JP2005036848A

JP2005036848A - トルク相開始検出装置、トルク相開始検出方法およびその方法をコンピュータに実現するためのプログラム

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Publication number: JP2005036848A
Application number: JP2003198495A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Tokura; 隆明戸倉; Hideki Takamatsu; 秀樹高松; Tomohiro Asami; 友弘浅見; Noriki Asahara; 則己浅原; Katsumi Kono; 克己河野; Ryoichi Hibino; 良一日比野; Hiroyuki Nishizawa; 博幸西澤; Masataka Osawa; 正敬大澤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】自動変速機におけるパワーオンアップシフトにてトルク相の開始時刻を正確に算出する。
【解決手段】ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、パワーオンアップシフトが開始されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、トルク相が終了するまで（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、自動変速機の出力軸回転数ＮＯＵＴを時系列に従ってメモリに記憶するステップ（Ｓ１１０）と、トルク相が終了すると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、記憶した出力軸回転数ＮＯＵＴをウェーブレット変換を用いて周波数解析するステップ（Ｓ１３０）と、ウェーブレット変換された結果に基づいて、規定周波数帯域でピークを有する時刻をトルク相開始時刻として算出するステップ（Ｓ１４０）と、算出されたトルク相開始時刻をメモリに記憶するステップ（Ｓ１５０）とを含む。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載された自動変速機の制御に関し、特に、アップシフト変速時の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載される自動変速機は、たとえば、エンジンからの出力が入力されるトルクコンバータと、そのトルクコンバータからの出力によって駆動される変速歯車機構（たとえば遊星歯車式変速機構）とが組み合わされて構成される。クラッチやブレーキ等の複数の摩擦係合要素を選択的に係合および解放させることにより、この変速歯車機構の動力伝達経路を切り換えて、運転者の要求や運転状態に応じて所定の変速段へ自動的に変速させる。このような自動変速機においては、変速用の摩擦係合要素に加えて、エンジンブレーキ用の摩擦係合要素が備えられる。このエンジンブレーキ用摩擦係合要素は、通常、駆動時にのみ動力を伝達するものであって、１レンジや２レンジ等の所定の変速段で締結されることにより、それらの変速段での減速走行時にエンジンブレーキを作動させる。
【０００３】
このような自動変速機において、異なる摩擦係合要素を締結する制御と解放する制御とを同時に行なう摩擦係合要素の掛け替えによって変速（いわゆるクラッチｔｏクラッチ変速）を行なう場合がある。このようなクラッチｔｏクラッチ変速においては、両方のクラッチの係合のタイミングと解放のタイミングとをバランスさせて良好な変速特性（たとえば、運転者が感じる良好な変速フィーリング）を実現させている。
【０００４】
クラッチｔｏクラッチ変速において、解放側のクラッチを解放する程度や、係合側のクラッチを係合する程度や、エンジンのトルクダウンの程度などが十分にチューニングされて、初めて良好な変速フィーリングを実現できる。
【０００５】
以下に、自動変速機における、前進第１速度段（１ｓｔ）から前進第２速度段（２ｎｄ）へのパワーオンアップシフト（エンジン出力で車両を駆動している最中におけるアップシフト）が行なわれる場合について説明する。
【０００６】
エンジンと自動変速機とを有するパワートレーンにおいて、自動変速機がＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）により制御される。自動変速機は、エンジンの出力軸にその入力軸が接続されたトルクコンバータと、トルクコンバータの出力軸にその入力軸が接続された遊星歯車式変速機構とから構成される。
【０００７】
ＥＣＵから自動変速機に変速開始指令が発せられる時点以前の１ｓｔの状態では、解放側クラッチの油圧は所定の最高値であってその解放側クラッチの状態は係合状態であり、他方、係合側クラッチの油圧は最低値でありその係合側クラッチの状態は解放状態である。ＥＣＵから自動変速機に変速開始指令が出力されると、係合側指令値は、係合側油圧を可及的速やかに上昇させるために、所定の一定時間が経過したときに滑らかに変速できるように設定された初期値とされる。他方、解放側指令値は、変速開始指令の発生から解放待機時間が経過するまでの間は指令が出力される前の状態が維持され、解放待機時間が経過したとき、解放側油圧を可及的速やかに降下させる。
【０００８】
このようにして、係合側クラッチのピストン空走が終わり係合側油圧が上昇を始めたとき、係合側クラッチに伝達トルクが発生し、その後、係合側クラッチの伝達トルクは、係合側油圧の上昇に比例して増加する。出力軸トルクの変化率とタービン回転数ＮＴの変化率とは比例関係にある。他方、解放側油圧が減少しているが、解放側クラッチはまだ係合しており、滑りは発生していない。解放側クラッチの伝達トルクは、係合側クラッチの伝達トルクの増加に伴い、係合側クラッチの伝達トルクの増加分だけ減少する。
【０００９】
解放側クラッチの伝達トルクがゼロとなり解放側クラッチが滑り始めたとき、タービン回転数ＮＴが出力軸回転数ＮＯＵＴと１ｓｔのギヤ比とにより決まる回転数よりも低くなる。タービン回転数ＮＴが出力軸回転数ＮＯＵＴと１ｓｔのギヤ比とにより決まる回転数よりも低くなったことが検出されたときから、タービン回転数ＮＴが出力軸回転数ＮＯＵＴと２ｎｄのギヤ比とにより決まる回転数に一致するときまでは、タービン回転数ＮＴの変化率が所定変化率を保ちつつタービン回転数ＮＴが減速するように、係合側指令値がフィードバック制御される。
【００１０】
タービン回転数ＮＴが出力軸回転数ＮＯＵＴと２ｎｄのギヤ比とにより決まる回転数に一致したことが検出されたとき、係合側クラッチの係合油圧が所定の最高値まで上昇され、変速終了となる。
【００１１】
係合側クラッチの伝達トルクが発生した時点からタービン回転数ＮＴが出力軸回転数ＮＯＵＴと１ｓｔのギヤ比とにより決まる回転数よりも低くなった時点までの期間をトルク相と称し、タービン回転数ＮＴが出力軸回転数ＮＯＵＴと１ｓｔのギヤ比とにより決まる回転数よりも低くなった時点からタービン回転数ＮＴが出力軸回転数ＮＯＵＴと２ｎｄのギヤ比とにより決まる回転数に一致した時点までの期間をイナーシャ相と称す。
【００１２】
このトルク相からイナーシャ相にかけて出力軸トルクの変化が急激になると大きな変速ショックが発生する。解放側クラッチの解放に対して係合側クラッチの係合が早過ぎるとき（トルク干渉）である。このようなトルク干渉は、以下のような要因による。車両用自動変速機の構成要素を大量に生産する場合、遊星歯車式変速機構を構成するクラッチやブレーキに発生するピストン空走距離のばらつきや、制御指令値が出力される電磁弁の特性（指令値と油圧との相関）のばらつきが不可避となる。また、解放側クラッチの解放状態および係合側クラッチの係合状態の実際にセンシングするのが困難である。これらのために、トルク相やイナーシャ相を的確に把握することが困難であるために、構成部品が個体差を有する自動変速機のクラッチｔｏクラッチ変速を伴うパワーオンアップシフトにおいて、変速ショックを発生させないようにすることが課題となっている。
【００１３】
特開２０００−１６１４７９号公報（特許文献１）およびアイシンテクニカルレビューＶｏｌ．３Ｎｏ．１１９９９（非特許文献１）は、このような課題を解決するために、トルク相の開始を的確に把握する技術を開示する。
【００１４】
これらの文献に開示されたトルク相開始検出方法は、クラッチｔｏクラッチ変速の際の変速ギヤ部の入力軸（タービン回転数ＮＴ）と出力軸（出力軸回転数ＮＯＵＴ）のいずれか一方の回転数を検出するステップと、検出した回転数から係合側摩擦係合要素の伝達トルクの発生に伴う所定周波数以上の変化成分を分離および抽出するステップと、抽出した変化成分の低下量からトルク相開始を判定するステップとを備える。
【００１５】
これらの文献に開示されたトルク相開始検出方法は、係合側クラッチの伝達トルクの発生（トルク相開始）とともにタービン回転数ＮＴも変化するが、このタービン回転数ＮＴの変化には、エンジン回転数変化車両の加速度、クラッチの係合状態などの様々な要因を含むことに着目して、このタービン回転数ＮＴの周波数からトルク相の開始を抽出する。「時間−周波数分析」に優れたウェーブレット変換を適用して、変速開始からトルク相開始までのタービン回転数ＮＴをウェーブレット変換して、係合側クラッチによる伝達トルクの発生に伴いタービン回転数ＮＴが変化し、同じタイミングでピーク値がウェーブレット変換結果に現れる。このピークからの低下に基づいて、周波数帯域を設定してバンドパスフィルタを用いてフィルタリングした回転数信号を用いてリアルタイムで、トルク相開始を判定する。これにより、出力回転速度変化率または入力軸回転速度変化率からトルク相開始を検出する場合に比べて、トルク相開始を的確に検出できる。
【００１６】
【特許文献１】
特開２０００−１６１４７９号公報
【００１７】
【非特許文献１】
アイシンテクニカルレビューＶｏｌ．３Ｎｏ．１１９９９
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した文献に記載された技術では、変速制御中に自動変速機の出力軸回転数をモニタリングして、その値をバンドバスフィルタを用いて特定の特定の周波数成分（たとえば２〜３Ｈｚ）のみを抽出してトルク相の開始を判断する。そのため、トルク相開始を判定するために設けたしきい値を一旦は越えた後に再度下回った時には、誤判定したことになる。車両の走行中に行なわれるパワーオンアップシフトでは、車両の走行時に発生する振動やその他車両以外の要因により発生する振動（たとえばキャッツアイに乗り上げた時の振動）等によりリアルタイムでフィルタリングした信号と、しきい値とに基づいてトルク相の開始を判断していた場合には、誤検出する可能性がある。
【００１９】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、パワーオンアップシフトにおけるトルク相の開始を的確に判断することができる、トルク相開始検出装置、トルク相開始検出方法およびその方法をコンピュータに実現するためのプログラムを提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るトルク相開始検出装置は、自動変速機の入力軸回転数または出力軸回転数を検知するための検知手段と、変速開始からトルク相の終了までの間における回転数の信号値を時系列にしたがって記憶するための記憶手段と、時系列にしたがって記憶された信号値に基づいて、各時刻における信号値に含まれる周波数分布を算出するための算術演算手段と、算術演算手段により求められた周波数分布に基づいて、トルク相の開始時刻を算出するための算出手段とを含む。
【００２１】
第１の発明によると、自動変速機を搭載した車両において変速指令に基づく変速制御（特にパワーオンアップシフト）が実行されるときには、検知手段により自動変速機の入力軸回転数または出力軸回転数が検知され、時系列にしたがって記憶手段に記憶される。トルク相が終了する（イナーシャ相が始まる）あるいは変速制御自体が終了すると、時系列にしたがって記憶された信号値に基づいて、各時刻における信号値に含まれる周波数分布を算出される。このとき、たとえばウェーブレット変換などの算術演算が用いられる。算出手段は、ウェーブレット変換された周波数分布に基づいて、たとえば特定の周波数帯域のピーク値が現れた時刻（変速開始からの時刻）をトルク相の開始時刻として算出する。このようにすると、少なくとも変速開始からトルク相の終了までの自動変速機の入力軸または出力軸の回転数をデータロギングしておいて、それを周波数分布した結果に基づいて、トルク相の開始時刻を算出できる。トルク相の開始時はセンサ等で検知するのは困難であるが、データロギングした変速時のデータを周波数分析することで、トルク相の開始時刻を正確に算出することができる。その結果、パワーオンアップシフト時などにおけるトルク相の開始を的確に判断することができるトルク相開始検出装置を提供することができる。さらには、トルク相の開始を的確に判断することができると、それに基づいて自動変速機を構成する摩擦係合要素の経時的な劣化を的確に判断したり、上述したクラッチｔｏクラッチ変速におけるトルク干渉を回避する制御を行なったりすることができるようになる。
【００２２】
第２の発明に係るトルク相開始検出装置は、第１の発明の構成に加えて、周波数分布の算出を、トルク相の終了後に実行するように算術演算手段を制御するための制御手段をさらに含む。
【００２３】
第２の発明によると、算術演算手段による周波数分布の算出は、自動変速機の入力軸または出力軸の回転数データをロギングした後に行なわれ、リアルタイムで行なわれるものではない。そのため、リアルタイムで回転数をモニタリングしてフィルタ処理した信号をしきい値を比較してトルク相の開始を判断する処理の場合に発生する問題（変速中に発生した車両の振動に基づく誤判定）を回避でき、トルク相の開始時刻を正確に算出することができる。
【００２４】
第３の発明に係るトルク相開始検出装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、算出手段は、周波数分布におけるピーク値が発生した時刻を、トルク相の開始時刻として算出するための手段を含む。
【００２５】
第３の発明によると、周波数分布におけるピーク値（２〜３Ｈｚ程度）が発生した時刻をトルク相の開始時刻として処理できる。
【００２６】
第４の発明に係るトルク相開始検出装置においては、第３の発明の構成に加えて、算出手段は、周波数分布におけるピーク値が発生した時刻が１つである場合にのみ、トルク相の開始時刻を算出するための手段を含む。
【００２７】
第４の発明によると、たとえば、変速中に発生した車両の振動に基づき、ピーク値が２つ以上発生すると、算出手段は、トルク相の開始時刻を算出しない。トルク相の開始は変速時に唯一１回だけ発生するものであるので、２つ以上のピークが発生した場合には、トルク相の開始時刻を的確に判断できないという誤判断のおそれがあるので、この誤判断を回避することができる。
【００２８】
第５の発明に係るトルク相開始検出装置は、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、算出手段により過去に算出されたトルク相の開始時刻を記憶するための手段と、記憶された過去に算出されたトルク相の開始時刻と、現在算出されたトルク相の開始時刻とに基づいて、現在算出されたトルク相の開始時刻の正確性を判断するための判断手段とをさらに含む。
【００２９】
第５の発明によると、その自動変速機において同じような条件のもとで行なわれた変速時に算出された過去のトルク相の開始時刻を記憶してデータベース化しておく。変速動作が実行されるごとに、算出されたトルク相の開始時刻がこのデータベースに蓄積された同じような条件の変速時におけるトルク相の開始時刻を大きく乖離するようであれば、現在算出されたトルク相開始時刻は正確ではないと判断することができる。
【００３０】
第６の発明に係るトルク相開始検出装置においては、第５の発明の構成に加えて、判断手段は、過去に算出されたトルク相の開始時刻と、現在算出されたトルク相の開始時刻との相違量を、予め定められたしきい値と比較することにより、正確性を判断するための手段を含む。
【００３１】
第６の発明によると、判断手段により、現在算出されたトルク相の開始時刻とデータベース化された過去のトルク相の開始時刻との乖離量が、予め定められたしきい値よりも大きいと現在算出されたトルク相開始時刻は正確ではないと判断し、しきい値よりも小さいと現在算出されたトルク相開始時刻は正確であると判断することができる。これにより、トルク相の開始時刻を正確に算出することができる。
【００３２】
第７の発明に係るトルク相開始検出装置においては、第６の発明の構成に加えて、しきい値は、変速開始からトルク相開始までの時間に基づいて設定されるものである。
【００３３】
第７の発明によると、しきい値は、固定値ではなく、変速開始からトルク相開始までの時間に基づいて設定され、たとえば、時間が長くなる場合と時間が短くなる場合とで異ならせておく。このようにすると、より正確にトルク相の開始時刻を算出することができる。
【００３４】
第８の発明に係るトルク相開始検出装置においては、第１〜７のいずれかの発明の構成に加えて、算術演算手段は、ウェーブレット変換を用いて、周波数分布を算出するための手段を含む。
【００３５】
第８の発明によると、時間軸に対して変化する波形を解析するウェーブレット変換を用いて算術演算を行ない、周波数分布を求め、周波数分布のピーク値から、トルク相開始時刻を的確に算出することができる。
【００３６】
第９の発明に係るトルク相開始検出方法は、自動変速機の入力軸回転数または出力軸回転数を検知する検知ステップと、変速開始からトルク相の終了までの間における回転数の信号値を時系列にしたがって記憶する記憶ステップと、時系列にしたがって記憶された信号値に基づいて、各時刻における信号値に含まれる周波数分布を算出する算術演算ステップと、算術演算ステップにて求められた周波数分布に基づいて、トルク相の開始時刻を算出する算出ステップとを含む。
【００３７】
第９の発明によると、自動変速機を搭載した車両において変速指令に基づく変速制御が実行されるときには、検知ステップにて自動変速機の入力軸回転数または出力軸回転数が検知され、時系列にしたがって記憶ステップにて記憶される。トルク相あるいは変速制御自体が終了すると、時系列にしたがって記憶された信号値に基づいて、各時刻における信号値に含まれる周波数分布を算出される。このとき、たとえばウェーブレット変換などの算術演算が用いられる。算出ステップにて、ウェーブレット変換された周波数分布に基づいて、たとえば特定の周波数帯域のピーク値が現れた時刻（変速開始からの時刻）をトルク相の開始時刻として算出する。このようにすると、少なくとも変速開始からトルク相の終了までの自動変速機の入力軸または出力軸の回転数をデータロギングしておいて、それを周波数分布した結果に基づいて、トルク相の開始時刻を算出できる。トルク相の開始時はセンサ等で検知するのは困難であるが、データロギングした変速時のデータを周波数分析することで、トルク相の開始時刻を正確に算出することができる。その結果、パワーオンアップシフト時などにおけるトルク相の開始を的確に判断することができるトルク相開始検出方法を提供することができる。
【００３８】
第１０の発明に係るトルク相検出方法は、第９の発明の構成に加えて、周波数分布の算出を、トルク相の終了後に実行するように算術演算ステップを制御する制御ステップをさらに含む。
【００３９】
第１０の発明によると、算術演算ステップにて行なわれる周波数分布の算出は、自動変速機の入力軸または出力軸の回転数データをロギングした後に行なわれ、リアルタイムで行なわれるものではない。そのため、リアルタイムで回転数をモニタリングしてフィルタ処理した信号をしきい値を比較してトルク相の開始を判断する処理の場合に発生する問題（変速中に発生した車両の振動に基づく誤判定）を回避でき、トルク相の開始時刻を正確に算出することができる。
【００４０】
第１１の発明に係るトルク相検出方法においては、第９または１０の発明の構成に加えて、算出ステップは、周波数分布におけるピーク値が発生した時刻を、トルク相の開始時刻として算出するステップを含む。
【００４１】
第１１の発明によると、周波数分布におけるピーク値（２〜３Ｈｚ程度）が発生した時刻をトルク相の開始時刻として処理できる。
【００４２】
第１２の発明に係るトルク相検出方法においては、第１１の発明の構成に加えて、算出ステップは、周波数分布におけるピーク値が発生した時刻が１つである場合にのみ、トルク相の開始時刻を算出するステップを含む。
【００４３】
第１２の発明によると、たとえば、変速中に発生した車両の振動に基づき、ピーク値が２つ以上発生すると、算出ステップにて、トルク相の開始時刻が算出されない。トルク相の開始は変速時に唯一１回だけ発生するものであるので、２つ以上のピークが発生した場合には、トルク相の開始時刻を的確に判断できないという誤判断のおそれがあるので、この誤判断を回避することができる。
【００４４】
第１３の発明に係るトルク相検出方法は、第９〜１２のいずれかの発明の構成に加えて、算出ステップにて過去に算出されたトルク相の開始時刻を記憶するステップと、記憶された過去に算出されたトルク相の開始時刻と、現在算出されたトルク相の開始時刻とに基づいて、現在算出されたトルク相の開始時刻の正確性を判断する判断ステップとをさらに含む。
【００４５】
第１３の発明によると、その自動変速機において同じような条件のもとで行なわれた変速時に算出された過去のトルク相の開始時刻を記憶してデータベース化しておく。変速動作が実行されるごとに、算出されたトルク相の開始時刻がこのデータベースに蓄積された同じような条件の変速時におけるトルク相の開始時刻を大きく乖離するようであれば、現在算出されたトルク相開始時刻は正確ではないと判断することができる。
【００４６】
第１４の発明に係るトルク相検出方法においては、第１３の発明の構成に加えて、判断ステップは、過去に算出されたトルク相の開始時刻と、現在算出されたトルク相の開始時刻との相違量を、予め定められたしきい値と比較することにより、正確性を判断するステップを含む。
【００４７】
第１４の発明によると、判断ステップにて、現在算出されたトルク相の開始時刻とデータベース化された過去のトルク相の開始時刻との乖離量が、予め定められたしきい値よりも大きいと現在算出されたトルク相開始時刻は正確ではないと判断し、しきい値よりも小さいと現在算出されたトルク相開始時刻は正確であると判断することができる。これにより、トルク相の開始時刻を正確に算出することができる。
【００４８】
第１５の発明に係るトルク相検出方法においては、第１４の発明の構成に加えて、しきい値は、変速開始からトルク相開始までの時間に基づいて設定されるものである。
【００４９】
第１５の発明によると、しきい値は、固定値ではなく、変速開始からトルク相開始までの時間に基づいて設定され、たとえば、時間が長くなる場合と時間が短くなる場合とで異ならせておく。このようにすると、より正確にトルク相の開始時刻を算出することができる。
【００５０】
第１６の発明に係るトルク相検出方法においては、第９〜１５のいずれかの発明の構成に加えて、算術演算ステップは、ウェーブレット変換を用いて、周波数分布を算出するステップを含む。
【００５１】
第１６の発明によると、時間軸に対して変化する波形を解析するウェーブレット変換を用いて算術演算を行ない、周波数分布を求め、周波数分布のピーク値から、トルク相開始時刻を的確に算出することができる。
【００５２】
第１７の発明に係るプログラムは、第９〜１６のいずれかに記載のトルク相開始検出方法をコンピュータを用いて実行するものである。
【００５３】
第１７の発明によると、コンピュータを用いて、時間軸に対して変化する波形を解析するウェーブレット変換を用いて算術演算を行ない、周波数分布を求め、周波数分布のピーク値から、トルク相の開始時刻を的確に算出することができる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００５５】
＜第１の実施の形態＞
本実施の形態に係るトルク相開始検出システムを説明する前に、このシステムが適用される車両、特にパワートレーンについて説明する。
【００５６】
図１を参照して、本実施の形態に係るトルク相開始検出システムを含む車両のパワートレーンについて説明する。本発明に係るトルク相開始システムは、図１に示すＥＣＴ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）＿ＥＣＵ１０２０により実現される。本実施の形態では、自動変速機を流体継手としてトルクコンバータを備え、遊星歯車式変速機構を有する自動変速機として説明する。
【００５７】
図１に示すように、この車両のパワートレーンは、エンジン１００と、トルクコンバータ２００と、自動変速機３００と、ＥＣＵ１０００とから構成される。
【００５８】
エンジン１００の出力軸は、トルクコンバータ２００の入力軸に接続され、トルクコンバータ２００の出力軸は、自動変速機３００の入力軸に接続される。
【００５９】
エンジン１００の出力軸回転数ＮＥ（エンジン回転数ＮＥ）は、エンジン回転数センサ４００により検知される。エンジン１００とトルクコンバータ２００とは回転軸により連結されている。したがって、エンジン回転数センサ４００により検知されるエンジン１００の出力軸回転数ＮＥ（エンジン回転数ＮＥ）とトルクコンバータ２００の入力軸回転数（ポンプ回転数）とは同じである。
【００６０】
トルクコンバータ２００は、入力軸と出力軸とを直結状態にするロックアップクラッチ２１０と、入力軸側のポンプ羽根車２２０と、出力軸側のタービン羽根車２３０と、ワンウェイクラッチ２５０を有し、トルク増幅機能を発現するステータ２４０とから構成される。トルクコンバータ２００と自動変速機３００とは、回転軸により接続される。
【００６１】
トルクコンバータ２００の出力軸回転数ＮＴ（タービン回転数ＮＴ）は、タービン回転数センサ４１０により検知される。トルクコンバータ２００と自動変速機３００とは回転軸により連結されている。したがって、タービン回転数センサ４１０により検知されるトルクコンバータ２００の出力軸回転数ＮＴと自動変速機３００の入力軸回転数（ＮＩＮ）とは同じである。
【００６２】
自動変速機３００の出力軸回転数ＮＯＵＴは、出力軸回転数センサ４２０により検知される。
【００６３】
図２に自動変速機３００の作動表を示す。図２に示す作動表によると、摩擦要素であるクラッチ要素（図中のＣ１〜Ｃ４）や、ブレーキ要素（Ｂ１〜Ｂ４）、ワンウェイクラッチ要素（Ｆ０〜Ｆ３）が、どのギヤ段の場合に係合および解放されるかを示している。車両の発進時に使用される１速時には、クラッチ要素（Ｃ１）、ワンウェイクラッチ要素（Ｆ０、Ｆ３）が係合する。
【００６４】
これらのパワートレーンを制御するＥＣＵ１０００は、エンジン１００を制御するエンジンＥＣＵ１０１０と、自動変速機３００を制御するＥＣＴ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）＿ＥＣＵ１０２０と、ＶＳＣ（ＶｅｈｉｃｌｅＳｔａｂｉｌｉｔｙＣｏｎｔｒｏｌ）＿ＥＣＵ１０３０とを含む。
【００６５】
ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０には、タービン回転数センサ４１０からタービン回転数ＮＴ（自動変速機３００の入力軸回転数ＮＩＮ）を表わす信号が、出力軸回転数センサ４２０から自動変速機３００の出力軸回転数ＮＯＵＴを表わす信号が入力される。また、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０には、エンジンＥＣＵ１０１０から、エンジン回転数センサ４００にて検知されたエンジン回転数ＮＥを表わす信号と、スロットルポジションセンサにて検知されたスロットル開度を表わすスロットル開度信号とが入力される。
【００６６】
これら回転数センサは、トルクコンバータ２００の入力軸、トルクコンバータ２００の出力軸および自動変速機３００の出力軸に取り付けられた回転検出用ギヤの歯に対向して設けられている。これらの回転数センサは、トルクコンバータ２００の入力軸、トルクコンバータ２００の出力軸および自動変速機３００の出力軸の僅かな回転の検出も可能なセンサであり、たとえば、一般的に半導体式センサと称される磁気抵抗素子を使用したセンサである。
【００６７】
さらに、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０には、ＶＳＣ＿ＥＣＵ１０３０から、Ｇセンサにて検知された車両が停止した登坂路の勾配を表わす車両加速度信号（Ｇセンサ信号）と、ブレーキ圧を表わすブレーキ信号とが入力される。
【００６８】
ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０から、自動変速機３００に、リニアソレノイド（ＳＬＴ、ＳＬＵ）信号およびトランスミッションソレノイド信号が出力される。図２に示すクラッチ要素（Ｃ１〜Ｃ４）や、ブレーキ要素（Ｂ１〜Ｂ４）、ワンウェイクラッチ要素（Ｆ０〜Ｆ３）を、係合させたり解放させたりする。たとえば、５速から６速へのアップシフト時においては、クラッチＣ３が係合から解放されるように締結圧が制御され、ブレーキＢ２が解放から係合されるように締結圧が制御される。実際には、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、ソレノイド制御信号を油圧回路のリニアソレノイドバルブに出力している。ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、後述する目標の油圧（目標の締結圧を実現する油圧）を算出し、その目標油圧等により油圧サーボへの油圧を算出してソレノイドバルブに出力する。
【００６９】
油圧回路は、たとえば２個のリニアソレノイドバルブ（ＳＬＴ、ＳＬＵ）を有するとともに、自動変速機のプラネタリギヤユニットの伝達経路を切換えて、前進６速、後進１速の変速段を達成する複数の摩擦係合要素（クラッチおよびブレーキ）を係合及び解放する複数の油圧サーボを有する。また、リニアソレノイドバルブの入力ポートにはソレノイドモジュレータ圧が供給されており、これらリニアソレノイドバルブの出力ポートからの制御油圧がそれぞれプレッシャコントロールバルブの制御油室に供給されている。プレッシャコントロールバルブは、ライン圧がそれぞれ入力ポートに供給されており、制御油圧にて調圧された出力ポートからの調圧が、それぞれシフトバルブを介して適宜各油圧サーボに供給される。
【００７０】
このような油圧回路は、一例であって、実際には、自動変速機に対応して油圧サーボは多数備えられており、これら油圧サーボへの油圧を切換えるシフトバルブも多数備えている。また、油圧サーボは、シリンダにオイルシールにより油密状に嵌合するピストンを有しており、そのピストンは、油圧室に作用するプレッシャコントロールバルブからの調圧油圧に基づき、戻しスプリングに抗して移動し、外側摩擦プレートおよび内側摩擦材を接触する。その摩擦プレートおよび摩擦材は、クラッチのみならずブレーキも同様である。
【００７１】
このようなクラッチやブレーキは、摩擦係合要素とも呼ばれ、経時的な変化により劣化するものである。
【００７２】
本実施の形態に係るトルク相開始検出システムは、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０に入力される、自動変速機３００の入力軸回転数（ＮＩＮ）または出力軸回転数（ＮＯＵＴ）を、変速動作の開始から、少なくともトルク相の終了（イナーシャ相の開始）まで、時系列にしたがってデータロギングしておいて、トルク相の終了後（イナーシャ相の開始後）、トルク相の開始時刻を算出する。このとき、ＥＣＵ＿ＥＣＴ１０２０では、ウェーブレット変換を用いて周波数解析を行ない、その解析結果に基づいて、トルク相の開始時刻を算出する。
【００７３】
図３を参照して、本実施の形態に係るトルク相開始システムにおいて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０において実行されるトルク相開始時刻算出プログラムの制御構造について説明する。
【００７４】
ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、変速開始が実行されたか否かを判断する。特にこのとき、パワーオンアップシフトであるか否かが判断される。この判断は、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０に入力される変速指令信号に基づいて行なわれる。変速開始を検知すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１００へ戻され、パワーオンアップシフト変速が開始されるまで待つ。
【００７５】
Ｓ１１０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、出力軸回転数ＮＯＵＴを記憶する。この出力軸回転数ＮＯＵＴは、自動変速機３００の出力軸の回転数を検知する出力軸回転数センサ４２０からＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０に入力される信号に基づいて検知されＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０の内部に設けられたメモリに記憶される。また、イナーシャ相が始まっていないので、自動変速機３００の出力軸回転数ＮＯＵＴと自動変速機３００の入力軸回転数ＮＩＮとは同じであるため、自動変速機３００の出力軸回転数ＮＯＵＴではなく、自動変速機３００の入力軸回転数ＮＩＮであってもよい。
【００７６】
Ｓ１２０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、トルク相が終了したか否かを判断する。すなわち、イナーシャ相が開始されたか否かを判断することと同じであり、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０に入力される自動変速機３００の入力軸回転数ＮＩＮおよび出力軸回転数ＮＯＵＴの変化に基づいてトルク相の終了が判断される。トルク相が終了したと判断されると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１３０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１２０にてＮＯ）、処理はＳ１１０へ戻され、出力軸回転数ＮＯＵＴがメモリに記憶される。すなわち、パワーオンアップシフトの変速開始からトルク相が終了するまでの間、自動変速機の出力軸回転数ＮＯＵＴが時系列に従ってメモリに記憶される。
【００７７】
Ｓ１３０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、メモリに記憶した出力軸回転数ＮＯＵＴを周波数解析する。このとき、周波数解析としてウェーブレット変換が用いられる。Ｓ１４０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、規定周波数帯域（２〜３Ｈｚ）でピークを持つ時刻を、トルク相開始時刻として算出する。Ｓ１５０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、算出されたトルク相開始時刻をメモリに記憶する。
【００７８】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るトルク相検出処理の動作について説明する。
【００７９】
パワーオンアップシフトが開始されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、出力軸回転数センサ４２０により検知された自動変速機３００の出力軸回転数ＮＯＵＴがＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０のメモリに記憶される。この出力軸回転数ＮＯＵＴの記憶は、時系列に従って、トルク相が終了したと判断されるまで繰返し行なわれる。このとき、図４（Ａ）に示すように時間軸に対して自動変速機３００の出力軸回転数が記憶される。すなわち、図４（Ａ）に示すように自動変速機３００の出力軸回転数はなだらかに増加する傾向を有する。
【００８０】
トルク相が終了したと判断されると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０のメモリに記憶された出力軸回転数ＮＯＵＴを周波数解析する。このとき、図４（Ｂ）に示すようにウェーブレット変換された結果が求められる。図４（Ｂ）に示すように、横軸を時間軸、縦軸を周波数軸として、特定の周波数帯域において強度が大きい部分（すなわちその帯域における周波数成分を多く含む）がピークが１つだけ現われる場合、その時刻をトルク相開始時刻として算出する（Ｓ１４０）。
【００８１】
このとき、図４（Ｂ）に示すように、ウェーブレット変換の結果時間軸に対する周波数のピークが２つ以上現われる場合には、トルク相開始時刻を算出することを行なわない。
【００８２】
算出されたトルク相開始時刻はＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０のメモリに記憶される。このとき図４（Ｂ）と図４（Ｃ）とに示すように、時間に対する周波数の関係において特定周波数帯域における強度が大きい部分がトルク相が開始された部分であって、自動変速機３００の出力トルクが変化するときである。図４（Ｃ）に示す自動変速機３００の出力トルクは実際にセンサで検知することが困難であるため、従来はトルク相の開始タイミングを正確に検出することが困難であった。しかし、本実施の形態に係るＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０においては、図３に示すプログラムを実行することにより、トルク相の開始を的確に算出することができる。
【００８３】
以上のようにして、本実施の形態に係るトルク相開始検出システムによると、パワーオンアップシフトが開始されるとトルク相が終了するまで自動変速機の出力軸回転数を時系列に従って記憶する。トルク相が終了すると、記憶した自動変速機の出力軸回転数をウェーブレット変換を用いて周波数解析し、規定の周波数帯域でピークを持つ時刻をトルク相の開始時刻として算出する。そのため、少なくとも変速開始からトルク相の終了までの自動変速機の出力軸の回転数をデータロギングしておいてそれを周波数分析した結果に基づいて、トルク相の開始時刻を算出するため、トルク相の開始時はセンサで直接検知することが困難であることに加えて、リアルタイムでトルク相の開始時刻をフィルタリング処理することにより正確に算出できないことに対して、パワーオンアップシフト時などにおけるトルク相の開始を的確に判断することができる。さらには、トルク相の開始を的確に判断することができるため、前述した自動変速機を構成する摩擦係合要素であるクラッチやブレーキの経時的な劣化を的確に判断したり、クラッチｔｏクラッチ変速におけるトルク干渉を回避するように制御することができるようになる。
【００８４】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係るトルク相検出開始システムについて説明する。本実施の形態に係るトルク相検出開始システムは、前述の第１の実施の形態に係るトルク相開始検出システムのプログラムとは異なるプログラムを実行する点が特徴である。それ以外のパワートレーンの構成については前述の第１の実施の形態と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰返さない。
【００８５】
図５を参照して、本実施の形態に係るトルク相開始システムにおいて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０において実行されるトルク相開始時刻算出プログラムの制御構造について説明する。なお、図５に示すフローチャートの中で、前述の図３に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについての処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００８６】
Ｓ２００にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、Ｓ１４０にて算出したトルク相開始時刻について、前回算出した判定時刻からとの差が小さいか否かを判断する。このとき、Ｓ１４０にて算出したトルク相開始時刻が、前回算出したトルク相開始時刻と比較して大きい場合と小さい場合とがあるが、それぞれについてしきい値を定め、そのしきい値内にある場合には、前回算出した判定時刻からの差が小さいと判断される。すなわち、第１のしきい値としてαを、第２のしきい値としてβを設定しておき、今回算出されたトルク相の開始時刻が、前回算出されたトルク相開始時刻からαより引いたものよりも大きく、かつ今回算出されたトルク相開始時刻が、前回算出されたトルク相開始時刻にβを加算した値よりも小さい場合には、Ｓ１４０にて算出されたトルク相開始時刻は、前回算出したトルク相開始時刻からの差が小さいと判断される。Ｓ１４０にて算出されたトルク相開始時刻が、前回算出されたトルク相開始時刻からの差が小さいと（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、この処理は終了する。
【００８７】
Ｓ２１０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、算出されたトルク相開始時刻をメモリに記憶する。
【００８８】
以上のようにして、本実施の形態に係るトルク相開始検出システムによると、前回算出したトルク相の開始時刻からあまりにも大きく乖離しているトルク相開始時刻が算出された場合には、その算出されたトルク相の開始時刻を採用しないようにしている。そのため、変速中に、キャッツアイなどに乗り上げて車両に振動が生じて、その振動によりトルク相開始時刻であることが判断されたとしても、それをトルク相開始時刻として算出することを回避することができる。その結果、的確にトルク相の開始時刻を算出することができる。
【００８９】
＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の第３の実施の形態に係るトルク相開始検出システムについて説明する。なお、本実施の形態に係るトルク相開始検出システムも、前述の第２の実施の形態と同様、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０で実行されるプログラムに特徴がある。車両のパワートレーンの構成については、前述の第２の実施の形態と同様に、前述の第１の実施の形態と同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００９０】
図６を参照して、本実施の形態に係るトルク相開始システムにおいて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０において実行されるトルク相開始時刻算出プログラムの制御構造について説明する。なお、図６に示すフローチャートの中で、前述の図１に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについての処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００９１】
Ｓ３００にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、Ｓ１４０にて算出されたトルク相開始時刻が、トルク相開始時刻の平均値からとの差が小さいか否かを判断する。この判断は、予め定められた許容範囲内にあるか否かにより行なわれる。すなわち、トルク相開始時刻の平均値をメモリに記憶しておいて、その平均値から予め定められた許容範囲内にあると、Ｓ１４０にて算出されたトルク相開始時刻は、トルク相開始時刻の平均値からの差が小さいと判断される。Ｓ１４０にて算出されたトルク相開始時刻がトルク相開始時刻の平均値からの差が小さいと判断されると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ３１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ３００にてＮＯ）、この処理は終了する。
【００９２】
Ｓ３１０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、算出されたトルク相開始時刻を含めて、トルク相開始時刻の平均値を算出する。算出されたトルク相開始時刻の平均値は、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０のメモリに記憶される。
【００９３】
以上のようにして、本実施の形態に係るトルク相開始検出システムによると、トルク相開始時刻を平均したトルク相開始時刻の平均値を算出してメモリに記憶しておく。トルク相開始時刻として算出された時刻が、この平均値から大きく乖離している場合にはその算出されたトルク相開始時刻が正しく算出されていないと判断して平均値を算出するデータとして採用しない。その結果、より正確にトルク相開始時刻を算出することができる。
【００９４】
なお、第２の実施の形態および第３の実施の形態において、トルク相開始時刻を前回算出されたトルク相開始時刻や、トルク相開始時刻の平均値と最新に算出されたトルク相開始時刻とを比較することについて記述したが、これらの比較においては、同じような条件の下で変速された場合のトルク相開始時刻同士を比較するものである。
【００９５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るトルク相開始検出システムを搭載した車両の制御ブロック図である。
【図２】図１に示す自動変速機の作動表である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るトルク相開始検出システムで実行されるトルク相開始時刻算出プログラムの制御構造を示す図である。
【図４】トルク相開始時刻算出処理を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るトルク相開始検出システムで実行されるトルク相開始時刻算出プログラムの制御構造を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るトルク相開始検出システムで実行されるトルク相開始時刻算出プログラムの制御構造を示す図である。
【符号の説明】
１００エンジン、２００トルクコンバータ、２１０ロックアップクラッチ、２２０ポンプ羽根車、２３０タービン羽根車、２４０ステータ、２５０ワンウェイクラッチ、３００自動変速機、３１０入力クラッチ、４００エンジン回転数センサ、４１０タービン回転数センサ、４２０出力軸回転数センサ、１０００ＥＣＵ、１０１０エンジンＥＣＵ、１０２０ＥＣＴ＿ＥＣＵ、１０３０ＶＳＣ＿ＥＣＵ。

Claims

自動変速機の入力軸回転数または出力軸回転数を検知するための検知手段と、
変速開始からトルク相の終了までの間における前記回転数の信号値を時系列にしたがって記憶するための記憶手段と、
前記時系列にしたがって記憶された信号値に基づいて、各時刻における信号値に含まれる周波数分布を算出するための算術演算手段と、
前記算術演算手段により求められた周波数分布に基づいて、トルク相の開始時刻を算出するための算出手段とを含む、トルク相開始検出装置。
前記トルク相開始検出装置は、前記周波数分布の算出を、トルク相の終了後に実行するように前記算術演算手段を制御するための制御手段をさらに含む、請求項１に記載のトルク相開始検出装置。
前記算出手段は、周波数分布におけるピーク値が発生した時刻を、トルク相の開始時刻として算出するための手段を含む、請求項１または２に記載のトルク相開始検出装置。
前記算出手段は、周波数分布におけるピーク値が発生した時刻が１つである場合にのみ、トルク相の開始時刻を算出するための手段を含む、請求項３に記載のトルク相開始検出装置。
前記トルク相開始検出装置は、
前記算出手段により過去に算出されたトルク相の開始時刻を記憶するための手段と、
前記記憶された過去に算出されたトルク相の開始時刻と、現在算出されたトルク相の開始時刻とに基づいて、現在算出されたトルク相の開始時刻の正確性を判断するための判断手段とをさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載のトルク相開始検出装置。
前記判断手段は、過去に算出されたトルク相の開始時刻と、現在算出されたトルク相の開始時刻との相違量を、予め定められたしきい値と比較することにより、前記正確性を判断するための手段を含む、請求項５に記載のトルク相開始検出装置。
前記しきい値は、変速開始からトルク相開始までの時間に基づいて設定される、請求項６に記載のトルク相開始検出装置。
前記算術演算手段は、ウェーブレット変換を用いて、周波数分布を算出するための手段を含む、請求項１〜７のいずれかに記載のトルク相開始検出装置。
自動変速機の入力軸回転数または出力軸回転数を検知する検知ステップと、
変速開始からトルク相の終了までの間における前記回転数の信号値を時系列にしたがって記憶する記憶ステップと、
前記時系列にしたがって記憶された信号値に基づいて、各時刻における信号値に含まれる周波数分布を算出する算術演算ステップと、
前記算術演算ステップにて求められた周波数分布に基づいて、トルク相の開始時刻を算出する算出ステップとを含む、トルク相開始検出方法。
前記トルク相開始検出方法は、前記周波数分布の算出を、トルク相の終了後に実行するように前記算術演算ステップを制御する制御ステップをさらに含む、請求項９に記載のトルク相開始検出方法。
前記算出ステップは、周波数分布におけるピーク値が発生した時刻を、トルク相の開始時刻として算出するステップを含む、請求項９または１０に記載のトルク相開始検出方法。
前記算出ステップは、周波数分布におけるピーク値が発生した時刻が１つである場合にのみ、トルク相の開始時刻を算出するステップを含む、請求項１１に記載のトルク相開始検出方法。
前記トルク相開始検出方法は、
前記算出ステップにて過去に算出されたトルク相の開始時刻を記憶するステップと、
前記記憶された過去に算出されたトルク相の開始時刻と、現在算出されたトルク相の開始時刻とに基づいて、現在算出されたトルク相の開始時刻の正確性を判断する判断ステップとをさらに含む、請求項９〜１２のいずれかに記載のトルク相開始検出方法。
前記判断ステップは、過去に算出されたトルク相の開始時刻と、現在算出されたトルク相の開始時刻との相違量を、予め定められたしきい値と比較することにより、前記正確性を判断するステップを含む、請求項１３に記載のトルク相開始検出方法。
前記しきい値は、変速開始からトルク相開始までの時間に基づいて設定される、請求項１４に記載のトルク相開始検出方法。
前記算術演算ステップは、ウェーブレット変換を用いて、周波数分布を算出するステップを含む、請求項９〜１５のいずれかに記載のトルク相開始検出方法。
請求項９〜１６のいずれかに記載のトルク相開始検出方法をコンピュータを用いて実行するためのプログラム。