JP3720907B2 - 車両用の自動変速制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、勾配のきつい路面を走行する際のドライバビリティの向上を図る変速制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＶＴシステムにおいては、変速ショックや伝達ロスが抑制されるように、ＥＣＵにより、図９(ａ)に示すような変速スケジュールに従う無段式変速機（以下、ＣＶＴと呼ぶ）の変速制御が行われている。車両が勾配のきつい下り坂にさしかかった場合、ドライバは、通常、車速が加速しないように、アクセルペダルの踏み加減を調節する。その結果、アクセルペダルに連動してスロットル弁が閉じるため、図９(ａ)の変速スケジュールにおいて、車両の走行状態が、坂道にさしかかった際の動作点イよりも更にトップ側の動作点ロ次いで動作点ハへと推移していくため、車両は、加速していくことになる。そこで、運転に熟練したドライバであれば、このとき、一般にスポーツモードと呼ばれている、エンジン回転数を高めに設定したモードにレンジをタイミング良く切り換えて、エンジンブレーキを効果的に使って車両の加速を抑止することができる。即ち、レンジをスポーツモードに設定すると、図９(ｂ)のＯ−Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｅ−Ｆ−Ａ−Ｏで囲まれた領域内で車両の走行状態が推移することになるため、結果として、車両の走行状態は、動作点ハから、より変速比の大きな動作点ニへと推移していく。従って、車両は、効果的なエンジンブレーキを効かせながら、下り坂を走行していく。
【０００３】
ところが、タイミング良くレンジの切り換えを行うことができない運転に不慣れなドライバは、下り坂を走行中に、積極的にレンジの切り換えを行うよりは、むしろ、頻繁にフットブレーキを使用する傾向にある。その結果、ブレーキの摩耗を促進することになる。
【０００４】
一方、上り坂を走行する際にアクセルペダルの踏み増しを行えば、下り坂走行中とは反対の現象が起こる。即ち、図８（ａ）の変速スケジュールにおいて、車両の走行状態が、坂道にさしかかった際の動作点よりもロー側の動作点へと推移していくが、アクセルの相当の踏増またはレンジの切り換えを行わなければ、車両は、意図した加速を行わない。
【０００５】
そこで、このような問題を解決するために、勾配のある路面を走行する際のエンジンブレーキ性能と加速性能の改善を図る特開昭６３−１２１５３７号公報記載の車両用無段変速機の制御装置が提案されている。この特開昭６３−１２１５３７号公報記載の車両用無段変速機の制御装置は、出力軸回転センサで検出された車速とスロットル弁開度センサで検出されたスロットル弁開度とから算出した無段変速機の目標変速比を、車両傾斜角度センサで逐次検出される車体の傾斜角により定まる速度比修正量を用いて適宜補正する。従って、無段変速機の目標速度比には、車両の走行路の勾配に適した値が設定されるので、下り坂走行時においては、優れたエンジンブレーキ性能が自動的に発揮され、上り坂走行時中においては、優れた加速性能が自動的に発揮される。即ち、本制御装置を車両に搭載すれば、車両の走行安全性と走破性とを共に確保することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特開昭６３−１２１５３７号公報記載の車両用無段変速機の制御装置を車両に搭載すると、車両の走行路の勾配を検出するための車両傾斜角度センサを車両に取付ける必要がある。つまり、このような新たな要素の付加は、車両の製造コストの増加に直結する。
【０００７】
そこで、本発明は、車両に新たなセンサを搭載することなく、下り坂走行時には優れたエンジンブレーキ性能を、上り坂走行時には優れた加速性能を自動的に発揮させる自動変速機の制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
車両に搭載された無段式変速機の変速比を、平坦路面における変速スケジュールに基づき定めた目標変速比を用いて制御する変速制御装置であって、
前記車両の走行抵抗トルクと加速トルクと前記無段式変速機の出力軸トルクとを検出する検出手段と、
路面の勾配に対して変速比を一意に対応付ける対応情報を、前記平坦路面における変速スケジュールとは独立の情報として保持する記憶手段と、
前記車両の走行する路面の勾配を、前記検出手段の検出結果から推定する勾配推定手段と、
前記勾配推定手段が推定した前記勾配が、坂道に該当する勾配の範囲にあるか否かを判断する判定手段と、
前記勾配推定手段が推定した前記勾配が前記範囲にあると判断された場合には、前記勾配推定手段が推定した前記勾配に対応付けられた前記変速比を前記対応情報から獲得し、前記無段式変速機の目標変速比を、前記平坦路面における変速スケジュールに基づき定めた目標変速比から、前記獲得した変速比に切り替える変速比算出手段と、
を備えることを特徴とする変速制御装置を提供する。
また、本発明は、
車両に搭載された無段式変速機の変速比を、平坦路面における変速スケジュールに基づき定めた目標変速比を用いて制御する変速制御方法であって、
前記車両の走行抵抗トルクと加速トルクと前記無段式変速機の出力軸トルクとを検出する検出処理と、
前記車両の走行する路面の勾配を、前記検出処理における検出結果から推定する勾配推定処理と、
前記勾配推定処理で推定した前記勾配が、坂道に該当する勾配の範囲にある場合には、前記推定した勾配に対応付けられた目標変速比を、前記平坦路面における変速スケジュールとは独立した、路面の勾配に対して目標変速比を一意に対応付けた対応情報から獲得し、前記無段式変速機の目標変速比を、前記平坦路面における変速スケジュールに基づき定めた目標変速比から、前記獲得した目標変速比に切り替える変速比算出処理と、
を含むことを特徴とする変速制御方法を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明に係る実施の一形態を、ＣＶＴシステムに適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１３】
最初に、図１により、本実施の形態に係るＣＶＴシステムの制御系のハードウエア構成について説明する。
【００１４】
本ＣＶＴシステムは、エンジン１と、ドライブシャフト７とデファレンシャルギア６とプロペラシャフト５とを介してエンジン１の出力を車輪８に伝達する無段変速機式自動変速機（以下、ＣＶＴと呼ぶ）２と、車両の走行状態を検出する各種センサと、前記各種センサの出力に応じてＣＶＴ２を制御するＣＶＴコントロールユニット（以下、ＣＶＴ用ＥＣＵと呼ぶ）４０と、前記各種センサの出力等に応じてエンジン１を制御するエンジンコントロールユニット（以下、エンジン用ＥＣＵと呼ぶ）３０とを備えている。尚、本実施の形態における車両の走行状態を検出する各種センサとは、ＣＶＴ２のプライマリプーリ（入力側プーリ）１９の回転数（以下、プライマリ回転数と呼ぶ）Ｎｐを検出するプライマリ回転センサ２９と、ＣＶＴ２のセカンダリプーリ（出力側プーリ）２０の回転数（以下、セカンダリ回転数と呼ぶ）Ｎｓを検出するセカンダリ回転センサ２６と、吸気マニホルド１１を通過するエアクリーナ１０で浄化された空気の流量Ｑａを検出するエアーフローセンサ２１と、スロットル弁１２の開度（以下、スロットル弁開度と呼ぶ）ＴＶＯを検出するスロットル開度センサ２２と、エンジン１のクランクシャフトの回転数（以下、エンジン回転数と呼ぶ）Ｎｅを検出するクランク角センサ２３と、排気マニホルド１４から排出される排気ガス中の酸素濃度Ｍを検出する酸素センサ２８と、サスペンション（不図示）に取付けられた車体重量を検出する車重センサ２７等のことである。
【００１５】
ＣＶＴ用ＥＣＵ４０の制御対象であるＣＶＴ２は、エンジン１のクランクシャフトに直結したトルクコンバータ３と、トルクコンバータ３の出力軸に直結した無段式変速機構４とから構成されている。そして、トルクコンバータ３は、エンジン１のクランクシャフトに直結したポンプ３ａと、トルクコンバータ３の出力軸に直結したタービン３ｂと、エンジン１のクランクシャフトの回転に伴うポンプ３ａの回転を増幅するようにポンプ３ａとタービン３ｂとの間を循環するオイルの流れを制御するステータ３ｃとから構成されており、ポンプ３ａの回転に伴って圧送されるオイルでタービン３ｂを回転させることによって、エンジン１のクランクシャフトからの伝達トルクを増幅し出力軸へと伝達するようになっている。一方、無段式変速機構４は、トルクコンバータ３のタービン３ｂに連結した入力側プーリ（以下、プライマリプーリと呼ぶ）１９と、プライマリプーリ１９と金属製のベルト（若しくはチェーン）９で連結された出力側プーリ（以下、セカンダリプーリと呼ぶ）２０とから構成されており、プライマリプーリ１９の径が油圧回路１７の油圧に応じて変化して、任意の変速比が達成できるようなっている。尚、油圧回路１７の油圧を制御する変速制御弁１８は、後述のＣＶＴ用ＥＣＵ４０の変速操作指令出力部４９によって制御されている。
【００１６】
エンジン用ＥＣＵ３０及びＣＶＴ用ＥＣＵ４０は、それぞれ、図５に示すように、後述の各種処理を実行するＣＰＵ７１と、後述の各種処理を定義したプログラムや後述の各種特性マップ等を格納するＲＯＭ７２と、後述の各種処理実行時に前記プログラムや各種特性マップ等のデータを一時的に格納するＲＡＭ７３と、各種センサの出力の受信や後述の制御信号の出力等を制御する入出力インターフェース回路７５と、自身とＬＡＮで接続された他のコントロールユニットとの間のデータ転送を制御するＬＡＮ制御回路７６と、これら各部を相互に接続するバス７４とを備える。
【００１７】
以上で、本ＣＶＴシステムの制御系のハードウエア構成の説明を終る。
【００１８】
以下、エンジン用ＥＣＵ３０の主要な機能構成について簡単に説明する。尚、ここでいう機能構成とは、ＲＡＭ７３に格納されたデータとＣＰＵ７１とにより実現されるプロセスのことである。
【００１９】
本エンジン用ＥＣＵ３０は、各種センサからの出力に応じてエンジンの状態を制御する各種制御部、例えば、エンジンの各気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁１５の開度と吸気マニホルド１１に設けられたアイドルスピード弁１３の開度とを制御することによりエンジンの吸気側の空燃比を最適化する燃料噴射制御部と、吸気マニホルド１１をバイパスする空気量を制御することによりエンジン１のアイドル回転速度を最適化するアイドル回転制御部と、イグナイタの点火進角の制御することによりエンジン１の点火時期を最適化する点火時期制御部等を備えている。
【００２０】
以上で、エンジン用ＥＣＵ３０制御の主要な機能構成の説明を終る。
【００２１】
以下、図２により、本ＣＶＴシステムが特徴とするＣＶＴ用ＥＣＵ４０の機能構成を詳細に説明する。尚、ここでいう機能構成とは、ＲＡＭ７３に格納されたデータとＣＰＵ７１とにより実現されるプロセスのことである。
【００２２】
本ＣＶＴ用ＥＣＵ４０は、各種センサの出力に応じて車両の加速度αを算出する車速微分演算部４４と、車速微分演算部４４が算出した車両の加速度αと各種センサの出力とを用いて車両の加速抵抗トルクを算出する加速トルク演算部４５と、各種センサの出力を用いてＣＶＴ２の出力軸トルクを算出するトルク算出部４２と、各種センサの出力を用いて車両の平地抵抗トルクを算出する走行抵抗検出部４３と、各種センサの出力と上記各部４４，４５，４２，４３の出力を用いて車両の走行路の勾配を算出する勾配算出部４７と、勾配算出部４７が算出した車両の走行路の勾配θに応じてＣＶＴ２の目標変速比を算出する目標変速比算出部４８と、目標変速比算出部４８で最終的に算出された目標変速比を用いてＣＶＴ２の変速比を制御する変速操作指令出力部４９とを備える。以下、これら各部４２，４３，４４，４５，４７，４８，４９が行う各処理を説明する。
【００２３】
まず、車速微分演算部４４が行う処理について説明する。
【００２４】
車速微分演算部４４は、セカンダリ回転センサ２６で検出されたセカンダリ回転数Ｎｓを車輪速度Ｖへと変換した後、更に、時間で微分することによって車両の加速度αを算出する。
【００２５】
次に、図４を参照しながら加速トルク演算部４５が行う処理をについて説明する。
【００２６】
加速トルク演算部４５は、ブロック８４及びブロック４５において、車速微分演算部４４が算出した加速度αと、車重センサ２７で逐次検出される車体重量Ｗと、数式１とを用いて、加速抵抗トルクＴαを算出する。
【００２７】
Ｔα＝（Ｗ＋Ｗｒ）・α・Ｒｔ／ｇ…数式１
ここで、Ｗｒは回転慣性重量であり、Ｒｔは走行時の車輪（タイヤ）の半径であり、ｇは重力加速度である。
【００２８】
尚、本実施の形態では上記演算によって演算した加速度αを用いて加速抵抗トルクＴαを算出しているが、既存の加速度センサ（若しくは、新たに取付けた加速度センサ）で検出された実際の加速度αを用いて加速抵抗トルクＴαを算出するようにしても構わない。また、本実施の形態では、車重センサ２７で逐次検出される車体重量Ｗを用いて加速抵抗トルクＴαを算出しているが、普通乗用車であれば、走行時の車体重量の変化が少ないので、必ずしも、このように車重センサ２７で実際に検出される車体重量Ｗを用いる必要はない。例えば、規格等により定められた車両の標準車体重量（乗車定員２名）を用いるようにしても構わないし、或いは、車両が一定の勾配の路面を一定の駆動トルクで走行している場合に車速微分演算部４４で算出される加速度αから車体重量を推定し、これを用いるようにしても構わない。尚、以下に説明する他の各部が行う処理においても、ここに例示した方法で推定した車体重量を用いるようにすれば、車体重量を検出するために特別なセンサを車両に搭載する必要はなくなる。
【００２９】
次に、図３を参照しながらトルク算出部４２が行う処理について説明する。
【００３０】
トルク算出部４２は、ブロック５６において、プライマリ回転センサ２９で検出されたプライマリ回転数Ｎｐと、セカンダリ回転センサ２６で検出されたセカンダリ回転数Ｎｓと、数式２とを用いて、ＣＶＴ２の減速比ｉｐを算出する。
【００３１】
ｉｐ＝Ｎｐ／Ｎｓ…数式２
また、ブロック８２において、予めＲＡＭ７３に格納された特性マップ（Ｎｅ−Ｔｅ特性図）によって、スロットル開度センサ２２で検出されたスロットル開度Ｔｖｏと、クランク角センサ２３で検出されたエンジン回転数Ｎｅとに対応付けられているエンジントルクＴｅを獲得する。尚、ここでいう特性マップ（Ｎｅ−Ｔｅ特性図）とは、スロットル開度Ｔｖｏ毎に、エンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅとを一対一に対応付けた対応情報のことである。
【００３２】
一方、ブロック５７において、クランク角センサ２３で検出されたエンジン回転数Ｎｅと、プライマリ回転センサ２９で検出されたプライマリ回転数Ｎｐと、数式３とを用いて、トルクコンバータの速度比ｅを算出する。
【００３３】
ｅ＝Ｎｐ／Ｎｅ…数式３
そして、ブロック５２において、予めＲＡＭ７３に格納された特性マップ（ｅ−ｔ特性図）によって上記トルクコンバ−タの速度比ｅに対応付けられているトルク比ｔを獲得すると共に、ブロック５３において、予めＲＡＭ７２に格納された特性マップ（ｅ−Ｃｐ特性図）によって上記トルクコンバータの速度比ｅに対応けられているトルクコンバ−タのポンプ容量係数Ｃｐを獲得する。尚、ここでいう特性マップ（ｅ−ｔ特性図）とは、トルクコンバータの速度比ｅとトルク比ｔとを一対一に対応付けた対応情報のことであり、特性マップ（ｅ−Ｃｐ特性図）とは、トルクコンバータの速度比ｅとポンプ容量係数Ｃｐとを一対一に対応付けた対応情報のことである。
【００３４】
そして、ブロック５５において、上記ポンプ容量係数Ｃｐと、クランク角センサ２３で検出されたエンジン回転数Ｎｅと、数式４とを用いて、トルクコンバ−タへの入力トルクＴｐ’（以下、ポンプトルクと呼ぶ）を算出する。
【００３５】
Ｔｐ’＝Ｃｐ・Ｎｅ・Ｎｅ…数式４
そして、ブロック５７において、ブロック５７で算出したトルクコンバ−タの速度比ｅの値に応じて、ブロック５５で算出したポンプトルクＴｐ’と、ブロック８２で獲得したエンジントルクＴｅとの内のいずれか一方のトルクを選択し、これを正規のポンプトルクＴｔと推定する。具体的な例を挙げれば、トルクコンバ−タの速度比ｅが所定値Ｅ（例えば、０．９）より小さな場合には、エアコン等の付属器機によるトルク損失分を含んでいるエンジントルクＴｅではなく、数式４により算出したポンプトルクＴｐ’を正規のポンプトルクＴｐと推定するが、トルクコンバ−タの速度比ｅが所定値Ｅを超えた場合には、特性マップ（ｅ−Ｃｐ特性図）から獲得したポンプ容量係数Ｃｐに含まれる誤差が増大し、むしろ、これに起因する誤差の方が上記トルク損失分を上回るため、数式４により算出したポンプトルクＴｐ’ではなく、特性マップ（Ｎｅ−Ｔｅ特性図）から獲得したエンジントルクＴｅを正規のポンプトルクＴｐと推定する。
【００３６】
そして、ブロック５８において、ブロック５２で特性マップ（ｅ−ｔ特性図）から獲得したトルク比ｔと、ブロック５７で推定した正規のポンプトルクＴｐと、数式５とを用いて、トルクコンバータのタービントルクＴｔを算出する。
【００３７】
Ｔｔ＝Ｔｐ・ｔ…数式５
トルク算出部４２は、最終的にブロック５９及びブロック８３において、ブロック５８で算出したトルクコンバータのタービントルクＴｔと、ブロック５６で算出したＣＶＴ２の減速比ｉｐと、数式６とから、ＣＶＴ２の出力軸トルクＴｏを算出する。
【００３８】
Ｔｏ＝ｉｐ・ｉｐｆ・Ｔｔ…数式６
ここで、ｉｐｆは、予めＲＯＭ７２に記憶されたＣＶＴ２の最終減速比である。 尚、本実施例では、上記演算によってＣＶＴ２の出力軸トルクＴｏを算出しているが、必ずしも、これと同様な処理によってＣＶＴ２の出力軸トルクＴｄを算出する必要はない。例えば、ドライブシャフト７にトルクセンサを取り付けて、これにより実際のＣＶＴ２の出力軸トルクＴｏを直接検出するようにしても構わない。
【００３９】
次に、走行抵抗検出部４３が行う処理について説明する。
【００４０】
走行抵抗検出部４３は、セカンダリ回転センサ２６で検出されたセカンダリ回転数Ｎｓに比例する車速Ｖと、車重センサ２７で逐次検出される車体重量Ｗと、数式７とを用いて、平地抵抗トルクＴｒを算出する。
【００４１】
Ｔｒ＝（μ・Ｗ＋ｋａ・Ｖ・Ｖ）・Ｒｔ…数式７
ここで、μは転がり摩擦抵抗係数であり、Ｒｔは走行時の車輪（タイヤ）の半径であり、ｋａは空気抵抗係数である。
【００４２】
尚、本実施の形態では、車重センサ２７で検出される車体重量Ｗを用いて平地抵抗トルクＴｒを算出しているが、加速トルク演算部４５の説明において例示した方法により獲得した車体重量Ｗを用いて平地抵抗トルクＴｒを算出するようにしても構わない。
【００４３】
次に、図４を参照しながら勾配算出部４７が行う処理について説明する。
【００４４】
勾配算出部４７は、ブロック４６ａ及びブロック４６ｂにおいて、加速トルク算出部で算出された加速抵抗トルクＴαと、走行抵抗算出部４３で算出された平地走行抵抗トルクＴｒと、トルク算出部４２で算出されたＣＶＴ２の出力軸トルクＴｏと、数式８とを用いて、勾配トルクＴθを算出する。
【００４５】
Ｔθ＝Ｔｏ−Ｔｒ−Ｔα…数式８
そして、ブロック８６及びブロック８５において、上記勾配トルクＴθと、数式９と、一般道路において成立する近似（θ≒ｓｉｎθ）とを用いて、車両の走行路の勾配θを算出する。
【００４６】
θ≒ｓｉｎθ＝Ｔθ／（Ｗ・Ｒｔ）…数式９
尚、本実施の形態では、車重センサ２７で検出される車体重量Ｗを用いて車両の走行路の勾配θを算出しているが、加速トルク演算部４５の説明において例示した方法により獲得した車体重量Ｗを用いて車両の走行路の勾配θを算出するようにしても構わない。
【００４７】
次に、目標変速算出部４８が行う処理について説明する。
【００４８】
目標変速算出部４８は、勾配演算部４７で算出された車両の走行路の勾配θが所定の範囲内（Ａ＜θ＜Ｂ、例えば−０．０３°＜θ＜０．０３°）にある場合には、一般のＣＶＴの変速制御において用いられる変速スケジュール（図９（ａ）参照）において、スロットル開度センサ２２で検出されたスロットル弁開度ＴＶＯと、セカンダリ回転センサ２６で検出されたセカンダリ回転数Ｎｓとに対応付けられている目標プライマリ回転数Ｎｐｔを獲得した後、目標変速比ｉｐｔとして、目標プライマリ回転数Ｎｐｔに対するセカンダリ回転数Ｎｓの比（Ｎｓ／Ｎｐｔ）を算出する。尚、ここでいう変速スケジュールとは、スロットル開度Ｔｖｏと、車速Ｖ（又はセカンダリ回転数Ｎｓ）と、エンジン回転数Ｎｅ（又はプライマリ回転数Ｎｐ）とを対応付けた対応情報のことである。尚、ＣＶＴ２によれば、図９（ａ）の変速スケジュールのＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａで囲まれた範囲において無段階に変速比を変更することができる。
【００４９】
一方、走行抵抗検出部４３で算出された車両の走行路の勾配θが上記所定の範囲にない場合（Ａ≧θ又はθ≧Ｂ、上記例示の範囲に対応させるなら、−０．０３°≧θ又はθ≧０．０３）には、予めＲＡＭ７３に格納された特性マップ（θ−ｉｐｔ特性図）において、走行抵抗検出部４３で算出された車両の走行路の勾配θに対応付けられている目標変速比ｉｐｔを獲得する。尚、ここでいう特性マップ（θ−ｉｐｔ特性図）とは、図６（ａ）に示すように、車両の走行路の勾配θとＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔとを対応付けた対応情報のことである。
【００５０】
次に、変速操作指令出力部４９が行う処理について説明する。
【００５１】
変速操作指令出力部４９は、ＣＶＴ２の実際の変速比ＩＰＴが、目標変速算出部４８で上記条件に応じて算出されたＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔとなるように、油圧回路１７の油圧を制御する変速制御弁１８の操作量を決定し、変速制御弁１８を駆動する。結果として油圧回路１７が供給することになる油圧によって、ＣＶＴ２のプライマリプーリ２０の径が、ＣＶＴ２の変速比が上記目標変速比ｉｐｔとなるように変化する。
【００５２】
以上で、ＣＶＴ用ＥＣＵ４０の機能構成についての説明を終る。
【００５３】
ステップ１００において、勾配算出部４７が前述の処理に従って車両の走行路の勾配θを算出したら、ステップ１０１において、目標変速算出部４８は、勾配算出部４７が算出した車両の走行路の勾配θに基づいて、車両の走行路の状態を判定する。即ち、勾配算出部４７が算出した車両の走行路の勾配θが所定の範囲内である場合（Ａ＜θ＜Ｂ）には、車両の走行路を平常路と判定してステップ１０３の処理を実行し、勾配算出部４７が算出した車両の走行路の勾配θが上記所定の範囲外である場合（Ａ≧θ又はθ≧Ｂ）には、車両の走行路を坂路と判定してステップ１０２の処理を実行する。尚、ここでいうステップ１０３の処理とは、図９（ｂ）の変速スケジュールから獲得した目標プライマリ回転数Ｎｐｔを用いてＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔを算出する前述の処理のことであり、ステップ１０２の処理とは、特性マップ（θ−ｉｐｔ特性図）から獲得したＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔを用いる前述の処理のことである。そして、ステップ１０４において、変速操作指令出力部４９は、前述の処理に従って、目標変速算出部４８が何れかの処理によって算出したＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔを用いて変速制御弁１８を駆動する。
【００５４】
ステップ１００において、勾配算出部４７が前述の処理に従って車両の走行路の勾配θを算出したら、ステップ１０１において、目標変速算出部４８は、勾配算出部４７が算出した車両の走行路の勾配θに基づいて、車両の走行路の状態を判定する。即ち、勾配算出部４７が算出した車両の走行路の勾配θが所定の範囲内である場合（Ａ＜θ＜Ｂ）には、車両の走行路を平常路と判定してステップ１０３の処理を実行し、勾配算出部４７が算出した車両の走行路の勾配θが上記所定の範囲外である場合（Ａ≧θ又はθ≧Ｂ）には、車両の走行路を坂路と判定してステップ１０２の処理を実行する。尚、ここでいうステップ１０３の処理とは、図９（ｂ）の変速スケジュールから獲得した目標プライマリ回転数Ｎｐｔを用いてＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔを算出する前述の処理のことであり、ステップ１０２の処理とは、目標変速比補正値マップから獲得した目標変速比ｉｐｔの補正値ｉｐｃを用いて特性マップ（θ−ｉｐｔ特性図）から獲得したＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔを補正する前述の処理のことである。そして、ステップ１０４において、変速操作指令出力部４９は、前述の処理に従って、目標変速算出部４８が何れかの処理によって算出したＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔを用いて変速制御弁１８を駆動する。
【００５５】
このように本実施の形態に係るＣＶＴシステムによれば、車両の走行路の勾配を加味してＣＶＴ２の目標変速比を決定することができるので、走行路の起伏によらず、車両は、常に最適な走行状態を維持することができる。即ち、予め特性マップ（図６（ａ）参照）を適正に作成しておくことにより、車両が下り坂にさしかかった場合には、適度なエンジンブレーキが自動的に作用して車両の安全性が確保され、車両が上り坂にさしかかった場合には、走行路の勾配に応じた適度な駆動力が伝達されて優れた加速性能が発揮される。
【００５６】
従って、勾配のきつい下り路を走行する際にタイミング良くレンジを切り換えることができなくても適度なエンジンブレーキが自動的に作用するので、運転に不慣れなドライバであっても、下り路を走行する時に、頻繁にフットブレーキを使用するということがなくなる。つまり、ドライバの運転技能の如何によって生じていたブレーキの摩耗を防止するという効果も期待できる。
【００５７】
また、特別なセンサを新たに搭載せずに、既存のセンサの出力から車両の走行路の勾配を推定しているので、本ＣＶＴシステムを採用しても、車両の製造コストが増加することはない。尚、前述したように演算等により車体重量を推定するようにすれば、車体重量を検出するための車重センサも不要となり、製造コストを更に削減することができる。
【００５８】
以上で、本発明に係る実施の形態についての説明を終る。尚、本発明に係る実施の形態は、ＣＶＴシステムだけでなく、有段式変速機を用いたＡＴの制御システムに適用することも可能である。
なお、参考例として、図８に示すように、車両が坂路にさしかかった場合にも、変速スケジュールから獲得した目標プライマリ回転数Ｎｐｔを用いてＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔを算出し、更に、これを目標変速比補正値マップから獲得した補正値ｉｐｃで補正する処理を説明する。ここでいう目標変速比補正値マップとは、図６（ｂ）に示すように、車両の走行路の勾配θとＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔの補正値ｉｐｃとを対応付けた対応情報のことである。このようにする場合には、ステップ２００で勾配算出部４７が車両の走行路の勾配θを算出したら、目標変速算出部４８が、ステップ２０１において、下り坂にさしかかった際に変速スケジュールから獲得した目標プライマリ回転数Ｎｐｔを用いてＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔを算出した後、更に、ステップ２０４またはステップ２０５のいずれかにおいて、ステップ２０６でＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔを補正する際に用いる補正値ｉｐｃを設定するようにすればよい。即ち、ステップ２０３において、図７のステップ１０１と同様な判定基準によって車両の走行路を平常路と判定した場合には、ステップ２０５において、補正値ｉｐｃに０を設定するようにし、これとは反対に、ステップ２０３において、車両の走行路を坂道と判定した場合には、ステップ２０４で、補正値ｉｐｃに、図６（ｂ）の目標変速比補正値マップから獲得した値を設定するようにすればよい。尚、本実施の形態にいう補正とは、ＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔに、図６（ｂ）に示した目標変速比補正値マップから獲得したＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔの補正値ｉｐｃを加算することである。
【００６１】
【発明の効果】
本発明に係る車両用自動変速機制御装置によれば、車両の走行路の勾配を加味してＣＶＴの目標変速比を決定することができるので、走行路の起伏によらず、車両は、常に最適な走行状態を維持することができる。即ち、走行路の勾配毎に適正な目標変速比を予め記憶させておき、走行路の勾配に応じて定めた目標変速比を用いてＣＶＴの変速制御を行うことにより、車両が下り坂にさしかかった場合には、適度なエンジンブレーキが自動的に作用するので、車両の安全性が確保することができ、車両が上り坂にさしかかった場合には、走行路の勾配に応じた適度な駆動力が伝達されるので、優れた加速性能を自動的に発揮させることができる。
【００６２】
従って、勾配のきつい下り路を走行する際にタイミング良くレンジを切り換えることができなくても適度なエンジンブレーキが自動的に作用するので、運転に不慣れなドライバであっても、下り路を走行する時に、頻繁にフットブレーキを使用するということがなくなる。つまり、ドライバの運転技能の如何によって生じていたブレーキの摩耗を防止するという効果も期待できる。
【００６３】
また、特別なセンサを新たに搭載せずに、既存のセンサの出力から車両の走行路の勾配を推定しているので、本ＣＶＴシステムを採用しても、車両の製造コストが増加することはない。尚、前述したように演算等により車体重量を推定するようにすれば、車体重量を検出するための車重センサも不要となり、製造コストを更に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るＣＶＴシステムの基本的な構成を示した図である。
【図２】図１のＣＶＴ用ＥＣＵ４０の機能的な構成を示した図である。
【図３】図２のトルク算出部の処理を説明するためのブロック図である。
【図４】図１のＣＶＴ用ＥＣＵ４０によって車両の走行路の勾配が算出される迄の処理を説明するためのブロック図である。
【図５】図１のＣＶＴ用ＥＣＵ４０及びエンジン用ＥＣＵ３０の基本的な構成を示した図である。
【図６】（ａ）は、目標変速算出部４８がＣＶＴ２の目標変速比を獲得するために用いる特性マップ（θ−ｉｐｔ特性図）であり、（ｂ）は、目標変速算出部４８がＣＶＴ２の目標変速比の補正値を獲得するために用いる目標変速比補正値マップである。
【図７】図１のＣＶＴ用ＥＣＵが行う処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図８】図１のＣＶＴ用ＥＣＵが行う処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図９】（ａ）は、通常モードの変速スケジュールであり、（ｂ）は、スポーツモードの変速スケジュールである。
【符号の説明】
１…エンジン，２…無段変速機式自動変速機（ＣＶＴ），３…トルクコンバータ，３ａ…トルクコンバータ３のポンプ，３ｂ…トルクコンバータ３のタービン，３ｃ…トルクコンバータ３のステータ，４…無段式変速機構，５…プロペラシャフト，６…デファレンシャルギア，７…ドライブシャフト，８…車輪，９…ＣＶＴ２のベルト，１０…エアクリーナ，１１…吸気マニホルド，１２…スロットル弁，１３…アイドルスピード弁、１４…排気マニホルド，１５…燃料噴射弁、１７…油圧回路，１８…変速制御弁，１９…ＣＶＴ２のプライマリプーリ，２０…ＣＶＴ２のセカンダリプーリ，２１…エアーフローセンサ，２２…スロットル開度センサ，２３…クランク角センサ、２５…プライマリ回転センサ，２６…セカンダリ回転センサ，２７…車重センサ，２８…酸素センサ，３０…エンジンコントロールユニット，４０…ＣＶＴコントロールユニット，４２…トルク算出部，４３…走行抵抗検出部，４４…車速微分演算部，４５…加速トルク演算部，４７…勾配算出部，４８…目標変速比算出部，４９…変速操作指令出力部
【発明の属する技術分野】
本発明は、勾配のきつい路面を走行する際のドライバビリティの向上を図る変速制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＶＴシステムにおいては、変速ショックや伝達ロスが抑制されるように、ＥＣＵにより、図９(ａ)に示すような変速スケジュールに従う無段式変速機（以下、ＣＶＴと呼ぶ）の変速制御が行われている。車両が勾配のきつい下り坂にさしかかった場合、ドライバは、通常、車速が加速しないように、アクセルペダルの踏み加減を調節する。その結果、アクセルペダルに連動してスロットル弁が閉じるため、図９(ａ)の変速スケジュールにおいて、車両の走行状態が、坂道にさしかかった際の動作点イよりも更にトップ側の動作点ロ次いで動作点ハへと推移していくため、車両は、加速していくことになる。そこで、運転に熟練したドライバであれば、このとき、一般にスポーツモードと呼ばれている、エンジン回転数を高めに設定したモードにレンジをタイミング良く切り換えて、エンジンブレーキを効果的に使って車両の加速を抑止することができる。即ち、レンジをスポーツモードに設定すると、図９(ｂ)のＯ−Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｅ−Ｆ−Ａ−Ｏで囲まれた領域内で車両の走行状態が推移することになるため、結果として、車両の走行状態は、動作点ハから、より変速比の大きな動作点ニへと推移していく。従って、車両は、効果的なエンジンブレーキを効かせながら、下り坂を走行していく。
【０００３】
ところが、タイミング良くレンジの切り換えを行うことができない運転に不慣れなドライバは、下り坂を走行中に、積極的にレンジの切り換えを行うよりは、むしろ、頻繁にフットブレーキを使用する傾向にある。その結果、ブレーキの摩耗を促進することになる。
【０００４】
一方、上り坂を走行する際にアクセルペダルの踏み増しを行えば、下り坂走行中とは反対の現象が起こる。即ち、図８（ａ）の変速スケジュールにおいて、車両の走行状態が、坂道にさしかかった際の動作点よりもロー側の動作点へと推移していくが、アクセルの相当の踏増またはレンジの切り換えを行わなければ、車両は、意図した加速を行わない。
【０００５】
そこで、このような問題を解決するために、勾配のある路面を走行する際のエンジンブレーキ性能と加速性能の改善を図る特開昭６３−１２１５３７号公報記載の車両用無段変速機の制御装置が提案されている。この特開昭６３−１２１５３７号公報記載の車両用無段変速機の制御装置は、出力軸回転センサで検出された車速とスロットル弁開度センサで検出されたスロットル弁開度とから算出した無段変速機の目標変速比を、車両傾斜角度センサで逐次検出される車体の傾斜角により定まる速度比修正量を用いて適宜補正する。従って、無段変速機の目標速度比には、車両の走行路の勾配に適した値が設定されるので、下り坂走行時においては、優れたエンジンブレーキ性能が自動的に発揮され、上り坂走行時中においては、優れた加速性能が自動的に発揮される。即ち、本制御装置を車両に搭載すれば、車両の走行安全性と走破性とを共に確保することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特開昭６３−１２１５３７号公報記載の車両用無段変速機の制御装置を車両に搭載すると、車両の走行路の勾配を検出するための車両傾斜角度センサを車両に取付ける必要がある。つまり、このような新たな要素の付加は、車両の製造コストの増加に直結する。
【０００７】
そこで、本発明は、車両に新たなセンサを搭載することなく、下り坂走行時には優れたエンジンブレーキ性能を、上り坂走行時には優れた加速性能を自動的に発揮させる自動変速機の制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
車両に搭載された無段式変速機の変速比を、平坦路面における変速スケジュールに基づき定めた目標変速比を用いて制御する変速制御装置であって、
前記車両の走行抵抗トルクと加速トルクと前記無段式変速機の出力軸トルクとを検出する検出手段と、
路面の勾配に対して変速比を一意に対応付ける対応情報を、前記平坦路面における変速スケジュールとは独立の情報として保持する記憶手段と、
前記車両の走行する路面の勾配を、前記検出手段の検出結果から推定する勾配推定手段と、
前記勾配推定手段が推定した前記勾配が、坂道に該当する勾配の範囲にあるか否かを判断する判定手段と、
前記勾配推定手段が推定した前記勾配が前記範囲にあると判断された場合には、前記勾配推定手段が推定した前記勾配に対応付けられた前記変速比を前記対応情報から獲得し、前記無段式変速機の目標変速比を、前記平坦路面における変速スケジュールに基づき定めた目標変速比から、前記獲得した変速比に切り替える変速比算出手段と、
を備えることを特徴とする変速制御装置を提供する。
また、本発明は、
車両に搭載された無段式変速機の変速比を、平坦路面における変速スケジュールに基づき定めた目標変速比を用いて制御する変速制御方法であって、
前記車両の走行抵抗トルクと加速トルクと前記無段式変速機の出力軸トルクとを検出する検出処理と、
前記車両の走行する路面の勾配を、前記検出処理における検出結果から推定する勾配推定処理と、
前記勾配推定処理で推定した前記勾配が、坂道に該当する勾配の範囲にある場合には、前記推定した勾配に対応付けられた目標変速比を、前記平坦路面における変速スケジュールとは独立した、路面の勾配に対して目標変速比を一意に対応付けた対応情報から獲得し、前記無段式変速機の目標変速比を、前記平坦路面における変速スケジュールに基づき定めた目標変速比から、前記獲得した目標変速比に切り替える変速比算出処理と、
を含むことを特徴とする変速制御方法を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明に係る実施の一形態を、ＣＶＴシステムに適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１３】
最初に、図１により、本実施の形態に係るＣＶＴシステムの制御系のハードウエア構成について説明する。
【００１４】
本ＣＶＴシステムは、エンジン１と、ドライブシャフト７とデファレンシャルギア６とプロペラシャフト５とを介してエンジン１の出力を車輪８に伝達する無段変速機式自動変速機（以下、ＣＶＴと呼ぶ）２と、車両の走行状態を検出する各種センサと、前記各種センサの出力に応じてＣＶＴ２を制御するＣＶＴコントロールユニット（以下、ＣＶＴ用ＥＣＵと呼ぶ）４０と、前記各種センサの出力等に応じてエンジン１を制御するエンジンコントロールユニット（以下、エンジン用ＥＣＵと呼ぶ）３０とを備えている。尚、本実施の形態における車両の走行状態を検出する各種センサとは、ＣＶＴ２のプライマリプーリ（入力側プーリ）１９の回転数（以下、プライマリ回転数と呼ぶ）Ｎｐを検出するプライマリ回転センサ２９と、ＣＶＴ２のセカンダリプーリ（出力側プーリ）２０の回転数（以下、セカンダリ回転数と呼ぶ）Ｎｓを検出するセカンダリ回転センサ２６と、吸気マニホルド１１を通過するエアクリーナ１０で浄化された空気の流量Ｑａを検出するエアーフローセンサ２１と、スロットル弁１２の開度（以下、スロットル弁開度と呼ぶ）ＴＶＯを検出するスロットル開度センサ２２と、エンジン１のクランクシャフトの回転数（以下、エンジン回転数と呼ぶ）Ｎｅを検出するクランク角センサ２３と、排気マニホルド１４から排出される排気ガス中の酸素濃度Ｍを検出する酸素センサ２８と、サスペンション（不図示）に取付けられた車体重量を検出する車重センサ２７等のことである。
【００１５】
ＣＶＴ用ＥＣＵ４０の制御対象であるＣＶＴ２は、エンジン１のクランクシャフトに直結したトルクコンバータ３と、トルクコンバータ３の出力軸に直結した無段式変速機構４とから構成されている。そして、トルクコンバータ３は、エンジン１のクランクシャフトに直結したポンプ３ａと、トルクコンバータ３の出力軸に直結したタービン３ｂと、エンジン１のクランクシャフトの回転に伴うポンプ３ａの回転を増幅するようにポンプ３ａとタービン３ｂとの間を循環するオイルの流れを制御するステータ３ｃとから構成されており、ポンプ３ａの回転に伴って圧送されるオイルでタービン３ｂを回転させることによって、エンジン１のクランクシャフトからの伝達トルクを増幅し出力軸へと伝達するようになっている。一方、無段式変速機構４は、トルクコンバータ３のタービン３ｂに連結した入力側プーリ（以下、プライマリプーリと呼ぶ）１９と、プライマリプーリ１９と金属製のベルト（若しくはチェーン）９で連結された出力側プーリ（以下、セカンダリプーリと呼ぶ）２０とから構成されており、プライマリプーリ１９の径が油圧回路１７の油圧に応じて変化して、任意の変速比が達成できるようなっている。尚、油圧回路１７の油圧を制御する変速制御弁１８は、後述のＣＶＴ用ＥＣＵ４０の変速操作指令出力部４９によって制御されている。
【００１６】
エンジン用ＥＣＵ３０及びＣＶＴ用ＥＣＵ４０は、それぞれ、図５に示すように、後述の各種処理を実行するＣＰＵ７１と、後述の各種処理を定義したプログラムや後述の各種特性マップ等を格納するＲＯＭ７２と、後述の各種処理実行時に前記プログラムや各種特性マップ等のデータを一時的に格納するＲＡＭ７３と、各種センサの出力の受信や後述の制御信号の出力等を制御する入出力インターフェース回路７５と、自身とＬＡＮで接続された他のコントロールユニットとの間のデータ転送を制御するＬＡＮ制御回路７６と、これら各部を相互に接続するバス７４とを備える。
【００１７】
以上で、本ＣＶＴシステムの制御系のハードウエア構成の説明を終る。
【００１８】
以下、エンジン用ＥＣＵ３０の主要な機能構成について簡単に説明する。尚、ここでいう機能構成とは、ＲＡＭ７３に格納されたデータとＣＰＵ７１とにより実現されるプロセスのことである。
【００１９】
本エンジン用ＥＣＵ３０は、各種センサからの出力に応じてエンジンの状態を制御する各種制御部、例えば、エンジンの各気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁１５の開度と吸気マニホルド１１に設けられたアイドルスピード弁１３の開度とを制御することによりエンジンの吸気側の空燃比を最適化する燃料噴射制御部と、吸気マニホルド１１をバイパスする空気量を制御することによりエンジン１のアイドル回転速度を最適化するアイドル回転制御部と、イグナイタの点火進角の制御することによりエンジン１の点火時期を最適化する点火時期制御部等を備えている。
【００２０】
以上で、エンジン用ＥＣＵ３０制御の主要な機能構成の説明を終る。
【００２１】
以下、図２により、本ＣＶＴシステムが特徴とするＣＶＴ用ＥＣＵ４０の機能構成を詳細に説明する。尚、ここでいう機能構成とは、ＲＡＭ７３に格納されたデータとＣＰＵ７１とにより実現されるプロセスのことである。
【００２２】
本ＣＶＴ用ＥＣＵ４０は、各種センサの出力に応じて車両の加速度αを算出する車速微分演算部４４と、車速微分演算部４４が算出した車両の加速度αと各種センサの出力とを用いて車両の加速抵抗トルクを算出する加速トルク演算部４５と、各種センサの出力を用いてＣＶＴ２の出力軸トルクを算出するトルク算出部４２と、各種センサの出力を用いて車両の平地抵抗トルクを算出する走行抵抗検出部４３と、各種センサの出力と上記各部４４，４５，４２，４３の出力を用いて車両の走行路の勾配を算出する勾配算出部４７と、勾配算出部４７が算出した車両の走行路の勾配θに応じてＣＶＴ２の目標変速比を算出する目標変速比算出部４８と、目標変速比算出部４８で最終的に算出された目標変速比を用いてＣＶＴ２の変速比を制御する変速操作指令出力部４９とを備える。以下、これら各部４２，４３，４４，４５，４７，４８，４９が行う各処理を説明する。
【００２３】
まず、車速微分演算部４４が行う処理について説明する。
【００２４】
車速微分演算部４４は、セカンダリ回転センサ２６で検出されたセカンダリ回転数Ｎｓを車輪速度Ｖへと変換した後、更に、時間で微分することによって車両の加速度αを算出する。
【００２５】
次に、図４を参照しながら加速トルク演算部４５が行う処理をについて説明する。
【００２６】
加速トルク演算部４５は、ブロック８４及びブロック４５において、車速微分演算部４４が算出した加速度αと、車重センサ２７で逐次検出される車体重量Ｗと、数式１とを用いて、加速抵抗トルクＴαを算出する。
【００２７】
Ｔα＝（Ｗ＋Ｗｒ）・α・Ｒｔ／ｇ…数式１
ここで、Ｗｒは回転慣性重量であり、Ｒｔは走行時の車輪（タイヤ）の半径であり、ｇは重力加速度である。
【００２８】
尚、本実施の形態では上記演算によって演算した加速度αを用いて加速抵抗トルクＴαを算出しているが、既存の加速度センサ（若しくは、新たに取付けた加速度センサ）で検出された実際の加速度αを用いて加速抵抗トルクＴαを算出するようにしても構わない。また、本実施の形態では、車重センサ２７で逐次検出される車体重量Ｗを用いて加速抵抗トルクＴαを算出しているが、普通乗用車であれば、走行時の車体重量の変化が少ないので、必ずしも、このように車重センサ２７で実際に検出される車体重量Ｗを用いる必要はない。例えば、規格等により定められた車両の標準車体重量（乗車定員２名）を用いるようにしても構わないし、或いは、車両が一定の勾配の路面を一定の駆動トルクで走行している場合に車速微分演算部４４で算出される加速度αから車体重量を推定し、これを用いるようにしても構わない。尚、以下に説明する他の各部が行う処理においても、ここに例示した方法で推定した車体重量を用いるようにすれば、車体重量を検出するために特別なセンサを車両に搭載する必要はなくなる。
【００２９】
次に、図３を参照しながらトルク算出部４２が行う処理について説明する。
【００３０】
トルク算出部４２は、ブロック５６において、プライマリ回転センサ２９で検出されたプライマリ回転数Ｎｐと、セカンダリ回転センサ２６で検出されたセカンダリ回転数Ｎｓと、数式２とを用いて、ＣＶＴ２の減速比ｉｐを算出する。
【００３１】
ｉｐ＝Ｎｐ／Ｎｓ…数式２
また、ブロック８２において、予めＲＡＭ７３に格納された特性マップ（Ｎｅ−Ｔｅ特性図）によって、スロットル開度センサ２２で検出されたスロットル開度Ｔｖｏと、クランク角センサ２３で検出されたエンジン回転数Ｎｅとに対応付けられているエンジントルクＴｅを獲得する。尚、ここでいう特性マップ（Ｎｅ−Ｔｅ特性図）とは、スロットル開度Ｔｖｏ毎に、エンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅとを一対一に対応付けた対応情報のことである。
【００３２】
一方、ブロック５７において、クランク角センサ２３で検出されたエンジン回転数Ｎｅと、プライマリ回転センサ２９で検出されたプライマリ回転数Ｎｐと、数式３とを用いて、トルクコンバータの速度比ｅを算出する。
【００３３】
ｅ＝Ｎｐ／Ｎｅ…数式３
そして、ブロック５２において、予めＲＡＭ７３に格納された特性マップ（ｅ−ｔ特性図）によって上記トルクコンバ−タの速度比ｅに対応付けられているトルク比ｔを獲得すると共に、ブロック５３において、予めＲＡＭ７２に格納された特性マップ（ｅ−Ｃｐ特性図）によって上記トルクコンバータの速度比ｅに対応けられているトルクコンバ−タのポンプ容量係数Ｃｐを獲得する。尚、ここでいう特性マップ（ｅ−ｔ特性図）とは、トルクコンバータの速度比ｅとトルク比ｔとを一対一に対応付けた対応情報のことであり、特性マップ（ｅ−Ｃｐ特性図）とは、トルクコンバータの速度比ｅとポンプ容量係数Ｃｐとを一対一に対応付けた対応情報のことである。
【００３４】
そして、ブロック５５において、上記ポンプ容量係数Ｃｐと、クランク角センサ２３で検出されたエンジン回転数Ｎｅと、数式４とを用いて、トルクコンバ−タへの入力トルクＴｐ’（以下、ポンプトルクと呼ぶ）を算出する。
【００３５】
Ｔｐ’＝Ｃｐ・Ｎｅ・Ｎｅ…数式４
そして、ブロック５７において、ブロック５７で算出したトルクコンバ−タの速度比ｅの値に応じて、ブロック５５で算出したポンプトルクＴｐ’と、ブロック８２で獲得したエンジントルクＴｅとの内のいずれか一方のトルクを選択し、これを正規のポンプトルクＴｔと推定する。具体的な例を挙げれば、トルクコンバ−タの速度比ｅが所定値Ｅ（例えば、０．９）より小さな場合には、エアコン等の付属器機によるトルク損失分を含んでいるエンジントルクＴｅではなく、数式４により算出したポンプトルクＴｐ’を正規のポンプトルクＴｐと推定するが、トルクコンバ−タの速度比ｅが所定値Ｅを超えた場合には、特性マップ（ｅ−Ｃｐ特性図）から獲得したポンプ容量係数Ｃｐに含まれる誤差が増大し、むしろ、これに起因する誤差の方が上記トルク損失分を上回るため、数式４により算出したポンプトルクＴｐ’ではなく、特性マップ（Ｎｅ−Ｔｅ特性図）から獲得したエンジントルクＴｅを正規のポンプトルクＴｐと推定する。
【００３６】
そして、ブロック５８において、ブロック５２で特性マップ（ｅ−ｔ特性図）から獲得したトルク比ｔと、ブロック５７で推定した正規のポンプトルクＴｐと、数式５とを用いて、トルクコンバータのタービントルクＴｔを算出する。
【００３７】
Ｔｔ＝Ｔｐ・ｔ…数式５
トルク算出部４２は、最終的にブロック５９及びブロック８３において、ブロック５８で算出したトルクコンバータのタービントルクＴｔと、ブロック５６で算出したＣＶＴ２の減速比ｉｐと、数式６とから、ＣＶＴ２の出力軸トルクＴｏを算出する。
【００３８】
Ｔｏ＝ｉｐ・ｉｐｆ・Ｔｔ…数式６
ここで、ｉｐｆは、予めＲＯＭ７２に記憶されたＣＶＴ２の最終減速比である。 尚、本実施例では、上記演算によってＣＶＴ２の出力軸トルクＴｏを算出しているが、必ずしも、これと同様な処理によってＣＶＴ２の出力軸トルクＴｄを算出する必要はない。例えば、ドライブシャフト７にトルクセンサを取り付けて、これにより実際のＣＶＴ２の出力軸トルクＴｏを直接検出するようにしても構わない。
【００３９】
次に、走行抵抗検出部４３が行う処理について説明する。
【００４０】
走行抵抗検出部４３は、セカンダリ回転センサ２６で検出されたセカンダリ回転数Ｎｓに比例する車速Ｖと、車重センサ２７で逐次検出される車体重量Ｗと、数式７とを用いて、平地抵抗トルクＴｒを算出する。
【００４１】
Ｔｒ＝（μ・Ｗ＋ｋａ・Ｖ・Ｖ）・Ｒｔ…数式７
ここで、μは転がり摩擦抵抗係数であり、Ｒｔは走行時の車輪（タイヤ）の半径であり、ｋａは空気抵抗係数である。
【００４２】
尚、本実施の形態では、車重センサ２７で検出される車体重量Ｗを用いて平地抵抗トルクＴｒを算出しているが、加速トルク演算部４５の説明において例示した方法により獲得した車体重量Ｗを用いて平地抵抗トルクＴｒを算出するようにしても構わない。
【００４３】
次に、図４を参照しながら勾配算出部４７が行う処理について説明する。
【００４４】
勾配算出部４７は、ブロック４６ａ及びブロック４６ｂにおいて、加速トルク算出部で算出された加速抵抗トルクＴαと、走行抵抗算出部４３で算出された平地走行抵抗トルクＴｒと、トルク算出部４２で算出されたＣＶＴ２の出力軸トルクＴｏと、数式８とを用いて、勾配トルクＴθを算出する。
【００４５】
Ｔθ＝Ｔｏ−Ｔｒ−Ｔα…数式８
そして、ブロック８６及びブロック８５において、上記勾配トルクＴθと、数式９と、一般道路において成立する近似（θ≒ｓｉｎθ）とを用いて、車両の走行路の勾配θを算出する。
【００４６】
θ≒ｓｉｎθ＝Ｔθ／（Ｗ・Ｒｔ）…数式９
尚、本実施の形態では、車重センサ２７で検出される車体重量Ｗを用いて車両の走行路の勾配θを算出しているが、加速トルク演算部４５の説明において例示した方法により獲得した車体重量Ｗを用いて車両の走行路の勾配θを算出するようにしても構わない。
【００４７】
次に、目標変速算出部４８が行う処理について説明する。
【００４８】
目標変速算出部４８は、勾配演算部４７で算出された車両の走行路の勾配θが所定の範囲内（Ａ＜θ＜Ｂ、例えば−０．０３°＜θ＜０．０３°）にある場合には、一般のＣＶＴの変速制御において用いられる変速スケジュール（図９（ａ）参照）において、スロットル開度センサ２２で検出されたスロットル弁開度ＴＶＯと、セカンダリ回転センサ２６で検出されたセカンダリ回転数Ｎｓとに対応付けられている目標プライマリ回転数Ｎｐｔを獲得した後、目標変速比ｉｐｔとして、目標プライマリ回転数Ｎｐｔに対するセカンダリ回転数Ｎｓの比（Ｎｓ／Ｎｐｔ）を算出する。尚、ここでいう変速スケジュールとは、スロットル開度Ｔｖｏと、車速Ｖ（又はセカンダリ回転数Ｎｓ）と、エンジン回転数Ｎｅ（又はプライマリ回転数Ｎｐ）とを対応付けた対応情報のことである。尚、ＣＶＴ２によれば、図９（ａ）の変速スケジュールのＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａで囲まれた範囲において無段階に変速比を変更することができる。
【００４９】
一方、走行抵抗検出部４３で算出された車両の走行路の勾配θが上記所定の範囲にない場合（Ａ≧θ又はθ≧Ｂ、上記例示の範囲に対応させるなら、−０．０３°≧θ又はθ≧０．０３）には、予めＲＡＭ７３に格納された特性マップ（θ−ｉｐｔ特性図）において、走行抵抗検出部４３で算出された車両の走行路の勾配θに対応付けられている目標変速比ｉｐｔを獲得する。尚、ここでいう特性マップ（θ−ｉｐｔ特性図）とは、図６（ａ）に示すように、車両の走行路の勾配θとＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔとを対応付けた対応情報のことである。
【００５０】
次に、変速操作指令出力部４９が行う処理について説明する。
【００５１】
変速操作指令出力部４９は、ＣＶＴ２の実際の変速比ＩＰＴが、目標変速算出部４８で上記条件に応じて算出されたＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔとなるように、油圧回路１７の油圧を制御する変速制御弁１８の操作量を決定し、変速制御弁１８を駆動する。結果として油圧回路１７が供給することになる油圧によって、ＣＶＴ２のプライマリプーリ２０の径が、ＣＶＴ２の変速比が上記目標変速比ｉｐｔとなるように変化する。
【００５２】
以上で、ＣＶＴ用ＥＣＵ４０の機能構成についての説明を終る。
【００５３】
ステップ１００において、勾配算出部４７が前述の処理に従って車両の走行路の勾配θを算出したら、ステップ１０１において、目標変速算出部４８は、勾配算出部４７が算出した車両の走行路の勾配θに基づいて、車両の走行路の状態を判定する。即ち、勾配算出部４７が算出した車両の走行路の勾配θが所定の範囲内である場合（Ａ＜θ＜Ｂ）には、車両の走行路を平常路と判定してステップ１０３の処理を実行し、勾配算出部４７が算出した車両の走行路の勾配θが上記所定の範囲外である場合（Ａ≧θ又はθ≧Ｂ）には、車両の走行路を坂路と判定してステップ１０２の処理を実行する。尚、ここでいうステップ１０３の処理とは、図９（ｂ）の変速スケジュールから獲得した目標プライマリ回転数Ｎｐｔを用いてＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔを算出する前述の処理のことであり、ステップ１０２の処理とは、特性マップ（θ−ｉｐｔ特性図）から獲得したＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔを用いる前述の処理のことである。そして、ステップ１０４において、変速操作指令出力部４９は、前述の処理に従って、目標変速算出部４８が何れかの処理によって算出したＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔを用いて変速制御弁１８を駆動する。
【００５４】
ステップ１００において、勾配算出部４７が前述の処理に従って車両の走行路の勾配θを算出したら、ステップ１０１において、目標変速算出部４８は、勾配算出部４７が算出した車両の走行路の勾配θに基づいて、車両の走行路の状態を判定する。即ち、勾配算出部４７が算出した車両の走行路の勾配θが所定の範囲内である場合（Ａ＜θ＜Ｂ）には、車両の走行路を平常路と判定してステップ１０３の処理を実行し、勾配算出部４７が算出した車両の走行路の勾配θが上記所定の範囲外である場合（Ａ≧θ又はθ≧Ｂ）には、車両の走行路を坂路と判定してステップ１０２の処理を実行する。尚、ここでいうステップ１０３の処理とは、図９（ｂ）の変速スケジュールから獲得した目標プライマリ回転数Ｎｐｔを用いてＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔを算出する前述の処理のことであり、ステップ１０２の処理とは、目標変速比補正値マップから獲得した目標変速比ｉｐｔの補正値ｉｐｃを用いて特性マップ（θ−ｉｐｔ特性図）から獲得したＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔを補正する前述の処理のことである。そして、ステップ１０４において、変速操作指令出力部４９は、前述の処理に従って、目標変速算出部４８が何れかの処理によって算出したＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔを用いて変速制御弁１８を駆動する。
【００５５】
このように本実施の形態に係るＣＶＴシステムによれば、車両の走行路の勾配を加味してＣＶＴ２の目標変速比を決定することができるので、走行路の起伏によらず、車両は、常に最適な走行状態を維持することができる。即ち、予め特性マップ（図６（ａ）参照）を適正に作成しておくことにより、車両が下り坂にさしかかった場合には、適度なエンジンブレーキが自動的に作用して車両の安全性が確保され、車両が上り坂にさしかかった場合には、走行路の勾配に応じた適度な駆動力が伝達されて優れた加速性能が発揮される。
【００５６】
従って、勾配のきつい下り路を走行する際にタイミング良くレンジを切り換えることができなくても適度なエンジンブレーキが自動的に作用するので、運転に不慣れなドライバであっても、下り路を走行する時に、頻繁にフットブレーキを使用するということがなくなる。つまり、ドライバの運転技能の如何によって生じていたブレーキの摩耗を防止するという効果も期待できる。
【００５７】
また、特別なセンサを新たに搭載せずに、既存のセンサの出力から車両の走行路の勾配を推定しているので、本ＣＶＴシステムを採用しても、車両の製造コストが増加することはない。尚、前述したように演算等により車体重量を推定するようにすれば、車体重量を検出するための車重センサも不要となり、製造コストを更に削減することができる。
【００５８】
以上で、本発明に係る実施の形態についての説明を終る。尚、本発明に係る実施の形態は、ＣＶＴシステムだけでなく、有段式変速機を用いたＡＴの制御システムに適用することも可能である。
なお、参考例として、図８に示すように、車両が坂路にさしかかった場合にも、変速スケジュールから獲得した目標プライマリ回転数Ｎｐｔを用いてＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔを算出し、更に、これを目標変速比補正値マップから獲得した補正値ｉｐｃで補正する処理を説明する。ここでいう目標変速比補正値マップとは、図６（ｂ）に示すように、車両の走行路の勾配θとＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔの補正値ｉｐｃとを対応付けた対応情報のことである。このようにする場合には、ステップ２００で勾配算出部４７が車両の走行路の勾配θを算出したら、目標変速算出部４８が、ステップ２０１において、下り坂にさしかかった際に変速スケジュールから獲得した目標プライマリ回転数Ｎｐｔを用いてＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔを算出した後、更に、ステップ２０４またはステップ２０５のいずれかにおいて、ステップ２０６でＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔを補正する際に用いる補正値ｉｐｃを設定するようにすればよい。即ち、ステップ２０３において、図７のステップ１０１と同様な判定基準によって車両の走行路を平常路と判定した場合には、ステップ２０５において、補正値ｉｐｃに０を設定するようにし、これとは反対に、ステップ２０３において、車両の走行路を坂道と判定した場合には、ステップ２０４で、補正値ｉｐｃに、図６（ｂ）の目標変速比補正値マップから獲得した値を設定するようにすればよい。尚、本実施の形態にいう補正とは、ＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔに、図６（ｂ）に示した目標変速比補正値マップから獲得したＣＶＴ２の目標変速比ｉｐｔの補正値ｉｐｃを加算することである。
【００６１】
【発明の効果】
本発明に係る車両用自動変速機制御装置によれば、車両の走行路の勾配を加味してＣＶＴの目標変速比を決定することができるので、走行路の起伏によらず、車両は、常に最適な走行状態を維持することができる。即ち、走行路の勾配毎に適正な目標変速比を予め記憶させておき、走行路の勾配に応じて定めた目標変速比を用いてＣＶＴの変速制御を行うことにより、車両が下り坂にさしかかった場合には、適度なエンジンブレーキが自動的に作用するので、車両の安全性が確保することができ、車両が上り坂にさしかかった場合には、走行路の勾配に応じた適度な駆動力が伝達されるので、優れた加速性能を自動的に発揮させることができる。
【００６２】
従って、勾配のきつい下り路を走行する際にタイミング良くレンジを切り換えることができなくても適度なエンジンブレーキが自動的に作用するので、運転に不慣れなドライバであっても、下り路を走行する時に、頻繁にフットブレーキを使用するということがなくなる。つまり、ドライバの運転技能の如何によって生じていたブレーキの摩耗を防止するという効果も期待できる。
【００６３】
また、特別なセンサを新たに搭載せずに、既存のセンサの出力から車両の走行路の勾配を推定しているので、本ＣＶＴシステムを採用しても、車両の製造コストが増加することはない。尚、前述したように演算等により車体重量を推定するようにすれば、車体重量を検出するための車重センサも不要となり、製造コストを更に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るＣＶＴシステムの基本的な構成を示した図である。
【図２】図１のＣＶＴ用ＥＣＵ４０の機能的な構成を示した図である。
【図３】図２のトルク算出部の処理を説明するためのブロック図である。
【図４】図１のＣＶＴ用ＥＣＵ４０によって車両の走行路の勾配が算出される迄の処理を説明するためのブロック図である。
【図５】図１のＣＶＴ用ＥＣＵ４０及びエンジン用ＥＣＵ３０の基本的な構成を示した図である。
【図６】（ａ）は、目標変速算出部４８がＣＶＴ２の目標変速比を獲得するために用いる特性マップ（θ−ｉｐｔ特性図）であり、（ｂ）は、目標変速算出部４８がＣＶＴ２の目標変速比の補正値を獲得するために用いる目標変速比補正値マップである。
【図７】図１のＣＶＴ用ＥＣＵが行う処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図８】図１のＣＶＴ用ＥＣＵが行う処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図９】（ａ）は、通常モードの変速スケジュールであり、（ｂ）は、スポーツモードの変速スケジュールである。
【符号の説明】
１…エンジン，２…無段変速機式自動変速機（ＣＶＴ），３…トルクコンバータ，３ａ…トルクコンバータ３のポンプ，３ｂ…トルクコンバータ３のタービン，３ｃ…トルクコンバータ３のステータ，４…無段式変速機構，５…プロペラシャフト，６…デファレンシャルギア，７…ドライブシャフト，８…車輪，９…ＣＶＴ２のベルト，１０…エアクリーナ，１１…吸気マニホルド，１２…スロットル弁，１３…アイドルスピード弁、１４…排気マニホルド，１５…燃料噴射弁、１７…油圧回路，１８…変速制御弁，１９…ＣＶＴ２のプライマリプーリ，２０…ＣＶＴ２のセカンダリプーリ，２１…エアーフローセンサ，２２…スロットル開度センサ，２３…クランク角センサ、２５…プライマリ回転センサ，２６…セカンダリ回転センサ，２７…車重センサ，２８…酸素センサ，３０…エンジンコントロールユニット，４０…ＣＶＴコントロールユニット，４２…トルク算出部，４３…走行抵抗検出部，４４…車速微分演算部，４５…加速トルク演算部，４７…勾配算出部，４８…目標変速比算出部，４９…変速操作指令出力部
Claims (4)
- 車両に搭載された無段式変速機の変速比を、平坦路面における変速スケジュールに基づき定めた目標変速比を用いて制御する変速制御装置であって、
前記車両の走行抵抗トルクと加速トルクと前記無段式変速機の出力軸トルクとを検出する検出手段と、
路面の勾配に対して変速比を一意に対応付ける対応情報を、前記平坦路面における変速スケジュールとは独立の情報として保持する記憶手段と、
前記車両の走行する路面の勾配を、前記検出手段の検出結果から推定する勾配推定手段と、
前記勾配推定手段が推定した前記勾配が、坂道に該当する勾配の範囲にあるか否かを判断する判定手段と、
前記勾配推定手段が推定した前記勾配が前記範囲にあると判断された場合には、前記勾配推定手段が推定した前記勾配に対応付けられた前記変速比を前記対応情報から獲得し、前記無段式変速機の目標変速比を、前記平坦路面における変速スケジュールに基づき定めた目標変速比から、前記獲得した変速比に切り替える変速比算出手段と、
を備えることを特徴とする変速制御装置。 - 車両に搭載された無段式変速機の変速比を、平坦路面における変速スケジュールに基づき定めた目標変速比を用いて制御する変速制御方法であって、
前記車両の走行抵抗トルクと加速トルクと前記無段式変速機の出力軸トルクとを検出する検出処理と、
前記車両の走行する路面の勾配を、前記検出処理における検出結果から推定する勾配推定処理と、
前記勾配推定処理で推定した前記勾配が、坂道に該当する勾配の範囲にある場合には、前記推定した勾配に対応付けられた目標変速比を、前記平坦路面における変速スケジュールとは独立した、路面の勾配に対して目標変速比を一意に対応付ける対応情報から獲得し、前記無段式変速機の目標変速比を、前記平坦路面における変速スケジュールに基づき定めた目標変速比から、前記獲得した目標変速比に切り替える変速比算出処理と、
を含むことを特徴とする変速制御方法。 - 請求項１記載の変速制御装置であって、
前記検出手段は、
前記車両の走行中に検出された車速と、車体重量とを用いて、前記車両の加速トルクと前記車両の走行抵抗トルクとを算出することを特徴とする変速制御装置。 - 請求項１または３記載の変速制御装置であって、
前記検出手段は、
前記車両の走行中に検出されたエンジン回転数と、前記車両の走行中に検出されたアクセル開度と、前記車両の走行中に検出された前記無段式変速機の変速比とを用いて、前記無段式変速機の出力軸トルクを算出する、
ことを特徴とする変速制御装置。
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