が徐々に高くなる。なお、図２においては、第１所定回転速度及び第２所定回転速度は、車速Ｖに応じて設定した例を示したが、これに限られることはなく、第１所定回転速度及び第２所定回転速度を一定の値としてもよい。

この段階変速制御は、上述のように、ドライバがアクセルペダルを踏んで車両１００の加速を行う際に実行されるものであり、段階的にアップシフトをしていくものである。この段階変速においては、駆動輪６に伝達される駆動力（トルク）は、図３に示すように、車速Ｖが増加するにつれて、別の言い方をすると、アップシフトするにつれて、段階的に減少していく。

駆動輪６に大きな負荷(例えば、道路勾配の大きい登坂路等)がかかるなど、車両１００の走行抵抗が高まる要因がある場合に、段階的にアップシフトしてしまうと、駆動力（トルク）が急激に下がり、車両１００が急激に失速してしまう（意図せず減速してしまう）おそれがある。

そこで、本実施形形態の段階変速制御では、アップシフトによって車両１００の失速が予測される場合には、段階変速を禁止する。以下に、図４に示すフローチャートを参照しながら、本実施形態の段階変速制御について具体的に説明する。

まず、ステップＳ１において、加速度αが所定値Ａ以上であるか否かを判定する。具体的には、コントローラ１０は、車速センサ５７によって検出された車速Ｖから加速度αを求め、加速度αが所定値Ａ以上であるか否かを判定する。加速度αが所定値Ａ以上であると判定されれば、ステップＳ２に進み、段階変速を指示する。これに対し、加速度αが所定値Ａ未満であると判定されれば、ステップＳ６に進み、通常の変速制御を実行する。

ステップＳ３において、コントローラ１０は、予測されるアップシフト後の駆動力が走行抵抗未満であるか否かを判定する。

ここで、駆動力及び走行抵抗について具体的に説明する。

駆動力とは、自動変速機３の出力軸側の出力である。より詳細には、駆動力とは、車両１００を走行させるためにエンジン１のトルクが駆動輪６に伝えられたときに、駆動輪６が路面を蹴る力である。駆動力は、以下の式により求めることができる。
駆動力 ＝ エンジン１の出力軸のトルク×カウンタギア比×プーリ比×終減速ギア比 ×タイヤ動半径 ・・・（１）

なお、車両１００がエンジン１の出力軸のトルクを検出するセンサを備えていない場合には、例えば、トルクコンバータ２の回転速度と特性係数からエンジン１の出力軸のトルクを算出することもできる。

走行抵抗とは、車両１００が走行しているときに、車両１００が受ける抵抗である。別の言い方をすると、走行抵抗は、自動変速機３の出力軸側にかかる負荷である。走行抵抗は、車両１００の走行時に発生する各抵抗の合計により求められる。具体的には、走行抵抗は、以下の式により求めることができる。
走行抵抗 ＝ 空気抵抗＋勾配抵抗＋転がり抵抗＋加速抵抗 ・・・（２）

なお、空気抵抗は、以下の式により求めることができる。
空気抵抗 ＝ 空気密度（気圧）×車両１００の前面投影面積×車速Ｖの２乗×空気抵抗係数 ・・・（３）

空気密度（気圧）は、気圧センサ５８によって検出された信号に基づいて算出される。また、車速Ｖは、車速センサ５７によって検出された信号に基づいて算出される。

勾配抵抗は、以下の式により求めることができる。
勾配抵抗 ＝ 車重×重力加速度×ｓｉｎθ（※θは勾配の角度） ・・・（４）

ここで、車重の算出方法について説明する。

車重は、搭乗人数により変動しうるが、本実施形態では、車両重量に平均搭乗者重を加算した定数値を用いる。なお、精度よく車重を検知したい場合には、例えば、座席部分に搭乗者の重量を測定する荷重センサを設け、この荷重センサによって検出された重量を車両重量に加算して車重を算出してもよい。若しくは、車重推定(又は搭乗者重推定)を行い、測定した若しくは推定した車重を用いてもよい。なお、車重推定は周知・慣用技術であり、当業者が適宜実施可能である。車重推定は、例えば、サスペンションの沈み込み量から演算する、車両１００の上下方向の固有振動数(サスペンションにより上下振動する)から演算するなど様々な方法を用いることができる。

勾配の角度θは、勾配センサ５９によって検出された信号に基づいて算出される。

転がり抵抗は、以下の式により求めることができる。
転がり抵抗＝ 転がり抵抗係数×車重 ・・・（５）

加速抵抗は、以下の式により求めることができる。
加速抵抗 ＝ 車重× 加速度 ・・・（６）
なお、加速度は、車速Ｖに基づいて求めることができる。

上述のようにして求められたアップシフト後の駆動力が、上述のようにして求められた走行抵抗未満である場合、つまり、予測されるアップシフト後の駆動力が走行抵抗未満である場合に段階的にアップシフトしてしまうと、走行抵抗が駆動力を上回わり、車両１００が急激に失速してしまうおそれがある。このため、本実施形態では、ステップＳ３において、予測されるアップシフト後の駆動力が走行抵抗未満であると判定された場合には、コントローラ１０は、段階的なアップシフトを禁止する（ステップＳ４）。これにより、車両１００が急激に失速することを抑制できるので、運転性を損なうことを防止できる。

これに対し、ステップＳ３において、予測されるアップシフト後の駆動力が走行抵抗以上であると判定された場合には、コントローラ１０は段階的なアップシフトを実行する（ステップＳ４）。

なお、ステップＳ４において、段階的なアップシフトが禁止された後、ＣＴＶ３０の変速比を固定するようにしてもよい。これにより、引き続き失速を抑制することができる。

また、ステップＳ４において、段階的なアップシフトが禁止された後に、連続的なアップシフトを実行するようにすると、エンジン１の吹け上がりを押さえながら引き続き失速を抑制することができる（図５の変速線Ｌ１参照）。

さらに、ステップＳ４において、段階的なアップシフトが禁止された後に、エンジン１の回転速度を漸増させるようにしてもよい。これにより、車両１００の失速をより確実に抑制できる。

以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

コントローラ１０（制御装置）は、無段変速機（自動変速機３）を段階的にアップシフトさせて車両１００を加速させる段階変速中に、段階的なアップシフトに伴う車両１００の失速が予測されると、段階変速を禁止する制御部を有する。

コントローラ１０によって段階変速に伴う急激な駆動力低下による失速を予測し、失速が予測される場合に段階変速を禁止することで、段階変速中に急激に失速することを抑制することができる。これにより、失速感を抑制することができる（請求項１、６に対応する効果）。

コントローラ１０（制御部）は、段階変速を禁止した後に連続的なアップシフトを実行する。

段階変速を禁止した後に連続的なアップシフトを実行することにより、エンジン１（駆動源）の吹け上がりを押さえながら引き続き失速を抑制することができる（請求項２に対応する効果）。

コントローラ１０（制御部）は、段階変速を禁止した後に無段変速機（自動変速機３）の変速比を固定する。

段階変速を禁止した後に無段変速機（自動変速機３）の変速比を固定することにより、引き続き失速を抑制することができる（請求項３に対応する効果）。

コントローラ１０（制御部）は、段階変速を禁止した後に駆動源（エンジン１）の回転速度を漸増させる。

連続的なアップシフトを実行した場合、あるいは、ＣＴＶ３０の変速比を固定した場合であっても、駆動源（エンジン１）の回転速度を漸増させることで、失速をより確実に抑制できる（請求項４に対応する効果）。なお、車両１００を加速させることが可能な回転速度にまで駆動源（エンジン１）の回転速度を引き上げるようにしてもよい。

コントローラ１０（制御部）は、無段変速機（自動変速機３）の出力軸側の負荷と、段階変速中の次に行う段階的アップシフト後の無段変速機（自動変速機３）の出力軸側の駆動力と、に基づき失速の予測を行う。

失速が生じるかどうかは出力軸側の負荷の度合いに依存するため、現段階の負荷と次に行う段階的アップシフトとを考慮した演算を行うので精度の良い失速予測が可能となる（請求項５に対応する効果）。

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。

なお、上記実施形態では、失速の予測の例として走行抵抗(負荷)を用いることを例に説明した。また、上記実施形態では、走行抵抗（負荷）として、空気抵抗、勾配抵抗、転がり抵抗、及び加速抵抗の合計を例に説明したが、走行抵抗（負荷）として、これらの１つまたは複数を適宜選択するようにしてもよい。また、空気密度(気圧)、道路勾配、車速、車重、及び車両加速度から選ばれた１又は複数のパラメータを用いて失速を予測しても良い。例えば、道路勾配が突然大きくなったことを検知すると失速が予測される。また、地図情報を取得して道路勾配が大きくなることを予測することで失速を予測することができる。また、気候情報を取得して風速、風向きを用いて失速を予測することも可能である。もちろん、他の方法で失速を予測しても良い。また、複数のパラメータを併用すると失速の予測精度が向上する。

１００ 車両
１ エンジン（駆動源）
３ 自動変速機（無段変速機）
１０ コントローラ（制御装置、制御部）
３０ ＣＶＴ

Claims (4)

1. 無段変速機を有する車両を制御する車両の制御装置であって、
   前記無段変速機を段階的にアップシフトさせて前記車両を加速させる段階変速中に、段階的なアップシフトに伴う前記車両の失速が予測されると、前記段階変速を禁止する制御部を有し、
   前記制御部は、前記段階変速を禁止した後に前記無段変速機の変速比を固定することを特徴とする車両の制御装置。
2. 請求項１に記載された車両の制御装置において、
   前記車両は、駆動源を有し、
   前記制御部は、前記段階変速を禁止した後に前記駆動源の回転速度を漸増させることを特徴とする車両の制御装置。
3. 請求項１または２に記載された車両の制御装置において、
   前記制御部は、前記無段変速機の出力軸側の負荷と、前記段階変速中の次に行う段階的アップシフト後の前記無段変速機の出力軸側の駆動力と、に基づき前記失速の予測を行うことを特徴とする車両の制御装置。
4. 無段変速機を有する車両を制御する車両の制御方法であって、
   前記無段変速機を段階的にアップシフトさせて前記車両を加速させる段階変速中に、段階的なアップシフトに伴う前記車両の失速が予測されると、前記段階変速を禁止し、
   前記段階変速を禁止した後に前記無段変速機の変速比を固定することを特徴とする車両の制御方法。

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