JP2000039060A - トロイダル型無段変速機の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィードフォワードとフィードバックの制御
切り換え時に変速ショックを抑制し、フィードフォワー
ドのときにトルクシフトを抑制する。 【解決手段】 実変速比が目標変速比に一致するよう
に、少なくとも積分器７４を備えて指令値ｕを算出する
フィードバック制御部７０と、トルクシフト補償量を演
算するトルクシフト演算手段９０と、目標変速比とトル
クシフト補償量に基づいてフィードフォワードによる指
令値ｕ’を演算するフィードフォワード制御部８０と、
運転状態に基づいてフィードバックとフィードフォワー
ドとを選択的に切り換える制御切換器９１、９２とを備
え、フィードフォワードからフィードバックへの制御切
り換え時には、積分器７４の値をトルクシフト補償量Ｔ
ｓに設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トロイダル型無段
変速機の変速制御装置の改良に関し、特に、運転状態に
応じてフィードバック制御とフィードフォワード制御を
切り換えるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】車両に用いられる無段変速機としては、
トロイダル型等の無段変速機が従来から知られており、
このような無段変速機の変速制御としては、例えば、本
願出願人が提案した特開平７−１３７８８５号等があ
る。

【０００３】これは、トロイダル型無段変速機に発生す
るトルクシフトを抑制するため、ＰＩ（比例・積分）制
御によるフィードバック系に加えて、フィードフォワー
ドでトルクシフトを補正するものである。

【０００４】また、特開平９−５３７１６号に開示され
るように、フィードバック制御とフィードフォワード制
御を選択的に切り換えるものも知られている。

【０００５】これは、無段変速機の変速制御に用いる車
速または出力軸回転数や入力軸回転数の検出信号が、軸
に設けた歯車とホール素子等によるパルスを検出するこ
とで行われるため、回転数が極めて低い発進後等の低車
速時には検出値が不完全であり、変速比の検出精度が低
下して正確なフィードバック制御を行うことができな
い。

【０００６】そこで、変速比の検出精度に信頼性が確保
できるまでの間は、フィードフォワードによって変速制
御を行い、フィードフォワード制御からフィードバック
制御への切り換え時に、目標値に段差が生じて変速ショ
ックが発生するのを抑制するため、フィードフォワード
制御時の目標値をフィードバック制御時の値から学習制
御するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のように、フィードバック制御とフィードフォワー
ド制御を切り換えながら、トルクシフト補償量をフィー
ドフォワードで与える構成にした場合、フィードフォワ
ード制御からフィードバック制御へ切り換えた場合、フ
ィードフォワードによるトルクシフト補償が新たな外乱
となる場合があり、例えば、図５に示すように、時間Ｔ
０でフィードフォワードからフィードバックへ切り換え
た場合、図中へ線で示すように、トルクシフト補償量の
急変に起因して、アクチュエータ（例えば、ステップモ
ータ）の制御量に段差が生じ、この結果、実変速比ｉが
急激に変動して変速ショックが発生して運転性が低下す
るという問題があった。

【０００８】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、フィードフォワードとフィードバックの制
御切り換え時に、変速ショックを抑制しながらもフィー
ドフォワードのときにトルクシフトを抑制することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、アクチュ
エータに連結された油圧制御機構を介して駆動される変
速機構とを備えて変速比を連続的に変更する無段変速機
と、運転状態に応じて前記無段変速機の目標変速比を演
算する目標値演算手段と、実際の変速比と目標変速比の
偏差に基づいて、実際の変速比が目標変速比に一致する
ように、少なくとも積分要素を備えて指令値を算出する
フィードバック制御手段と、運転状態に応じたトルクシ
フト補償量を演算するトルクシフト演算手段と、 前記
目標変速比とトルクシフト補償量に基づいてフィードフ
ォワードによる指令値を演算するフィードフォワード制
御手段と、運転状態に基づいて前記フィードバック制御
手段とフィードフォワード制御手段とを選択的に切り換
えてアクチュエータを駆動する制御切換手段とを備えた
トロイダル型無段変速機の変速制御装置において、前記
フィードフォワードとフィードバックの制御切り換え時
には、前記積分要素の値とトルクシフト補償量の値を等
しく設定する切換時初期化手段を備える。

【００１０】また、第２の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記制御切換手段は、少なくとも車速が所定の低
車速を超えたときにフィードバック制御を選択する一
方、そうでない場合にはフィードフォワードを選択す
る。

【００１１】

【発明の効果】第１の発明は、フィードフォワードから
フィードバックへの制御切り換え時には、積分値にトル
クシフト補償量が初期値として設定されるため、制御切
り換え時の補償量の段差を滑らかに吸収して、トルクシ
フト補償を行うフィードフォワード制御から、トルクシ
フト補償を行わないフィードバック制御へ円滑に移行す
ることが可能となり、また、フィードバックからフィー
ドフォワードへの制御切り換え時には、トルクシフト補
償量に積分値が初期値として設定されるため、上記と同
様に制御切り換え時の補償量の段差を滑らかに吸収し
て、制御の切り換えを円滑に行うことが可能となって、
トロイダル型無段変速機を備えた車両の運転性を向上さ
せることができるのである。

【００１２】また、第２の発明は、車速の検出精度が低
下する所定値、例えば、予め設定した低車速時で制御の
切り換えが行われ、所定の低車速以下では、フィードバ
ックによる変速制御の精度が低下するためフィードフォ
ワードによって制御を行う一方、所定の低車速を超えた
運転状態では、変速制御をフィードフォワードからフィ
ードバック制御へ切り換え、これら制御の切り換え時に
は、補償量の段差を滑らかに吸収して、車速に応じた制
御の切り換えを円滑に行うことが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。

【００１４】図１は、無段変速機１０にトロイダル型を
採用した場合に、本発明を適用した一例を示す。

【００１５】無段変速機１０は、入力軸２０側にロック
アップ機構Ｌ／Ｕを備えたトルクコンバータ１２を介し
てエンジン１１に連結される一方、出力軸側（出力ディ
スク側）を図示しない駆動輪に連結しており、トロイダ
ル型の無段変速機１０の変速機構及びメカニカルフィー
ドバック機構は前記従来例と同様に構成され、変速制御
コントローラ６１の指令に応じてステップモータ４（ア
クチュエータ）が変速制御弁（図示せず）を駆動するこ
とで変速が行われるものである。

【００１６】変速制御コントローラ６１は、マイクロコ
ンピュータを主体に構成されており、スロットル開度セ
ンサ６２が検出したスロットル開度ＴＶＯ（またはアク
セルペダルの踏み込み量）、無段変速機１０の出力軸側
に配設された車速センサ６３からの車速ＶＳＰ、入力軸
回転センサ６４が検出した無段変速機１０の入力軸２０
の回転数Ｎｉ及び車速ＶＳＰを所定の定数で除して求め
た出力軸回転数Ｎｏに基づいて車両の運転状態に応じた
到達目標変速比ｉmapを演算する。

【００１７】そして、上記検出値に加えて、油温センサ
６５が検出した無段変速機１０の油温Ｔｅｍｐと、油圧
センサ６６が検出した無段変速機１０のライン圧ＰＬに
基づいて、運転状態に応じたＰＩＤ制御（比例、積分、
微分制御）の各フィードバックゲインｃ₀、ｃ₁、ｃ₂を
求め、無段変速機１０の実際の変速比が目標変速比と一
致するような変速指令値ｕ（すなわち、図示しない変速
制御弁を駆動するためのステップ数ＳＴＰ）を演算し
て、ステップモータ４へ指令する。

【００１８】また、車速センサ６３の検出精度が低下す
る低車速時や、ステップモータ４の応答速度が低下する
低油温時または高油温時には、フィードフォワード制御
によってステップモータを駆動し、車速ＶＳＰや油温Ｔ
ｅｍｐがフィードバック条件に移行すると、変速制御を
フィードフォワードからフィードバックへ切り換えるも
のである。

【００１９】この変速制御コントローラ６１の変速制御
の概要は、図２に示すように、スロットル開度ＴＶＯと
車速ＶＳＰから、予め設定したマップに基づいて到達目
標変速比ｉmapを演算する到達目標変速比算出部７１
と、この到達目標変速比ｉmapからフィードバック制御
を行うフィードバック制御部７０と、フィードフォワー
ド制御を行うフィードフォワード制御部８０が設けら
れ、これらフィードバック制御とフィードフォワード制
御を選択的に切り換える制御切換器９１、９２が配設さ
れる。

【００２０】フィードバック制御部７０は、任意の変速
応答性を実現するために、図２に示すように、フィード
バックの閉ループの前段に設けた前置補償器７２と、こ
の前置補償器７２からの目標変速比ｒ２と実変速比ｉの
偏差ｅから、その積分値を求める積分器７４や積分ゲイ
ンｃ０、比例ゲインｃ１、微分ゲイン２を乗ずる乗算記
等に加え、本願出願人が提案した特願平７−７１４９５
号と同様に、変速比の微分値又は、それに相当する量を
求めるオブザーバ７３を主体に構成されて、指令値ｕを
出力する。

【００２１】一方、フィードフォワード制御部８０は、
車両の運転状態（例えば、スロットル開度ＴＶＯ等）に
応じて目標値を補正する運転性決定フィルタ８１と、前
記従来例と同様に、運転状態に応じたトルクシフト補償
量Ｔｓを演算するトルクシフト補償器９０と、このトル
クシフト補償量Ｔｓを運転性決定フィルタ８１の出力に
加算するか、フィードバック制御部７０の積分器７４へ
送出するかを選択する制御切換器９１が配設され、運転
状態がフィードフォワード条件と一致する場合には、ト
ルクシフト補償量Ｔｓと運転性決定フィルタ８１の出力
の和を指令値ｕ’として送出する。

【００２２】そして、フィードバック制御部７０からの
指令値ｕとフィードフォワード制御部８０からの指令値
ｕ’は、指令値をステップモータ４への制御量に変換す
るステップ変換部７５の前段に配設された制御切換器９
２によって切り換えられる。なお、制御切換器９１と９
２は、運転状態に応じて同期的に作動するもので、運転
状態がフィードフォワードのときには、制御切換器９１
がトルクシフト補償量Ｔｓを運転性決定フィルタ８１の
出力に加算するよう切り換えられるとともに、制御切換
器９２は、ステップ変換部７５の入力としてフィードフ
ォワード制御部８０の指令値ｕ’を選択する。

【００２３】一方、運転状態がフィードバックのときに
は、制御切換器９１がトルクシフト補償量Ｔｓを積分器
７４へ送出するよう切り換えられるとともに、制御切換
器９２は、ステップ変換部７５の入力としてフィードバ
ック制御部７０の指令値ｕを選択する。

【００２４】ここで、前置補償器７２は、フィードバッ
ク制御（電子的＋メカニカル）の閉ループの伝達関数Ｗ
（ｓ）を、

【００２５】

【数１】

【００２６】とした場合のものである。

【００２７】ただし、λ₁、λ₂、λ₃は、上記伝達関数
Ｗ（ｓ）の極を表す所定の定数で、ｃ₀、ｃ₁はそれぞ
れ、積分ゲイン、比例ゲインである。

【００２８】このようなフィードバック系では、伝達関
数Ｗ（ｓ）の極とゼロを相殺する前置補償器Ａ１、Ａ２
を閉ループの前段に配設することで、いわゆる規範モデ
ルに変速特性を一致させることができ、規範モデルのパ
ラメータを変更することにより、任意の変速速度を得る
ことができる。

【００２９】ここで、規範モデルを、

【００３０】

【数２】

【００３１】とすると、前置補償器Ａ１、Ａ２は、閉ル
ープの伝達関数Ｗ（ｓ）の極とゼロを相殺する前置補償
器Ａ２の前段に、目標動特性より進んだ位相を持つ前置
補償器Ａ１を連結することで構成され、まず、閉ループ
の伝達関数Ｗ（ｓ）の極とゼロを相殺する前置補償器Ａ
２が、

【００３２】

【数３】

【００３３】のようのように設定されて、目標値からの
特性は、分子がゼロ点を持たず、前置補償器出力ｒ２
（＝目標変速比）、実変速比ｉのオーバーシュートを抑
制する。

【００３４】そして、目標動特性の位相を進ませる前置
補償器Ａ１が、次式のように設定されて、

【００３５】

【数４】

【００３６】閉ループの伝達関数Ｗ（ｓ）の特性（変速
特性）を 、上記（２）式の規範モデルへ一致させるこ
とが可能となって、実変速比ｉを到達目標変速比ｉmap
（最終的に移行すべき目標変速比）に基づく目標変速比
ｒ２（過渡的な目標値）へ一致させることができるので
ある。

【００３７】ここで、フィードバック制御時には、トル
クシフト補償を用いないため、上記制御の切り換え時
に、指令値ｕ、ｕ’の段差の段差を解消するため、フィ
ードフォワードからフィードバックへ制御が切り換えら
れると、積分器７４にトルクシフト補償量Ｔｓが入力さ
れ、積分値の初期値として設定される。

【００３８】したがって、フィードバック制御の開始時
には、積分値の初期値としてトルクシフト量Ｔｓが設定
されているため。上記のような制御切り換え時の段差を
発生することなく、前記従来例のような変速ショックの
発生を確実に防いで円滑な制御の切り換えを実現するの
である。

【００３９】次に、変速制御コントローラ６１で行われ
る制御の一例を、図３のフローチャートを参照しながら
以下に詳述する。なお、図３のフローチャートは、所定
時間毎に実行されるもので、例えば、１０msec毎に実行
される。

【００４０】まず、ステップＳ１で、各種センサから車
速ＶＳＰ、油温Ｔｅｍｐ及びライン圧ＰＬを読み込むと
ともに、上記したように算出した実変速比ｉを読み込ん
でから、ステップＳ２で、現在の運転状態がフィードバ
ック（図中Ｆ／Ｂ）条件とフィードフォワード（図中Ｆ
／Ｆ）条件のどちらにあるかを判定する。

【００４１】すなわち、車速ＶＳＰが所定値Ｖ１を超
え、かつ、油温Ｔｅｍｐが所定値Ｔ１を超えているとき
には、フィードバック制御を選択するためステップ３以
降へ進んでフィードバック制御を実行する一方、車速Ｖ
ＳＰが所定値Ｖ１以下の低車速域、または、油温Ｔｅｍ
ｐが所定値Ｔ１以下の低温域のどちらか一方が成立した
場合には、フィードフォワード制御を選択するためステ
ップＳ１０以降へ進んで、フィードフォワード制御を実
行する。

【００４２】フィードバック制御を行うステップＳ３で
は、制御切換フラグＦｃｈの状態をみて、前回の制御が
フィードフォワードであったかを判定する。すなわち、
制御切換フラグＦｃｈが１のときには前回の制御がフィ
ードフォワードであったことを示し、制御切換フラグＦ
ｃｈが０のときには前回の制御がフィードバックであっ
たことを示すため、Ｆｃｈ＝１のときには、ステップＳ
４へ進んで、制御切換の処理を行う一方、そうでない場
合には、ステップＳ７へ進む。

【００４３】制御を切り換えるステップＳ４では、上記
図２に示した積分器７４の値を、フィードフォワード制
御部８０のトルクシフト補償部９０からのトルクシフト
量Ｔｓに設定してから、ステップＳ５で制御切換器９
１、９２へフィードバック制御への切り換えを指令す
る。

【００４４】そして、ステップＳ６では、上記ステップ
Ｓ１で読み込んだ車速ＶＳＰ、油温Ｔｅｍｐ、実変速比
ｉ、油圧ＰＬより、予め設定した図示しないゲインテー
ブルに基づいて、各フィードバックゲインｃ０、ｃ１、
ｃ２のうち、積分ゲインｃ０を除く比例ゲインｃ１、微
分ゲインｃ２を演算する。

【００４５】一方、制御を切り換えないステップＳ７で
は、上記ステップＳ１で読み込んだ車速ＶＳＰ、油温Ｔ
ｅｍｐ、実変速比ｉ、油圧ＰＬより、予め設定した図示
しないゲインテーブルに基づいて、各フィードバックゲ
インｃ０、ｃ１、ｃ２を演算する。

【００４６】こうして、フィードバックゲインを求めた
後、ステップＳ８で制御切換フラグＦｃｈに０をセット
し、ステップＳ９で、上記各フィードバックゲインに基
づいて、制御指令値ｕを演算してから、ステップＳ１０
へ進み、この指令値ｕをステップモータ４のステップ数
ＳＴＰへ変換した後、出力する。

【００４７】一方、ステップＳ２の判定で、運転状態が
フィードフォワードと判定された場合のステップＳ１１
では、制御切換フラグＦｃｈの状態から、前回の制御が
フィードバックであったかを判定し、制御切換フラグＦ
ｃｈ＝０の場合には、前回の制御がフィードバックであ
ったことを示すため、ステップＳ１２へ進んで、制御切
換の処理を行う一方、そうでない場合には、ステップＳ
１４へ進む。

【００４８】制御を切り換えるステップＳ１２では、制
御切換器９１、９２へフィードフォワード制御への切り
換えを指令し、ステップＳ１３では、フィードバック制
御部７０の積分器７４の値をトルクシフト補償量Ｔｓの
初期値に設定する。

【００４９】一方、制御を切り換えないステップＳ１４
では、運転状態に基づいてトルクシフト量Ｔｓを演算す
る。

【００５０】そして、ステップＳ１５では、制御切換フ
ラグＦｃｈに１をセットしてから、ステップＳ１６で、
フィードフォワードによる制御指令値ｕ’を求めてから
ステップＳ１０で、ステップモータ４の制御量ＳＴＰを
演算する。

【００５１】したがって、フィードフォワードからフィ
ードバックへの制御切り換え時には、積分値にトルクシ
フト補償量Ｔｓが初期値として設定されるため、図５の
実線で示すように、制御切り換え時の段差を滑らかに吸
収して、トルクシフトを行うフィードフォワード制御か
ら、トルクシフトを行わないフィードバック制御へ円滑
に移行することが可能となって、トロイダル型無段変速
機を備えた車両の運転性を向上させることができるので
ある。

【００５２】また、フィードバックからフィードフォワ
ードへの制御切り換え時には、トルクシフト補償量Ｔｓ
に積分値が初期値として設定されるため、上記と同様に
制御切り換え時の段差を滑らかに吸収して、トルクシフ
トを行わないフィードバック制御から、トルクシフトを
行うフィードフォワード制御へ円滑に移行することが可
能となって、トロイダル型無段変速機を備えた車両の運
転性を向上させることができるのである。

【００５３】なお、上記ステップＳ２で行われる制御の
切り換えは、図示はしないが、入力軸回転センサ６４や
車速センサ６３等のセンサの故障を検出する手段を設
け、これらセンサの故障が検出されたときに、フィード
バックからフィードフォワードへ切り換えてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すトロイダル型無段変
速機の変速制御装置の概念図。

【図２】同じく変速制御コントローラのブロック図であ
る。

【図３】変速制御コントローラで行われる制御の一例を
示すフローチャートである。

【図４】前置補償器の一例を示す概念図である。

【図５】フィードフォワードからフィードバックへの制
御切り換え時の一例を示すグラフで、変速比及び制御量
と時間の関係を示し、実線が本発明を、破線が従来例を
示す。

【符号の説明】

４ ステップモータ １０ 無段変速機 ６１ 変速制御コントローラ ６２ スロットル開度センサ ６３ 車速センサ ６４ 入力軸回転センサ ６５ 油温センサ ６６ 油圧センサ ７０ フィードバック制御部 ７１ 到達目標変速比算出部 ７２ 前置補償器 ７３ オブザーバ ７４ 積分器 ７５ ステップ変換部 ８０ フィードフォワード制御部 ８１ 運転性決定フィルタ ９０ トルクシフト補償部 ９１、９２ 制御切換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 成田 靖史 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3J051 AA03 BA03 BD02 BE09 CA03 CB06 DA07 DA09 FA01 3J052 AA01 CA21 FA01 FA06 FB31 GC11 GC46 GC73 HA13 KA01 LA01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクチュエータに連結された油圧制御機
   構を介して駆動される変速機構とを備えて変速比を連続
   的に変更する無段変速機と、 運転状態に応じて前記無段変速機の目標変速比を演算す
   る目標値演算手段と、 実際の変速比と目標変速比の偏差に基づいて、実際の変
   速比が目標変速比に一致するように、少なくとも積分要
   素を備えて指令値を算出するフィードバック制御手段
   と、 運転状態に応じたトルクシフト補償量を演算するトルク
   シフト演算手段と、 前記目標変速比とトルクシフト補償量に基づいてフィー
   ドフォワードによる指令値を演算するフィードフォワー
   ド制御手段と、 運転状態に基づいて前記フィードバック制御手段とフィ
   ードフォワード制御手段とを選択的に切り換えてアクチ
   ュエータを駆動する制御切換手段とを備えたトロイダル
   型無段変速機の変速制御装置において、 前記フィードフォワードとフィードバックの制御切り換
   え時には、前記積分要素の値とトルクシフト補償量の値
   を等しく設定する切換時初期化手段を備えたことを特徴
   とするトロイダル型無段変速機の変速制御装置。
2. 【請求項２】 前記制御切換手段は、少なくとも車速が
   所定値を超えたときにフィードバック制御を選択する一
   方、そうでない場合にはフィードフォワードを選択する
   ことを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変
   速機の変速制御装置。