JP2011240841A - 車速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】未知の負荷変動に対する応答性に優れた車速制御装置を提供すること。
【解決手段】目標駆動力（目標エンジン出力Ｐｅ_T ）が、典型的なエンジン回転速度フィードバック制御にカスケードされた車速フィードバックから演算される。目標車速Ｖ_T および実車速Ｖ_R の偏差に基づく第１のフィードバック量ＦＤ１と、要求車速Ｖ_S 及び実車速Ｖ_R の偏差に基づく第２のフィードバック量ＦＤ２との加算値に基づいて、より大きな目標駆動力が演算される。第２のフィードバック量ＦＤ２は、要求される応答を実現するフィルタ（一次応答モデル、レートリミッタ等）によって要求車速を演算し、次いで、その要求車速と実車速を比較することで得られる。未知の負荷変動に対してエンジン出力の非常に迅速な補償を自動的に行い、車速を精度良く制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は車速制御装置に関する。

車両では、運転者がアクセルペダルを操作して、エンジン動力を要求する。運転者は、加速が不足していると感じると、さらにアクセルペダルを踏み込むことになり、これに車輪の回転速度（車速に相当）が応答することになる。
車両において、エンジンのパワーを食うものとして、乗用車におけるエアコンその他の補機がある。また、産業機械としての例えばフォークリフトにおけるフォークや、農業機械としての例えば耕うん機における耕うんツールがある。

ところで、連続可変変速機を制御する方法において、要求されたエンジン加速度を得るための、バリエータのプライマリ制御信号の設定とエンジントルク制御の設定とを決定し、その結果のエンジン速度変化を予測し、実際のエンジン速度と予測エンジン速度との比較に基づいて、バリエータのプライマリ制御信号の設定とおよびエンジントルク制御の設定を訂正する方法が提案されている（例えば特許文献１を参照）。

また、車両の駆動制御装置において、目標トランスミッション入力トルクに基づいて上記ＣＶＴのトルクを制御する第１の制御部と、目標エンジン回転速度に基づいてエンジンのトルクを制御する第２の制御部とを設けた駆動制御装置が提案されている（例えば特許文献２を参照）。

特表２００６−５２１２４１号公報 ＷＯ２００７／０４０１６４号公報

産業機械としてのフォークリフトや農業機械としてのトラクターは、その目的上、速度制御を必要とする。そして、産業機械としてのフォークリフトの前部のフォークに重量物が積載された場合や、農業機械としての例えば耕うん機の後部において耕うん作業が始まった場合、車速が急激に低下し、それを戻すために時間を要し、応答性が悪い。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、負荷変動に対する応答性に優れた車速制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、トルク制御される無段変速機（ＣＶＴという）または変速比無限大無段変速機（ＩＶＴ）を装備する車両のための車速制御装置であって、エンジン回転速度フィードバック制御ループ（Ｌ１）の外側に車速フィードバック制御ループ（Ｌ２）を持つカスケード構造をなし、目標車速（Ｖ_T ）を入力し要求車速（Ｖ_S ）を出力する車両モデル（５４）と、上記目標車速および実車速（Ｖ_R ）の偏差（Ｖ_T −Ｖ_R ）に基づく第１のフィードバック量（ＦＤ１）を演算する第１のフィードバック量演算手段（５３）と、上記要求車速および実車速の偏差に基づく第２のフィードバック量（ＦＤ２）を演算する第２のフィードバック量演算手段（５５）と、上記第１のフィードバック量と第２のフィードバック量との加算値（ＦＤ１＋ＦＤ２）に基づいて、目標駆動力（Ｐｅ_T ）を演算する目標駆動力演算手段（５７）と、を備える車速制御装置を提供する。

本発明では、エンジン回転速度フィードバック制御ループの応答が、車速制御フィードバック制御ループの応答よりも速いので、カスケード制御を有効に働かせて、車速を精度良く制御することができる。また、車両モデルが目標車速に達するまでの理想的な応答である要求車速を出力する。目標駆動力を演算するためのフィードバック量に、要求車速と実車速との偏差に基づく第２のフィードバック量が含まれているので、目標駆動力に関して、実際の車両における未知の変動に対して非常に迅速な補償を自動的に行うことが可能となり、車速を一層精度良く制御することができる。

したがって、車速制御に、必ずしも積分器を用いなくてもよくなる。具体的には、上記第１のフィードバック量演算手段は、上記目標車速および上記実車速の偏差に第１の比例ゲイン（Ｋｐ）を乗じて比例制御を実行する第１の比例制御手段を含む場合がある（請求項２）。この場合、フィードバック系が簡単な構成となり、チューニングが簡単である。また、積分器を用いずに済むので、積分器の持つ動特性の悪さ（定常状態に達するまでに時間を要すること）を回避することができる。

また、上記第２のフィードバック量演算手段は、上記要求車速および上記実車速の偏差に第２の比例ゲイン（Ｋａ）を乗じて比例制御を実行する第２の比例制御手段を含む場合がある（請求項３）。この場合、フィードバック系が簡単な構成となり、チューニングが簡単である。また、積分器を用いずに済むので、積分器の持つ動特性の悪さ（定常状態に達するまでに時間を要すること）を回避することができる。

また、上記車両モデルは一次応答モデルを含む場合がある（請求項４）。この場合、車両モデルとして簡単なモデルを用いて応答性を向上することができる。
また、上記車両モデルはレートリミッタを含む場合がある（請求項５）。この場合、車速変化量の大小に応じた時定数を持った応答を実現できるので、ドライバが違和感を持つことがない。

また、エンジン（１）の駆動力が入力されるトルク制御型の無段変速機（２，６）と、上記目標駆動力を達成するための目標エンジントルク（Ｔｅ_T ）および目標エンジン回転速度（ωｅ_T ）を演算する制御指令演算部（５８）と、上記目標エンジントルクに相当する目標トランスミッション入力トルク（Ｔ_TRN,T ）に基づいてトランスミッション入力トルク（Ｔ_TRN ）を制御する第１の制御部（６１）と、上記目標エンジン回転速度に基づいてエンジンのトルク（Ｔｅ）を制御する第２の制御部（６２）と、をさらにを備える、場合がある（請求項６）。

この場合、例えば、予め記憶した最大効率曲線（ＰＥＣ：peak efficiency curve ／エンジン出力に応じて最大効率を達成することのできるエンジン回転速度とエンジントルクの関係を表す曲線）に則って、目標エンジントルクと目標エンジン回転速度を求めることができる。上記目標エンジントルクに相当する目標トランスミッション入力トルクが第１の制御部に入力され、上記目標エンジン回転速度が第２の制御部に入力される。無段変速機のトルク制御およびエンジンのトルク制御のそれぞれにおいて、入力と出力の関係を線形化することが可能となり、制御が簡単となる。安価にパワートレーンの応答性を向上させることができる。

なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。また、本発明において、「エンジン」とは、内燃機関および電気モータを含む回転駆動をもたらす適切なディバイスを含むものである。

本発明の一実施の形態の車速制御装置が適用された車両の概略構成を示す模式図である。 ＣＶＴの要部の概略図である。 制御のブロック図である。 フィルタ（車両モデル）に入力される目標車速とこの入力に対する出力としての要求車速を示すタイムチャートであり、（ａ）はフィルタ（車両モデル）として一次応答モデルを用いた場合を示し、（ｂ）はフィルタ（車両モデル）としてのレートリミッタを用いた場合を示している。 ＩＶＴ制御部の概略構成を示すブロック図である。 エンジン制御部の概略構成を示すブロック図である。

本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施の形態の車速制御装置が適用されたドライブトレーン１００の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、ドライブトレーン１００は、エンジン１と、変速比無限大無段変速機２（以下、ＩＶＴ２という）とで構成されている。ＩＶＴ２は、エンジン１の出力軸３にトーショナルダンパ４を介して連結されたＩＶＴ入力軸５と、フルトロイダル型無段変速機からなるＣＶＴ６と、遊星ギヤ機構７と、ＩＶＴ入力軸５と平行に設けられ駆動輪に連結されたＩＶＴ出力軸８とを備えている。上記のＣＶＴ６は、いわゆるトルク制御型のＣＶＴである。

本実施の形態では、ＩＶＴ２を有する車両の駆動制御装置に則して説明するが、本発明は、トルク制御型のＣＶＴを備える車両の駆動制御装置であれば、適用することができる。
ＣＶＴ６は、ＩＶＴ入力軸５と同軸上に設けられたＣＶＴ入力軸９と、ＣＶＴ入力軸９を挿通させる中空のＣＶＴ出力軸１０とを備えている。ＣＶＴ入力軸９には、一対の入力ディスク１１，１２が一体回転可能に設けられている。これらの入力ディスク１１，１２は、背中合わせに配置され、それぞれ、トロイダルレースを形成している。また、ＣＶＴ出力軸１０には、一対の入力ディスク１１，１２のトロイダルレースにそれぞれ対向するトロイダルレースをそれぞれ形成した一対の出力ディスク１３，１４が、一体回転可能に設けられている。

入力ディスク１１，１２と出力ディスク１３，１４のトロイダルレース間には、両ディスク１１，１３；１２，１４間にトルクを伝達するためのローラ１５，１６がそれぞれ配置されている。入力ディスク１１からローラ１５を介して出力ディスク１３にトルクが伝達されるとともに、入力ディスク１２からローラ１６を介して出力ディスク１４にトルクが伝達される。各ローラ１５，１６は、キャリッジ１７により支持されている。図１では、模式的に示してあるが、実際には、図２に示すように、キャリッジ１７の軸線は、ローラ１６の回転軸線と直交する方向に延び、且つ所定のキャスタ角βをなしている。ローラ１５とそれを支持するキャリッジ１７に関しても同じである。

両ディスク１１，１３；１２，１４には、油室１８の油圧により端末負荷が付与されている。一方、ローラ１５，１６は、キャリッジ１７を介して、油圧シリンダ１９の第１および第２の油室２０，２１の差圧による付勢力を受けて、両ディスク１１，１３；１２，１４に押し付けられている。
キャリッジ１７に支持されたローラ１５，１６は、トルクを伝達することによりキャリッジ１７に生ずるリアクション力と、出力ディスク１３，１４を駆動するのに必要なトルクとのアンバランスを解消するべく、キャリッジ１７の軸線回りにローラ１５，１６の回転軸線が揺動角度を生ずるように傾斜させる。これにより、ローラ１５，１６の姿勢が変化し、両ディスク１１，１３；１２，１４間の速度比が連続的に変化するようになっている。

遊星ギヤ機構７は、サンギヤ２２と、キャリア２３によって支持された複数の遊星ギヤ２４と、遊星ギヤ２４に噛み合う内歯を有するリングギヤ２５とを備えている。
遊星ギヤ機構７は、ＣＶＴ入力軸９とＣＶＴ出力軸１０との間に介在している。具体的には、まず、リングギヤ２５が、ＩＶＴ出力軸８に一体回転可能に連結されている。
また、ＣＶＴ入力軸９の回転が、ギヤ列２６および連結状態の動力循環モードクラッチ２７（ロークラッチともいう）を介して、キャリア２３に伝達されるようになっている。ギヤ列２６は、ＣＶＴ入力軸９と一体回転可能に連結されたギヤ２６ａと、このギヤ２６ａに噛み合いＩＶＴ出力軸８に回転自在に支持されたギヤ２６ｂとを有している。動力循環モードクラッチ２７は、ギヤ２６ｂとキャリア２３とを連結／解放可能な、例えば多板クラッチからなる。動力循環モードクラッチ２７は、連結されたときに、変速比無限大を含む変速比範囲で動力を伝達する動力循環モードを実現する。

また、ＣＶＴ出力軸１０の回転が、ギヤ列２８を介して、サンギヤ２２に伝達されるようになっている。ギヤ列２８は、ＣＶＴ出力軸１０に一体回転可能に連結されたギヤ２８ａと、このギヤ２８ａに噛み合い、サンギヤ２２に一体回転可能に連結されたギヤ２８ｂとを有している。ギヤ２８ｂとＩＶＴ出力軸８との間には、ギヤ２８ｂとＩＶＴ出力軸８とを連結／解放可能な直結モードクラッチ２９（ハイクラッチともいう）が介在している。直結モードクラッチ２９は、連結されたときに、ＣＶＴ６のみでのみで動力を伝達する直結モードを実現する。

直結モードクラッチ２９が解放され、動力循環モードクラッチ２７が連結された状態では、エンジン１の動力は、ＩＶＴ入力軸５およびギヤ列２６を介して、キャリア２３に伝達され、その結果、遊星ギヤ機構７のリングギヤ２５にトルク増幅されて伝達され、ＩＶＴ出力軸８に出力される。
このとき、リングギヤ２５にかかる駆動負荷による反力がサンギヤ２２にもトルクを及ぼす。このサンギヤ２２に作用するトルクは、ギヤ列２８およびＣＶＴ出力軸１０を介してＣＶＴ６に戻り、ＣＶＴ入力軸９側でエンジン１の出力トルクと合わさって、ギヤ列２６および動力循環モードクラッチ２７を介して再びキャリア２３に伝達される。

すなわち、エンジン動力がＩＶＴ出力軸８に出力されるとともに、ＣＶＴ６と遊星ギヤ機構７を通って循環するいわゆる動力循環モードとなる。この動力循環モードは、車両発進時、低速走行時、中速走行での急加速時等の大きな駆動トルクが必要とされるときに選択される。
一方、動力循環モードクラッチ２７が解放され、直結モードクラッチ２９が連結された状態では、エンジン１の動力は、ＣＶＴ６を経てサンギヤ２２に伝達され、直結モードクラッチ２９を介して、ＩＶＴ出力軸８から出力される、直結モードとなる。この直結モードは、中速走行時、高速走行での加速時等のさほど大きな駆動トルクが必要とされないときに選択される。

端末負荷用の油室１８および油圧シリンダ１９の第１の油室２０には、第１のポンプ３０から油圧が、第１の圧力制御弁３１によって制御されて供給されるようになっている。また、油圧シリンダ１９の第２の油室２１には、第２のポンプ３２からの油圧が、第２の圧力制御弁３３によって制御されて供給されるようになっている。
ＩＶＴ２およびエンジン１の動作を制御する制御部は、ＥＣＵ３４（電子制御ユニット：Electronic Control Unit)により構成されている。

ＥＣＵ３４には、アクセル操作量を検出するアクセル操作量センサ３５と、車両の走行速度を検出する車速センサ３６と、エンジン回転速度センサ３７、ＣＶＴ入力軸９の回転速度を検出するＣＶＴ入力軸回転速度センサ３８と、ＣＶＴ出力軸１０の回転速度を検出するＣＶＴ出力軸回転速度センサ３９と、油圧シリンダ１９の第１の油室２０と第２の油室２１の差圧Ｐを検出する圧力検出手段としての圧力センサ４０と、ＩＶＴ出力軸８の回転速度を検出するＩＶＴ出力軸回転速度センサ４１とが接続されている。これらのセンサ３５〜４１からの信号がＥＣＵ３４に入力されるようになっている。なお、圧力センサ４０に代えて、電流−圧力マップを備えて制御するようにしてもよい。また、アクセル操作量センサ３５は、アクセルペダルやアクセルレバーの変位を検出する変位センサを用いることができる。

ＥＣＵ３４は、エンジン出力を制御するために、エンジン１への燃料の供給量を調整する燃料供給量調整機構４２に指令信号を出力する。その指令信号は、燃料供給量調整機構４２としての例えばスロットルバルブ開度調整用の電磁弁のソレノイドに対する電圧指令信号である。また、ＥＣＵ３４は、ローラ１５，１６のトルク伝達力を制御するために、第１の圧力制御弁３１および第２の圧力制御弁３３にそれぞれ指令信号を出力する。また、ＥＣＵ３４は、動力循環モードおよび直結モードの切り換えのために、動力循環モードクラッチ２７および直結モードクラッチ２９に接離指令信号（図３参照）を出力する。ＥＣＵ３４が車速制御装置として機能している。

本実施の形態の制御概念を示すブロック図である図３を参照して、ＥＣＵ３４は、コンピュータが所定のプログラム処理を実行することによってソフトウエア的に実現される複数の機能処理部を有している。すなわち、ＥＣＵ３４は、要求駆動力（要求エンジン出力）演算部５１と、目標車速演算部５２と、第１のフィードバック量演算部５３と、車両モデルとしてのフィルタ５４と、第２のフィードバック量演算部５５と、加算器５６と、目標駆動力（目標エンジン出力）演算部５７と、制御指令演算部５８と、目標トランスミッション入力トルク演算部５９と、第１の制御部としてのＩＶＴ制御部６１と、第２の制御部としてのエンジン制御部６２とを備えている。フィルタ５４としては、例えば一次応答モデル（first order response model) またはレートリミッタを用いることができる。

本実施の形態の主たる特徴の一つは、ＥＣＵ３４が、エンジン回転速度センサ３７の検出する実際のエンジン回転速度ωｅを目標エンジン回転速度ωｅ_T に収束させるように機能するエンジン回転速度フィードバック制御ループＬ１の外側に、車速センサ３６の検出する実車速Ｖ_R を目標車速Ｖ_T に収束させるように機能する車速フィードバック制御ループＬ２を有するカスケード構造をなしている点にある。

要求駆動力（要求エンジン出力）演算部５１は、アクセル操作量センサ３５から入力されるアクセルペダルまたはアクセルノブの操作量θ（運転者による車速指令に相当）と車速センサ３６から入力される実車速Ｖ_R とに基づき、予め記憶された第１のエンジンマップＭ１を用いて要求エンジン出力Ｐｅ_D を演算する。第１のエンジンマップＭ１は、アクセル操作量θおよび車速Ｖに応じたエンジン出力Ｐｅが記憶されたマップである。

目標車速演算部５２は、上記の要求エンジン出力Ｐｅ_D を入力し、予め記憶した第２のエンジンマップＭ２を用いて、目標車速Ｖ_T を演算する。第２のエンジンマップＭ２は、エンジン出力Ｐｅに応じて最大効率を達成することのできるエンジン回転速度ωｅとエンジントルクＴｅとの関係を、最大効率曲線（ＰＥＣ：peak efficiency curve ）として記憶したものである。

Ｐ_v を車両駆動パワーとし、η_PWT をドライブトレーン効率とし、Ｔ_RLを車両走行抵抗とし、ω_W を駆動輪回転速度としたときに、車両駆動パワーＰ_v は、エンジン出力Ｐｅとドライブトレーン効率η_PWT の積に等しいとともに、車両走行抵抗Ｔ_RLと駆動輪回転速度ω_W の積に等しい。すなわち、式Ｐ_v ＝Ｐｅ×η_PWT ＝Ｔ_RL×ω_W が成立する。
ここで、車両走行抵抗Ｔ_RLは、駆動輪回転速度ω_W の関数Ｔ_RL（ω_W ）として表される。すなわち、式Ｔ_RL＝Ｔ_RL（ω_W ）が成立する。したがって、駆動輪回転速度ω_W は、エンジン出力Ｐｅの関数として表すことが可能である。すなわち、式ω_W ＝ω_W （Ｐｅ）が成立する。したがって、上記の第２のエンジンマップＭ２と要求エンジン出力Ｐｅ_D を用いて、目標駆動輪回転速度、すなわち、目標車速Ｖ_T を求めることができる。

第１のフィードバック量演算部５３は、目標車速Ｖ_T および実車速Ｖ_R の偏差（Ｖ_T −Ｖ_R ）に基づく第１のフィードバック量ＦＤ１を演算する。具体的には、第１のフィードバック量演算部５３は、例えば乗算器からなる処理部５３ａを備えており、目標車速Ｖ_T および実車速Ｖ_R の偏差（Ｖ_T −Ｖ_R ）に第１の比例ゲインＫｐを乗じて比例制御を実行する第１の比例制御手段として構成されている。すなわち、第１のフィードバック量ＦＤ１は、下記の式（１）で表される。

ＦＤ１＝Ｋｐ・（Ｖ_T −Ｖ_R ） …（１）
車両モデルとしてのフィルタ５４として、例えば一次応答モデル〔図４（ａ）を参照〕や、レートリミッタ〔図４（ｂ）を参照〕を用いることができる。図４（ａ）に示すように、フィルタ５４としての一次応答モデルは、０から上記目標車速Ｖ_T までステップ状に変化する入力が与えられたときに理想的な応答となる要求車速Ｖ_S を出力する。フィルタ５４としての一次応答モデルは、例えば下記の式（２）で表される。ただし、ｋ１は車両に応じた係数である。

Ｖ '_s ＝ｋ１・（Ｖ_T −Ｖ_S ） …（２）
図４（ｂ）に示すように、フィルタ５４としてのレートリミッタは、０から目標車速Ｖ_T に達するステップ状の入力に対して、一制御周期での変化量が制限（レートリミット）された要求車速Ｖ_S を出力する。
第２のフィードバック量演算部５５は、要求車速Ｖ_S および実車速Ｖ_R の偏差（Ｖ_S −Ｖ_R ）に基づく第２のフィードバック量ＦＤ２を演算する。具体的には、第２のフィードバック量演算部５５は、例えば乗算器からなる処理部５５ａを備えており、要求車速Ｖ_S および実車速Ｖ_R の偏差（Ｖ_S −Ｖ_R ）に第２の比例ゲインＫａを乗じて比例制御を実行する第２の比例制御手段として構成されている。すなわち、第２のフィードバック量ＦＤ２は、下記の式（３）で表される。

ＦＤ２＝Ｋａ・（Ｖ_S −Ｖ_R ） …（３）
上記の第１のフィードバック量ＦＤ１および第２のフィードバック量ＦＤ２は、加算器５６によって加算され、第１のフィードバック量ＦＤ１および第２のフィードバック量ＦＤ２の加算値（ＦＤ１＋ＦＤ２）が、目標駆動力（目標エンジン出力）演算部５７へ出力される。

目標駆動力演算部５７では、第１のフィードバック量ＦＤ１および第２のフィードバック量ＦＤ２の加算値（ＦＤ１＋ＦＤ２）と上記の第１のエンジンマップＭ１を用いて、目標駆動力Ｐｅ_T を演算する。
演算された目標エンジン出力Ｐｅ_T は、制御指令演算部５８に出力される。制御指令演算部５８は、目標エンジン出力Ｐｅ_T を入力し、第２のエンジンマップＭ２を用いて、目標エンジン回転速度ωｅ_T と目標エンジントルクＴｅ_T を演算する。このとき、最大効率曲線（ＰＥＣ）に則って、目標エンジン回転速度ωｅ_T と目標エンジントルクＴｅ_T が演算されることにより、加速性を損なうことなく燃費を向上させる駆動制御が実効あるものとなる。

制御指令演算部５８により演算された目標エンジン回転速度ωｅ_T はエンジンを制御する第２の制御部としてのエンジン制御部６２に出力される。一方、制御指令演算部５８により演算された目標エンジントルクＴｅ_T は、目標トランスミッション入力トルク演算部５９に出力される。
目標トランスミッション入力トルク演算部５９は、下記の式（５）で示されるように、入力した目標エンジントルクＴｅ_T に相当する目標トランスミッション入力トルクＴ_TRN,T （本実施の形態では、実ＣＶＴ入力トルクに相当）を演算する。

Ｔ_TRN,T ＝Ｔｅ_T …（５）
演算された目標トランスミッション入力トルクＴ_TRN,T は、第１の制御部としてのＩＶＴ制御部６１に入力される。
図５を参照して、ＩＶＴ制御部６１は、要求差圧演算部６３と、信号出力部６４とを備えている。要求差圧演算部６３は、目標トランスミッション入力トルクＴ_TRN,T と、ＣＶＴ入力軸回転速度センサ３８により検出されたＣＶＴ入力軸回転速度ω_i と、ＣＶＴ出力軸回転速度センサ３９により検出されたＣＶＴ出力軸回転速度ω_o とを入力し、下記式（６）を用いて、油圧シリンダ１９の第１および第２の油室２０，２１間に付与されるべき、要求差圧Ｐ_D を演算する。

Ｐ_D ＝Ｔ_TRN,T ／〔ｋr ×Ｒｖ／（Ｒｖ−１）〕 …（６）
ただし、
ｋr ：幾何学的定数
Ｒｖ：ＣＶＴの変速比（Ｒｖ＝ω_o ／ω_i ）
ω_i ：ＣＶＴ入力軸回転速度
ω_o ：ＣＶＴ出力軸回転速度
信号出力部６４は、要求差圧演算部６３により演算された要求差圧Ｐ_D を入力し、これを第１の圧力制御弁３１および第２の圧力制御弁３３の各ソレノイドに対する電圧指令信号に変換して出力することになる。これにより、ローラ１５，１６に所望のリアクション力を働かせ、ＣＶＴ６に所望の伝達トルクを伝達させることができる。

次いで、図６を参照して、エンジン制御部６２は、実トランスミッション入力トルク演算部６５と、要求エンジントルク設定部６６と、信号出力部６７とを備えている。
実トランスミッション入力トルク演算部６５は、ＣＶＴ入力軸回転速度センサ３８により検出されたＣＶＴ入力軸回転速度ω_i 、ＣＶＴ出力軸回転速度センサ３９により検出されたＣＶＴ出力軸回転速度ω_o 、および圧力センサ４０により検出された第１および第２の油室２０，２１間の差圧Ｐを入力し、下記の式（７）に基づいて、実トランスミッション入力トルクＴ_TRN,R を演算する。演算された実トランスミッション入力トルクＴ_TRN,R は、要求エンジントルク設定部６６に出力される。

Ｔ_TRN,R ＝ｋr ×〔Ｒｖ／（Ｒｖ−１）〕×Ｐ …（７）
要求エンジントルク設定部６６は、上記の実トランスミッション入力トルクＴ_TRN,R と、制御指令演算部５８から入力した目標エンジン回転速度ωｅ_T と、エンジン回転速度センサ３７により検出された実際のエンジン回転速度ωｅとを入力し、下記の式（８−１）、（８−２）を用いて演算されたエンジントルクＴｅを、要求エンジントルクＴｅ_D 〔Ｔｅ_D ＝Ｉｅ×ｋ3 ×（ωｅ_T −ωｅ）＋Ｔ_TRN,R 〕として設定する。

Ｔｅ＝Ｉｅ×ω’ｅ_AT＋Ｔ_TRN,R …（８−１）
ω’ｅ_AT＝ｋ3 ×（ωｅ_T −ωｅ） …（８−２）
ただし、
Ｉｅ：エンジンイナーシャ
ｋ3 ：制御ゲイン
式（８−１）の右辺の第１項は、エンジン１の実際の回転速度ωｅと目標エンジン回転速度ωｅ_T の偏差（ωｅ_T −ωｅ）を解消するためのエンジントルク成分である。また、右辺の第２項は、ＩＶＴ制御部６１によるトルク制御された結果が反映された実トランスミッション入力トルクＴ_TRN,R である。ω’ｅ_ATは、目標エンジン回転加速度に相当する。

信号出力部６７は、要求エンジントルク設定部６６により設定された要求エンジントルクＴｅ_D を入力し、これを燃料供給量調整機構４２としての例えばスロットルバルブ開度調整用の電磁弁のソレノイドに対する電圧指令信号に変換して出力することになる。これにより、エンジン１に所望の動力特性を発揮させることができる。
本実施の形態によれば、エンジン回転速度フィードバック制御ループＬ１の応答が、車速制御フィードバック制御ループＬ２の応答よりも速いので、カスケード制御を有効に働かせて、車速を精度良く制御することができる。

また、フィルタ５４（例えば一次応答モデルまたはレートリミッタ）が、目標車速Ｖ_T に達するまでの理想的な応答である要求車速Ｖ_S を出力する。目標車速Ｖ_T と実車速Ｖ_R との偏差に基づく第１のフィードバック量部ＦＤ１と、要求車速Ｖ_S と実車速Ｖ_R との偏差に基づく第２のフィードバック量ＦＤ２とを加算したフィードバック量に基づいて、目標エンジン出力Ｐｅ_T （目標駆動力）を演算するので、目標エンジン出力Ｐｅ_T （目標駆動力）および目標車速Ｖ_T に関して、実際の車両における未知の変動に対して非常に迅速な補償を自動的に行うことが可能となる。

したがって、車速制御に、必ずしも積分器を用いなくてもよくなる。すなわち、第１のフィードバック量演算部５３の処理部５３ａが、目標車速Ｖ_T および実車速Ｖ_R の偏差（Ｖ_T −Ｖ_R ）に第１の比例ゲインＫａを乗じて比例制御を実行する第１の比例制御手段として構成されている。また、第２のフィードバック量演算部５５の処理部５５ａが、要求車速Ｖ_S および実車速Ｖ_R の偏差（Ｖ_S −Ｖ_R ）に第２の比例ゲインＫ２を乗じて比例制御を実行する第２の比例制御手段として構成されている。したがって、フィードバック系が簡単な構成となり、チューニングが簡単である。また、積分器を用いずに済むので、積分器の持つ動特性の悪さ（定常状態に達するまでに時間を要すること）を回避することができる。

ただし、第１のフィードバック量演算部５３および第２のフィードバック量演算部５５の少なくとも一方が、比例積分制御（ＰＩ制御）を実行する比例積分制御手段として構成されていてもよい。また、処理部５３ａが、偏差（Ｖ_T −Ｖ_R ）を変数とする所定の関数式ｆ（Ｖ_T −Ｖ_R ）で表されていてもよいし、処理部５５ａが、偏差（Ｖ_S −Ｖ_R ）を変数とする所定の関数式ｇ（Ｖ_S −Ｖ_R ）で表されていてもよい。

また、フィルタ５４として、一次応答モデルを用いた場合には、簡単なモデルを用いて車速制御の応答性を向上することができる。フィルタ５４として、レートリミッタを用いた場合には、車速変化量の大小に応じた時定数を持った応答を実現できるので、ドライバが違和感を持つことがない。
特に、本実施の形態の車速制御装置は、負荷変動の大きい車両に好適に利用できる。すなわち、商用車において積荷荷重が大幅に増大した場合や、産業機械であるフォークリフトにおいてフォークの積載荷重によって車重が大幅に増大した場合や、農業機械である耕うん機において耕うんツールが土中を掘り起こし始めてエンジパワーを食われた場合にも、車速を精度良く維持することができる。

本発明は請求項記載の範囲で種々の変更を施すことができる。

１００…ドライブトレーン、１…エンジン、２…ＩＶＴ（変速比無限大無段変速機）、５…ＩＶＴ入力軸、６…ＣＶＴ（無段変速機）、７…遊星ギヤ機構、８…ＩＶＴ出力軸、９…ＣＶＴ入力軸、１０…ＣＶＴ出力軸、３１…第１の圧力制御弁、３３…第２の圧力制御弁、３４…ＥＣＵ（車速制御装置）、３５…アクセル操作量センサ、３６…車速センサ、３７…エンジン回転速度センサ、３８…ＣＶＴ入力軸回転速度センサ、３９…ＣＶＴ出力軸回転速度センサ、４０…圧力センサ、４２…燃料供給量調整機構、５１…要求駆動力演算部、５２…目標車速演算部、５３…第１のフィードバック量演算部（第１のフィードバック量演算手段。第１の比例制御手段）、５４…フィルタ（車両モデル）、５５…第２のフィードバック量演算部（第２のフィードバック量演算手段。第２の比例制御手段）、５７…目標駆動力演算部、５８…制御指令演算部、５９…目標トランスミッション入力トルク演算部、６１…ＩＶＴ制御部（第１の制御部）、６２…エンジン制御部（第２の制御部）、θ…アクセル操作量、Ｋｐ…第１の比例ゲイン、Ｋａ…第２の比例ゲイン、ＦＤ１…第１のフィードバック量、ＦＤ２…第２のフィードバック量、Ｌ１…エンジン回転速度フィードバック制御ループ、Ｌ２…車速フィードバック制御ループ、Ｐｅ…エンジン出力、Ｐｅ_T …目標エンジン出力（目標駆動力）、Ｔｅ…エンジントルク、Ｔｅ_T …目標エンジントルク、Ｔ_TRN,T …目標トランスミッション入力トルク、ωｅ_T …目標エンジン回転速度、Ｖ_R …実車速、Ｖ_S …要求車速、Ｖ_T …目標車速

Claims (6)

1. トルク制御される無段変速機（ＣＶＴという）または変速比無限大無段変速機（ＩＶＴ）を装備する車両のための車速制御装置であって、
   エンジン回転速度フィードバック制御ループの外側に車速フィードバック制御ループを持つカスケード構造をなし、
   目標車速を入力し要求車速を出力する車両モデルと、
   上記目標車速および実車速の偏差に基づく第１のフィードバック量を演算する第１のフィードバック量演算手段と、
   上記要求車速および実車速の偏差に基づく第２のフィードバック量を演算する第２のフィードバック量演算手段と、
   上記第１のフィードバック量と第２のフィードバック量との加算値に基づいて、目標駆動力を演算する目標駆動力演算手段と、を備える車速制御装置。
2. 請求項１に記載の車速制御装置において、上記第１のフィードバック量演算手段は、上記目標車速および上記実車速の偏差に第１の比例ゲインを乗じて比例制御を実行する第１の比例制御手段を含む、車速制御装置。
3. 請求項１または２に記載の車速制御装置において、上記第２のフィードバック量演算手段は、上記要求車速および上記実車速の偏差に第２の比例ゲインを乗じて比例制御を実行する第２の比例制御手段を含む、車速制御装置。
4. 請求項１から３の何れか１項において、上記車両モデルは一次応答モデルを含む、車速制御装置。
5. 請求項１から３の何れか１項に記載の車速制御装置において、上記車両モデルはレートリミッタを含む、車速制御装置。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載の車速制御装置において、
   エンジンの駆動力が入力されるトルク制御型の無段変速機と、
   上記目標駆動力を達成するための目標エンジントルクおよび目標エンジン回転速度を演算する制御指令演算部と、
   上記目標エンジントルクに相当する目標トランスミッション入力トルクに基づいてトランスミッション入力トルクを制御する第１の制御部と、
   上記目標エンジン回転速度に基づいてエンジンのトルクを制御する第２の制御部と、をさらに備える、車速制御装置。

Images