JP2019078382A - 車両の制御装置及び車両の制御方法 - Google Patents

車両の制御装置及び車両の制御方法 Download PDF

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光健 安藤
恵三 橋本
Keizo Hashimoto
恵三 橋本
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Shuai Fu
帥 付
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Kazuya Okamoto
和也 岡本
赤澤 浩明
Hiroaki Akazawa
浩明 赤澤
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Hidefumi Wakayama
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Abstract

【課題】過給エンジンの状態の予想が外れた場合でも、自動変速機に対して適切な変速パターンを設定可能な車両の制御装置及び車両の制御方法を提供する。【解決手段】コントローラ12は、エンジンENGと、エンジンENGと接続される自動変速機TMと、を有する車両の制御装置を構成する。コントローラ12は、エンジンENGの状態がNA状態から過給状態へ変化することが予測された場合に過給時変速パターンPT2を選択し、その後、エンジンENGがNA状態であることが判定された場合に過給時変速パターンPT2よりも回転速度NEが高く設定されるNA時変速パターンPT1への変速パターン変更を行う。【選択図】図1

Description

本発明は、車両の制御装置及び車両の制御方法に関する。
特許文献1には、アクセル開度、エンジン回転速度等から最低限吸入空気量を演算し、実際の吸入空気量と最低限吸入空気量との関係に応じて、無段変速機の変速パターンを変更する技術が開示されている。
特開2011−231906号公報(図3等)
上記技術は、アクセル開度、エンジン回転速度等から今後必要となる駆動力等を先読みして制御を行っているため、フィードフォワード制御ということができる。ところが、フィードフォワード制御の予想は外れる場合があり、その場合は変速パターンが不適切になってしまう。結果、燃費性能、動力性能、運転性が不適切になり、運転者に違和感を与えてしまうことや、部品耐久性等の低下を招くことが懸念される。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、過給エンジンの状態の予想が外れた場合でも、自動変速機に対して適切な変速パターンを設定可能な車両の制御装置及び車両の制御方法を提供することを目的とする。
本発明のある態様の車両の制御装置は、過給エンジンと、前記過給エンジンと接続される自動変速機と、を有する車両の制御装置であって、前記過給エンジンの状態が自然吸気状態から過給状態へ変化することが予測された場合に過給時変速パターンを選択し、その後、前記過給エンジンが自然吸気状態であることが判定された場合に前記過給時変速パターンよりもエンジン回転速度が高く設定される自然吸気時変速パターンへの変速パターン変更を行う制御部、を有する。
本発明の別の態様によれば、過給エンジンと、前記過給エンジンと接続される自動変速機と、を有する車両の制御装置であって、前記過給エンジンの状態が過給状態から自然吸気状態へ変化することが予測された場合に自然吸気時変速パターンを選択し、その後、前記過給エンジンが過給状態であることが判定された場合に前記自然吸気時変速パターンよりもエンジン回転速度が低く設定される過給時変速パターンへの変速パターン変更を行う制御部、を有する車両の制御装置が提供される。
本発明のさらに別の態様によれば、上記態様それぞれに対応する車両の制御方法が提供される。
これらの態様によれば、過給エンジンの状態が実際には予測通りに変化しなかった場合に、駆動力が適切になるように変速パターンを変更する。このため、過給エンジンの状態の予想が外れた場合でも、自動変速機に対して適切な変速パターンを設定できる。
車両の概略構成図である。 実施形態の制御の一例をフローチャートで示す図である。 変速マップの一例を示す図である。 実施形態の制御に対応するタイミングチャートの第1の例を示す図である。 実施形態の制御に対応するタイミングチャートの第2の例を示す図である。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図1は車両の概略構成図である。車両は、エンジンENGと、過給機CHGと、トルクコンバータTCと、前後進切替機構SWMと、バリエータVAと、コントローラ12とを備える。車両では、自動変速機TMが、トルクコンバータTCと、前後進切替機構SWMと、バリエータVAとを有して構成される。自動変速機TMは具体的には、ベルト式の無段変速機である。
エンジンENGは、車両の駆動源を構成する。エンジンENGの吸気通路INには、過給機CHGのコンプレッサCP及びインタークーラICが配置される。過給機CHGによる過給が行われる場合には、エアはコンプレッサCPで圧縮され、インタークーラICで冷却された後、エンジンENGに供給される。
過給機CHGは、コンプレッサCPと、タービンTBとを備える。タービンTBは、エンジンENGの排気通路10に配置され、排気エネルギにより回転する。タービンTBの回転はコンプレッサCPに伝達され、コンプレッサCPは伝達された回転によって吸気通路INのエアを圧縮する。エンジンENGは、このように過給機CHGが設けられることで、過給エンジンとして構成される。エンジンENGは例えば、エンジンENGの動力等で駆動する機械式過給機付きの過給エンジンであってもよい。
エンジンENGの動力は、トルクコンバータTC、前後進切替機構SWM、バリエータVAを介して駆動輪DWへと伝達される。換言すれば、トルクコンバータTC、前後進切替機構SWM、バリエータVAは、エンジンENGから駆動輪DWに至る動力伝達経路に設けられる。
トルクコンバータTCは、流体を介して動力を伝達する。トルクコンバータTCでは、ロックアップクラッチLUを締結することで、動力伝達効率が高められる。
前後進切替機構SWMは、エンジンENGとバリエータVAとを結ぶ動力伝達経路に設けられる。前後進切替機構SWMは、入力される回転の回転方向を切り替えることで車両の前後進を切り替える。前後進切替機構SWMは、前進レンジ選択の際に係合される前進クラッチFWD/Cと、リバースレンジ選択の際に係合される後進ブレーキREV/Bとを備える。前進クラッチFWD/C及び後進ブレーキREV/Bを解放すると、自動変速機TMがニュートラル状態、つまり動力遮断状態になる。
バリエータVAは、プライマリプーリPRIと、セカンダリプーリSECと、プライマリプーリPRI及びセカンダリプーリSECに巻き掛けられたベルトBLTと、を有するベルト式無段変速機構を構成する。プライマリプーリPRIにはプライマリ圧Ppriが、セカンダリプーリSECにはセカンダリ圧Psecが、油圧制御回路11からそれぞれ供給される。
自動変速機TMは、油圧制御回路11とコントローラ12をさらに有して構成される。
コントローラ12は、自動変速機TM用の変速機コントローラであり、エンジンENGを制御するエンジンコントローラ15と通信可能に接続される。エンジンコントローラ15からコントローラ12には例えば、エンジンENGのトルクTqを表す出力トルク信号が入力される。
コントローラ12には、プライマリプーリPRIの入力側回転速度である回転速度Npriを検出するPRI回転速度センサ21、セカンダリプーリSECの出力側回転速度である回転速度Nsecを検出するSEC回転速度センサ22、アクセル開度APOを検出するアクセル開度センサ23、エンジンENGの回転速度NEを検出するエンジン回転速度センサ24、過給圧Pを検出する過給圧センサ25等からの信号が入力される。回転速度Npriは具体的には、プライマリプーリPRIの回転速度であり、回転速度Nsecは具体的には、セカンダリプーリSECの回転速度である。アクセル開度APOは、ドライバによる加速要求度合いを指標する。
コントローラ12にはこのほか、車速VSPを検出する車速センサ26、スロットル開度TVOを検出するスロットル開度センサ27、ブレーキ踏力BPFを検出するブレーキセンサ28、プライマリ圧Ppriを検出するプライマリ圧センサ29、セカンダリ圧Psecを検出するセカンダリ圧センサ30、変速レバーの操作位置RNGを検出する位置センサ31、自動変速機TMの油温TOILを検出する油温センサ32等からの信号が入力される。
コントローラ12は、これらの信号に基づき自動変速機TMを制御する。具体的にはコントローラ12は、これらの信号に基づき油圧制御回路11を制御する。油圧制御回路11は、コントローラ12からの指示に基づき、ロックアップクラッチLU、前進クラッチFWD/C、後進ブレーキREV/B、プライマリプーリPRI、セカンダリプーリSEC等の油圧制御を行う。
ところで、自動変速機TMの変速パターンを変更するにあたっては、アクセル開度APO、回転速度NE等から今後必要となる駆動力等を先読みし、いわばフィードフォワード(以下、FFと称す)制御で変速パターン変更を行うことが考えられる。
ところが、FF制御の予想は外れる場合があり、その場合は変速パターンが不適切になってしまう。結果、燃費性能、動力性能、運転性が不適切になり、運転者に違和感を与えてしまうことや、部品耐久性等の低下を招くことが懸念がある。
その一方で、過給圧センサ25の情報を元に必要な過給圧Pが足りていない場合に、自動変速機TMの変速パターン変更をするような制御も考えられる。このような制御はフィードバック(以下、FBと称す)制御ということができる。
このような事情に鑑み、本実施形態ではコントローラ12が次に説明する制御を行う。
図2は、コントローラ12が行う制御の一例をフローチャートで示す図である。コントローラ12は、本フローチャートの処理を実行するように構成されることで、制御部を有した構成とされる。
ステップS1で、コントローラ12は、エンジンENGの状態がNA状態つまり自然吸気状態か否かを先読み的に判定するFF判定を行う。換言すれば、ステップS1では、エンジンENGの状態がNA状態か否かが予測される。このような判定は例えば、アクセル開度APOに基づき行うことができる。ステップS1で肯定判定であれば、処理はステップS2に進む。
ステップS2で、コントローラ12は、NA時変速パターンPT1を選択する。ステップS2では、ステップS1のFF判定結果に基づき変速パターンを選択することで、FF制御による変速パターンの設定が行われる。NA時変速パターンPT1は例えば、次に説明するように変速マップで予め規定することができる。
図3は、変速マップの一例を示す図である。縦軸は回転速度NEを示し、横軸は車速VSPを示す。図3では、フルスロットル時の変速マップを示す。
変速マップでは、回転速度NE、車速VSPに応じて動作点が規定される。変速マップにおいて、変速マップの原点(ゼロ点)と動作点とを結ぶ直線の傾きは、自動変速機TMの変速比、具体的にはバリエータVAの変速比に対応する。変速比は、入力回転を出力回転で割って得られる値である。自動変速機TMの変速は、自動変速機TMの変速比を最大にして得られる最LOW線と、自動変速機TMの変速比を最小にして得られる最HIGH線との間で行うことができる。自動変速機TMの変速は、変速パターンに従って動作点を移動させるように行われる。
この変速マップでは、変速パターンとしてNA時変速パターンPT1と過給時変速パターンPT2とが、アクセル開度APO及びエンジンENGの状態に応じて設定される。NA時変速パターンPT1は、同じ車速VSPで過給時変速パターンPT2よりも回転速度NEが高く設定される。
図2に戻り、ステップS3で、コントローラ12は、エンジンENGの状態がNA状態か否かをFB的に判定するFB判定を行う。換言すれば、ステップS3では、エンジンENGの状態が実際にNA状態か否かが判定される。このような判定は例えば、トルクTqに基づき行うことができる。ステップS3で否定判定であれば、NA状態と予測したにもかかわらず、実際には過給状態と判断され、処理はステップS4に進む。
ステップS4で、コントローラ12は、変速パターン変更による運転性への影響が大きいか否かを判定する。ステップS4では具体的には、変速パターン変更の前後で自動変速機TMの変速比の変化が所定値以上か否かが判定される。変速比の変化が大きい場合は、変速パターン変更の際にショックにより運転性が大きな影響を受け得るためである。所定値は、運転性への影響が大きい場合を規定するための値であり、実験等に基づき予め設定することができる。ステップS4で否定判定であれば、処理はステップS5に進む。
ステップS5で、コントローラ12は、過給時変速パターンPT2への変速パターン変更を行う。これにより、NA状態と予測したにもかかわらず、実際には過給状態の場合に、変速パターンが過給時変速パターンPT2に設定される。
ステップS3で肯定判定であった場合は、NA状態と予測し、且つ実際にNA状態と判断される。また、ステップS4で肯定判定であった場合は、NA状態との予測に反し実際には過給状態と判断したものの、変速パターン変更の影響は大きいと判断される。このためこれらの場合には、処理はステップS6に進み、コントローラ12は、NA時変速パターンPT1を維持する。これにより、変速パターン変更が禁止される。
ステップS5、ステップS6では、ステップS3のFB判定結果に基づき変速パターン変更を行う場合、つまりステップS3で肯定判定又はステップS4で否定判定の場合に、FB制御による変速パターン変更が行われる。ステップS5、S6の後には、処理は一旦終了する。
ステップS1で否定判定であった場合は、過給状態と予想される。この場合、処理はステップS7に進み、コントローラ12は、過給時変速パターンPT2を選択する。
ステップS8で、コントローラ12は、エンジンENGの状態がNA状態か否かをFB判定する。ステップS8で肯定判定であれば、過給状態と予測したにもかかわらず、実際にはNA状態と判断され、処理はステップS9に進む。
ステップS9で、コントローラ12は、過給状態への再遷移があるか否かを予測する。ステップS9では、すぐに過給状態に入るか否かが判定される。ステップS9で否定判定であれば、処理はステップS10に進む。
ステップS10では、ステップS4と同様の判定が行われる。ステップS10で否定判定であれば、処理はステップS11に進む。
ステップS11で、コントローラ12は、NA時変速パターンPT1への変速パターン変更を行う。これにより、過給状態と予測したにもかかわらず、実際にはNA状態の場合に、変速パターンがNA時変速パターンPT1に設定される。
ステップS8で否定判定であった場合は、過給状態と予測し、且つ実際に過給状態と判断される。また、ステップS9で肯定判定であった場合は、過給状態との予測に反し実際にはNA状態と判断したものの、再び過給状態になると判断される。ステップS10で肯定判定であった場合は、変速パターン変更の影響は大きいと判断される。このためこれらの場合には、処理はステップS12に進み、コントローラ12は、過給時変速パターンPT2を維持する。これにより、変速パターン変更が禁止される。
ステップS11、S12では、ステップS8のFB判定結果に基づき変速パターン変更を行う場合、つまりステップS8で否定判定又はステップS10で否定判定の場合に、FB制御による変速パターン変更が行われる。ステップS11、S12の後には、処理は一旦終了する。
図4A、図4Bは、図2に示すフローチャートに対応するタイミングチャートの一例を示す図である。図4Aは、FF判定結果がNA状態、FB判定結果が過給状態の場合を示す。図4Bは、FF判定結果が過給状態、FB判定結果がNA状態の場合を示す。図4A、図4Bともに、破線は比較例を示す。比較例は、FF制御のみで変速パターンの変更を行う場合を示す。
図4A、図4Bの場合ともに、タイミングT1でアクセル開度APOが大きくなると、これに応じて回転速度NE、トルクTq、加速度Gが上昇し始める。
図4Aの場合、破線で示す比較例では、NA状態と予測したままで変速パターンは変更されない。結果、回転速度NE、トルクTq、加速度Gの上昇が、過給状態に対し適切な場合よりも急になる。結果、燃費性能、動力性能、運転性が不適切になり、運転者に違和感を与えてしまう可能性や、部品耐久性等の低下を招く可能性がある。
本実施形態では、タイミングT2で、FB制御によって変速パターンが過給時変速パターンPT2に変更される。結果、回転速度NE、トルクTq、加速度Gの上昇が過給状態に対し適切になるよう適度に抑制される。
図4Bの場合、破線で示す比較例では、過給状態と予測したままで変速パターンは変更されない。結果、回転速度NE、トルクTq、加速度Gの上昇が、NA状態に対し適切な場合よりも緩やかになる。結果、この場合も、燃費性能、動力性能、運転性が不適切になり、運転者に違和感を与えてしまう可能性や、部品耐久性等の低下を招く可能性がある。
本実施形態では、タイミングT2で、FB制御によって変速パターンがNA時変速パターンPT1に変更される。結果、回転速度NE、トルクTq、加速度Gの上昇がNA状態に対し適切になるよう適度に高められる。
次に、本実施形態の主な作用効果について説明する。
コントローラ12は、エンジンENGと、エンジンENGと接続される自動変速機TMと、を有する車両の制御装置を構成する。コントローラ12は、エンジンENGの状態がNA状態から過給状態へ変化することが予測された場合に過給時変速パターンPT2を選択し、その後、エンジンENGがNA状態であることが判定された場合に過給時変速パターンPT2よりも回転速度NEが高く設定されるNA時変速パターンPT1への変速パターン変更を行う。
また、コントローラ12は、エンジンENGの状態が過給状態からNA状態へ変化することが予測された場合にNA時変速パターンPT1を選択し、その後、エンジンENGが過給状態であることが判定された場合にNA時変速パターンPT1よりも回転速度NEが低く設定される過給時変速パターンPT2への変速パターン変更を行う。
このような構成によれば、エンジンENGの状態が実際には予測通りに変化しなかった場合、駆動力が適切になるように変速パターンを変更する。このため、エンジンENGの状態の予測が外れた場合でも、自動変速機TMに対して適切な変速パターンを設定できる(請求項1、2、10、11に対応する効果)。
コントローラ12は、エンジンENGがNA状態であることが判定されたときに、過給状態への再遷移が予測された場合には、変速パターン変更を禁止する。
このような構成によれば、変速パターンの変更頻度の上昇が招くショックの発生を抑制することができる(請求項3に対応する効果)。
コントローラ12は、変速パターン変更の前後において自動変速機TMの変速比の変化が所定値以上である場合に、変速パターン変更を禁止する。
このような構成によれば、変速パターン変更の際の変速比の変化に起因した運転性への影響を抑制できる(請求項4に対応する効果)。
図2に示すフローチャートのステップS4、ステップS10で、コントローラ12は具体的には、以下のような判定を行ってもよい。
例えば、コントローラ12は、アクセル開度APOが所定開度以上か否かを判定してもよい。所定開度は、アクセル開度APOに照らし運転性への影響が大きい場合を規定するための値であり、実験等に基づき予め設定できる。このような構成によれば、アクセル開度APOに照らし、変速パターン変更によるショック等の運転性への影響を抑制できる(請求項5に対応する効果)。
コントローラ12は、アクセル開速度が所定開速度以上か否かを判定してもよい。所定開速度は、アクセル開速度に照らし運転性への影響が大きい場合を規定するための値であり、実験等に基づき予め設定できる。このような構成によれば、アクセル開速度に照らし、変速パターン変更によるショック等の運転性への影響を抑制できる(請求項6に対応する効果)。
コントローラ12は、エンジンENGのトルクTqが所定トルク以上か否かを判定してもよい。所定トルクは、トルクTqに照らし運転性への影響が大きい場合を規定するための値であり、実験等に基づき予め設定できる。このような構成によれば、トルクTqに照らし、変速パターン変更によるショック等の運転性への影響を抑制できる(請求項7に対応する効果)。
コントローラ12は、回転速度NEが所定回転速度以上か否かを判定してもよい。所定回転速度は、回転速度NEに照らし運転性への影響が大きい場合を規定するための値であり、実験等に基づき予め設定できる。このような構成によれば、回転速度NEに照らし、変速パターン変更によるショック等の運転性への影響を抑制できる(請求項8に対応する効果)。
コントローラ12は、トルクコンバータTCのロックアップクラッチLUの締結状態が変速パターン変更前後で変化するか否かを判定してもよい。このような構成によれば、ロックアップクラッチLUの締結状態の変更に伴うショックと変速パターン変更によるショックが重なる結果、大きなショックが生じることを防止できる(請求項9に対応する効果)。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
例えば、上述した実施形態では、制御部がコントローラ12によって構成される場合について説明した。しかしながら、制御部は、複数のコントローラで実現されてもよい。
1 車両
2 エンジン(過給エンジン)
3 過給機
4 トルクコンバータ
4a ロックアップクラッチ
5 前後進切替機構
6 バリエータ
7 コントローラ(制御部)
TM 自動変速機

Claims (11)

  1. 過給エンジンと、前記過給エンジンと接続される自動変速機と、を有する車両の制御装置であって、
    前記過給エンジンの状態が自然吸気状態から過給状態へ変化することが予測された場合に過給時変速パターンを選択し、その後、前記過給エンジンが自然吸気状態であることが判定された場合に前記過給時変速パターンよりもエンジン回転速度が高く設定される自然吸気時変速パターンへの変速パターン変更を行う制御部、
    を有することを特徴とする車両の制御装置。
  2. 過給エンジンと、前記過給エンジンと接続される自動変速機と、を有する車両の制御装置であって、
    前記過給エンジンの状態が過給状態から自然吸気状態へ変化することが予測された場合に自然吸気時変速パターンを選択し、その後、前記過給エンジンが過給状態であることが判定された場合に前記自然吸気時変速パターンよりもエンジン回転速度が低く設定される過給時変速パターンへの変速パターン変更を行う制御部、
    を有することを特徴とする車両の制御装置。
  3. 請求項1に記載の車両の制御装置であって、
    前記制御部は、前記過給エンジンが自然吸気状態であることが判定されたときに、過給状態への再遷移が予測された場合に、前記変速パターン変更を禁止する、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  4. 請求項1から3いずれか1項に記載の車両の制御装置であって、
    前記制御部は、前記変速パターン変更の前後において前記自動変速機の変速比の変化が所定値以上である場合に、前記変速パターン変更を禁止する、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  5. 請求項1から4いずれか1項に記載の車両の制御装置であって、
    前記制御部は、アクセル開度が所定開度以上である場合に、前記変速パターン変更を禁止する、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  6. 請求項1から5いずれか1項に記載の車両の制御装置であって、
    前記制御部は、アクセル開速度が所定開速度以上である場合に、前記変速パターン変更を禁止する、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  7. 請求項1から6いずれか1項に記載の車両の制御装置であって、
    前記制御部は、エンジントルクが所定トルク以上である場合に、前記変速パターン変更を禁止する、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  8. 請求項1から7いずれか1項に記載の車両の制御装置であって、
    前記制御部は、前記エンジン回転速度が所定回転速度以上である場合に、前記変速パターン変更を禁止する、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  9. 請求項1から8いずれか1項に記載の車両の制御装置であって、
    前記制御部は、前記自動変速機に備え付けられたトルクコンバータのロックアップクラッチの締結状態が前記変速パターン変更前後で変化する場合は、前記変速パターン変更を禁止する、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  10. 過給エンジンと、前記過給エンジンと接続される自動変速機と、を有する車両の制御方法であって、
    前記過給エンジンの状態が自然吸気状態から過給状態へ変化することが予測された場合に過給時変速パターンを選択することと、
    その後、前記過給エンジンが自然吸気状態であることが判定された場合に前記過給時変速パターンよりもエンジン回転速度が高く設定される自然吸気時変速パターンへの変速パターン変更を行うことと、
    を含むことを特徴とする車両の制御方法。
  11. 過給エンジンと、前記過給エンジンと接続される自動変速機と、を有する車両の制御方法であって、
    前記過給エンジンの状態が過給状態から自然吸気状態へ変化することが予測された場合に自然吸気時変速パターンを選択することと、
    その後、前記過給エンジンが過給状態であることが判定された場合に前記自然吸気時変速パターンよりもエンジン回転速度が低く設定される過給時変速パターンへの変速パターン変更を行うことと、
    を含むことを特徴とする車両の制御方法。
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