JP2017115782A - 変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保護制御を必要かつ十分に行うことができる、変速機の制御装置を提供する。【解決手段】Ｇセンサ２６の検出信号から加速度が取得される。また、車速センサ２５の検出信号から車両１の車速が取得される。車両１の停車中にＧセンサ２６の検出信号から取得される加速度が所定値以上である場合、車両１の発進時に保護制御が行われる。車両１の走行中にＧセンサの検出信号から取得される加速度から車速の変化による加速度が算出され、その算出加速度が車両１の前進方向の増速による加速度であって、車速センサ２５の検出信号から取得される車速の時間微分値が算出加速度を含む所定範囲内に入ると、保護制御が終了される。【選択図】図１

Description

本発明は、変速機の制御装置に関し、とくに、無段変速機に好適な制御装置に関する。

エンジンを駆動源とする車両では、エンジンの出力が無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）などの変速機を介して駆動輪に伝達される。

たとえば、車両の前進方向に上り急勾配を有する登坂路において、変速機のシフトポジションが前進ポジションに入れられて、車両が発進される際、車両が少し後退（ずり下がり）した後に前進（登坂）する場合がある。

最近の車両には、ＡＢＳ（Antilock Brake System）制御に必要なＧセンサ（加速度センサ）が標準で搭載されているので、変速機を制御する制御装置では、Ｇセンサの検出信号から車両が所在している路面の勾配を取得することができる。しかしながら、車両に一般的に搭載されている車速センサは、ロータが一定角度回転する度にパルス信号を出力するものであり、その回転方向を検出することができない。そのため、制御装置では、車両が登坂路を前進しているのか後退しているのかを車速センサの検出信号から判断することができず、車両が登坂路で発進される際には、車速が十分に上昇するまで、車両のずり下がりを懸念した保護制御（安全制御）が行われる。

特開２０１５−１９４１６９号公報

たとえば、ベルト式の無段変速機が搭載された車両では、ずり下がりにより無段変速機のベルトの滑りが発生するおそれがあるので、保護制御として、ベルトの挟圧を増大させる制御などが行われる。ところが、ベルトの挟圧を増大させると、油圧を発生させるオイルポンプの負荷が大きくなるので、保護制御が長く続けられるほど車両の燃費が悪化してしまう。

本発明の目的は、保護制御を必要かつ十分に行うことができる、変速機の制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る変速機の制御装置は、車両の駆動源からのトルクが入力される変速機の制御装置であって、車両に搭載されているＧセンサの検出信号から加速度を取得する加速度取得手段と、車両に搭載されている車速センサの検出信号から車両の車速を取得する車速取得手段と、車両の停車状態で加速度取得手段により取得される加速度が所定値以上である場合における車両の発進時に、変速機に入力されるトルクを制限する指令を出力する制御を少なくとも含む保護制御を実行する保護制御実行手段と、保護制御の実行中に、加速度取得手段により取得される加速度から車速の変化による加速度を算出し、その算出加速度が車両の前進方向の増速による加速度であり、かつ、車速取得手段により取得される車速の時間微分値が算出加速度を含む所定範囲内に入ったことに応じて、保護制御を終了する保護制御終了手段とを含む。

この構成によれば、Ｇセンサの検出信号から加速度が取得される。また、車速センサの検出信号から車両の車速が取得される。停車中の車両に作用する加速度は、重力加速度であるから、車両の停車中にＧセンサの検出信号から取得される加速度は、停車中の路面の勾配に対応する。したがって、車両の停車中にＧセンサの検出信号から取得される加速度が所定値以上である場合、停車中の路面が所定値以上の加速度に対応する勾配を有している。かかる場合における車両の発進時には、保護制御が行われる。

保護制御には、変速機に入力されるトルクを制限する指令を出力する制御が含まれる。これにより、変速機に過大なトルクが入力されることを抑制でき、過大なトルクによる変速機の破損などの発生を抑制することができる。

車両の走行中にＧセンサの検出信号から取得される加速度は、路面の勾配による加速度と、車速の変化による加速度とを含む。車両の停車中（保護制御の開始前）に路面の勾配による加速度が取得されているので、車両の走行中にＧセンサの検出信号から取得される加速度から車速の変化による加速度を算出することができる。その算出加速度が車両の前進方向の増速による加速度であって、車速センサの検出信号から取得される車速の時間微分値が算出加速度を含む所定範囲内となるのは、前進方向の車速が０を超えて上昇している場合である。したがって、その場合には、車両のずり下がりの懸念が解消されているので、保護制御が終了される。これにより、車速が十分に上昇するまで保護制御が継続される構成と比べて、保護制御を短時間で終了させることができる。その結果、保護制御が無駄に長く継続することによる不都合、たとえば、変速機に入力されるトルクの制限による登坂性能の低下などを抑制することができる。

本発明によれば、保護制御を必要かつ十分に行うことができ、車両のずり下がり時に変速機を保護することができながら、保護制御による不都合の発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る制御装置が搭載された車両の要部の構成を示す図である。 車両のずり下がりについて説明するための図である。 車両が登坂路で発進（坂道発進）される際に行われる保護制御について説明するためのタイミングチャートである。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜車両の要部構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置が搭載された車両１の要部の構成を示す図である。

車両１は、エンジン２を駆動源とする自動車である。エンジン２の出力は、トルクコンバータ３および無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）４を介して、車両１の駆動輪（たとえば、左右の前輪）に伝達される。

エンジン２には、エンジン２の燃焼室への吸気量を調整するための電子スロットルバルブ、燃料を吸入空気に噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）および燃焼室内に電気放電を生じさせる点火プラグなどが設けられている。また、エンジン２には、その始動のためのスタータが付随して設けられている。

無段変速機４には、インプット軸と、アウトプット軸と、トルクコンバータ３からインプット軸に入力される動力を無段階に変速してアウトプット軸に出力するベルト変速機構と、アウトプット軸の動力を左右の駆動輪に伝達するためのデファレンシャルギヤとが内蔵されている。ベルト変速機構には、プライマリプーリ、セカンダリプーリおよびプライマリプーリとセカンダリプーリとに巻き掛けられたベルトが含まれる。

車両１には、ＣＰＵおよびメモリなどを含む構成の複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が備えられている。複数のＥＣＵには、エンジンＥＣＵ１１、ＣＶＴＥＣＵ１２およびＡＢＳ（Antilock Brake System）ＥＣＵ１３が含まれる。各ＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。

エンジンＥＣＵ１１には、アクセルセンサ２１、エンジン回転数センサ２２およびスロットル開度センサ２３などが接続されている。

アクセルセンサ２１は、運転者により操作されるアクセルペダル（図示せず）の操作量に応じた検出信号を出力する。エンジンＥＣＵ１１は、アクセルセンサ２１から入力される信号に基づいて、アクセルペダルの最大操作量に対する操作量の割合、つまりアクセルペダルが踏み込まれていないときを０％とし、アクセルペダルが最大に踏み込まれたときを１００％とする百分率であるアクセル開度を演算する。

エンジン回転数センサ２２は、エンジン２の回転（クランクシャフトの回転）に同期したパルス信号を検出信号として出力する。エンジンＥＣＵ１１は、エンジン回転数センサ２２から入力されるパルス信号の周波数をエンジン２の回転数（エンジン回転数）に換算する。

スロットル開度センサ２３は、電子スロットルバルブの開度（スロットル開度）に応じた検出信号を出力する。

エンジンＥＣＵ１１は、各種センサの検出信号から取得した情報および／または他のＥＣＵから入力される種々の情報などに基づいて、エンジン２の始動、停止および出力調整などのため、エンジン２に設けられた電子スロットルバルブ、インジェクタおよび点火プラグなどを制御する。

ＣＶＴＥＣＵ１２には、シフトポジションセンサ２４などが接続されている。

シフトポジションセンサ２４は、シフトレバー（セレクトレバー）のポジションに応じた検出信号を出力する。シフトレバーのポジションとして、たとえば、Ｐ（パーキング）ポジション、Ｒ（リバース）ポジション、Ｎ（ニュートラル）ポジションおよびＤ（ドライブ）ポジションが設けられている。Ｐポジション、Ｒポジション、ＮポジションおよびＤポジションは、それぞれＰレンジ、Ｒレンジ、ＮレンジおよびＤレンジに対応する。シフトレバーは、Ｐポジション、Ｒポジション、ＮポジションおよびＤポジションの間でシフト操作することができ、そのシフト操作により、レンジの切り替えを指示することができる。

ＣＶＴＥＣＵ１２は、各種センサの検出信号から取得した情報および／または他のＥＣＵから入力される種々の情報などに基づいて、無段変速機４の変速比の変更などのため、無段変速機４の各部に油圧を供給するための油圧回路に含まれる各種のバルブなどを制御する。

ＡＢＳＥＣＵ１３には、車速センサ２５およびＧセンサ２６などが接続されている。

車速センサ２５は、たとえば、車両１の走行に伴って回転する磁性体からなるロータと、ロータと非接触に設けられた電磁ピックアップとを備えている。ロータが一定角度回転する度に、電磁ピックアップからパルス信号が出力され、そのパルス信号がＡＢＳＥＣＵ１３に検出信号として入力される。パルス信号の周波数は、車速に対応するので、ＡＢＳＥＣＵ１３は、車速センサ２５から入力されるパルス信号の周波数を車速に換算して取得する。

なお、車速センサ２５は、無段変速機４のアウトプット軸の回転に同期したパルス信号を出力する出力回転数センサで代用されてもよい。この場合、出力回転数センサから出力されるパルス信号がＣＶＴＥＣＵ１２に入力される。ＣＶＴＥＣＵ１２は、出力回転数センサから入力されるパルス信号の周波数をアウトプット軸の回転数である出力回転数に換算する。さらに、ＣＶＴＥＣＵ１２は、最終変速比などに基づいて、出力回転数から車両１の車速を演算する。

Ｇセンサ２６は、車両１の加速度に応じた検出信号を出力する。車両１が停車している状態では、ＡＢＳＥＣＵ１３は、Ｇセンサ２６の検出信号から加速度を取得する。

ＡＢＳＥＣＵ１３は、各種センサの検出信号から取得した情報および／または他のＥＣＵから入力される種々の情報などに基づいて、ブレーキアクチュエータ２７などを制御し、車両１の姿勢が安定に保たれた状態で車両１が制動されるように、各ブレーキから車輪に付与される制動力を制御する。

＜保護制御＞
図２は、車両１のずり下がりについて説明するための図である。図３は、車両１が登坂路で発進（坂道発進）される際に行われる保護制御について説明するためのタイミングチャートである。

図２に示されるように、車両１の前進方向に上り急勾配を有する登坂路において、シフトポジションがＤポジションに入れられて、車両１が発進される際、車両１が「Ａ」の位置から「Ｂ」の位置に少し後退（ずり下がり）した後、前進（登坂）して、「Ｃ」の位置を通過する場合がある。

停車中の車両１には、走行による加速度が作用していないので、車両１の停車中にＧセンサ２６の検出信号から取得される加速度（以下、「Ｇセンサ値」という。）は、路面の勾配による加速度成分のみである。したがって、車両１の停車中に取得されるＧセンサ値は、車両１が停車中の路面の勾配に対応する。Ｇセンサ値は、ＡＢＳＥＣＵ１３により取得されて、ＡＢＳＥＣＵ１３からＣＶＴＥＣＵ１２に送信されてもよいし、Ｇセンサ２６の検出信号がＣＶＴＥＣＵ１２に入力される構成では、ＣＶＴＥＣＵ１２により、Ｇセンサ値が取得されてもよい。いずれにしても、ＣＶＴＥＣＵ１２により、Ｇセンサ値が一定の周期で取得される。

Ｇセンサ値が所定値以上である場合、ＣＶＴＥＣＵ１２により、無段変速機４を保護するため、車両１のずり下がりを懸念した保護制御が実行される。たとえば、車両１のずり下がりが発生すると、無段変速機４のベルトの滑りが発生するおそれがあるので、保護制御には、ベルトの挟圧を増大させる制御が含まれる。これにより、無段変速機４のベルトの滑りが発生を抑制することができ、ベルトの耐久性の低下を抑制することができる。また、車両１のずり下がりが発生すると、運転者によりアクセルペダルが踏み込まれて、無段変速機４に過大なトルクが入力されるおそれがあるので、保護制御には、ＣＶＴＥＣＵ１２からエンジンＥＣＵ１１にトルク制限指令を出力する制御が含まれる。エンジンＥＣＵ１１にトルク制限指令が入力されると、エンジンＥＣＵ１１により、エンジン２の電子スロットルバルブの開度が低減されて、エンジン２から出力されるトルク（エンジントルク）が制限される。これにより、無段変速機４に過大なトルクが入力されることを抑制でき、過大なトルクによるベルトの滑りの発生や無段変速機４に含まれるギヤやクラッチの破損などを抑制することができる。

ブレーキが解除されて、アクセルペダルが踏まれると、車両１が発進する（時刻Ｔ１）。車両１の発進後、エンジン２から駆動輪に入力される駆動力が路面の勾配に応じた駆動力（車両１に作用する勾配抵抗）Ｆ_θよりも小さいと、車両１のずり下がりが発生する。

車両１のずり下がりが発生した場合、図３に示されるように、車両１の後進による加速度によりＧセンサ値が低下する。一方、車速センサ２５の検出信号から求められる車速は、車両１の前進／後進にかかわらず、正の値である。そのため、車速の時間微分により求められる加速度は、車両１がずり下がりにより後退していても、正の値となる。

その後、駆動力の増大に伴って、後退車速が減小すると（前進車速が増大すると）、Ｇセンサ値が車両１の発進時のＧセンサ値よりも大きくなり、車速の時間微分により求められる加速度が減小する。

そして、車両１が「Ｂ」の位置で一旦停止した後（時刻Ｔ２）、前進し始めると、Ｇセンサ値が車両１の発進時のＧセンサ値よりも大きい状態が続きながら、前進車速の増大により、車速の時間微分により求められる加速度が増大する。その結果、Ｇセンサ値が車両１の発進時のＧセンサ値に対して「＋」の値となり、車速の時間微分により求められる加速度の「＋」の値となる。また、車両１の発進時のＧセンサ値は、路面の勾配による加速度成分のみであるのに対し、現在のＧセンサ値には、路面の勾配による加速度成分と車両１の走行による加速度成分とが含まれる。したがって、車両１の発進時のＧセンサ値に対する現在のＧセンサ値の増分は、車両１の走行による加速度成分である。そのため、車速の時間微分により求められる加速度は、車両１の発進時のＧセンサ値に対する現在のＧセンサ値の増分が含まれる所定範囲内の値となる。

Ｇセンサ値が車両１の前進方向の増速に応じた「＋」の値となって、車速の時間微分により求められる加速度が所定範囲内の値になり、駆動力が路面の勾配に応じた駆動力Ｆ_θ以上になると、ＣＶＴＥＣＵ１２により、車両１のずり下がりを懸念した保護制御が終了される（時刻Ｔ３）。

＜作用効果＞
以上のように、Ｇセンサ値が所定値以上である場合、車両１のずり下がりを懸念した保護制御が実行される。そして、その保護制御は、車両１の前進方向の車速が０を超えて上昇すると終了される。これにより、車速が十分に上昇するまで保護制御が継続される構成と比べて、保護制御を短時間で終了させることができる。その結果、保護制御が無駄に長く継続することによる不都合、たとえば、無段変速機４に入力されるトルクの制限による車両１の登坂性能の低下、無段変速機４のベルトの挟圧の増大による燃費の悪化などを抑制することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

前述の各センサは、本発明に関連するセンサを例示したものに過ぎず、エンジンＥＣＵ１１、ＣＶＴＥＣＵ１２およびＡＢＳＥＣＵ１３には、その他のセンサが接続されていてもよい。

エンジンＥＣＵ１１、ＣＶＴＥＣＵ１２およびＡＢＳＥＣＵ１３の機能の一部または全部は、１つのＥＣＵに集約されていてもよい。

また、無段変速機４を取り上げたが、本発明に係る制御装置は、手動変速機または有段式の自動変速機（ＡＴ：Automatic Transmission）に用いることができる。また、動力分割式無段変速機に本発明に係る制御装置を用いることもできる。動力分割式無段変速機は、変速比の変更により動力を無段階に変速するベルト式の無段変速機構と、動力を一定の変速比で変速する一定変速機構とを備え、駆動源の動力を２系統に分割して伝達可能な変速機である。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 車両
２ エンジン（駆動源）
４ 無段変速機（変速機）
１１ エンジンＥＣＵ
１２ ＣＶＴＥＣＵ（制御装置、加速度取得手段、車速取得手段、保護制御実行手段、保護制御終了手段））
２５ 車速センサ
２６ Ｇセンサ

Claims (1)

1. 車両の駆動源からのトルクが入力される変速機の制御装置であって、
   前記車両に搭載されているＧセンサの検出信号から加速度を取得する加速度取得手段と、
   前記車両に搭載されている車速センサの検出信号から前記車両の車速を取得する車速取得手段と、
   前記車両の停車状態で前記加速度取得手段により取得される加速度が所定値以上である場合における前記車両の発進時に、前記変速機に入力されるトルクを制限する指令を出力する制御を少なくとも含む保護制御を実行する保護制御実行手段と、
   前記保護制御の実行中に、前記加速度取得手段により取得される加速度から車速の変化による加速度を算出し、その算出加速度が前記車両の前進方向の増速による加速度であり、かつ、前記車速取得手段により取得される車速の時間微分値が前記算出加速度を含む所定範囲内に入ったことに応じて、前記保護制御を終了する保護制御終了手段とを含む、制御装置。

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