JP2015102201A - 車両の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行環境などに応じて変速比を増大させる制御を設定しているときに、車両の走行安定性を向上させる制御が実行された場合に、エンジン回転数が過剰に増大することを抑制することができる車両の変速制御装置を提供する。
【解決手段】車両に要求される駆動力と車速とから第１変速比を設定する第１変速制御手段と、車両が走行する環境に応じて第２変速比を設定する第２変速制御手段と、車両の走行安定性を向上させるように前記第１変速比を基に該第１変速比を増減して第３変速比を設定する第３変速制御手段とを備えた車両の変速制御装置において、前記第２変速制御手段が実行されているときに、前記第３変速制御手段が実行された場合に、前記第１変速比と前記第２変速比と前記第３変速比とのうち、最も大きい変速比を選択するように構成されている（ステップＳ５）。
【選択図】図１

Description

この発明は、要求駆動力や車速あるいは走行環境に基づいて変速比を設定し、または車両の走行安定性を向上させるように変速比を変更するように構成された車両の変速制御装置に関するものである。

車両の旋回性能を向上させるように変速比を変更する制御装置が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された車両は、コーナを安定して走行するようにコーナの曲率半径に応じて変速比を変更するように構成されている。具体的には、前方のコーナに進入するときの目標車速を求め、現在の車速が目標車速以上の場合には、現在の車速と目標車速とから求められる減速度に応じた仮変速比を決定する。ついで、路面摩擦係数や路面勾配角度などの走行環境に応じて限界横力を求める。そして、仮変速比でコーナを走行する際に生じる横力が、限界横力以上になる場合には、限界横力以下になる変速比を設定するように構成されている。

なお、特許文献２には、前方の道路状況に応じて設定される変速比と、コーナの曲率半径に応じて設定される変速比と、コーナから脱出する際に要求される変速比との最大の変速比を選択するように構成された車両の変速制御装置が記載されている。また、特許文献３には、車速と目標エンジン回転数とから定められる第１変速比と、シーケンシャルレンジに応じた第２変速比と、走行環境に応じて定められる上限変速比とのうち最大の変速比を設定するように構成された車両の変速制御装置が記載されている。

特開２００６−２５０３３７号公報 特開２０００−０２７９８１号公報 特開２００９−１６８０４８号公報

特許文献１に記載されたようにコーナを走行するときなど制動力を増大させて車両の走行安定性を向上させるために、現在設定されている変速比から上記制動力の増大量に基づいて変速比を増大させる制御を実行する場合がある。また、登降坂路を走行しているときなど走行環境に応じて、運転者による要求駆動力と車速とから定められる変速比よりも大きい変速比を設定する制御を実行する場合がある。したがって、登降坂路走行時に比較的大きい変速比を設定しているときにコーナを走行すると、上記登降坂路に応じた変速比から更にダウンシフトされる可能性がある。上述した各制御は、運転者による操作に基づいて実行されるものではないので、上記のように運転者による要求駆動力と車速とから定められる変速比よりも大きい変速比を設定して走行している時に、車両の走行安定性を向上させるために更に変速比を大きくする制御を実行すると、エンジン回転数が過剰に増大して運転者に違和感を与える可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、走行環境などに応じて変速比を増大させる制御を設定しているときに、車両の走行安定性を向上させる制御が実行された場合に、エンジン回転数が過剰に増大することを抑制することができる車両の変速制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、車両に要求される駆動力と車速とから第１変速比を設定する第１変速制御手段と、車両が走行する環境に応じて第２変速比を設定する第２変速制御手段と、車両の走行安定性を向上させるように前記第１変速比を基に該第１変速比を増減して第３変速比を設定する第３変速制御手段とを備えた車両の変速制御装置において、前記第２変速制御手段が実行されているときに、前記第３変速制御手段が実行された場合に、前記第１変速比と前記第２変速比と前記第３変速比とのうち、最も大きい変速比を選択するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、車両が走行する環境に応じて第２変速比を設定する第２変速制御手段が実行されているときに、車両の走行安定性を向上させるように車両に要求される駆動力と車速とに基づいて定められる第１変速比を基に、その第１変速比を増減して第３変速比を設定する第３変速制御手段が実行された場合に、それら各変速比のうち最も大きい変速比を設定する。そのため、第２変速制御手段と第３変速制御手段とが実行されたときに、変速比が第１変速比よりも過剰に増大することを抑制することができる。その結果、変速比の増大に伴って変化するエンジン回転数の変化量を小さくすることができるので、運転者に違和感を与えることを抑制することができる。

この発明に係る車両の変速制御装置の制御の一例を説明するためのフローチャートである。 図１に示す制御を実行したときにおける変速比およびエンジン回転数の変化を示すタイムチャートである。 登降坂制御により設定される変速比から旋回制御により設定される変速比に変更する際に運転者に違和感を与えることを抑制する制御の一例を説明するためのフローチャートである。 図３に示す制御を実行したときにおける変速比およびエンジン回転数の変化を示すタイムチャートである。 この発明で対象とする車両の一例を示す模式図である。

この発明で対象とする車両の構成の一例を図５を参照して説明する。図５に示す車両は、駆動力源である内燃機関１（以下、エンジン１と記す。）と、エンジン１の出力トルクを増減して駆動輪２，２に伝達する変速機３とを備えている。具体的には、エンジン１の出力軸に変速機３が連結され、その変速機３の出力軸に、プロペラシャフト４およびデファレンシャルギヤ５を介して駆動輪２，２が連結されている。この変速機３は、エンジン１の出力トルクを増減し、あるいはエンジン１の回転数を制御することができるものであり、エンジン１の出力トルクやエンジン１の回転数を連続的に変化させることが好ましい。そのため、変速機３は、従来知られたベルト式無段変速機やトロイダル式無段変速機、あるいは電動機を用いた電気式の無段変速機などの無段変速機が好ましい。なお、図５に示す車両は、前輪６，６が操舵輪であって、前輪６，６および後輪２，２のそれぞれにブレーキ７が設けられている。また、図５に示す例では、フロントエンジン・リヤドライブ型の車両を示しているが、フロントエンジン・フロントドライブ型の車両であってもよい。

そして、エンジン１や変速機３を制御するための電子制御装置８が設けられている。この電子制御装置８は、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサ、操舵角を検出するセンサ、車速を検出するセンサ、ナビゲーションシステムなどの各センサ９から信号が入力され、その入力された信号および予め用意されたマップや演算式などに応じて、スロットルバルブ、点火プラグ、変速機３の変速比を制御するアクチュエータ、各ブレーキ７を制御するアクチュエータ１０などに信号を出力するように構成されている。

このように構成された車両は、通常、アクセル開度と車速とに応じてエンジン１の出力トルクと変速機３の変速比とが定められる。その一例としては、従来知られているトルクデマンド制御により、エンジン１の出力トルクと変速機３の変速比とが定められる。そのトルクデマンド制御を簡単に説明する。トルクデマンド制御は、まず、アクセルペダルの操作量と車速とから車両に要求される駆動力（要求駆動力）を予め用意された駆動力マップに基づいて定め、その駆動力に基づいてエンジン１の出力（パワー）が定められる。ついで、エンジン１の出力と予め用意された最適燃費線とからエンジン１の目標回転数を定め、目標回転数と車速とに応じて変速機３の変速比を定める。そして、エンジン１の出力と上記のように定められたエンジン１の目標回転数とから、エンジン１の出力トルクを算出して、その出力トルクに基づいてスロットルバルブの開度や点火時期が定められる。なお、トルクデマンド制御がこの発明における第１変速制御手段に相当し、そのトルクデマンド制御により設定される変速比がこの発明における第１変速比に相当する。

一方、登降坂路の勾配角度などに応じた変速比を設定するように構成された従来知られている登降坂制御や、ナビゲーションシステムにより読み込まれた路面状態などに応じた変速比を設定するように構成された従来知られているナビ連動制御などが実行される場合がある。すなわち、上記トルクデマンド制御により設定される制御とは異なる変速比を、走行環境に応じて設定する場合がある。これらの制御の一例としては、車両が降坂路を走行している時にエンジンブレーキ力を増大させるために、トルクデマンド制御により設定される変速比よりも大きい変速比が設定される。また車両が登坂路を走行している時には、大きい駆動力が要求されるので、トルクデマンド制御により設定される変速比よりも大きい変速比が設定される。さらに、路面摩擦係数が小さい走行路を走行する場合には、駆動輪２がスリップすることを抑制するために、トルクデマンド制御により設定される変速比よりも小さい変速比を設定する。なお、上記登降坂制御やナビ連動制御など車両が走行する環境に応じて変速比を設定する制御がこの発明における第２変速制御手段に相当し、その制御により設定される変速比がこの発明における第２変速比に相当する。

他方、旋回性能を向上させるためや制振性能を向上させるためなど車両の走行安定性を向上させるために種々の条件により、上記のように運転者によるアクセルペダルの操作量に基づいて定められる要求駆動力とは異なる目標駆動力を定める場合がある。具体的には、操舵角などに応じて定められる旋回走行経路よりも、実際の旋回走行経路がアンダーステア傾向になる場合には、前記要求駆動力よりも目標駆動力を低下させまたは制動力を増大させる。それとは反対に、オーバーステア傾向になる場合には、前記要求駆動力よりも目標駆動力を増大させまたは制動力を減少させる。または、前輪６，６および後輪２，２の接地荷重を変化させて制振性能を向上させるために、要求駆動力よりも目標駆動力を増減し、または制動力を増減する場合がある。なお、以下の説明では、駆動力および制動力を区別することなく、制駆動力と示す場合がある。

上記のように定められた目標駆動力に実際の駆動力を追従させるために、主にエンジン１の出力トルクや変速比が制御される。具体的には、制動力を増大させる場合には、まず、エンジン１のポンピングロスなどに基づくエンジンブレーキ力を増大させる。また、エンジンブレーキ力のみでは、目標駆動力を出力することができない場合には、エンジンブレーキ力を増大させるために変速機３の変速比を、現在設定されている変速比から増大させる。それとは反対に制動力を減少させる場合には、エンジンブレーキ力を減少させ、また変速比を現在設定されている変速比から減少させる。また、駆動力を減少させる場合には、まず、エンジン１の出力トルクを減少させる。さらに、エンジン１の応答遅れなどにより目標駆動力に追従させて駆動力を低下させることができない場合には、変速機３によるトルクの増幅率を低下させるために変速比を小さくする。それとは反対に駆動力を増大させる場合には、エンジン１の出力トルクを増大させ、また変速機３の変速比を大きくする。なお、エンジンブレーキ力は、従来知られたエンジンの制御と同様にスロットル開度や点火時期などを制御することより増減させることができる。また、上述した旋回性能や制振性能を向上させるように、言い換えると車両の挙動を向上させるように変速比を設定する制御が、この発明における第３変速制御手段に相当し、その制御により設定される変速比がこの発明における第３変速比に相当する。

上述したように走行環境に応じて変速比を設定する場合には、運転者によるアクセルペダルの操作量などに基づいて定められる変速比とは異なる変速比が設定され、また車両の走行安定性を向上させる場合にも、運転者によるアクセルペダルの操作などに基づいて定められる変速比とは異なる変速比が設定される。そのため、この発明に係る変速制御装置は、上記各制御が実行されてエンジン回転数が過剰に増大して運転者に違和感を与えることを抑制するように構成されている。その制御の一例を図１に示している。なお、図１に示す制御は、所定時間毎に繰り返し実行される。また、図１に示す例では、登降坂制御と旋回性能を向上させる旋回制御とが実行された場合を例に挙げて示している。

図１に示す例では、まず、アクセル開度と車速とにより設定される変速比を演算する（ステップＳ１）。このステップＳ１は、上述したトルクデマンド制御により演算することができる。ついで、登降坂制御による変速比を演算する（ステップＳ２）。このステップＳ２は、例えば、ナビゲーションシステムや車両に搭載された加速度センサなどにより走行路の勾配角度を検出して、その勾配角度に応じて変速比を設定する。さらに、旋回制御による制駆動力の変化量を演算する（ステップＳ３）。このステップＳ３は、上述したように車両が旋回走行するときにおける操舵角などに応じて定められる旋回走行経路と実際の旋回走行経路とから制駆動力の変化量を演算することができる。そして、ステップＳ１により演算された変速比を基に旋回制御による変速比を演算する（ステップＳ４）。具体的には、ステップＳ３により演算された制駆動力の変化量に基づいて、エンジン回転数の変化量を算出する。ついで、そのエンジン回転数の変化量に基づいて変速比の変化量を求めた後に、ステップＳ１により演算された変速比に、上記変速比の変化量を加算して変速比を演算する。

そして、上記ステップＳ１およびステップＳ２ならびにステップＳ４で演算された変速比のうち、最も大きい変速比を選択して、目標変速比として（ステップＳ５）、その目標変速比となるように、電子制御装置８から変速比を制御するアクチュエータに信号を出力する（ステップＳ６）。

図１に示す制御例を実行したときにおける変速比、エンジン回転数の変化を図２に示している。なお、図２に示す例は、アクセル開度が「０」であり、かつ降坂路を一定車速で走行しているときにコーナを走行する例を示している。また、図２に示す例では、登降坂制御が実行される前のエンジン回転数を基準に、エンジン回転数の変化量を示し、またトルクデマンド制御により設定される変速比を基準に変速比の変化量を示している。図２に示す例では、まず、登降坂制御および旋回制御が実行される以前（ｔ０時点）では、トルクデマンド制御により設定される変速比に制御され、エンジン回転数がその変速比と車速とに応じた回転数になっている。その変速比が設定されて走行しているときに降坂路を走行するなどして登降坂制御が実行されると（ｔ１時点）、変速比が、その登降坂制御により定められる変速比に変更される。具体的には、変速比が増大させられる。そのため、エンジン回転数は、登降坂制御により設定される変速比と車速とに応じてエンジン回転数が増大させられる。

上記のように登降坂制御に応じた変速比に設定されて走行しているときに、コーナを走行して旋回制御が実行されると（ｔ２時点）、図１に示すステップＳ３およびステップＳ４に基づいてトルクデマンド制御により設定される変速比を基に旋回制御による変速比が演算される。図２には、旋回制御により演算された変速比を破線で示している。図２に示すように旋回制御により演算される変速比は、登降坂制御により演算される変速比よりも小さいので、図１に示す制御におけるステップＳ５で登降坂制御による変速比が選択される。すなわち、登降坂制御による変速比が維持される。そのため、エンジン回転数は、ｔ１時点から変化することなく維持される。なお、登降坂制御による変速比よりも旋回制御により演算される変速比が大きい場合には、登降坂制御により設定されている変速比から、旋回制御により設定される変速比に増大させられる。そのように旋回制御により設定される変速比に増大させられた場合には、その変速比の変化に応じてエンジン回転数が増大するが、旋回制御は、トルクデマンド制御により設定される変速比を基に増加させる変速比を定めているので、登降坂制御により設定される変速比を基に変速比が増加させられるときよりも、エンジン回転数の増加量を低減することができる。

上記のように登降坂制御に応じて変速比が定められているときに、旋回制御が実行された場合に、登降坂制御と旋回制御とトルクデマンド制御とのそれぞれで設定される変速比のうち最も大きい変速比を選択することにより、エンジン回転数が過剰に増大することを抑制することができる。その結果、運転者が違和感を受けることを抑制することができる。また、トルクデマンド制御により設定される変速比を基に旋回制御により変速比を増加させる量を定めることにより、登降坂制御により変速比が定められて走行しているときに、旋回制御により定められる変速比に変化させられたとしても、その変速に伴ってエンジン回転数が過剰に増大することを抑制することができる。その結果、運転者に違和感を与えることを抑制することができる。さらに、登降坂制御により設定される変速比を維持してコーナを走行するとしても、登降坂制御により制駆動力が増大させられているので、旋回性能を向上させることができる。

上述したように登降坂制御と旋回制御とが実行されかつ登降坂制御により設定される変速比が選択されて走行しているときに、登降坂制御が終了すると、旋回制御により設定される変速比に変速される。このときに、急激にエンジン回転数が低下して、言い換えるとエンジンブレーキ力が低下して旋回性能が急激に変化することを抑制することが好ましい。ここで、登降坂制御が終了して旋回制御により設定される変速比に変速する際の制御について説明する。図３は、その制御を説明するためのフローチャートを示している。なお、図３におけるステップＳ１からステップＳ５は、図１に示すフローチャートと同様であるので、その説明を省略する。図３に示す例では、ステップＳ５で目標変速比が定められたら、旋回制御が実行されているか否かが判断される（ステップＳ７）。このステップＳ７は、旋回制御を実行するフラグがオンになっているか否かによって判断することができる。旋回制御が実行されておらず、ステップＳ７で否定的に判断された場合には、ステップＳ５で選択された目標変速比となるように、電子制御装置８から変速比を制御するアクチュエータに信号を出力する（ステップＳ８）。なお、旋回制御が実行されていない場合には、登降坂制御またはトルクデマンド制御のいずれかの変速比が目標変速比となる。

それとは反対に、旋回制御が実行されていてステップＳ７で肯定的に判断された場合には、登降坂制御が終了し、かつ所定時間前に登降坂制御により定められる変速比を出力していたか否かを判断する（ステップＳ９）。図３に示す制御例では、登降坂制御が終了して旋回制御により設定される変速比に変更する際に、急激にエンジン回転数が低下することを抑制するものであり、変速比の変化量が比較的小さくなるように制御される。したがって、登降坂制御が終了してから旋回制御により設定される変速比となるまでの時間がかかる。そのため、ステップＳ９では、登降坂制御が終了して旋回制御により設定される変速比となるまでの時間が経過したか否かを判断する。すなわち、ステップＳ９における所定時間は、上記変速に要する時間であって、予め定められた時間、あるいは登降坂制御と旋回制御とにより定められる変速比の偏差に基づいた時間である。

登降坂制御が実行され、または登降坂制御が終了してから所定時間経過している場合には、上記ステップＳ５で設定された目標変速比となるように、電子制御装置８から変速比を制御するアクチュエータに信号を出力する（ステップＳ８）。なお、登降坂制御が終了しかつ所定時間経過している場合には、ステップＳ５で選択される目標変速比は、旋回制御により設定される変速比あるいはトルクデマンド制御により設定される変速比となる。

登降坂制御が終了し、かつ所定時間前に登降坂制御により定められる変速比を出力していて、ステップＳ９で肯定的に判断された場合には、１回の演算での変速比の最大減少量を決定する（ステップＳ１０）。このステップＳ１０は、変速比が減少してエンジン回転数が低下することに伴って制駆動力が変化したときに、運転者に違和感を与える程に旋回性能が変化することを抑制するためであり、そのように運転者に違和感を与えないように変速比の最大減少量が予め定められている。なお、その最大減少量は、車速やコーナの半径など種々の条件に応じて適宜定めてもよい。

ついで、変速比の変化量をステップＳ１０で決定された最大減少量以下に制限して、目標変速比を修正し（ステップＳ１１）、その修正された目標変速比となるように、電子制御装置８から変速比を制御するアクチュエータに信号を出力する（ステップＳ８）。

つぎに、図３に示す制御を図４に示すタイムチャートを参照して説明する。なお、図４に示すタイムチャートでは、ｔ２時点までが図２に示すタイムチャートと同様であるので、その説明を省略する。図４に示す例では、ｔ２時点で登降坂制御により設定される変速比が選択されている。そして、そのように登降坂制御により設定される変速比が維持されかつ旋回制御が実行されているときに、登降坂制御が終了すると（ｔ３時点）、図３におけるステップＳ９で肯定的に判断されるので、ステップＳ１０およびステップＳ１１により、１回の演算での変速比の最大減少量が決定されて、変速比の変化量が上記最大減少量以下となるように目標変速比が修正される。したがって、図４に示す例では、変速比の変化率が比較的小さく緩やかに減少する。そのため、その変速比の変化量に応じてエンジン回転数が低下するので、エンジン回転数の変化率も比較的小さく緩やかになる。

上述したように登降坂制御が終了して旋回制御により設定される変速比に変更する際に、その変速比の変化量を小さくすることにより、エンジン回転数が急激に変化することを抑制することができ、エンジン回転数の変化により運転者に違和感を与えることを抑制することができる。また、エンジン回転数の変化率を小さくすることができるので、エンジンブレーキ力が急激に低下することを抑制することができる。その結果、旋回性能が急激に変化するなど運転者に違和感を与えることを抑制することができる。

１…エンジン、 ２…駆動輪、 ３…変速機、 ４…プロペラシャフト、 ５…デファレンシャルギヤ、 ６…前輪、 ７…ブレーキ、 ８…電子制御装置、 ９…センサ、 １０…アクチュエータ。

Claims (1)

1. 車両に要求される駆動力と車速とから第１変速比を設定する第１変速制御手段と、車両が走行する環境に応じて第２変速比を設定する第２変速制御手段と、車両の走行安定性を向上させるように前記第１変速比を基に該第１変速比を増減して第３変速比を設定する第３変速制御手段とを備えた車両の変速制御装置において、
   前記第２変速制御手段が実行されているときに、前記第３変速制御手段が実行された場合に、前記第１変速比と前記第２変速比と前記第３変速比とのうち、最も大きい変速比を選択するように構成されていることを特徴とする車両の変速制御装置。

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