JP3301388B2 - 無段変速機の変速制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無段変速機の変速
制御装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両に用いられる無段変速機としては、
Ｖベルト式やトロイダル型等の無段変速機が従来から知
られており、これら無段変速機の変速制御としては、例
えば、本願出願人が提案した特開平９−５３７１６号等
がある。

【０００３】これは、無段変速機の変速制御に用いる車
速または出力軸回転数や入力軸回転数の検出信号が、軸
に設けた歯車とホール素子等によるパルスを検出するこ
とで行われるため、回転数が極めて低い発進後等の低車
速時には検出値が不完全であり、変速比の検出精度が低
下して正確なフィードバック制御を行うことができな
い。

【０００４】そこで、変速比の検出精度に信頼性が確保
できるまでの間は、フィードフォワードによって変速制
御を行い、フィードフォワード制御からフィードバック
制御への切り替え時に、目標値に段差が生じて変速ショ
ックが発生するのを抑制するため、フィードフォワード
制御時の目標値をフィードバック制御時の値から学習制
御するものである。

【０００５】また、無段変速機をトロイダル型で構成し
た場合には、トルクシフトを補償する必要があるが、例
えば、特開平８−３２６８８７号公報のように、フィー
ドバック制御系をＰＩ（比例・積分）制御により構成す
るとともに、フィードフォワードによってトルクシフト
の補償を行うものでは、フィードフォワード制御による
トルクシフト補償値を、ＰＩ制御の積分器の値を利用し
て学習補正するものが知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、無段変速機
としてトロイダル型を採用して、変速機構の各部を図１
３に示すように設定した場合、変速比ｉと傾転角φの関
係は、次のように表される。

【０００７】

【数１】

【０００８】ただし、Ｎｉ：入力軸回転数 Ｎｏ：出力軸回転数 η、θ：パワーローラ及び入出力ディスクに応じて設定
された定数 である。

【０００９】したがって、上記（１）式より、変速比ｉ
と傾転角φの関係は、図７に示すように、非線形とな
る。

【００１０】しかしながら、上記従来例では、変速比ｉ
と傾転角φが同義であるとしており、図７に示すような
非線形性を考慮しておらず、変速制御を厳密に行う場合
には、この非線形性に伴って誤差が生じるという問題が
あった。また、上記非線形性の問題は、トロイダル型無
段変速機だけではなく、Ｖベルト式無段変速機にも発生
し、溝幅を変更可能な可変プーリの軸方向変位量と、変
速比の関係は上記トロイダル型と同様に非線形性を備え
ている。

【００１１】加えて、上記従来例では、フィードフォワ
ード制御からフィードバック制御への切り替え時に、フ
ィードフォワード制御時のトルクシフト補償値を学習制
御により決定しているため、学習が不完全な状態では上
記目標値の段差によって変速ショックが発生するという
問題がある。

【００１２】ここで、上記前者の従来例では、低車速時
に目標変速比を最大変速比で一定とし、車速の増大に応
じてフィードフォワードからフィードバックへ制御の切
り替えを行っている。

【００１３】しかし、ステップモータなどのアクチュエ
ータに駆動される油圧制御装置を介して変速機構の制御
を行う場合、ステップモータの応答特性が低下する低油
温時等では、フィードフォワードによって変速制御を行
い、油温の上昇に応じてフィードバックへ切り替える場
合では、目標変速比が一定である保証はなく、学習制御
の範囲が増大して、制御の負荷が著しく増大するという
問題があった。

【００１４】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、無段変速機の非線形特性を解消するととも
に、フィードフォワード制御とフィードバック制御の切
り替えを円滑に行って、変速制御の精度を向上させるこ
とを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、アクチュ
エータに連結された油圧制御機構を介して駆動される変
速機構とを備えて変速比を連続的に変更する無段変速機
と、運転状態に応じて前記無段変速機の目標変速比を演
算する目標値演算手段と、実際の変速比と目標変速比の
偏差に基づいて、実際の変速比が目標変速比に一致する
ように前記アクチュエータを駆動するフィードバック制
御手段と、フィードフォワードによって前記目標値に応
じてアクチュエータを駆動するフィードフォワード制御
手段と、所定の運転状態が成立したときには、フィード
バック制御手段とフィードフォワード制御手段とを選択
的に切り替える切替手段とを備えた無段変速機の変速制
御装置において、前記変速機構の駆動量と変速比の関係
が非線形性を備え、前記フィードバック制御手段とフィ
ードフォワード制御手段には、前記非線形を補償して前
記アクチュエータへの指令値と変速比の関係を一致また
は近似させる非線形性補償手段をそれぞれ設ける一方、
前記切替手段は、制御の切り換えから所定時間までは時
定数を一時的に増大させるローパスフィルタを設ける。

【００１６】また、第２の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記ローパスフィルタは、車両の運転状態に基づ
いて時定数を決定する。

【００１７】また、第３の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記フィードバック制御手段に設けた非線形性補
償手段は、実変速比と変速機構の駆動量との非線形性を
補償する一方、前記フィードフォワード制御手段に設け
た非線形性補償手段は、目標変速比と変速機構の駆動量
との非線形性を補償する。

【００１８】また、第４の発明は、アクチュエータに連
結された油圧制御機構を介して駆動される変速機構とを
備えて変速比を連続的に変更する無段変速機と、運転状
態に応じて前記無段変速機の目標変速比を演算する目標
値演算手段と、実際の変速比と目標変速比の偏差に基づ
いて、実際の変速比が目標変速比に一致するように前記
アクチュエータをフィードバック制御により駆動するフ
ィードバック制御手段と、所定の運転状態が成立したと
きには、フィードフォワードによって前記目標変速比に
応じてアクチュエータを駆動する制御切替手段とを備え
た無段変速機の変速制御装置において、前記変速機構の
駆動量と変速比の関係が非線形性を備えて、前記フィー
ドバック制御手段には、前記非線形を補償して前記アク
チュエータへの指令値と変速比の関係を一致または近似
させる非線形性補償手段を設ける一方、前記制御切替手
段は、フィードフォワード制御を選択するときには、フ
ィードバックゲインを１に設定するゲイン変更手段を設
ける。

【００１９】また、第５の発明は、前記第４の発明にお
いて、前記ゲイン変更手段は、制御切り替え時のフィー
ドバックゲインの急変を抑制するローパスフィルタを備
える。

【００２０】また、第６の発明は、前記第４の発明にお
いて、前記ゲイン変更手段は、車両の運転状態に応じて
前記ローパスフィルタの時定数を変更する時定数変更手
段を設け、制御の切り替え時には時定数の変更によって
前記ゲインの急変を抑制する。

【００２１】また、第７の発明は、前記第６の発明にお
いて、前記ローパスフィルタは、車両の運転状態として
検出した車速、変速比、無段変速機の油温、油圧に基づ
いて時定数を変更する。

【００２２】

【発明の効果】第１の発明は、車速の検出精度が低下す
る低車速時やアクチュエータの応答性が低下するような
所定の運転状態では、フィードバックによる変速制御の
精度が低下するためフィードフォワードによって制御を
行い、運転状態がフィードバック可能な条件に移行する
と、変速制御をフィードフォワードからフィードバック
制御へ切り替えるが、ローパスフィルタの時定数を一時
的に増大することでフィードフォワードとフィードバッ
クの目標値の段差を吸収して、変速ショックを抑制する
一方、所定時間経過後には時定数を元の値に減少させる
ことで、フィードバック制御の応答性を阻害するのを防
止できる。

【００２３】さらに、フィードフォワード制御手段とフ
ィードバック制御手段はそれぞれ、変速特性の非線形性
を補償することができ、線形理論による制御を用いて
も、前記従来例のような、非線形性による誤差などの悪
影響を抑制して、高精度で変速比制御を行うことが可能
となり、目標値を変速比とすることで、例えば、変速比
とプーリ幅の関係が非線形となるＶベルト式無段変速機
で得た知見を、同じく非線形特性を備えるトロイダル型
無段変速機へ容易に適用することができ、変速制御装置
の設計に要する労力を低減することができる。

【００２４】また、第２の発明は、ローパスフィルタの
時定数を運転状態に応じて変更することで、発生しうる
目標値の段差の大きさに応じて時定数の大きさを決定で
き、時定数が過大に設定されて制御の切り替え直後にフ
ィードバック制御の応答性が悪化するのを確実に防止で
きる。

【００２５】また、第３の発明は、フィードバック制御
では実変速比に対する変速機構の駆動量との非線形性を
補償し、フィードフォワード制御では目標変速比に対す
る変速機構の駆動量との非線形性を補償することで、各
制御状態に応じて非線形特性を補償することができ、制
御精度の向上を図ることができる。

【００２６】また、第４の発明は、フィードバックゲイ
ンを変更することでフィードバック制御とフィードフォ
ワード制御とを切り替えることができ、フィードバック
ゲインを１にすればフィードフォワード制御へ切り替
え、その他の場合にはフィードバック制御を行うことが
できるのに加え、常時変速特性の非線形性を補償して高
精度で制御を行うことが可能となる。そして、非線形補
償手段はひとつでよいので、制御の簡素化を図ることが
できる。

【００２７】また、第５の発明は、フィードバックゲイ
ンはローパスフィルタを介して出力されるため、制御の
切り替え時には、フィードバックゲインの急激な変化を
防いで、前記従来例のような変速ショックが発生するの
を防ぐことができる。

【００２８】また、第６の発明は、ローパスフィルタの
時定数を車両の運転状態に応じて変更することで、制御
の切り替え時には発生しうるフィードフォワードとフィ
ードバックの目標値の段差に応じた時定数の変更によっ
てフィードバックゲインの急変を抑制することができ
る。

【００２９】また、第７の発明は、ローパスフィルタの
時定数の変更は、車速、変速比、無段変速機の油温及び
油圧に基づいて変更するため、運転状態に対応した最適
の時定数を設定して、変速ショックの防止と、制御切り
替え後の応答性の確保を両立させることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。

【００３１】図１は、無段変速機１０にトロイダル型を
採用した場合に、本発明を適用した一例を示す。

【００３２】無段変速機１０は、入力軸２０側にロック
アップ機構Ｌ／Ｕを備えたトルクコンバータ１２を介し
てエンジン１１に連結される一方、出力軸側（出力ディ
スク側）を図示しない駆動輪に連結しており、トロイダ
ル型の無段変速機１０の変速機構及びメカニカルフィー
ドバック機構は前記従来例と同様に構成され、変速制御
コントローラ６１の指令に応じてステップモータ４（ア
クチュエータ）が変速制御弁（図示せず）を駆動するこ
とで変速が行われるものである。

【００３３】変速制御コントローラ６１は、マイクロコ
ンピュータを主体に構成されており、スロットル開度セ
ンサ６２が検出したスロットル開度ＴＶＯ、無段変速機
１０の出力軸側に配設された車速センサ６３からの車速
ＶＳＰ及び入力軸回転センサ６４が検出した無段変速機
１０の入力軸２０の回転数Ｎｉに基づいて車両の運転状
態に応じた到達目標変速比を演算する。

【００３４】なお、車速センサ６３は検出した車速ＶＳ
Ｐを所定の定数で除したものを無段変速機１０の出力軸
回転数Ｎｏとする。

【００３５】そして、上記検出値に加えて、油温センサ
６５が検出した無段変速機１０の油温Ｔｅｍｐと、油圧
センサ６６が検出した無段変速機１０のライン圧ＰＬに
基づいて、運転状態に応じたＰＩＤ制御（比例、積分、
微分制御）の各フィードバックゲインｃ₀、ｃ₁、ｃ₂を
求め、無段変速機１０の実際の変速比が目標変速比と一
致するような変速指令値ｕ（すなわち、図示しない変速
制御弁を駆動するためのステップ数ＳＴＰ）を演算し
て、ステップモータ４へ指令する。

【００３６】また、車速センサ６３の検出精度が低下す
る低車速時や、ステップモータ４の応答速度が低下する
低油温時または高油温時には、フィードフォワード制御
によってステップモータを駆動し、車速ＶＳＰや油温Ｔ
ｅｍｐがフィードバック条件に移行すると、変速制御を
フィードフォワードからフィードバックへ切り替えるも
のである。

【００３７】この変速制御コントローラ６１の変速制御
の概要は、図２に示すように、実際の変速比、すなわ
ち、パワーローラの傾転角を求める実変速比算出部７１
と、スロットル開度ＴＶＯと車速ＶＳＰ等の運転状態に
応じて目標変速比を演算する目標変速比算出部（図示せ
ず）と、フィードバック制御を行うフィードバックパス
８０と、フィードフォワード制御を行うフィードバック
パス８１が設けられ、これらフィードバックとフィード
フォワードの制御を選択的に切り替える切替器７９が配
設される。

【００３８】そして、フィードバック制御を行う閉ルー
プは、積分器７４や各フィードバックゲインの乗算器を
備えたフィードバックパス８０と、パワーローラのオフ
セット量ｙを演算するｙ変位推定部７２と、ＰＩＤ制御
の各ゲインを算出するゲイン算出部７３、トロイダル型
無段変速機１０のメカニカルフィードバック分を相殺す
るカム相殺フィードバック７０、そして、演算された目
標変速比をステップモータ４への指令値に変換するステ
ップ変換部７５を主体に構成されて、運転状態に応じた
各種ゲインや各種信号の演算を行うのに加え、前記従来
例に述べたような、傾転角と変速比の非線形性を補償す
るため、偏微分導関数演算部７６と逆関数演算部７７を
備えている。

【００３９】一方、運転状態がフィードバック制御の条
件にない場合に、切替器７９で選択されるフィードフォ
ワードパス８１には、上記フィードバック制御時と同様
に、傾転角と変速比の非線形性を補償するために、逆関
数演算部７７’が介装される。

【００４０】まず、実変速比算出部７１は、車速ＶＳＰ
を所定の定数で除した出力軸回転数Ｎｏと入力軸回転数
Ｎｉの比から、実際の変速比ｉを求める。

【００４１】図示しない目標変速比算出部は、スロット
ル開度ＴＶＯと車速ＶＳＰから、予め設定したマップ
（図示せず）に基づいて目標変速比ｉ＊を演算する。

【００４２】そして、目標変速比ｉ＊と実変速比ｉの偏
差ｅに基づいて、フィードバック制御量の演算が行われ
る。

【００４３】ゲイン算出部７３では、車速ＶＳＰ、実変
速比ｉ、油温Ｔｅｍｐ、ライン圧ＰＬに基づいて、ＰＩ
Ｄ制御の各フィードバックゲイン、すなわち、積分ゲイ
ンｃ₀、比例ゲインｃ₁、微分ゲインｃ₂を、例えば、本
願出願人が提案した特願平９−３１２０４８号等と同様
に、次式によって決定する。

【００４４】

【数２】

【００４５】すなわち、トロイダル型無段変速機１０の
伝達関数Ｗ（ｓ）は、

【００４６】

【数３】

【００４７】として表される。

【００４８】ただし、上記伝達関数Ｗ（ｓ）の極を表す
定数λ₁、λ₂、λ₃は、正の実数でなければならない。

【００４９】すなわち、定数λ₁、λ₂、λ₃の何れかが
負であれば、系は不安定となって目標変速比へ制御する
ことは不可能となり、また、定数λ₁、λ₂、λ₃の何れ
かが虚数であれば、フィードバック特性が振動的となっ
て、運転性に悪影響をもたらすハンチングを生じること
になる。

【００５０】上記（２）式で演算された各フィードバッ
クゲインは、積分器７４の出力に積分ゲインＣ₀を乗じ
たものと、偏差ｅに比例ゲインｃ₁を乗じたものとを加
算してから、ｙ変位推定部７２の出力に微分ゲインＣ₂
を乗じた出力ＰｉＭＯｕｔを加算して、制御出力ｖを得
る。

【００５１】なお、ｙ変位推定部７２は、本願出願人が
提案した特願平７−７１４９５号と同様にして、実変速
比ｉと制御出力ｖに基づいて、パワーローラのオフセッ
ト量ｙを推定する。なお、このオフセット量ｙは、パワ
ーローラの傾転角度φの微分値から求めても良い。

【００５２】そして、この制御出力ｖには、図２の偏微
分導関数演算部７６で、図７、図８に示すように、予め
設定した関数ないしマップに基づいて、現在の変速比ｉ
に応じた偏微分導関数を乗じたものを、出力ｖ’として
演算する。

【００５３】ここで、現在の変速比ｉに応じた偏微分導
関数は、図７に示すように、傾転角度φに対応する変速
比を関数ｈ（φ）としたとき、偏微分関数∂ｈ／∂φよ
り、任意の傾転角度φにおいて、

【００５４】

【数４】

【００５５】として求められるもので、図８に示すよう
に、予め設定されたものである。

【００５６】一方、カム相殺フィードバック７０（メカ
ニカルフィードバック相殺手段）では、逆関数演算部７
７で、実変速比ｉに基づいて、図７の傾転角度φに対応
する変速比ｉの関数ｈ（φ）の逆関数ｈ^-1（φ）より、
実変速比ｉから傾転角度φを得て、これにカム比ａを乗
じたものを、上記出力ｖ’に加算したものを、図３に示
すようにローパスフィルタ８３を備えた切替器７９を介
して、制御指令値ｕを求める。

【００５７】すなわち、上記（４）式の偏微分導関数
と、逆関数ｈ^-1（φ）によって、変速比ｉと傾転角φの
非線形関係が解消されるのである。

【００５８】そして、ステップ変換部７５では、非線形
フィードバックとローパスフィルタ８３によって処理さ
れた制御指令値ｕをステップモータ４のステップ数ＳＴ
Ｐに変換する。すなわち、目標変速比ｉ＊に対応する傾
転角度φと実変速比ｉに対応する傾転角度の偏差を解消
するよう、図示しない変速制御弁のバルブ変位量（開口
量）を求めるとともに、このバルブ変位量に対応するス
テップ数ＳＴＰをステップモータ４へ指令する。

【００５９】一方、フィードフォワードパス８１に配設
された逆関数演算部７７’も上記逆関数演算部７７と同
じく、図７の傾転角度φに対応した変速比ｉの関数ｈ
（φ）の逆関数ｈ^-1（φ）を用いるが、ここでは、実変
速比ｉに代わって、目標変速比ｉ＊に基づいて目標傾転
角度φ＊を得て、これにカム比ａを乗じたものを、目標
変速比ｖ’として切替器７９へ送出する。

【００６０】切替器７９は、フィードバックパス８０ま
たはフィードフォワードパス８１のうちの一方の目標変
速比ｖ’を選択して、ローパスフィルタ処理を行ったも
のを、制御指令値ｕとして出力する。

【００６１】ここで、傾転角度φと変速比ｉの線形化に
ついて考えると、トロイダル型無段変速機の動特性を決
定する方程式は、次のように表すことができる。

【００６２】

【数５】

【００６３】ただし、ｘ₁：パワーローラオフセット量
（回転軸とトラニオン側のＹ軸方向オフセット） ｘ₂：傾転角φ である。

【００６４】このとき、制御指令値ｕから変速比ｉまで
の関係は、

【００６５】

【数６】

【００６６】

【数７】

【００６７】より、

【００６８】

【数８】

【００６９】を代入して、

【００７０】

【数９】

【００７１】また、

【００７２】

【数１０】

【００７３】より、

【００７４】

【数１１】

【００７５】となる。

【００７６】ここで、前記特願平９−３１２０４８号の
ようなカム相殺フィードバックを行うものでは、図４
（Ｂ）に示すように、目標変速比（制御出力）ｖから制
御指令値ｕまでの関係が、 ｕ＝ａｈ^-1（ｉ） ………（１２） の場合、

【００７７】

【数１２】

【００７８】となって、実変速比ｉ＝制御出力ｖになら
ない変速過渡状態では線形化されないことになる。

【００７９】そこで、上記図２と等価の図４（Ａ）のよ
うに、非線形フィードバックを用いると、目標変速比ｖ
から制御指令値ｕまでの関係は、

【００８０】

【数１３】

【００８１】であるから、

【００８２】

【数１４】

【００８３】よって、

【００８４】

【数１５】

【００８５】となる。

【００８６】したがって、線形化が行われることにな
り、傾転角φと変速比ｉの非線形性が補償される。

【００８７】これを伝達関数として表現すると、

【００８８】

【数１６】

【００８９】となって、傾転角φを制御対象として、カ
ム相殺フィードバックを行う従来例と、同等の伝達関数
となるのである。

【００９０】すなわち、傾転角φと変速比ｉの非線形性
が解消されるため、変速比を目標値として与えても、前
記従来例のように誤差を生じることがなくなって、高精
度な変速制御を行うことができるのである。

【００９１】次に、フィードバック制御とフィードフォ
ワード制御を切り替える切替器７９は、図３に示すよう
に構成されており、車速センサ６３からの車速ＶＳＰ
と、油温センサからの油温Ｔｅｍｐに基づいて、ローパ
スフィルタ８３への入力を、フィードフォワードパスと
フィードバックパスのうちの一方に切り替える切替決定
手段７９３と、この切替決定手段７９３が、制御の切り
替えを決定したときに、車両の運転状態に応じてローパ
スフィルタ８３の時定数ゲイン７９１を決定する時定数
決定手段７９２から構成される。

【００９２】時定数決定手段７９２は、図示しないマッ
プから、車速センサ６３からの車速ＶＳＰ、油温センサ
６５からの無段変速機油温Ｔｅｍｐ、油圧センサ６６か
らのライン圧ＰＬ及び実変速比算出部７１からの実変速
比ｉに基づいて、ローパスフィルタ８３の時定数κを決
定しており、フィードフォワード制御からフィードバッ
ク制御への切り替え時には、時定数κを大きく（遅く）
設定して、ローパスフィルタ出力βの変動を抑制する一
方、この切り替え時から所定時間経過後には、再び時定
数κを小さく（速く）設定して、フィードバック制御の
応答性の低下を防止する。なお、時定数ゲイン９１は、
時定数κの逆数、すなわち、１／κである。

【００９３】すなわち、フィードフォワード制御時の目
標値と、フィードバック制御時の目標値は必ずしも一致
していないため、制御の切り替えを行う際には、目標値
の差に応じた段差によって、不快な変速ショックを生じ
る場合がある。

【００９４】そこで、制御の切り替え時には、切替器７
９のローパスフィルタ８３の時定数κを大きく設定して
目標値の段差を吸収することで、上記変速ショックの発
生を防止する一方、切り替えが終了した後には時定数κ
を小さく設定することで、フィードバック制御の応答性
の低下を防止でき、加えて、この時定数κの設定を、車
速ＶＳＰ、油温Ｔｅｍｐ、ライン圧ＰＬ、変速比ｉに応
じて変更するようにしたため、発生しうる目標値の段差
の大きさに応じて時定数κの大きさを決定でき、時定数
κが過大に設定されて制御の切り替え直後にフィードバ
ック制御の応答性が悪化するのを確実に防止できるので
ある。

【００９５】次に、変速制御コントローラ６１で行われ
る上記変速制御の一例を、図５、図６のフローチャート
を参照しながら以下に詳述する。

【００９６】図５は、上記切替器７９で行われるフィー
ドバックとフィードフォワードの切替制御の一例を示
し、図６は、上記非線形性を補償するフィードバック制
御の一例を示しており、それぞれ、所定時間毎に実行さ
れるもので、例えば、１０msec毎に実行される。

【００９７】まず、図５の切替制御の一例について説明
すると、ステップＳ１で、各種センサから車速ＶＳＰ、
油温Ｔｅｍｐ及びライン圧ＰＬを読み込むとともに、上
記図２の実変速比算出部７１から実変速比ｉを読み込ん
でから、ステップＳ２で、現在の運転状態がフィードバ
ック（図中ＦＢ）条件とフィードフォワード（図中Ｆ
Ｆ）条件のどちらにあるかを判定する。

【００９８】すなわち、車速ＶＳＰが所定値Ｖ１を超
え、かつ、油温Ｔｅｍｐが所定値Ｔ１を超えているとき
には、フィードバック制御を選択するためステップ３へ
進んで、制御モードＭｏｄｅをフィードバック（ＦＢ）
に設定する一方、車速ＶＳＰが所定値Ｖ１以下の低車速
域、または、油温Ｔｅｍｐが所定値Ｔ１以下の低温域の
どちらか一方が成立した場合には、フィードフォワード
制御を選択するためステップ４へ進んで、制御モードＭ
ｏｄｅをフィードフォワード（ＦＦ）に設定する。

【００９９】次に、ステップＳ５では、制御の切り替え
時からカウントを開始した変数Ｔｉｍｅｒの値が０より
も大きいか否かを判定し、０より大きい場合には、後述
するステップＳ７、Ｓ９で、既に制御切り替え過渡時の
時定数κが設定されているため、そのままステップＳ１
２へ進む一方、０以下の場合には、ステップＳ６、８で
制御の切り替えが行われたかを判定する。

【０１００】ステップＳ６、Ｓ８では、制御モードＭｏ
ｄｅの現在値と前回値ＬａｓｔＭｏｄｅとを比較して、
上記ステップＳ２〜Ｓ４で、制御の切り替えが発生した
かを判定し、フィードフォワードからフィードバックへ
切り替えられた場合には、ステップＳ７へ進んで、ロー
パスフィルタ８３の時定数κを、予め設定したテーブル
ｋＴａｂｌｅ１より、上記ステップＳ１で読み込んだ車
速ＶＳＰ、油温Ｔｅｍｐ、実変速比ｉ、ライン圧ＰＬに
基づいて設定する。

【０１０１】一方、フィードバックからフィードフォワ
ードへ制御を切り替えた場合には、ステップＳ９へん
で、ローパスフィルタ８３の時定数κを、予め設定した
テーブルｋＴａｂｌｅ２より、上記ステップＳ１で読み
込んだ車速ＶＳＰ、油温Ｔｅｍｐ、実変速比ｉ、ライン
圧ＰＬに基づいて設定する。

【０１０２】制御が切り替わった場合には、ステップＳ
７、Ｓ９で時定数κを変更した後、この時定数を所定時
間維持するため、ステップＳ１０へ進んで、変数Ｔｉｍ
ｅｒの値を所定値ＴｉｍｅＣｏｎｓｔに設定してから、
ステップＳ１２へ進む。

【０１０３】さらに、ステップＳ６、Ｓ８の判定で、共
にＮＯとなった場合には、制御の切り替えが行われてい
ない通常制御中なので、ステップＳ１１へ進んで予め設
定したテーブルｋＴａｂｌｅ３より、上記ステップＳ１
で読み込んだ車速ＶＳＰ、油温Ｔｅｍｐ、実変速比ｉ、
ライン圧ＰＬに基づいて時定数κを設定する。

【０１０４】こうして時定数κを制御の切り替え及び切
り替え方向に応じて設定した後、ステップＳ１２では、
現在の制御モードＭｏｄｅを前回値ＬａｓｔＭｏｄｅへ
代入するとともに、変数Ｔｉｍｅｒをデクリメントす
る。ただし、デクリメントしたＴｉｍｅｒが負となった
場合には、Ｔｉｍｅｒ＝０にリセットする。

【０１０５】ここで、時定数κのテーブル（またはマッ
プ）は、通常制御中のテーブルｋＴａｂｌｅ３で設定さ
れる値は、制御切り替え時のテーブルｋＴａｂｌｅ１、
２の値よりも小さく設定され、上記したように、制御の
切り替え時には、切替器７９のローパスフィルタ８３の
時定数κを大きく設定して目標値の段差を吸収すること
で、変速ショックの発生を防止する一方、切り替えが終
了した後には時定数κを小さく設定することで、フィー
ドバック制御の応答性の低下を防止する。

【０１０６】また、フィードフォワードからフィードバ
ックへ切り替わる際は、車速ＶＳＰと油温Ｔｅｍｐが共
に所定値Ｖ１、Ｔ１を超えなければ制御の切り替えが行
われないのに対し、フィードバックからフィードフォワ
ードに切り替わる場合では、油温Ｔｅｍｐが所定値Ｔ１
となった後であるため、車速ＶＳＰが所定の低車速域へ
減速した場合である。

【０１０７】したがって、車両の運転状態が制御の切り
替え方向に応じて異なるため、２つのテーブルｋＴａｂ
ｌｅ１、２を用意するとともに、運転状態に応じた時定
数κを設定して、変速ショックの発生を抑制するもので
ある。

【０１０８】そして、時定数κの設定を、車両の運転状
態を示す値、例えば、車速ＶＳＰ、油温Ｔｅｍｐ、実変
速比ｉ、ライン圧ＰＬに基づいて設定するようにしたた
め、フィードフォワードによる目標値と、フィードバッ
クによる目標値の段差を確実に吸収しながらも、切り替
え後の制御の応答性に与える影響を低減することができ
るのである。

【０１０９】次に、上記変速制御では、変速比ｉと傾転
角φの非線形性を補償して、変速比を目標値として傾転
角を高精度で制御しており、この制御の一例を、図６の
フローチャートを参照しながら詳述する。

【０１１０】まず、ステップＳ１１で、入力軸回転セン
サ６４が検出した入力軸回転数Ｎｉと車速センサ６３が
検出した車速ＶＳＰを所定の定数で除した値を、実変速
比ｉとして算出する。

【０１１１】ステップＳ１２では、実変速比ｉと上記図
２の制御出力ｖから、パワーローラのＹ軸方向変位（図
１３参照。図示しないトラニオンの駆動量）を推定し、
この推定値に微分ゲインＣ₂を乗じた値ＰｉＭＯｕｔを
算出する。

【０１１２】ステップＳ１３では、目標変速比ｉ＊と実
変速比ｉの偏差ｅの積分値（図２の積分器７４の出力）
に積分ゲインＣ₀を乗じた値と、偏差ｅに比例ゲインＣ₁
を乗じた値とを加算してから、ステップＳ１２で求めた
ＰｉＭＯｕｔを減算して制御出力ｖを演算する。

【０１１３】そして、ステップＳ１４では、制御出力ｖ
に変速比ｉの関数である上記（４）式の偏微分導関数を
乗じて、

【０１１４】

【数１７】

【０１１５】より、制御出力ｖ’を得る。

【０１１６】一方、ステップＳ１５では、実変速比ｉか
ら逆関数ｈ^-1（φ）より傾転角度φを得て、これにカム
比ａを乗じたものをカム相殺フィードバックｂとして演
算する。

【０１１７】そして、ステップＳ１６では、上記制御出
力ｖ’にカム相殺フィードバックｂを加算して、制御指
令値ｕを求め、ステップＳ１７では、上記図５で求めた
時定数κに応じたローパスフィルタ８３の遅れを加えて
目標変速比ｉ＊に対応する傾転角度φと実変速比ｉに対
応する傾転角度の偏差を解消するよう、図示しない変速
制御弁のバルブ変位量（開口量）を求めるとともに、こ
のバルブ変位量に対応するステップ数ＳＴＰをステップ
モータ４へ指令する。

【０１１８】したがって、上記図２、図３に示したよう
に、傾転角度φに対応する変速比ｉの逆関数ｈ^-1（ｉ）
と、上記（４）式の偏微分導関数から、非線形フィード
バックを構成することで、変速比ｉと傾転角φの非線形
性を補償することが可能となって、前記従来例のよう
に、上記非線形性による誤差などの悪影響を抑制し、線
形制御系によって高精度かつ高速度で変速比制御を行う
ことが可能となると同時に、フィードバックとフィード
フォワードの制御を切り替える際に、目標値の段差を吸
収して変速ショックの発生を抑制することが可能となる
のである。

【０１１９】なお、上記時定数κは、制御切り替え時の
定数と通常制御時の定数とを選択的に切り替えてもよ
い。

【０１２０】図９〜図１２は、第２の実施形態を示し、
前記第１実施形態の、逆関数演算部７７とカム比ａの乗
算部を、ステップ変換部７５の前段に移動する一方、フ
ィードフォワードパス８１と偏微分導関数演算部７６を
廃止して、変速比ｉと傾転角φの非線形性を補償しなが
ら、ゲイン算出部７３で求めた各ゲインを変更すること
で、フィードフォワード制御とフィードバック制御を円
滑に切り替えるようにしたもので、その他の構成は、前
記第１実施形態と同様である。

【０１２１】ゲイン算出部７３は、上記特願平９−３１
２０４８号等と同様に、運転状態に応じて各ゲインを演
算するのに加え、フィードバック制御をＰＩＤ制御によ
って行う場合、図１０に示すように、制御切り替え時に
は各ゲイン、すなわち、比例ゲインｃ₀、積分ゲイン
ｃ₁、微分ゲインｃ₂をそれぞれ切り替えるゲイン切り替
え部７３５ａ〜７３５ｃと、時定数κのゲインを切り替
える時定数変更部７３１ａ〜ｃ７３１と、ローパスフィ
ルタ７３４ａ〜７３４ｃを備えており、ゲイン切り替え
部７３５ａ〜７３５ｃは、車速センサ６３からの車速Ｖ
ＳＰと、油温センサからの油温Ｔｅｍｐに基づいて、フ
ィードバック制御とフィードフォワード制御とを切り替
える切り替え決定手段７３３と、この切替決定手段７９
３が、制御の切り替えを決定したときに、各ローパスフ
ィルタ７３４ａ〜７３４ｃの時定数変更部７３１ａ〜７
３１ｃに設定する時定数ゲイン１／κｃ₀、１／κｃ₁、
１／κｃ₂を車両の運転状態に応じて変更する時定数ゲ
イン決定手段７３２から構成される。

【０１２２】切り替え決定手段７３３は、フィードバッ
クからフィードフォワードへの制御の切り替えを決定す
ると、フィードバックゲインが１となるようゲイン切り
替え部７３５ａ〜７３５ｃを設定する。

【０１２３】すなわち、この場合、比例ゲインｃ₀＝
１、積分ゲインｃ₁＝０、微分ゲインｃ₂＝０として、閉
ループのフィードバックゲインが１となるように設定す
ることで、図１１に示すように、カム相殺フィードバッ
ク７０と変速比フィードバックが相殺されて、目標変速
比ｉ＊に応じたフィードフォワード制御に切り替えるも
のである。

【０１２４】そして、制御切り替え時に各ゲインｃ₀、
ｃ₁、ｃ₂の急激な変動を抑制するため、ローパスフィル
タ７３４ａ〜７３４ｃが配設され、時定数ゲイン決定手
段７３２は、図示しないマップから、車速センサ６３か
らの車速ＶＳＰ、油温センサ６５からの無段変速機油温
Ｔｅｍｐ、油圧センサ６６からのライン圧ＰＬ及び実変
速比算出部７１からの実変速比ｉ等の運転状態に基づい
て、ローパスフィルタ７３４ａ〜７３４ｃの時定数κｃ
₀、κｃ₁、κｃ₂を決定して、時定数変更部７３１ａ〜
７３１ｃで各時定数ゲイン１／κｃ₀、１／κｃ₁、１／
κｃ₂を変更する。

【０１２５】これら、各時定数ゲイン１／κｃ₀、１／
κｃ₁、１／κｃ₂は、上記運転状態に基づくゲインスケ
ジュールによって、ゲインの急激な変化を防ぐととも
に、制御切り替え時に、前記従来例のような変速ショッ
クが発生するのを防ぐ。

【０１２６】この場合、変速制御コントローラ６１で行
われる変速制御は、例えば、図１２に示すように行わ
れ、前記第１実施形態の図５に示したフローチャートの
うち、ステップＳ７、Ｓ９、Ｓ１１を、予め設定したテ
ーブル（またはマップ）κｃ₀Ｔａｂｌｅ０、κｃ₁Ｔａ
ｂｌｅ１、κｃ₂Ｔａｂｌｅ２と、運転状態に基づいて
各時定数ゲインκｃ₀、κｃ₁、κｃ₂を決定するように
したものであり、その他は、前記第１実施形態と同様で
ある。

【０１２７】次に、非線形性の補償は、図１１におい
て、ｙ変位推定部７２からの出力ＰｉＭｏｕｔを差し引
いた制御出力ｖに、カム相殺フィードバック７０からの
実変速比ｉを加えたものから、逆関数演算部７７で、上
記図６に示した関数ｈ（φ）の逆関数ｈ^-1（φ）によっ
て、傾転角φを得るとともに、この値にカム比ａを乗じ
たものを、制御指令値ｕとしてステップ変換部７５へ入
力して、制御指令値ｕに応じたステップ数ＳＴＰを、ス
テップモータ４へ出力する。

【０１２８】ここで、前記第１実施形態のように、偏微
分導関数と逆関数を用いる場合では、無段変速機１０へ
の制御指令値ｕは、任意の変速比ｉ₀のとき、 ｕ＝ａｈ^-1（ｉ）＋ａ（∂ｈ^-1／∂ｉ）ｖ ………（１９） となる。ところで、系に入力される目標値ｖの変化δｖ
が小さい場合には、上記制御指令値ｕとｕ’はほぼ等し
くなり、前記第１実施形態に近似した制御指令値を得る
ことができる。

【０１２９】すなわち、図９において、制御出力ｖから
変速比ｉまでの伝達関数は、

【０１３０】

【数１８】

【０１３１】で表現できる。

【０１３２】したがって、外乱がない場合、変速比ｉが
定常状態になるのは、ｖ＝０のときであり、ｖは外乱を
補正量として作用することが分かる。

【０１３３】こうして、前記第１実施形態における、カ
ム相殺フィードバック７０の逆関数演算部７７及びカム
比ａの乗算部を、偏微分関数として用いることで、使用
する非線形関数はひとつになって、制御内容を簡素にし
ながらも制御特性を、前記第１実施形態の制御特性に近
似させて、線形理論値に近似した応答を得ることが可能
となり、変速制御装置の設計を容易にするとともに、変
速制御コントローラ６１の演算負荷を低減して、制御の
高速化を図ることが可能となる。

【０１３４】なお、上記第２実施形態では、上記（２
０）式に示したように、カム比ａの分だけ値が大きくな
っているため、カム比ａに応じて制御出力ｖに１／ａを
乗ずるか、あるいは、制御対象の無段変速機をａ倍して
Ｐｉ制御ゲインを算出しておく必要がある。

【０１３５】また、上記実施形態において、無段変速機
としてトロイダル型を採用した場合について述べたが、
Ｖベルト式等に適用してもよい。

【０１３６】Ｖベルト式無段変速機として、例えば、特
開平９−２１０１５８号公報に開示されるように、駆動
側プーリと変速制御弁をリンクによって連結するととも
に、このリンクをステップモータなどのアクチュエータ
駆動することで変速比を制御するものでは、上記実施形
態と同様に、アクチュエータ出力と変速比の関係が非線
形になる。

【０１３７】したがって、上記実施形態の、傾転角φと
変速比ｉの関係を、プーリの軸方向移動量（プーリ溝幅
の変化量）と変速比ｉの関係に置き換えればよく、駆動
側及び従動側プーリのベルト接触部の半径を、それぞ
れ、ｒ_i、ｒ_oとすると、変速比は、 ｉ＝ｒ_i／ｒ_o となる。

【０１３８】そして、ｒ_i、ｒ_oの関係は、

【０１３９】

【数１９】

【０１４０】で表すことができ、これを、上記（１）式
の関係と置き換えればよい。

【０１４１】ただし、Ｄｓ：プーリの軸方向移動量 ｒ_i0：駆動側プーリの最小半径 ｒ_o：従動側プーリのベルト接触部半径 Ｄｃ：駆動側と従動側プーリの軸間距離 Ｌ_B：ベルト周長 β：プーリのシーブ角 である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す無段変速機の変速制
御装置の概念図。

【図２】同じく変速制御コントローラのブロック図であ
る。

【図３】切替器を示すブロック図である。

【図４】変速制御コントローラの概念図で、（Ａ）は本
発明を示し、（Ｂ）は従来例を示す。

【図５】変速制御コントローラで行われる切り替え制御
の一例を示すフローチャートである。

【図６】同じくフィードバック制御の一例を示すフロー
チャートである。

【図７】傾転角度φに対応した変速比ｉの関数ｈ（φ）
と偏微分関数の関係を示すマップである。

【図８】同じく、偏微分関数の傾転角度φと係数の関係
を示すマップである。

【図９】第２の実施形態を示す変速制御コントローラの
ブロック図である。

【図１０】同じくゲイン案出部のブロック図である。

【図１１】変速制御コントローラの概念図である。

【図１２】変速制御コントローラで行われる切り替え制
御の一例を示すフローチャートである。

【図１３】トロイダル型無段変速機の変速機構の概念図
である。

【符号の説明】

４ ステップモータ １０ 無段変速機 ６１ 変速制御コントローラ ６２ スロットル開度センサ ６３ 車速センサ ６４ 入力軸回転センサ ６５ 油温センサ ６６ 油圧センサ ７０ カム相殺フィードバック ７１ 実変速比算出部 ７２ ｙ変位推定部 ７３ ゲイン算出部 ７４ 積分器 ７５ ステップ変換部 ７６ 偏微分関数演算部 ７７ 逆関数演算部 ７９ 切替器 ８０ フィードバックパス ８１ フィードフォワードパス ８３ ローパスフィルタ ７９１ 時定数ゲイン ７９２ 時定数ゲイン決定手段 ７９３ 切替決定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹田 和宏 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−53716（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−31755（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 61/00 - 61/24

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクチュエータに連結された油圧制御機
   構を介して駆動される変速機構とを備えて変速比を連続
   的に変更する無段変速機と、 運転状態に応じて前記無段変速機の目標変速比を演算す
   る目標値演算手段と、 実際の変速比と目標変速比の偏差に基づいて、実際の変
   速比が目標変速比に一致するように前記アクチュエータ
   を駆動するフィードバック制御手段と、 フィードフォワードによって前記目標値に応じてアクチ
   ュエータを駆動するフィードフォワード制御手段と、 所定の運転状態が成立したときには、フィードバック制
   御手段とフィードフォワード制御手段とを選択的に切り
   替える切替手段とを備えた無段変速機の変速制御装置に
   おいて、 前記変速機構の駆動量と変速比の関係が非線形性を備
   え、前記フィードバック制御手段とフィードフォワード
   制御手段には、前記非線形を補償して前記アクチュエー
   タへの指令値と変速比の関係を一致または近似させる非
   線形性補償手段をそれぞれ設ける一方、前記切替手段
   は、制御の切り換えから所定時間までは時定数を一時的
   に増大させるローパスフィルタを設けたことを特徴とす
   る無段変速機の変速制御装置。
2. 【請求項２】 前記ローパスフィルタは、車両の運転状
   態に基づいて時定数を決定することを特徴とする請求項
   １に記載の無段変速機の変速制御装置。
3. 【請求項３】 前記フィードバック制御手段に設けた非
   線形性補償手段は、実変速比と変速機構の駆動量との非
   線形性を補償する一方、前記フィードフォワード制御手
   段に設けた非線形性補償手段は、目標変速比と変速機構
   の駆動量との非線形性を補償することを特徴とする請求
   項１に記載の無段変速機の変速制御装置。
4. 【請求項４】 アクチュエータに連結された油圧制御機
   構を介して駆動される変速機構とを備えて変速比を連続
   的に変更する無段変速機と、 運転状態に応じて前記無段変速機の目標変速比を演算す
   る目標値演算手段と、 実際の変速比と目標変速比の偏差に基づいて、実際の変
   速比が目標変速比に一致するように前記アクチュエータ
   をフィードバック制御により駆動するフィードバック制
   御手段と、 所定の運転状態が成立したときには、フィードフォワー
   ドによって前記目標変速比に応じてアクチュエータを駆
   動する制御切替手段とを備えた無段変速機の変速制御装
   置において、 前記変速機構の駆動量と変速比の関係が非線形性を備え
   て、前記フィードバック制御手段には、前記非線形を補
   償して前記アクチュエータへの指令値と変速比の関係を
   一致または近似させる非線形性補償手段を設ける一方、
   前記制御切替手段は、フィードフォワード制御を選択す
   るときには、フィードバックゲインを１に設定するゲイ
   ン変更手段を設けたことを特徴とする無段変速機の変速
   制御装置。
5. 【請求項５】 前記ゲイン変更手段は、制御切り替え時
   のフィードバックゲインの急変を抑制するローパスフィ
   ルタを備えたことを特徴とする請求項４に記載の無段変
   速機の変速制御装置。
6. 【請求項６】 前記ゲイン変更手段は、車両の運転状態
   に応じて前記ローパスフィルタの時定数を変更する時定
   数変更手段を設け、制御の切り替え時には時定数の変更
   によって前記ゲインの急変を抑制することを特徴とする
   請求項４に記載の無段変速機の変速制御装置。
7. 【請求項７】 前記ローパスフィルタは、車両の運転状
   態として検出した車速、変速比、無段変速機の油温、油
   圧に基づいて時定数を変更することを特徴とする請求項
   ６に記載の無段変速機の変速制御装置。