CN102198797B - 无级变速器的变速控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无级变速器的变速控制装置，其可以抑制巡航控制的过渡时的无级变速器的变速振荡。巡航控制要求功率运算部根据巡航速度目标车速、和实际车速之间的速度差求出巡航控制要求功率，巡航控制要求扭矩运算部基于巡航控制要求功率、和发动机转速，求出巡航控制要求扭矩。巡航控制用加速器开度运算部基于巡航控制要求扭矩、和发动机转速，并参照巡航控制用加速器开度的特性曲线沿着等功率曲线设定的发动机扭矩对应图，而设定巡航控制用加速器开度。目标初级转速运算部基于巡航控制用加速器开度、和实际车速，并参照变速线对应图，而设定目标初级转速。变速控制部基于目标初级转速、和实际车速，求出目标变速比并进行变速控制。

Description

无级变速器的变速控制装置

技术领域

本发明涉及一种无级变速器的变速控制装置，其在巡航控制时，沿着等功率线对基于要求扭矩、和发动机转速而设定的巡航控制用加速器开度的特性曲线进行设定。

背景技术

当前，已知在车辆上搭载巡航控制装置的车辆。巡航控制装置检测驾驶员设定的车速、和实际的车速(实际车速)之间的差(速度差)，并基于该速度差控制发动机功率、及自动变速器的变速比，以使实际车速收敛于目标车速的方式进行反馈控制。例如，如果在进行巡航控制行驶时，进入上坡路那样的行驶负载大的路面，则因为车速暂时降低，所以通过发动机控制，增大节气阀开度而使发动机功率增加。另一方面，在变速控制中，因为节气阀开度较大，所以使自动变速器降档而加速运转，控制使实际车速恢复至设定车速。

例如在专利文献1(日本特开2008-120268号公报)中，公开了如下的技术：作为巡航控制中的变速控制，首先，基于实际车速、和目标车速之间的速度差，求出要求扭矩，并基于该要求扭矩、和发动机转速，逆向运算加速器开度(巡航控制用加速器开度)，根据该巡航控制用加速器开度求出巡航要求加速器开度，并基于该巡航要求加速器开度和车速进行变速控制。

而且，在该文献中还公开了如下的技术：通过对巡航控制用加速器开度以上限阈值进行限制，从而限制相对于要求扭矩的微小的变化，巡航控制用加速器开度大幅变动的情况下的过度变速，防止由于重复降档和升档所产生的变速振荡。

专利文献1：日本特开2008-120268号公报

发明内容

但是，作为在车辆上搭载的自动变速器，已知可以连续无级设定变速比的无级变速器(CVT：Continuously Variable Transmission)。在一般的CVT的变速控制中，首先，基于车速、和加速器开度设定目标初级转速(与发动机转速成正比的值)，并根据该目标初级转速、和实际次级转速计算目标变速比(次级转速/初级转速)而进行变速控制。

如上所述，由于CVT的变速比可以连续无级地进行设定，所以对加速器开度的变化基本上不存在不敏感带(迟滞)，因此，在进行巡航控制时，比多级变速器更容易产生过度的变速振荡。

图4所示的是在无级变速器中采用的变速线对应图。如该图所示，变速线对应图是在由目标变速比(目标初级转速)最大的低速侧变速线LOW、和变速比最小的高速侧变速线OD所围的区域内，设定加速器开度。并且，基于当前的车速、和加速器开度，确定目标初级转速(目标发动机转速)。

即，因为发动机的输出轴的旋转由无级变速器进行减速而成为车轮速度(车速)，所以根据该变速线对应图，如果设定了与车速相对的目标初级转速(发动机转速)，则确定了无级变速器的变速比。因此，因为在恒定车速下，加速器开度越大，则目标初级转速被设定得越大，所以变速比是较大的值。

如图4所示，设定为：车速为中速S1(例如：40[Km/h])时，在此时的加速器开度处于表示低开度(例如20[％])的曲线L1以下时，即使使该加速器开度发生变化，目标初级转速也不会大幅变化，但是如果进一步增加加速器开度，则在表示中开度(例如35[％]、50[％])的曲线L2、L3的情况下，目标初级转速会大幅变化。因此，即使是恒定车速，在加速器开度处于低开度到中高开度之间的情况下，目标初级转速也会大幅变化，与此相伴，无级变速器降档或升档以使变速比收敛于目标变速比。

在巡航控制中，参照该变速线对应图，基于上述的巡航控制用加速器开度、和车速而设定了目标初级转速的情况下，在使巡航控制用加速器开度略微变化时目标初级转速大幅变化的区域中，无级变速器过度变速，容易产生变速振荡。

如果作为其对策，如上述文献所公开的内容所示，对巡航控制用加速器开度利用上限阈值进行限制，则可以抑制过渡时的过度变速，但是存在以下问题，即，即使在起动加速、上坡行驶等需要动力的行驶条件下，变速也被限制，会给驾驶员带来动力不足的感觉。

本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种无级变速器的变速控制装置，其在搭载无级变速器的车辆执行巡航控制时，即使在通过运算而求出的巡航控制用加速器开度在过渡时暂时发生急剧的变化的情况下，也不会发生无级变速器的变速振荡，可以获得良好的加速性。

为了实现上述目的，本发明的无级变速器的变速控制装置具有：要求功率运算单元，其根据巡航控制时设定的目标车速、和实际的车速之间的速度差，求出用于使该实际的车速达到所述目标车速的要求功率；要求扭矩运算单元，其基于所述要求功率、和发动机转速，求出要求扭矩；加速器开度运算单元，其基于所述要求扭矩、和所述发动机转速，求出巡航控制用加速器开度；以及变速控制单元，其基于由所述加速器开度运算单元求出的所述巡航控制用加速器开度、和所述实际的车速，设定无级变速器的目标变速比并进行变速控制，该变速控制装置的特征在于，所述加速器开度运算单元具有基于所述要求扭矩、和所述发动机转速确定所述巡航控制用加速器开度的对应图，在该对应图中，该巡航控制用加速器开度的特性曲线是沿着等功率线设定的，对于所述对应图中存储的所述巡航控制用加速器开度的特性曲线，在所述发动机转速为低转速的区域中，所述巡航控制用加速器开度被设定为比起动加速所需的加速器开度更大的开度。

发明的效果

根据本发明，因为在巡航控制时设定的巡航控制用加速器开度的特性曲线是沿着等功率线设定的，所以即使在过渡时要求扭矩增加、巡航控制用加速器开度急剧增加的情况下，随后伴随着无级变速器的变速，要求扭矩、及发动机转速也沿着等功率线推移，因此随后巡航控制用加速器开度不会发生急剧的变化，可以抑制伴随着过渡时巡航控制用加速器开度的急剧变化而产生的无级变速器的变速振荡。另外，由于因巡航控制用加速器开度的增加，无级变速器进行降档，所以可以获得良好的加速性。

附图说明

图1是车辆驱动系统的概略结构图。

图2是表示自动巡航控制部的结构的功能框图。

图3是巡航控制用发动机扭矩对应图的概念图。

图4是无级变速器的变速线对应图的概念图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。图1中的标号1是发动机，在该发动机1的输出侧连接有由变矩器2、无级变速器(CVT)3构成的自动变速装置4。

来自于发动机1的输出经由变矩器2的流体、或在该变矩器2中设置的锁止离合器2a向无级变速器3传递，由该无级变速器3按照规定的变速比变速后，从输出轴5向后轮或前轮等驱动轮侧传递动力。

另外，在与发动机1的进气口(未图示)相连通的进气通路6的中间，安装节气阀7。该节气阀7与由步进电动机等组成的节气门电动机8相连接，该节气门电动机8通过后述的来自于发动机控制部23的驱动信号进行驱动而控制开阀角度。

另外，无级变速器3上附设有控制阀单元3a。该控制阀单元3a是使内装于无级变速器3中的变速机构进行变速动作的单元，按照后述的来自于变速控制部26的变速信号(液压信号)，调节向无级变速器3的初级滑轮和次级滑轮施加的液压，以获得期望的变速比。此外，作为无级变速器3的变速机构，已知带式、链式、环式等各种类型，在本实施方式中，以具有初级滑轮和次级滑轮的带式或链式的变速机构作为其中一个例子进行说明。

另外，标号21是发动机控制装置(ECU)，以众所周知的具有CPU、ROM、RAM等的微型计算机为主体构成。在该ECU21中，作为对巡航控制时的行驶状态进行控制的功能，具有作为巡航控制单元的一个例子的自动巡航控制部22、作为发动机控制单元的发动机控制部23。

另外，标号24是传动控制装置(TCU)，以众所周知的具有CPU、ROM、RAM等的微型计算机为主体构成。在该TCU24中，作为执行行驶时的变速控制的功能，具有作为目标初级转速运算单元的目标初级转速运算部25、和作为变速控制单元的变速控制部26。

如果在仪表板上设置的巡航控制操作开关27置为ON，则自动巡航控制部22读取由车速检测单元28检测出的实际的车速(实际车速)S[km/h]、由发动机转速检测单元29检测出的发动机转速Ne[rpm]、由加速器开度检测单元30检测出的加速器开度θa[％]，求出目标节气门开度θαs[deg]、和巡航控制用加速器开度[％]。

此外，作为车速检测单元28，具有车速传感器、及车轮速度传感器。因为车轮速度传感器是用来检测各车轮的车轮速度的，所以由该各车轮速度传感器检测出的车轮速度的平均值为实际车速S。另外，发动机转速检测单元29是用来检测发动机输出轴(例如曲轴)的转速的。另外，加速器开度检测单元30是用来检测加速踏板的踏入量的，由众所周知的旋转式编码器及解析器、电位器等组成，在加速踏板释放时设定为0[％]，在最大踏入时设定为100[％]。

发动机控制部23具有驱动节气门电动机8而使节气阀7转动的电子控制式节气门系统，为了使该节气阀7的开度收敛于自动巡航控制部22所求出的目标节气门开度θαs而进行反馈控制。

变速控制部26通过降档或升档进行反馈控制，以使无级变速器3的初级转速收敛于根据加速器开度求出的目标初级转速Npo。

另外，如图2所示，在自动巡航控制部22中，具体地说，作为用于实现巡航控制的功能，具有巡航控制目标车速运算部31、加速器要求扭矩运算部32、作为要求功率运算单元的巡航控制要求功率运算部33、巡航控制要求扭矩运算部34、要求扭矩选择运算部35、目标节气门开度运算部36、和作为加速器开度运算单元的巡航控制用加速器开度运算部37。

下面，对在构成自动巡航控制部22的各运算部31～37中执行的处理进行说明。

如果驾驶员将在车辆的仪表盘(未图示)上设置的巡航控制操作开关27置为ON，则车辆的行驶状态为自动巡航模式，在巡航控制目标车速运算部31中，将驾驶员设定的车速(设定车速)设定作为巡航目标车速So。

该巡航目标车速So被巡航控制要求功率运算部33读入。巡航控制要求功率运算部33基于巡航目标车速So、和由车速检测单元28检测出的实际的车速(以下称为“实际车速”)S之间的速度差ΔS(＝So-S)，通过计算式或查表求出用于使实际车速S达到巡航目标车速So的巡航控制要求功率HPs。

该巡航控制要求功率HPs被巡航控制要求扭矩运算部34读入。巡航控制要求扭矩运算部34基于巡航控制要求功率HPs、和发动机转速Ne，根据Tcs＝k·(HPs/Ne)求出巡航控制要求扭矩Tcs。在这里的k是系数。此外，也可以事先将巡航控制要求功率HPs、和发动机转速Ne作为参数存储在对应图中，通过查图而设定该巡航控制要求扭矩Tcs。

另一方面，加速器要求扭矩运算部32基于由加速器开度检测单元30检测出的加速器开度θa、和实际车速S，参照发动机扭矩对应图并结合插补计算而设定加速器要求扭矩Tacs。此外，该发动机扭矩对应图是公知的，是将驾驶员的对驾驶性能的要求等作为要件而设定的，与下述的巡航控制用发动机扭矩对应图具有不同的特性。

要求扭矩选择运算部35比较巡航控制要求扭矩Tcs、和加速器要求扭矩Tacs，并将其中值更高的那个值对发动机1设定作为所供给的扭矩(要求扭矩)Ts。因此，在自动巡航模式中，在驾驶员释放了加速踏板的状态下，巡航控制要求扭矩Tcs被设定作为对发动机的要求扭矩Ts(Ts←Tcs)。

该要求扭矩Ts被目标节气门开度运算部36、和巡航控制用加速器开度运算部37所读入。目标节气门开度运算部36基于要求扭矩Ts求出对应于该要求扭矩Ts的目标节气门开度θαs，并向发动机控制部23输出。发动机控制部23对节气阀7的开度进行反馈控制，以使实际的节气门开度收敛于目标节气门开度θαs。

另一方面，巡航控制用加速器开度运算部37基于要求扭矩Ts、和发动机转速Ne，参照巡航控制用发动机扭矩对应图并结合插补计算，通过逆向检索而设定巡航控制用加速器开度θha。

图3中所示的是巡航控制用发动机扭矩对应图。该巡航控制用发动机扭矩对应图是3维的图，横轴是发动机转速Ne[rpm]、纵轴是要求扭矩Ts[Nm]，在由发动机转速Ne、和要求扭矩Ts确定的阵点上存储巡航控制用加速器开度θha。该巡航控制用加速器开度θha虽然实际上混入有驱动系统的传递损失，但基本上是沿着等功率线针对每个加速器开度而设定的。

等功率线是将根据发动机转速、和发动机扭矩的积求出的功率(马力输出)相等的点连接而设定的特性曲线。因为基本上巡航控制用加速器开度θha是针对每个加速器开度沿着该等功率线设定的，所以在巡航控制用发动机扭矩对应图上所示的等加速器开度曲线基本上相对于发动机转速Ne、和要求扭矩Ts成为反比曲线。

在本实施方式中，在对每个巡航控制用加速器开度θha设定的巡航控制用加速器开度曲线上，在低转速区域N1(例如1000[rpm])以下时，设定为比实际的起动加速时所需要的加速器开度更大的开度。这样，后述的由目标初级转速运算部25设定的目标初级转速Npo变高，可以获得良好的加速性。另外，因为最初设定的目标初级转速Npo高，所以无级变速器3的变速(升档)提前，可以获得良好的起动加速性。

因此，在中高速区域中行驶于平地时，在要求功率基本上恒定的情况下，因为即使无级变速器3进行变速，发动机转速Ne和要求扭矩Ts之间的关系基本上沿着等功率线迁移，所以巡航控制用加速器开度θha无论发动机转速Ne如何迁移，都是几乎恒定设定的，不会发生急剧变动。

另外，在中转速区域N2(例如2000[rpm])附近进行加速动作的情况下，因为最初要求扭矩增加，所以巡航控制用加速器开度θha暂时发生急剧变化(急剧增加)。因为与此相伴，无级变速器3开始降档，发动机转速Ne上升，成为加速行驶，所以可以获得良好的加速性。

并且，虽然伴随着加速行驶时的发动机转速Ne的上升，要求扭矩Ts逐渐降低，但是因为无级变速器3的变速是基于发动机转速Ne、和要求扭矩Ts基本上沿着等功率线迁移的，所以巡航控制用加速器开度θha不会发生急剧的变化，可以防止在过渡时的变速振荡。

这样，因为在巡航控制用发动机扭矩对应图上所示的巡航控制用加速器开度曲线基本上是沿着等功率线设定的，所以即使在上坡行驶或在自动巡航模式暂时被解除、然后重新启动的恢复控制等加速运转时，巡航控制用加速器开度θha急剧增加，随后无级变速器3的变速也基本上沿着等功率线迁移，因此巡航控制用加速器开度θha不会发生急剧变化，可以事先防止在过渡时的无级变速器3的变速振荡。

该巡航控制用加速器开度θha被TCU24的目标初级转速运算部25读入。目标初级转速运算部25对由加速器开度检测单元30检测出的加速器开度θa、和巡航控制用加速器开度θha进行比较，并基于其中更高的那个值、和实际车速S，参照图4所示的变速线对应图设定目标初级转速Npo。

在变速控制部26中，基于目标初级转速Npo、和实际车速S，求出目标变速比，并通过在规定定时降档或升档而进行变速控制，以使当前的变速比达到目标变速比。

如上所述，根据本实施方式，因为在图3所示的巡航控制用发动机扭矩对应图上设定的每个巡航控制用加速器开度θha的巡航控制用加速器开度曲线基本上是沿着等功率线设定的，所以不仅仅是在平地上的定速行驶，即使是在加速行驶时，最初巡航控制用加速器开度θha发生急剧变化，随后无级变速器3的降档，发动机转速Ne增加，要求扭矩Ts也会相应地降低，因此巡航控制用加速器开度θha不会发生急剧变化，可以抑制过度变速，可以有效地防止变速振荡。

另外，在巡航控制用发动机扭矩对应图中，因为在低转速区域中设定的巡航控制用加速器开度θha与实际所需的加速器开度相比设定为更大的开度，所以最初设定的目标初级转速Npo变高，不但可以获得良好的起动加速性，而且因为随后的变速(升档)被提前进行，所以可以获得良好的加速性。

下面，对在自动巡航控制部22中执行的巡航控制的控制方式进行说明。

1)平地定速行驶

在车辆以恒定速度行驶于平地的状态下，巡航目标车速So、和实际车速S之间的速度差ΔS小，所以，巡航控制要求扭矩Tcs不会大幅变化。另外，因为在这种状态下要求功率基本上恒定，所以巡航控制用加速器开度θha也不会发生急剧变化。因此，无级变速器3不会大幅进行变速。

2)从平地定速行驶变为加速行驶

例如，在行驶于高速公路时，如果行驶道路从平地变成上坡道路，则车速S暂时降低。这样，因为巡航目标车速So、和实际车速S之间的速度差ΔS变大，所以，首先，仅巡航控制要求扭矩Tcs增加。如果巡航控制要求扭矩Tcs增加，则因为基于该巡航控制要求扭矩Tcs和发动机转速Ne并参照发动机扭矩对应图而逆向检索的巡航控制用加速器开度θha增加，所以基于该巡航控制用加速器开度θha和车速S并参照图4中所示的变速线而设定的目标初级转速Npo增加。其结果，无级变速器3开始变速(降档)。

如果无级变速器3降档，则发动机转速Ne上升，相对地，巡航控制要求扭矩Tcs降低。基于发动机转速Ne、和巡航控制要求扭矩Tcs(＝要求扭矩Tc)，并参照巡航控制用发动机扭矩对应图，而设定巡航控制用加速器开度θha。

在该巡航控制用加速器开度θha例如从图3的巡航控制用加速器开度曲线L1(例如加速器开度30[％])增加到L3(例如加速器开度70[％])的情况下，基于该巡航控制用加速器开度曲线L3的巡航控制用加速器开度θha、和车速S，并参照图4所示的变速线对应图，而设定目标初级转速Npo。在这种情况下，在当前的车速为S2(例如80[Km/h])的情况下，如图4所示，因为目标初级转速Npo从Np1(例如1800[rpm])增加到Np2(例如2700[rpm])，所以无级变速器3开始变速(降档)。

其结果，发动机转速Ne增加，相对地，巡航控制要求扭矩Tcs降低。因为无级变速器3的变速是沿着等功率线迁移的，所以通过根据巡航控制用发动机扭矩对应图逆向检索而设定的巡航控制用加速器开度θha不会发生急剧变化，可以有效地防止在过渡时的无级变速器3的变速振荡。

并且，随着通过加速行驶而使速度差ΔS接近于0，巡航控制要求扭矩Tcs降低，如果速度差ΔS为0，则巡航控制要求扭矩Tcs基本上恒定(例如为图3的T1)，无级变速器3切换为升档。同时，设定巡航控制用加速器开度θha的巡航控制用加速器开度曲线逐渐向关闭的方向(例如从L3向L1)移动，向定速行驶转变。

3)从减速行驶恢复

例如，如果驾驶员踩踏制动踏板，则自动巡航模式被暂时解除，成为节气门完全关闭的减速行驶。并且，如果制动踏板被释放，则自动巡航模式被复位(恢复)，通过加速行驶，使实际车速S恢复到上次设定的巡航目标车速So，向定速行驶转变。

在刚刚恢复后到车辆加速行驶这段期间，因为实际车速S、及发动机转速Ne降低，所以巡航控制要求扭矩Tcs急剧增加。基于该增加后的巡航控制要求扭矩Tcs(＝要求扭矩Ts)、和发动机转速Ne，并参照图3所示的发动机扭矩对应图，通过逆向检索设定巡航控制用加速器开度θha。

例如，在刚刚恢复后的发动机转速Ne降低至中转速区域N2(例如2000[rpm])、要求扭矩Ts(巡航控制要求扭矩Tcs)从T1(例如100[Nm])增加至T2(例如280[Nm])的情况下，巡航控制用加速器开度θha仅仅是从巡航控制用加速器开度曲线L1向L3切换。即，因为各巡航控制用加速器开度曲线基本上是沿着等功率线设定的，所以在中转速区域N2(例如2000[rpm]附近)以下的区域，即使在要求扭矩Ts恒定的状态下发动机转速Ne发生变化，巡航控制用加速器开度θha也不会大幅变化。

因此，即使要求扭矩Ts大幅增加，巡航控制用加速器开度θha也不会过度增加，发动机转速Ne缓慢增加。另一方面，因为巡航控制用加速器开度θha并不是完全不增加，所以可以确保转变为上坡行驶时的初期驱动力，可以消除在上坡行驶时的吃力感。

4)从上坡定速行驶变为加速行驶

在上坡行驶时，如果该上坡路的倾斜坡度大，则因为定速行驶于上坡路的车辆的车速S、和发动机转速Ne都降低，所以进行与上述的“2)从平地定速行驶变为加速行驶”同样的控制动作。但是，在这种情况下，因为行驶负载大，所以，巡航控制要求扭矩Tcs、和发动机转速Ne比平地行驶时的情况处于更高的区域。

Claims (1)

1.一种无级变速器的变速控制装置，具有：

要求功率运算单元，其根据巡航控制时设定的目标车速、和实际的车速之间的速度差，求出用于使该实际的车速达到所述目标车速的要求功率；

要求扭矩运算单元，其基于所述要求功率、和发动机转速，求出要求扭矩；

加速器开度运算单元，其基于所述要求扭矩、和所述发动机转速，求出巡航控制用加速器开度；以及

变速控制单元，其基于由所述加速器开度运算单元求出的所述巡航控制用加速器开度、和所述实际的车速，设定无级变速器的目标变速比并进行变速控制，

其特征在于，

所述加速器开度运算单元具有基于所述要求扭矩、和所述发动机转速确定所述巡航控制用加速器开度的对应图，在该对应图中，该巡航控制用加速器开度的特性曲线是基本上沿着等功率线设定的，

对于所述对应图中存储的所述巡航控制用加速器开度的特性曲线，在所述发动机转速为低转速的区域中，所述巡航控制用加速器开度被设定为比起动加速所需的加速器开度更大的开度。