JP2021032304A - 車両の制御装置及び車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アクセルペダルを踏み込んで段階変速を実行するにあたって加速感を向上させることを目的とする。【解決手段】コントローラ１０は、トルクコンバータ２と、トルクコンバータ２の下流に接続されたバリエータ３０と、を有する車両１００を制御する。コントローラ１０は、トルクコンバータ２のロックアップクラッチ２ａの締結中に加速要求があると、ロックアップクラッチ２ａを解放させた後にバリエータ３０を段階的にアップシフトさせて車両１００を加速させる段階変速を行う。【選択図】図３

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、無段変速機制御として、駆動源の出力回転を無段階に変速可能な無段変速機を予め設定された複数の変速段同士の間でステップ的（段階的）にアップシフトする制御が開示されている。

国際公開第２０１５／０４６３５３号

特許文献１に記載された制御が行われる車両において、アクセル開度が低開度のときに、アクセルペダルが強く踏み込まれた場合に、駆動源の回転速度を上昇させる分のイナーシャが、駆動源の出力トルクを相殺して、一時的に車両が減速してしまうおそれがある。このような一時的な減速は、加速感の悪化を招く恐れがある。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、アクセルペダルを踏み込んで段階変速を実行するにあたって加速感を向上させることを目的とする。

本発明のある態様によれば、トルクコンバータと、トルクコンバータの下流に接続された無段変速機構と、を有する車両を制御する車両の制御装置は、トルクコンバータのロックアップクラッチの締結中に加速要求があると、ロックアップクラッチを解放させた後に無段変速機構を段階的にアップシフトさせて車両を加速させる段階変速を行う制御部を有することを特徴とする。

本発明の別のある態様によれば、トルクコンバータと、トルクコンバータの下流に接続された無段変速機構と、を有する車両を制御する車両の制御方法は、トルクコンバータのロックアップクラッチの締結中に加速要求があると、ロックアップクラッチを解放させた後に無段変速機構を段階的にアップシフトさせて車両を加速させる段階変速を行うことを特徴とする。

これらの態様では、ロックアップクラッチを解放することにより駆動源側の負荷が下がるので、駆動源の回転速度を上昇させることができる。これにより、加速感を向上することができる。

本発明の実施形態に係る車両の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る変速マップ及び変速線の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る制御の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る制御の流れを示すタイムチャートである。

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１００の概略構成図である。車両１００は、エンジン１と、無段変速機としての自動変速機３と、オイルポンプ５と、駆動輪６と、制御装置としてのコントローラ１０と、を備える。

エンジン１は、ガソリン、軽油等を燃料とする内燃機関であり、走行用駆動源として機能する。エンジン１は、コントローラ１０からの指令に基づいて、回転速度、トルク等が制御される。

自動変速機３は、トルクコンバータ２と、締結要素３１と、バリエータ３０と、油圧コントロールバルブユニット４０（以下では、単に「バルブユニット４０」ともいう。）と、オイル（作動油）を貯留するオイルパン３２と、を備える。

トルクコンバータ２は、エンジン１と駆動輪６の間の動力伝達経路上に設けられる。トルクコンバータ２は、流体を介して動力を伝達する。また、トルクコンバータ２は、ロックアップクラッチ２ａを締結することで、エンジン１からの駆動力の動力伝達効率を高めることができる。

締結要素３１は、トルクコンバータ２とバリエータ３０の間の動力伝達経路上に配置される。締結要素３１は、図示しない前進クラッチ及び後進ブレーキを備える。締結要素３１は、コントローラ１０からの指令に基づき、オイルポンプ５の吐出圧を元圧としてバルブユニット４０によって調圧されたオイルによって制御される。締結要素３１としては、例えば、多板クラッチが用いられる。

バリエータ３０は、動力伝達経路上におけるトルクコンバータ２の下流であって、締結要素３１と駆動輪６との間に配置され、車速やアクセル開度等に応じて変速比を無段階に変更する。バリエータ３０は、プライマリプーリ３０ａと、セカンダリプーリ３０ｂと、両プーリ３０ａ，３０ｂに巻き掛けられたベルト３０ｃと、を備える。プーリ圧によりプライマリプーリ３０ａの可動プーリとセカンダリプーリ３０ｂの可動プーリとを軸方向に動かし、ベルト３０ｃのプーリ接触半径を変化させることで、変速比を無段階に変更する。なお、プライマリプーリ３０ａに作用するプーリ圧及びセカンダリプーリ３０ｂに作用するプーリ圧は、オイルポンプ５からの吐出圧を元圧としてバルブユニット４０によって調圧される。

バリエータ３０のセカンダリプーリ３０ｂの出力軸には、図示しない終減速ギヤ機構を介してディファレンシャル１２が接続される。ディファレンシャル１２には、ドライブシャフト１３を介して駆動輪６が接続される。

オイルポンプ５は、エンジン１の回転がベルトを介して伝達されることによって駆動される。オイルポンプ５は、例えばベーンポンプによって構成される。オイルポンプ５は、オイルパン３２に貯留されるオイルを吸い上げ、バルブユニット４０にオイルを供給する。バルブユニット４０に供給されたオイルは、ロックアップクラッチ２ａの駆動、各プーリ３０ａ，３０ｂの駆動や、締結要素３１の駆動、自動変速機３の各要素の潤滑などに用いられる。

コントローラ１０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ１０は、複数のマイクロコンピュータ、具体的には、自動変速機３を制御するＡＴＣＵ、シフトレンジを制御するＳＣＵ、エンジン１の制御を行うＥＣＵ等によって構成されてもよい。なお、後述する段階変速制御を実行する制御部とは、段階変速制御を実行するためのコントローラ１０の機能を仮想的なユニットとしたものである。

コントローラ１０には、エンジン１の回転速度Ｎｅを検出する第１回転速度センサ５１、トルクコンバータ２の出力軸側であるタービンの回転速度（出力側回転速度Ｎｔｏｕｔ）を検出する第２回転速度センサ５２、プライマリプーリ３０ａの回転速度（プライマリ回転速度Ｎｐｒｉ）を検出する第３回転速度センサ５３、セカンダリプーリ３０ｂの回転速度を検出する第４回転速度センサ５４、車速Ｖを検出する車速センサ５５、締結要素３１のセレクトレンジ（前進、後進、ニュートラル及びパーキングを切り替えるセレクトレバー又はセレクトスイッチの状態）を検出するインヒビタスイッチ５６、アクセル開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ５７、ブレーキの踏力を検出する踏力センサ５８、エンジン１の出力トルクを検出するトルクセンサ５９等、からの信号が入力される。コントローラ１０は、入力されるこれら信号に基づき、エンジン１及び自動変速機３の各種動作を制御する。なお、第１回転速度センサ５１によって検出された回転速度は、トルクコンバータ２の入力軸側であるポンプの回転速度（入力側回転速度Ｎｔｉｎ）に相当し、プライマリプーリ３０ａの回転速度（プライマリ回転速度Ｎｐｒｉ）は、締結要素３１の出力回転速度に相当する。

次に、自動変速機３による変速制御について説明する。本実施形態では、加速時において、自動変速機３を予め設定された複数の変速段同士の間でステップ的（段階的）にアップシフトする段階変速を行う（以下では、段階変速に係る制御を「段階変速制御」という。）。以下に、本実施形態の段階変速制御について説明する。

コントローラ１０内には、予め図２に示す変速マップが記憶されており、コントローラ１０は、図２に示す変速マップに基づき、車両１００の運転状態（本実施形態では車速Ｖ、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉ、アクセル開度ＡＰＯ）に応じて、バリエータ３０を制御する。なお、図２では、本実施形態の段階変速制御の一例として、あるアクセル開度ＡＰＯでの変速線Ｌのみを示しているが、実際にはアクセル開度ＡＰＯ毎に設定された複数の変速線が存在する。

変速マップは、自動変速機３（バリエータ３０）の動作点が車速Ｖとプライマリ回転速度Ｎｐｒｉとにより定義される。自動変速機３はバリエータ３０の変速比を最Ｌｏｗ変速比にして得られる最Ｌｏｗ線とバリエータ３０の変速比を最Ｈｉｇｈ変速比にして得られる最Ｈｉｇｈ線の間の領域で変速することができる。

コントローラ１０は、アクセル開度ＡＰＯが車速Ｖに応じた段階変速開始開度Ａ１よりも小さい場合に通常変速を行い、アクセル開度ＡＰＯが車速Ｖに応じた段階変速開始開度Ａ１以上となった場合に段階変速を行う。段階変速開始開度Ａ１は、車速Ｖに応じて予め設定されたアクセル開度であって、運転者が加速を意図していると判断される大きさに設定される。

通常変速では、従来のベルト式無段変速機の変速マップと同様に、アクセル開度ＡＰＯ毎に設定された変速線に基づいて変速が行われる。

段階変速では、変速抑制フェーズと、アップシフトフェーズとが繰り返し行われる。

変速抑制フェーズでは、車速Ｖの上昇に伴ってエンジン回転速度Ｎｅ（プライマリ回転速度Ｎｐｒｉ）が一定の速度で上昇する。なお、変速抑制フェーズにおいて、変速比の変化率（単位時間あたりの変速比の変化量）をゼロにしてもよい。

アップシフトフェーズでは、変速比が段階的にＨｉｇｈ側に変更される。アップシフトフェーズにおける変速比の変化率は、車速Ｖの増加に伴い、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉが低下する範囲に設定される。

変速抑制フェーズとアップシフトフェーズにおける変速比の変化率を上述のように設定することで、段階変速制御における変速は、図２に示すようにプライマリ回転速度Ｎｐｒｉの増減を繰り返す変速形態となる。

段階変速制御では、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉがアクセル開度ＡＰＯ毎に設定された第１所定回転速度Ｎ１となるとアップシフトフェーズが実行される。そして、アクセル開度ＡＰＯ及び車速Ｖに基づいて設定された第２所定回転速度Ｎ２となるまでアップシフトされ、その後、変速抑制フェーズが実行される。

変速抑制フェーズでは、車速Ｖの上昇とともにプライマリ回転速度Ｎｐｒｉ（エンジン回転速度Ｎｅ）が徐々に高くなる。なお、図２においては、第１所定回転速度Ｎ１及び第２所定回転速度Ｎ２は、車速Ｖに応じて設定した例を示したが、これに限られることはなく、第１所定回転速度Ｎ１及び第２所定回転速度Ｎ２を一定の値としてもよい。

ところで、トルクコンバータ２のロックアップクラッチ２ａの締結中、かつ、アクセル開度ＡＰＯが低開度のときに、アクセルペダルが強く踏み込まれた場合に、エンジン回転速度Ｎｅを上昇させる分のイナーシャが、エンジン１の出力トルクを相殺してしまい、車両１００が一時的に減速してしまうおそれがある。このような一時的な減速は、加速フィーリングを悪化させる。そこで、本実施形態では、トルクコンバータ２のロックアップクラッチ２ａの締結中に加速要求があった場合には、ロックアップクラッチ２ａを解放させた後にバリエータ３０の段階変速を行って車両１００を加速させる。以下に、本実施形態における段階変速制御について、図３に示すフローチャートを参照しながら、具体的に説明する。

ステップＳ１では、アクセル開度ＡＰＯが所定値Ａ２以上であるか否かを判定する。
具体的には、コントローラ１０は、アクセル開度センサ５７によって検出されたアクセル開度ＡＰＯが所定値Ａ２以上であるか否かを判定する。アクセル開度ＡＰＯが所定値Ａ２以上であればステップＳ２に進み、アクセル開度ＡＰＯが所定値Ａ２未満であれば、ＥＮＤに進む。

ステップＳ２では、車速Ｖが所定値Ｖ１以上であるか否かを判定する。具体的には、コントローラ１０は、車速センサ５５によって検出された車速Ｖが、所定値Ｖ１以上であるか否かを判定する。車速Ｖが所定値Ｖ１以上であればステップＳ３に進み、車速Ｖが所定値Ｖ１未満であれば、ＥＮＤに進む。

ステップＳ３では、ロックアップクラッチ２ａがＯＮ状態（締結状態）か否かを判定する。具体的には、コントローラ１０は、第１回転速度センサ５１によって検出された入力側回転速度Ｎｔｉｎと、第２回転速度センサ５２によって検出された出力側回転速度Ｎｔｏｕｔと、の回転速度差Ｄが所定値Ｄ１未満であるか否かを判定する。回転速度差Ｄが所定値Ｄ１未満であれば、ロックアップクラッチ２ａがＯＮ状態であると判定して、ステップＳ４に進み、回転速度差Ｄが所定値Ｄ１以上であれば、ロックアップクラッチ２ａがＯＦＦ状態であると判定して、ステップＳ５に進む。なお、ロックアップクラッチ２ａがＯＦＦ状態（解放状態）か否かの判定は、差圧ΔＰｃの指示値（指示圧）に基づいて行ってもよい。また、ロックアップクラッチ２ａの実際の差圧ΔＰｃを検出できる油圧センサを備えている場合には、油圧センサによって検出された差圧ΔＰｃに基づいてロックアップクラッチ２ａがＯＦＦ状態（解放状態）か否かを判定してもよい。

ステップＳ４では、ロックアップクラッチ２ａをＯＦＦ状態にする。具体的には、コントローラ１０は、バルブユニット４０を制御して、ロックアップクラッチ２ａの締結圧Ｐｃを低下させてロックアップクラッチ２ａを解放する。

ステップＳ５では、アップシフトを実行する。具体的には、コントローラ１０は、バルブユニット４０を制御してバリエータ３０の変速比を所定量小さくする。

ステップＳ６では、段階変速条件が成立したか否かを判定する。具体的には、アクセル開度ＡＰＯが段階変速開始開度Ａ１以上であり、かつ、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉがアクセル開度ＡＰＯ毎に設定された第１所定回転速度Ｎ１に到達したか否かを判定する。段階変速条件が成立していれば、ステップＳ７に進み、段階変速条件が成立していなければ、ステップＳ８に進む。

ステップＳ７では、段階変速を実行するとともに、ロックアップクラッチ２ａを締結する。具体的には、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉが、車速Ｖに応じてアクセル開度ＡＰＯ毎に設定された第２所定回転速度Ｎ２（図２参照）となるまでアップシフトする。このとき、つまり、１回目のアップシフトフェーズ中に、コントローラ１０はロックアップクラッチ２ａの完全締結の指示をする。

ステップＳ８では、通常制御を行う。コントローラ１０は、段階変速を行わない場合には、通常制御を行う。具体的には、車両１００の運転状態が図示しないマップのロックアップ領域に入ったときに、ロックアップクラッチ２ａを締結させる。このとき、従来のベルト式無段変速機の変速マップと同様に、アクセル開度ＡＰＯ毎に設定された変速線に基づいた通常の変速が行われる。

このように、本実施形態では、トルクコンバータ２のロックアップクラッチ２ａの締結中に加速要求があると、ロックアップクラッチ２ａを解放する。これにより、エンジン回転速度Ｎｅの上昇速度を早くすることができるので、ドライバの加速感を満足させることができる。また、ロックアップクラッチ２ａが締結されているときには、一旦ロックアップクラッチ２ａを解放にして制御を行うので、ロックアップクラッチ２ａの締結時及び解放時のいずれにおいても同様の加速感を得ることができる。

次に、図４に示すタイムチャートを参照しながら、本実施形態の段階変速制御について説明する。図４に示す実施例は、ロックアップクラッチ２ａが締結中に、アクセルペダルが踏み込まれた場合のタイムチャートを示している。なお、図４の回転速度の項目における実線は、エンジン１の実回転速度を示しており、一点鎖線は、目標となるプライマリ回転速度（目標となるタービン回転速度）を示しており、太い点線は、実際のプライマリ回転速度（実際のタービン回転速度）を示している。

時刻ｔ１において、アクセルペダルが踏み込まれ、アクセル開度ＡＰＯが所定値Ａ２以上になると(時刻ｔ２)、コントローラ１０は、ロックアップクラッチ２ａの締結圧Ｐｃを低下させて、ロックアップクラッチ２ａを解放する。具体的には、コントローラ１０は、バルブユニット４０を制御して締結圧Ｐｃを低下させロックアップクラッチ２ａを解放する。このとき、上述のように、コントローラ１０は、ロックアップクラッチ２ａの伝達トルク容量が０よりわずかに大きくなる程度まで、締結圧Ｐｃを低下させる。

また、時刻ｔ２において、コントローラ１０は、バリエータ３０を所定量アップシフトさせる指令を出力する。このように、ロックアップクラッチ２ａを解放した状態でアップシフトすることにより、加速する方向のイナーシャトルクを駆動輪６に付与することができるので、加速感を演出することができる。

時刻ｔ３において、締結圧Ｐｃの低下に伴って、ロックアップクラッチ２ａが滑り始める。これにより、エンジン回転速度Ｎｅが上昇を開始するとともに、バリエータ３０のアップシフトに伴って、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉが低下する。

時刻ｔ４において、コントローラ１０は、バリエータ３０のプライマリ回転速度Ｎｐｒｉを所定の上昇速度で上昇させるように指令を出す。これに伴い、時刻ｔ５において、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉが上昇を開始する。

時刻ｔ６において、コントローラ１０は、ロックアップクラッチ２ａの締結圧Ｐｃを段階的に上昇させる。その後、コントローラ１０は、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉの上昇速度が一定になるようにしつつ、ロックアップクラッチ２ａの締結圧Ｐｃを徐々に上昇させる。

時刻ｔ７において、目標プライマリ回転速度Ｎｐｒｉｔが第１所定回転速度Ｎ１に到達すると、コントローラ１０は、アップシフトフェーズを実行する。具体的には、コントローラ１０は、車速Ｖに応じてアクセル開度ＡＰＯ毎に設定された第２所定回転速度Ｎ２になるようにアップシフトさせる。

さらに、目標プライマリ回転速度Ｎｐｒｉｔが第２所定回転速度Ｎ２に到達するまでの間に、コントローラ１０は、ロックアップクラッチ２ａの締結を指示する（時刻ｔ８）。具体的には、コントローラ１０は、締結圧Ｐｃをさらに上昇させる。

そして、時刻ｔ９において、ロックアップクラッチ２ａが完全に締結した後は、あらかじめ定められた変速線に沿って段階変速制御が継続される。

このように、本実施形態の車両１００では、トルクコンバータ２のロックアップクラッチ２ａの締結中に加速要求があると、ロックアップクラッチ２ａを解放させた後に段階変速制御を行う。これにより、ロックアップクラッチ２ａを解放することによりエンジン１側の負荷が下がるので、エンジン１の回転速度が上昇し、加速感を演出することができる。また、ロックアップクラッチ２ａを解放することにより、トルクコンバータ２をコンバータ状態にしてトルク増幅を行うことで加速感を演出することができる。

さらに、ロックアップクラッチ２ａを解放させた後アップシフトさせることで、加速側のイナーシャトルクを発生させ加速感を演出することができる。

以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

制御装置（コントローラ１０）は、トルクコンバータ２と、トルクコンバータ２の下流に接続された無段変速機構（バリエータ３０）と、を有する車両１００を制御する。制御装置（コントローラ１０）は、トルクコンバータ２のロックアップクラッチ２ａの締結中に加速要求があると、ロックアップクラッチ２ａを解放させた後に無段変速機構（バリエータ３０）を段階的にアップシフトさせて車両１００を加速させる段階変速を行う制御部（コントローラ１０）を有する。

ロックアップクラッチ２ａを解放することにより駆動源（エンジン１）側の負荷が下がる。これにより、駆動源（エンジン１）の回転速度を上昇させることができるので、加速感を向上することができる。また、ロックアップクラッチ２ａを解放することにより、トルクコンバータ２をコンバータ状態にしてトルク増幅を行うことで加速感を向上することができる。さらに、ロックアップクラッチ２ａを解放することにより、踏込時に生じるＴｉｐ−ＩＮショックをトルクコンバータ２に吸収させることができるので、Ｔｉｐ−ＩＮショックを低減することができる（請求項１及び４の発明の効果）。

制御部（コントローラ１０）は、ロックアップクラッチ２ａを解放させた後であって段階変速が始まる前において、無段変速機構（バリエータ３０）をアップシフトする。

ロックアップクラッチ２ａを解放させた後アップシフトさせることで、加速側のイナーシャトルクを発生させ加速感を向上することができる。また、ロックアップクラッチ２ａを解放することにより、トルクコンバータ２の出力側の回転速度の低下が生じる場合があるので、無段変速機構（バリエータ３０）をアップシフトさせることでそれを補填するという付加的な効果も奏することができる（請求項２の発明の効果）。

制御部（コントローラ１０）は、段階変速における変速段の変更中にロックアップクラッチ２ａを締結する。

ロックアップクラッチ２ａを締結させる際には少なからずショックが生じるので、変速段の変速中（アップシフトフェーズ中）にロックアップクラッチ２ａの締結することにより、変速によるショックにロックアップクラッチ２ａを締結させる際に生じるショックをまぎれさせることで、ドライバに違和感を与えないようにすることができる（請求項３の発明の効果）。

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ものに過ぎず、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。

上記実施形態では、駆動源としてエンジン１を例に説明したが、駆動源は、モータであってもよい。また、駆動源としてエンジンとモータを併用するハイブリッド車両に適用してもよい。

上記実施形態では、アップシフト後、車速Ｖの上昇に伴ってエンジン回転速度Ｎｅ（プライマリ回転速度Ｎｐｒｉ）が一定の速度で上昇する場合を例に説明したが、変速比の変化率をゼロ（変速比を一定）にしてもよい。

１ エンジン
２ トルクコンバータ
２ａ ロックアップクラッチ
３ 自動変速機
５ オイルポンプ
１０ コントローラ（制御装置、制御部）
３０ バリエータ（無段変速機構）
１００ 車両

Claims (4)

1. トルクコンバータと、前記トルクコンバータの下流に接続された無段変速機構と、を有する車両を制御する車両の制御装置であって、
   前記トルクコンバータのロックアップクラッチの締結中に加速要求があると、前記ロックアップクラッチを解放させた後に前記無段変速機構を段階的にアップシフトさせて前記車両を加速させる段階変速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. 請求項１に記載された車両の制御装置において、
   前記制御部は、前記ロックアップクラッチを解放させた後であって前記段階変速が始まる前において、前記無段変速機構をアップシフトすることを特徴とする車両の制御装置。
3. 請求項１または２に記載された車両の制御装置において、
   前記制御部は、前記段階変速における変速段の変更中に前記ロックアップクラッチを締結することを特徴とする車両の制御装置。
4. トルクコンバータと、前記トルクコンバータの下流に接続された無段変速機構と、を有する車両を制御する車両の制御方法であって、
   前記トルクコンバータのロックアップクラッチの締結中に加速要求があると、前記ロックアップクラッチを解放させた後に前記無段変速機構を段階的にアップシフトさせて前記車両を加速させる段階変速を行うことを特徴とする車両の制御方法。

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