JP2020063754A - 変速機制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変速機が故障かつブレーキ装置が故障した場合においても、車両の十分な減速度を得ることを可能にする。【解決手段】変速機制御装置５０は、ブレーキ装置の故障の有無を判定するブレーキ故障判定部５１と、変速機の故障の有無を判定する変速機故障判定部５２と、複数の摩擦係合機構のそれぞれを、係合または解放するように動作させる制御弁２３と、車両の減速の要否を判定する減速要否判定部５４と、ブレーキ装置が故障したと判定され、かつ、変速機が故障したと判定されると、減速が必要と判定されるまでは、変速機がニュートラル状態となるように制御弁２３を制御し、減速が必要と判定されると、複数のクラッチ機構が同時に係合して変速機がインターロック状態となるように制御弁２３を制御するアクチュエータ制御部５６と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、車両に搭載された自動変速機を制御する変速機制御装置に関する。

従来、自動変速機のインターロック状態を回避するために、自動変速機をニュートラル状態に制御する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、締結要素の１つが締結故障し入力軸と出力軸の回転が固定されるインターロック状態を検出したときは、この時点の指令変速段を達成する締結要素の１つを解放することで、インターロック状態を検出した時点の指令変速段から、大幅なダウンシフト変速を伴わない回避変速段を達成可能であるかどうかを判断する。そして、達成可能と判断したときは、回避変速段に変速させる一方、それ以外のときはニュートラル状態に変速機を制御する。

特許文献１：特開２０１１−５８６３４号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置のように締結要素の１つが締結故障して変速機をニュートラル状態に制御しているときに、ブレーキ装置が故障すると、車両の十分な減速度が得られず、減速が必要な緊急事態に対処することが困難である。

本発明の一態様は、車両に搭載された駆動源からの動力が入力される入力軸と、変速段に対応して係合または解放される複数の摩擦係合機構と、摩擦係合機構を介して伝達されたトルクを駆動輪に向けて出力する出力軸と、を有する変速機を制御する変速機制御装置であって、駆動輪に制動力を付与するブレーキ装置の故障の有無を判定するブレーキ故障判定部と、変速機の故障の有無を判定する変速機故障判定部と、複数の摩擦係合機構のそれぞれを、係合または解放するように動作させる駆動部と、車両の減速の要否を判定する減速要否判定部と、ブレーキ故障判定部によりブレーキ装置が故障したと判定され、かつ、変速機故障判定部により変速機が故障したと判定されると、減速要否判定部により減速が必要と判定されるまでは、変速機が駆動輪にトルク伝達可能な所定変速比の状態またはトルク伝達不能なニュートラル状態となるように駆動部を制御し、減速要否判定部により減速が必要と判定されると、複数の摩擦係合機構が同時に係合して変速機がインターロック状態となるように駆動部を制御する駆動制御部と、を備える。

本発明によれば、変速機が故障かつブレーキ装置が故障した場合においても、車両の十分な減速度を得ることができ、減速が必要な緊急事態に対処することが可能である。

本発明の実施形態に係る変速機制御装置が適用される車両の走行系の概略構成を示す図。 図１の自動運転車両を制御する車両制御システムの全体構成を概略的に示すブロック図。 本発明の実施形態に係る変速機制御装置の要部構成を示すブロック図。 ブレーキペダルの操作量と目標減速トルクとの関係を示す図。 図３の変速機制御装置により複数のクラッチ機構のクラッチ容量を変化させた場合の時間経過に伴う変化の一例を示す図。 図３のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 本発明の実施形態に係る変速機制御装置の動作の一例を示すタイムチャート。

以下、図１〜図７を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る変速機制御装置が適用される車両１０１の走行駆動系の概略構成を示す図である。図１に示すように、車両１０１は、エンジン１と、変速機２とを有する。

エンジン１は、スロットルバルブ１１を介して供給される吸入空気とインジェクタ１２から噴射される燃料とを適宜な割合で混合し、点火プラグ等により点火して燃焼させ、これにより回転動力を発生する内燃機関（例えばガソリンエンジン）である。なお、ガソリンエンジンに代えてディーゼルエンジン等、各種エンジンを用いることもできる。吸入空気量はスロットルバルブ１１により調節され、スロットルバルブ１１の開度は、スロットル用アクチュエータの駆動によって変更される。スロットルバルブ１１の開度およびインジェクタ１２からの燃料の噴射量（噴射時期、噴射時間）はコントローラ４０（図２）により制御される。

変速機２は、エンジン１と駆動輪３との間の動力伝達径路に設けられる自動変速機であり、入力軸２ａを介して入力されたエンジン１からの回転を変速し、かつエンジン１からのトルクを変換して、出力軸２ｂから出力する。変速機２で変速された回転は出力軸３ｂを介して駆動輪３に伝達され、これにより車両１０１が走行する。なお、エンジン１の代わりに、あるいはエンジン１に加えて、駆動源としての走行用モータを設け、電気自動車やハイブリッド自動車として車両１０１を構成することもできる。車両１０１は、駆動輪３に設けられたブレーキ装置４により制動される。ブレーキ装置４は、例えば油圧ディスクブレーキにより構成される。

変速機２は、例えば複数の変速段（例えば６段）に応じて変速比を段階的に変更可能な有段変速機である。なお、変速比を無段階に変更可能な無段変速機を、変速機２として用いることもできる。図示は省略するが、トルクコンバータを介してエンジン１からの動力を変速機２に入力してもよい。変速機２は、複数（２つのみ図示）のクラッチ機構２１（２１Ａ，２１Ｂ）を有する。各クラッチ機構２１Ａ，２１Ｂは、それぞれ湿式クラッチとして構成され、互いに対向して配置された摩擦係合要素であるプレート（摩擦材）２１１とディスク（摩擦材）２１２とを有する。プレート２１１は変速機２の入力軸２ａ側に連結され、ディスク２１２は出力軸２ｂ側に連結される。したがって、エンジン１からのトルクはクラッチ機構２１のプレート２１１およびディスク２１２を介して駆動輪３に出力される。

さらに、クラッチ機構２１Ａ，２１Ｂは、プレート２１１とディスク２１２とを互いに離間させ、ディスク２１２をプレート２１１から解放させるような付勢力を付与するばね（不図示）と、ばねの付勢力に抗してプレート２１１とディスク２１２とを互いに係合させるような押圧力を付与するピストン（不図示）とを有する。ピストンは、油圧制御装置２２を介して供給される油の圧力により駆動される。

より詳しくは、油圧制御装置２２は、エンジン１により駆動される油圧ポンプ（不図示）と、油圧ポンプからの圧油の流れを制御する複数の制御弁２３（１つのみ図示）とを有し、制御弁２３の作動に応じてクラッチ機構２１Ａまたは２１Ｂのピストンに圧油が供給される。これにより、クラッチ機構２１Ａまたは２１Ｂが係合し、所定の変速段が確立する。すなわち、クラッチ機構２１Ａが係合かつクラッチ機構２１Ｂが解放すると第１変速段（例えば５速段）が確立し、クラッチ機構２１Ｂが係合かつクラッチ機構２１Ａが解放すると第２変速段（例えば４速段）が確立する。なお、他の変速段も、図示しない他のクラッチ機構２１の係合および解放により同様に確立できる。制御弁２３は、電気信号により作動するソレノイドバルブを有する。

本実施形態では、車両１０１が、自動運転機能を有する車両（自動運転車両）として構成される。車両１０１は、ドライバによる運転操作が不要な自動運転モードでの走行だけでなく、ドライバの運転操作による手動運転モードでの走行も可能である。

図２は、図１の車両１０１を制御する車両制御システム１００の基本的な全体構成を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、車両制御システム１００は、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ電気的に接続された外部センサ群３１と、内部センサ群３２と、入出力装置３３と、ＧＰＳ装置３４と、地図データベース３５と、ナビゲーション装置３６と、通信ユニット３７と、走行用のアクチュエータＡＣとを主に有する。

外部センサ群３１は、車両１０１の周辺情報である外部状況を検出する複数のセンサの総称である。例えば外部センサ群３１には、車両１０１の全方位の照射光に対する散乱光を測定して車両１０１から周辺の障害物までの距離を測定するライダ、電磁波を照射し反射波を検出することで車両１０１の周辺の他車両や障害物等を検出するレーダ、車両１０１に搭載され、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有して自車両の周辺（前方、後方および側方）を撮像するカメラなどが含まれる。

内部センサ群３２は、車両１０１の走行状態を検出する複数のセンサの総称である。例えば内部センサ群３２には、車両１０１の車速を検出する車速センサ、車両１０１の前後方向の加速度および左右方向の加速度（横加速度）をそれぞれ検出する加速度センサ、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ、車両１０１の重心の鉛直軸回りの回転角速度を検出するヨーレートセンサ、スロットルバルブ１１の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサなどが含まれる。手動運転モードでのドライバの運転操作、例えばアクセルペダルの操作、ブレーキペダルの操作、ステアリングの操作等を検出するセンサも内部センサ群３２に含まれる。

入出力装置３３は、ドライバから指令が入力されたり、ドライバに対し情報が出力されたりする装置の総称である。例えば入出力装置３３には、操作部材の操作によりドライバが各種指令を入力する各種スイッチ、ドライバが音声で指令を入力するマイク、ドライバに表示画像を介して情報を提供する表示部、ドライバに音声で情報を提供するスピーカなどが含まれる。各種スイッチには、自動運転モードおよび手動運転モードのいずれかを指令する手動自動切換スイッチが含まれる。

手動自動切換スイッチは、例えばドライバが手動操作可能なスイッチとして構成され、スイッチ操作に応じて、自動運転機能を有効化した自動運転モードまたは自動運転機能を無効化した手動運転モードへの切換指令を出力する。手動自動切換スイッチの操作によらず、所定の走行条件が成立したときに、手動運転モードから自動運転モードへの切換、あるいは自動運転モードから手動運転モードへの切換が指令されるようにしてもよい。すなわち、手動自動切換スイッチが自動的に切り換わることで、モード切換が手動ではなく自動で行われるようにしてもよい。

ＧＰＳ装置３４は、複数のＧＰＳ衛星からの測位信号を受信するＧＰＳ受信機を有し、ＧＰＳ受信機が受信した信号に基づいて車両１０１の絶対位置（緯度、経度など）を測定する。

地図データベース３５は、ナビゲーション装置３６に用いられる一般的な地図情報を記憶する装置であり、例えばハードディスクにより構成される。地図情報には、道路の位置情報、道路形状（曲率など）の情報、交差点や分岐点の位置情報が含まれる。なお、地図データベース３５に記憶される地図情報は、コントローラ４０の記憶部４２に記憶される高精度な地図情報とは異なる。

ナビゲーション装置３６は、ドライバにより入力された目的地までの道路上の目標経路を探索するとともに、目標経路に沿った案内を行う装置である。目的地の入力および目標経路に沿った案内は、入出力装置３３を介して行われる。入出力装置３３を介さずに、目的地を自動的に設定することもできる。目標経路は、ＧＰＳ装置３４により得られた自車両の現在位置と、地図データベース３５に記憶された地図情報とに基づいて演算される。

通信ユニット３７は、インターネット回線などの無線通信網を含むネットワークを介して図示しない各種サーバと通信し、地図情報および交通情報などを定期的に、あるいは任意のタイミングでサーバから取得する。取得した地図情報は、地図データベース３５や記憶部４２に出力され、地図情報が更新される。取得した交通情報には、渋滞情報や、信号が赤から青に変わるまでの残り時間等の信号情報が含まれる。

アクチュエータＡＣは、車両１０１の走行動作に関する各種機器を作動するための走行用アクチュエータである。アクチュエータＡＣには、エンジン１のスロットルバルブ１１の開度（スロットル開度）を調整するスロットル用アクチュエータ、クラッチ機構２１への油の流れを制御して変速機２の変速段を変更する変速用アクチュエータ、ブレーキ装置を作動するブレーキ用アクチュエータ、およびステアリング装置を駆動する操舵用アクチュエータなどが含まれる。変速用アクチュエータには、クラッチ機構２１への圧油の流れを制御する制御弁が含まれる。

コントローラ４０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。なお、エンジン制御用ＥＣＵ、変速機制御用ＥＣＵ等、機能の異なる複数のＥＣＵを別々に設けることができるが、図２では、便宜上、これらＥＣＵの集合としてコントローラ４０が示される。コントローラ４０は、ＣＰＵ等の演算部４１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ハードディスク等の記憶部４２と、入出力インターフェース等の図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。

記憶部４２には、車線の中央位置の情報や車線位置の境界の情報等を含む高精度の詳細な地図情報が記憶される。より具体的には、地図情報として、道路情報、交通規制情報、住所情報、施設情報、電話番号情報等が記憶される。道路情報には、高速道路、有料道路、国道などの道路の種別を表す情報、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の３次元座標位置、車線のカーブの曲率、車線の合流ポイントおよび分岐ポイントの位置、道路標識等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事等により車線の走行が制限または通行止めとされている情報などが含まれる。記憶部４２には、変速動作の基準となるシフトマップ（変速線図）、各種制御のプログラム、プログラムで用いられる閾値等の情報も記憶される。

演算部４１は、自動走行に関する機能的構成として、自車位置認識部４３と、外界認識部４４と、行動計画生成部４５と、走行制御部４６とを有する。

自車位置認識部４３は、ＧＰＳ装置３４で得られた車両１０１の位置情報および地図データベース３５の地図情報に基づいて、地図上の車両１０１の位置（自車位置）を認識する。記憶部４２に記憶された地図情報（建物の形状などの情報）と、外部センサ群３１が検出した車両１０１の周辺情報とを用いて自車位置を認識してもよく、これにより自車位置を高精度に認識することができる。なお、道路上や道路脇の外部に設置されたセンサで自車位置を測定可能であるとき、そのセンサと通信ユニット３７を介して通信することにより、自車位置を高精度に認識することもできる。

外界認識部４４は、ライダ、レーダ、カメラ等の外部センサ群３１からの信号に基づいて車両１０１の周囲の外部状況を認識する。例えば車両１０１の周辺を走行する周辺車両（前方車両や後方車両）の位置や速度や加速度、車両１０１の周囲に停車または駐車している周辺車両の位置、および他の物体の位置や状態などを認識する。他の物体には、標識、信号機、道路の境界線や停止線、建物、ガードレール、電柱、看板、歩行者、自転車等が含まれる。他の物体の状態には、信号機の色（赤、青、黄）、歩行者や自転車の移動速度や向きなどが含まれる。

行動計画生成部４５は、例えばナビゲーション装置３６で演算された目標経路と、自車位置認識部４３で認識された自車位置と、外界認識部４４で認識された外部状況とに基づいて、現時点から所定時間先までの車両１０１の走行軌道（目標軌道）を生成する。目標経路上に目標軌道の候補となる複数の軌道が存在するときには、行動計画生成部４５は、その中から法令を順守し、かつ効率よく安全に走行する等の基準を満たす最適な軌道を選択し、選択した軌道を目標軌道とする。そして、行動計画生成部４５は、生成した目標軌道に応じた行動計画を生成する。

行動計画には、現時点から所定時間Ｔ（例えば５秒）先までの間に単位時間Δｔ（例えば０．１秒）毎に設定される走行計画データ、すなわち単位時間Δｔ毎の時刻に対応付けて設定される走行計画データが含まれる。走行計画データは、単位時間Δｔ毎の車両１０１の位置データと車両状態のデータとを含む。位置データは、例えば道路上の２次元座標位置を示す目標点のデータであり、車両状態のデータは、車速を表す車速データと車両１０１の向きを表す方向データなどである。走行計画は単位時間Δｔ毎に更新される。

行動計画生成部４５は、現時点から所定時間（例えば５秒）先までの単位時間毎の位置データを時刻順に接続することにより、目標軌道を生成する。このとき、目標軌道上の単位時間毎の各目標点の車速（目標車速）に基づいて、単位時間毎の加速度（目標加速度）を算出する。すなわち、行動計画生成部４５は、目標車速と目標加速度とを算出する。なお、目標加速度を走行制御部４６で算出するようにしてもよい。

走行制御部４６は、走行モード（自動運転モード、手動運転モード）に応じてアクチュエータＡＣを制御する。例えば自動運転モードにおいて、走行制御部４６は、行動計画生成部４５で生成された目標軌道に沿って車両１００が走行するように各アクチュエータＡＣを制御する。より具体的には、走行制御部４６は、自動運転モードにおいて道路勾配などにより定まる走行抵抗を考慮して、行動計画生成部４５で算出された単位時間毎の目標加速度を得るための要求駆動力を算出する。そして、例えば内部センサ群３２により検出された実加速度が目標加速度となるようにアクチュエータＡＣをフィードバック制御する。すなわち、自車両が目標車速および目標加速度で走行するようにアクチュエータＡＣを制御する。一方、手動運転モードでは、走行制御部４６は、内部センサ群３２により取得されたドライバからの走行指令（アクセル開度、ステアリングホイール５の操舵角等）に応じて各アクチュエータＡＣを制御する。

このような車両制御システム１００において、例えば圧力センサ等のセンサの出力が異常となって変速機２が故障を生じると、変速機２の保護や他の理由で、フェールセーフアクションとして、入力軸２ａに対し出力軸２ｂが自由回転するニュートラル状態に変速機２を移行させることがある。このとき、ブレーキ装置４が故障すると、車両１０１の十分な減速力が得られずに、減速が必要な緊急事態に対処することが困難となる。一方、変速機２の故障が生じたときに、駆動輪３へのトルク伝達が可能な所定の変速段（例えば２速段または３速段）を確立させるようなフェールセーフアクションをとることもあり、この場合には、ブレーキ装置４が故障しても、エンジンブレーキを発生させることにより減速力が得られる。しかしながら、エンジンブレーキだけでは減速力の大きさが不十分であり、したがってこの場合にも、減速が必要な緊急事態に対処することが困難である。この点を考慮し、本実施形態は以下のように変速機制御装置を構成する。

図３は、本発明の実施形態に係る変速機制御装置５０の要部構成を示すブロック図である。この変速機制御装置５０は、車両１０１の変速機２の動作を制御するための装置であり、図２の車両制御システム１００の一部を構成する。なお、図２と同一の構成には同一の符号を付す。図３に示すように、変速機制御装置５０は、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ接続された外部センサ群３１と、ブレーキ状態検出器３２ａと、変速機状態検出器３２ｂと、ブレーキペダル検出器３２ｃと、手動自動切換スイッチ３３ａと、制御弁２３とを有する。

ブレーキ状態検出器３２ａは、ブレーキ装置４の作動状態を表す物理量を検出する検出器であり、例えばブレーキ装置４作動用の油圧力（ブレーキ油圧）を検出する油圧センサにより構成される。変速機状態検出器３２ｂは、変速機２の作動状態を表す物理量を検出する検出器であり、例えばクラッチ係合用のピストンに作用する油圧力（クラッチ油圧）を検出する油圧センサにより構成される。入力軸２ａや出力軸２ｂ等の回転数を検出する回転数センサにより、変速機状態検出器３２ｂを構成することもできる。ブレーキペダル検出器３２ｃは、ブレーキペダルの操作量を検出する検出器である。ブレーキ状態検出器３２ａと変速機状態検出器３２ｂとブレーキペダル検出器３２ｃとは、図２の内部センサ群の一部を構成する。手動自動切換スイッチ３３ａは、図２の入出力装置３３の一部を構成する。

コントローラ４０は、機能的構成として、ブレーキ故障判定部５１と、変速機故障判定部５２と、フェールセーフ処理部５３と、減速要否判定部５４と、減速力設定部５５と、アクチュエータ制御部５６とを有する。ブレーキ故障判定部５１と変速機故障判定部５２と減速要否判定部５４と減速力設定部５５とは、例えば図２の行動計画生成部４５により構成され、フェールセーフ処理部５３とアクチュエータ制御部５６とは、例えば図２の走行制御部４６により構成される。

ブレーキ故障判定部５１は、ブレーキ状態検出器３２ａからの信号に基づいてブレーキ装置４が故障しているか否かを判定する。具体的には、ブレーキ装置４に対し制動指令がなされたにも拘らず、ブレーキ状態検出器３２ａ（例えば油圧センサ）により所定のブレーキ油圧が検出されない場合などに、ブレーキ装置４が故障と判定する。

変速機故障判定部５２は、変速機状態検出器３２ｂからの信号に基づいて変速機２が故障しているか否かを判定する。具体的には、変速機２を目標変速段へ切り換えるための変速指令がなされたにも拘らず、変速機状態検出器３２ｂ（例えば油圧センサ）により目標変速段に対応した所定のクラッチ油圧が検出されない場合などに、変速機２が故障と判定する。

フェールセーフ処理部５３は、変速機故障判定部５２により変速機２が故障していると判定されたとき、変速機２の故障態様に応じたフェールセーフ処理を実行する。例えば変速機故障判定部５２からの信号に基づいて目標変速段以外の所定変速段（例えば２速段）への切換が可能であるか否かを判定する。そして、所定変速段への切換が可能であると判定すると、フェールセーフ処理部５３は、変速機２が所定変速段へ切り換わるように制御弁２３に制御信号を出力する。これにより、変速機２を所定変速段に固定した状態で、エンジン１からの走行駆動トルクを駆動輪３に伝達することができ、車両１０１は変速動作が制限された状態で走行することができる。一方、フェールセーフ処理部５３は、所定変速段への切換が不可能であると判定すると、変速機２がニュートラル状態に切り換わるように制御弁２３に制御信号を出力する。これにより、車両１０１の走行可能な距離を延ばすことができる。

減速要否判定部５４は、フェールセーフ処理部５３によりフェールセーフ処理が行われているとき、外部センサ群３１とブレーキペダル検出器３２ｃとからの信号に基づいて走行中の車両１０１の減速が必要か否かを判定する。例えば自動運転モードで走行中に、外部センサ群３１（カメラ等）により車両１０１の周囲の障害物が検出されると、障害物との衝突を回避するために減速が必要と判定する。また、手動運転モードで走行中に、ブレーキペダル検出器３２ｃによりブレーキペダルの操作が検出されたときも、減速が必要と判定する。

減速力設定部５５は、例えば自動運転モードで走行中に、外部センサ群３１からの信号に基づいて車両１０１の周囲の障害物と車両１０１との距離および距離の変化の割合、すなわち車両１０１と障害物との接近度合いを算出する。そして、接近度合いに基づいて、障害物との衝突を回避するために必要な減速力を算出し、これを目標減速力として設定する。また、減速力設定部５５は、例えば手動運転モードで走行中に、予め記憶された図４の特性を用いて、ブレーキペダル検出器３２ｃにより検出されたブレーキペダルの操作量に対応した減速力を算出し、これを目標減速力として設定する。図４では、操作量が大きいほど、目標減速力が大きくなっている。なお、所定の演算式を用いて、ブレーキペダルの操作量に態様した減速力を算出することもできる。ブレーキペダルの操作量に代えてブレーキペダルの踏力に応じて目標減速力を算出および設定してもよい。

アクチュエータ制御部５６は、変速機故障判定部５２により変速機２が故障したと判定される前は、変速機２が車速と要求駆動力とに応じた目標変速段となるように制御弁２３に制御信号を出力する。一方、変速機故障判定部５２により変速機２が故障したと判定され、かつ、ブレーキ故障判定部５１によりブレーキ装置４が故障したと判定されると、アクチュエータ制御部５６は、減速力設定部５５により設定された目標減速力が得られるように制御弁２３に制御信号を出力する。すなわち、図１のクラッチ機構２１Ａ，２１Ｂを同時に係合させるように制御弁２３の作動を制御し、これにより変速機２をインターロック状態として減速力を得る。

この場合、一対のクラッチ機構２１Ａ，２１Ｂの係合力を調整することで減速力の大きさを変更できる。図５は、一対のクラッチ機構２１Ａ，２１Ｂのクラッチ容量Ｔａ，Ｔｂの時間経過に伴う変化の一例を示す図である。クラッチ容量Ｔａ，Ｔｂは、各クラッチ機構２１Ａ，２１Ｂを介して出力軸２ｂに伝達可能なトルクである。すなわちＴａは、第１変速段（例えば５速段）のギアを介して出力軸２ｂに伝達されるトルクに対応したクラッチ容量であり、Ｔｂは、第２変速段（例えば４速段）のギアを介して出力軸２ｂに伝達されるトルクに対応したクラッチ容量である。クラッチ機構２１Ａ，２１Ｂ自体のクラッチ容量は、クラッチ容量Ｔａ，Ｔｂをそれぞれ対応する変速比で除算した値である。

図５の特性ｆａは、クラッチ機構２１Ａのクラッチ容量Ｔａの特性の一例であり、特性ｆｂはクラッチ機構２１Ｂのクラッチ容量Ｔｂの特性の一例である。特性ｆｃは、変速機２を含むパワートレイン全体のフリクションである。車両１０１に作用する減速力は、クラッチ容量Ｔａからクラッチ容量Ｔｂを減算し、さらに特性ｆｃのフリクションを減算することにより得られる。なお、特性ｆｃのフリクションを無視してもよい。図５に示すように、一方のクラッチ機構２１Ａのクラッチ容量Ｔａは時点ｔ１〜ｔ２の範囲で一定値に制御される（特性ｆａ）。このとき、他方のクラッチ機構２１Ｂの係合力（クラッチ機構２１Ｂのピストンに作用する油圧力）を適宜調整してクラッチ容量Ｔｂを増減することにより、所望の減速力を得ることができる。すなわち、クラッチ容量Ｔｂを小さくすれば（特性ｆｂ１）、減速力は増加し、クラッチ容量Ｔｂを大きくすれば（特性ｆｂ２）、減速力は減少する。

このように一対のクラッチ機構２１Ａ，２１Ｂのクラッチ容量Ｔａ，Ｔｂの差が大きくなるに従い減速力を増大させることができる。なお、クラッチ容量は、変速段毎に異なる。したがって、５速段および４速段に対応したクラッチ機構２１Ａ，２１Ｂを同時係合させるのではなく、目標減速力に応じて同時係合させるクラッチ機構２１を選択するようにしてもよい。すなわち、アクチュエータ制御部５６は、目標減速力が大きいときは、変速比の差の大きい変速段に対応した一対のクラッチ機構（例えば１速段用のクラッチ機構と６速段用のクラッチ機構）を同時係合させ、目標減速力が小さいときは、変速比の差の小さい変速段に対応した一対のクラッチ機構（例えば３速段用のクラッチ機構と４速段用のクラッチ機構）を同時係合させるようにしてもよい。これにより所望の減速力を容易に得ることができる。

変速機２の故障の態様が例えば制御弁２３の固着であり、特定のクラッチ機構２１（例えばクラッチ機構２１Ｂ）が常に係合状態となっているときには、そのクラッチ機構２１Ｂとは異なるクラッチ機構２１Ａを係合させて、減速力を得るようにすればよい。例えば、変速機故障判定部５２によりクラッチ機構２１Ｂが係合状態に固定された故障（制御弁２３の固着）が生じていると判定されると、アクチュエータ制御部５６は、クラッチ機構２１Ａの係合力を調整するように制御弁２３を制御すればよい。

図６は、予め記憶されたプログラムに従い図３のコントローラ４０のＣＰＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば車両１０１のエンジンキースイッチのオンにより開始され、所定周期で繰り返される。

図６に示すように、まず、ステップＳ１で、変速機状態検出器３２ｂからの信号に基づいて変速機２が故障しているか否かを判定する。ステップＳ１で肯定されるとステップＳ２に進み、否定されると処理を終了する。ステップＳ２では、変速機２の故障態様に応じたフェールセーフ処理を実行する。例えば、変速機２をニュートラル状態に切り換える。次いで、ステップＳ３で、ブレーキ状態検出器３２ａからの信号に基づいてブレーキ装置４が故障しているか否かを判定する。ステップＳ３で肯定されるとステップＳ４に進み、否定されると処理を終了する。

ステップＳ４では、外部センサ群３１またはブレーキペダル検出器３２ｃからの信号に基づいて、車両１０１の減速が必要か否かを判定する。ステップＳ４で肯定されるとステップＳ５に進み、外部センサ群３１またはブレーキペダル検出器３２ｃからの信号に基づいて、目標減速力を設定する。すなわち、手動自動切換スイッチ３３ａからの信号に基づいて運転モードを判定するとともに、自動運転モードと判定すると外部センサ群３１からの信号に基づいて、手動運転モードと判定するとブレーキペダル検出器３２ｃからの信号に基づいて、それぞれ目標減速力を設定する。

次いで、ステップＳ６で、目標減速力に対応した車両１０１の減速力が得られるように制御弁２３に制御信号を出力し、クラッチ機構２１Ａ，２１Ｂを同時に係合させる。例えば、クラッチ機構２１Ａを完全に係合させるとともに、目標減速力に応じてクラッチ機構２１Ｂの係合力を調整する。一方、ステップＳ４で車両１０１の減速が不要と判定されると、ステップＳ７に進み、クラッチ機構２１Ａ，２１Ｂが同時係合されているか否かを判定する。ステップＳ７で肯定されるとステップＳ８に進み、否定されると処理を終了する。ステップＳ８では、制御弁２３に制御信号を出力してクラッチ機構２１を解放させ、クラッチ機構２１Ａ，２１Ｂを同時係合させる前の状態（フェールセーフ処理が行われた状態）に復帰させる。

図７は、本実施形態に係る変速機制御装置５０の動作の一例を示すタイムチャートである。このタイムチャートは、変速機２が故障し、変速機２がフェールセーフ処理（ステップＳ２）によりニュートラル状態に切り換わった状態から開始される。図７に示すように、ニュートラル状態で走行中に、時点ｔ１１でブレーキ装置４が故障し、時点ｔ１２で車両１０１の減速が必要と判定されると、４速段用のクラッチ機構２１Ｂと５速段用のクラッチ機構２１Ａとが同時に係合される（ステップＳ６）。これにより車両１０１の走行駆動力がマイナスとなり、車両１０１が減速する。その後、時点ｔ１３で車両１０１の減速が不要と判定されると、クラッチ機構２１Ａ，２１Ｂがそれぞれ解放され、変速機２がニュートラル状態に復帰する（ステップＳ８）。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）変速機制御装置５０は、車両１０１に搭載されたエンジン１からの動力が入力される入力軸２ａと、変速段に対応して係合または解放される複数のクラッチ機構２１Ａ，２１Ｂと、クラッチ機構２１Ａ，２１Ｂを介して伝達されたトルクを駆動輪３に向けて出力する出力軸２ｂと、を有する変速機２を制御するように構成される。すなわち、変速機制御装置５０は、駆動輪３に制動力を付与するブレーキ装置４の故障の有無を判定するブレーキ故障判定部５１と、変速機２の故障の有無を判定する変速機故障判定部５２と、複数のクラッチ機構２１Ａ，２１Ｂのそれぞれを、係合または解放するように動作させる制御弁２３と、車両１０１の減速の要否を判定する減速要否判定部５４と、ブレーキ故障判定部５１によりブレーキ装置４が故障したと判定され、かつ、変速機故障判定部５２により変速機２が故障したと判定されると、減速要否判定部５４により減速が必要と判定されるまでは、変速機２が駆動輪３にトルク伝達可能な所定変速比の状態またはトルク伝達不能なニュートラル状態となるように制御弁２３を制御し（フェールセーフ処理）、減速要否判定部５４により減速が必要と判定されると、複数のクラッチ機構２１Ａ，２１Ｂが同時に係合して変速機２が入力軸２ａと出力軸２ｂとが固定されたインターロック状態となるように制御弁２３を制御するアクチュエータ制御部５６と、を備える（図３）。

この構成により、車両走行中に変速機２の故障によって変速機２がニュートラル状態に移行し、さらにブレーキ装置４が故障したとしても、車両１０１に対し必要十分な減速力を及ぼすことができる。したがって、減速が必要な緊急事態に容易に対処することができる。

（２）変速機制御装置５０は、減速要否判定部５４により減速が必要と判定されたときの目標減速力を設定する減速力設定部５５をさらに備える（図３）。アクチュエータ制御部５６は、減速要否判定部５４により減速が必要と判定されると、例えばクラッチ機構２１Ａを所定の係合力で係合させるとともに、減速力設定部５５により設定された目標減速力に応じてクラッチ機構２１Ｂの係合力を調整するように制御弁２３を制御する（図５）。これにより、減速力の調整が容易であり、ブレーキ装置４が故障した場合であっても、車両１０１に対し適切な減速力を及ぼすことができる。

（３）車両１０１は、自動運転機能を有する自動運転車両として構成される（図２）。変速機制御装置５０は、自動運転を実現するための車両制御システム１００の一部であり、車両１０１の周囲の外部状況を認識する外界認識部４４をさらに備える（図２）。減速力設定部５５は、自動運転モードで運転中は、外界認識部４４により認識された外部状況に応じて目標減速力を設定する。これにより、自動運転モードにおいて最適な減速力を付与することができる。

（４）変速機制御装置５０は、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキ検出部としてのブレーキペダル検出器３２ｃをさらに備える（図３）。減速力設定部５５は、手動運転モードで運転中は、ブレーキペダル検出器３２ｃにより検出されたブレーキペダルの操作量に応じて目標減速力を設定する。これにより、手動運転モードにおいてドライバが望む減速力を得ることができる。

上記実施形態は種々の形態に変形することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、摩擦係合機構として複数のクラッチ機構２１Ａ，２１Ｂを有する変速機２を用いたが、複数の摩擦係合機構の一部をブレーキ機構により構成してもよい。すなわち、プレート２１１とディスク２１２との一方を固定部材、他方を回転部材とし、プレート２１１とディスク２１２の係合により両者を固定させるようにしてもよい。すなわち、車両に搭載された駆動源からの動力が入力される入力軸と、変速段に対応して係合または解放される複数の摩擦係合機構と、摩擦係合機構を介して伝達されたトルクを駆動輪に向けて出力する出力軸と、を有するのであれば、変速機の構成はいかなるものでもよい。摩擦係合機構が油圧力ではなく、電磁力に係合する電磁クラッチであってもよい。

上記実施形態では、制御弁２３の切換により複数のクラッチ機構２１Ａ，２１Ｂのそれぞれを、係合または解放するように動作させるようにしたが、駆動部の構成はこれに限らない。上記実施形態では、ブレーキ装置４が故障かつ変速機２が故障したと判定されると、減速が必要と判定されるまでは、アクチュエータ制御部５６が、変速機２が駆動輪３にトルク伝達可能な所定変速比の状態（例えば２速段や３速段に確立された状態）またはニュートラル状態となるように制御弁２３を制御し、減速が必要と判定されると、複数のクラッチ機構２１Ａ，２１Ｂが同時に係合して変速機２がインターロック状態となるように制御弁２３を制御した。より具体的には、車両１０１の減速が必要と判定されると、クラッチ機構２１Ａ（第１摩擦係合機構）を所定の係合力で係合させるとともに、目標減速力に応じてクラッチ機構（第２摩擦係合機構）の係合力を調整するようにしたが、駆動制御部の構成はこれに限らない。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

２ 変速機、２ａ 入力軸、２ｂ 出力軸、２１，２１Ａ，２１Ｂ クラッチ機構、２３ 制御弁、３１ 外部センサ群、３２ａ ブレーキ状態検出器、３２ｂ 変速機状態検出器、３２ｃ ブレーキペダル検出器、４４ 外界認識部、５０ 変速機制御装置、５１ ブレーキ故障判定部、５２ 変速機故障判定部、５３ フェールセーフ処理部、５４ 減速要否判定部、５５ 減速力設定部、５６ アクチュエータ制御部、１０１ 車両

Claims (4)

1. 車両に搭載された駆動源からの動力が入力される入力軸と、変速段に対応して係合または解放される複数の摩擦係合機構と、前記摩擦係合機構を介して伝達されたトルクを駆動輪に向けて出力する出力軸と、を有する変速機を制御する変速機制御装置であって、
   前記駆動輪に制動力を付与するブレーキ装置の故障の有無を判定するブレーキ故障判定部と、
   前記変速機の故障の有無を判定する変速機故障判定部と、
   前記複数の摩擦係合機構のそれぞれを、係合または解放するように動作させる駆動部と、
   前記車両の減速の要否を判定する減速要否判定部と、
   前記ブレーキ故障判定部により前記ブレーキ装置が故障したと判定され、かつ、前記変速機故障判定部により前記変速機が故障したと判定されると、前記減速要否判定部により減速が必要と判定されるまでは、前記変速機が前記駆動輪にトルク伝達可能な所定変速比の状態またはトルク伝達不能なニュートラル状態となるように前記駆動部を制御し、前記減速要否判定部により減速が必要と判定されると、前記複数の摩擦係合機構が同時に係合して前記変速機がインターロック状態となるように前記駆動部を制御する駆動制御部と、を備えることを特徴とする変速機制御装置。
2. 請求項１に記載の変速機制御装置において、
   前記複数の摩擦係合機構は、第１摩擦係合機構と第２摩擦係合機構とを含み、
   前記減速要否判定部により減速が必要と判定されたときの目標減速力を設定する減速力設定部をさらに備え、
   前記駆動制御部は、前記減速要否判定部により減速が必要と判定されると、前記第１摩擦係合機構を所定の係合力で係合させるとともに、前記減速力設定部により設定された目標減速力に応じて前記第２摩擦係合機構の係合力を調整するように前記駆動部を制御することを特徴とする変速機制御装置。
3. 請求項２に記載の変速機制御装置において、
   前記車両は、自動運転機能を有する自動運転車両であり、
   車両の周囲の外部状況を認識する外界認識部をさらに備え、
   前記減速力設定部は、前記外界認識部により認識された外部状況に応じて目標減速力を設定することを特徴とする変速機制御装置。
4. 請求項２に記載の変速機制御装置において、
   ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキ検出部をさらに備え、
   前記減速力設定部は、前記ブレーキ検出部により検出された前記ブレーキペダルの操作量に応じて目標減速力を設定することを特徴とする変速機制御装置。
   

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