JP3547709B2 - 車両のオートマティック無段変速機の制御方法および制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明はトランスミッション変速比を機関出力を表すパラメータおよび車両速度を表すパラメータに依存して記憶された制御特性曲線に則して自動的に調整し、変速比をドライバのマニュアル介入により必要に応じて変更する車両のオートマティック無段変速機の制御方法に関する。
本発明はまた、トランスミッション変速比をアクセルペダル位置および車両速度に依存して自動的に調整する制御特性曲線が記憶されており、トランスミッション変速比をドライバのマニュアル介入により必要に応じて変更する操作装置を有する車両のオートマティック無段変速機の制御装置に関する。
【０００２】
車両の無段変速機用の周知の制御装置は一般にＣＶＴ制御装置とも称され、目標機関回転数に相応するトランスミッションの目標動作点をアクセルペダル値またはそこから得られる目標機関回転トルクの関数として調整する。制御装置は大抵の場合２つの制御特性曲線を含んでおり、一方は燃料節約を指向するエコノミー駆動モードであり、他方は車両の走行出力を指向するスポーティ駆動モードである。後者は同じアクセルペダル位置で（小さな変速比に相応する）高い機関回転数を発生させ、ドライバは比較的大きな機関トルクまたはアクセルペダルリザーブを使用することができる。ここでドライバは、同じ機関出力であれば、エコノミー駆動モード用の制御特性曲線を用いた制御のときほどアクセルペダルを操作しなくてよい。
【０００３】
ＣＶＴトランスミッションを備えた車両の周知の駆動法は例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第４３３０３９１号明細書に記載されており、ここではマニュアルで使用される操作装置によってトランスミッションの変速比が連続的にシフトされる。ここで変速比のシフトは限界範囲内、すなわちマニュアル操作（Ｔｉｐ駆動）が行われる際の最大変速比と最小変速比との間で行われる。
【０００４】
このように制御されるＣＶＴトランスミッションは確かに技術的にはきわめてフレキシブルであるが、ドライバによる切換の準備を前提とする。トランスミッション変速比の連続シフトは一方では燃費の有利な駆動領域での機関維持に貢献するが、他方ではドライバにはなじみにくい機関回転数の一定性、すなわち“スクータ効果”として知られる特性を生じさせる。有段変速機によるなじみのあるアコースティックな車両特性、とりわけ機関回転数と車両速度が明瞭に結合した状態を好むドライバのほうが多い。これは特にスポーティな走行を好むドライバに当てはまる。
請求項の上位概念に記載された車両の無段オートマティックトランスミッションの制御方法では、変速比を必要に応じてドライバのマニュアル介入により変更することができる（ヨーロッパ特許出願公開第０８４８１９１号明細書を参照）。マニュアルモードではトランスミッション変速比は予め定められた目標トラジェクトリに沿って制御され、これにより大きな回転数ジャンプを回避することができる。
【０００５】
ＣＶＴトランスミッションの無段駆動では、機関の回転数変化と車両の加速とのなじみ深い関係が失われている。この関係はドライバにとっての走行の楽しさに作用するため、この関係をＣＶＴトランスミッションにおいても形成し、その際に動作点の自由選択という主たる利点を放棄しなくても済むようにすることが重要である。
【０００６】
ＣＶＴトランスミッションの周知の電子制御装置は６段ギヤの有段変速機の特性を再現している。この制御装置ではドライバがマニュアルでシフト命令を入力することにより制御に介入でき、これにより走行の楽しさないし満足感が形成される（ＳＡＥ９６３６３２１， Ｋｅｉｊｉ ＳＡＴＯ ｅｔ ａｌ．， Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ＣＶＴ ｓｙｓｔｅｍ ｅｑｕｉｐｐｅｄ ｗｉｔｈ ＣＶＴｉｐ， ＳＡＥ ｃｏｎｆｅｒｎｃｅ ＣＶＴ’９６， Ｙｏｋｏｈａｍａ を参照）。有段変速機と同様の特性は複数の離散的なギヤ段で再現され、これらの段は切換特性曲線および特性マップによって制御される。この種の手段の欠点は高い適合化コストがかかることである。これは切換特性曲線および特性マップがきわめて多数の個々のポイントによって定められており、これらのポイントを種々の車両ないし機関のバリエーションに適合させる手段が非常に複雑にならざるを得ないからである。
【０００７】
本発明の基礎とする技術的な課題は、冒頭に言及した形式の制御方法および制御装置において、ドライバにとってなじみ深い機関回転数と車両速度との結合関係をＣＶＴトランスミッションを備えた車両で形成し、しかも有段変速機の剛性のスキーマを回避できるようにすることである。これは特に前述の目標動作点を考慮することにより達成される。
【０００８】
この本発明の課題は、目標機関回転数からの段階的な差Δｎｅ＿ｎｏｍをトランスミッション制御装置のマニュアルモードでトランスミッション変速比のジャンプ量として使用することにより解決される。
また本発明の課題は、目標機関回転数からの段階的な差Δｎｅ＿ｎｏｍをトランスミッション制御装置のマニュアルモードでトランスミッション変速比のジャンプ量として使用する回路ブロックを有する制御装置を構成して解決される。
【０００９】
本発明の実施例を以下に図に則して説明する。図１には本発明のトランスミッション制御装置のブロック回路図が示されている。図２には変速比目標値を計算する回路装置が示されている。図３には本発明のトランスミッション制御装置における機関回転数に依存した車両速度が示されている。図４には図１のトランスミッション制御装置で使用される機関回転数のジャンプ（Ｍｏｔｏｒｄｒｅｈｚａｈｌｓｐｒｕｎｇ）のダイアグラムが示されている。図５にはドライバのトランスミッション制御装置へのマニュアル介入を説明するダイアグラムが示されている。図６には車両のスロットルバルブをドライバが直接に調整する際のＣＶＴトランスミッションの特性マップが示されている。
【００１０】
本発明のオートマティックＣＶＴトランスミッション２の制御装置１（以下トランスミッション制御装置１と称する）の構造が図１のブロック回路図に示されている。この制御装置は後述する所定数の回路構成要素を有しており、これらの構成要素はプログラムブロックとして実現することもできる。これを以下では簡単にブロックと称する。個々のブロックに添えた括弧のなかにプログラムの説明に用いる参照符号を英語で示すことにする。
【００１１】
トランスミッション制御装置１はドライバの識別、負荷の識別、または登降坂状態の識別（ｄｒｉｖｅｒ， ｌｏａｄ， ｒｏａｄ）を行う第１のファジィシステム３、走行状況識別（ｄｒｉｖｉｎｇ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）を行う第２のファジィシステム４、適応化およびＩＤ識別回路５（Ｏｎｌｉｎｅ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）、短時間だけ発生する幾つかの状況のもとで短時間の制御を行うブロック６（ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｓ）、および制御特性曲線を含むかまたは制御特性曲線を形成する特性マップ回路７（ｓｔａｔｉｃ ｅｎｇ． ｓｐｅｅｄ ｓｅｔｐｏｉｎｔ ｌｉｎｅｓ）を有する。さらにトランスミッション制御装置１は機関回転数と走行速度とを結合し、ひいては有段的なステップトモード駆動を実現するブロック８（ｓｔｅｐｐｅｄ ｍｏｄｅ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ））と、ドライバの直接のマニュアル介入を変換するブロック１０（Ｔｉｐ ｆｕｎｃｔｉｏｎ（ｍａｎｕａｌ））とを有する。
【００１２】
駆動モードの選択を行うブロック１１（ｄｒｉｖｉｎｇ ｍｏｄｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）はトランスミッション制御装置の駆動モードをブロック７、８、１０間の結合を形成するブロック１２（ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ， ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）と共働して決定する。これについての詳細な例として、トランスミッション制御装置のマニュアルモードの識別後オートマティックモードへの再帰が行われる先行のドイツ連邦共和国特許出願第１９７３６４０６．３号明細書（本出願人によるＧＲ９７Ｐ２１９０明細書）のケースが挙げられる。ブロック５（Ｏｎｌｉｎｅ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）は先行のドイツ連邦共和国特許出願第１９７５２６２３．３号明細書（本出願人によるＧＲ９７Ｐ２９６９明細書）で説明されている。
【００１３】
多重信号線路またはデータバス１４、１５を介してファジィシステム３、４にここには図示されていないセンサからの信号が供給される（図２を参照）。信号線路１６を介してブロック５、１１、７、８、１０にはマニュアルで入力されたドライバの命令が到達する。すなわちＴｉｐ“＋”は変速比を小さくするシフトアップであり、Ｔｉｐ“−”は変速比を大きくするシフトダウンである。図１の個々のブロックの間で交換される命令については後に説明する。
【００１４】
これまで簡単に説明しただけの特性マップ回路７は特性マップ重畳回路２０（図２を参照）を有しており、この回路にファジィシステム３の出力信号が供給され、この出力信号はドライバ係数ｄｒおよび負荷係数ｌｄを含んでいる。本明細書で使用される記号のリストは発明の詳細な説明の最後に挙げてある。ファジィシステム３の構造、このファジィシステムで評価されるセンサ信号、およびここで形成される出力信号についてはヨーロッパ特許出願公開第０５７６７０３号明細書に記載されている。出力信号はフィルタ２１でのフィルタリングの後、線路２２を介してシグナリングされた特殊な駆動条件が考慮され、重畳回路２０（ｓｔａｔｉｃ ｅｎｇ． ｓｐｅｅｄ ｓｅｔｐｏｉｎｔ ｌｉｎｅｓ）で複数の特性マップに格納された特性マップデータとの重畳が行われる。重畳の形式は例えば上述の先行ドイツ連邦共和国特許出願第１９７５２６２３．３号明細書に記載されているように行われる。
【００１５】
トランスミッション制御装置１は切換特性を連続的にドライバの走行特性と車両の負荷状況とに適合させる。これはドライバ特性ｄｒおよび負荷状態ｌｄのファジィシステム３による計算値を用いて、重畳回路２０で、種々の特性マップ間の補間により目標機関回転数ｎｅ＿ｎｏｍ＿ｓｔａｔ（ｔ）または相応の変速比、すなわちいわゆるヴァーチャルギヤを選択して行われる。
【００１６】
ドライバが車両の切換特性に納得できない場合、彼は上述のように入力機構の“−”キー１６を介してブロック１０（図１を参照）によりギヤをシフトダウンし、“＋”キー１６を介してヴァーチャルギヤをシフトアップすることができる（Ｔｉｐ ｆｕｎｃｔｉｏｎ（ｍａｎｕａｌ））。
【００１７】
トランスミッション制御装置１のステップトモードを調整するブロック８を次に詳細に説明する。ブロック７、８、１１、１２により調整された目標トランスミッション変速比または設定すべき目標トランスミッション変速比ｉ＿ｎｏｍ＿ｓｅｌｅｃｔは例えば条件“非コールドスタート駆動”または“マニュアル介入”によって設定される。
【００１８】
ここで重畳回路２０からブロック７へ送出される定常的な動作点での目標機関回転数ｎｅ＿ｎｏｍ＿ｓｔａｔ（ｔ）またはここから得られる定常的な動作点でのトランスミッション変速比が修正される。車両の加速度が正であればブロック７からの目標機関回転数ｎｅ＿ｎｏｍ＿ｓｔａｔ（ｔ）は加算項Δｎｅ＿ｎｏｍによって修正され、これにより修正された下方の機関回転数ｎｅ＿ｎｏｍ＿ｍｉｎは

から得られる。これは目標トランスミッション変速比ｉ＿ｎｏｍ＿ｓｅｌｅｃｔ（ｔ２）に対する実際のトランスミッション変速比ｉ＿ｎｏｍ＿ｓｅｌｅｃｔ（ｔ１）に関連している。
【００１９】
トランスミッション変速比の前提条件としてｉ＝ｎ＿ｅｉｎ／ｎ＿ａｕｓがあり、ここから

が成り立つ。ここでトランスミッション出力回転数ｎ＿ａｕｓは一般に測定量として使用される。そうでない場合には

かつ

の仮定のもとに式（２）を簡単化できる。なぜなら時点ｔ１でΔｉ＝０が相当するからである。すなわち

が成り立つ。ここではｉ＿ｎｏｍ＿ｓｔａｔが一定、すなわちドライバの要求が変化していないものと仮定される。
【００２０】
次の加速過程では車両は固定のトランスミッション変速比ｉで上方の目標機関回転数ｎｅ＿ｎｏｍ＿ｍａｘが

に達するまで加速される。この回転数ｎｅ＿ｎｏｍ＿ｍａｘが達成された後、トランスミッション変速比ｉは式（２）または（２ｃ）にしたがってシフトされるので、再び下方の目標機関回転数ｎｅ＿ｎｏｍ＿ｍｉｎに達する。図３からは定常的な機関回転数のジャンプΔｎｅ＿ｎｏｍおよび定常的な動作点における目標機関回転数ｎｅ＿ｎｏｍ＿ｓｔａｔ（ｔ）をともなう機関回転数ｎｅおよび車両速度ｖの経過の例が見てとれる。これはトランスミッション制御装置１のオートマティックステップト動作モードを明確に表している。
【００２１】
目標動作点ｎｅ＿ｎｏｍ＿ｓｔａｔ（ｔ）からの差Δｎｅ＿ｎｏｍは一般には自由に選択可能な関数、例えば車両速度ｖ、ドライバ重みづけ量ｄｒ、および負荷重みづけ量ｌｄの関数として定められる。すなわち

が成り立つ。ここで図４に示された実施例では、差Δｎｅ＿ｎｏｍは最小のドライバ値ｄｒ＿ｍｉｎに相応する最小値Δｎ＿ｍｉｎと最大のドライバ値ｄｒ＿ｍａｘに相応する最大値Δｎ＿ｍａｘとの間を線形に上昇する。ここでΔｎ＿ｍｉｎはトランスミッション制御装置１のヴァーチャルギヤで所望される数によって定められる最小の段に相応し、Δｎ＿ｍａｘは最大の段に相応する。
【００２２】
段Δｎｅ＿ｎｏｍはトランスミッション制御装置のマニュアルモードでのトランスミッションの駆動時に変速比のジャンプ量（Uebersetzungssprung）としてドライバのマニュアル介入の際に使用される。これにより実際の動作点が考慮され、剛性の変速比テーブルにアクセスする必要がなくなる。
【００２３】
＋／−キー１６または図示していないトランスミッション２のシフトレバーが短時間しかティップされなかった場合、トランスミッション変速比のオフセットは一定の値（ギヤジャンプ量）だけ行われる。こうしたマニュアル介入はブロック１６により識別され、ブロック１２により目標トランスミッション変速比ｉ＿ｎｏｍ＿ｓｅｌｅｃｔ（Ｉ）が計算される。すなわち

が成り立つ。
【００２４】
キー１６またはシフトレバーの操作が維持される場合、トランスミッション変速比ｉに対して連続的な介入Δｉが行われる（図５を参照）。すなわち

が成り立つ。
【００２５】
図５にはΔｉの値しか示されていない。この値の符号はドライバがシフトアップまたはシフトダウンまたは変速比の相応のシフトのいずれを設定したかに依存する。
【００２６】
前述の介入は、既に述べたようにトランスミッション制御装置によって計算された変速比の目標値ｉ＿ｎｏｍ＿ｓｔａｔに関連している。これについて先に引用した先行ドイツ連邦共和国特許出願第１９７５２６２３．３号明細書では切換特性マップ間の補間が行われており、ここでは有段変速機に対する切換特性曲線が無段変速機に対する制御特性曲線に置換されているだけである。特性マップ重畳回路２０（図２を参照）には例えばエコノミー特性曲線“ｅｃｏ−ｌｉｎｅ”、スポーティ特性曲線“ｐｅｒｆｏ−ｌｉｎｅ”、および負荷特性曲線“ｌｏａｄ−ｌｉｎｅ”などが示されている。
【００２７】
ドライバ重みづけ量ないし負荷重みづけ量を導入する手法は機関制御の構成に依存している。図６に則してドライバがスロットルバルブＤＫひいては機関トルクを直接に調整する際の手法を説明する。目標機関回転数ｎ＿ｅｎｇ＿ｎｏｍは（図２のｎｅ＿ｎｏｍ＿ｓｔａｔと同様に）ドライバ値ｄｒに対して

で計算され、燃費を最適化する動作点ＡＰ_Ｅｃｏの目標機関回転数ｎ＿ｅｎｇ_{Ａ ＰＥｃｏ}と出力を最適化する動作点ＡＰ_{Ｓｐｏｒｔ}の目標機関回転数ｎ＿ｅｎｇ_{ＡＰＳｐｏｒｔ}との間で補間が行われる。
【００２８】
前述のドライバ重みづけ量に加えて、負荷状態の重みづけ量ｌｄを設け、同様に動作点ＡＰ_Ｅｃｏ、ＡＰ_{Ｓｐｏｒｔ}をＡＰ_Ｎｏｍ、ＡＰ_Ｌａｓｔで置換してもよい。結果として負荷動作点ＡＰ_Ｌｄが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトランスミッション制御装置のブロック回路図である。
【図２】変速比目標値を計算する回路装置を示す図である。
【図３】機関回転数に依存する車両速度を示す図である。
【図４】図１のトランスミッション制御装置で使用される機関回転数のジャンプのダイアグラムである。
【図５】ドライバのトランスミッション制御装置へのマニュアル介入を説明するダイアグラムである。
【図６】車両のスロットルバルブをドライバが直接に調整する際のＣＶＴトランスミッションの特性マップである。
【符号の説明】
ｎｅ 機関回転数
ｎｅ＿ｎｏｍ 目標機関回転数
ｎｅ＿ｎｏｍ＿ｍｉｎ Δｎｅ＿ｎｏｍだけ修正された下方の目標機関回転数 ｎｅ＿ｎｏｍ＿ｍａｘ Δｎｅ＿ｎｏｍだけ修正された上方の目標機関回転数 ｎｅ＿ｎｏｍ＿ｓｔａｔ 定常的な動作点での目標機関回転数
ｎｅ＿ｎｏｍ＿ｓｅｌｅｃｔ 設定された目標機関回転数
Δｉ マニュアル介入によるトランスミッション変速比の変化分
Δｎｅ＿ｎｏｍ ステップトモードの機関回転数のジャンプ量
Δｎ＿ｍｉｎ 最小の機関回転数ジャンプ量
Δｎ＿ｍａｘ 最大の機関回転数ジャンプ量
ｉ＿ｎｏｍ＿ｓｔａｔ 動作点での目標トランスミッション変速比
ｉ＿ｎｏｍ＿ｓｅｌｅｃｔ 設定された目標トランスミッション変速比
ｉ＿ｉｓｔ 調整されたトランスミッション変速比
ｎ＿ｅｉｎ トランスミッション入力回転数
ｎ＿ａｕｓ トランスミッション出力駆動回転数
ＦＰ，ｔｖ アクセルペダル／スロットルバルブ
ｖ 速度
ｄｒ ドライバの評価量（エコノミー／スポーティ）
ｌｄ 負荷の評価量（負荷状態／道路傾向）
ｄｒ＿ｆ フィルタリングされたドライバの評価量
ｌｄ＿ｆ フィルタリングされた負荷の評価量
ｔｑ＿ｅｎｇ 機関トルク
ｔｑ＿ｅｎｇ＿ｎｏｍ 目標機関トルク
ｔｑ＿ｅｎｇ＿ｓｔａｔ 定常的な動作点での機関トルク
ｔｑ＿ｅｎｇ＿ｒｅｑ 要求される機関トルク
Ｐ＿ｅｎｇ 機関出力
Ｐ＿ｅｎｇ＿ｒｅｑ 要求される機関出力
ｎ＿ｅｎｇ 機関回転数
ｎ＿ｅｎｇ＿ｎｏｍ 目標機関回転数
ｎ＿ｅｎｇ_{ＡＰＥｃｏ} エコノミー動作点での目標機関回転数
ｎ＿ｅｎｇ_{ＡＰＳｐｏｒｔ} スポーティ動作点での目標機関回転数
ＡＰ_Ｅｃｏ エコノミー動作点
ＡＰ_{Ｓｐｏｒｔ} スポーティ動作点
ｔｑ＿ｅｎｇ_{ＡＰＥｃｏ} エコノミー動作点での機関トルク
ｔｑ＿ｅｎｇ_{ＡＰＳｐｏｒｔ} スポーティ動作点での機関トルク
ｋ 機関トルクの補正係数
Ｆ＿ｍａｎ マニュアルモード補正用の減衰係数
Ｆ＿ａｕｔｏ オートマティックモード補正用の減衰係数
ｄｒ＿ｔｑ＿ｒｅｑ ドライバが要求したトルク
ｎ＿ａｂ トランスミッション駆動回転数
Ｍ_Ｒｅｑ 要求トルク

Claims (2)

1. トランスミッション変速比（ｉ＿ｉｓｔ）を機関出力を表すパラメータ（ＦＰ，ｔｖ）および車両速度を表すパラメータ（ｖ）に依存して記憶された制御特性曲線に則して自動的に調整し、
   変速比をドライバのマニュアル介入により必要に応じて変更する、
   車両のオートマティック無段変速機の制御方法において、
   目標機関回転数（ｎ＿ｅｎｇ）からの段階的な差（Δｎｅ＿ｎｏｍ）をトランスミッション制御装置のマニュアルモードでトランスミッション変速比のジャンプ量として使用する
   ことを特徴とする車両のオートマティック無段変速機の制御方法。
2. トランスミッション変速比（ｉ＿ｉｓｔ）をアクセルペダル位置（ＦＰ）および車両速度に依存して自動的に調整する制御特性曲線が記憶されており、
   トランスミッション変速比（ｉ＿ｉｓｔ）をドライバのマニュアル介入により必要に応じて変更する操作装置を有する、
   車両のオートマティック無段変速機の制御装置において、
   目標機関回転数（ｎｅ＿ｎｏｍ＿ｓｔａｔ）からの段階的な差（Δｎｅ＿ｎｏｍ）をトランスミッション制御装置のマニュアルモードでトランスミッション変速比のジャンプ量として使用する回路ブロック（８）を有する
   ことを特徴とする車両のオートマティック無段変速機の制御装置。

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