JP2015031330A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トランスミッション用の油圧制御において、２段階目の減圧に異常が発生した場合に対処が難しいこと。
【解決手段】電子制御装置は、第１の油圧を発生させる圧力発生部を制御すると共に、第１の油圧を減圧して、トランスミッションの作動要素に第２の油圧として負荷する電気的駆動弁の開度を制御するための制御電流を制御する。この電子制御装置は、補償部（Ｓ４５０）を備える。補償部は、制御電流と目標電流とに乖離がある場合（Ｓ４４０、ＮＯ）、乖離によって発生した第２の油圧の圧力値の変動の少なくとも一部を、圧力発生部に第１の油圧の圧力値を変更させることによって補償する。
【選択図】図３

Description

本発明は、トランスミッション、特に自動車用トランスミッションの油圧を制御する電子制御に関する。

自動車等に搭載されるオートマチックトランスミッションは、通常、油圧の制御によってギヤの選択を実現する。この油圧の制御において、オイルポンプによって生じた圧力は、トランスミッションを構成するクラッチやブレーキに負荷される前に、２段階で減圧されることが多い。例えば、１段階目の減圧は１つのバルブによって実現され、２段階目の減圧はクラッチやブレーキのそれぞれに対応づけられたバルブによって実現される。以下、１段階目の減圧によって生じた圧力を「ライン圧」、２段階目の減圧によって生じた圧力を「作動圧」ともいう。ライン圧を一定に維持する手法がある一方で、ライン圧を運転条件に応じて変動させることによって燃費の改善を目指した手法が知られている（例えば特許文献１）。

特開２００４−０４４７７７号公報

上記先行技術が有する課題は、２段階目の減圧機構に異常が発生した場合に対処が難しいことである。２段階目の減圧機構に異常が発生すると、作動圧が正常な範囲から外れてしまい、クラッチやブレーキを正常に制御できなくなることがある。この他、装置の小型化や、低コスト化、省資源化、製造の容易化、使い勝手の向上等が望まれていた。

本発明は、先述した課題の少なくとも一部を解決するためのものであり、以下の形態として実現できる。

本発明の一形態によれば、第１の油圧を発生させる圧力発生部を制御すると共に、第１の油圧を減圧して、トランスミッションの作動要素に第２の油圧として負荷する電気的駆動弁の開度を調整するための目標電流となるように制御電流を制御する電子制御装置が提供される。この電子制御装置は、補償部を備える。補償部は、制御電流と目標電流とに乖離がある場合、乖離によって発生した第２の油圧の圧力値の変動の少なくとも一部を、圧力発生部に第１の油圧の圧力値を変更させることによって補償する。以下、電子制御装置はＥＣＵ（Electronic Control Unit）と略称する。

この形態によれば、２段階目の減圧を実行する電気的駆動弁に異常が発生した場合に、圧力発生部による対処ができる。

トランスミッションの概略構成を示す模式図。 ＥＣＵの内部構成を示す回路図。 油圧制御処理を示すフローチャート。 正常時における油圧と油路との関係を模式的に示すグラフ。 異常発生時における油圧と油路との関係を模式的に示すグラフ。

図１に模式的に示されたトランスミッション２０は、自動車に搭載される６速の自動変速機であり、エンジン５０と駆動輪６０との間でトルクを伝達する。トランスミッション２０は、トルクコンバータ２１０と、ギヤトレーン２２０と、油圧回路２３０とを備える。ギヤトレーン２２０は、オイルポンプ２２１と、クラッチ２２２，２２３と、ブレーキ２２４，２２５，２２６とを備える（以下、これらクラッチ及びブレーキを総称する場合、「作動要素」という）。油圧回路２３０は、ライン圧用ソレノイド弁２３１と、作動圧用ソレノイド弁２３２〜２３６を備える。

トルクコンバータ２１０は、エンジン５０から伝達されたトルクを増幅して、ギヤトレーン２２０に伝達する。ギヤトレーン２２０は、トルクコンバータ２１０から伝達されたトルクを駆動輪６０に伝達する。

オイルポンプ２２１は、ギヤトレーン２２０の回転によって、油圧を発生させ、オイルの流れを生み出す。オイルポンプ２２１から吐出されたオイルは、油路Ｌ０〜Ｌ６を流れ、その後、別の油路（図示しない）を経て、オイルポンプ２２１に環流する。オイルポンプ２２１によって発生した油圧は、油路Ｌ０を介して油圧回路２３０に伝達される。油圧回路２３０は、各作動要素に負荷される油圧（以下「作動圧」という）を制御することによって、ギヤトレーン２２０のギヤ比を決定する。

油圧回路２３０による油圧の制御は、ライン圧用ソレノイド弁２３１及び作動圧用ソレノイド弁２３２〜２３６それぞれの開度によって実現される。ライン圧用ソレノイド弁２３１は、オイルポンプ２２１によって発生した油圧を減圧する。ライン圧用ソレノイド弁２３１は、電流が流れていない場合に弁の開度が最大になり、電流値が増大すると開度が小さくなる。ライン圧用ソレノイド弁２３１による減圧後の油圧（ライン圧）は、油路Ｌ１を介して、作動圧用ソレノイド弁２３２〜２３６それぞれに負荷される。

作動圧用ソレノイド弁２３２〜２３６それぞれは、図１に示されるように、油路Ｌ２〜Ｌ６の何れか１つを介して、作動要素の何れか１つに対応づけられている。作動圧用ソレノイド弁２３２〜２３６は、弁の開度に応じてライン圧を減圧する。作動圧用ソレノイド弁２３２〜２３６は、電流が流れていない場合に弁の開度が最小になり、電流値が増大すると弁の開度が大きくなる。

ＥＣＵ３０は、ライン圧用ソレノイド弁２３１と、作動圧用ソレノイド弁２３２〜２３６との開度を制御する。ＥＣＵ３０は、図２に示されるように、電流制御回路３１〜３６（電流制御回路３２の内部構成および電流制御回路３３〜３６は図示しない）と、マイコン３９と、抵抗器Ｒａ，Ｒｂとを備える。電流制御回路３１〜３６それぞれは、互いに同じ内部構成を有し、ライン圧用ソレノイド弁２３１と、作動圧用ソレノイド弁２３２〜２３６との何れか１つに対応づけられている。以下、電流制御回路３１〜３６の代表として、電流制御回路３１について説明する。

電流制御回路３１は、ライン圧用ソレノイド弁２３１の開度を制御するための回路である。ライン圧用ソレノイド弁２３１は、ソレノイドＳ１を備える。ライン圧用ソレノイド弁２３１の開度は、ソレノイドＳ１を流れる電流値によって決定される。

電流制御回路３１は、スイッチング素子ＳＷと、オペアンプＯＰと、抵抗器Ｒ１〜Ｒ６と、コンデンサＣとを備える。スイッチング素子ＳＷは、パワーＭＯＳＦＥＴによって構成されており、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御における電流のオン／オフを実現する。車載バッテリによる電源ＶＢから供給された電流は、スイッチング素子ＳＷとソレノイドＳ１とを流れた後、抵抗器Ｒ１を流れる。抵抗器Ｒ１は、シャント抵抗として機能する。

オペアンプＯＰ及び抵抗器Ｒ２〜Ｒ５は、差動増幅回路として機能し、抵抗器Ｒ１を流れる電流Ｉ₁によって生じる降下電圧Ｖ₁を示す信号を増幅する。抵抗器Ｒ６及びコンデンサＣは、積分回路として機能し、増幅された信号を平準化する。平準化された信号は、マイコン３９が有するアナログポートＡＰ１に入力される。マイコン３９は、アナログポートＡＰ１に入力された信号をＡＤ（Analog Digital）変換する。マイコン３９は、この変換後の値を取得することによって、ソレノイドＳ１を流れる電流Ｉ₁の電流値を測定する。マイコン３９は、測定した電流値が目標電流の値に近づくように、スイッチング素子ＳＷのデューティ比をフィードバック制御する。マイコン３９は、このフィードバック制御のために、決定されたデューティ比を反映したパルス信号を、出力ポートＯＵＴから出力する。

抵抗器Ｒａ，Ｒｂは、電源ＶＢの電圧を分圧する分圧回路を構成する。分圧された電圧値を示す信号は、マイコン３９が有するアナログポートＡＰ２に入力される。マイコン３９は、アナログポートＡＰ２に入力された信号をＡＤ変換する。マイコン３９は、この変換後の値を取得することによって、電源ＶＢの電圧を監視する。

図３に示された油圧制御処理は、ＥＣＵ３０によって繰り返し実行される。まず、ソレノイドＳ１〜Ｓ６それぞれのデューティ比を算出する（ステップＳ４１０）。この算出は、先述したフィードバック制御の一環として実行される。

次に、算出されたデューティ比のうち、１００％のものが少なくとも１つあるかを判定する（ステップＳ４２０）。デューティ比が１００％のものが１つも無い場合（ステップＳ４２０、ＮＯ）、電源ＶＢの電圧が基準値以上かを判定する（ステップＳ４３０）。電源ＶＢの電圧が基準値以上の場合（ステップＳ４３０、ＹＥＳ）、ソレノイドＳ１のデューティ比を、通常の値に設定する（ステップＳ４７０）。通常の値のデューティ比とは、ライン圧を通常の値に収束させるための値である。通常の値のライン圧とは、作動圧用ソレノイド弁２３２〜２３６が正常である場合に設定される圧力である。

続いて、ソレノイドＳ１について設定されたデューティ比と、ソレノイドＳ２〜Ｓ６それぞれについて算出されたデューティ比とによって、各スイッチング素子ＳＷを制御し（ステップＳ４８０）、ステップＳ４１０に戻る。正常時においては、上記のステップを繰り返し実行することになる。

このように上記ステップを繰り返し実行する間に、算出されたデューティ比のうち、１００％のものが少なくとも１つあることを検出した場合（ステップＳ４２０、ＹＥＳ）、デューティ比が１００％であると算出されたソレノイドを、電流判定の対象のソレノイド（以下「対象ソレノイド」という）に設定する（ステップＳ４２５）。電流判定とは、後述するステップＳ４４０における判定のことである。一方、電源ＶＢの電圧が基準値未満であることを検出した場合（ステップＳ４３０、ＮＯ）、ソレノイドＳ２〜Ｓ６全てを対象ソレノイドに設定する（ステップＳ４３５）。

ステップＳ４２５又はステップＳ４３５によって対象ソレノイドが設定されると、対象ソレノイドについて、測定した電流値（測定電流）が目標電流よりも大幅に小さいかを判定する（ステップＳ４４０）。「大幅に」とは、測定電流と目標電流とが乖離していること、つまり、測定電流と目標電流との差が正常時において生じる範囲を超えていることを意味する。この判定は、例えば、測定電流と目標電流との差を、基準値と比較することによって実現される。この基準値は、正常な範囲か否かの境界に相当する値でもよいし、それよりも更に大きな乖離を示す値でもよい。なお、測定電流と目標電流との差を、測定電流と目標電流との比に代えて判定してもよい。

測定電流が目標電流よりも大幅に小さい場合（ステップＳ４４０、ＹＥＳ）、ソレノイドＳ１のデューティ比を通常の値よりも小さい値に設定する（ステップＳ４５０）。この小さい値は、予め定められた比率を通常の値に乗算することによって算出される。以下、ステップＳ４５０，Ｓ４６０に関して、対象ソレノイドがソレノイドＳ２である場合を例に取り、図４及び図５を参照しながら説明する。

図４及び図５の縦軸は油圧を示し、横軸は油路を模式的に示す。横軸の原点はオイルポンプ２２１に対応し、横軸が右に進むことは、油路が下流に進むことに対応する。図４に示されるように、正常時において、オイルポンプ２２１によって発生する油圧を圧力Ｐ_P、ライン圧（ソレノイドＳ１による減圧後の油圧）を圧力Ｐ_L、作動圧（ソレノイドＳ２による減圧後の油圧）を圧力Ｐ_Cとする。

測定電流が目標電流よりも大幅に小さいということは、図５にＡとして示されるように、対象ソレノイドによって必要以上の減圧が引き起こされていることが推定される。必要以上の減圧とは、正常分の減圧（図４，図５のＰ_L−Ｐ_C）に、過剰分の減圧（図５のΔＰ）が加わる減圧のことである。

本実施形態においては、先述したようにソレノイドＳ１のデューティ比を小さくすることによって（ステップＳ４５０）、図５のＢとして示されるようにライン圧を増大させる。ライン圧の増大は、図５のＣとして示されるように作動圧を増大させる。この作動圧の増大は、過剰分の減圧を補償する。本願における「補償」とは、過剰分の減圧をちょうど打ち消すことに限られない。つまり、ライン圧の増大による作動圧の増大分は、過剰分に満たなくてもよいし、過剰分を上回ってもよい。この補償によって、作動要素が正常に制御できないという不具合が回避される。

次に、ステップＳ４１０において算出したデューティ比を小さくして（ステップＳ４６０）、ステップＳ４８０を実行する。ステップＳ４６０は、電流判定の対象にならなかったソレノイド（正常に制御されているソレノイド）について、ライン圧の増大に伴う作動圧の増大分を相殺するために実行される。よって、対象ソレノイドのデューティ比は、ステップＳ４６０の対象外である。本願における「相殺」とは、ちょうど打ち消し合うことに限られない。つまりステップＳ４６０による作動圧の減少分は、上記増大分よりも大きくても小さくてもよい。ステップＳ４６０においてデューティ比をどの程度小さくするかは、ソレノイドＳ１のデューティ比がどの程度小さくされたかに応じて決定される。

測定電流が目標電流よりも大幅に小さい訳ではない場合（ステップＳ４４０、ＮＯ）、ステップＳ４７０に進む。この場合、上記のような過剰な減圧は生じていないと推定されるので、ライン圧を通常の値に設定するために、ステップＳ４７０によってソレノイドＳ１のデューティ比を通常の値に設定する。

このような過剰分の減圧の補償は、測定電流が目標電流よりも大幅に小さい場合であっても、図３と共に説明した通り、デューティ比が１００％のソレノイドが無く（ステップＳ４２０、ＮＯ）、且つ電源ＶＢの電圧が基準値以上であるとき（ステップＳ４３０、ＹＥＳ）には実行されない。この理由は、測定電流が目標電流よりも大幅に小さい場合であっても、その原因が不明であるときには、油圧制御処理とは異なる処理による対処が採用されていることである。

これに対して、抵抗が大きい又は電圧が小さいことによって、電流が大きくならないのであれば、その原因は明らかであるといえる。ステップＳ４２０は、電気抵抗が設計値よりも大きくなったソレノイドを検出するための処理である。ステップＳ４３０は、ソレノイドに印加される電圧の低下を検出するための処理である。ソレノイドの抵抗の増大は、例えば経年劣化や、ソレノイドの温度変化などによって引き起こされる。

なお、デューティ比が１００％になることの原因は、ソレノイドの電気抵抗の増大に限られず、他の原因として電流制御回路３１の一部（例えばスイッチング素子ＳＷ）の異常などが考えられる。但し、このような他の原因によってデューティ比が１００％になる可能性は低いと考えられるので、ステップＳ４２０は、ソレノイドの電気抵抗の増大を簡便に検出する手法として優れている。

基準値未満の電圧値が測定される原因についても、電源ＶＢの電圧降下に限られず、例えば抵抗器Ｒａ，Ｒｂ（分圧回路）の異常によって起こり得る。但し、このような他の原因によって基準値未満の電圧値が測定される可能性は低いと考えられるので、ステップＳ４３０は、電源ＶＢの電圧降下を簡便に検出する手法として優れている。

本実施形態によれば、ソレノイドＳ２〜Ｓ６の少なくとも１つについて所望の開度が実現できず、作動圧が正常値よりも小さいと推定される場合に、ソレノイドＳ１の開度を増大させることによって、作動圧を正常値に近づけることができる。さらに本実施形態によれば、上記のような異常検出や作動圧の回復を、新たなハードウエアを追加せずに実現できる。

本発明は、本明細書の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、先述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、先述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことができる。その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除できる。例えば、以下のものが例示される。

先述した実施形態は、作動圧用ソレノイド弁の制御電流が大きくなると作動圧が大きくなる特性を有し、作動圧が正常範囲にまで上昇しないという課題を解決するものである。これに限られず、作動圧用ソレノイド弁の制御電流が小さくなると作動圧が大きくなる形態において発生する課題を解決してもよいし、作動圧が正常範囲にまで下降しないという課題を解決してもよい。

デューティ比が１００％のソレノイドがあり、且つ、常時電源の電圧が基準値未満の場合に、測定電流と目標電流との乖離を判定してもよい。
測定電流と目標電流との乖離を判定するか否かの基準になるデューティ比の範囲は、１００％かそれ未満かでなくてもよく、例えば９９％以上かそれ未満かでもよい。
電源電圧が基準値未満の場合に、ライン圧用のソレノイドのデューティ比をどの程度小さくするかは、測定された電圧値に応じて決定してもよい。

ソレノイドを流れる電流値の制御は、ＰＷＭを用いたフィードバック制御によって実現しなくてもよく、例えば電圧値を直接、制御することによって実現してもよいし、開ループ制御によって実現してもよい。
作動圧用ソレノイド弁の数は、いくつでもよく、例えば１つでもよい。
作動圧用ソレノイド弁は、オン−オフ弁によって構成されてもよい。オン−オフ弁であっても、弁の開度を正常に制御できない場合、中間的な開度になり得るので、ライン圧の増大による補償が有効に作用することが考えられる。
ライン圧の増大は、オイルポンプによって発生する圧力を増大させることによって実現されてもよい。
ライン圧や作動圧の制御のための電気的駆動弁は、例えばモータで駆動する電動弁や、圧電素子で駆動するタイプの弁などでもよい。

ライン圧を増大させるための手法は、デューティ比の変更でなくてもよく、例えば、目標電流の変更でもよい。目標電流を変更する手法においても、制御の結果としてデューティ比が変更されることになる。目標電流を変更する手法の場合、スイッチング素子を制御した（ステップＳ４８０）後、デューティ比を算出する（ステップＳ４１０）前に、デューティ比が１００％か否かの判定（ステップＳ４２０）のために、目標電流を元に戻すのが好ましい。

制御電流と目標電流とに乖離があるかの判定を実行する条件は、デューティ比と電源電圧とが所定の関係にあることであってもよい。この手法は、例えば、デューティ比と電源電圧との関係を規定したマップを用いて実現してもよい。

本発明の適用対象は、６速以外のオートマチックトランスミッションでもよいし、セミオートマチックトランスミッションや、ＣＶＴ、マニュアルトランスミッション等、どのようなトランスミッションでもよい。

２０…トランスミッション、３０…ＥＣＵ、２２１…オイルポンプ、２３１…ライン圧用ソレノイド弁、２３２〜２３６…作動圧用ソレノイド弁

Claims (5)

1. 第１の油圧を発生させる圧力発生部（２２１，２３１）を制御すると共に、
   前記第１の油圧を減圧して、トランスミッション（２０）の作動要素に第２の油圧として負荷する電気的駆動弁（２３２〜２３６）の開度を調整するための目標電流となるように制御電流を制御する電子制御装置（３０）であって、
   前記制御電流と前記目標電流とに乖離がある場合、前記乖離によって発生した前記第２の油圧の圧力値の変動の少なくとも一部を、前記圧力発生部に前記第１の油圧の圧力値を変更させることによって補償する補償部（Ｓ４５０）
   を備える電子制御装置。
2. パルス幅変調によって前記目標電流に近づくように前記制御電流を制御し、
   前記乖離があるかの判定を、前記パルス幅変調におけるデューティ比が所定範囲外である場合に実行する判定部（Ｓ４４０）を備え、
   前記補償部は、前記乖離があると前記判定部によって判定された場合に、前記補償を実行する
   請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記電気的駆動弁は複数であり、前記電気的駆動弁をそれぞれ制御し、
   前記判定部は、前記乖離が発生している前記電気的駆動弁が少なくとも１つある場合、前記乖離があると判定する
   請求項２に記載の電子制御装置。
4. 前記デューティ比が前記所定範囲内である前記電気的駆動弁それぞれについて、前記第１の油圧の圧力値の変更による前記第２の油圧の圧力値の変動の少なくとも一部を、前記制御電流を制御することによって相殺する相殺部（Ｓ４６０）
   を備える請求項３に記載の電子制御装置。
5. 前記判定部は、前記乖離があるかの判定を、前記デューティ比が前記所定範囲外であることと、前記電気的駆動弁に印加される電圧値が基準範囲外であることとの少なくとも一方が満たされる場合に実行する
   請求項２から請求項４までの何れか一項に記載の電子制御装置。

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