JP2007231963A - 車両用自動変速機の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】予め想定された走行パターンにおける省燃費の実現とドライバビリティの確保の両立を図る。
【解決手段】自動変速機の変速制御装置は、エンジン回転数を抑えるよう設定された省燃費走行用の変速線を適用して走行する省燃費走行モードと、通常走行用の変速線を適用して走行する通常走行モードとを有し、予め定められた省燃費走行用の走行パターンにおける速度の時間変化を表した走行モード判定線を記憶する手段と、発進後の車速の時間変化と、前記走行モード判定線とを照合して、燃費節減を意図した省燃費走行中であるか否かを判定する手段と、を備え、省燃費走行中であるか否かによって、前記省燃費走行モードと通常走行モードとを切り替えて変速制御を実行する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両の自動変速機の変速制御装置に関し、特に、変速マップ上の変速線を用いて車両の状況に最適な変速段を選択する車両用自動変速機の変速制御装置に関する。

車速（出力軸回転数等から推定する場合を含む）とアクセル開度の関係から変速要否を判定するための設定値（以下、変速線という）を用いて最適な変速段を選択する自動変速機の変速制御装置の例として、特開平３−１１７７７４号公報記載のものが挙げられる。同公報記載の自動変速機の変速制御装置は、スイッチによってエコノミーモードとパワーモードとを切り替え、適用される変速線を選択することが可能となっている。また、特開２００２−３２１５４８号公報や特開平５−３４６１６２号公報には、ドライバの運転癖や志向に合わせて、変速線を学習・補正していく変速制御装置が紹介されている。

特開平３−１１７７７４号公報 特開２００２−３２１５４８号公報 特開平５−３４６１６２号公報

車両の走行燃費を向上させる目的として、車両の車速、運転者のアクセルの踏み具合、路面の勾配等の車両の状況に応じて、変速マップ上の変速線を変更または学習補正して最適化することが行われてきた。一方で、運転者の意図に即した車両の運動性能を向上するために、車両が高加速度を維持するように変速線を学習補正する技術も発展してきた。

つまり、車両の走行燃費を向上させる技術と、車両の運動性能を向上させる技術が存在し、両者を両立させることが車両の変速制御を行う上での一般的な課題である。しかしながら、最近の環境性能への配慮から走行燃費性能をより向上させることの必要性がより高まっており、燃料消費上効率の良い変速段での車両走行時間を増やすために、車両が低車速域にある状態から積極的に高速段を選択する制御が発展してきた。

しかしながら、低車速域から高速段を選択してしまうような変速線では、当然のことながら再加速時などの加速性が悪化し、実用的に走りやすいとは言い難いという問題点がある。

また、特許文献１のように、走行モードを切り替えるためのスイッチを配設することも考えられるが、スイッチ操作をしなかった場合やドライバが無意識に当該スイッチを入れてしまった場合等、現状に即さない変速線が適用される可能性がある。また、特許文献２、３のように、学習機能が備えられている場合には、学習によって書き換えられた後の変速線では、学習補正した分の燃費の悪化が起こるという問題点がある。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ドライバによる操作を強要することなく、かつ、予め想定された走行パターンにおける省燃費の実現とドライバビリティの確保を両立できる自動変速機の変速制御装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の視点によれば、自動変速機の変速段を決定するマップと、該マップ上における一の変速段と他の変速段との境界線である変速線とを有し、車両の状況と前記変速線に基づいて変速段を選択し、前記自動変速機を前記選択された変速段に制御する制御部を備える車両用自動変速機の変速制御装置であって、走行中に通常走行用の変速線を適用して走行する通常走行モードと、走行中に前記通常走行モードよりもエンジン回転数を抑えるように設定された省燃費走行用の変速線を適用して走行する省燃費走行モードと、を有し、予め定められた省燃費走行モードによる走行パターンにおける速度の時間変化を表した走行モード判定線を記憶する手段と、車両発進後の実車速の時間変化と、前記走行モード判定線とを照合して、省燃費走行中であるか否かを判定する手段と、を備え、省燃費走行中であるか否かによって、前記省燃費走行モードと通常走行モードとを切り替えて変速制御を実行すること、を特徴とする車両用自動変速機の変速制御装置が提供される。

本発明によれば、ドライバビリティに影響を与えることなく、予め想定された走行パターンにおける省燃費を実現（再現）することが可能となる。

続いて、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る車両用自動変速機の変速制御装置を含んだ車両システムの概略構成図である。図１を参照すると、エンジン１０の出力軸（クランクシャフト）には、自動クラッチ２０が組み付けられ、自動クラッチ２０を介して自動変速機３０が接続されている。

エンジン１０は、吸入空気量を調節するスロットルバルブ１１と、スロットルバルブ１１の開度（スロットル開度）を検出するためのスロットルセンサ１２と、スロットルバルブ１１を開閉駆動するスロットル用アクチュエータ１３とを備えている。

自動クラッチ２０は、機械式（乾燥単板式）の摩擦クラッチ２１と、クラッチレバー（レリーズフォーク）２２と、クラッチレバー（レリーズフォーク）２２を介して摩擦クラッチ２１による回転伝達を操作するクラッチ用アクチュエータ２３とを備えている。

摩擦クラッチ２１は、自動変速機３０の入力軸３１と一体的に回転するクラッチディスク２１ａを備えている。摩擦クラッチ２１は、フライホイール１６に対するクラッチディスク２１ａの圧着荷重を変化させることで、フライホイール１６及びクラッチディスク２１ａ間の回転伝達量を増減可能となっている。

クラッチ用アクチュエータ２３は、直流電動モ−タ２４の駆動によりロッド２５を前方又は後方に移動（進退）させてクラッチレバー（レリーズフォーク）２２を作動させる。例えば、図１の初期状態では、レリーズベアリング、ダイヤフラムスプリングを介して、プレッシャプレートに圧着荷重が生じており、フライホイール１６に対するクラッチディスク２１ａの圧着荷重が加えられ、エンジン１０側からの回転を伝達可能な状態となっている。一方、クラッチレバー（レリーズフォーク）２２が作動されると、レリーズベアリングがフライホイール１６側に移動し、ダイヤフラムスプリングが変形され、フライホイール１６に対するクラッチディスク２１ａの圧着荷重は低減されるようになっている。なお、クラッチ用アクチュエータ２３によるロッド２５の移動量は、クラッチストロークセンサ２６により、検知可能となっている。

自動変速機３０は、入力軸３１及び出力軸３２を備えており、自動変速機３０の入力軸３１は、摩擦クラッチ２１側からの動力を伝達可能に連結され、出力軸３２は、図示しない車軸側に動力を伝達可能に連結されている。また、自動変速機３０には、変速段の切り替えを操作するための変速用アクチュエータ４１、４２、４３が備えられており、これらを駆動することにより複数の変速段を構成可能となっている。

また、自動変速機３０の出力軸３２側には、出力軸３２の回転数を検出する出力回転センサ３７が設けられており、この出力軸３２の回転数に基づいて車両の速度（車速）及び加速度が求められる。

更に、図１の上段を参照すると、車室側に配設され車両運転者により操作されるアクセルペダル１４、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）１７が示されており、アクセルペダル１４の操作量（アクセル開度）はアクセルセンサ１５によって検出可能となっている。

ＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を中心に構成されており、各種プログラム及びマップ等を記憶したＲＯＭ、各種データ等の読み書き可能なＲＡＭ、バックアップ電源なしでデータの保持が可能なＥＥＰＲＯＭ等を備えているほか、上述したスロットルセンサ１２、アクセルセンサ１５、クラッチストロークセンサ２６、出力回転センサ３７のほか、エンジン回転数センサ、入力軸回転数センサ、シフトセンサ、ギアセンサ等の各種センサが接続されている。

ＥＣＵ５０は、自動変速機の変速段を決定するマップとこのマップ上において一の変速段と他の変速段との境界線である変速線とを記憶しており、上記各種のセンサから得られる車両の状況と変速線に基づいて変速段を選択する。また、ＥＣＵ５０は、その搭載するプログラムにより自動変速機の変速制御装置として機能し、上記した各種センサからの入力値に基づいて、車両運転状態（スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、摩擦クラッチ２１による回転伝達状態、入力軸回転数、実車速、シフトレバー位置、ブレーキペダル踏込み量、サイドブレーキ操作等）を検知し、これらの車両の状況を示す車両運転状態に応じて、クラッチ用アクチュエータ２３、変速用アクチュエータ４１、４２、４３のほか、ＩＳＣバルブ等を制御し、自動変速機を選択された変速段に変更する。

例えば、ＥＣＵ５０は、車両の状態を検出するためにアクセルセンサ１５の検出値によりアクセルペダル１４の操作量（アクセル開度）を取得し、アクセル開度に基づいてスロットル用アクチュエータ１３を駆動する。これによって、エンジン１０への吸入空気量が調節され、アクセル操作に応じたエンジン出力が得られるようになっている。また例えば、変速時には、ＥＣＵ５０は、クラッチ用アクチュエータ２３を駆動して摩擦クラッチ２１を解放し、スロットル用アクチュエータ１３を駆動してスロットルバルブ１１を閉じる。続いて、ＥＣＵ５０は、変速用アクチュエータ４１、４２、４３を適宜駆動して、ギヤ列（変速段）の切り替えを実施する。

図２は、上記ＥＣＵ５０に格納される変速線のうち、１速から２速へアップシフトする際の判断基準となる設定値を表した図である。図２の破線で表した変速線が通常走行時に使用される通常走行用変速線である。本実施形態に係るＥＣＵ５０には、通常走行用変速線とは別に、実線で表した省燃費走行用変速線が格納されている。同図の実線（破線）の右側が高速段へのシフト要と判定される領域であり、線の左側が現走行段を保持と判定される領域である。図２では、１−２アップシフト要否判定用の変速線を示したが、２速から１速への変速要否を判定する２−１ダウンシフト要否判定用の変速線も格納されており、アップシフト要否判定用の変速線とダウンシフト要否判定用の変速線の組が、省燃費走行用と通常走行用で変速段の数に応じて必要数（６速であれば、５×２×２＝２０本）用意される。

通常走行用変速線と省燃費走行用変速線とを対比すると、通常走行用変速線の方が低アクセル開度で高速段へシフトされるような、即ち、高速段へのシフトがされにくい設定になっている。反対に、省燃費走行変速線は、同一車速であれば、より高いアクセル開度でないと、高速段側へのシフトが行なわれにくいような設定になっていることが分かる。

図３は、同じくＥＣＵ５０に格納される走行モード判定線の一例を表した図である。図３の走行モード判定線は、車両が市街地および郊外を走行した場合の状態を統計的に示す走行パターンに対応する車両速度の時間変化を表したものであり、発進後の車速の時間変化が走行モード判定線と略一致すれば省燃費走行中、即ち、ドライバが燃費節減を意図し走行していると判断することができる。

より具体的には、ＥＣＵ５０は、図示しない計測時間カウンタにより得られる経過時間と、出力回転センサ３７より得られる車速を監視するとともに、走行モード判定線の時間方向の許容範囲（図３のα［ｓ］）と車速方向の許容範囲（β［Ｋｍ／ｈ］）から実車速が外れた程度を量ることにより、走行状態（ドライバ意思）の推定を行うことが可能となっている。

続いて、本実施形態の動作について図面を参照して詳細に説明する。図４は、本実施形態に係る自動変速機の変速制御装置のＥＣＵ５０において、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）１７起動後、所定時間毎に行われる走行モード判定処理の流れを表したフローチャートである。なお、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）１７起動後は、常にＥＣＵ５０は、省燃費走行モードからスタートし、省燃費走行用の変速線を適用した変速制御を行うものとする。

図４を参照すると、まず、ＥＣＵ５０は、走行パターン推定中（変速線の移行処理が完了）であるか否かを、ＲＡＭの所定領域に配置されたフラグ等により確認する（ステップＳ００１）。ここで、走行パターン推定中でない場合には、変速線の移行処理が完了しており、以降の判定処理は不要であるため、計測時間カウンタのクリア処理が繰り返される（ステップＳ００８）。

一方、走行パターン推定中である場合は、ＥＣＵ５０は、計測時間カウンタをカウントアップし、現在時刻を一つ進める（ステップＳ００２）。

続いて、ＥＣＵ５０は、現在時刻の車速許容範囲を算出する（ステップＳ００３）。より具体的には、上記ステップＳ００２でセットされた現在時刻に対応する走行モード判定線の値を読み出し、該位置における時間方向の許容範囲（図３のα［ｓ］）と車速方向の許容範囲（β［Ｋｍ／ｈ］）を加味して、車速許容範囲を決定する。例えば、図３の実線で表した走行モード判定線のこの車速許容範囲は、同図点線で表した領域となる。

続いて、ＥＣＵ５０は、出力回転センサ３７より得られる車速が、ステップＳ００３で算出した車速許容範囲内に収まっているか否かの判定を行う（ステップＳ００４）。ここで、現在車速が車速許容範囲内に収まっていない場合には、ＥＣＵ５０は、適合率（省燃費走行用の走行パターンからの乖離の度合いを表す指標であり、１００％からスタートする）の減算処理を行う（ステップＳ００５）。この適合率の減算処理は、後記するように車速が車速許容範囲から大きく外れれば外れるほど、大きな減算幅が適用される。

続いて、ＥＣＵ５０は、現在の適合率が所定のしきい値（γ）を下回っているか否かの判定を行う（ステップＳ００６）。ここで、適合率が所定のしきい値（γ）を下回っている場合には、ＥＣＵ５０は、省燃費走行用の変速線を通常走行用の変速線に近づける移行処理が行われ、以降、通常走行用の変速線側に補正された変速線を用いた変速制御が行われる（ステップＳ００７）。

一方、適合率が所定のしきい値（γ）を下回っていない場合には、所定の走行パターンに従っているということであり、ドライバが燃費節減を意図していると推定できるため、変速線の移行処理は行われず、省燃費走行用の変速線を用いた変速制御を行う省燃費走行が保持される。

なお、本実施形態では、ステップＳ００４の判定の結果、適合率の減算処理を行った場合はもちろん、現在車速が車速許容範囲内に収まっている場合であっても、適合率の判定は必ず行われるようにしている。従って、適合率が一旦しきい値を下回った場合には、必ず変速線の移行処理が行われ、少しずつ変速線が補正されるようになっている。

図５は、図３に例示した走行モード判定線を用いて実際に走行を行った結果を表した図であり、上段の太線が実際の走行結果であり、下段の太線が適合率の変化を表している。時間Ｔ０から時間Ｔ１までの区間では、車速が走行モード判定線で求めた許容範囲内に収まっているため、適合率は１００％のままである。

ところが、時間Ｔ１から時間Ｔ２の区間で車速が走行モード判定線で求めた許容範囲からやや外れてしまっているため、所定の減少幅（第１の減少幅）が適用され、適合率が緩やかに減少している。その後、時間Ｔ２から時間Ｔ３の区間では、車速が走行モード判定線で求めた許容範囲内に収まっているため、適合率の減算は行われず、横ばいのままである。

続く、時間Ｔ３から時間Ｔ４の区間では、車速が走行モード判定線で求めた許容範囲内から大きく外れてしまっているため、適合率は、より大きな減少幅（第２の減少幅）で減算され、急減している。その後、時間Ｔ４から時間Ｔ５の区間では、再び車速が走行モード判定線で求めた許容範囲内に収まっているため、適合率の減算は行われず、横ばいのままである。

続く、時間Ｔ５から時間Ｔ６の区間では、車速が走行モード判定線で求めた許容範囲内から大きく外れてしまっているため、適合率は、より大きな減少幅（第２の減少幅）で減算され、急減している。そして、時間Ｔ６の時点で、適合率がしきい値γ％を下回るため、変速線の移行処理が開始される。

以後、変速線の移行が完了するまで（時間Ｔ７）、上記走行モードの判定と、適合率の減算が継続される。

続いて、上記した変速線の移行処理について、いくつかの例を挙げて説明する。図６は、変速線の移行処理の一例を表した図であり、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）１７を起動した段階では、省燃費走行用の変速線（太実線）が適用されるが、上記のとおり、適合率がしきい値γ％を下回るようになると、同図の細線で例示したように、通常走行用の変速線側に移行されていき、最終的に、同図太破線で表した変速線と一致した段階で、変速線の移行処理が完了する。

図７は、別の変速線の移行方法を表した図であり、開度方向で、２０％の部分はＡ％、５０％の部分はＢ％、１００％の部分はＣ％のように、割合を予め設定しておき、同図のように、アクセル開度に応じて定めた補正率（Ａ％〜Ｃ％）分、省燃費走行用変速線を車速軸の正方向にずらしていくことによっても、変速線の移行を実現可能である。

図８は、更に別の変速線の移行方法を表した図であり、同図のように、車速に応じて定めた補正率（Ａ’％〜Ｃ’％）分、省燃費走行用変速線をアクセル開度軸の負の方向にずらしていくことによっても、変速線の移行を実現可能である。

以上のとおり、イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）起動直後の車両の挙動が所定の走行パターンから外れている場合には、速やかに省燃費走行用の変速線から通常走行用の変速線に切り替えてゆき、ドライバビリティを確保すること、その一方で、車両の挙動が所定の走行パターンに適合しドライバが燃費節減を意図していると推定される場合には、省燃費走行用の変速線を適用し続け、省燃費走行を行い、理想的な省燃費を再現できる構成が実現されている。

以上本発明の好適な実施形態を説明したが、より好ましくは、省燃費走行モードで停車中における通常走行モードのアイドル回転数より低い回転数でのアイドル回転数制御や、走行中に通常走行モードのフューエルカット回転数より大きいフューエルカット回転数を適用してフューエルカット制御を併用することも、計測燃費の向上に大きく貢献することが可能である。

また、上記した実施形態では、イグニッション操作直後の初期モードを省燃費走行モードとして、２つのモード及び中間モードを用いて段階的に切り替えていくものとしたが、イグニッション操作直後の初期モードを通常走行モードとすることも可能である。この場合は、省燃費走行モードへの移行が遅れることになるが、省燃費走行モードへの移行後は、上記実施形態同様、省燃費走行用の変速線を適用し、省燃費走行を実現することが可能である。

また、上記した実施形態では、車速が走行モード判定線で求めた許容範囲から外れた程度によって、適合率の減少幅を２段階に可変にするものとして説明したが、減少幅を固定してもよいし、あるいは、より多段階の減少幅を適用するものとしてもよい。また同様に、上記した実施形態では、適合率なる指標を用いて予め定めた走行パターンからの乖離の度合いを監視するものとして説明したが、予め定めた走行パターンからの乖離率、累積乖離幅等、その他適宜当業者が置き換えうる指標を用いることが可能である。

また、上記した実施形態では、ドライバが燃費節減を意図したことが統計的に現れる走行パターンを用いたケースを例示して説明したが、その他の省燃費走行モード判定線を用意すれば、該走行モード判定線に応じた省燃費走行モードを実現可能であることはいうまでもない。

また、ドライバが燃費節減を意図していると判断される走行パターンを複数用意することによって、ドライバの意思を推定し、各種状況での省燃費走行に自動移行することが可能となる。

本発明を適用可能な自動変速装置を含んだ車両システムの概略構成図である。 １−２速アップシフト用変速線の例である。 車両が市街地および郊外を走行した場合の状態を統計的に示す走行モード判定線と、速度許容範囲を説明するための図である。 本発明の一実施の形態に係る走行モード判定処理の流れを表したフローチャートである。 図３に例示した走行モード判定線を用いて実際に走行を行った結果を表した図である。 変速線移行処理の一例を説明するための図である。 変速線移行処理の別の一例を説明するための図である。 変速線移行処理の別の一例を説明するための図である。

符号の説明

１０ エンジン
１１ スロットルバルブ
１２ スロットルセンサ
１３ スロットル用アクチュエータ
１４ アクセルペダル
１５ アクセルセンサ
１６ フライホイール
１７ イグニッションスイッチ（ＩＧ ＳＷ）
２０ 自動クラッチ
２１ 摩擦クラッチ
２１ａ クラッチディスク
２２ クラッチレバー（レリーズフォーク）
２３ クラッチ用アクチュエータ
２４ 直流電動モ−タ
２５ ロッド
２６ クラッチストロークセンサ
３０ 自動変速機
３１ 入力軸
３２ 出力軸
３７ 出力回転センサ
４１、４２、４３ 変速用アクチュエータ
５０ ＥＣＵ

Claims (5)

1. 自動変速機の変速段を決定するマップと、該マップ上における一の変速段と他の変速段との境界線である変速線とを有し、車両の状況と前記変速線に基づいて変速段を選択し、前記自動変速機を前記選択された変速段に制御する制御部を備える車両用自動変速機の変速制御装置であって、
   走行中に通常走行用の変速線を適用して走行する通常走行モードと、走行中に前記通常走行モードよりもエンジン回転数を抑えるように設定された省燃費走行用の変速線を適用して走行する省燃費走行モードと、を有し、
   予め定められた省燃費走行モードによる走行パターンにおける速度の時間変化を表した走行モード判定線を記憶する手段と、
   車両発進後の実車速の時間変化と、前記走行モード判定線とを照合して、省燃費走行中であるか否かを判定する手段と、を備え、
   省燃費走行中であるか否かによって、前記省燃費走行モードと通常走行モードとを切り替えて変速制御を実行すること、
   を特徴とする車両用自動変速機の変速制御装置。
2. 発進後の各時点の速度が、前記走行モード判定線から求めた許容範囲より外れた場合に、前記省燃費走行用の走行パターンからの乖離の度合いを表す適合率を所定幅減算し、前記適合率が所定のしきい値を下回ったか否かによって、省燃費走行中であるか否かを判定すること、
   を特徴とする請求項１に記載の車両用自動変速機の変速制御装置。
3. 発進後の各時点の速度が、前記走行モード判定線から求めた許容範囲から外れた度合いに応じた減少幅を適用して、前記適合率を減算すること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載の車両用自動変速機の変速制御装置。
4. 更に、前記省燃費走行モードから前記通常走行モード間の中間モードを有し、前記中間モードを介して、前記省燃費走行モードの変速線と、前記通常走行モードの変速線とを、段階的に補正することによって、
   前記省燃費走行モードと通常走行モード間の切り替えを実行すること、
   を特徴とする請求項１ないし３いずれか一に記載の車両用自動変速機の変速制御装置。
5. 前記省燃費走行モードをイグニッション操作直後の初期モードとし、前記通常走行モードへの切り替えが行われた後は、再度のイグニッション操作が行われるまで省燃費走行中であるか否かを判定は行わず通常走行モードを保持すること、
   を特徴とする請求項１ないし４いずれか一に記載の車両用自動変速機の変速制御装置。

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