JP2018168860A - 変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無段変速機が備える回転推進機構から発生する騒音や回転推進機構の損傷を抑制しつつ、発進性や再加速性の悪化を回避することができる変速制御装置を提供する。
【解決手段】実変速比と目標変速比との間の差分が所定範囲内に収まる状態が継続する条件が成立した場合は、回転によりベルト巻き掛け径を変化（変速比を変化）させるモータに対して供給する駆動電流を、前記条件が成立していない場合よりも小さくするが、実変速比が再発進可能な変速比ではない場合、または、再加速に見合った変速比ではない場合には、前記モータに対して供給する駆動電流を小さくすることを行わない。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両が搭載する無段変速機の動作を制御する変速制御装置に関する。

無段変速機（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ：ＣＶＴ）は、変速ギアを用いることなく無段階で変速比を変更することができる変速機である。ＣＶＴの１構成例として、２つのプーリ（滑車）にベルトを通し、プーリの径を変化させることにより連続的に変速比を変化させるものがある。

下記特許文献１は、このようなベルト式ＣＶＴの１構成例を開示している。同文献においては、モータ４０がストローク機構（ボールねじ機構）１４を回転させることによってプライマリプーリ１１をストローク機構１４の軸方向に移動させる。これによりプライマリプーリ１１とＶベルト１５が接触する部分、すなわちプーリ溝幅（ベルト巻き掛け径）が変化するので、プライマリプーリ１１の径を連続的に変化させることができる。

特開２００４−１１６５３６号 特願２０１６−１１７１２０号

上記特許文献１のようにモータを用いて変速比を制御するベルト式無段変速機の場合、高速走行状態からブレーキを操作して急減速した時、車両停止までに再発進可能な最低速比（ Ｌ ｏ ｗ ） 付近まで戻す必要がある。上記特許文献１では、変速用モータの特性を回転方向により回転特性が異なるように設定するものであり、さらに、変速比を大きくする方向への変速速度が、変速比を小さくする方向への変速速度に比べて大きくなるように設定することが示されている。

一方で、回転推進機構は、例えば歯車が互いに噛み合うことによって動力を伝えるように構成されている。回転推進機構が正転と逆転を小刻みに繰り返すと、歯車が噛み合っている部分において歯面が衝突し合い、騒音や歯面損傷につながるおそれがある。歯車以外の構造を用いる回転推進機構においても、同様の課題が発生する可能性がある。

この課題に対しては、上記特許文献２において、実変速比と目標変速比との間の差分が所定範囲内に収まる状態が継続する条件が成立した場合は、モータに対して供給する駆動電流を、前記条件が成立していない場合よりも小さくすることで、モータの駆動を抑制し、回転推進機構の歯面衝突などに起因する騒音や損傷を抑制することが示されている。

ここでいう、実変速比と目標変速比との間の差分が所定範囲内に収まる状態とは、変速制御装置内で演算で算出される実変速比を検出するセンサ等のばらつきを考慮した上で、実変速比が目標変速比と同等と判断できる状態である。

上記特許文献２において、車両が高速走行状態からブレーキを操作して急減速した時、車両停止までに再発進可能な最低速比付近まで変速比が戻らない場合の対応は示されていない。また、車両の低燃費を実現する手段の一つである惰性走行（セーリング走行）で、車両の速度が低下後に再加速する場合の対応も示されていない。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、無段変速機が備える回転推進機構から発生する騒音や回転推進機構の損傷を抑制しつつ、発進性や再加速性の悪化を回避することができる変速制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る変速制御装置は、実変速比と目標変速比との間の差分が所定範囲内に収まる状態が継続する条件が成立した場合は、モータに対して供給する駆動電流を、前記条件が成立していない場合よりも小さくするが、実変速比が再発進可能な変速比ではない場合、または、再加速に見合った変速比でない場合は、前記モータに対して供給する駆動電流を小さくすることを行わない。

本発明に係る変速制御装置によれば、実変速比と目標変速比との間の差分が小さいときはモータの駆動を抑制することにより、回転推進機構の歯面衝突などに起因する騒音や損傷の抑制と、モータの駆動抑制により、省電力化やモータ発熱の抑制を行いつつ、発進性や再加速性の悪化につながる場合には、モータに供給する駆動電流を小さくすることはせず、通常制御させることで、発進性と再加速性に必要な変速比を確保することができる。

ＴＣＵ１００と変速機２００の構成図である。 ＴＣＵ１００の動作を説明するフローチャートである。 車両の各部の動作を説明するタイムチャートである。 図２におけるＴＣＵ１００の動作を説明するフローチャートの派生形である。 惰性走行時の電流減少制御移行判定値である。 図４におけるＴＣＵ１００の動作を説明するフローチャートの派生形である。

以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。

［実施例１］
図１〜図３を用いて本発明の実施例１を説明する。

図１は、本発明に係る変速制御装置（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＴＣＵ）１００と変速機２００の構成図である。ＴＣＵ１００は、変速機２００の動作を制御する車載制御装置である。ＴＣＵ１００は、後述するモータ２３０を駆動制御する制御部１１０を備える。

エンジン２１０が発生させる動力は、トルクコンバータ２２０を介して回転軸に対して伝達される。トルクコンバータ２２０は、例えば変速機２００を搭載する車両の発進や急加速などにおいてトルクを増幅させる装置である。回転軸に対して伝達された動力は、プライマリプーリ２５１、ベルト２６０、セカンダリプーリ２５２を介して車輪側に伝達される。前後進切替機構２７０は、前後進を切り替える装置である。

回転推進機構２４１と２４２は、例えばボールねじなどのように、回転することによって軸方向（図面の左右方向）に移動する構造を備える機構である。モータ２３０は、回転推進機構２４１と２４２に対して回転力を与える。これにより回転推進機構２４１と２４２が回転し、プライマリプーリ２５１とセカンダリプーリ２５２を軸方向に移動させる。プライマリプーリ２５１とセカンダリプーリ２５２が軸方向に移動すると、プライマリプーリ２５１とベルト２６０が接触する部分、セカンダリプーリ２５２とベルト２６０が接触する部分、すなわちプーリ溝幅（ベルト巻き掛け径）が変化する。これにより、プライマリプーリ２５１の径とセカンダリプーリ２５２の径が変化し、変速比を変化させることができる。

ＴＣＵ１００は一般に、変速機２００の実変速比が目標変速比に近づくように、モータ２３０を制御する。両者の間の差分が小さくなると、実変速比を目標変速比の近傍に維持するため、例えばフィードバック制御によりモータ２３０を正転方向と逆転方向との間で切り替えながら微調整する。このとき、回転推進機構２４１もモータ２３０の回転切替にともなって正転と逆転を小刻みに繰り返すことになるので、歯面が頻繁に接触して騒音や損傷を生じる可能性がある。

そこで本発明においては、実変速比を目標変速比との間の差分が小さくなった状態が継続する所定の条件が成立したときは、モータ２３０の駆動を通常時（その条件が成立していないとき）よりも小さくすることとした。例えばモータ２３０に対して供給する駆動電流を０（または通常時よりも小さい値）とする。これにより、少なくとも上記のようにモータ２３０の回転変化にともなって回転推進機構２４１の歯面が頻繁に接触することを抑制できる。

また、モータ２３０を停止させているとき、ベルト２６０から生じる反力が回転推進機構２４１に対して継続的に伝達されるので、一定方向の反力が継続的に伝達される限りにおいては、回転推進機構２４１が正転と逆転を繰り返すことはない。したがってその観点においても、歯面接触による騒音や損傷を抑制することができる。

回転推進機構２４２は回転推進機構２４１と連動して動作するので、回転推進機構２４２についても同様の効果を発揮することができる。

図２は、ＴＣＵ１００の動作を説明するフローチャートである。以下図２の各ステップについて説明する。

（図２：ステップＳ１０１）
制御部１１０は、変速機２００を搭載する車両の速度が０（すなわち車両が停止している）であるか否かを判定する。速度が０である場合はステップＳ１０７へ進み、それ以外であればステップＳ１０２へ進む。車速が０であるか否かは、例えば車輪に取り付けられた回転数センサなどを介して取得することができる。

（図２：ステップＳ１０１：補足）
車両が停止するとき、変速機２００は高速走行状態（変速比が小さい状態）から低速走行状態（変速比が大きい状態）へ次第に移行し、最終的に変速比が最大またはこれに近い状態で停止すると考えられる。そうすると、次回車両を発進させるときは変速機２００が 低速走行状態から開始することになるので、モータ２３０によって回転推進機構２４１を回転させる必要はない。したがって本ステップが成立する場合は、後述のステップＳ１０９においてモータ２３０の動作量を通常時よりも減少させる（例えば駆動電流を０にする）こととした。

（図２：ステップＳ１０２）
制御部１１０は、変速機２００の実変速比が、変速機２００によって制御可能な最小値である（高速走行状態）か否かを判定する。変速比が最小値である場合はステップＳ１０３へ進み、それ以外であればステップＳ１０４へ進む。

（図２：ステップＳ１０２：補足）
本ステップにおける最小値とは、理論的な最小値のみに限定するものではなく、変速機２００が実際に制御可能な変速比範囲における最小値である（図５参照：Ｒａｔｉｏ−Ｌ）。ＴＣＵ１００が把握することができる実変速比の値はセンサなどの検出ずれによって微小変動するので、多少のずれは許容することとする。例えばＴＣＵ１００が把握した実変速比が最小値から所定範囲内にある場合は、最小変速比として取り扱うこととする。したがってここでいう最小値は、最大値と最小値との間の中間値（平均値）よりも小さい値である。

（図２：ステップＳ１０３）
制御部１１０は、車両のブレーキが操作されていないか否かを判定する。ブレーキが操作されていない場合はステップＳ１０９へ進み、それ以外であればステップＳ１１０へ進む。ブレーキが操作されているか否かは、例えばブレーキ開度センサから検出値を取得することにより判定できる。アクセルについても同様である。

（図２：ステップＳ１０２〜Ｓ１０３：補足）
実変速比が最小であるとき、車両は高速走行状態にある。この状態においてブレーキが操作されていないのであれば、車両は高速走行状態で安定していると考えられる。かかる場合には目標変速比と実変速比がほぼ一致しており変速比を変更する必要はないので、モータ２３０の動作量を通常時よりも減少させることとした。

（図２：ステップＳ１０４）
制御部１１０は、変速機２００の実変速比が、変速機２００によって制御可能な最大値である（低速走行状態）か否かを判定する。変速比が最大値である場合はステップＳ１０５へ進み、それ以外であればステップＳ１１０へ進む。

（図２：ステップＳ１０４：補足）
本ステップにおける最大値とは、理論的な最大値のみに限定するものではなく、変速機２００が実際に制御可能な変速比範囲における最大値である（図５参照：Ｒａｔｉｏ−Ｈ）。ステップＳ１０２と同様に多少のずれは許容する。したがってここでいう最大値は、最大値と最小値との間の中間値（平均値）よりも大きい値である。

（図２：ステップＳ１０５）
制御部１１０は、車両のブレーキが操作されているか否かを判定する。ブレーキが操作されている場合はステップＳ１０９へ進み、それ以外であればステップＳ１０６へ進む。

（図２：ステップＳ１０４〜Ｓ１０５：補足）
実変速比が最大であるとき、車両は低速走行状態にある。この状態においてブレーキが操作された場合、車両は停止状態に向かっていると考えられるので、変速比がここから高速走行側に変化することはないと想定される。かかる場合には目標変速比と実変速比がほぼ一致しておりモータ２３０を動作させる必要性は小さいので、モータ２３０の動作量を通常時よりも減少させることにした。

（図２：ステップＳ１０６）
制御部１１０は、車両のアクセルが操作されていないか否かを判定する。アクセルが操作されていない場合はステップＳ１０８へ進み、それ以外であればステップＳ１１０へ進む。本ステップに到達するときはブレーキが操作されていないので、その上でさらにアクセルが操作されていないのであれば、車両は惰性走行状態にあると考えられる。かかる場合は目標変速比と実変速比がほぼ一致しており変速比を変更する必要はないので、モータ２３０の動作量を通常時よりも減少させることとした。

（図２：ステップＳ１０７）
制御部１１０は、変速機２００の実変速比が、変速機２００によって制御可能な最大値であるか否かを判定する。変速比が最大値である場合はステップＳ１０９へ進み、それ以外であればステップＳ１１０へ進む。本ステップにおいて、判定がＮ（不成立）となった場合、変速比が小さいために、発進性悪化となる可能性が高いため、Ｌｏｗ変速制御を行うことで、実変速比を本来のあるべき状態に移行させる。具体的には、変速機２００の前後進切替機構２７０を動力が遮断する方向に切替え、また、エンジン動力は発進機構を介してプーリーとベルトに伝え、回転させることにより、車両が停止状態であっても、車輪に動力を伝えることなく変速を行うことができる。

（図２：ステップＳ１０８）
制御部１１０は、車速が所定値以上か否かを判定する。車速が所定値以上ならばステップＳ１０９へ進み、それ以外であればステップＳ１１０へ進む。ここで、惰性走行時にエンジンを停止するセーリングストップ制御や、惰性走行時にエンジンをアイドリング状態にするセーリングアイドル制御を行う車両においては、惰性走行により、車速が所定値より低くなると、再加速要求に備えて変速比を変更する必要が生じる。そのため、本ステップでは、変速比の変更が必要か否かを車速状態で判断している。尚、車速以外の判断として、外界情報（センサ）に基づき、車両の速度を自動制御するシステムを搭載した車両においては、外界情報（例えば、車間距離、車速、相対車速等）に基づき、再加速を事前に予測することで対応する方法もあり、車速に限定するものではない。

（図２：ステップＳ１０９）
制御部１１０は、モータ２３０の動作量を通常時よりも減少させる。具体的には、モータ２３０の駆動電流を通常時よりも減少させる（例えば０にする）。ここでいう通常時とは、本ステップに到達する前の各ステップにおける条件が成立していない場合である。必ずしも駆動電流を０にする必要はなく、少なくとも通常時よりも減少させることにより回転推進機構２４１の小刻みな回転切替が抑制されるので、相応の効果を発揮することができる。

（図２：ステップＳ１１０）
制御部１１０は、モータ２３０を通常制御する。通常制御とは、ステップＳ１０９で説明した通常時における制御のことである。

図３は、車両の各部の動作を説明するタイムチャートである。以下の期間はモータ２３０の駆動電流が少なくなるように制御されている。（ａ）車速が０である期間：ステップＳ１０１、（ｂ）変速比が最小かつブレーキがＯＦＦである期間：ステップＳ１０２〜Ｓ１０３、（ｃ）変速比が最大かつブレーキがＯＮである期間：ステップＳ１０４〜Ｓ１０５。但し、（ａ）車速が０であっても、変速比が最大ではない場合、（ｂ）変速比が最小かつブレーキがＯＦＦであっても、車速が所定値より低い場合には、発進性や再加速性の悪化を回避するために、モータ２３０の駆動電流を減少させず、通常制御を行うこととする。通常制御を決定し、所定時間が経過しても、実変速比が最大値とならない場合は、変速機構が異常状態であると判定する。

本実施例によれば、目標変速比と実変速比がほぼ一致する状態が継続する条件が成立している場合は、モータ２３０の駆動電流を通常時よりも小さくする。そして、目標変速比と実変速比が一致しない状態においては、上記制御を制限する。特に、車両状態に応じて、再加速が必要か否かを判断し、再加速が必要な際に、駆動電流を通常時よりも小さくすることを制限する。このようにすることで、モータの駆動抑制により、騒音や損傷の抑制、省電力化やモータ発熱の抑制を行いつつ、発進性や再加速性の悪化を回避することができる。

［実施例２］
図４と図５を用いて本発明の実施例２を説明する。図４は、図２におけるＴＣＵ１００の動作を説明するフローチャートの派生形であり、実施例１との差は、ステップＳ１０８ａのみである。この差についてのみ説明する。

（図４：ステップＳ１０８ａ）
制御部１１０は、実変速比が判定値（Ｒａｔｉｏ１）か否かを判定する。この条件に基づいて判定することにより、車両の運転性、低燃費といった指標に対する重要度に応じた設定を行うことができる。変速比が判定値（Ｒａｔｉｏ１）以上の場合には、S109に進み駆動電流を減少させる。

図５は、図４のステップＳ１０８ａの判定値を示したものである。判定値の考え方は、ブレーキを踏んだ場合であっても、高車速ほど、車両が停止するまでの時間は長くなり、変速終了までの時間に余裕ができることから、車速が高くなるほど、変速比判定値（Ｒａｔｉｏ１）は変速比小側に設定する。その反対の特性として、低車速ほど、車両が停止するまでの時間は短くなるため、変速終了時間が早くなることから、車速が低くなるほど、変速比判定値（Ｒａｔｉｏ１）は変速比大側に設定する。このように設定することで、駆動電流の低減と、変速比の応答遅れ回避を両立することができる。

［実施例３］
図６を用いて本発明の実施例３を説明する。図６は、図４におけるＴＣＵ１００の動作を説明するフローチャートの派生形であり、実施例２との差は、ステップＳ１０２ａ、Ｓ１０４ａである。この差についてのみ説明する。

（図６：ステップＳ１０２ａ）
制御部１１０は、変速機２００の実変速比が、変速機２００によって制御可能な最小値（Ｒａｔｉｏ−Ｌ）以上であるか否かを判定する。変速比がＲａｔｉｏ−Ｌ以上である場合はステップＳ１０３へ進み、それ以外であればステップＳ１０４ａへ進む。ここで、Ｒａｔｉｏ−Ｌとは、車速に応じて制御可能な変速比の最小値として設定する。尚、Ｒａｔｉｏ−Ｌは低車速であっても物理的に低い値に設定することは可能であるが、運転性（発進性・加速性）を重視し、車速が低くなるほど、数値は高くするのが一般的である。具体例を図５に示す。

（図６：ステップＳ１０４ａ）
制御部１１０は、変速機２００の実変速比が、変速機２００によって制御可能な最大値（Ｒａｔｉｏ−Ｈ）以下であるか否かを判定する。変速比がＲａｔｉｏ−Ｈ以下である場合はステップＳ１０５へ進み、それ以外であればステップＳ１１０へ進む。ここで、Ｒａｔｉｏ−Ｈとは、車速に応じて制御可能な変速比の最大値として設定する。具体例として、車速上昇時にエンジン回転数を上限（例えば６０００ｒ／ｍｉｎ）で固定した場合を図５に示す。

＜本発明のまとめ＞
本発明に係るＴＣＵ１００は、目標変速比と実変速比がほぼ一致する状態が継続する条件が成立している場合は、モータ２３０の駆動電流を通常時よりも小さくする。これにより、モータ２３０が目標変速比を維持するため回転切替を繰り返すことがなくなり、回転推進機構２４１が小刻みに回転切替することもなくなるので、回転推進機構２４１の歯面衝突によって生じる騒音や損傷の抑制と、モータの駆動抑制により、省電力化やモータ発熱の抑制を行いつつ、発進性や再加速性の悪化を回避することができる。

＜本発明の変形例について＞
変速機２００の変速比が最大である（低速走行状態）場合、運転者の操作が減速要求であれば、発進時に変速比を最大とする方向に制御する事になるが、既に変速比最大であり、変化は生じない。逆に、運転者の操作が加速要求であれば、車両の駆動力を大きくする方向に制御する事になるが、この場合にも既に変速比最大であり、瞬時に変化を生じさせる要求は少ない事が多いと考えられる。かかる場合は変速比を即座に変更する要求は小さいので、モータ２３０をある程度の期間は停止させておいても支障ない。そこで、変速比が最大から最小に向かって変化し始めた時点からある程度の期間は、モータ２３０の駆動電流を通常時よりも少なくすることもできる。

制御部１１０は、その機能を実装した回路デバイスなどのハードウェアを用いて構成することもできるし、同等の機能を実装したソフトウェアをＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算装置が実行することによって構成することもできる。

１００：ＴＣＵ、１１０：制御部、２００：変速機、２１０：エンジン、２２０：トルクコンバータ、２３０：モータ、２４１〜２４２：回転推進機構、２５１：プライマリプーリ、２５２：セカンダリプーリ、２６０：ベルト、２７０：前後進切替機構。

Claims (6)

1. 車両が搭載する無段変速機の動作を制御する変速制御装置であって、
   前記無段変速機は、モータを用いて回転推進機構を駆動することによりプーリを移動させて変速比を制御するように構成されており、
   前記変速制御装置は、前記モータを制御することにより前記無段変速機の実変速比を目標変速比に近づけるよう制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記実変速比と前記目標変速比との間の差分が所定範囲内に収まる状態が継続する条件が成立した場合は、前記モータに対して供給する駆動電流を、前記条件が成立していない場合よりも小さくし、
   前記車両の速度が０であるか否かを、条件として判定し、前記制御部は、前記車両の速度が０であり、かつ、実変速比が再発進可能な変速比ではない場合は、前記モータに対して供給する駆動電流を小さくすることを制限する、
   ことを特徴とする変速制御装置。
2. 車両が搭載する無段変速機の動作を制御する変速制御装置であって、
   前記無段変速機は、モータを用いて回転推進機構を駆動することによりプーリを移動させて変速比を制御するように構成されており、
   前記変速制御装置は、前記モータを制御することにより前記無段変速機の実変速比を目標変速比に近づけるよう制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記実変速比と前記目標変速比との間の差分が所定範囲内に収まる状態が継続する条件が成立した場合は、前記モータに対して供給する駆動電流を、前記条件が成立していない場合よりも小さくし、
   ブレーキ並びにアクセルがOFFであって、前記車両の速度が所定値より小さい場合には、前記モータに対して供給する駆動電流を小さくすることを制限する、
   ことを特徴とする変速制御装置。
3. 車両が搭載する無段変速機の動作を制御する変速制御装置であって、
   前記無段変速機は、モータを用いて回転推進機構を駆動することによりプーリを移動させて変速比を制御するように構成されており、
   前記変速制御装置は、前記モータを制御することにより前記無段変速機の実変速比を目標変速比に近づけるよう制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記実変速比と前記目標変速比との間の差分が所定範囲内に収まる状態が継続する条件が成立した場合は、前記モータに対して供給する駆動電流を、前記条件が成立していない場合よりも小さくし、
   無段変速機の実変速比が、前記車両の速度に基づき設定させる判定値より小さい場合に、前記モータに対して供給する駆動電流を小さくすることを制限する、
   ことを特徴とする変速制御装置。
4. 前記制御部は、前記車両の速度に対する実変速比の判定値は、制御可能な変速比の幅に対して、車速が低くなるほど、変速比が大きくなる側に設定する、
   ことを特徴とする請求項３記載の変速制御装置。
5. 前記制御部は、
   前記モータに対して供給する駆動電流を小さくすることを行わないように実行した後、所定時間が経過しても、実変速比が最大値とならない場合は、前記変速機構が異常状態であると判定する、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の変速制御装置。
6. 車両が搭載する無段変速機の動作を制御する変速制御装置であって、車両の状態に応じて、現変速比が次の動作に十分である場合には無段変速機のモータの駆動電流を小さくするように制御し、不十分である場合には、該小さくする制御を制限する変速制御装置。

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