JP2009222091A - 無段変速機の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＶＴの変速終了間際に、実変速比のオーバーシュートを抑制する。
【解決手段】ダウンシフトが、定常状態からのダウンシフトなのか、アップシフト中のダウンシフトなのかを判定し（Ｓ１２）、アップシフト中のダウンシフトである場合には、定常状態のＣＶＴ３をダウンシフトさせる際に用いる時定数よりも大きく、アップシフト用の時定数よりも小さい値となる時定数を用い（Ｓ１４）、変速速度をアップシフト時とダウンシフト時の中間の速度とする。これによって、アップシフト中にダウンシフトさせる場合の目標変速比の動きを緩やかにすることができ、目標変速比と実変速比との偏差を小さくすることができるため、実変速比のオーバーシュートが抑制される。
【選択図】図８

Description

本発明は、無段変速機の変速制御装置に関する。

特許文献１において、無段変速機の最終的な変速比である到達変速比は、車両速度とアクセル開度をパラメータとした目標入力回転数と、車速から計算された出力回転数を用いて算出されている。

到達変速比は、最終的に其処へ到達すべき変速比であって、実際の変速比が直ちに取るべき速度比とは異なる。仮に到達変速比を直ちに無段変速機の変速比とした場合、アクセルの微妙な動きなどにも即座に対応することになるので、非常に運転しづらい車両特性になってしまう。

そこで、特許文献１においては、目標変速比という中間値を設定している。また、特許文献１においては、到達変速比と目標変速比（前回値）との偏差に応じ目標変速比および指令変速比を演算するための動特性の定数（時定数）を決定している。

この時定数は、ダウンシフト側では、早く変速させるため、時定数は相対的に小さく設定されている。そして、アップシフト側では、ゆっくり変速させるため、時定数は相対的に大きく設定されている。
特許第３２１１６９７号

このような特許文献１において、アクセルのＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮという連続操作を行うと、無段変速機をアップシフト中にダウンシフトさせるという状況が発生する。

このとき、到達変速比は、アクセルＯＮ操作に応じて即時ダウンシフト方向になり、目標変速比を決定する時定数もすぐにダウンシフト用の小さい（変速の早い）時定数をとり、目標変速比はダウンシフト方向へ急変する。しかしながら、無段変速機はアップシフトを行っている最中であり、すぐにはダウンシフトを開始できない。その結果、目標変速比と実変速比の偏差が大きくなるため、目標変速比と実変速比の偏差に応じてフィードバックゲイン等を変更することにより応答遅れに対する補償制御を行っていると、目標変速比と実変速比の偏差が大きくなるため、急なダウンシフトを行うことになる。そのため、無段変速機の変速終了間際に、実変速比のオーバーシュートを招いてしまい、このオーバーシュートの作用により変速ショックの悪化や燃費の悪化を招いてしまう虞がある。

そこで、本発明は、走行条件に応じて無段階に到達変速比を設定すると共に、上記到達変速比に向けて目標変速比を制御する無段変速機の変速制御装置において、上記無段変速機がアップシフト中であるかダウンシフト中であるかを検知可能な変速状態判定手段を有し、アップシフト中の上記無段変速機をダウンシフトさせる場合には、上記無段変速機をアップシフトさせる際に用いるアップシフト用変速速度と、上記無段変速機をダウンシフト際に用いるダウンシフト用変速速度と、の中間の大きさとなる中間変速速度で上記無段変速機をダウンシフトさせることを特徴としている。

本発明によれば、アップシフト中の無段変速機をダウンシフトさせる場合に、目標変速比の動きを緩やかにすることで目標変速比と実変速比との偏差を小さくすることができるため、実変速比のオーバーシュートが抑制され、変速ショックを抑制できると共に、燃費の向上を図ることができる。

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、トルクコンバータ２を介してＣＶＴ（無段変速機）３が接続されている。ＣＶＴ３は、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４、４に動力を伝達している。

エンジン１は、エンジンコントロールユニット５によって制御されている。ＣＶＴ３は、ＣＶＴコントロールユニット６によって制御されている。具体的には、ＣＶＴ３が具備するアクチュエータ（図示せず）の駆動をＣＶＴコントロールユニット６で制御することでＣＶＴ３の変速比が制御されている。

ＣＶＴコントロールユニット６には、トルクコンバータ２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７と、車両速度を検出する車速センサ８、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９と、からの信号が入力されている。

本実施形態において、ＣＶＴの最終的な変速比である到達変速比は、図２に示すように、車両速度とアクセル開度をパラメータとした目標入力軸回転速度と、車速から計算された出力軸回転速度を用いて算出されている。

また、ＣＶＴコントロールユニット６は、図３に示すように、ＣＶＴ３を到達変速比に向けて制御するための目標変速比を算出している。また、ＣＶＴコントロールユニット６は、到達変速比と目標変速比（前回値）との偏差に応じ目標変速比および指令変速比を演算するための動特性の定数（時定数）を決定している。

この時定数は、図４に示すような特性となっている。すなわち、ダウンシフト側では、早く変速させるため、時定数は相対的に小さく設定されている。これは、駆動力増大方向であり、アクセルＯＮに対し、減速比がすばやく追従する必要があるためてある。そして、アップシフト側では、ゆっくり変速させるため、時定数は相対的に大きく設定されている。これは、駆動力減少方向でありアクセルＯＦＦに追従してエンジンのトルクが低下するので、減速比の追従は遅くてもよいためである。また、ＣＶＴコントロールユニット６は、到達変速比と目標変速比との差分が正のときにはＣＶＴ３がダウンシフト中であり、負のときがアップシフト中であると判定している。

また、図５に示すように、目標変速比に対して、上述したアクチュエータを作動させることで、ＣＶＴ３の変速を行う。このとき、目標変速比と実変速比の偏差に応じてＦ／Ｂゲイン等を変更することにより、応答遅れに対する補償制御を行っている。

そして、本発明の第１実施形態においては、運転者がアクセルのＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮという連続操作を行い、ＣＶＴ３をアップシフト中にダウンシフトさせるという状況が発生した際に、ＣＶＴ３をアップシフトさせる際に用いるアップシフト用変速速度と、ＣＶＴ３をダウンシフト際に用いるダウンシフト用変速速度と、の中間の大きさとなる中間変速速度でＣＶＴ３をダウンシフトさせる。すなわち、アップシフト中のＣＶＴ３をダウンシフトさせる際に用いる時定数と、定常状態のＣＶＴ３をダウンシフトさせる際に用いる時定数とを使い別ける。詳述すると、アップシフト中のＣＶＴ３をダウンシフトさせる際に用いる時定数を、定常状態のＣＶＴ３をダウンシフトさせる際に用いる時定数よりも大きくなるよう設定する。さらに言えば、アップシフト中のＣＶＴ３をダウンシフトさせる際に用いる時定数を、定常状態のＣＶＴ３をアップシフトさせる際に用いる時定数と、定常状態のＣＶＴ３をダウンシフトさせる際に用いる時定数と、の中間の値となるように設定する。

図６は、上述した本発明の第１実施例の比較例であり、ＣＶＴ３をアップシフト中にダウンシフトさせるという状況が発生した際に、定常状態のＣＶＴ３をダウンシフトさせる際に用いる時定数を使用した場合の各種パラメータの挙動を示すタイミングチャートである。

区間Ａでは、アクセルのＯＮからＯＦＦへの変化に伴い、アップシフトを行う。特性線ｂで示す目標変速比は、アップシフト用の時定数に従いゆっくりと低下する。特性線ｃで示す実変速比は、それよりやや遅れて低下する。よって、区間Ａの時間は一般的に長くなり、その間にアクセルを踏み込む確率が高くなる。

区間Ｂでは、アクセルのＯＦＦからＯＮへの変化に伴い、特性線ａで示す到達変速比はアクセル変動と同期そて増加するが、この区間ではまだアップシフトが継続している（到達変速比と実変速比が交わるまで）。

区間Ｃでは、到達変速比と目標変速比が逆転し、ダウンシフト判定が行われる。目標変速比決定用の時定数は、ダウンシフト用の小さい（変速の早い）ものが算出される。目標変速比は、ダウンシフト方向へ転じるが、直には実変速比を上回らないので、アップシフト区間が続く。

区間Ｄでは、目標変速比と実変速比が逆転して、上記アクチュエータはアップシフトの指令を出す。ここで、直には実変速比が応答できないので、実変速比には遅れが生じる。また、この遅れに取り戻すべく、応答遅れに対す補償制御が作用し、急なダウンシフトが発生する。

そして、区間Ｅでは、実変速比のオーバーシュートが発生し、変速ショックや燃費の悪化が発生することになる。

一方、本願発明の第１実施例においては、図７に示すように、ＣＶＴ３をアップシフト中にダウンシフトさせるという状況が発生した際に、定常状態のＣＶＴ３をダウンシフトさせる際に用いる時定数よりも大きい、アップシフト中のダウンシフト時専用の時定数を用いているので、特性線ｄで示す目標変速比が緩やかに変化し、特性線ｄで示す目標変速比と特性線ｅで示す実変速比との偏差を小さくすることができ、特性線ｅで示す実変速比のオーバーシュートを防止することができる。尚、図７中の特性線ａ〜ｃは、図６における到達変速比、目標変速比、実変速比を参考までに示したものである。

図８は、上述した第１実施形態における制御の流れを示すフローチャートである。

ステップ（以下、単にＳと記す）１０ではＣＶＴ３の変速形態を判定し、ＣＶＴがアップシフト中であると判定した場合にはＳ１１へ進み、ＣＶＴがダウンシフト中であると判定した場合にはＳ１２へ進む。

Ｓ１１では、目標変速比を算出する際に、アップシフト用の時定数を用いて算出する。詳述すると相対的に大きい時定数が用いられるため、変速速度は相対的に遅くなる。

Ｓ１２では、ダウンシフトが、定常状態からのダウンシフトなのか、アップシフト中のダウンシフトなのかを判定し、定常状態からのダウンシフトである場合にはＳ１３へ進み、アップシフト中のダウンシフトである場合にはＳ１４へ進む。

Ｓ１３では、目標変速比を算出する際に、ダウンシフト用の時定数を用いて算出する。詳述すると相対的に小さい時定数が用いられるため、変速速度は相対的に早くなる。

Ｓ１４では、目標変速比を算出する際に、アップシフト中のダウンシフト用の時定数を用いて算出する。詳述すると、定常状態のＣＶＴ３をダウンシフトさせる際に用いる時定数よりも大きく、アップシフト用の時定数よりも小さい値となる時定数が用いられ、変速速度はアップシフト時とダウンシフト時の中間の速度となる。

尚、上述した第１実施形態において、アップシフト中のダウンシフト用の時定数は一定値であったが、定常状態のＣＶＴ３をダウンシフトさせる際に用いる時定数に向けて徐々に小さくすることも可能である。換言すれば、上述した第１実施形態において、アップシフト中のダウンシフト時の変速速度は一定値であったが、定常状態のＣＶＴ３をダウンシフトさせる際のダウンシフト用変速速度に向けて徐々に増加させることも可能である。

次に本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態においては、ＣＶＴ３をアップシフト中にダウンシフトさせるという状況が発生した際に、その時点での実変速比を目標変速比に置き換え、ＣＶＴ３の変速速度がゼロとなってから、ＣＶＴ３をダウンシフトさせる際に用いるダウンシフト用変速速度で、ＣＶＴ３をダウンシフトさせる。

このような第２実施形態いおいても、アップシフト中のＣＶＴ３をダウンシフトさせる場合に、目標変速比と実変速比との偏差を小さくすることができるため、実変速比のオーバーシュートが抑制され、変速ショックを抑制できると共に、燃費の向上を図ることができる。

図９は、この第２実施形態における制御の流れを示すフローチャートである。

Ｓ２０ではＣＶＴ３の変速形態を判定し、ＣＶＴがアップシフト中であると判定した場合にはＳ２１へ進み、ＣＶＴがダウンシフト中であると判定した場合にはＳ２２へ進む。

Ｓ２１では、目標変速比を算出する際に、アップシフト用の時定数を用いて算出する。詳述すると相対的に大きい時定数が用いられるため、変速速度は相対的に遅くなる。

Ｓ２２では、ダウンシフトが、定常状態からのダウンシフトなのか、アップシフト中のダウンシフトなのかを判定し、定常状態からのダウンシフトである場合にはＳ２５へ進み、アップシフト中のダウンシフトである場合にはＳ２３へ進む。

Ｓ２３及びＳ２４にて、実変速比を目標変速比に置き換え、ＣＶＴの変速速度をゼロにした後、Ｓ２５へ進む。

Ｓ２５では、目標変速比を算出する際に、ダウンシフト用の時定数を用いて算出する。詳述すると相対的に小さい時定数が用いられるため、変速速度は相対的に早くなる。

Ｓ１４では、目標変速比を算出する際に、アップシフト中のダウンシフト用の時定数を用いて算出する。詳述すると、定常状態のＣＶＴ３をダウンシフトさせる際に用いる時定数よりも大きく、アップシフト用の時定数よりも小さい値となる時定数が用いられ、変速速度はアップシフト時とダウンシフト時の中間の速度となる。

上記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） 走行条件に応じて無段階に到達変速比を設定すると共に、上記到達変速比に向けて目標変速比を制御する無段変速機の変速制御装置において、上記無段変速機がアップシフト中であるかダウンシフト中であるかを検知可能な変速状態判定手段を有し、アップシフト中の上記無段変速機をダウンシフトさせる場合には、上記無段変速機をアップシフトさせる際に用いるアップシフト用変速速度と、上記無段変速機をダウンシフト際に用いるダウンシフト用変速速度と、の中間の大きさとなる中間変速速度で上記無段変速機をダウンシフトさせる。

これによって、アップシフト中の無段変速機をダウンシフトさせる場合に、目標変速比の動きを緩やかにすることで目標変速比と実変速比との偏差を小さくすることができるため、実変速比のオーバーシュートが抑制され、変速ショックを抑制できると共に、燃費の向上を図ることができる。

（２） 上記（１）に記載の無段変速機の変速制御装置において、上記中間変速速度は、上記ダウンシフト用変速速度に向けて徐々に増加するよう設定されている。

（３） 走行条件に応じて無段階に到達変速比を設定すると共に、上記到達変速比に向けて目標変速比を制御する無段変速機の変速制御装置において、上記無段変速機がアップシフト中であるかダウンシフト中であるかを検知可能な変速状態判定手段を有し、アップシフト中の上記無段変速機をダウンシフトさせる場合には、その時点での実変速比を目標変速比に置き換え、上記無段変速機の変速速度がゼロとなってから、上記無段変速機をダウンシフトさせる際に用いるダウンシフト用変速速度で、上記無段変速機をダウンシフトさせる。

これによって、アップシフト中の無段変速機をダウンシフトさせる場合に、目標変速比と実変速比との偏差を小さくすることができるため、実変速比のオーバーシュートが抑制され、変速ショックを抑制できると共に、燃費の向上を図ることができる。

本発明に係る無段変速機の制御装置のシステム構成図。 到達変速比を算出するためのブロック図。 目標変速比を算出するためのブロック図。 時定数マップを表す特性図 実変速比を算出するためのブロック図。 比較例の各種パラメータの挙動を示すタイミングチャート。 本発明の第１実施形態おける各種パラメータの挙動を示すタイミングチャート。 本発明の第１実施形態における制御の流れを示すフローチャート 本発明の第２実施形態における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…トルクコンバータ
３…ＣＶＴ
６…ＣＶＴコントロールユニット

Claims (3)

1. 走行条件に応じて無段階に到達変速比を設定すると共に、上記到達変速比に向けて目標変速比を制御する無段変速機の変速制御装置において、
   上記無段変速機がアップシフト中であるかダウンシフト中であるかを検知可能な変速状態判定手段を有し、
   アップシフト中の上記無段変速機をダウンシフトさせる場合には、上記無段変速機をアップシフトさせる際に用いるアップシフト用変速速度と、上記無段変速機をダウンシフト際に用いるダウンシフト用変速速度と、の中間の大きさとなる中間変速速度で上記無段変速機をダウンシフトさせることを特徴とすることを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
2. 上記中間変速速度は、上記ダウンシフト用変速速度に向けて徐々に増加するよう設定されていることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機の変速制御装置。
3. 走行条件に応じて無段階に到達変速比を設定すると共に、上記到達変速比に向けて目標変速比を制御する無段変速機の変速制御装置において、
   上記無段変速機がアップシフト中であるかダウンシフト中であるかを検知可能な変速状態判定手段を有し、
   アップシフト中の上記無段変速機をダウンシフトさせる場合には、その時点での実変速比を目標変速比に置き換え、上記無段変速機の変速速度がゼロとなってから、上記無段変速機をダウンシフトさせる際に用いるダウンシフト用変速速度で、上記無段変速機をダウンシフトさせることを特徴とする無段変速機の変速制御装置。

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