JP2018141533A - ロックアップクラッチの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロックアップクラッチのトルク容量を確実に増加させながらスリップ係合から完全係合に速やか且つ円滑に移行させる。
【解決手段】車両の運転状態に基づいてロックアップクラッチ２０の目標スリップ回転速度を算出する目標スリップ回転算出手段５１と、トルクコンバータ２の入出力回転から実際のスリップ回転速度を算出する実スリップ回転速度算出手段５２と、実際のスリップ回転速度が目標スリップ回転速度に追従するように、エンジン１へのトルク指令値に対応して設定した制御値に基づいてロックアップクラッチ２０が伝達するトルク容量をフィードバック制御するスリップ制御を実施するスリップ制御手段５３と、を備え、目標スリップ回転算出手段５１は、スリップ制御の際に、トルクコンバータ２への入力トルクに対するロックアップクラッチ２０のロックアップトルクの比率が常に増大するように、目標スリップ回転速度を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロックアップクラッチの制御装置に関するものである。

車両の駆動系に搭載されたロックアップクラッチ付きのトルクコンバータにおいて、例えば発進時にロックアップクラッチを解放状態から係合させる際に、目標スリップ回転を設定してスリップ係合を経て滑らかに完全係合（ロックアップ）させるスリップ制御が知られている。

このスリップ制御における目標スリップ回転について、例えば特許文献１には、エンジンとトルクコンバータカバー等を含めた慣性モーメントと、エンジン回転速度と、タービン回転速度と、エンジントルクと、ロックアップトルクと、駆動トルクと、トルクコンバータのトルク容量係数と、トルクコンバータのトルク比とに基づいて、目標スリップ回転を設定することが記載されている〔特許文献１の請求項３参照〕。

また、特許文献１には、ロックアップクラッチのトルク容量をゼロと想定し、エンジントルクとトルクコンバータが伝達するトルク容量とが釣り合う状態での速度比以上、かつ、１以下の範囲で目標速度比を算出し、算出した目標速度比に基づいて目標スリップ回転を設定することが記載されている〔特許文献１の請求項７参照〕。

特開２０１０−１３３４８８号公報

ところで、上記のロックアップクラッチのスリップ制御において、上り坂や下り坂で車速に変化が生じた場合には、ロックアップクラッチの操作量に対してスリップ回転が機能しない不感帯に入り、ロックアップクラッチのトルク容量（以下、「クラッチトルク」又は「容量」とも言う）が低下してしまう可能性がある。
このようにロックアップクラッチの容量が低下すると、ロックアップクラッチを完全係合させるまでに時間がかかり、ロックアップへのレスポンスの悪化によって運転フィーリングの低下を招き、また、燃費の低下も招くことになり好ましくない。

例えば特許文献１のように、目標速度比に基づいて目標スリップ回転を設定し、スリップ制御を行なう場合、目標速度比を次第に１に接近させていき、即ち、目標スリップ回転を次第に０に近づけていってロックアップクラッチをロックアップ状態にする場合は、このような不具合が発生するおそれがある。

図６は目標スリップ回転を次第に０に近づけていってロックアップクラッチをロックアップ状態にする情況を模式的に示すタイムチャートであり、実線はトルクコンバータのタービン回転数（タービン回転速度）を示し、破線はロックアップクラッチのスリップ回転（スリップ回転速度差）を示す。
また、図６中、Ｎｔ_edは収束時のタービン回転数（目標タービン回転数）を、Ｎｔは現在のタービン回転数を、Ｎｔ_oldは１Ｊｏｂ前のタービン回転数をそれぞれ示す。さらに、Ｔslip_edは収束時の目標スリップ回転を、Ｔslipは現在のスリップ回転を、Ｔslip_oldは１Ｊｏｂ前のスリップ回転をそれぞれ示す。Ｎｔ_ed，Ｔslip_edは設定値、Ｎｔは実測値である。

次式の関係を用いて、図６に示すように、タービン回転数が目標タービン回転数（スリップ係合が収束するタービン回転速度）に向けて収束していくのに対して、スリップ回転を収束時の目標スリップ回転に向けて収束させていくことでスリップ制御を行なうことができる。ただし、この目標スリップ回転制御は、エンジントルクＴｅ，トルクコンバータのトルク容量Ｔｔｃ，ロックアップクラッチのトルク容量Ｔluの関係を考慮していないため、不感帯に陥る可能性がある。
(Ｔslip_ed-Ｔslip)／(Ｔslip_ed-Ｔslip_old)＝(Ｎｔ_ed-Ｎｔ)／(Ｎｔ_ed-Ｎｔ_old)
・・・（ａ）

図７（ａ）は、図６に示すようにしてスリップ制御を行なった場合のエンジン回転数Ｎｅ，タービン回転数Ｎｔ及びエンジントルクＴｅ，トルクコンバータのトルク容量Ｔｔｃ（＝τＮｅ^２），ロックアップクラッチのトルク容量Ｔluの変化の一例を例示している。エンジン回転数Ｎｅのうち、実線はトルクコンバータ状態の回転数、破線はロックアップクラッチのスリップ制御をしたときの回転数である。

図７（ａ）に示すように、時点ｔ１でスリップ係合を開始し時点ｔ４で完全係合するようにスリップ制御を実施する場合、エンジン回転数Ｎｅは時点ｔ４でのタービン回転数Ｎｔに向かって収束する。しかし、この間に、スリップ制御をしたときのエンジン回転数Ｎｅ（破線）がトルクコンバータ状態のエンジン回転数Ｎｅ（実線）に近づくと、エンジントルクＴｅにトルクコンバータのトルク容量Ｔｔｃが接近する。

この例では、車速の変化によって時点ｔ２でロックアップクラッチを制御できない不感帯に入り、その後、時点ｔ３まで、トルクコンバータのトルク容量Ｔｔｃが増加することによってエンジン回転数Ｎｅがタービン回転数Ｎｔに接近している。時点ｔ２から時点ｔ３まで、トルクコンバータのトルク容量Ｔｔｃが増加すると、ロックアップクラッチのトルク容量Ｔluは減少する。時点ｔ３からは、不感帯を脱し、ロックアップクラッチのトルク容量Ｔluを増加させることによりエンジン回転数Ｎｅをタービン回転数Ｎｔに接近させて完全係合に至っている。したがって、完全係合までに時間がかかる。

このような現象を回避するために、図７（ｂ）に示すように、エンジン回転とタービン回転とをもっと速く収束させるようにタービン回転数Ｎｔを決めることも考えられるが、上り勾配などで車両の加速が鈍くなると、図中に矢印で示すように速く収束せずに、結局不感帯に陥るおそれがある。
また、不感帯に入らないように所定回転に向かってスリップ回転を生成することも考えられるが、上り坂での車速変化時でも所定回転に向かってスリップを生成する場合、車速の変化によって、不感帯に入る可能性がある。

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、ロックアップクラッチのトルク容量を所定のエンジントルクに向かって確実に増加させるようにしながらロックアップクラッチをスリップ係合から完全係合に速やか且つ円滑に移行させることができるようにした、ロックアップクラッチの制御装置を提供することを目的としている。

（１）上記の目的を達成するために、本発明のロックアップクラッチの制御装置は、車両に装備され、エンジンと、自動変速機との間に介装され、トルクコンバータ本体とロックアップクラッチとからなるトルクコンバータの制御装置であって、前記車両の運転状態に基づいて前記ロックアップクラッチの目標スリップ回転速度を制御周期毎に算出する目標スリップ回転算出手段と、前記トルクコンバータのポンプインペラ回転速度とタービン回転速度とから実際のスリップ回転速度を算出する実スリップ回転速度算出手段と、前記実際のスリップ回転速度が前記目標スリップ回転速度に追従するように、前記エンジンへのトルク指令値に対応して制御値を設定して当該制御値に基づいて前記ロックアップクラッチが伝達するトルク容量をフィードバック制御するスリップ制御を実施するスリップ制御手段と、を備え、前記目標スリップ回転算出手段は、前記スリップ制御の際に、前記トルクコンバータへの入力トルクに対する前記ロックアップクラッチのトルク容量であるロックアップトルクの比率が常に増大するように、前記目標スリップ回転速度を算出することを特徴としている。
（２）前記目標スリップ回転算出手段は、発進時における前記スリップ制御の際に、前記トルクコンバータへの入力トルクに対する前記ロックアップクラッチのトルク容量の比率が常に増大するように、前記目標スリップ回転速度を算出することが好ましい。

（３）前記目標スリップ回転算出手段は、前記スリップ制御の際に、前記トルクコンバータのタービン回転の時間変化率であるタービン回転変化率ａに、前記ロックアップトルクの時間変化率であるロックアップトルク変化率ｂを一致させるようにして、前記ロックアップトルクを算出し、算出した前記ロックアップトルクに基づいて前記目標スリップ回転速度を算出することが好ましい。
（４）前記目標スリップ回転算出手段は、前記エンジンのエンジントルクから前記ロックアップトルクを減算して得られる前記トルクコンバータ本体が伝達するトルク容量に、前記トルクコンバータ本体の流体特性に応じたスリップゲインを乗算して前記目標スリップ回転速度を算出することが好ましい。

（５）前記目標スリップ回転算出手段は、前記ロックアップトルクを収束時のタービン回転速度Nt_ed とその時点のスロットル開度とに基づいて算出することが好ましい。
（６）前記目標スリップ回転算出手段は、前記タービン回転変化率ａを、前回のタービン回転速度検出値Ｎｔ_oldと、今回のタービン回転速度検出値Ｎｔと、収束時のタービン回転速度Ｎｔ_ｅd とに基づいて、式（Ａ）により算出し、前記ロックアップトルク変化率ｂを、前回のロックアップトルクＴlu_oldと、今回のロックアップトルクＴluと、収束時のロックアップトルクＴlu_ed とに基づいて、式（Ｂ）により算出し、ａ＝ｂとして前記ロックアップトルクを算出することが好ましい。
ａ＝（Ｎｔ_ed−Ｎｔ）／（Ｎｔ_ed−Ｎｔ_old） ・・・（Ａ）
ｂ＝（Ｔlu_ed−Ｔlu）／（Ｔlu_ed−Ｔlu_old） ・・・（Ｂ）
なお、収束時のロックアップトルクＴlu_edは、収束時のタービン回転速度Ｎｔ_ｅdと、スロットル開度TVOとから決まる。

本発明によれば、ロックアップクラッチのロックアップトルクの容量を増加させつつスリップ回転を収束させることができ、スリップ係合から完全係合に速やか且つ円滑に移行させることができるようになる。

本発明の一実施形態に係るトルクコンバータの制御装置が適用された車両の駆動系と制御系の要部を示すシステム図である。 本発明の一実施形態に係るトルクコンバータの制御装置のブロック線図である。 本発明の一実施形態に係るトルクコンバータの制御装置の要部（目標スリップ回転算出部）のブロック線図である。 本発明の一実施形態に係るトルクコンバータの制御装置による目標スリップ回転の算出手法の概念を示すタイムチャートである。 本発明の一実施形態に係るトルクコンバータの制御装置の目標スリップ回転の算出手法による効果を説明するタイムチャートである。 背景技術に係る目標スリップ回転の算出手法の概念を示すタイムチャートである。 背景技術に係る目標スリップ回転の算出手法による課題を説明するタイムチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することや適宜組み合わせることが可能である。

［１．全体システム構成］
図１は、本実施形態に係るトルクコンバータの制御装置が適用された車両の駆動系と制御系の要部を示すシステム図である。
図１に示すように、車両の駆動系は、駆動源であるエンジン（内燃機関）１と、トルクコンバータ２と、変速機構３と、変速機構３の動力伝達方向下流の動力伝達系７と、その動力伝達方向下流の図示しない駆動輪とを備えている。

なお、トルクコンバータ２と変速機構３とをトランスミッションケース１０Ａ内に収納することにより自動変速機１０が構成される。また、図１では、トルクコンバータ２よりも動力伝達方向上流側の部分（主にエンジン１）と、トルクコンバータ２と後述の摩擦係合要素３１との間の部分（トルクコンバータ２の後述のタービンランナ２４を含む）と、摩擦係合要素３１よりも動力伝達方向下流側の部分との、各イナーシャマスを簡易的なブロックＡ，Ｂ，Ｃで示している。

トルクコンバータ２は、トルク増大機能を有する発進要素であり、エンジン出力軸１１にコンバータハウジング２２を介して連結されたポンプインペラ２３と、トルクコンバータ出力軸２１に連結されたタービンランナ２４と、ケースにワンウェイクラッチ（図示略）を介して設けられたステータ２５とを構成要素としている。本実施形態では、トルク増大機能を必要としないとき、エンジン出力軸１１（＝トルクコンバータ入力軸）とトルクコンバータ出力軸２１とを直結可能なロックアップクラッチ２０を有している。なお、ここでは、トルクコンバータ２からロックアップクラッチ２０を除いたものをトルクコンバータ本体２Ａと呼んで、ロックアップクラッチ２０付きのトルクコンバータ２と区別する。

変速機構３には、複数の前進段と後進段とを達成する有段変速機構が適用されている。各変速段は、クラッチ又はブレーキといった複数ある摩擦係合要素３１を選択的に係合させることによって達成される。例えば前進発進時には、１速段を達成する摩擦係合要素３１を係合させ、後進発進時には、後進段を達成する摩擦係合要素３１を係合させる。前進走行時には、車速とエンジン負荷（ここでは、スロットルバルブ開度とする）とに応じて適宜の変速段を達成する摩擦係合要素３１を係合させる。

ロックアップクラッチ２０及び各摩擦係合要素３１の係合や解放といった係合状態は、対応する油圧制御弁４１を通じた油圧制御によってロックアップクラッチ２０や各摩擦係合要素３１の係合圧を調整することによって行われる。油圧制御弁４１は、油圧コントロールユニット４内に装備されたソレノイドバルブであって、自動変速機コントロールユニット５（以下、ＡＴＣＵという）の指令信号によって作動する。

油圧制御弁４１は、指令信号に従って、図示しないオイルポンプから供給される作動油の油圧を調圧して、ロックアップクラッチ２０や各摩擦係合要素３１の係合状態を調整する。本制御装置では、ロックアップクラッチ２０の係合状態を調整し、特に、ロックアップクラッチ２０をスリップ制御する点に特徴がある。このため、ＡＴＣＵ５には、ロックアップクラッチ２０の係合状態を制御するための機能が備えられている。

なお、図示を省略するが、ロックアップクラッチ２０は、その両側（入力側，出力側）におけるトルクコンバータアプライ圧ＰＡとトルクコンバータレリーズ圧ＰＲとの差圧ＰＡ−ＰＲに応動し、レリーズ圧ＰＲがアプライ圧ＰＡよりも高いとロックアップクラッチ２０は解放されてトルクコンバータ入出力要素間を直結せず、レリーズ圧ＰＲがアプライ圧ＰＡよりも低くなる時ロックアップクラッチ２０は完全係合されてトルクコンバータ入出力要素間を直結する。

そして、ロックアップクラッチ２０の完全係合に際して、ロックアップクラッチ２０締結力、つまりロックアップ容量は、上記の差圧ＰＡ−ＰＲにより決定し、この差圧が大きい程ロックアップクラッチ２０の係合力が増大してロックアップ容量を増大する。差圧ＰＡ−ＰＲは、油圧制御弁４１により制御される。なお、差圧ＰＡ−ＰＲについては単にロックアップ圧とも言う。

［２．ロックアップクラッチのスリップ制御の概要］
ここで、ＡＴＣＵ５について、ロックアップクラッチ２０のスリップ制御機能に着目して説明する。ＡＴＣＵ５には、エンジン回転数（エンジン回転速度に対応する。）Ｎｅ，トルクコンバータ２のタービン回転数（タービン回転速度ωｔに対応する。）Ｎｔ，車速Ｖ，スロットル開度ＴＶＯ，変速比ｉｐ，油温（ＡＴフルードの温度）Ｔ_ATF等の車両の運転状態情報が各センサ類から入力されるようになっている。

ＡＴＣＵ５は、これらの信号に基づいてロックアップクラッチ２０の係合状態を制御するために、ロックアップクラッチ２０の目標スリップ回転速度Ｔslpを算出する目標スリップ回転算出部（目標スリップ回転算出手段）５１と、実際のスリップ回転速度ωslpを算出する実スリップ回転速度算出部（実スリップ回転速度算出手段）５２と、実際のスリップ回転速度ωslpが目標スリップ回転速度Ｔslpに追従するように制御するスリップ制御部（スリップ制御手段）５３と、を備えている。

目標スリップ回転算出部５１は、車速Ｖ，スロットル開度ＴＶＯ，タービン回転数Ｎｔ，変速比ｉｐ，油温Ｔ_ATFといった車両の運転状態に基づいて、目標スリップ回転速度Ｔslpを算出する。なお、目標スリップ回転速度Ｔslpは、ロックアップクラッチ２０の入出力回転速度差であり、ポンプインペラ２３の回転速度（インペラ回転速度）ωiからタービンランナ２４の回転速度（タービン回転速度）ωｔを減算した値である。ここでは、予め試験等を行なって、車両の運転状態に対してトルク変動やこもり音の発生が最も少なくなるスリップ回転速度を対応させてマップ等に記憶しており、車両の運転状態に対してこのマップ等を参照して目標スリップ回転速度Ｔslpを算出する。
なお、この目標スリップ回転算出部５１は、車両の発進時に特有の手法で目標スリップ回転速度Ｔslpを算出するので、その詳細を後述する。

実スリップ回転速度算出部５２は、センサで検出されたインペラ回転速度ωiからセンサで検出されたタービン回転速度ωｔを減算して実際のスリップ回転速度ωslpを算出する。なお、インペラ回転速度ωｉはエンジン回転数Ｎｅに対応するのでエンジン回転センサ６４により得られるエンジン回転数Ｎｅからインペラ回転速度ωｉを求める。タービン回転速度ωｔはタービン回転センサ６５により得る。

スリップ制御部５３は、実際のスリップ回転速度ωslpが目標スリップ回転速度Ｔslpに追従するように制御するが、ここでは、ロックアップクラッチ２０のスリップ回転速度は、ロックアップクラッチ２０に入力される入力トルクと、ロックアップクラッチ２０から出力される出力トルク（ロックアップクラッチ２０が伝達するトルク容量）との差（トルク差）ΔＴに対応するものと考え、スリップ制御部５３は、目標スリップ回転速度に応じたトルク差ΔＴを算出し、ロックアップクラッチ２０への入力トルクからこのトルク差ΔＴを減算したトルク値をロックアップクラッチ２０が伝達するトルク容量目標値Ｔluとして、ロックアップクラッチ２０のトルク容量を制御して、目標スリップ回転速度を実現する。

また、スリップ制御部５３は、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを用いてロックアップクラッチ２０のスリップ状態を制御する。このため、スリップ制御部５３は、図２に示すフィードバック制御部５４とフィードフォワード制御部５５と指令値変換部５８とを備え、フィードバック制御部５４とフィードフォワード制御部５５とで目標スリップ回転速度に応じたトルク値を求めて、このトルク値を基にロックアップクラッチ２０の係合状態を制御する指令値を導出するようにしている。

［３．ロックアップクラッチのスリップ制御の詳細］
〔３．１目標スリップ回転速度Ｔslpの算出〕
ここで、目標スリップ回転算出部５１において、車両の発進時における目標スリップ回転速度Ｔslpの算出について説明する。
図３は車両の発進時における目標スリップ回転速度Ｔslpを算出する発進用の目標スリップ回転算出部５１Ｓの構成を示すブロック線図である。

図３に示すように、目標スリップ回転算出部（目標スリップ回転算出手段）５１Ｓは、タービン回転変化率算出部（タービン回転変化率算出手段）５１ａと、ロックアップトルク変化率算出部（ロックアップトルク変化率算出手段）５１ｂと、ロックアップトルク算出部（ロックアップトルク算出手段）５１ｃと、目標スリップ回転最終算出部（目標スリップ回転最終算出手段）５１ｄと、を備えている。

タービン回転変化率算出部５１ａでは、図４に実線で示すように、前回の制御周期でのタービン回転数検出値Ｎｔ_oldと、今回の制御周期のタービン回転速度検出値Ｎｔと、収束時のタービン回転速度Nt_edとに基づいて、式（Ａ）によりタービン回転変化率ａを算出する。
ａ＝（Ｎｔ_ed−Ｎｔ）／（Ｎｔ_ed−Ｎｔ_old） ・・・（Ａ）
なお、各検出値Ｎｔ_old，Ｎｔはタービン回転数センサ（図示略）から得られ、収束時のタービン回転速度Ｎｔ_edは、ロックアップクラッチ２０が完全係合する際のタービン回転速度であり、制御開始時に予め算出する。

ロックアップトルク変化率算出部５１ｂは、図４に一点鎖線で示すように、前回の制御周期でのロックアップトルクＴlu_oldと、今回の制御周期のロックアップトルクＴluと、収束時のロックアップトルクＴlu_edとに基づいて、式（Ｂ）によりタービン回転変化率ｂを算出する。
ｂ＝（Ｔlu_ed−Ｔlu）／（Ｔlu_ed−Ｔlu_old） ・・・（Ｂ）

なお、前回の制御周期でのロックアップトルクＴlu_oldは、前回の制御周期でロックアップトルク算出部５１ｃにより算出されたトルク値である。
今回の制御周期のロックアップトルクＴluは、今回の制御周期でロックアップトルク算出部５１ｃにより算出しようとするトルク値である。
収束時のロックアップトルクＴlut_edは、収束時のタービン回転速度Ｎｔ_edと今回の制御周期でのスロットル開度TVOとから求めることができ、ここでは、予め記憶されたマップを用いて収束時のロックアップトルクＴlut_edを算出する。

ロックアップトルク算出部５１ｃは、タービン回転変化率ａとロックアップトルク変化率ｂとが等しくなるように、ａ＝ｂとして、式（Ａ），（Ｂ）から導かれる次式（Ｃ）により、今回の制御周期のロックアップトルクＴluを算出する。
（Ｔlu_ed-Ｔlu）／（Ｔlu_ed-Ｔlu_old）＝（Ｎｔ_ed-Ｎｔ）／（Ｎｔ_ed-Ｎｔ_old）
・・・（Ｃ）

目標スリップ回転最終算出部５１ｄは、ロックアップトルク算出部５１ｃで算出されたロックアップトルクＴluと、トルクコンバータ２に入力されるエンジントルクＴｅに基づいて目標スリップ回転速度Ｔslpを算出する。なお、エンジントルクＴｅには、後述のエンジントルク指令値（Ｔｅ信号）Ｔｅを用いる。

つまり、トルクコンバータ２のスリップ回転速度Ｔslpは、トルクコンバータ本体２Ａが伝達するトルク容量Ｔtcに相関し、その相関関係はトルクコンバータ２の流体性能に応じて決まるゲイン（スリップゲインＧslp）で規定することができる。
また、トルクコンバータ本体２Ａのトルク容量Ｔtcは、トルクコンバータ２に入力されるエンジントルクＴｅからロックアップクラッチ２０によるロックアップトルクＴluを減算したものなので、次式（Ｄ）により、ロックアップトルクＴluとエンジントルクＴｅとスリップゲインＧslpとから、目標スリップ回転速度Ｔslpを算出することができる。
Ｔslp＝Ｔtc＊Ｇslp＝（Ｔｅ−Ｔlu）＊Ｇslp ・・・（Ｄ）

〔３．２目標スリップ回転速度Ｔslpに基づくスリップ制御の詳細〕
以下、目標スリップ回転速度Ｔslpに基づくスリップ制御の詳細を、処理する順序に説明すると、図２に示すように、スリップ制御部５３は、目標スリップ回転算出部５１から出力された目標スリップ回転速度Ｔslpに対して、トルクの急変に対応するための位相進み補償を行なう位相進み補償部（位相進み補償器）５３ａを有している。位相進み補償部５３ａで処理された目標スリップ回転速度Ｔslpaは、フィードバック制御部５４とフィードフォワード制御部５５とに送られる。

さらに、フィードバック制御部５４とフィードフォワード制御部５５とからのトルクレベルの出力は、加算部５３ｂに送られて加算され、目標スリップ回転速度を達成するためのスリップトルク容量Ｔcvnとして出力される。スリップトルク容量Ｔcvnが減算部５３ｃに送られて、エンジントルク指令値Ｔｅに基づくトルク値Ｔeaからこのスリップトルク容量Ｔcvnを減算し、ロックアップクラッチ２０のトルク容量（制御値）Ｔluを演算し、トルク容量Ｔluは指令値変換部５８に送られ、ロックアップクラッチ２０の係合状態を制御するコントロールバルブ４１の指示電流値Ｉluに変換され出力されるようになっている。

以下、フィードバック制御部５４とフィードフォワード制御部５５とをさらに詳細に説明する。
フィードバック制御部５４は、規範モデル処理部５４ａと、無駄時間処理部５４ｂと、スリップ回転偏差算出部５４ｃと、フィードバック補償部（フィードバック補償器）５４ｄと、回転量−トルク量変換部５４ｅとを有し、スリップ回転にかかる回転量をこれに対応したロックアップクラッチ２０の伝達トルク量に変換して出力する。

つまり、規範モデル処理部５４ａは、規範モデルによって、設計者の意図する目標応答が得られるように設定された伝達関数〔例えば１／（Ｔts＋１）〕によって、位相進み補償部５３ａから出力された目標スリップ回転速度Ｔslpaを処理する。

無駄時間処理部５４ｂは、規範モデル処理部５４ａから出力された目標スリップ回転速度Ｔslprefに対してロックアップクラッチ２０が持つ無駄時間ｅ^{-Lslip s}に関する処理を行なう。

スリップ回転偏差算出部５４ｃは、無駄時間処理部５４ｂから出力された目標スリップ回転速度Ｔslprefdelayと実際のスリップ回転速度ωslpとの偏差errslp（＝Ｔslp−ωslp）を算出する。

フィードバック補償部５４ｄは、スリップ回転偏差算出部５４ｃにより算出された目標スリップ回転速度Ｔslprefdelayと実際のスリップ回転速度ωslpとの偏差errslpに対して、この偏差errslpを抑制するために、即ち、実際のスリップ回転速度ωslpを目標スリップ回転速度Ｔslprefdelayに接近させるために、比例・積分制御（ＰＩ制御）の処理を行なう。

スリップ回転量−トルク量変換部５４ｅは、フィードバック補償部５４ｄから出力されたスリップ回転偏差Ｔslpfbを伝達関数Ｇslpnの逆関数（１／Ｇslpn）で処理して、フィードバックスリップトルク容量Ｔcvnfbに変換して第１制御値として出力する。

フィードフォワード制御部５５は、フィードフォワード補償部（フィードフォワード補償器）５５ａと、回転量−トルク量変換部５５ｂと、を有し、スリップ回転にかかる回転量をこれに対応したロックアップクラッチ２０の伝達トルク量に変換して出力する。

フィードフォワード補償部５５ａは、ロックアップクラッチ２０の応答特性を考慮して設定された伝達関数によって、位相進み補償部５３ａから出力された目標スリップ回転速度Ｔslpaに対して位相を補償する処理を行なう。つまり、ロックアップクラッチ２０の応答特性として伝達関数〔Ｇslp／（Ｔcslp s＋１）〕で示される応答遅れがあり、フィードフォワード補償部５５ａでは、伝達関数〔（Ｔcslp s＋１）／（Ｔts＋１）〕によって、応答遅れに対する位相進み補償の処理を行なう。

スリップ回転量−トルク量変換部５５ｂでは、フィードフォワード補償部５５ａから出力された目標スリップ回転速度Ｔslpffを伝達関数Ｇslpの逆関数（１／Ｇslp）で処理して、フィードフォワードスリップトルク容量Ｔcvnffに変換して第２制御値として出力する。

こうして、フィードバック制御部５４から出力されるフィードバックスリップトルク容量Ｔcvnfbと、フィードフォワード制御部５５から出力されるフィードフォワードスリップトルク容量Ｔcvnffとが加算部５３ｂで加算されて、スリップトルク容量Ｔcvnとして出力される。

減算部５３ｃでは、エンジントルク指令値Ｔｅに基づくトルク値Ｔeaからこのスリップトルク容量Ｔcvnを減算し、ロックアップクラッチ２０のトルク容量Ｔluを演算する。なお、エンジントルク指令値Ｔｅに基づくトルク値Ｔeaとしては、目標燃料量設定部６１でスロットル開度TVOと空燃比A/Fとから設定される目標燃料量Ｔｐをエンジントルク指令値設定部６２でエンジントルク指令値Ｔｅに変換し、そのエンジントルク指令値Ｔｅをさらに無駄時間処理部５９ａ，一次遅れ処理部〔１／（Ｔceng s＋１）〕５９ｂ，及びゲイン補正部５９ｃで処理した値を用いる。

指令値変換部５８は、トルク−差圧変換部５８ａと、位相進み補償部（位相進み補償器）５８ｂと、指令圧−電流変換部５８ｃと、を有し、コントロールバルブ４１に指示電流値Ｉluを出力する。

トルク−差圧変換部５８ａは、予め記憶されたマップ等を用いて、減算部５３ｃから出力されたトルク容量Ｔluをこれに対応するロックアップ圧（差圧）の指令圧（差圧指令値）ＬＵprsに変換する。

位相進み補償部５８ｂは、位相進み伝達関数によって、油圧の応答遅れを改善する位相進み補償の処理を行なう。

指令圧−電流変換部５８ｃは、予め記憶されたマップ等を用いて、位相進み補償部５８ｂから出力された指令圧ＬＵprsをこれに対応する指示電流値Ｉluに変換する。

このように、スリップ制御部５３から出力された指示電流値Ｉluに応じてコントロールバルブ４１のソレノイドに電流が送られて、コントロールバルブ４１によりロックアップクラッチ２０の油圧（差圧）が所定値Ｐluに制御されロックアップクラッチ２０のスリップ状態が目標状態に制御される。

なお、ロックアップクラッチ２０では、トルク容量Ｔluに制御されるため、エンジントルク指令値Ｔｅに基づくトルク値Ｔeaとトルク容量Ｔluとの差分Ｔtc（＝Ｔｅ−Ｔlu）がスリップトルク容量となる。これに、タービン回転速度ωｔの変化によるイナーシャトルクの変化量Ｉｅｄωｔ／ｄｔが減算されたスリップトルク量（＝Ｔtc−Ｉｅｄωｔ／ｄｔ）に応じて、ロックアップクラッチ２０にスリップ回転（回転速度ωslp）が、所定の応答特性〔ωslp＝Ｇslp／（Ｔcslp s＋１）〕をもって発生する。

〔４．作用及び効果〕
本発明の一実施形態にかかるトルクコンバータの制御装置は、上述のように構成されているので、車両の発進時に、ロックアップクラッチのロックアップトルクの容量を増加させつつスリップ回転を収束させることができ、スリップ係合から完全係合に速やか且つ円滑に移行させることができるようになる。

例えば図５のタイムチャートは、本制御装置により車両の発進時における目標スリップ回転速度Ｔslpを算出してスリップ制御を行なった場合のエンジン回転数Ｎｅ，タービン回転数Ｎｔ及びエンジントルクＴｅ，トルクコンバータのトルク容量Ｔｔｃ（＝τＮｅ^２），ロックアップクラッチ２０のトルク容量Ｔluの変化の一例を例示している。エンジン回転数Ｎｅのうち、実線はトルクコンバータ状態の回転数、破線はロックアップクラッチ２０のスリップ制御をしたときの回転数である。

図５に示すように、時点ｔ０１でスリップ係合を開始し時点ｔ０２で完全係合するようにスリップ制御を実施する。本制御装置では、ロックアップトルクＴluが制御周期毎に増大するようにして、このロックアップトルクＴluに基づいて目標スリップ回転速度Ｔslpを算出するので、エンジン回転数Ｎｅ（破線）は時点ｔ０２でのタービン回転数Ｎｔに向かって収束すると共に、トルクコンバータ本体２Ａのトルク容量Ｔtcが減少しつつロックアップトルクＴluが増大してエンジントルクＴｅに接近し、エンジン回転数Ｎｅがタービン回転数Ｎｔに接近する。

したがって、たとえ車速の変化があってもロックアップクラッチを制御できない不感帯に入ることを回避でき、ロックアップクラッチのロックアップトルクの容量を増加させつつスリップ回転を収束させることができ、スリップ係合から完全係合に速やか且つ円滑に移行させることができる。

［５．その他］
以上、本発明の一実施形態にかかる自動変速機の制御装置について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記の実施形態では、式（Ａ）〜（Ｄ）に基づいて目標スリップ回転速度を算出しているが、トルクコンバータ２への入力トルク（エンジントルクＴｅ）に対するロックアップクラッチ２０のトルク容量（ロックアップトルク）Ｔluの比率が増大するように、目標スリップ回転速度Ｔslpを算出すればよく、具体的な算出処方は限定されない。

また、上記の実施形態では、車両の発進時におけるスリップ制御の際に、トルクコンバータへの入力トルクに対するロックアップクラッチのトルク容量の比率が増大するように、目標スリップ回転速度を算出しているが、発進時だけでなく車両の加速時にもこの手法で目標スリップ回転速度を算出してもよい。

また、上記実施形態では、自動変速機１０にトルクコンバータ２及び有段の変速機構３を装備したもの例示したが、自動変速機にはトルクコンバータ及び無段変速機構を装備したものにも適用可能である。

１ 駆動源であるエンジン（内燃機関）
２ トルクコンバータ
２Ａ トルクコンバータ本体
３ 変速機構
５ 自動変速機コントロールユニット（ＡＴＣＵ）
７ 動力伝達系
１０ 自動変速機
１１ エンジン出力軸（トルクコンバータ入力軸）
２２ コンバータハウジング
２０ ロックアップクラッチ
２３ ポンプインペラ
２４ タービンランナ
２５ ステータ
４１ 油圧制御弁
５１ 目標スリップ回転算出部（目標スリップ回転算出手段）
５１Ｓ 発進用目標スリップ回転算出部（目標スリップ回転算出手段）
５１ａ タービン回転変化率算出部（タービン回転変化率算出手段）
５１ｂ ロックアップトルク変化率算出部（ロックアップトルク変化率算出手段）
５１ｃ ロックアップトルク算出部（ロックアップトルク算出手段）
５１ｄ 目標スリップ回転最終算出部（目標スリップ回転最終算出手段）
５２ 実スリップ回転速度算出部（実スリップ回転速度算出手段）
５３ スリップ制御部（スリップ制御手段）
５４ フィードバック制御部
５５ フィードフォワード制御部
５８ 指令値変換部
ａ タービン回転変化率
ｂ ロックアップトルク変化率
Ｇslp スリップゲイン
Ｎｔ_old 前回のタービン回転数検出値
Ｎｔ 今回のタービン回転速度検出値
Ｎｔ_ed 収束時のタービン回転速度
Ｔｅ エンジントルク
Ｔlu_old 前回のロックアップトルク
Ｔlu 今回のロックアップトルク
Ｔlu_ed 収束時のロックアップトルク
Ｔslp 目標スリップ回転速度
Ｔtc トルクコンバータ本体のトルク容量

Claims (6)

1. 車両に装備され、エンジンと、自動変速機との間に介装され、トルクコンバータ本体とロックアップクラッチとからなるトルクコンバータの制御装置であって、
   前記車両の運転状態に基づいて前記ロックアップクラッチの目標スリップ回転速度を制御周期毎に算出する目標スリップ回転算出手段と、
   前記トルクコンバータのポンプインペラ回転速度とタービン回転速度とから実際のスリップ回転速度を算出する実スリップ回転速度算出手段と、
   前記実際のスリップ回転速度が前記目標スリップ回転速度に追従するように、前記エンジンへのトルク指令値に対応して制御値を設定して当該制御値に基づいて前記ロックアップクラッチが伝達するトルク容量をフィードバック制御するスリップ制御を実施するスリップ制御手段と、を備え、
   前記目標スリップ回転算出手段は、前記スリップ制御の際に、前記トルクコンバータへの入力トルクに対する前記ロックアップクラッチのトルク容量であるロックアップトルクの比率が常に増大するように、前記目標スリップ回転速度を算出する
   ことを特徴とする、トルクコンバータの制御装置。
2. 前記目標スリップ回転算出手段は、発進時における前記スリップ制御の際に、前記トルクコンバータへの入力トルクに対する前記ロックアップクラッチのトルク容量の比率が常に増大するように、前記目標スリップ回転速度を算出する
   ことを特徴とする、請求項１記載のトルクコンバータの制御装置。
3. 前記目標スリップ回転算出手段は、前記スリップ制御の際に、前記トルクコンバータのタービン回転の時間変化率であるタービン回転変化率ａに、前記ロックアップトルクの時間変化率であるロックアップトルク変化率ｂを一致させるようにして、前記ロックアップトルクを算出し、算出した前記ロックアップトルクに基づいて前記目標スリップ回転速度を算出する
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載のトルクコンバータの制御装置。
4. 前記目標スリップ回転算出手段は、前記エンジンのエンジントルクから前記ロックアップトルクを減算して得られる前記トルクコンバータ本体が伝達するトルク容量に、前記トルクコンバータ本体の流体特性に応じたスリップゲインを乗算して前記目標スリップ回転速度を算出する
   ことを特徴とする、請求項３記載のトルクコンバータの制御装置。
5. 前記目標スリップ回転算出手段は、前記ロックアップトルクを収束時のタービン回転速度Nt_ed とその時点のスロットル開度とに基づいて算出する
   ことを特徴とする、請求項４記載のトルクコンバータの制御装置。
6. 前記目標スリップ回転算出手段は、
   前記タービン回転変化率ａを、前回のタービン回転速度検出値Ｎｔ_oldと、今回のタービン回転速度検出値Ｎｔと、収束時のタービン回転速度Ｎｔ_ｅd とに基づいて、式（Ａ）により算出し、
   前記ロックアップトルク変化率ｂを、前回のロックアップトルクＴlu_oldと、今回のロックアップトルクＴluと、収束時のロックアップトルクＴlu_ed とに基づいて、式（Ｂ）により算出し、
   ａ＝ｂとして前記ロックアップトルクを算出する
   ことを特徴とする、請求項３〜５の何れか１項に記載のトルクコンバータの制御装置。
   ａ＝（Ｎｔ_ed−Ｎｔ）／（Ｎｔ_ed−Ｎｔ_old） ・・・（Ａ）
   ｂ＝（Ｔlu_ed−Ｔlu）／（Ｔlu_ed−Ｔlu_old） ・・・（Ｂ）

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