JP2019151273A - 自動変速機の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】連続変速時、駆動力不足の防止と摩擦係合要素の熱負荷状態からの保護との両立を図ること。【解決手段】自動変速機ATの変速制御装置において、自動変速機コントローラ２０に、連続変速時に摩擦係合要素を熱負荷状態から保護する変速制御を行う熱保護制御部２０ａを設ける。熱保護制御部２０ａは、連続変速によるアップシフト時、次変速としてダウンシフトから次回のアップシフトへの移行が想定され、次回のアップシフトにてクラッチ温度がクラッチ温度閾値を超えると予測判断される場合、ダウンシフトの許可を想定したときの第１可能加速度と、ダウンシフトの禁止を想定したときの第２可能加速度とを算出する。第１可能加速度と第２可能加速度のうち高い方の駆動力による変速モード選択する。ダウンシフト許可変速モードを選択した場合、エンジントルクダウン制御を行う。【選択図】図４

Description

本発明は、連続変速プロテクションと呼ばれ、連続変速時に摩擦係合要素を熱的負荷から保護する自動変速機の変速制御装置に関する。

従来、変速を判断したときは、摩擦係合要素の現在の熱的負荷を算出するとともに、次変速で発生する摩擦係合要素の発熱状態を予測し、現在の熱的負荷状態と次変速の発熱状態に基づいて次変速の許可又は禁止を決定する自動変速機の変速制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２６３１７２号公報

しかしながら、従来装置にあっては、次変速がダウンシフトであるとき、ダウンシフトが禁止されると、駆動力が不足して運転者の駆動力要求に応えることができない場合がある。その場合にダウンシフトを許可すると、運転者の駆動力要求に応えることができても、摩擦係合要素の熱負荷状態からの保護をすることができない、という問題がある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、連続変速時、駆動力不足の防止と摩擦係合要素の熱負荷状態からの保護との両立を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、走行用駆動源から駆動輪までの駆動力伝達系に搭載され、摩擦係合要素の架け替えにより複数の変速段を自動変速する自動変速機と、自動変速機の変速を制御する変速制御手段と、を備える。
この自動変速機の変速制御装置において、変速制御手段に、連続変速時に摩擦係合要素を熱負荷状態から保護する変速制御を行う熱保護制御部を設ける。
熱保護制御部は、連続変速によるアップシフト時、次変速としてダウンシフトから次回のアップシフトへの移行が想定されると、次回のアップシフトにて摩擦係合要素温度が温度閾値を超えるかどうかを予測判断する。
次回のアップシフトにて摩擦係合要素温度が温度閾値を超えると予測判断される場合、ダウンシフトの許可を想定したときの第１可能駆動力と、ダウンシフトの禁止を想定したときの第２可能駆動力とを算出する。
第１可能駆動力と第２可能駆動力のうち高い方の駆動力による変速モードであるダウンシフト許可変速モード又はダウンシフト禁止変速モードを選択する。
ダウンシフト許可変速モードを選択した場合、走行用駆動源の出力トルクを低下させるトルクダウン制御を行う。

このように、可能駆動力が大きい変速モードを優先し、ダウンシフト許可変速モードを選択した場合にトルクダウンにより放熱時間を確保することで、連続変速時、駆動力不足の防止と摩擦係合要素の熱負荷状態からの保護との両立を図ることができる。

実施例１の変速制御装置が適用された自動変速機を搭載したエンジン車の駆動系及び制御系を示す全体システム図である。 実施例１の自動変速機において変速段ごとの各摩擦係合要素の締結状態を示す締結作動表である。 実施例１の自動変速機において変速制御で用いられる変速マップの一例を示す変速マップ図である。 実施例１の自動変速機コントローラの熱保護制御部で実行される連続変速時の熱保護制御処理の流れを示すフローチャートである。 連続変速時の熱保護制御処理におけるダウン後の第１可能加速度の算出処理を示す算出処理ブロック図である。 連続変速時の熱保護制御処理におけるダウン禁止での第２可能加速度の算出処理を示す算出処理ブロック図である。 比較例の連続変速時の熱保護制御におけるクラッチ温度特性を示すタイムチャートである。 アップシフトVSPまでの車速差分が大きくダウンシフト許可変速モードが選択されるときのアクセル開度・車速・クラッチ温度の各特性を示すタイムチャートである。 アップシフトVSPまでの車速差分が小さくダウンシフト禁止変速モードが選択されるときのアクセル開度・車速・クラッチ温度の各特性を示すタイムチャートである。

以下、本発明の自動変速機の変速制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
実施例１の変速制御装置は、前進７速後退１速の有段式による自動変速機を搭載したエンジン車に適用したものである。以下、実施例１の構成を、「全体システム構成」、「自動変速機のパワートレーン構成」、「自動変速機の変速制御構成」、「連続変速時の熱保護制御処理構成」に分けて説明する。

［全体システム構成］
図１は、実施例１の変速制御装置が適用された自動変速機を搭載したエンジン車の駆動系及び制御系を示す。以下、全体システム図である。

エンジン車の駆動系は、図１に示すように、走行用駆動源としてのエンジンEngと、摩擦係合要素（クラッチ/ブレーキ）の架け替えにより複数の変速段を自動変速する自動変速機ATと、を備えている。

自動変速機ATは、前進７速後退１速によるステップATと呼ばれる有段式自動変速機である。この自動変速機ATには、エンジンEngの駆動力が、ロックアップクラッチLU/Cを有するトルクコンバータTCを介して入力軸Inputから入力される。そして、４つの遊星ギヤと７つの摩擦係合要素とによって回転数が変速され、出力軸Outputから駆動輪５０へ出力される。また、トルクコンバータTCのポンプインペラと同軸上にオイルポンプOPが設けられ、エンジンEngの駆動力によって回転駆動され、オイルを加圧する。

エンジン車の制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１０（ECU）と、自動変速機コントローラ２０（ATCU）と、コントロールバルブユニット３０（CVU）と、を備えている。そして、エンジンコントローラ１０と自動変速機コントローラ２０（変速制御手段）は、ＣＡＮ通信線４０を介して接続され、センサ情報や制御情報等を双方向通信により共有している。

エンジンコントローラ１０は、主にエンジンEngの駆動状態制御を行う制御手段である。エンジンコントローラ１０には、運転者のアクセルペダル操作量をあらわすアクセル開度APOを検出するアクセル開度センサ１と、エンジン回転数Neを検出するエンジン回転数センサ２と、が接続されている。このエンジンコントローラ１０では、エンジン回転数Neやアクセル開度APOに基づいて燃料噴射量やスロットル開度を調整することで、エンジン回転数NeやエンジントルクTeを制御する。また、自動変速機コントローラ２０から連続変速中にトルクダウン要求フラグを入力すると、燃料噴射量やスロットル開度を調整することで、エンジントルクTeを低下するトルクダウン制御を行う。

自動変速機コントローラ２０は、主に自動変速機ATの変速制御を行う変速制御手段であり、連続変速時に摩擦係合要素を熱負荷状態から保護する変速制御を行う熱保護制御部２０ａが設けられている。自動変速機コントローラ２０には、第１キャリアPC1の回転数を検出する第１タービン回転数センサ３と、第１リングギヤR1の回転数を検出する第２タービン回転数センサ４とが接続されている。さらに、出力軸Outputの回転数（＝車速VSP）を検出する出力軸回転数センサ５（車速センサ）と、運転者のセレクトレバーにより選択されたレンジ位置を検出するインヒビタスイッチ６と、変速機油温（ATF油温）を検出するATF油温センサ７と、が接続されている。

自動変速機コントローラ２０の熱保護制御部２０ａからは、連続変速時、ダウンシフト許可変速モードが選択されると、エンジンEngのトルクダウン要求フラグが、ＣＡＮ通信線４０を介してエンジンコントローラ１０に出力される。

コントロールバルブユニット３０は、自動変速機コントローラ２０からの制御指令に基づいて、各摩擦係合要素の締結/解放を制御するソレノイドバルブや油路を有して構成される。

［自動変速機のパワートレーン構成］
以下、図１に基づいて自動変速機ATのパワートレーン構成を説明する。
自動変速機ATは、変速ギヤとして、入力軸Input側から出力軸Output側までの軸上に、順に第１遊星ギヤG1と第２遊星ギヤG2による第１遊星ギヤセットGS1及び第３遊星ギヤG3と第４遊星ギヤG4による第２遊星ギヤセットGS2が配置されている。また、油圧制御される摩擦係合要素として、第１クラッチC1、第２クラッチC2、第３クラッチC3、第１ブレーキB1、第２ブレーキB2、第３ブレーキB3、第４ブレーキB4が配置されている。さらに、機械的に締結/空転するワンウェイクラッチとして、第１ワンウェイクラッチF1と第２ワンウェイクラッチF2が配置されている。

第１遊星ギヤG1は、第１サンギヤS1と、第１リングギヤR1と、両ギヤS1,R1に噛み合う第１ピニオンP1を支持する第１キャリアPC1と、を有するシングルピニオン型遊星ギヤである。

第２遊星ギヤG2は、第２サンギヤS2と、第２リングギヤR2と、両ギヤS2,R2に噛み合う第２ピニオンP2を支持する第２キャリアPC2と、を有するシングルピニオン型遊星ギヤである。

第３遊星ギヤG3は、第３サンギヤS3と、第３リングギヤR3と、両ギヤS3,R3に噛み合う第３ピニオンP3を支持する第３キャリアPC3と、を有するシングルピニオン型遊星ギヤである。

第４遊星ギヤG4は、第４サンギヤS4と、第４リングギヤR4と、両ギヤS4,R4に噛み合う第４ピニオンP4を支持する第４キャリアPC4と、を有するシングルピニオン型遊星ギヤである。

入力軸Inputは、第２リングギヤR2に連結され、エンジンEngからの回転駆動力を、トルクコンバータTC等を介して入力する。出力軸Outputは、第３キャリアPC3に連結され、出力回転駆動力を、ファイナルギヤ等を介して駆動輪５０に伝達する。

第１リングギヤR1と第２キャリアPC2と第４リングギヤR4とは、第１連結メンバM1により一体的に連結される。第３リングギヤR3と第４キャリアPC4とは、第２連結メンバM2により一体的に連結される。第１サンギヤS1と第２サンギヤS2とは、第３連結メンバM3により一体的に連結される。

第１遊星ギヤセットGS1は、第１遊星ギヤG1と第２遊星ギヤG2とを、第１連結メンバM1と第３連結メンバM3とによって連結することで、４つの回転要素を有して構成される。また、第２遊星ギヤセットGS2は、第３遊星ギヤG3と第４遊星ギヤG4とを、第２連結メンバM2によって連結することで、５つの回転要素を有して構成される。

第１遊星ギヤセットGS1では、トルクが入力軸Inputから第２リングギヤR2に入力され、入力されたトルクは第１連結メンバM1を介して第２遊星ギヤセットGS2に出力される。第２遊星ギヤセットGS2では、トルクが入力軸Inputから直接第２連結メンバM2に入力されると共に、第１連結メンバM1を介して第４リングギヤR4に入力され、入力されたトルクは第３キャリアPC3から出力軸Outputに出力される。

第１クラッチC1（インプットクラッチI/C）は、入力軸Inputと第２連結メンバM2とを選択的に断接するクラッチである。第２クラッチC2（ダイレクトクラッチD/C）は、第４サンギヤS4と第４キャリアPC4とを選択的に断接するクラッチである。第３クラッチC3（Ｈ＆ＬＲクラッチH&LR/C）は、第３サンギヤS3と第４サンギヤS4とを選択的に断接するクラッチである。

第２ワンウェイクラッチF2は、第３サンギヤS3と第４サンギヤS4の間に配置されている。これにより、第３クラッチC3が解放され、第３サンギヤS3よりも第４サンギヤS4の回転数が大きい時、第３サンギヤS3と第４サンギヤS4とは独立した回転数を発生する。よって、第３遊星ギヤG3と第４遊星ギヤG4が第２連結メンバM2を介して接続された構成となり、それぞれの遊星ギヤが独立したギヤ比を達成する。

第１ブレーキB1（フロントブレーキF/B）は、第１キャリアPC1の回転をトランスミッションケースCaseに対し選択的に停止させるブレーキである。また、第１ワンウェイクラッチF1は、第１ブレーキＢ１と並列に配置されている。第２ブレーキB2（ローブレーキLOW/B）は、第３サンギヤS3の回転をトランスミッションケースCaseに対し選択的に停止させるブレーキである。第３ブレーキB3（２３４６ブレーキ2-3-4-6/B）は、第１サンギヤS1及び第２サンギヤS2を連結する第３連結メンバM3の回転をトランスミッションケースCaseに対し選択的に停止させるブレーキである。第４ブレーキB4（リバースブレーキREV/B）は、第４キャリアPC3の回転をトランスミッションケースCaseに対し選択的に停止させるブレーキである。

［自動変速機の変速制御構成］
図２は、実施例１の自動変速機ATにおいて変速段ごとの各摩擦係合要素の締結状態を示す締結作動表である。なお、図２において、○印は当該摩擦係合要素が締結状態となることを示し、（○）印はエンジンブレーキが作動するコースト時に当該摩擦係合要素が締結状態となることを示し、無印は当該摩擦係合要素が解放状態となることを示す。

自動変速機ATによる隣接する変速段間のアップシフト時やダウンシフト時においては、締結していた１つの摩擦係合要素を解放し、解放していた１つの摩擦係合要素を締結するという架け替え変速を行う。この架け替え変速により、下記のように、前進７速で後退１速の変速段を実現する。

即ち、アクセル踏み込みによるドライブ時の「１速段」では、第２ブレーキB2が締結状態で、第１ワンウェイクラッチF1及び第２ワンウェイクラッチF2が締結する。アクセル足離しによるコースト時（エンブレ時）の「１速段」では、第１ワンウェイクラッチF1及び第２ワンウェイクラッチF2が空転することで、第３クラッチC3と第１ブレーキB1と第２ブレーキB2が締結状態となる。

アクセル踏み込みによるドライブ時の「２速段」では、第２ブレーキB2及び第３ブレーキB3が締結状態で、第２ワンウェイクラッチF2が締結する。アクセル足離しによるコースト時（エンブレ時）の「２速段」では、第２ワンウェイクラッチF2が空転することで、第３クラッチC3と第２ブレーキB2と第３ブレーキB3が締結状態となる。

「３速段」では、ドライブ時/コースト時にかかわらず、第２ブレーキB2、第３ブレーキB3、第２クラッチC2が締結状態となる。「４速段」では、ドライブ時/コースト時にかかわらず、第３ブレーキB3、第２クラッチC2、第３クラッチC3が締結状態となる。
「５速段」では、ドライブ時/コースト時にかかわらず、第１クラッチC1、第２クラッチC2、第３クラッチC3が締結状態となる。「６速段」では、ドライブ時/コースト時にかかわらず、第３ブレーキB3、第１クラッチC1、第３クラッチC3が締結状態となる。「７速段」では、ドライブ時/コースト時にかかわらず、第１ブレーキB1、第１クラッチC1、第３クラッチC3が締結状態となる。

アクセル踏み込みによるドライブ時の「後退速段」では、第４ブレーキB4が締結状態で、第１ワンウェイクラッチF1及び第２ワンウェイクラッチF2が締結する。アクセル足離しによるコースト時（エンブレ時）の「後退速段」では、第１ワンウェイクラッチF1及び第２ワンウェイクラッチF2が空転することで、第３クラッチC3、第１ブレーキB1、第４ブレーキB4が締結状態となる。

図３は、実施例１の自動変速機ATにおいて変速制御で用いられる変速マップの一例を示す変速マップ図である。なお、図３に示す変速マップは、自動変速機コントローラ２０のメモリに予め記憶設定されていて、実線はアップシフト線を示し、点線はダウンシフト線を示す。

Ｄレンジの選択時には、出力軸回転数センサ５（＝車速センサ）からの車速VSPと、アクセル開度センサ１からのアクセル開度APOに基づき決まる運転点（VSP,APO）が、変速マップ上において存在する位置を検索する。そして、運転点（VSP,APO）が動かない、或いは、運転点（VSP,APO）が動いても図３の変速マップ上で１つの変速段領域内に存在したままであれば、そのときの変速段をそのまま維持する。

一方、運転点（VSP,APO）が動いて図３の変速マップ上でアップシフト線を横切ると、横切る前の運転点（VSP,APO）が存在する領域が示す変速段から横切った後の運転点（VSP,APO）が存在する領域が示す変速段へのアップシフト指令を出力する。また、運転点（VSP,APO）が動いて図３の変速マップ上でダウンシフト線を横切ると、横切る前の運転点（VSP,APO）が存在する領域が示す変速段から横切った後の運転点（VSP,APO）が存在する領域が示す変速段へのダウンシフト指令を出力する。

［連続変速時の熱保護制御処理構成］
図４は、実施例１の自動変速機コントローラ２０の熱保護制御部２０ａにて実行される連続変速時の熱保護制御処理の流れを示す。以下、連続変速時の熱保護制御処理構成をあらわす図４の各ステップについて説明する。なお、Ｄレンジの選択中に変速制御処理が実行される。

ステップＳ１では、スタートに続き、自動変速機ATでの変速が連続的に繰り返される連続変速時であるか否かを判断する。YES（連続変速時）の場合はステップＳ３へ進み、NO（非連続変速時）の場合はステップＳ２へ進む。

ここで、「連続変速時」は、例えば、アップシフト又はダウンシフトによる変速が設定時間以内の間隔にて複数回連続的に繰り返されることにより判断する。一方、「非連続変速時」は、例えば、アップシフト又はダウンシフトが終了してから次の変速が開始されるまでの時間間隔が所定時間を超えることにより判断する。

ステップＳ２では、ステップＳ１での非連続変速時であるとの判断、或いは、ステップＳ５でのクラッチ温度≦クラッチ温度閾値であるとの判断に続き、変速マップと運転点（VSP,APO）を用いた通常の変速制御（通常変速モード）を実行し、リターンへ進む。

ここで、「通常の変速制御」とは、変速禁止等を行うことなく、運転点（VSP,APO）が変速マップのダウンシフト線を横切るとダウンシフト指令を出力し、運転点（VSP,APO）が変速マップのアップシフト線を横切るとアップシフト指令を出力する制御をいう。

ステップＳ３では、ステップＳ２での連続変速時であるとの判断に続き、連続変速によるアップシフト時、次変速としてダウンシフトから次回のアップシフトへの移行が想定されるか否かを判断する。YES（アップ→ダウン→アップへの移行である）の場合はステップＳ４へ進み、NO（アップ→ダウン→アップへの移行でない）の場合はステップＳ１へ戻る。

ここで、「アップ→ダウン→アップへの移行」は、変速マップ上で現在の運転点（VSP,APO）がどのような移動軌跡をたどるかを、車速変化とアクセル開度変化から予測する。そして、予測した運転点（VSP,APO）の移動軌跡が、今回のアップシフトの直後に、ダウンシフト線を横切り、次にアップシフト線を横切ると予測されると、アップ→ダウン→アップへの移行であると想定する。

ステップＳ４では、ステップＳ３でのアップ→ダウン→アップへの移行であるとの判断に続き、アップシフトに関与する摩擦係合要素の温度であるクラッチ温度（摩擦係合要素温度）を推定し、ステップＳ５へ進む。

ここで、「クラッチ温度の推定」は、今回のアップシフト終了時点でのクラッチ温度推定値に、アップシフト後の低下温度とダウン１回分の上昇温度とダウンシフト後の低下温度とアップ１回分の上昇温度を加味して算出する。なお、「低下温度」は、クラッチ温度とATF油温の温度差と放熱時間などによる放熱量の大きさにより決まる。「上昇温度」は、伝達トルクと差回転とイナーシャフェーズ時間などによる発熱量の大きさにより決まる。

ステップＳ５では、ステップＳ４でのクラッチ温度の推定に続き、アップシフトに関与する摩擦係合要素のうち最も高いクラッチ温度が、クラッチ温度閾値を超えているか否かを判断する。YES（クラッチ温度＞クラッチ温度閾値）の場合はステップＳ６へ進み、NO（クラッチ温度≦クラッチ温度閾値）の場合はステップＳ２へ進む。

ここで、「クラッチ温度閾値」は、閾値を超えるクラッチ温度状態が継続すると、温度負荷によりいずれはクラッチ焼き付きやクラッチ焼損にまでに至るおそれがあるとされる温度に設定される。

ステップＳ６では、ステップＳ５でのクラッチ温度＞クラッチ温度閾値であるとの判断に続き、ダウンシフトの許可を想定したときのダウンシフト後の第１可能加速度（第１可能駆動力）を算出し、ステップＳ７へ進む。

ここで、「第１可能加速度」は、図５に示すように、ダウンシフトの許可を想定したとき、ダウンシフト終了から次回のアップシフト開始までの必要放熱時間と放熱可能車速とに基づいて算出される。即ち、図５のブロックＢ１では、現在のクラッチ温度とクラッチ温度閾値とダウン１回分の上昇温度とアップ１回分の上昇温度を入力する。そして、ブロックＢ１の枠内に記載されるように、ダウンシフト終了から次回のアップシフト開始までにクラッチ温度をクラッチ温度閾値以下に抑える必要放熱時間が算出される。ブロックＢ２では、現在の車速とダウン後のアップ車速を入力する。そして、ブロックＢ２の枠内に記載されるように、ダウンシフト終了から次回のアップシフト開始までの車速幅である放熱可能車速が算出される。図５のブロックＢ３では、放熱可能車速を必要放熱時間により除算することで、ダウンシフト後の第１可能加速度が算出される。

ステップＳ７では、ステップＳ６でのダウンシフト後の第１可能加速度の算出に続き、ダウンシフトの禁止を想定したときのダウンシフト禁止での第２可能加速度（第２可能駆動力）を算出し、ステップＳ８へ進む。

ここで、「第２可能加速度」は、図６に示すように、ダウンシフトの禁止を想定したときに駆動輪５０へ伝達される駆動力のうち加速余裕分により実現可能な加速度として算出される。即ち、図６のブロックＢ４では、全開エンジン性能と走行抵抗と車両諸元とダウンシフト禁止時の自動変速機ATのギヤ比を入力する。そして、アクセル全開でのエンジン性能とギヤ比により駆動輪５０へ伝達される駆動力を算出し、走行抵抗と車両諸元に基づいて駆動負荷を算出する。そして、駆動輪５０へ伝達される駆動力のうち、駆動負荷を差し引いた分を加速余裕分とし、加速余裕分により実現可能な車両加速度として第２可能加速度が算出される。

ステップＳ８では、ステップＳ７でのダウンシフト禁止での第２可能加速度の算出に続き、第１可能加速度が第２可能加速度を超えているか否かを判断する。YES（第１可能加速度＞第２可能加速度）の場合はステップＳ９へ進み、NO（第１可能加速度≦第２可能加速度）の場合はステップＳ１１へ進む。

ステップＳ９では、ステップＳ８での第１可能加速度＞第２可能加速度であるとの判断に続き、第１可能加速度と第２可能加速度のうち高い方の加速度による変速モードであるダウンシフト許可変速モードを選択し、ステップＳ１０へ進む。

ステップＳ１０では、ステップＳ９でのダウンシフト許可変速モードの選択に続き、ダウンシフト許可変速モードを選択した場合、エンジンEng（走行用駆動源）からの出力トルクを低下させるトルクダウン制御を行い、リターンへ進む。

ここで、「トルクダウン制御」は、ダウンシフトの終了後、次回のアップシフトが開始されるアップシフト車速に到達するまでの車両加速を抑え、ダウンシフト終了時の変速段を保って放熱時間を確保するために行われる制御である。このため、ダウンシフト許可変速モードが選択されると開始されるが、少なくとも許可されたダウンシフトが終了してから次回のアップシフトを開始するまでの放熱区間を含む区間にて実行される。そして、トルクダウン制御でのトルクダウン量は、図５のブロックＢ１で算出される必要放熱時間を確保するのに必要なトルクダウン量とされる。さらに、必要放熱時間を確保するトルクダウン量は、走行抵抗と駆動力により補正される。

ステップＳ１１では、ステップＳ８での第１可能加速度≦第２可能加速度であるとの判断に続き、第１可能加速度と第２可能加速度のうち高い方の加速度による変速モードであるダウンシフト禁止変速モードを選択し、リターンへ進む。

次に、作用を説明する。
実施例１の作用を、「連続変速時の熱保護制御の課題と課題解決手法」、「連続変速時の熱保護制御処理作用」、「連続変速時の熱保護制御作用」に分けて説明する。

［連続変速時の熱保護制御の課題と課題解決手法］
まず、車速の上昇にしたがってアップシフトするオートアップシフトにより、図７に示すように、１→２アップシフトしても、１→２アップシフトでは２−３のクラッチは発熱しない。

しかし、その後、図７に示すように、２−３アップシフト→３−２ダウンシフト→２−３アップシフト→３−２ダウンシフト→２−３アップシフトしたとする。この場合、自動変速機ATでの変速が連続的に繰り返される連続変速時と判断される。

比較例においては、クラッチ温度が高くなった２−３アップシフトの後、次変速としてダウンシフトから次回のアップシフトへの移行が想定されると、次回のアップシフトにてクラッチ温度がクラッチ温度閾値を超えるかどうかが予測判断される。そして、図７の破線特性に示すように、次回のアップシフトにてクラッチ温度がクラッチ温度閾値を超えると予測判断される場合、次のダウンシフトを禁止する熱保護制御が実行され、クラッチ温度を低下させる制御とされていた。

しかし、次回のアップシフトにてクラッチ温度がクラッチ温度閾値を超えるとの予測判断により一義的に次のダウンシフトを禁止する熱保護制御が実行されると、駆動力が不足して運転者の駆動力要求に応えることができない場合がある。その場合にダウンシフトを許可する、つまり、予測にしたがってダウンシフトし、その後、アップシフトに移行すると、運転者の駆動力要求に応えることができても、クラッチ温度がクラッチ温度閾値を超え、摩擦係合要素の熱負荷状態からの保護をすることができない、という課題がある。

(A) 上記課題に対し、本発明者は、ダウンシフトを許可しても、ダウンシフト終了からアップシフト開始までの放熱時間をエンジントルクダウンにより確保し、クラッチ温度を低下させておく。このように、ダウンシフト許可とトルクダウンを併用すると、次回のアップシフトにてクラッチ温度閾値までの上昇を抑えることができることを知見した。そして、ダウンシフト時の車速とアップシフト車速との車速差分が小さい場合には、ダウンシフトを禁止した方が、トルクダウンを併用する必要があるダウンシフト許可よりも車両加速度（駆動力）が出ることを知見した。

(B) そこで、本発明者は、上記課題と知見した技術に着目し、ダウンシフトの許可を想定したときの第１可能駆動力とダウンシフトの禁止を想定したときの第２可能駆動力のうち高い方の駆動力による変速モードを選択する。そして、ダウンシフト許可変速モードを選択した場合、エンジンEngからの出力トルクを低下させるトルクダウン制御を行うことで、アップ車速に到達するまでの放熱時間を確保することとした。
このように、駆動力を優先する変速モードの選択としつつ、ダウンシフト許可変速モードを選択した場合、放熱時間の確保による熱保護を実現する課題解決手法を採用した。この結果、連続変速時、駆動力不足の防止と摩擦係合要素の熱負荷状態からの保護との両立を図ることができる。

(C) 第１可能駆動力として、ダウンシフトの許可を想定したときの必要放熱時間と放熱可能車速とに基づいて第１可能加速度を算出する。第２可能駆動力として、ダウンシフトの禁止を想定したときに駆動輪５０へ伝達される駆動力のうち加速余裕分により実現可能な第２可能加速度を算出するようにした。ここで、必要放熱時間は、ダウンシフト終了から次回のアップシフト開始までにクラッチ温度をクラッチ温度閾値以下に抑えるのに必要な放熱時間である。放熱可能車速は、ダウンシフト終了から次回のアップシフト開始までの車速幅である。
このように第１可能駆動力を第１可能加速度に置き換えた理由は、ダウンシフトの許可を想定したとき、必要放熱時間を含めて算出する必要があり、必要放熱時間を含めた場合に加速度の算出が容易であることによる。この結果、第１可能駆動力と第２可能駆動力という駆動力情報を、第１可能加速度と第２可能加速度という加速度情報の形に置き換えて容易に精度良く取得することができる。

(D) ダウンシフト許可変速モードを選択した場合、トルクダウン制御でのトルクダウン量を、クラッチ温度により決められる必要放熱時間を確保するトルクダウン量とすることとした。
この理由は、図５のブロックＢ１で算出される必要放熱時間を確保するトルクダウン量にすると、次回のアップシフトでのクラッチ温度の上昇をクラッチ温度閾値以下に抑えることができることによる。この結果、ダウンシフト許可変速モードを選択した場合、次回のアップシフトでのクラッチ温度の上昇がクラッチ温度閾値以下に抑えられ、摩擦係合要素の熱負荷状態からの保護機能を向上させることができる。

(E) 必要放熱時間を確保するトルクダウン量を、走行抵抗と駆動力により補正することとした。
即ち、必要放熱時間を確保するトルクダウン量は、クラッチ温度のみを考慮して算出されたもので、走行抵抗や駆動力（自動変速機ATのギヤ比）は考慮されていない。よって、例えば、走行抵抗が高い登り坂走行時に平坦路と同じトルクダウン量にすると、アッシフト車速に到達するまでの放熱時間が過剰になるため、登り坂走行時には、トルクダウン量を小さくする補正を行う必要がある。例えば、駆動力が高いローギヤ比走行時に駆動力が低いハイギヤ比走行時と同じトルクダウン量にすると、アッシフト車速に到達するまでの放熱時間が不足するため、ローギヤ比走行時には、トルクダウン量を大きくする補正を行う必要がある。この結果、ダウンシフト許可変速モードを選択した場合、走行抵抗と駆動力の大きさにかかわらず、適正な放熱時間に調整することができる。

［連続変速時の熱保護制御処理作用］
以下、実施例１における連続変速時の熱保護制御処理作用を、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず、非連続変速時であると判断されると、ステップＳ１→ステップＳ２→リターンへと進む流れが繰り返される。連続変速によるアップシフト時、次変速としてダウンシフトから次回のアップシフトへの移行が想定されるが、クラッチ温度≦クラッチ温度閾値であるときは、ステップＳ１→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ２→リターンへと進む流れが繰り返される。何れの場合もステップＳ２では、変速マップと運転点（VSP,APO）を用いた通常の変速制御が実行される。

連続変速によるアップシフト時、次変速としてダウンシフトから次回のアップシフトへの移行が想定され、且つ、次回のアップシフトでクラッチ温度＞クラッチ温度閾値が予測されたとする。このときは、ステップＳ１→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ７へと進む。ステップＳ６では、ダウンシフトの許可を想定したときのダウンシフト後の第１可能加速度が算出される。ステップＳ７では、ダウンシフトの禁止を想定したときのダウンシフト禁止での第２可能加速度が算出される。そして、ステップＳ７からステップＳ８へ進み、ステップＳ８では、第１可能加速度が第２可能加速度を超えているか否かが判断される。

次に、第１可能加速度＞第２可能加速度と判断されると、ステップＳ８からステップＳ９→ステップＳ１０へと進む。ステップＳ９では、第１可能加速度と第２可能加速度のうち高い方の加速度による変速モードであるダウンシフト許可変速モードが選択される。ステップＳ１０では、ダウンシフト許可変速モードを選択した場合、エンジンEngからの出力トルクを低下させるトルクダウン制御が行われる。

さらに、第１可能加速度≦第２可能加速度と判断されると、ステップＳ８からステップＳ１１へと進む。ステップＳ１１では、第１可能加速度と第２可能加速度のうち高い方の加速度による変速モードであるダウンシフト禁止変速モードが選択される。

このように、連続変速によるアップシフト時、次変速としてダウンシフトから次回のアップシフトへの移行が想定され、且つ、次回のアップシフトでクラッチ温度＞クラッチ温度閾値が予測されたとする。このとき、ダウンシフトの許可を想定したときの第１可能加速度と、ダウンシフトの禁止を想定したときの第２可能加速度が算出される。

そして、第１可能加速度＞第２可能加速度であるときは、連続変速時の熱保護制御として、ダウンシフト許可変速モードが選択され、同時にエンジンEngからの出力トルクを低下させるトルクダウン制御が行われる。一方、第１可能加速度≦第２可能加速度であるときは、連続変速時の熱保護制御として、ダウンシフト禁止変速モードが選択される。

［連続変速時の熱保護制御作用］
以下、図８及び図９に基づいて連続変速時の熱保護制御作用を説明する。なお、図８及び図９において、実線特性が変速モードとして「通常変速モード（ダウンシフト許可）」を選択したときの車速特性Ａvspとクラッチ温度特性Ａtempである。破線特性が変速モードとして「ダウンシフト許可＆エンジントルクダウン」を選択したときの車速特性Ｂvspとクラッチ温度特性Ｂtempである。１点鎖線特性が変速モードとして「ダウンシフト禁止」を選択したときの車速特性Ｃvspとクラッチ温度特性Ｃtempである。

まず、図８に基づいてアクセル踏み込み操作される時刻t1での車速VSPからアップシフトVSP（＝アップシフト車速）までの車速差分Ｄが大きいときの作用を説明する。

変速モードが「通常変速モード（ダウンシフト許可）」である場合、クラッチ温度特性Ａtempは、時刻t1にて踏み込みダウンシフトによる発熱でクラッチ温度が上昇し、ダウンシフト終了による放熱でクラッチ温度は低下する。そして、車速VSPがアップシフトVSPに到達する時刻t3になると、オートアップシフトによる発熱でクラッチ温度が上昇し、アップシフト終了による放熱でクラッチ温度は低下する。車速特性Ａvspは、時刻t1から時刻t3までの間にアップシフトVSPに到達する車速上昇勾配による加速度を示し、時刻t3以降は加速度が緩やかになる。

変速モードが「ダウンシフト許可＆エンジントルクダウン」である場合、クラッチ温度特性Ｂtempは、時刻t1にて踏み込みダウンシフトによる発熱でクラッチ温度が上昇し、ダウンシフト終了による放熱でクラッチ温度は低下する。そして、車速VSPがアップシフトVSPに到達する時刻t4になると、オートアップシフトによる発熱でクラッチ温度が上昇し、アップシフト終了による放熱でクラッチ温度は低下する。車速特性Ｂvspは、エンジントルクダウンに伴って時刻t1から時刻t4までの間にアップシフトVSPに到達する車速上昇勾配による加速度を示す。

変速モードが「ダウンシフト禁止」である場合、クラッチ温度特性Ｃtempは、時刻t1でダウンシフトが禁止されるためにアップシフトもせず、放熱によりクラッチ温度が時間の経過にしたがって低下する。車速特性Ｃvspは、ダウンシフト禁止に伴って車速上昇勾配による加速度を示す。

このように３つのクラッチ温度特性Ａtemp，Ｂtemp，Ｃtempをみると、クラッチ温度特性Ａtempは、矢印Ｆの枠内特性に示すように、時刻t3にてクラッチ温度閾値を超えてしまい、熱保護機能が得られない。しかし、クラッチ温度特性Ｂtempの場合は時刻t1〜t4の放熱時間が確保され、クラッチ温度特性Ｃtempの場合は時刻t1〜t5の放熱時間が確保され、クラッチ温度がクラッチ温度閾値以下に抑えられる。次に、熱保護機能が得られない車速特性Ａvspを除いて２つの車速特性Ｂvsp，Ｃvspを比較すると、変速モードが「ダウンシフト許可＆エンジントルクダウン」である場合の車速特性Ｂvspが、変速モードが「ダウンシフト禁止」である場合の車速特性Ｃvspより高加速度特性を示す。よって、アクセル踏み込み操作時刻t1での車速VSPからアップシフトVSPまでの車速差分Ｄが大きいときは、変速モードとして、駆動力確保機能と熱保護機能が両立する「ダウンシフト許可＆エンジントルクダウン」が選択される。

次に、図９に基づいてアクセル踏み込み操作される時刻t1での車速VSPからアップシフトVSPまでの車速差分Ｅが小さいときの作用を説明する。

変速モードが「通常変速モード（ダウンシフト許可）」である場合、クラッチ温度特性Ａtempは、時刻t1にて踏み込みダウンシフトによる発熱でクラッチ温度が上昇し、ダウンシフト終了による放熱でクラッチ温度は低下する。そして、車速VSPがアップシフトVSPに到達する時刻t2になると、オートアップシフトによる発熱でクラッチ温度が上昇し、アップシフト終了による放熱でクラッチ温度は低下する。車速特性Ａvspは、時刻t1から時刻t2までの間にアップシフトVSPに到達する車速上昇勾配による加速度を示し、時刻t2以降は加速度が緩やかになる。

変速モードが「ダウンシフト許可＆エンジントルクダウン」である場合、クラッチ温度特性Ｂtempは、時刻t1にて踏み込みダウンシフトによる発熱でクラッチ温度が上昇し、ダウンシフト終了による放熱でクラッチ温度は低下する。そして、車速VSPがアップシフトVSPに到達する時刻t4になると、オートアップシフトによる発熱でクラッチ温度が上昇し、アップシフト終了による放熱でクラッチ温度は低下する。車速特性Ｂvspは、エンジントルクダウンに伴って時刻t1から時刻t4までの間にアップシフトVSPに到達する車速上昇勾配による加速度を示す。

変速モードが「ダウンシフト禁止」である場合、クラッチ温度特性Ｃtempは、時刻t1でのダウンシフトが禁止されるためにアップシフトもせず、放熱でクラッチ温度が時間の経過にしたがって低下する。車速特性Ｃvspは、ダウンシフト禁止であるが車速差分Ｅが小さいことで時刻t1から車速上昇勾配による加速度を示す。

このように３つのクラッチ温度特性Ａtemp，Ｂtemp，Ｃtempをみると、クラッチ温度特性Ａtempは、矢印Ｇの枠内特性に示すように、時刻t2にてクラッチ温度閾値を超えてしまい、熱保護機能が得られない。しかし、クラッチ温度特性Ｃtempの場合は時刻t1〜t3の放熱時間が確保され、クラッチ温度特性Ｂtempの場合は時刻t1〜t4の放熱時間が確保され、クラッチ温度がクラッチ温度閾値以下に抑えられる。次に、熱保護機能が得られない車速特性Ａvspを除いて２つの車速特性Ｂvsp，Ｃvspを比較すると、変速モードが「ダウンシフト禁止」である場合の車速特性Ｃvspが、変速モードが「ダウンシフト許可＆エンジントルクダウン」である場合の車速特性Ｂvspより高加速度特性を示す。よって、アクセル踏み込み操作時刻t1での車速VSPからアップシフトVSPまでの車速差分Ｅが小さいときは、変速モードとして、駆動力確保機能と熱保護機能が両立する「ダウンシフト禁止」が選択される。

次に、効果を説明する。
実施例１の自動変速機ATの変速制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 走行用駆動源（エンジンEng）から駆動輪５０までの駆動力伝達系に搭載され、摩擦係合要素の架け替えにより複数の変速段を自動変速する自動変速機ATと、自動変速機ATの変速を制御する変速制御手段（自動変速機コントローラ２０）と、を備える。
この自動変速機ATの変速制御装置において、変速制御手段（自動変速機コントローラ２０）に、連続変速時に摩擦係合要素を熱負荷状態から保護する変速制御を行う熱保護制御部２０ａを設ける。
熱保護制御部２０ａは、連続変速によるアップシフト時、次変速としてダウンシフトから次回のアップシフトへの移行が想定されると、次回のアップシフトにて摩擦係合要素温度（クラッチ温度）が温度閾値（クラッチ温度閾値）を超えるかどうかを予測判断する。
次回のアップシフトにて摩擦係合要素温度（クラッチ温度）が温度閾値（クラッチ温度閾値）を超えると予測判断される場合、ダウンシフトの許可を想定したときの第１可能駆動力（第１可能加速度）と、ダウンシフトの禁止を想定したときの第２可能駆動力（第２可能加速度）とを算出する。
第１可能駆動力（第１可能加速度）と第２可能駆動力（第２可能加速度）のうち高い方の駆動力による変速モードであるダウンシフト許可変速モード又はダウンシフト禁止変速モードを選択する。
ダウンシフト許可変速モードを選択した場合、走行用駆動源（エンジンEng）からの出力トルクを低下させるトルクダウン制御を行う。
このため、連続変速時、駆動力不足の防止と摩擦係合要素の熱負荷状態からの保護との両立を図ることができる。

(2) 熱保護制御部２０ａは、第１可能駆動力として、ダウンシフトの許可を想定したとき、ダウンシフト終了から次回のアップシフト開始までに摩擦係合要素温度（クラッチ温度）を温度閾値（クラッチ温度閾値）以下に抑える必要放熱時間と、ダウンシフト終了から次回のアップシフト開始までの車速幅である放熱可能車速とに基づいて第１可能加速度を算出する。
第２可能駆動力として、ダウンシフトの禁止を想定したときに駆動輪５０へ伝達される駆動力のうち加速余裕分により実現可能な第２可能加速度を算出する。
このため、(1)の効果に加え、第１可能駆動力と第２可能駆動力という駆動力情報を、第１可能加速度と第２可能加速度という加速度情報の形に置き換えて容易に精度良く取得することができる。

(3) 熱保護制御部２０ａは、ダウンシフト許可変速モードを選択した場合、トルクダウン制御でのトルクダウン量を、摩擦係合要素温度（クラッチ温度）により決められる必要放熱時間を確保するトルクダウン量とする。
このため、(2)の効果に加え、ダウンシフト許可変速モードを選択した場合、次回のアップシフトでの摩擦係合要素温度（クラッチ温度）の上昇が温度閾値（クラッチ温度閾値）以下に抑えられ、摩擦係合要素の熱負荷状態からの保護機能を向上させることができる。

(4) 熱保護制御部２０ａは、必要放熱時間を確保するトルクダウン量を、走行抵抗と駆動力により補正する。
このため、(3)の効果に加え、ダウンシフト許可変速モードを選択した場合、走行抵抗と駆動力の大きさにかかわらず、適正な放熱時間に調整することができる。

以上、本発明の自動変速機の変速制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、熱保護制御部２０ａとして、ダウンシフトの許可を想定したときの第１可能加速度と、ダウンシフトの禁止を想定したときの第２可能加速度を算出する例を示した。しかし、熱保護制御部としては、ダウンシフトの許可を想定したときの第１可能駆動力（又は第１加速余裕分駆動力）と、ダウンシフトの禁止を想定したときの第２可能駆動力（又は第２加速余裕分駆動力）を算出する例としても良い。

実施例１では、熱保護制御部２０ａとして、ダウンシフト許可変速モードを選択した場合、トルクダウン制御でのトルクダウン量を、クラッチ温度により決められる必要放熱時間を確保するトルクダウン量とする例を示した。しかし、熱保護制御部としては、ダウンシフト許可変速モードを選択した場合、トルクダウン制御でのトルクダウン量を、アップシフトVSPまでの目標加速度が達成されるようにトルクダウン量を制御する例としても良い。

実施例１では、本発明の変速制御装置を、前進７速の自動変速機ATを搭載したエンジン車に適用する例を示した。しかし、本発明の変速制御装置は、走行用駆動源としてエンジンとモータが搭載されたハイブリッド車やモータが搭載された電気自動車に対しても適用することができる。自動変速機としても、前進７速以外の有段変速機であっても良い。要するに、走行用駆動源から駆動輪までの駆動力伝達系に、複数の変速段が自動変速される自動変速機が搭載された車両であれば適用できる。

Eng エンジン（走行用駆動源）
AT 自動変速機
TC トルクコンバータ
Input 入力軸
Output 出力軸
１ アクセル開度センサ
２ エンジン回転数センサ
３ 第１タービン回転数センサ
４ 第２タービン回転数センサ
５ 出力軸回転数センサ（車速センサ）
６ インヒビタスイッチ
７ ATF油温センサ
１０ エンジンコントローラ
２０ 自動変速機コントローラ
２０ａ 熱保護制御部
３０ コントロールバルブユニット
４０ ＣＡＮ通信線
５０ 駆動輪

Claims (4)

1. 走行用駆動源から駆動輪までの駆動力伝達系に搭載され、摩擦係合要素の架け替えにより複数の変速段を自動変速する自動変速機と、
   前記自動変速機の変速を制御する変速制御手段と、
   を備える自動変速機の変速制御装置において、
   前記変速制御手段に、連続変速時に摩擦係合要素を熱負荷状態から保護する変速制御を行う熱保護制御部を設け、
   前記熱保護制御部は、連続変速によるアップシフト時、次変速としてダウンシフトから次回のアップシフトへの移行が想定されると、前記次回のアップシフトにて摩擦係合要素温度が温度閾値を超えるかどうかを予測判断し、
   前記次回のアップシフトにて摩擦係合要素温度が温度閾値を超えると予測判断される場合、ダウンシフトの許可を想定したときの第１可能駆動力と、ダウンシフトの禁止を想定したときの第２可能駆動力とを算出し、
   前記第１可能駆動力と前記第２可能駆動力のうち高い方の駆動力による変速モードであるダウンシフト許可変速モード又はダウンシフト禁止変速モードを選択し、
   前記ダウンシフト許可変速モードを選択した場合、前記走行用駆動源の出力トルクを低下させるトルクダウン制御を行う
   ことを特徴とする自動変速機の変速制御装置。
2. 請求項１に記載された自動変速機の変速制御装置において、
   前記熱保護制御部は、前記第１可能駆動力として、ダウンシフトの許可を想定したとき、ダウンシフト終了から次回のアップシフト開始までに摩擦係合要素温度を温度閾値以下に抑える必要放熱時間と、ダウンシフト終了から次回のアップシフト開始までの車速幅である放熱可能車速とに基づいて第１可能加速度を算出し、
   前記第２可能駆動力として、ダウンシフトの禁止を想定したときに前記駆動輪へ伝達される駆動力のうち加速余裕分により実現可能な第２可能加速度を算出する
   ことを特徴とする自動変速機の変速制御装置。
3. 請求項２に記載された自動変速機の変速制御装置において、
   前記熱保護制御部は、前記ダウンシフト許可変速モードを選択した場合、前記トルクダウン制御でのトルクダウン量を、摩擦係合要素温度により決められる前記必要放熱時間を確保するトルクダウン量とする
   ことを特徴とする自動変速機の変速制御装置。
4. 請求項３に記載された自動変速機の変速制御装置において、
   前記熱保護制御部は、前記必要放熱時間を確保するトルクダウン量を、走行抵抗と駆動力により補正する
   ことを特徴とする自動変速機の変速制御装置。