JP2005106171A - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 運転者に意図を的確に反映した車両発進時の変速モードを選択する自動変速機の制御装置を提供する。
【解決手段】 トルクコンバータを介してエンジンに接続された自動変速機であって、加速特性の異なる複数の変速パターンの中から一つの変速パターンが選択される自動変速機の制御装置において、トルクコンバータの速度比を算出するトルクコンバータ速度比算出手段（Ｓ１２）と、エンジン発生出力比を算出するエンジン発生出力比算出手段（Ｓ１２）と、を有し、車両発進時における変速パターンは、トルクコンバータ速度比とエンジン発生出力比とを用いて決定される（Ｓ１５）。
【選択図】 図８

Description

本発明は、主として車両に搭載される自動変速機の制御装置に関する。

特許文献１には、スロットル開度及びスロットル開度の変化率のうちの少なくとも一つが所定値以上になった場合には、最大動力走行モードを選択し、所定時間経過後でスロットル開度及び加速度のうち少なくとも１つが所定値以下になった場合には、最良燃費走行モードを選択するベルト式無段変速機の制御装置が開示されている。
特開平１−１７６８４６号公報

しかしながら、運転者が「駆動力要求大」の発進を意図して最終的に所定のスロットル開度Ａまでアクセルペダルを踏み込む場合であっても、周囲の交通状況が空いており、アクセルペダルを一気に上記スロットル開度（アクセル開度）Ａまで踏み込んだ場合と、発進直後に前方の車両がブレーキを踏む等することにより、上記スロットル開度Ａになる途中までアクセルペダルを踏み込み、一旦アクセルペダルをある程度戻してから再度踏み込んで、上記スロットル開度Ａに達した場合と、ではスロットル開度変化率が異なるものになるため、上述した特許文献１に開示されるような構成では、運転者の意図に反した走行モードが選択されてしまう虞がある。

そこで、本発明は、加速特性の異なる複数の変速パターンの中から一つの変速パターンが選択される、トルクコンバータを介してエンジンに接続された自動変速機の制御装置において、車両発進時における変速パターンを、トルクコンバータ速度比とエンジン発生出力比とを用いて決定することを特徴としている。

本発明によれば、運転者の意図の代用特性であるエンジン発生出力比と、車両負荷の代用特性であるトルクコンバータ速度比と、を用いて決定されるので、運転者の意図に加えて、車両の負荷状況（勾配、重量等）も変速パターンの選択に反映させることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、エンジン１には、自動変速機２が接続されている。この自動変速機２は、エンジン側のトルクコンバータ３と、トルクコンバータ３を介してエンジン１に接続されたＣＶＴ（連続無段可変変速機）４とからなり、ＣＶＴ４の出力側から、一般の自動車と同様に、図示せぬ終減速装置を介し、駆動輪５、５に動力を伝達している。尚、ＣＶＴ４の代わりに有段自動変速機を用いてもよい。

エンジン１は、エンジンコントロールユニット６によって制御されている。エンジンコントロールユニット６には、クランク角センサ７からの信号が入力されており、エンジン回転数の検出が可能となっている。

ＣＶＴ４は、ＣＶＴコントロールユニット８によって制御されている。ＣＶＴコントロールユニット８には、複数の変速（シフト）パターン（詳細は後述）でＣＶＴ４を制御可能なものであって、トルクコンバータ３の出力軸（図示せず）の回転数を検出するトルクコンバータ出力軸回転数センサ９と、車両速度を検出する車速センサ１０、アクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）を検出するアクセル開度センサ１１と、からの信号が入力されている。また、ＣＶＴコントロールユニット８とエンジンコントロールユニット６とは、双方向通信が可能となるように通信線を介して接続されており、ＣＶＴコントロールユニット８は、エンジンコントロールユニット６からエンジントルク及びエンジン回転数の信号を受信している。尚、エンジンコントロールユニット６から送信されるエンジントルクは、燃料噴射量を基にエンジンコントロールユニット６内で演算されるものである。

ＣＶＴ４の変速パターンをアクセル開度の変化率を用いて決定する場合には、図２に示すように、一気にアクセルペダルを踏み込んだ場合（図２ａ）と、アクセルペダルの踏み込みを途中で迷った場合（図２ｂ）と、でアクセル開度の変化率に差が生じるため（図２ｃ）、車両の負荷状況を変速パターンの選択に反映できない虞がある。

また、図３に示すように、急発進意図があってもアクセルペダルの踏み込み初期段階ではゆっくりとアクセルペダルを踏み込む癖がある運転者の場合には、小刻みにアクセル開度変化率が変化することになり、どのアクセル開度変化率が運転者の意図を反映しているのか判別できない虞がある。

そこで、本実施形態においては、図４及び図５に示すように、一次遅れフィルタによりノイズ除去及び疑似移動平均化（詳細は後述）処理が行われたエンジン発生出力比及びトルクコンバータ速度比を用いて車両発進時の変速パターンを選択する。

車両発進時の変速パターンは、図４に示すように、エンジン発生出力比とトルクコンバータ速度比とによって決まる３つの領域（高負荷・急発進の高領域、中負荷、通常発進の中領域、低負荷・緩発進の低領域）毎に設定された変速パターンの中から選択される。

エンジン発生出力比は、図５に示すように、エンジン回転数にエンジントルクを乗じたものをエンジン最高出力で除すことによって得られた値であって、運転者の加速要求（駆動力要求）が大きいほど最大出力に近づくため、運転者の意図の代用特性となる。そして、トルクコンバータ速度比は、図５に示すように、トルコンバータ出力軸回転数をエンジン回転数で除すことによって得られたものであって、車両の負荷が高いほどスリップ、すなわちトルコンバータ速度比は「０」に近づくので、車両負荷の代用特性となる。尚、エンジン発生出力比及びトルクコンバータ速度比は、ＣＶＴコントロールユニット８内で算出される。また、算出されたエンジン発生出力比及びトルクコンバータ速度比は、ＣＶＴコントロールユニット８内で一次遅れフィルタによるノイズ除去及び疑似移動平均化が行われる。

ここで、疑似移動平均化について詳述する。一次遅れフィルタにより処理された値（フィルタ値）は、次式（１）に示すように、過去の影響をある程度反映することができるものである。

（数１）
フィルタ値（Ｎ）＝α×生値（Ｎ）＋（１−α）×フィルタ値（Ｎ−１）
…（１）
尚、上記（１）式において、生値とは、各種センサ類によって検出された瞬時値を基に算出されたトルクコンバータ速度比の瞬時値あるいはエンジン発生出力比の瞬時値に対応するものである。また、αは、一次遅れフィルタフィルタ係数、より具体的にはいわゆる時定数の逆数に相当するものであり、０＜α＜１となる定数であるが、プログラム上は０≦α≦１と定義しておいてもよい。

このような一次遅れフィルタを用いることにより得られたトルクコンバータ速度比のフィルタ値及びエンジン発生出力比のフィルタ値は、過去の生値よる影響が小で、最近の生値よる影響が大となる。つまり、変速パターンを選択する際に用いられるトルクコンバータ速度比のフィルタ値及びエンジン発生出力比のフィルタ値は、現時点までのエンジン発生出力比及びトルクコンバータ速度比の履歴が考慮されたものとなる。換言すれば、一次遅れフィルタを用いることによって得られたフィルタ値は、現時点までの疑似的な移動平均化処理が施された値、すなわち疑似移動平均化処理が施された値となる。従って、本明細書で用いる「疑似移動平均」とは、現時点までのエンジン発生出力比及びトルクコンバータ速度比の履歴が考慮されていること、より具体的には、一次遅れフィルタを用いることにより得られるフィルタ値が、過去の生値よる影響が小で、最近の生値よる影響が大となっていることを意味するものとする。

車両発進時の変速パターンの選択は、車両が所定速度に達した時に実施する。すなわち、車速が所定速度に達した時に算出されたエンジン発生出力比及びトルクコンバータ速度比を一次遅れフィルタで処理し、変速パターンを選択する際に使用する。

運転者がアクセルペダルを踏み込む場合、踏み込んだ瞬間に完全に加速度が判るわけではないので、アクセルペダルを踏み込んだ後の加速を感じて、フィードバック的にアクセルペダルの踏み込み量を調整する場合ある。従って、変速パターンの選択する際に用いる、車両が所定速度に達した時のエンジン発生出力比は、いわゆる瞬時値ではなく、発進時から変速パターンを選択するまでの加速の過程を踏まえた現在の運転者要求をあらわすことになる。

また、トルクコンバータ速度比は、現在の状態（現在のトルクコンバータ速度比によって決定する容量係数）と、エンジン１からの入力及び車体側からの負荷によって、次の瞬間の値が決定する。従って、変速パターンを選択する際に用いる、車両が所定速度に達した時のトルクコンバータ速度比は、いわゆる瞬時値ではなく、発進時から変速パターンを選択するまでのエンジン１からの入力と車両負荷の総和的な値をあらわすことになる。

図６に示すように、アクセル開度が特性線Ａのように経時変化する場合（アクセルペダルの踏み込みがバタバタしている場合）と、特性線Ｂのように経時変化する場合（アクセルペダルの踏み込みが落ち着いている場合）とでは、どちらも運転者の意図する要求駆動力は同じ（中負荷・通常発進）である。ここで、アクセル開度上昇が止まったときのアクセル開度変化率をみて変速パターンの選択を実施すると（従来の判定タイミング）、アクセル開度が特性線Ａの場合には、運転者の意図が要求駆動力大であると判定してしまう。しかしながら、実験適合等により予め設定された所定値に車速が達したときに、車両発進時の変速パターンの選択を実施すると（本願発明の判定タイミング）、アクセル開度が特性線Ａのような場合であっても、運転者の意図に合致した車両発進時の変速パターンを選択することができる。

また、図７に示すように、発進時にアクセルペダルを大きく踏み込む癖がある運転者の場合、運転者の意図がノーマルな発進であっても、発進初期のアクセル開度変化率は必要以上に大きくなるため、アクセル開度変化率から変速パターンの選択を行うと、必要以上に大きくなったアクセル開度変化率からスポーティな発進（高負荷・急発進）となる変速パターンが選択されてしまうが、車両が所定の車速に達したときのエンジン発生出力比とトルクコンバータ速度比を用いれば、運転者の意図に沿った（図７おける運転者の意図は中負荷・通常発進であるノーマルな発進）変速パターンを選択することができる。

図８は、車両発進時の変速パターンの選択を行う制御の流れを示している。

Ｓ１１では、制御開始判断を行い、車両発進時であればＳ１２へ進み、車両発進時でなければフローを終了する。

Ｓ１２では、エンジン発生出力比と、トルクコンバータ速度比を算出する。

Ｓ１３では、Ｓ１２で算出したエンジン発生出力比及びトルクコンバータ速度比に一次遅れフィルタ処理を施し、ノイズ除去及び疑似移動平均化を行う。

Ｓ１４では、車速が所定車速よりも大きくか否かを判定し、大きければＳ１５へ進み、そうでなければＳ１２へ戻る。

Ｓ１５では、エンジン発生出力比及びトルクコンバータ速度比、すなわち、上述した（１）式に示す一次遅れフィルタを用いて算出されたエンジン発生出力比及びトルクコンバータ速度比の最新の各フィルタ値（Ｎ）を用い、図３に示すシフトパターン選択マップから発進用の変速パターンを選択する。具体的には、図３における高領域では動力性能重視の変速パターンが選択され、中領域ではノーマルな変速パターンが選択され、低領域では燃費重視の変速パターンが選択される。尚、実施形態においては、エンジン発生出力比とトルクコンバータ速度比とによって決定される高、中、低領域にそれぞれ対応する３つの変速パターンの中から１つ変速パターンが選択されるが、車両発進時の変速パターンを複数有し、その間の変速パターンを、図３の駆動力要求に応じて補間するようにしてもよい。この場合、図３における右上ほど動力性能が重視される傾向が強い変速パターンとなり、図３における左下ほど燃費性能が重視される傾向が強い変速パターンとなる。

以上説明したきたように、車両発進時における変速パターンの選択は、運転者の意図の代用特性であるエンジン発生出力比と、車両負荷の代用特性であるトルクコンバータ速度比と、を用いて決定されるので、運転者の意図に加えて、車両の負荷状況（勾配、重量等）も変速パターンの選択に反映させることができる。

また、変速パターンの選択を車速が所定速度に達したときに実施することによって、車両が所定速度に達した時のエンジン発生出力比は、いわゆる瞬時値ではなく、発進時から変速パターンを選択するまでの加速の過程を踏まえた現在の運転者要求として使うことができると共に、車両が所定速度に達した時のトルクコンバータ速度比は、いわゆる瞬時値ではなく、発進時から変速パターンを選択するまでのエンジン１からの入力と車両負荷の総和的な値として使うことができる。

さらに、一次遅れフィルタを用いてノイズ除去と疑似移動平均化処理が施されたエンジン発生出力比及びトルクコンバータ速度比を用いることによって、道路の段差を車両が一瞬で乗り越える等の運転者意図、車両負荷の検出の観点からみたノイズを除去することができる。さらに、車両が所定速度に達するまでの全てのデータ（エンジン発生出力比及びトルクコンバータ速度比）を蓄積・平均化すると膨大なメモリを消費することになるが、一次遅れフィルタを用いることにより、メモリ消費を抑えつつ、平均値的な値を算出することができる。

尚、上述した実施形態においては、車両発進時の変速パターンが、図４に示すように、３つの領域毎に設定された変速パターンの中から選択されるようになっているが、エンジン発生出力比とトルクコンバータ速度比とによって決まる領域は３つに限定されるものではない。

上記各実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。

（１） トルクコンバータを介してエンジンに接続された自動変速機であって、加速特性の異なる複数の変速パターンの中から一つの変速パターンが選択される自動変速機の制御装置において、車両走行状態に応じたトルクコンバータの速度比を算出するトルクコンバータ速度比算出手段と、エンジン発生出力比を算出するエンジン発生出力比算出手段と、を有し、車両発進時における変速パターンは、トルクコンバータ速度比とエンジン発生出力比とを用いて決定する。これによって、運転者の意図の代用特性であるエンジン発生出力比と、車両負荷の代用特性であるトルクコンバータ速度比と、を用いて決定されるので、運転者の意図に加えて、車両の負荷状況（勾配、重量等）も変速パターンの選択に反映させることができる。

（２） 上記（１）に記載の自動変速機の制御装置において、車両が予め設定された所定速度に達したときに、発進時における変速パターンを決定する。
これによって、車両が所定速度に達した時のエンジン発生出力比は、いわゆる瞬時値ではなく、発進時から変速パターンを選択するまでの加速の過程を踏まえた現在の運転者要求として使うことができると共に、車両が所定速度に達した時のトルクコンバータ速度比は、いわゆる瞬時値ではなく、発進時から変速パターンを選択するまでのエンジンからの入力と車両負荷の総和的な値として使うことができる。
（３） 上記（１）または（２）に記載の自動変速機の制御装置において、一次遅れフィルタによりノイズ除去及び疑似移動平均化処理が行われたトルクコンバータ速度比及びエンジン発生出力比を用いて、車両発進時の変速パターンを選択する。これによって、道路の段差を車両が一瞬で乗り越える等の運転者意図、車両負荷の検出の観点からみたノイズを除去することができると共に、メモリ消費を抑えつつ、平均値的な値を算出することができる。
（４） 上記（１）〜（３）のいずれかに記載の自動変速機の制御装置は、より具体的には、トルクコンバータ速度比が小さくエンジン発生出力比が大きいほど動力性能が重視される変速パターンが選択され、トルクコンバータ速度比が大きくエンジン発生出力比が小さいほど燃費が重視される変速パターンが選択される。

本発明に係る自動変速機の制御装置のシステム構成図。 比較例を示す説明図。 比較例を示す説明図。 本発明に係る自動変速機の制御装置の一実施形態における変速パターン選択図。 本発明に係る自動変速機の制御装置における制御の概略を示す説明図。 本発明に係る自動変速機の制御装置のタイミングチャート。 本発明に係る自動変速機の制御装置のタイミングチャート。 本発明に係る自動変速機の制御装置の制御の流れを示すフローチャート。

符号の説明

１…エンジン
２…自動変速機
３…トルクコンバータ
４…ＣＶＴ
６…エンジンコントロールユニット
８…ＣＶＴコントロールユニット
９…アクセル開度センサ

Claims (4)

1. トルクコンバータを介してエンジンに接続された自動変速機であって、加速特性の異なる複数の変速パターンの中から一つの変速パターンが選択される自動変速機の制御装置において、
   車両走行状態に応じたトルクコンバータの速度比を算出するトルクコンバータ速度比算出手段と、
   エンジン発生出力比を算出するエンジン発生出力比算出手段と、を有し、
   車両発進時における変速パターンは、トルクコンバータ速度比とエンジン発生出力比とを用いて決定されることを特徴とする自動変速機の制御装置。
2. 車両が予め設定された所定速度に達したときに、発進時における変速パターンを決定することを特徴とする請求項１に記載の自動変速機の制御装置。
3. 一次遅れフィルタによりノイズ除去及び疑似移動平均化処理が行われたトルクコンバータ速度比及びエンジン発生出力比を用いて、車両発進時の変速パターンを選択していることを特徴とする請求項１または２に記載の自動変速機の制御装置。
4. トルクコンバータ速度比が小さくエンジン発生出力比が大きいほど動力性能が重視される変速パターンが選択され、トルクコンバータ速度比が大きくエンジン発生出力比が小さいほど燃費が重視される変速パターンが選択されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自動変速機の制御装置。

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