JP4310972B2 - ベルト挟圧力決定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、ベルト挟圧力決定装置に係り、特に入力側シーブ、出力側シーブ及びＶベルトからなる無段階変速機に用いて好適なベルト挟圧力決定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
特開平１０−８９４２９号公報では、無段階変速機（以下「ＣＶＴ」という。）のドリブンシーブの軸推進力、すなわち最適なベルト挟圧力ＱDN1を算出する技術（以下「従来技術１」という。）が提案されている。
【０００３】
従来技術１は、定常運転状態におけるベルトフロックとフープ間、ベルトブロックとシーブ間の摩擦力、ブロック押し付け力とベルト張力の各関係をモデル化し、入力信号に基づいてブロック−シーブ間の摩擦係数であるベルトμを推定する。そして、推定したベルトμを用いて、次式に従ってベルト挟圧力ＱDN1を算出する。
【０００４】
【数１】
【０００５】
ここで、各パラメータは次の通りである。
ＴIN：エンジン駆動トルク
μDN：セカンダリ側のベルトμ
ＲDN：セカンダリ掛かり系
ＳＦ：安全率
α：シーブ傾き角
一方、ＣＶＴは、通常エンジンからの駆動トルクのほかに、タイヤから未知量の外乱トルクが加わる。外乱トルクをΔＴとすると、実際のベルト挟圧力ＱDN2は次式となる。
【０００６】
【数２】
【０００７】
上記式によると、ベルト挟圧力DN2は、外乱トルクΔＴの大きさに応じて増加しなければならない。これに対して、従来技術１では、外乱トルクΔＴの最大値を考慮して予め安全率ＳＦ（≧１）を設定することで、トルク外乱ΔＴの変動を考慮することなくベルト挟圧力ＱDN1を求めている。
【０００８】
しかし、安全率ＳＦの許容範囲外の外乱トルクΔＴが加わった場合では、従来技術１は、加わった外乱トルクΔＴに対してベルト挟圧力ＱDN1が不足し、ベルト滑りが生じてしまう問題があった。一方、外乱トルクΔＴがない場合では、安全率ＳＦによって過剰に大きな必要挟圧力ＱDN1を算出してしまうので、定常的にポンプ損失が大きくなってしまい、燃費が低下してしまう問題があった。
【０００９】
外乱トルクΔＴを直接検出することができれば上記問題を解決することができるが、そのためには路面摩擦係数が必要になってしまい、外乱トルクΔＴを検出するのは困難である。
【００１０】
また、特開平２００１−３４９４１８号公報では、エンジン負荷を低減すると共にスリップを防止した無断変速機の油圧制御装置（以下「従来技術２」という。）が提案されている。
【００１１】
従来技術２の仮想変速比演算部２８は、同公報の図１に示すように、ＣＶＴ変速比検出部２２により検出される実際の変速比γに対して１次遅れフィルタ処理を施し、仮想減速比γｅを算出する。ここで、フィルタ時定数は、ベルト滑り時のγの変化に追従しないように十分大きな値に設定されている。
【００１２】
ベルトスリップ検出部２７は、ある一定時間ΔＴ内で、減速比γと仮想減速比γｅの偏差の符号が＋、−の両極性を示し、かつ偏差が閾値αを２回超えた時点で、ベルト滑りがあることを示すスリップ検出信号を生成する。加算器２５は、スリップ検出信号が生成されたときに、目標ライン圧演算部２３で演算された目標ライン圧に補正量演算部２６で演算された補正量を加算する。そして、ＰＩＤ演算部２４は、実際のライン圧と補正された目標ライン圧とが一致するように制御量（ベルト挟圧力）を演算する。
【００１３】
図２５は、従来技術２を用いたときの減速比γ（＝プライマリシーブ回転数／セカンダリシーブ回転数）の経時変化を示す図である。
【００１４】
低μ路では、図２５に示すように、アクセル操作時のセカンダリ回転数が大きく上昇し、減速比γが急激に変化する。その結果、減速比γと仮想減速比γｅの偏差が大きくなる。そこで、ベルト滑りの誤検出を防止するためには、閾値αを大きくする必要がある。
【００１５】
しかし、閾値αを大きく設定すると、実際にベルト滑りが生じたにも拘わらず、ベルト滑りを検出できなくなる場合があり、ベルト挟圧力を増圧することができずにベルトが損傷してしまう問題があった。
【００１６】
逆に、閾値αを小さく設定すると、ベルト滑りを検出することができるものの、ベルト滑りの誤検出が増加してしまう。その結果、不必要にベルト挟圧力を増圧してしまい燃費が低下する問題があった。
【００１７】
本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、最適なベルト挟圧力を決定して燃費の低下を抑制するベルト挟圧力決定装置を提供することを目的とする。
【００１８】
また、本発明は、どのような路面状態であっても正確にベルト滑りを検出してベルト挟圧力を決定するベルト挟圧力決定装置を提供することを目的とする。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１記載の発明は、入力側シーブ、出力側シーブ、及びベルトを備えた無段階変速機のベルト滑り検出装置であって、入力側シーブの回転数を検出する第１の回転数検出手段と、出力側シーブの回転数を検出する第２の回転数検出手段と、前記第１及び第２の回転数検出手段により各々検出された回転数に基づいて、前記入力側シーブ及び前記出力側シーブの各々の掛かり径を演算する掛かり径演算手段と、エンジントルクを推定するエンジントルク推定手段と、入力側シーブ、出力側シーブ、及びベルト間のトルク伝達モデルに対して、前記第１及び第２の回転数検出手段により各々検出された回転数と、前記掛かり径演算手段により演算された掛かり径と、前記エンジントルク推定手段により推定されたエンジントルクとを用いて、ベルト滑りを検出するベルト滑り検出手段と、を備えている。
【００３７】
ベルト滑り検出手段は、無段階変速機の入力側シーブ、出力側シーブ、及びベルト間のトルク伝達モデルと、入力側シーブ及び出力側シーブの各々の回転数、掛かり径、エンジントルクを少なくとも用いて、所定のパラメータを演算し、所定のパラメータとしきい値とを比較してベルト滑りを検出する。これにより、請求項８記載の発明は、ベルト滑りを確実に検出することができる。
【００３８】
前記ベルト滑り検出手段は、入力側シーブ、出力側シーブ、及びベルト間のトルク伝達を、入力側シーブと出力側シーブの各々の掛かり径位置におけるねじれ角に応じたばね力を用いて表したトルク伝達モデルに対して、前記第１及び第２の回転数検出手段により各々検出された回転数と、前記掛かり径演算手段により演算された掛かり径と、前記エンジントルク推定手段により推定されたエンジントルクとに基づいて、前記ばね力を表すばね定数を決定し、前記決定したばね定数が所定の閾値未満のときにベルト滑りを検出する。
【００３９】
トルク伝達モデルは、入力側シーブ、出力側シーブ、ベルト間のトルク伝達を、入力側シーブと出力側シーブの各々の掛かり径位置におけるねじれ角に応じたばね力を用いて構築されたものである。上記トルク伝達モデルは、ベルト速度を未知要素として含んでなく、非常に簡易な構成になる。さらに、ばね力を表すばね定数は、ベルト滑りが起きるときに低下する性質を有し、ベルト滑りを検出するためのパラメータとなる。
【００４０】
したがって、請求項１記載の発明によれば、前記トルク伝達モデルに対して、入力側シーブ及び出力側シーブの各々の回転数と、掛かり径と、エンジントルクとに基づいて、ばね力を表すばね定数を決定し、ばね定数が所定の閾値未満のときにベルト滑りを検出することにより、演算負荷を大きく低減しつつ、ベルト滑りを確実に検出することができる。
【００４３】
請求項１記載の発明は、更に、前記出力側シーブのタイヤ回転慣性トルクを演算するタイヤ回転慣性トルク演算手段と、前記ベルト滑り検出装置によりベルト滑りが検出されたときに、前記タイヤ回転慣性トルク演算手段により演算されたタイヤ回転慣性トルクと、ベルト最大摩擦係数とを少なくとも用いて、ベルト挟圧力を決定するベルト挟圧力決定手段と、を備えている。
【００４４】
したがって、請求項１記載の発明によれば、ベルト滑りが生じたときに必要な分だけのベルト挟圧力を求めるので、従来に比べて燃費を抑制すると共に、従来のように常時必要以上にベルト挟圧力を上げてベルト損傷が生じるのを防止することができる。
【００４５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、無段階変速機の所定の状態量毎に、前記ベルト挟圧力決定装置で使用されるベルト最大摩擦係数を記憶する記憶手段と、前記ベルト滑り検出装置により検出されたベルト滑りの回数を計数する計数手段と、前記計数手段により計数されたベルト滑りの回数の頻度が閾値を超えたときに、前記無段階変速機の現在の状態量に対応するベルト最大摩擦係数を前記ベルト滑りの回数の頻度に応じて低下するように、前記記憶手段に記憶されている最大摩擦係数を修正する修正手段と、を更に備えている。
【００４６】
無段階変速機のベルト摩擦特性は、無段階変速機の例えば減速比や出力側シーブの回転数等の様々な状態量によって異なっている。そこで、記憶手段は、無段階変速機の所定の状態量毎に、ベルト挟圧力決定装置で使用されるベルト最大摩擦係数を予め記憶している。一方、計数手段は、ベルト滑り検出装置により検出されたベルト滑りの回数を計数する。
【００４７】
ベルト最大摩擦係数は、ベルトが摩耗するに従って低下する。そして、実際のベルト最大摩擦係数が、記憶手段に記憶されているベルト最大摩擦係数に比べて低下すると、ベルト滑りを検出する頻度が高くなる。
【００４８】
そこで、修正手段は、計数手段により計数されたベルト滑りの回数の頻度を求め、滑り回数の頻度が閾値を超えたか否かを判定する。そして、滑り回数の頻度が閾値を超えたときに、無段階変速機の現在の状態量に対応するベルト最大摩擦係数を、ベルト滑りの回数の頻度に応じて低下するように、記憶手段に記憶されている最大摩擦係数を修正する。
【００４９】
したがって、請求項２記載の発明によれば、ベルトが摩耗してベルト最大摩擦係数が変化したような場合であっても、常に最新のベルト最大摩擦係数を用いることができるので、正確にベルト挟圧力を決定することができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施の形態では、最初に推定原理を説明し、次に具体的な実施形態について説明する。
【００５１】
［第１の実施の形態］
１．推定原理
ベルト滑り率を算出するためには、ベルト速度とシーブ速度が必要となる。シーブ速度は、プライマリシーブ（以下「プライマリ」と省略する。）、セカンダリシーブ（以下「セカンダリ」と省略する。）の回転数及び減速比に基づき算出したベルトの掛かり径から得ることができる。しかし、ベルト速度は検出することが困難である。
【００５２】
そこで、ＣＶＴトルク伝達モデルを用いてベルト速度を推定する。
【００５３】
（１）ベルト速度の推定に必要な信号
第１の実施の形態では、ベルト速度の推定に必要な信号として、プライマリ回転数、セカンダリ回転数、プライマリシーブ圧、セカンダリシーブ圧、エンジントルクの各々の信号を用いる。なお、エンジントルクは、スロットル開度と空気流量とに基づいて推定される。
【００５４】
（２）ベルト滑り率の定義
ベルト滑り率は、駆動時、非駆動時に応じて（１）式から（４）式で定義される。なお、ω１、ω２は（５）式及び（６）式の通りである。
【００５５】
【数３】
【００５６】
（１）式から（６）式において、Ｓｌｉｐ１はプライマリのベルト−シーブ間の滑り率、Ｓｌｉｐ２はセカンダリのベルト−シーブ間の滑り率、Ｖはベルト速度、Ｎｉｎはプライマリの回転数、Ｎｏｕｔはセカンダリの回転数、Ｒ１はプライマリのベルト掛かり径、Ｒ２はセカンダリのベルト掛かり径である。プライマリ及びセカンダリの掛かり径は、それぞれの回転数に基づいて算出することができる。
【００５７】
ここで、駆動時であるか非駆動時であるかについては、エンジントルクＴＴの符号に基づいて判別する。具体的には（７）式に基づいて判別する。
【００５８】
【数４】
【００５９】
（１）式から（４）式において得られていない状態量はベルト速度Ｖである。そこで、ＣＶＴトルク伝達モデルを構築し、トルク伝達モデルに基づくオブザーバを用いてベルト速度Ｖを推定する。
【００６０】
（３）ＣＶＴトルク伝達モデル
図１は、エンジンからタイヤまでのトルク伝達を表したＣＶＴトルク伝達モデルの構成を示す図である。ＣＶＴトルク伝達モデルは、エンジン慣性、プライマリシーブ慣性、セカンダリシーブ慣性、タイヤ慣性で構成され、ベルト−シーブ間の滑りによって発生する摩擦力によってトルク伝達を行っている。
【００６１】
（３−１）ベルトμ特性の定義
ＣＶＴトルク伝達モデルでは、ベルト摩擦力の表現方法が重要である。ここではベルト−シーブ間の平均摩擦係数（以下「ベルトμ」という。）を（８）式で表現する。
【００６２】
【数５】
【００６３】
（８）式において、μｍａｘはベルト−シーブ間の最大摩擦係数、αはベルトμ特性を決定するパラメータである。
【００６４】
図２は、μｍａｘ＝０．１２、α＝−４０としたときのベルトμ特性と、固定シーブ比のＣＶＴを用いて計測したベルトμ特性とを比較した図である。
【００６５】
固定シーブ比については、減速比γ＝２．０、入力回転数Ｎｉｎ＝１０００ｒｐｍに設定し、入力トルクを０〜４０Ｎｍまで数Ｎｍ毎に１点ずつ上げていった時の計測結果である。固定シーブ比におけるベルト滑り率は、無負荷時（＝０Ｎｍ）の出力回転数をベルト速度とみなして算出している。図２より、ベルトμの値は異なるが、滑り率に対して湾曲する特性は似ている。したがって、ベルトμ特性は上述した（８）式によって表すことができる。
【００６６】
（３−２）ベルトμ特性の線形化
図２に示すベルトμ特性は、非線形特性を持ち、図１のＣＶＴトルク伝達モデルで取り扱うのが困難である。そこで、ベルトμ特性を現時点の動作点で線形化する。
【００６７】
図３は、ベルトμ特性を現時点の動作点（滑り率Ｓｌｉｐ１）で線形化することを説明する図である。なお、μｋ１、μｐ０は、動作点Ｓｌｉｐ１における接線勾配と切片である。
【００６８】
動作点Ｓｌｉｐ１におけるベルトμを、図３、（１）式及び（２）式を用いて、（９）式及び（１０）式で表す。ここでは、駆動時の場合を示す。
【００６９】
【数６】
【００７０】
なお、μｋ１はプライマリの接線勾配、μｋ２はセカンダリの接線勾配、μｐ０はプライマリの切片、μｓ０はセカンダリの切片である。
【００７１】
ＣＶＴトルク伝達モデルは、（９）式及び（１０）式のベルトμ特性の線形パラメータμｋ１、μｋ２、μｐ０、μｓ０を用いて構築する。プライマリ側の接線勾配μｋ１は、（８）式を滑り率Ｓｌｉｐ１で偏微分して、（１１）式を得る。
【００７２】
【数７】
【００７３】
また、プライマリ側のμ切片μｐ０は、（９）式から（１２）式を得る。
【００７４】
【数８】
【００７５】
滑り率Ｓｌｉｐは、推定したベルト速度Ｖを（１）式から（４）式へ代入することによって得ることとする。（９）式及び（１０）式は分母に状態量を含み、後述するようにＣＶＴトルク伝達モデルでの取り扱いが複雑になる。そこで、次の（１３）式から（１６）式を用いて、滑り速度Ｓｖに対する接線勾配μｋｖに変換する。
【００７６】
【数９】
【００７７】
ここで、ｉは現時点のサンプリング刻みを表す。
【００７８】
以下では、（１３）式から（１６）式が成り立つこと、すなわち、滑り率に対する接線勾配を滑り速度に対する接線勾配に変換できることについて、駆動時及びプライマリ側について説明する。
【００７９】
プライマリ側における動作点近傍でのベルトμの微小変化量Δμｐを（１７）式で表す。
【００８０】
【数１０】
【００８１】
ΔＳｌｉｐ１は、（１）式を線形近似することで（１８）式で表される。
【００８２】
【数１１】
【００８３】
ただし、（１８）式の各偏微分項は（１９）式から（２１）式の通りである。
【００８４】
【数１２】
【００８５】
（１９）式から（２１）式をぞれぞれ（２０）式に代入すると（２２）式となる。
【００８６】
【数１３】
【００８７】
ミクロスリップ状態のベルト滑りは１〜２％と考えられるので、Ｖ［ｉ］≒ω１［ｉ］・Ｒ１［ｉ］が成り立つ。この関係を用いると、（２２）式は（２３）式となる。
【００８８】
【数１４】
【００８９】
一方、駆動時、プライマリ側の滑り速度Ｓｖは、（２４）式で表される。
【００９０】
【数１５】
【００９１】
滑り速度の微小変化量ΔＳｖ１は、（２４）式を線形近似して（２５）式で得られる。
【００９２】
【数１６】
【００９３】
ただし、（２５）式の各偏微分項は、（２６）式から（２８）式の通りである。
【００９４】
【数１７】
【００９５】
（２６）式から（２８）式をそれぞれ（２５）式へ代入すると、（２９）式となる。
【００９６】
【数１８】
【００９７】
（２９）式のΔＳｖ１を（ω１［ｉ］・Ｒ１［ｉ］）で除すると（３０）式となる。
【００９８】
【数１９】
【００９９】
（３０）式と（２３）式は同じであり、（１７）式から（３１）式が成り立つ。
【０１００】
【数２０】
【０１０１】
（３１）式を変形すると（３２）式が得られる。
【０１０２】
【数２１】
【０１０３】
（３２）式は滑り速度に対するベルトμの接線勾配であり、（１３）式と一致する。これにより、（１３）式が成り立つことが証明された。同様にして、（１４）式から（１６）式も成り立つことを証明することができる。
【０１０４】
（３−３）ＣＶＴトルク伝達モデルの構築
ベルトμ特性は、μｋｖを用いると、（９）式及び（１０）式と同様に、次の（３３）式から（３６）式で表される。
【０１０５】
【数２２】
【０１０６】
（３３）式から（３６）式の関係を用いると、図１に示すＣＶＴトルク伝達モデルは、（３７）式から（４２）式によって表される。
【０１０７】
【数２３】
【０１０８】
なお、（３７）式及び（４０）式はプライマリ側の関係式、（３８）式及び（４１）式はセカンダリ側の関係式、（３９）式及び（４２）式はベルトの関係式である。また、Ｊｅはエンジン慣性、Ｊｐはプライマリ慣性、Ｊｓはセカンダリ慣性、Ｍはベルト質量、Ｔｉはプライマリ入力トルク、Ｔｏはタイヤからの伝達トルク、Ｆ１はプライマリのベルト挟圧力、Ｆ２はセカンダリのベルト挟圧力である。プライマリ入力トルクＴｉは、エンジントルクＴＴ、ポンプトルクＰｕｍｐＴＲＱを用いると、（４３）式で表される。
【０１０９】
【数２４】
【０１１０】
また、（３８）式及び（４１）式におけるタイヤからの伝達トルクＴｏはタイヤ回転慣性トルクとし、（４４）式で算出される。
【０１１１】
【数２５】
【０１１２】
ただし、Ｊｔはタイヤ慣性、Ｇｅａｒはデフを含むＣＶＴ出力段ギア比である。（４４）式を（３８）式及び（４１）式へ代入すると、それぞれ（４５）式、（４６）式になる。
【０１１３】
【数２６】
【０１１４】
（３７）式、（４０）式、（４５）式、（４６）式において、プライマリ側、セカンダリ側の慣性を、（４７）式及び（４８）式のようにＪ１及びＪ２とする。
【０１１５】
【数２７】
【０１１６】
（３７）式から（４２）式、（４５）式から（４８）式に基づき、（４９）式及び（５０）式の状態方程式が得られる。
【０１１７】
【数２８】
【０１１８】
ただし、Ｘ＝［ω１ ω２ Ｖ］T、Ｕ＝［ＴＴ μｐ０・Ｆ１ μｓ０・Ｆ２］T、Ｙ＝［ω１ ω２］Tであり、Ｔは転置を表す。
【０１１９】
ｕ２＝μｐ０・Ｆ１、ｕ３＝μｓ０・Ｆ２は、次の（５１）式及び（５２）式に従ってフィルタ処理を行い、滑り率ノイズによる急激な変化を防ぐ。
【０１２０】
【数２９】
【０１２１】
ただし、Ｈｚ５ｆ１、Ｈｚ５ｆ２は、ローパスフィルタ係数である。また、（４９）式及び（５０）式において、Ａ，Ｂ，Ｃの各行列は、（５３）式から（５５）式の通りである。
【０１２２】
【数３０】
【０１２３】
ただし、（５４）式において、ｑは符号パラメータであり、駆動時はｑ＝１、非駆動時はｑ＝−１である。
【０１２４】
（４）オブザーバの設計
オブザーバは、推定誤差を補正する機能がある。そこで、オブザーバの機能を利用して、（４９）式、（５０）式、（５３）式から（５５）式に基づくオブザーバを構築する。同次元オブザーバは、（５６）式及び（５７）式で表される。
【０１２５】
【数３１】
【０１２６】
なお、＾は推定値であることを表す。また、（５６）式において、Ｋは次の（５８）式で表されるオブザーバゲインである。
【０１２７】
【数３２】
【０１２８】
ここで、オブザーバゲインＫは、下記のように設定する。（４９）式から（５６）式を差し引いた誤差方程式は（５９）式となる。
【０１２９】
【数３３】
【０１３０】
なお、（５９）式のｅは誤差偏差である。オブザーバは、誤差方程式の極を設定することで構築される。（５３）式、（５５）式、（５７）式より、（Ａ−Ｋ・Ｃ）は次の（６０）式となる。
【０１３１】
【数３４】
【０１３２】
（６０）式中、ａ１１〜ａ３３は、（５３）式のＡ行列の各要素を表す。（６０）式は３×３の行列であり、オブザーバゲインＫによって動かすことのできる極の数は２つである。（６０）式が次の（６１）式となるようにオブザーバゲインＫを設定する。
【０１３３】
【数３５】
【０１３４】
（６１）式のλは希望の極である。（５３）式より、ａ３３は負値（マクロスリップ時は近似的に−０）であり、λを安定な極に設定すれば、（５９）式の誤差方程式は安定となる。（６０）式及び（６１）式より、オブザーバゲインＫを（６２）式のように設定する。
【０１３５】
【数３６】
【０１３６】
オブザーバの極は、ω１，ω２の定常的な偏差と推定ノイズを考慮して、（６３）式のように設定した（重根）。
【０１３７】
【数３７】
【０１３８】
（５６）式は微分方程式であるので、次の（６４）式を用いて推定値Ｘを更新する。
【０１３９】
【数３８】
【０１４０】
（５）演算時の制限
上述のオブザーバは、推定した滑り率に基づいて現サンプリング時点のモデルを決定している。したがって、推定誤差が大きくなった場合、モデル誤差が拡大する可能性がある。そこで、モデル定数決定の際は制限を設けることで、モデル誤差の拡大を防止する必要がある。
【０１４１】
（５−１）μ切片の制限
μ切片の制限は、（６５）式及び（６６）式の通りである。
【０１４２】
【数３９】
【０１４３】
（５−２）ベルト速度Ｖの制限
ベルト速度Ｖの制限は、（６７）式から（７０）式の通りである。
【０１４４】
【数４０】
【０１４５】
（５−３）ベルト滑り率の制限
現サンプリング時点のベルトμ及び接線勾配μｖｋの算出では、（１）式から（４）式のベルト滑り率が必要となる。（１）式から（４）式は、モデル定数決定前に演算しなければならないため、ベルト速度推定値は１サンプリング前のＶ［ｉ−１］を用いる。演算したベルト滑り率に対して、次の（７１）式及び（７２）式の制約条件を与える。
【０１４６】
【数４１】
【０１４７】
（６）ベルト滑り率の算出方法
（６３）式で設定したオブザーバの極は比較的大きい値のため、推定値はノイズ成分が大きくなる。そこで、ベルト速度推定値Ｖに、（７３）式のローパスフィルタ処理を施す。
【０１４８】
【数４２】
【０１４９】
ここで、Ｈｚ３ｆ１，Ｈｚ３ｆ２は、ローパスフィルタ係数である。シーブ速度（ω１・Ｒ１），（ω２・Ｒ２）についても、ベルト速度と位相を揃えるため、（７３）式と同様のフィルタ処理を施す。
【０１５０】
ベルト滑り率については、（１）式から（４）式に従って、次の（７４）式から（７７）式で算出する。
【０１５１】
【数４３】
【０１５２】
ミクロスリップ状態を検出するためのベルト滑り率は、最終的には次の（７８）式及び（７９）式で算出する。
【０１５３】
【数４４】
【０１５４】
つぎに、このような推定原理を用いたベルト挟圧力決定装置の実施形態について説明する。
【０１５５】
２．具体的な実施形態
図４は、第１の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置の構成を示すブロック図である。
【０１５６】
ベルト挟圧力決定装置は、エンジンのスロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ１１、エンジンの吸気圧を検出する吸気圧センサ１２と、プライマリシーブ（以下「プライマリ」と省略する。）のパルス信号を生成する第１のパルスピックアップ１３と、セカンダリシーブ（以下「セカンダリ」と省略する。）のパルス信号を生成する第２のパルスピックアップ１４と、プライマリのシーブ圧を検出する第１の油圧センサ１５と、セカンダリのシーブ圧を検出する第２の油圧センサ１６と、各センサからの信号に基づいてベルト挟圧力を演算する電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という。）２０とを備えている。
【０１５７】
第１のパルスピックアップ１３は、プライマリの回転速度に応じた周波数のパルス信号を生成し、生成したパルス信号をＥＣＵ２０に供給する。第２のパルスピックアップ１４は、セカンダリの回転速度に応じた周波数のパルス信号を生成し、生成したパルス信号をＥＣＵ２０に供給する。
【０１５８】
第１の油圧センサ１５は、プライマリのシーブ圧Ｐｃ１を検出して、検出結果をＥＣＵ２０に供給する。第２の油圧センサ１６は、セカンダリのシーブ圧Ｐｃ２を検出して、検出結果をＥＣＵ２０に供給する。
【０１５９】
図５は、ＥＣＵ２０の機能的な構成を示すブロック図である。ＥＣＵ２０は、上述した推定原理を適用したＣＶＴトルク伝達モデルを用いて、ベルト速度、ベルト滑り率を演算して、そしてベルト挟圧力を決定するものである。
【０１６０】
ＥＣＵ２０は、エンジントルクを推定するエンジントルク推定回路２１と、パルス信号に基づいてプライマリの回転数を検出するプライマリ回転数検出回路２２と、パルス信号に基づいてセカンダリの回転数を検出するセカンダリ回転数検出回路２３と、プライマリ及びセカンダリの掛かり径を演算する掛かり径演算回路２４と、タイヤトルクを演算するタイヤトルク演算回路２５とを備えている。
【０１６１】
ＥＣＵ２０は、さらに、ＣＶＴトルク伝達モデルを用いてベルト速度を演算するベルト速度演算回路２６と、シーブ速度を演算するシーブ速度演算回路２７と、ベルト滑り率を演算するベルト滑り率演算回路２８と、ベルト挟圧力を決定するベルト挟圧力決定回路４０と、ベルト挟圧力決定回路４０内の後述するベルトμｍａｘマップを補正するベルトμｍａｘ補正回路５０とを備えている。
【０１６２】
エンジントルク推定回路２１は、スロットルポジションセンサ１１で検出されたスロットル開度と、吸気圧センサ１２で検出された吸気圧とに基づいてエンジントルクＴＴを推定し、推定したエンジントルクＴＴをベルト速度演算回路２６に供給する。
【０１６３】
プライマリ回転数検出回路２２は、第１のパルスピックアップ１３で検出されたパルス信号に基づいてプライマリ回転数Ｎｉｎを検出し、プライマリ回転数Ｎｉｎを掛かり径演算回路２４、ベルト速度演算回路２６及びシーブ速度演算回路２７に供給する。
【０１６４】
セカンダリ回転数検出回路２３は、第２のパルスピックアップ１４で検出されたパルス信号に基づいてセカンダリ回転数Ｎｏｕｔを検出し、セカンダリ回転数Ｎｏｕｔを掛かり径演算回路２４、タイヤトルク演算回路２５、ベルト速度演算回路２６及びシーブ速度演算回路２７に供給する。
【０１６５】
掛かり径演算回路２４は、プライマリ回転数Ｎｉｎ、セカンダリ回転数Ｎｏｕｔを用いて、（８０），（８１）式に従って、プライマリ及びセカンダリの掛かり径Ｒ１，Ｒ２を演算する。
【０１６６】
【数４５】
【０１６７】
ただし、減速比γ＝（Ｎｉｎ／Ｎｏｕｔ）であり、ａ，ｂ，ｃは定数である。そして、掛かり径演算回路２４は、掛かり径Ｒ１，Ｒ２をベルト速度演算回路２６及びシーブ速度演算回路２７に供給する。
【０１６８】
タイヤトルク演算回路２５は、セカンダリ回転数検出回路２３で検出されたセカンダリ回転数Ｎｏｕｔをセカンダリシーブ回転速度ω２に変換した後、これを微分してセカンダリシーブ回転加速度を演算する。さらに、セカンダリシーブ回転加速度、タイヤ慣性Ｊｔ、デフを含むＣＶＴ出力段ギア比Ｇｅａｒに基づいて、（８２）式に従ってタイヤ回転慣性トルクＴｏを演算する。
【０１６９】
【数４６】
【０１７０】
そして、タイヤトルク演算回路２５は、演算したタイヤ回転慣性トルクＴｏをベルト速度演算回路２６に供給する。
【０１７１】
ベルト速度演算回路２６は、（８３）式の非線形ベルトμ特性を用いて、以下のようにベルト速度を演算する。
【０１７２】
【数４７】
【０１７３】
ここで、αはμ特性を決定するパラメータであり、μｍａｘは後述するベルトμｍａｘマップ４１に記述されている値である。ベルト速度演算回路２６は、上記ベルトμ特性を線形化し、さらに各回路で逐次演算されたパラメータを用いてＣＶＴトルク伝達モデルによりベルト速度を演算する。
【０１７４】
図６は、ベルト速度演算回路２６の処理手順を示すフローチャートである。すなわち、ベルト速度演算回路２６は、各回路から供給されたパラメータを用いて、ステップＳＴ１からステップＳＴ６までの処理を実行することでベルト速度Ｖを推定する。
【０１７５】
ステップＳＴ１では、前回のサンプリング時点のベルト滑り率Ｓｌｉｐ１を上述した（８３）式に代入して、現在のベルトμｐを演算する。同様に、前回のサンプリング時点のベルト滑り率Ｓｌｉｐ２を上述した（８３）式に代入して、現在のベルトμｓを演算して、ステップＳＴ２に移行する。
【０１７６】
ステップＳＴ２では、ベルトμｐ，μｓ、前回のサンプリング時点のベルト滑り率Ｓｌｉｐ１，Ｓｌｉｐ２を用いて、プライマリ及びセカンダリの接線勾配μｋｖ１，μｋｖ２、切片μｐ０，μｓ０を演算する。
【０１７７】
例えばプライマリ側については、前回のベルト滑り率Ｓｌｉｐ１を用いて（８４）式に従って、接線勾配μｋ１を演算する。
【０１７８】
【数４８】
【０１７９】
そして、駆動時の場合には接線勾配μｋ１を（８５）式に代入し、非駆動時の場合には接線勾配μｋ１を（８６）式に代入して、接線勾配μｋｖ１を演算する。
【０１８０】
【数４９】
【０１８１】
ただし、非駆動時のＶ［ｉ］は前回のサンプリング時点のベルト速度である。一方、μ切片μｐ０については、ベルトμｐを用いて次の（８７）式に従ってμｐ０を演算する。
【０１８２】
【数５０】
【０１８３】
そして、セカンダリ側についても同様に、ベルトμｓ、前回のベルト滑り率Ｓｌｉｐ２を用いて、接線勾配μｋｖ２及びμ切片μｓ０を演算して、ステップＳＴ３に移行する。なお、切片μｐ０，μｓ０を演算する際には、（６５）式及び（６６）式の制限を適用する。
【０１８４】
ステップＳＴ３では、現在のプライマリシーブ圧Ｐｃ１に基づいてプライマリ側のベルト挟圧力Ｆ１（＝Ｐｃ１・プライマリシーブ受圧面積Ａ１）と、現在のセカンダリシーブ圧Ｐｃ２に基づいてセカンダリ側のベルト挟圧力Ｆ２（＝Ｐｃ２・セカンダリシーブ受圧面積Ａ２）とを演算して、ステップＳＴ４に移行する。
【０１８５】
ステップＳＴ４では、滑り率ノイズによる急激な変化を抑制すべく、ｕ２（＝μｐ０・Ｆ１）及びｕ３（＝μｓ０・Ｆ２）に対して、上述した（５１）式及び（５２）式に従ってフィルタ処理を行い、ステップＳＴ５に移行する。
【０１８６】
ステップＳＴ５では、ステップＳＴ２及び３で演算された各パラメータ、他の回路から逐次供給されるパラメータ、予め初期値として設定されたパラメータ（例えば、（４８）式のセカンダリ側の慣性Ｊ２等）を用いて、次の（８８）から（９４）式に従って、行列Ｘに含まれるベルト速度Ｖを同定する。
【０１８７】
【数５１】
【０１８８】
なお、行列Ａ，Ｂ，Ｃは、上述した（５３）から（５５）式の通りである。行列Ｕのパラメータ（μｐ０・Ｆ１）及び（μｓ０・Ｆ２）は、ステップＳＴ４でフィルタ処理されたものである。また、ベルト速度Ｖの演算では、（６７）式から（７０）式の制限を適用する。そして、ベルト速度Ｖを同定すると、ステップＳＴ６に移行する。
【０１８９】
ステップＳＴ６では、推定されたベルト速度Ｖに対して、上述した（７３）式に従ってローパスフィルタ処理を行って、再びステップＳＴ１にリターンする。そして、ベルト速度演算回路２６は、このような処理によって得られたベルト速度Ｖをベルト滑り率演算回路２８に供給する。
【０１９０】
以上のように、ベルト速度演算回路２６は、上述したＣＶＴトルク伝達モデルを用いてベルト速度Ｖを演算する。ここで、ＣＶＴトルク伝達モデルは、エンジン慣性、プライマリ慣性、セカンダリ慣性、タイヤ慣性で構成され、ＣＶＴベルトと各シーブ間の滑りによって発生する非線形ベルトμ特性を、ある動作点における線形ベルトμ特性で表したもの用いて構築されたモデルである。
【０１９１】
したがって、ベルト速度演算回路２６は、ベルトμ特性が線形領域だけでなく非線形領域にある場合でも、精度よくベルト速度を演算することができる。また、タイヤからの伝達トルクをタイヤ回転慣性モデルで表すことにより、タイヤ外乱があった場合でもその影響を考慮して、正確にベルト速度を演算することができる。
【０１９２】
シーブ速度演算回路２７は、プライマリ回転数検出回路２２で検出されたプライマリ回転数Ｎｉｎと、掛かり径演算回路２４で演算されたプライマリの掛かり径Ｒ１とに基づいて、プライマリシーブ速度（ω１・Ｒ１）を演算する。同様に、セカンダリ回転数検出回路２３で検出されたセカンダリ回転数Ｎｏｕｔと、掛かり径演算回路２４で演算されたセカンダリの掛かり径Ｒ２とに基づいて、セカンダリのシーブ速度（ω２・Ｒ２）を演算する。
【０１９３】
さらに、シーブ速度演算回路２７は、ベルト速度Ｖと位相を揃えるために、シーブ速度（ω１・Ｒ１），（ω２・Ｒ２）の各々に対して、（７３）式に従ってローパスフィルタ処理を行う。そして、ローパスフィルタ処理済みのシーブ速度（ω１・Ｒ１），（ω２・Ｒ２）をベルト滑り率演算回路２８に供給する。
【０１９４】
ベルト滑り率演算回路２８は、ベルト速度Ｖ、プライマリシーブ速度（ω１・Ｒ１）及びセカンダリシーブ速度（ω２・Ｒ２）に基づいて、ベルト滑り率を演算する。
【０１９５】
具体的に駆動時では、（７４）式及び（７５）式に従ってプライマリ側のベルト滑り率Ｓｌｉｐ１を演算する。非駆動時では、（７６）式及び（７７）式に従ってセカンダリ側のベルト滑り率Ｓｌｉｐ２を演算する。そして、ミクロスリップ状態を検出するために、（７８）式及び（７９）式に従ってフィルタ処理を行い、フィルタ処理済みのベルト滑り率Ｓｌｉｐ１，Ｓｌｉｐ２をベルト挟圧力決定回路４０に供給する。
【０１９６】
（ベルト挟圧力決定回路４０）
ベルト挟圧力決定回路４０は、ＣＶＴ状態量毎にベルトμｍａｘを記憶しているベルトμｍａｘマップ４１と、ベルトμｍａｘ及びベルト滑り率Ｓｌｉｐを用いてベルト挟圧力を演算する挟圧力演算回路４２とを備えている。
【０１９７】
ベルトμｍａｘマップ４１は、ＣＶＴ状態量（例えば、減速比γやセカンダリ回転数）毎に、セカンダリの最適なシーブ圧を演算するためのベルトμｍａｘを記憶している。そして、ベルトμｍａｘマップ４１は、現在のＣＶＴ状態量に対応するベルトμｍａｘを読み出して、挟圧力演算回路４２に供給する。
【０１９８】
挟圧力演算回路４２は、ベルト滑り率演算回路２８で演算されたセカンダリ側のベルト滑り率Ｓｌｉｐ２と所定の閾値とを比較し、ベルト滑り率Ｓｌｉｐ２が所定の閾値を超えたときにベルト滑りを検出する。
【０１９９】
そして、挟圧力演算回路４２は、ベルト滑りを検出したときに、ベルト滑り率演算回路２８から供給されたベルト滑り率Ｓｌｉｐ２と、ベルトμｍａｘマップ４１から読み出されたベルトμｍａｘを用いて、次の（９５）式から（９７）式に従ってセカンダリ側の最適なシーブ圧Ｐｃ２を演算する。
【０２００】
【数５２】
【０２０１】
ここで、Ｄはベルト滑り率偏差に対する油圧補正係数、Ｓｌｉｐ＿ｄはベルトの最大摩擦力μｍａｘを発生させるための目標ベルト滑り率（２％程度）、１１°はシーブ面傾角である。また、シーブ圧Ｐｃ２0は、必要最低限の値である。つまり、（９５）式は、シーブ圧Ｐｃ２0に［Ｄ（Ｓｌｉｐ２−Ｓｌｉｐ＿ｄ）］を加算することで、必要最低限の値に若干余裕を持たせたシーブ圧Ｐｃ２を求めることを示している。
【０２０２】
さらに、挟圧力演算回路４２は、（９５）式により演算されたシーブ圧Ｐｃ２とセカンダリシーブ受圧面積Ａ２とに基づいて、セカンダリの最適なベルト挟圧力Ｆ２（＝Ｐｃ２・Ａ２）を演算する。
【０２０３】
（ベルトμｍａｘ補正回路５０）
図７は、ベルトμｍａｘ補正回路５０の機能的な構成を示すブロック図である。ベルトμｍａｘ補正回路５０は、ＣＶＴベルトの経時劣化によって実際のベルトμｍａｘが低下した場合に、低下量に応じてベルトμｍａｘマップ４１を補正するものである。
【０２０４】
ベルトμｍａｘ補正回路５０は、ベルト滑りを検出するベルト滑り検出回路５１と、ベルト滑りの有無に応じてタイマＯＮ信号又はタイマＯＦＦ信号を発生するタイマＯＮ−ＯＦＦ回路５２と、時間カウントを行うタイマ回路５３と、滑り回数をカウントする滑り回数カウンタ回路５４と、滑り回数カウント値と所定の閾値とを比較するしきい値比較回路５５と、ベルトμｍａｘの低下量を決定するμｍａｘ低下量決定回路５６と、ベルトμｍａｘマップ４１を修正するベルトμｍａｘマップ修正回路５７とを備えている。
【０２０５】
ベルト滑り検出回路５１は、ベルト滑り率演算回路２８から供給されたセカンダリのベルト滑り率Ｓｌｉｐ２と所定の閾値とを比較する。そして、ベルト滑り率Ｓｌｉｐ２が所定の閾値を超えたときにベルト滑りを検出し、検出結果をタイマＯＮ−ＯＦＦ回路５２及びタイマ回路５３に供給する。
【０２０６】
タイマＯＮ−ＯＦＦ回路５２は、ベルト滑り検出回路５１によってベルト滑りが検出されていないときはタイマＯＦＦ信号を生成し、ベルト滑りが検出されているときにタイマＯＮ信号を生成し、生成した信号をタイマ回路５３及び滑り回数カウンタ回路５４に供給する。
【０２０７】
タイマ回路５３は、タイマＯＮ−ＯＦＦ回路５２からタイマＯＮ信号が供給されると時間カウントを開始し、時間カウント値をタイマＯＮ−ＯＦＦ回路５２及びμｍａｘ低下量決定回路５６に供給する。なお、タイマＯＦＦ信号が供給されると時間カウントを停止する。
【０２０８】
ところで、タイマＯＮ−ＯＦＦ回路５２は、タイマ回路５３でカウントされた時間カウント値が所定の閾値以下の場合では、タイマＯＮ信号を発生し続けてタイマ回路５３を動作させる。一方、時間カウント値が所定の閾値を超えた場合では、タイマＯＦＦ信号してタイマ回路５３を停止（＝カウント値ゼロ）させる。
【０２０９】
滑り回数カウンタ回路５４は、タイマＯＮ−ＯＦＦ回路５２からタイマＯＮ信号が供給されている間、ベルト滑り検出回路５１で検出された滑り回数をカウントアップして、滑り回数カウント値をしきい値比較回路５５に供給する。なお、滑り回数カウンタ回路５４は、タイマＯＮ−ＯＦＦ回路５２からタイマＯＦＦ信号が供給されると、滑り回数カウント値をゼロにする。
【０２１０】
しきい値比較回路５５は、滑り回数カウンタ回路５４でカウントされた滑り回数カウント値と所定の閾値とを比較する。滑り回数カウント値が所定の閾値を超えた場合、当該滑り回数カウント値をμｍａｘ低下量決定回路５６に供給する。
【０２１１】
μｍａｘ低下量決定回路５６は、タイマ回路５３でカウントされた時間カウント値と、しきい値比較回路５５から供給された滑り回数カウント値とに基づいて、滑り頻度（＝滑り回数カウント値／時間カウント値）を演算する。そして、滑り頻度に基づいてベルトμｍａｘ低下量を演算する。ここで、ベルトμｍａｘ低下量は、滑り頻度が大きくなるに従って大きくなる。そして、μｍａｘ低下量決定回路５６は、演算したベルトμｍａｘ低下量をベルトμｍａｘマップ修正回路５７に供給する。
【０２１２】
ベルトμｍａｘマップ修正回路５７は、ベルトμｍａｘマップ４１に記述されている現在のＣＶＴ状態量に対応するベルトμｍａｘを修正することを決定する。そして、μｍａｘ低下量決定回路５６で決定されたベルトμｍａｘ低下量に従って、ベルトμｍａｘマップ４１のベルトμｍａｘの値を下げる修正を行う。
【０２１３】
このように、ベルトμｍａｘ補正回路５０は、ベルト滑りの頻度が高くなった場合には、ＣＶＴベルトが摩耗してベルトμｍａｘが低下したと判定して、ベルト滑りの頻度の大きさに応じてベルトμｍａｘを低下させる。
【０２１４】
この結果、ベルト挟圧力決定回路４０は、常に最新のベルトμｍａｘを用いることができるので、ＣＶＴベルトが摩耗してベルトμｍａｘが変化したような場合であっても、正確にベルト挟圧力を決定することができる。
【０２１５】
図８は、低μ路でのアクセル操作によりタイヤ空転後、高μ路に進入してタイヤ回転慣性によりベルト滑りを起こした場合のミクロスリップ推定結果を示す図である。（Ａ）は減速比γ及びスロットル開度、（Ｂ）は入力推定トルクＴｉ及びドライブシャフトトルク、（Ｃ）はプライマリシーブ圧及びセカンダリシーブ圧、（Ｄ）はプライマリ回転数、（Ｅ）はセカンダリ回転数、（Ｆ）はセカンダリシーブ速度、（Ｇ）はプライマリのベルト滑り率の経時変化を示す図である。
【０２１６】
同図（Ｇ）に示すように、ベルト滑り率の推定値は１〜２％程度になり、妥当な推定結果を得ることができた。また、低μ路でのアクセル操作後、高μ路へ進入した時点でタイヤ慣性トルクによりベルト滑りを起こしたときは、ベルト滑り率の大きさが２％を超え、ベルト滑りを検出することができた。
【０２１７】
図９は、車速１００ｋｍ／ｈの定常走行時のミクロスリップ推定結果を示す図である。（Ａ）から（Ｇ）は図８と同様である。図９（Ｇ）に示すように、ベルト滑り率の推定値は１〜２％程度になり、妥当な推定結果を得ることができた。
【０２１８】
以上のように、第１の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置は、エンジン慣性、プライマリ慣性、セカンダリ慣性、タイヤ慣性で構成され、ＣＶＴベルトと各シーブ間の滑りによって発生する非線形ベルトμ特性を介して構築されたＣＶＴトルク伝達モデルを用いることで、ベルトμ特性が線形領域だけでなく非線形領域にある場合でも、ベルト速度やベルト滑り率を精度よく演算することができる。また、タイヤからの伝達トルクをタイヤ回転慣性モデルで表すことにより、タイヤ外乱があった場合でもその影響を考慮して、ベルト速度やベルト滑り率を正確に演算することができる。
【０２１９】
そして、ベルト挟圧力決定装置は、このようなベルト滑り率を用いてベルト滑りを検出するので、タイヤ外乱の影響によってベルト滑りが起きたときでも、正確に検出することができる。さらに、ベルト滑りが生じていないときはベルト挟圧力を上げる必要がなく、ベルト滑りを検出したときに必要な分だけベルト挟圧力（シーブ圧）を上げるので、従来に比べて燃費を抑制すると共に、従来のように常時必要以上にベルト挟圧力を上げてベルト損傷が生じるのを防止することができる。
【０２２０】
［第２の実施の形態］
１．推定原理
（１）ベルト速度の推定に必要な信号
第２の実施の形態では、ベルト速度の推定に必要な信号として、プライマリ回転数、セカンダリ回転数、エンジントルクの各々の信号を用いる。
【０２２１】
（２）ＣＶＴトルク伝達モデル
図１０は、ベルト式ＣＶＴをモデル化した第２の実施の形態に係るＣＶＴトルク伝達モデルを示す図である。上記ＣＶＴトルク伝達モデルは、ベルト摩擦力によってプライマリからセカンダリへエンジントルクを伝達し、ギアを介してタイヤを駆動する様子を表すモデルである。このＣＶＴトルク伝達モデルにおいては、ベルト摩擦力は、線形領域ではベルト滑り速度に比例するので、ばね定数ｋ１，ｋ２を持つばね力を用いて表現できる。
【０２２２】
図１１は、ベルト滑り速度（＝ベルト速度−シーブ速度）に対するベルト摩擦力特性の実験結果を示す図である。図１１によると、ベルト摩擦力は、ベルト滑り域に達するまでほぼ線形である。第２の実施の形態では、ベルト滑り域のベルト摩擦力は扱わないので、ベルト摩擦力は、ばね定数ｋとベルト滑り速度の積で表現できる。
【０２２３】
図１０に示すＣＶＴトルク伝達モデルに対し、下記の（１０１）から（１０４）式までの運動方程式が成り立つ。
【０２２４】
【数５３】
【０２２５】
（１０１）式はプライマリ、（１０２）式はセカンダリ、（１０３）式はベルト、（１０４）式はタイヤ慣性の運動方程式である。ただし、各記号は次の通りである。
【０２２６】
Ｊ１，Ｊ２：プライマリ慣性，セカンダリ慣性［ｋｇ・ｍ2］
ＭＢ：ベルト質量［ｋｇ］
ＶＢ：ベルト速度［ｍ／ｓ］
ω１，ω２：プライマリ回転速度、セカンダリ回転速度［ｒａｄ／ｓ］
Ｒ１：プライマリのベルト掛かり径［ｍ］
Ｒ２：プライマリのベルト掛かり径［ｍ］
ｋ１：プライマリ側の摩擦力勾配［Ｎ・ｓ／ｒａｄ］
ｋ２：セカンダリ側の摩擦力勾配［Ｎ・ｓ／ｒａｄ］
Ｆ１：プライマリ側のベルト摩擦力切片［Ｎ］
Ｆ２：セカンダリ側のベルト摩擦力切片［Ｎ］
ＴＴ：エンジントルク［Ｎｍ］
Ｔｏｕｔ：タイヤ外乱トルク［Ｎｍ］
Ｊｔ：タイヤ慣性［ｋｇ・ｍ2］
Ｇｅａｒ：デフ等のギア比
ωｔ：タイヤ回転速度（＝ω１／Ｇｅａｒ）［ｒａｄ／ｓ］
Ｒ１，Ｒ２は、減速比γ（＝ω１／ω２）を用いて、次の（１０５）式及び（１０６）式の近似式により算出する。
【０２２７】
【数５４】
【０２２８】
ただし、ａ，ｂ，ｃは定数である。
【０２２９】
（３）ベルト加速度の推定
（１０１）式から（１０４）式までを微分してまとめると、（１０７）から（１０９）式が得られる。
【０２３０】
【数５５】
【０２３１】
図１１より、摩擦力切片は、ベルト滑り近傍までほぼ固定値として扱えるため、微分によって消去される。また、微小時間内の掛かり径の変化は、ＣＶＴの応答が数Ｈｚ程度であることから無視できる。
【０２３２】
（１０７）から（１０９）式より、次の（１１０）から（１１４）式の状態方程式が得られる。
【０２３３】
【数５６】
【０２３４】
ただし、行列Ａ，Ｂ，Ｃは次の（１１５）から（１１７）式の通りである。
【０２３５】
【数５７】
【０２３６】
（４）オブザーバの設計
（１１０）から（１１７）式に基づきベルト加速度を推定するオブザーバを設計する。同次元オブザーバは、次の（１１８）から（１２１）式で表すことができる。ただし、式中の“＾”は推定値であることを表す。
【０２３７】
【数５８】
【０２３８】
（１１８）式におけるＫがオブザーバゲインであり、ベルト加速度の推定精度を左右する。オブザーバゲインＫは、（１１０）式から（１１８）式を差し引いた誤差方程式の極が希望の極となるように設定する。誤差方程式は（１２２）式となる。
【０２３９】
【数５９】
【０２４０】
［Ａ−Ｋ・Ｃ］を希望の極に設定する最も簡単な方法は、［Ａ−Ｋ・Ｃ］を対角行列にすることである。オブザーバゲインＫによって動かせる要素は第１列及び第２列であり、第１列及び第２列が対角となるようにオブザーバゲインＫを決定する。ここで、見やすくするために、行列Ａを（１２３）式で記述し、オブザーバゲインＫを（１２４）式で記述する。
【０２４１】
【数６０】
【０２４２】
（１１７），（１２３），（１２４）式より、［Ａ−Ｋ・Ｃ］は（１２５）から（１３１）式となる。
【０２４３】
【数６１】
【０２４４】
ただし、（１２６），（１２９）式におけるλは希望の極である。（１２５）から（１３１）式によると、オブザーバゲインＫは次の（１３２）式となる。
【０２４５】
【数６２】
【０２４６】
（１２５），（１３２）式より、（１２５）式の［Ａ−Ｋ・Ｃ］は（１３３）式となる。
【０２４７】
【数６３】
【０２４８】
（１３３）式のλは負の値となるように設計する。また、ａ３３は、（１１５）式から明らかなように、必ず負の値である。以上の結果から、（１１５）から（１２１），（１３２）式を用いてベルト加速度を推定することができる。
【０２４９】
（５）ベルト速度の推定
（１１８）式をＴｕｓｔｉｎｅ変換により離散化し、離散化したモデルからベルト加速度が得られる。ベルト速度は、ベルト加速度の積分により、（１３４）式のように算出される。
【０２５０】
【数６４】
【０２５１】
ただし、サンプリングの刻みをｉで表し、ｉは現在のサンプリング時点を表す。
【０２５２】
ベルト滑り率Ｓｌｉｐを（１３５）式に従って算出する。
【０２５３】
【数６５】
【０２５４】
上述したように、オブザーバの基本である運動方程式は、微小時間内でのベルト摩擦力切片及び掛かり径の時間的変化を無視している。ただし、実際にはこれらの値はゼロではない。また、掛かり径は近似式で算出するために誤差が生じ、（１３４）式は定常的な積分誤差が生じる可能性がある。
【０２５５】
そこで、（１３５）式で演算される滑り率に対し、次の（１３６）式によるハイパスフィルタ処理を施し、定常的な滑り率誤差を除去する。つまり、（１３６）式は、ベルト滑りが生じて過渡的に滑り率誤差が大きくなった場合に値を持つ。
【０２５６】
【数６６】
【０２５７】
ただし、ＡＨ，ＢＨはハイパスフィルタ係数である。
【０２５８】
（６）トラクションタイプのＣＶＴの場合
ここまでベルト式ＣＶＴを例に挙げて説明したが、トラクションタイプのＣＶＴについても同様に適用することができる。トラクションタイプの場合、（１０１）から（１０３）式の代わりに、次の（１３７）から（１４０）式の運動方程式を用いればよい。
【０２５９】
【数６７】
【０２６０】
ただし、各記号は次の通りである。
【０２６１】
Ｊ１：プライマリパワーローラ慣性［ｋｇ・ｍ2］
Ｊ２：セカンダリパワーローラ慣性［ｋｇ・ｍ2］
ω１，ω２：プライマリ回転速度、セカンダリ回転速度［ｒａｄ／ｓ］
ＶＢ：ディスク回転速度［ｍ／ｓ］
ＭＢ：ベルト質量［ｋｇ］
Ｒ１：プライマリのディスク掛かり径［ｍ］
Ｒ２：プライマリのディスク掛かり径［ｍ］
ｋ１：プライマリ側の摩擦力勾配［Ｎ・ｓ／ｒａｄ］
ｋ２：セカンダリ側の摩擦力勾配［Ｎ・ｓ／ｒａｄ］
Ｆ１：プライマリ側のディスク摩擦力切片［Ｎ］
Ｆ２：セカンダリ側のディスク摩擦力切片［Ｎ］
ＴＴ：エンジントルク［Ｎｍ］
Ｔｏｕｔ：タイヤ外乱トルク［Ｎｍ］
Ｊｔ：タイヤ慣性［ｋｇ・ｍ2］
Ｇｅａｒ：デフ等のギア比
ωｔ：タイヤ回転速度（＝ω１／Ｇｅａｒ）［ｒａｄ／ｓ］
以上より、常に最適なベルト挟圧力でＣＶＴを運転することが可能となる。つぎに、このような推定原理を用いたベルト挟圧力決定装置の実施形態について説明する。
【０２６２】
２．具体的な実施形態
図１２は、第２の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置の構成を示すブロック図である。なお、第１の実施の形態と同一の回路には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０２６３】
ベルト挟圧力決定装置は、エンジンのスロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ１１、エンジンの吸気圧を検出する吸気圧センサ１２と、プライマリのパルス信号を生成する第１のパルスピックアップ１３と、セカンダリのパルス信号を生成する第２のパルスピックアップ１４と、各センサからの信号に基づいてベルト挟圧力を演算するＥＣＵ２０とを備えている。
【０２６４】
図１３は、ＥＣＵ２０の機能的な構成を示すブロック図である。
【０２６５】
ＥＣＵ２０は、エンジントルクを推定するエンジントルク推定回路２１と、パルス信号に基づいてプライマリの回転数を検出するプライマリ回転数検出回路２２と、パルス信号に基づいてセカンダリの回転数を検出するセカンダリ回転数検出回路２３と、プライマリ及びセカンダリの掛かり径を演算する掛かり径演算回路２４と、タイヤトルクを演算するタイヤトルク演算回路２５とを備えている。
【０２６６】
ＥＣＵ２０は、さらに、ベルト加速度を演算するベルト加速度演算回路２９と、ベルト加速度を積分してベルト速度を演算するベルト速度演算回路３０と、シーブ速度を演算するシーブ速度演算回路２７と、ベルト滑り率を演算するベルト滑り率演算回路２８と、ベルト挟圧力を決定するベルト挟圧力決定回路４０と、ベルト挟圧力決定回路３０内の後述するベルトμｍａｘマップを補正するベルトμｍａｘ補正回路５０とを備えている。
【０２６７】
エンジントルク推定回路２１は、推定したエンジントルクＴＴをベルト加速度演算回路２９に供給する。
【０２６８】
プライマリ回転数検出回路２２は、プライマリ回転数Ｎｉｎを検出し、掛かり径演算回路２４、シーブ速度演算回路２７及びベルト加速度演算回路２９に供給する。セカンダリ回転数検出回路２３は、セカンダリ回転数Ｎｏｕｔを検出し、掛かり径演算回路２４、タイヤトルク演算回路２５、シーブ速度演算回路２７及びベルト加速度演算回路２９に供給する。
【０２６９】
掛かり径演算回路２４は、プライマリ及びセカンダリの掛かり径Ｒ１，Ｒ２を演算し、シーブ速度演算回路２７及びベルト加速度演算回路２９に供給する。
【０２７０】
タイヤトルク演算回路２５は、セカンダリ回転数検出回路２３で検出されたセカンダリ回転数Ｎｏｕｔからセカンダリシーブ回転速度ω２を演算した後、これを微分する。そして、セカンダリシーブ回転加速度、タイヤ慣性Ｊｔ、デフを含むＣＶＴ出力段ギア比Ｇｅａｒに基づいて、（１４１）式に従ってタイヤ外乱トルクＴｏｕｔを演算する。
【０２７１】
【数６８】
【０２７２】
そして、タイヤトルク演算回路２５は、演算したタイヤ外乱トルクＴｏｕｔをベルト加速度演算回路２９に供給する。
【０２７３】
ベルト加速度演算回路２９は、プライマリ回転数Ｎｉｎから回転速度ω１を、セカンダリ回転数Ｎｏｕｔから回転速度ω２を演算し、これらの微分値であるプライマリ及びセカンダリの回転加速度を演算する。
【０２７４】
そして、上記プライマリ及びセカンダリの回転加速度、プライマリ及びセカンダリの掛かり径Ｒ１，Ｒ２、タイヤ外乱トルクＴｏｕｔ、さらに予め設定されたパラメータである摩擦力勾配ｋ１，ｋ２、ベルト質量ＭＢ、プライマリ慣性Ｊ１、セカンダリ慣性Ｊ２を用いて、次の（１４２）から（１５０）式に従って、行列Ｘに含まれるベルト加速度を同定する。
【０２７５】
【数６９】
【０２７６】
ベルト速度演算回路３０は、ベルト加速度演算回路２９で同定されたベルト加速度について、上述した（１３４）式に従って積分してベルト速度ＶＢを求め、ベルト滑り率演算回路２８に供給する。
【０２７７】
ベルト滑り率演算回路２８は、ベルト速度ＶＢと、シーブ速度演算回路２７から供給されたプライマリシーブ速度（ω１・Ｒ１）とに基づいて、上述した（１３５）式に従ってプライマリ側のベルト滑り率Ｓｌｉｐ１を演算する。同様に、ベルト速度ＶＢとセカンダリシーブ速度（ω２・Ｒ２）とに基づいて、セカンダリ側のベルト滑り率Ｓｌｉｐ２を演算する。
【０２７８】
さらに、ベルト滑り率演算回路２８は、演算したベルト滑り率Ｓｌｉｐ１，Ｓｌｉｐ２に対して、上述した（１３６）式に従ってハイパスフィルタ処理を施し、処理済みのベルト滑り率Ｓｌｉｐ＿Ｈをベルト挟圧力決定回路４０に供給する。なお、ベルト滑り率演算回路２８は、第１の実施の形態と同様にベルト滑り率Ｓｌｉｐ１，Ｓｌｉｐ２を演算してもよい。
【０２７９】
ベルト挟圧力決定回路４０は、第１の実施の形態と同様に構成されており、ＣＶＴ状態量毎にベルトμｍａｘを記憶しているベルトμｍａｘマップ４１と、ベルト挟圧力を演算する挟圧力演算回路４２とを備えている。
【０２８０】
挟圧力演算回路４２は、ベルト滑りを検出したときに、ベルト滑り率演算回路２８から供給されたベルト滑り率Ｓｌｉｐ２と、ベルトμｍａｘマップ４１から読み出されたベルトμｍａｘとを用いて、上述した（９５）式から（９７）式に従ってセカンダリ側の最適なシーブ圧Ｐｃ２を演算する。さらに、シーブ圧Ｐｃ２とセカンダリシーブ受圧面積Ａ２とに基づいて、セカンダリの最適なベルト挟圧力Ｆ２（＝Ｐｃ２・Ａ２）を演算する。
【０２８１】
ベルトμｍａｘ補正回路５０は、第１の実施の形態と同様に図７に示すように構成されている。したがって、ベルトμｍａｘ補正回路５０は、ＣＶＴベルトの経時劣化によって実際のベルトμｍａｘが低下した場合に、低下量に応じてベルトμｍａｘマップ４１を補正することができる。
【０２８２】
図１４は、実車データを用いたベルト滑り率Ｓｌｉｐ＿Ｈの推定結果を示す図である。（Ａ）はプライマリ回転数及びセカンダリ回転数、（Ｂ）はスロットル開度、エンジントルク及び前後加速度、（Ｃ）はドライブシャフトトルク、（Ｄ）はシーブ速度及びベルト速度推定値、（Ｅ）はベルト滑り率推定値のそれぞれの経時変化を示す図である。
【０２８３】
ここでは、低μ路でのアクセルによりタイヤが空転し、空転状態で高μ路に進入したためにベルト滑りを起こした。同図（Ｃ）及び（Ｅ）によると、インパルス的なドライブシャフトトルクの増加時にベルト滑りが生じていると考えられ、その時点に対応して滑り率が大きくなった。つまり、ベルト滑りが起きたときに、ベルト滑りを正確に検出することができた。
【０２８４】
以上のように、第２の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置は、エンジン慣性、プライマリ慣性、セカンダリ慣性、タイヤ慣性で構成され、かつＣＶＴベルトと各シーブ間の滑りによって発生する線形領域のベルトμ特性を介して構築されたＣＶＴトルク伝達モデルを用いることで、ベルト速度やベルト滑り率を精度よく演算することができる。特に、線形領域のベルトμ特性をばね定数とベルト滑り速度の積で表すことで、演算負荷を低減することができる。
【０２８５】
また、タイヤからの伝達トルクをタイヤ回転慣性モデルで表すことにより、タイヤ外乱があった場合でもその影響を考慮して、ベルト速度やベルト滑り率を正確に演算することができる。
【０２８６】
したがって、第２の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置は、第１の実施の形態と同様に、タイヤ外乱の影響によってベルト滑りが起きたときでも、正確にベルト滑りを検出し、さらに、必要な分だけベルト挟圧力を上げることができるので、必要以上にベルト挟圧力を上げてベルトに損傷が生じるのを防止することができる。
【０２８７】
［第３の実施の形態］
１．推定原理
第３の実施の形態では、プライマリ、セカンダリのトルク伝達をばね力による伝達とみなし、未知はね定数を持つモデルと回転数およびエンジントルクに基づきばね定数を同定し、同定したばね定数の低下時にベルト滑り検出（以下「マクロスリップ検出」という。）する方法を用いる。以下に、ばね定数の同定に必要な信号、トルク伝達モデル、ばね定数同定方法、マクロスリップ検出方法について述べる。
【０２８８】
（１）ばね定数の同定に必要な信号
第３の実施の形態では、ばね定数の同定に必要な信号として、第２の実施の形態と同様にプライマリ回転数、セカンダリ回転数、エンジントルクの各々の信号を用いる。
【０２８９】
（２）トルク伝達モデル
図１５は、第３の実施の形態に係るＣＶＴトルク伝達モデルを示す図である。
【０２９０】
ＣＶＴトルク伝達モデルは、エンジン慣性Ｊｅ、プライマリ慣性Ｊｐ、セカンダリ慣性Ｊｓ、タイヤ慣性Ｊｔで構成されている。プライマリ、セカンダリ間のトルク伝達は、両者間の掛かり径位置でのねじれ角に応じたばね力と掛かり径で表現する。そして、ＣＶＴトルク伝達モデルでは、プライマリ−セカンダリ間のばね定数ｋが所定値より小さくなったときにベルト滑りが生じたとみなし、マクロスリップを検出する。
【０２９１】
Ｒ１，Ｒ２はプライマリ、セカンダリの掛かり径であり、次の（２０１）式から（２０３）式の近似式で算出される。
【０２９２】
【数７０】
【０２９３】
（２０１）式のａ，ｂ，ｃは係数、（２０２）式のγは減速比、（２０３）式のＮｉｎはプライマリ回転数［ｒｐｍ］、Ｎｏｕｔはセカンダリ回転数［ｒｐｍ］である。
【０２９４】
図１５のＣＶＴトルク伝達モデルについて、次の（２０４）式から（２０７）式が成り立つ。
【０２９５】
【数７１】
【０２９６】
ｋは、ばね定数で未知パラメータであり後述の方法で同定する。Ｔｉｎはプライマリシーブヘの入力トルク、Ｔｏｕｔはセカンダリシーブでの負荷トルク、θ１はプライマリシーブにおける回転角、θ２はセカンダリシーブにおける回転角である。（２０６）式のＰｕｍｐＴＲＱはＣＶＴ内のポンプを駆動するのに必要なポンプ駆動トルク、（２０７）式のＴｔはタイヤからの外乱トルクである。なお、外乱トルクＴｔは、タイヤ−路面間の摩擦力の影響を受けるが、路面摩擦係数は検出できない物理量である。そこで、タイヤ−路面間の摩擦力を無視し、外乱トルクＴｔは（２０８）式のようにタイヤ回転慣性トルクで表わされるとする。
【０２９７】
【数７２】
【０２９８】
ただし、ωｔはタイヤ回転速度［ｒａｄ／ｓ］、ω２はセカンダリシーブ回転速度［ｒａｄ／ｓ］である。（２０７）式及び（２０８）式を用いると、（２０５）式は次の（２０９）式のように表わされる。
【０２９９】
【数７３】
【０３００】
（２０４），（２０９）式は、プライマリ、セカンダリのシーブ回転角θ１，θ２が必要である。θ１，θ２は計測不能な信号であるので、（２０４），（２０９）式を微分すると、（２１０），（２１１）式を得る。
【０３０１】
【数７４】
【０３０２】
ただし、Ｊ１＝Ｊｅ＋Ｊｐ，Ｊ２＝Ｊｓ＋Ｊｔ／（Ｇｅａｒ）2である。ばね定数ｋにはプライマリ、セカンダリ間のトルク伝達を表わす係数、すなわち、ベルト−シーブ間の摩擦力特性を表わす係数であり、微分値
【０３０３】
【数７５】
【０３０４】
が存在する。しかし、ばね定数ｋの微分値を考慮すると入力変数が多くなり、ばね定数の同定精度が低下するため、上記積分値は省略する。
【０３０５】
（３）ばね定数の同定方法
（２１０），（２１１）式に基づき、最小自乗法を用いてばね定数ｋをオンライン同定する。（２１０），（２１１）式について、サンプリング刻みｉを用いて次の（２１２），（２１３）式のように表わす。なお、（２１２），（２１３）式では、（２１４）式から（２１７）式を満たしている。
【０３０６】
【数７６】
【０３０７】
なお、ω１はプライマリシーブ回転速度［ｒａｄ／ｓ］である。（２１２），（２１３）式の右辺では、プライマリ、セカンダリの各々について、相手側の回転角、回転速度および掛かり径を１サンプリング刻みづつずらせた。刻みをずらせた理由は、第１に、同じサンプリング時点の回転速度、掛かり径を用いると（２０２），（２０３）式から（２１２），（２１３）式右辺第１項の値が０となってしまうためである。第２に、プライマリからセカンダリヘのトルク伝達はブロック圧縮によって生じ、若干のロスタイムがあると考えられるためである。
【０３０８】
最小自乗法では、計測可能な入力信号ξおよび出力信号ｙの間に次の線形式が成り立つとしてパラメータτを同定する。
【０３０９】
【数７７】
【０３１０】
（２１８）式中、Ｔは転置を表わす。プライマリ側のｙ、ξ、およびτは、（２１２）式に基づいて、次の（２１９）から（２２１）式で表される。
【０３１１】
【数７８】
【０３１２】
同様にセカンダリ側のｙ、ξ、τは、（２１３）式を変形すると、次の（２２２）式から（２２４）式で表される。
【０３１３】
【数７９】
【０３１４】
（２１９），（２２０），（２２２），（２２３）式のｙ，ξを用いてτをオンライン同定する。最小自乗同定法として、次の（２２５），（２２６）式の重み付け同定法を用いる。
【０３１５】
【数８０】
【０３１６】
Ｐは３×３の対角行列であり、パラメータ同定の収束を早くするため、各要素は大きな値に設定する。λは重みである。
【０３１７】
上述では、１つの出力信号に基づいて３つのパラメータを同定しなければならない。また、エンジントルク信号は、誤差を持つ信号である。なお、後述では、同定の確からしさについて、プライマリ、セカンダリ側の同定値の比較して検証する。
【０３１８】
３つのパラメータ同定は、演算量が多く実用的ではない。掛かり径の時間的変化項
【０３１９】
【数８１】
【０３２０】
を無視すると、（２１２），（２１３）式の第３行目が省略できる。その結果、行列Ｐ、ベクトルξ、τは全てスカラとなり、演算量の低減を図ることができる。後述では、３つのパラメータを同定した場合と１つのパラメータを同定した場合とを比較し、最終的には、１つのパラメータを同定した場合の結果を示す。その場合、プライマリ側の（２１９）〜（２２１）式は、次の（２２７）〜（２２９）式となる。
【０３２１】
【数８２】
【０３２２】
また、セカンダリ側の（２２２）〜（２２４）式は、次の（２３０）〜（２３２）式となる。
【０３２３】
【数８３】
【０３２４】
（４）マクロスリップ検出方法
マクロスリップのような大きなベルト滑りを起した場合、プライマリ回転数が急激に上昇し、ＣＶＴは不安定状態となる。一方、（２１０），（２１１）式においてｋが負の値を持つ場合、不安定系となる。したがって、（２２９），（２３２）式で同定したパラメータτが負となった場合、マクロスリップ検出できる。
【０３２５】
しかし、プライマリ側は誤差を含むエンジントルクを用いている問題があり、セカンダリ側はタイヤからの伝達トルクにタイヤ−路面間の摩擦力が考慮されていない問題がある。また、定常走行時、（２１９）〜（２２４）式の各値が先全に０となった場合、ばね定数同定値の信頼性が低下する。路面の凸凹によるランダムな振動を持つセカンダリ回転速度と比べ、プライマリ側は特に信頼性の低下が大きくなる。
【０３２６】
そこで、下記の（２２３），（２２４）式の条件を満足した場合に、マクロスリップを検出する。
【０３２７】
プライマリ回転数５００ｒｐｍ以上において、
１）ｋｐ＜０成立後、１秒以内にｋｓ＜０成立時 …（２３３）
２）ｋｓ＜０成立後、１秒以内にｋＰ＜０成立時 …（２３４）
（２３３），（２３４）式において、ｋｐ，ｋｓは各々プライマリ、セカンダリ側のばね定数ｋの同定値である。１秒間の余裕を持たせた理由は、エンジントルクの推定誤差等の影響によりマクロスリップ検出に位相ずれを起す可能性があるためである。
【０３２８】
つぎに、上述のような原理を用いたベルト挟圧力決定装置について説明する。
【０３２９】
２．具体的な実施形態
第３の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置は、図１２と同様に構成されている。なお、以下の説明では、上述した実施の形態と同一の回路には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０３３０】
図１６は、第３の実施の形態に係るＥＣＵ２０の機能的な構成を示すブロック図である。
【０３３１】
ＥＣＵ２０は、第１の実施の形態と同様に、エンジントルク推定回路２１と、プライマリ回転数検出回路２２と、セカンダリ回転数検出回路２３と、掛かり径演算回路２４と、タイヤトルク演算回路２５とを備えている。
【０３３２】
ＥＣＵ２０は、さらに、ばね定数を同定するばね定数同定回路３１と、ばね定数に基づいてベルト滑りを検出するベルト滑り検出回路３２と、ベルト挟圧力を決定するベルト挟圧力決定回路４０と、ベルト挟圧力決定回路４０内の後述するベルトμｍａｘマップを補正するベルトμｍａｘ補正回路５０とを備えている。
【０３３３】
エンジントルク推定回路２１は、推定したエンジントルクＴＴをばね定数同定回路３１に供給する。
【０３３４】
プライマリ回転数検出回路２２は、プライマリ回転数Ｎｉｎを検出して、掛かり径演算回路２４、シーブ速度演算回路２７及びばね定数同定回路３１に供給する。セカンダリ回転数検出回路２３は、セカンダリ回転数Ｎｏｕｔを検出し、掛かり径演算回路２４、タイヤトルク演算回路２５、シーブ速度演算回路２７及びばね定数同定回路３１に供給する。
【０３３５】
掛かり径演算回路２４は、プライマリ及びセカンダリの掛かり径Ｒ１，Ｒ２を演算し、シーブ速度演算回路２７及びばね定数同定回路３１に供給する。
【０３３６】
タイヤトルク演算回路２５は、セカンダリ回転数検出回路２３から供給されるセカンダリ回転数Ｎｏｕｔを用いて、上述した（２０８）式に従って外乱トルクＴｔを演算し、ばね定数同定回路３１に供給する。
【０３３７】
ばね定数同定回路３１は、エンジントルクを用いて、プライマリシーブへの入力トルクＴｉｎ（＝ＴＴ−ＰｕｍｐＴＱＲ）を演算する。さらに、プライマリ回転数Ｎｉｎから回転速度ω１を、セカンダリ回転数Ｎｏｕｔから回転速度ω２を演算する。
【０３３８】
そして、上記各パラメータ、プライマリ及びセカンダリの掛かり径Ｒ１，Ｒ２、予め設定されたパラメータであるプライマリ側の慣性Ｊ１、セカンダリ側の慣性Ｊ２を用いて、次の（２３５）から（２４０）式に従って、ばね定数ｋを同定する。
【０３３９】
【数８４】
【０３４０】
そして、ばね定数同定回路３１は、同定されたばね定数ｋｐ，ｋｓをベルト滑り検出回路３２に供給する。
【０３４１】
ベルト滑り検出回路３２は、ばね定数同定回路３１で同定されたプライマリ側のばね定数ｋｐ、セカンダリ側のばね定数ｋｓに基づいて、主にタイヤから過剰な伝達トルクが加わった場合に生じるマクロスリップを検出する。具体的には、プライマリ回転数Ｎｉｎ＝５００［ｒｐｍ］以上において、
ｋｐ＜０成立後、１秒以内にｋｓ＜０、かつ
ｋｓ＜０成立後、１秒以内にｋｐ＜０
が成立したときに、マクロスリップを検出する。そして、ベルト滑り検出回路３２は、検出結果をベルト挟圧力決定回路４０に供給する。
【０３４２】
（同定の検証）
ここで、プライマリ側とセカンダリ側で同定したばね定数ｋｐ，ｋｓがどの程度一致するかを検証する。
【０３４３】
プライマリ側及びセカンダリから同一対象であるばね定数を同定しているため、基本的には同定結果は一致しなければならない。検証のため、セカンダリ側のタイヤからの伝達トルクは、上述のタイヤ回転慣性トルクではなく、計測用に用意したドライブシャフトトルクセンサの信号を用いた。これに伴い、（２１９）〜（２２４）式において、（２２２）式として次の（２４１）式を用いた。
【０３４４】
【数８５】
【０３４５】
ただし、Ｔｏｕｔはセカンダリシーブにおけるタイヤ伝達トルクであり、片輪のドライブシャフトトルクＤｒｉｖｅＴＲＱを用いて、次の（２４２）式で示される。
【０３４６】
【数８６】
【０３４７】
図１７は、車速６０ｋｍ／ｈ定常走行、段差乗り越しの実車データを用いて、プライマリ側とセカンダリ側のばね定数同定結果を比較検証した結果を示す図である。（Ａ）はプライマリ回転数、セカンダリ回転数及び減速比γ、（Ｂ）はセカンダリ圧及びスロットル開度、（Ｃ）はエンジントルクから算出されたセカンダリトルク及びドライブシャフトトルクから算出されたセカンダリトルク、（Ｄ）はプライマリ側で算出されたばね定数ｋｐ及びセカンダリ側で算出されたばね定数ｋｓの経時変化を示す図である。
【０３４８】
同図（Ｄ）によると、１０秒当りまでの定常状態では、プライマリ、セカンダリ側各々から同定したばね定数ｋは比較的一致した。１０〜２０秒間の加速時はドライブシャフトトルク、エンジントルクの各々から算出したセカンダリトルクの過渡的な波形が異なるため、同定結果に違いが出た。２０秒以降では、ばね定数は約２倍程度異なっている。その原因としては、エンジントルクの推定誤差、タイヤからの伝達トルクの推定誤差、減速比から算出した掛かり径の実際値とのずれの可能性、ばね定数ｋの微分項を無視したことによる影響等が考えられる。
【０３４９】
ただし、段差乗り越し時にマクロスリップを起したと見られる２２秒付近では、プライマリ側、セカンダリ側ともにばね定数ｋが０以下になった。したがって、同定されたばね定数ｋは、マクロスリップ検出に使用可能な精度を有していることが判別できた。
【０３５０】
図１８は、掛かり径の時間的変化を無視し、同定するパラメータ数を３つから１つに減らした場合の結果を示す図である。（Ａ）はプライマリ回転数、セカンダリ回転数及び減速比γ、（Ｂ）は同定パラメータが３つの場合及び１つの場合におけるばね定数ｋｐ、（Ｃ）は同定パラメータが３つの場合及び１つの場合におけるばね定数ｋｓの経時変化を示す図である。実車データは、図１７と同じである。セカンダリ側のばね定数ｋｓを算出した際、パラメータ数３つの場合のｙ［ｉ］として上述した（２２２）式を用いた。
【０３５１】
同図（Ｂ）及び（Ｃ）によると、同定パラメータの数の違いにより同定結果に違いが見られる。しかし、２２秒付近のマクロスリップ時は、同定パラメータ１つの場合についても、プライマリ、セカンダリともにばね定数ｋｐ，ｋｓ＜０となっており、マクロスリップを検出することができた。
【０３５２】
以上のことから、マクロスリップを検出するためには、プライマリ側、セカンダリ側のばね定数ｋｐ，ｋｓのいずれを同定してもよく、また同定パラメータは１つでも３つでもよいことが判断できた。
【０３５３】
（挟圧力決定）
ベルト挟圧力決定回路４０は、ＣＶＴ状態量毎にベルトμｍａｘを記憶しているベルトμｍａｘマップ４１と、セカンダリシーブの負荷トルクＴｏｕｔを用いてベルト挟圧力を演算する挟圧力演算回路４３とを備えている。
【０３５４】
ベルトμｍａｘマップ４１は、第１の実施の形態と同様に構成されており、現在のＣＶＴ状態量に対応するベルトμｍａｘを読み出して、挟圧力演算回路４３に供給する。
【０３５５】
挟圧力演算回路４３は、ベルト滑り検出回路３２がベルト滑りを検出したときに、（２０７）式の負荷トルクＴｏｕｔと、ベルトμｍａｘマップ４１から読み出されたベルトμｍａｘを用いて、次の（２４３），（２４４）式に従ってセカンダリ側の最適なシーブ圧Ｐｃ２を演算する。
【０３５６】
【数８７】
【０３５７】
（２４３）式におけるＫはタイヤ回転慣性トルクに対する１以上の係数、（２４４）式における１１°はセカンダリのシーブ面傾角、Ａ２はセカンダリシーブ受圧面積である。また、シーブ圧Ｐｃ２0は、必要最低限の値である。つまり、（２４３）式は、シーブ圧Ｐｃ２0にＫ・Ｔｏｕｔを加算することで、必要最低限の値に若干余裕を持たせたシーブ圧Ｐｃ２を求めることを示している。
【０３５８】
さらに、挟圧力演算回路４３は、演算されたシーブ圧Ｐｃ２とセカンダリシーブ受圧面積Ａ２とに基づいて、セカンダリの最適なベルト挟圧力Ｆ２（＝Ｐｃ２・Ａ２）を演算する。
【０３５９】
（ベルトμｍａｘ補正回路６０）
ベルトμｍａｘ補正回路６０は、負荷トルクＴｏｕｔ＜Ｔ＿ｂの成立時において、マクロスリップ検出回数が所定回数以上になったときに、実際のベルトμｍａｘがベルトμｍａｘマップ４１に記述されているベルトμｍａｘよりも低下したと判定して、ベルトμｍａｘマップ４１を補正する。
【０３６０】
ここで、Ｔ＿ｂは負荷トルクの閾値である。上記条件を満たす場合は、タイヤ回転慣性トルクが小さい状況にも拘わらずマクロスリップを生じている。これは、エンジントルクに対するベルト挟圧力が低下している状況を示している。そこで、ベルトμｍａｘ補正回路６０は、ベルトμｍａｘマップ４１のベルトμｍａｘが低下しているとみなして、μｍａｘ値を下方修正する。
【０３６１】
これにより、ベルト挟圧力決定回路４０は、ＣＶＴベルトが摩耗してベルトμｍａｘが変化したような場合であっても、常に最新のベルトμｍａｘを用いて正確にベルト挟圧力を決定することができる。
【０３６２】
図１９は、従来のマクロスリップ検出性能の結果を示す図である。（Ａ）はプライマリ回転数及びセカンダリ回転数、（Ｂ）は減速比γ及びそのフィルタ値、（Ｃ）は減速比偏差、（Ｄ）はドライブシャフトトルクの経時変化を示す図である。ここでは、低μ路でのアクセル操作によりタイヤ空転後、高μ路へ進入してタイヤ回転慣性によりマクロスリップを起して、低μ路、高μ路の進入を繰り返した。（Ｂ）では、仮想減速比γｅを算出するために、一次遅れフィルタのカットオフ周波数は０．５Ｈｚとした。
【０３６３】
同図（Ｃ）に示すように、従来は、減速比偏差の絶対値がしきい値以上になったときにマクロスリップを検出した。なお、マクロスリップ検出のためのしきい値は、５秒付近の減速比偏差の値に基づいて設定した。一方、（Ｄ）に示すように、ドライブシャフトトルクが大きい時点で何度もベルト滑りが起きている。したがって、（Ｃ）によると、従来は、高μ路進入後の第１回目のベルト滑りは検出できているが、それ以降のベルト滑りを検出できなかった。
【０３６４】
図２０は、図１９と同じ走行データを用いたものであり、第３の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置（以下「本願」という。）のマクロスリップ検出結果を示す図である。（Ａ）はプライマリ回転数、セカンダリ回転数及び減速比γ、（Ｂ）はセカンダリ圧（シーブ圧）及びスロットル開度、（Ｃ）はエンジントルク及びドライブシャフトトルク、（Ｄ）は同定されたプライマリ側のばね定数ｋｐ、（Ｅ）は同定されたセカンダリ側のばね定数ｋｓ、（Ｆ）はマクロスリップ検出結果（マクロスリップ検出時に“１”）の経時変化を示す図である。（Ｆ）によると、（Ａ）から（Ｃ）の各マクロスリップ時点で、マクロスリップを検出することができた。
【０３６５】
図２１は、車速６０ｋｍ／ｈの定常走行時に段差を乗り越した場合の本願のマクロスリップ検出結果を示す図である。（Ａ）から（Ｆ）はそれぞれ図２０と同様である。段差を乗り越したときにタイヤトルク外乱が入り、マクロスリップが起きた場合でも、（Ｆ）によるとそのマクロスリップを検出することができた。
【０３６６】
図２２は、セカンダリ圧を下げた状態でアクセルを吹かし強制的にマクロスリップを起した場合の本願のマクロスリップ検出結果を示す図である。（Ａ）から（Ｆ）はそれぞれ図２０と同様である。セカンダリ圧を下げて強制的にマクロスリップを複数回起こした場合でも、（Ｆ）によると全部のマクロスリップを検出することができた。
【０３６７】
図２３は、急加減速時の本願のマクロスリップ検出結果を示す図である。（Ａ）から（Ｆ）はそれぞれ図２０と同様である。急加減速時ではマクロスリップは発生せず、（Ｆ）によるとマクロスリップを検出していない。つまり、誤検出することはなかった。
【０３６８】
図２４は、マクロスリップ検出時間を調べるため、図２０の第１回目のマクロスリップ検出時の各状態を拡大した結果を示す図である。（Ａ）はプライマリ回転数、セカンダリ回転数及び減速比γ、（Ｂ）はドライブシャフトトルク及び前後加速度（前後Ｇ）、（Ｃ）はプライマリ側同定値（ばね定数ｋｐ）及びセカンダリ側同定値（ばね定数ｋｓ）、（Ｄ）はマクロスリップ検出結果及びタイヤ回転慣性トルクの経時変化を示す図である。（Ｄ）によると、マクロスリップ発生後１０ｍｓでマクロスリップを検出することができた。
【０３６９】
図２１から図２４のマクロスリップ検出結果によると、本願は、誤検出することなく、マクロスリップが起きた場合には正確にマクロスリップを検出できることが分かった。そこで、マクロスリップ検出時にセカンダリ側のシーブ圧を増圧すれば、ベルトの損傷を回避することができる。
【０３７０】
以上のように、第３の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置は、エンジン慣性、プライマリ慣性、セカンダリ慣性、タイヤ慣性で構成され、かつプライマリ−セカンダリ間のトルク伝達を両者の掛かり径位置でのねじれ角に応じたばね力で表したＣＶＴトルク伝達モデルを用いることで、ばね力の低下をベルト滑りとみなすことで、ベルト滑りを正確に検出することができる。
【０３７１】
特に、本実施の形態に係るＣＶＴトルク伝達モデルでは、ばね定数ｋのみを同定すればよく、また、プライマリ側、セカンダリ側のいずれのばね定数ｋを同定してもよいので、演算負荷を大幅に低減しつつ、ベルト滑りを検出することができる。また、タイヤからの伝達トルクをタイヤ回転慣性モデルで表すことにより、タイヤ外乱があった場合でもその影響を考慮して、ベルト滑り率を検出し、そしてベルト挟圧力を決定することができる。
【０３７２】
したがって、第３の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置は、第１の実施の形態と同様に、タイヤ外乱の影響によってベルト滑りが起きたときでも、正確にベルト滑りを検出し、さらに、必要な分だけベルト挟圧力を上げることができるので、必要以上にベルト挟圧力を上げてベルトに損傷が生じるのを防止することができる。
【０３７３】
なお、上述した実施の形態ではベルト式ＣＶＴについて記述したが、本発明はトロイダル式ＣＶＴについても同様に適用可能である。また、本実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置は、１つのパラメータを同定する演算を行ったが、３つのパラメータを同定してもよい。
【０３７４】
さらに、ベルトμｍａｘ補正回路６０の代わりに、第１の実施の形態で説明したベルトμｍａｘ補正回路５０を用いてもよい。このとき、ベルトμｍａｘ補正回路５０は、ベルト滑り検出回路５１の代わりにベルト滑り検出回路３２を用いればよい。
【０３７５】
【発明の効果】
本発明に係るベルト挟圧力決定装置は、入力側シーブ、出力側シーブ、及びベルト間のトルク伝達モデルと、第１及び第２の回転数検出手段により各々検出された回転数と、前記掛かり径演算手段により演算された掛かり径と、エンジントルク推定手段により推定されたエンジントルクとを用いて、ベルト挟圧力を決定することにより、無段階変速機の動作状態に応じた最適なベルト挟圧力を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンからタイヤまでのトルク伝達を表したＣＶＴトルク伝達モデルの構成を示す図である。
【図２】μｍａｘ＝０．１２、α＝−４０としたときのベルトμ特性と、固定シーブ比のＣＶＴを用いて計測したベルトμ特性とを比較した図である。
【図３】ベルトμ特性を現時点の動作点で線形化することを説明する図である。
【図４】第１の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置の構成を示すブロック図である。
【図５】ＥＣＵの機能的な構成を示すブロック図である。
【図６】ベルト速度演算回路の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】ベルトμｍａｘ補正回路の機能的な構成を示すブロック図である。
【図８】低μ路でのアクセル操作によりタイヤ空転後、高μ路に進入してタイヤ回転慣性によりベルト滑りを起こした場合のミクロスリップ推定結果を示す図である。
【図９】車速１００ｋｍ／ｈの定常走行時のミクロスリップ推定結果を示す図である。
【図１０】ベルト式ＣＶＴをモデル化した第２の実施の形態に係るＣＶＴトルク伝達モデルを示す図である。
【図１１】ベルト滑り速度に対するベルト摩擦力特性の実験結果を示す図である。
【図１２】第２の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】ＥＣＵの機能的な構成を示すブロック図である。
【図１４】実車データを用いたベルト滑り率Ｓｌｉｐ＿Ｈの推定結果を示す図である。
【図１５】第３の実施の形態に係るＣＶＴトルク伝達モデルを示す図である。
【図１６】第３の実施の形態に係るＥＣＵの機能的な構成を示すブロック図である。
【図１７】車速６０ｋｍ／ｈ定常走行、段差乗り越しの実車データを用いて、プライマリ側とセカンダリ側のばね定数同定結果を比較検証した結果を示す図である。
【図１８】掛かり径の時間的変化を無視し、同定するパラメータ数を３つから１つに減らした場合の結果を示す図である。
【図１９】従来のマクロスリップ検出性能の結果を示す図である。
【図２０】第３の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置のマクロスリップ検出結果を示す図である。
【図２１】車速６０ｋｍ／ｈの定常走行時に段差を乗り越した場合の本願のマクロスリップ検出結果を示す図である。
【図２２】セカンダリ圧を下げた状態でアクセルを吹かし強制的にマクロスリップを起した場合の本願のマクロスリップ検出結果を示す図である。
【図２３】急加減速時の本願のマクロスリップ検出結果を示す図である。
【図２４】図２０の第１回目のマクロスリップ検出時の各状態を拡大した結果を示す図である。
【図２５】従来技術を用いたときの減速比γの経時変化を示す図である。
【符号の説明】
２０ ＥＣＵ
２１ エンジントルク推定回路
２２ プライマリ回転数検出回路
２３ セカンダリ回転数検出回路
２４ 掛かり径演算回路
２５ タイヤトルク演算回路
２６ ベルト速度演算回路
２７ シーブ速度演算回路
２８ ベルト滑り率演算回路
２９ ベルト加速度演算回路
３０ ベルト速度演算回路
３１ ばね定数同定回路
３２ ベルト滑り検出回路
４０ ベルト挟圧力決定回路
５０，６０ ベルトμｍａｘ補正回路
本発明は、ベルト挟圧力決定装置に係り、特に入力側シーブ、出力側シーブ及びＶベルトからなる無段階変速機に用いて好適なベルト挟圧力決定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
特開平１０−８９４２９号公報では、無段階変速機（以下「ＣＶＴ」という。）のドリブンシーブの軸推進力、すなわち最適なベルト挟圧力ＱDN1を算出する技術（以下「従来技術１」という。）が提案されている。
【０００３】
従来技術１は、定常運転状態におけるベルトフロックとフープ間、ベルトブロックとシーブ間の摩擦力、ブロック押し付け力とベルト張力の各関係をモデル化し、入力信号に基づいてブロック−シーブ間の摩擦係数であるベルトμを推定する。そして、推定したベルトμを用いて、次式に従ってベルト挟圧力ＱDN1を算出する。
【０００４】
【数１】
ここで、各パラメータは次の通りである。
ＴIN：エンジン駆動トルク
μDN：セカンダリ側のベルトμ
ＲDN：セカンダリ掛かり系
ＳＦ：安全率
α：シーブ傾き角
一方、ＣＶＴは、通常エンジンからの駆動トルクのほかに、タイヤから未知量の外乱トルクが加わる。外乱トルクをΔＴとすると、実際のベルト挟圧力ＱDN2は次式となる。
【０００６】
【数２】
上記式によると、ベルト挟圧力DN2は、外乱トルクΔＴの大きさに応じて増加しなければならない。これに対して、従来技術１では、外乱トルクΔＴの最大値を考慮して予め安全率ＳＦ（≧１）を設定することで、トルク外乱ΔＴの変動を考慮することなくベルト挟圧力ＱDN1を求めている。
【０００８】
しかし、安全率ＳＦの許容範囲外の外乱トルクΔＴが加わった場合では、従来技術１は、加わった外乱トルクΔＴに対してベルト挟圧力ＱDN1が不足し、ベルト滑りが生じてしまう問題があった。一方、外乱トルクΔＴがない場合では、安全率ＳＦによって過剰に大きな必要挟圧力ＱDN1を算出してしまうので、定常的にポンプ損失が大きくなってしまい、燃費が低下してしまう問題があった。
【０００９】
外乱トルクΔＴを直接検出することができれば上記問題を解決することができるが、そのためには路面摩擦係数が必要になってしまい、外乱トルクΔＴを検出するのは困難である。
【００１０】
また、特開平２００１−３４９４１８号公報では、エンジン負荷を低減すると共にスリップを防止した無断変速機の油圧制御装置（以下「従来技術２」という。）が提案されている。
【００１１】
従来技術２の仮想変速比演算部２８は、同公報の図１に示すように、ＣＶＴ変速比検出部２２により検出される実際の変速比γに対して１次遅れフィルタ処理を施し、仮想減速比γｅを算出する。ここで、フィルタ時定数は、ベルト滑り時のγの変化に追従しないように十分大きな値に設定されている。
【００１２】
ベルトスリップ検出部２７は、ある一定時間ΔＴ内で、減速比γと仮想減速比γｅの偏差の符号が＋、−の両極性を示し、かつ偏差が閾値αを２回超えた時点で、ベルト滑りがあることを示すスリップ検出信号を生成する。加算器２５は、スリップ検出信号が生成されたときに、目標ライン圧演算部２３で演算された目標ライン圧に補正量演算部２６で演算された補正量を加算する。そして、ＰＩＤ演算部２４は、実際のライン圧と補正された目標ライン圧とが一致するように制御量（ベルト挟圧力）を演算する。
【００１３】
図２５は、従来技術２を用いたときの減速比γ（＝プライマリシーブ回転数／セカンダリシーブ回転数）の経時変化を示す図である。
【００１４】
低μ路では、図２５に示すように、アクセル操作時のセカンダリ回転数が大きく上昇し、減速比γが急激に変化する。その結果、減速比γと仮想減速比γｅの偏差が大きくなる。そこで、ベルト滑りの誤検出を防止するためには、閾値αを大きくする必要がある。
【００１５】
しかし、閾値αを大きく設定すると、実際にベルト滑りが生じたにも拘わらず、ベルト滑りを検出できなくなる場合があり、ベルト挟圧力を増圧することができずにベルトが損傷してしまう問題があった。
【００１６】
逆に、閾値αを小さく設定すると、ベルト滑りを検出することができるものの、ベルト滑りの誤検出が増加してしまう。その結果、不必要にベルト挟圧力を増圧してしまい燃費が低下する問題があった。
【００１７】
本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、最適なベルト挟圧力を決定して燃費の低下を抑制するベルト挟圧力決定装置を提供することを目的とする。
【００１８】
また、本発明は、どのような路面状態であっても正確にベルト滑りを検出してベルト挟圧力を決定するベルト挟圧力決定装置を提供することを目的とする。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１記載の発明は、入力側シーブ、出力側シーブ、及びベルトを備えた無段階変速機のベルト滑り検出装置であって、入力側シーブの回転数を検出する第１の回転数検出手段と、出力側シーブの回転数を検出する第２の回転数検出手段と、前記第１及び第２の回転数検出手段により各々検出された回転数に基づいて、前記入力側シーブ及び前記出力側シーブの各々の掛かり径を演算する掛かり径演算手段と、エンジントルクを推定するエンジントルク推定手段と、入力側シーブ、出力側シーブ、及びベルト間のトルク伝達モデルに対して、前記第１及び第２の回転数検出手段により各々検出された回転数と、前記掛かり径演算手段により演算された掛かり径と、前記エンジントルク推定手段により推定されたエンジントルクとを用いて、ベルト滑りを検出するベルト滑り検出手段と、を備えている。
【００３７】
ベルト滑り検出手段は、無段階変速機の入力側シーブ、出力側シーブ、及びベルト間のトルク伝達モデルと、入力側シーブ及び出力側シーブの各々の回転数、掛かり径、エンジントルクを少なくとも用いて、所定のパラメータを演算し、所定のパラメータとしきい値とを比較してベルト滑りを検出する。これにより、請求項８記載の発明は、ベルト滑りを確実に検出することができる。
【００３８】
前記ベルト滑り検出手段は、入力側シーブ、出力側シーブ、及びベルト間のトルク伝達を、入力側シーブと出力側シーブの各々の掛かり径位置におけるねじれ角に応じたばね力を用いて表したトルク伝達モデルに対して、前記第１及び第２の回転数検出手段により各々検出された回転数と、前記掛かり径演算手段により演算された掛かり径と、前記エンジントルク推定手段により推定されたエンジントルクとに基づいて、前記ばね力を表すばね定数を決定し、前記決定したばね定数が所定の閾値未満のときにベルト滑りを検出する。
【００３９】
トルク伝達モデルは、入力側シーブ、出力側シーブ、ベルト間のトルク伝達を、入力側シーブと出力側シーブの各々の掛かり径位置におけるねじれ角に応じたばね力を用いて構築されたものである。上記トルク伝達モデルは、ベルト速度を未知要素として含んでなく、非常に簡易な構成になる。さらに、ばね力を表すばね定数は、ベルト滑りが起きるときに低下する性質を有し、ベルト滑りを検出するためのパラメータとなる。
【００４０】
したがって、請求項１記載の発明によれば、前記トルク伝達モデルに対して、入力側シーブ及び出力側シーブの各々の回転数と、掛かり径と、エンジントルクとに基づいて、ばね力を表すばね定数を決定し、ばね定数が所定の閾値未満のときにベルト滑りを検出することにより、演算負荷を大きく低減しつつ、ベルト滑りを確実に検出することができる。
【００４３】
請求項１記載の発明は、更に、前記出力側シーブのタイヤ回転慣性トルクを演算するタイヤ回転慣性トルク演算手段と、前記ベルト滑り検出装置によりベルト滑りが検出されたときに、前記タイヤ回転慣性トルク演算手段により演算されたタイヤ回転慣性トルクと、ベルト最大摩擦係数とを少なくとも用いて、ベルト挟圧力を決定するベルト挟圧力決定手段と、を備えている。
【００４４】
したがって、請求項１記載の発明によれば、ベルト滑りが生じたときに必要な分だけのベルト挟圧力を求めるので、従来に比べて燃費を抑制すると共に、従来のように常時必要以上にベルト挟圧力を上げてベルト損傷が生じるのを防止することができる。
【００４５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、無段階変速機の所定の状態量毎に、前記ベルト挟圧力決定装置で使用されるベルト最大摩擦係数を記憶する記憶手段と、前記ベルト滑り検出装置により検出されたベルト滑りの回数を計数する計数手段と、前記計数手段により計数されたベルト滑りの回数の頻度が閾値を超えたときに、前記無段階変速機の現在の状態量に対応するベルト最大摩擦係数を前記ベルト滑りの回数の頻度に応じて低下するように、前記記憶手段に記憶されている最大摩擦係数を修正する修正手段と、を更に備えている。
【００４６】
無段階変速機のベルト摩擦特性は、無段階変速機の例えば減速比や出力側シーブの回転数等の様々な状態量によって異なっている。そこで、記憶手段は、無段階変速機の所定の状態量毎に、ベルト挟圧力決定装置で使用されるベルト最大摩擦係数を予め記憶している。一方、計数手段は、ベルト滑り検出装置により検出されたベルト滑りの回数を計数する。
【００４７】
ベルト最大摩擦係数は、ベルトが摩耗するに従って低下する。そして、実際のベルト最大摩擦係数が、記憶手段に記憶されているベルト最大摩擦係数に比べて低下すると、ベルト滑りを検出する頻度が高くなる。
【００４８】
そこで、修正手段は、計数手段により計数されたベルト滑りの回数の頻度を求め、滑り回数の頻度が閾値を超えたか否かを判定する。そして、滑り回数の頻度が閾値を超えたときに、無段階変速機の現在の状態量に対応するベルト最大摩擦係数を、ベルト滑りの回数の頻度に応じて低下するように、記憶手段に記憶されている最大摩擦係数を修正する。
【００４９】
したがって、請求項２記載の発明によれば、ベルトが摩耗してベルト最大摩擦係数が変化したような場合であっても、常に最新のベルト最大摩擦係数を用いることができるので、正確にベルト挟圧力を決定することができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施の形態では、最初に推定原理を説明し、次に具体的な実施形態について説明する。
【００５１】
［第１の実施の形態］
１．推定原理
ベルト滑り率を算出するためには、ベルト速度とシーブ速度が必要となる。シーブ速度は、プライマリシーブ（以下「プライマリ」と省略する。）、セカンダリシーブ（以下「セカンダリ」と省略する。）の回転数及び減速比に基づき算出したベルトの掛かり径から得ることができる。しかし、ベルト速度は検出することが困難である。
【００５２】
そこで、ＣＶＴトルク伝達モデルを用いてベルト速度を推定する。
【００５３】
（１）ベルト速度の推定に必要な信号
第１の実施の形態では、ベルト速度の推定に必要な信号として、プライマリ回転数、セカンダリ回転数、プライマリシーブ圧、セカンダリシーブ圧、エンジントルクの各々の信号を用いる。なお、エンジントルクは、スロットル開度と空気流量とに基づいて推定される。
【００５４】
（２）ベルト滑り率の定義
ベルト滑り率は、駆動時、非駆動時に応じて（１）式から（４）式で定義される。なお、ω１、ω２は（５）式及び（６）式の通りである。
【００５５】
【数３】
（１）式から（６）式において、Ｓｌｉｐ１はプライマリのベルト−シーブ間の滑り率、Ｓｌｉｐ２はセカンダリのベルト−シーブ間の滑り率、Ｖはベルト速度、Ｎｉｎはプライマリの回転数、Ｎｏｕｔはセカンダリの回転数、Ｒ１はプライマリのベルト掛かり径、Ｒ２はセカンダリのベルト掛かり径である。プライマリ及びセカンダリの掛かり径は、それぞれの回転数に基づいて算出することができる。
【００５７】
ここで、駆動時であるか非駆動時であるかについては、エンジントルクＴＴの符号に基づいて判別する。具体的には（７）式に基づいて判別する。
【００５８】
【数４】
（１）式から（４）式において得られていない状態量はベルト速度Ｖである。そこで、ＣＶＴトルク伝達モデルを構築し、トルク伝達モデルに基づくオブザーバを用いてベルト速度Ｖを推定する。
【００６０】
（３）ＣＶＴトルク伝達モデル
図１は、エンジンからタイヤまでのトルク伝達を表したＣＶＴトルク伝達モデルの構成を示す図である。ＣＶＴトルク伝達モデルは、エンジン慣性、プライマリシーブ慣性、セカンダリシーブ慣性、タイヤ慣性で構成され、ベルト−シーブ間の滑りによって発生する摩擦力によってトルク伝達を行っている。
【００６１】
（３−１）ベルトμ特性の定義
ＣＶＴトルク伝達モデルでは、ベルト摩擦力の表現方法が重要である。ここではベルト−シーブ間の平均摩擦係数（以下「ベルトμ」という。）を（８）式で表現する。
【００６２】
【数５】
（８）式において、μｍａｘはベルト−シーブ間の最大摩擦係数、αはベルトμ特性を決定するパラメータである。
【００６４】
図２は、μｍａｘ＝０．１２、α＝−４０としたときのベルトμ特性と、固定シーブ比のＣＶＴを用いて計測したベルトμ特性とを比較した図である。
【００６５】
固定シーブ比については、減速比γ＝２．０、入力回転数Ｎｉｎ＝１０００ｒｐｍに設定し、入力トルクを０〜４０Ｎｍまで数Ｎｍ毎に１点ずつ上げていった時の計測結果である。固定シーブ比におけるベルト滑り率は、無負荷時（＝０Ｎｍ）の出力回転数をベルト速度とみなして算出している。図２より、ベルトμの値は異なるが、滑り率に対して湾曲する特性は似ている。したがって、ベルトμ特性は上述した（８）式によって表すことができる。
【００６６】
（３−２）ベルトμ特性の線形化
図２に示すベルトμ特性は、非線形特性を持ち、図１のＣＶＴトルク伝達モデルで取り扱うのが困難である。そこで、ベルトμ特性を現時点の動作点で線形化する。
【００６７】
図３は、ベルトμ特性を現時点の動作点（滑り率Ｓｌｉｐ１）で線形化することを説明する図である。なお、μｋ１、μｐ０は、動作点Ｓｌｉｐ１における接線勾配と切片である。
【００６８】
動作点Ｓｌｉｐ１におけるベルトμを、図３、（１）式及び（２）式を用いて、（９）式及び（１０）式で表す。ここでは、駆動時の場合を示す。
【００６９】
【数６】
なお、μｋ１はプライマリの接線勾配、μｋ２はセカンダリの接線勾配、μｐ０はプライマリの切片、μｓ０はセカンダリの切片である。
【００７１】
ＣＶＴトルク伝達モデルは、（９）式及び（１０）式のベルトμ特性の線形パラメータμｋ１、μｋ２、μｐ０、μｓ０を用いて構築する。プライマリ側の接線勾配μｋ１は、（８）式を滑り率Ｓｌｉｐ１で偏微分して、（１１）式を得る。
【００７２】
【数７】
また、プライマリ側のμ切片μｐ０は、（９）式から（１２）式を得る。
【００７４】
【数８】
滑り率Ｓｌｉｐは、推定したベルト速度Ｖを（１）式から（４）式へ代入することによって得ることとする。（９）式及び（１０）式は分母に状態量を含み、後述するようにＣＶＴトルク伝達モデルでの取り扱いが複雑になる。そこで、次の（１３）式から（１６）式を用いて、滑り速度Ｓｖに対する接線勾配μｋｖに変換する。
【００７６】
【数９】
ここで、ｉは現時点のサンプリング刻みを表す。
【００７８】
以下では、（１３）式から（１６）式が成り立つこと、すなわち、滑り率に対する接線勾配を滑り速度に対する接線勾配に変換できることについて、駆動時及びプライマリ側について説明する。
【００７９】
プライマリ側における動作点近傍でのベルトμの微小変化量Δμｐを（１７）式で表す。
【００８０】
【数１０】
ΔＳｌｉｐ１は、（１）式を線形近似することで（１８）式で表される。
【００８２】
【数１１】
ただし、（１８）式の各偏微分項は（１９）式から（２１）式の通りである。
【００８４】
【数１２】
（１９）式から（２１）式をぞれぞれ（２０）式に代入すると（２２）式となる。
【００８６】
【数１３】
ミクロスリップ状態のベルト滑りは１〜２％と考えられるので、Ｖ［ｉ］≒ω１［ｉ］・Ｒ１［ｉ］が成り立つ。この関係を用いると、（２２）式は（２３）式となる。
【００８８】
【数１４】
一方、駆動時、プライマリ側の滑り速度Ｓｖは、（２４）式で表される。
【００９０】
【数１５】
滑り速度の微小変化量ΔＳｖ１は、（２４）式を線形近似して（２５）式で得られる。
【００９２】
【数１６】
ただし、（２５）式の各偏微分項は、（２６）式から（２８）式の通りである。
【００９４】
【数１７】
（２６）式から（２８）式をそれぞれ（２５）式へ代入すると、（２９）式となる。
【００９６】
【数１８】
（２９）式のΔＳｖ１を（ω１［ｉ］・Ｒ１［ｉ］）で除すると（３０）式となる。
【００９８】
【数１９】
（３０）式と（２３）式は同じであり、（１７）式から（３１）式が成り立つ。
【０１００】
【数２０】
（３１）式を変形すると（３２）式が得られる。
【０１０２】
【数２１】
（３２）式は滑り速度に対するベルトμの接線勾配であり、（１３）式と一致する。これにより、（１３）式が成り立つことが証明された。同様にして、（１４）式から（１６）式も成り立つことを証明することができる。
【０１０４】
（３−３）ＣＶＴトルク伝達モデルの構築
ベルトμ特性は、μｋｖを用いると、（９）式及び（１０）式と同様に、次の（３３）式から（３６）式で表される。
【０１０５】
【数２２】
（３３）式から（３６）式の関係を用いると、図１に示すＣＶＴトルク伝達モデルは、（３７）式から（４２）式によって表される。
【０１０７】
【数２３】
なお、（３７）式及び（４０）式はプライマリ側の関係式、（３８）式及び（４１）式はセカンダリ側の関係式、（３９）式及び（４２）式はベルトの関係式である。また、Ｊｅはエンジン慣性、Ｊｐはプライマリ慣性、Ｊｓはセカンダリ慣性、Ｍはベルト質量、Ｔｉはプライマリ入力トルク、Ｔｏはタイヤからの伝達トルク、Ｆ１はプライマリのベルト挟圧力、Ｆ２はセカンダリのベルト挟圧力である。プライマリ入力トルクＴｉは、エンジントルクＴＴ、ポンプトルクＰｕｍｐＴＲＱを用いると、（４３）式で表される。
【０１０９】
【数２４】
また、（３８）式及び（４１）式におけるタイヤからの伝達トルクＴｏはタイヤ回転慣性トルクとし、（４４）式で算出される。
【０１１１】
【数２５】
ただし、Ｊｔはタイヤ慣性、Ｇｅａｒはデフを含むＣＶＴ出力段ギア比である。（４４）式を（３８）式及び（４１）式へ代入すると、それぞれ（４５）式、（４６）式になる。
【０１１３】
【数２６】
（３７）式、（４０）式、（４５）式、（４６）式において、プライマリ側、セカンダリ側の慣性を、（４７）式及び（４８）式のようにＪ１及びＪ２とする。
【０１１５】
【数２７】
（３７）式から（４２）式、（４５）式から（４８）式に基づき、（４９）式及び（５０）式の状態方程式が得られる。
【０１１７】
【数２８】
ただし、Ｘ＝［ω１ ω２ Ｖ］T、Ｕ＝［ＴＴ μｐ０・Ｆ１ μｓ０・Ｆ２］T、Ｙ＝［ω１ ω２］Tであり、Ｔは転置を表す。
【０１１９】
ｕ２＝μｐ０・Ｆ１、ｕ３＝μｓ０・Ｆ２は、次の（５１）式及び（５２）式に従ってフィルタ処理を行い、滑り率ノイズによる急激な変化を防ぐ。
【０１２０】
【数２９】
ただし、Ｈｚ５ｆ１、Ｈｚ５ｆ２は、ローパスフィルタ係数である。また、（４９）式及び（５０）式において、Ａ，Ｂ，Ｃの各行列は、（５３）式から（５５）式の通りである。
【０１２２】
【数３０】
ただし、（５４）式において、ｑは符号パラメータであり、駆動時はｑ＝１、非駆動時はｑ＝−１である。
【０１２４】
（４）オブザーバの設計
オブザーバは、推定誤差を補正する機能がある。そこで、オブザーバの機能を利用して、（４９）式、（５０）式、（５３）式から（５５）式に基づくオブザーバを構築する。同次元オブザーバは、（５６）式及び（５７）式で表される。
【０１２５】
【数３１】
なお、＾は推定値であることを表す。また、（５６）式において、Ｋは次の（５８）式で表されるオブザーバゲインである。
【０１２７】
【数３２】
ここで、オブザーバゲインＫは、下記のように設定する。（４９）式から（５６）式を差し引いた誤差方程式は（５９）式となる。
【０１２９】
【数３３】
なお、（５９）式のｅは誤差偏差である。オブザーバは、誤差方程式の極を設定することで構築される。（５３）式、（５５）式、（５７）式より、（Ａ−Ｋ・Ｃ）は次の（６０）式となる。
【０１３１】
【数３４】
（６０）式中、ａ１１〜ａ３３は、（５３）式のＡ行列の各要素を表す。（６０）式は３×３の行列であり、オブザーバゲインＫによって動かすことのできる極の数は２つである。（６０）式が次の（６１）式となるようにオブザーバゲインＫを設定する。
【０１３３】
【数３５】
（６１）式のλは希望の極である。（５３）式より、ａ３３は負値（マクロスリップ時は近似的に−０）であり、λを安定な極に設定すれば、（５９）式の誤差方程式は安定となる。（６０）式及び（６１）式より、オブザーバゲインＫを（６２）式のように設定する。
【０１３５】
【数３６】
オブザーバの極は、ω１，ω２の定常的な偏差と推定ノイズを考慮して、（６３）式のように設定した（重根）。
【０１３７】
【数３７】
（５６）式は微分方程式であるので、次の（６４）式を用いて推定値Ｘを更新する。
【０１３９】
【数３８】
（５）演算時の制限
上述のオブザーバは、推定した滑り率に基づいて現サンプリング時点のモデルを決定している。したがって、推定誤差が大きくなった場合、モデル誤差が拡大する可能性がある。そこで、モデル定数決定の際は制限を設けることで、モデル誤差の拡大を防止する必要がある。
【０１４１】
（５−１）μ切片の制限
μ切片の制限は、（６５）式及び（６６）式の通りである。
【０１４２】
【数３９】
（５−２）ベルト速度Ｖの制限
ベルト速度Ｖの制限は、（６７）式から（７０）式の通りである。
【０１４４】
【数４０】
（５−３）ベルト滑り率の制限
現サンプリング時点のベルトμ及び接線勾配μｖｋの算出では、（１）式から（４）式のベルト滑り率が必要となる。（１）式から（４）式は、モデル定数決定前に演算しなければならないため、ベルト速度推定値は１サンプリング前のＶ［ｉ−１］を用いる。演算したベルト滑り率に対して、次の（７１）式及び（７２）式の制約条件を与える。
【０１４６】
【数４１】
（６）ベルト滑り率の算出方法
（６３）式で設定したオブザーバの極は比較的大きい値のため、推定値はノイズ成分が大きくなる。そこで、ベルト速度推定値Ｖに、（７３）式のローパスフィルタ処理を施す。
【０１４８】
【数４２】
ここで、Ｈｚ３ｆ１，Ｈｚ３ｆ２は、ローパスフィルタ係数である。シーブ速度（ω１・Ｒ１），（ω２・Ｒ２）についても、ベルト速度と位相を揃えるため、（７３）式と同様のフィルタ処理を施す。
【０１５０】
ベルト滑り率については、（１）式から（４）式に従って、次の（７４）式から（７７）式で算出する。
【０１５１】
【数４３】
ミクロスリップ状態を検出するためのベルト滑り率は、最終的には次の（７８）式及び（７９）式で算出する。
【０１５３】
【数４４】
つぎに、このような推定原理を用いたベルト挟圧力決定装置の実施形態について説明する。
【０１５５】
２．具体的な実施形態
図４は、第１の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置の構成を示すブロック図である。
【０１５６】
ベルト挟圧力決定装置は、エンジンのスロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ１１、エンジンの吸気圧を検出する吸気圧センサ１２と、プライマリシーブ（以下「プライマリ」と省略する。）のパルス信号を生成する第１のパルスピックアップ１３と、セカンダリシーブ（以下「セカンダリ」と省略する。）のパルス信号を生成する第２のパルスピックアップ１４と、プライマリのシーブ圧を検出する第１の油圧センサ１５と、セカンダリのシーブ圧を検出する第２の油圧センサ１６と、各センサからの信号に基づいてベルト挟圧力を演算する電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という。）２０とを備えている。
【０１５７】
第１のパルスピックアップ１３は、プライマリの回転速度に応じた周波数のパルス信号を生成し、生成したパルス信号をＥＣＵ２０に供給する。第２のパルスピックアップ１４は、セカンダリの回転速度に応じた周波数のパルス信号を生成し、生成したパルス信号をＥＣＵ２０に供給する。
【０１５８】
第１の油圧センサ１５は、プライマリのシーブ圧Ｐｃ１を検出して、検出結果をＥＣＵ２０に供給する。第２の油圧センサ１６は、セカンダリのシーブ圧Ｐｃ２を検出して、検出結果をＥＣＵ２０に供給する。
【０１５９】
図５は、ＥＣＵ２０の機能的な構成を示すブロック図である。ＥＣＵ２０は、上述した推定原理を適用したＣＶＴトルク伝達モデルを用いて、ベルト速度、ベルト滑り率を演算して、そしてベルト挟圧力を決定するものである。
【０１６０】
ＥＣＵ２０は、エンジントルクを推定するエンジントルク推定回路２１と、パルス信号に基づいてプライマリの回転数を検出するプライマリ回転数検出回路２２と、パルス信号に基づいてセカンダリの回転数を検出するセカンダリ回転数検出回路２３と、プライマリ及びセカンダリの掛かり径を演算する掛かり径演算回路２４と、タイヤトルクを演算するタイヤトルク演算回路２５とを備えている。
【０１６１】
ＥＣＵ２０は、さらに、ＣＶＴトルク伝達モデルを用いてベルト速度を演算するベルト速度演算回路２６と、シーブ速度を演算するシーブ速度演算回路２７と、ベルト滑り率を演算するベルト滑り率演算回路２８と、ベルト挟圧力を決定するベルト挟圧力決定回路４０と、ベルト挟圧力決定回路４０内の後述するベルトμｍａｘマップを補正するベルトμｍａｘ補正回路５０とを備えている。
【０１６２】
エンジントルク推定回路２１は、スロットルポジションセンサ１１で検出されたスロットル開度と、吸気圧センサ１２で検出された吸気圧とに基づいてエンジントルクＴＴを推定し、推定したエンジントルクＴＴをベルト速度演算回路２６に供給する。
【０１６３】
プライマリ回転数検出回路２２は、第１のパルスピックアップ１３で検出されたパルス信号に基づいてプライマリ回転数Ｎｉｎを検出し、プライマリ回転数Ｎｉｎを掛かり径演算回路２４、ベルト速度演算回路２６及びシーブ速度演算回路２７に供給する。
【０１６４】
セカンダリ回転数検出回路２３は、第２のパルスピックアップ１４で検出されたパルス信号に基づいてセカンダリ回転数Ｎｏｕｔを検出し、セカンダリ回転数Ｎｏｕｔを掛かり径演算回路２４、タイヤトルク演算回路２５、ベルト速度演算回路２６及びシーブ速度演算回路２７に供給する。
【０１６５】
掛かり径演算回路２４は、プライマリ回転数Ｎｉｎ、セカンダリ回転数Ｎｏｕｔを用いて、（８０），（８１）式に従って、プライマリ及びセカンダリの掛かり径Ｒ１，Ｒ２を演算する。
【０１６６】
【数４５】
ただし、減速比γ＝（Ｎｉｎ／Ｎｏｕｔ）であり、ａ，ｂ，ｃは定数である。そして、掛かり径演算回路２４は、掛かり径Ｒ１，Ｒ２をベルト速度演算回路２６及びシーブ速度演算回路２７に供給する。
【０１６８】
タイヤトルク演算回路２５は、セカンダリ回転数検出回路２３で検出されたセカンダリ回転数Ｎｏｕｔをセカンダリシーブ回転速度ω２に変換した後、これを微分してセカンダリシーブ回転加速度を演算する。さらに、セカンダリシーブ回転加速度、タイヤ慣性Ｊｔ、デフを含むＣＶＴ出力段ギア比Ｇｅａｒに基づいて、（８２）式に従ってタイヤ回転慣性トルクＴｏを演算する。
【０１６９】
【数４６】
そして、タイヤトルク演算回路２５は、演算したタイヤ回転慣性トルクＴｏをベルト速度演算回路２６に供給する。
【０１７１】
ベルト速度演算回路２６は、（８３）式の非線形ベルトμ特性を用いて、以下のようにベルト速度を演算する。
【０１７２】
【数４７】
ここで、αはμ特性を決定するパラメータであり、μｍａｘは後述するベルトμｍａｘマップ４１に記述されている値である。ベルト速度演算回路２６は、上記ベルトμ特性を線形化し、さらに各回路で逐次演算されたパラメータを用いてＣＶＴトルク伝達モデルによりベルト速度を演算する。
【０１７４】
図６は、ベルト速度演算回路２６の処理手順を示すフローチャートである。すなわち、ベルト速度演算回路２６は、各回路から供給されたパラメータを用いて、ステップＳＴ１からステップＳＴ６までの処理を実行することでベルト速度Ｖを推定する。
【０１７５】
ステップＳＴ１では、前回のサンプリング時点のベルト滑り率Ｓｌｉｐ１を上述した（８３）式に代入して、現在のベルトμｐを演算する。同様に、前回のサンプリング時点のベルト滑り率Ｓｌｉｐ２を上述した（８３）式に代入して、現在のベルトμｓを演算して、ステップＳＴ２に移行する。
【０１７６】
ステップＳＴ２では、ベルトμｐ，μｓ、前回のサンプリング時点のベルト滑り率Ｓｌｉｐ１，Ｓｌｉｐ２を用いて、プライマリ及びセカンダリの接線勾配μｋｖ１，μｋｖ２、切片μｐ０，μｓ０を演算する。
【０１７７】
例えばプライマリ側については、前回のベルト滑り率Ｓｌｉｐ１を用いて（８４）式に従って、接線勾配μｋ１を演算する。
【０１７８】
【数４８】
そして、駆動時の場合には接線勾配μｋ１を（８５）式に代入し、非駆動時の場合には接線勾配μｋ１を（８６）式に代入して、接線勾配μｋｖ１を演算する。
【０１８０】
【数４９】
ただし、非駆動時のＶ［ｉ］は前回のサンプリング時点のベルト速度である。一方、μ切片μｐ０については、ベルトμｐを用いて次の（８７）式に従ってμｐ０を演算する。
【０１８２】
【数５０】
そして、セカンダリ側についても同様に、ベルトμｓ、前回のベルト滑り率Ｓｌｉｐ２を用いて、接線勾配μｋｖ２及びμ切片μｓ０を演算して、ステップＳＴ３に移行する。なお、切片μｐ０，μｓ０を演算する際には、（６５）式及び（６６）式の制限を適用する。
【０１８４】
ステップＳＴ３では、現在のプライマリシーブ圧Ｐｃ１に基づいてプライマリ側のベルト挟圧力Ｆ１（＝Ｐｃ１・プライマリシーブ受圧面積Ａ１）と、現在のセカンダリシーブ圧Ｐｃ２に基づいてセカンダリ側のベルト挟圧力Ｆ２（＝Ｐｃ２・セカンダリシーブ受圧面積Ａ２）とを演算して、ステップＳＴ４に移行する。
【０１８５】
ステップＳＴ４では、滑り率ノイズによる急激な変化を抑制すべく、ｕ２（＝μｐ０・Ｆ１）及びｕ３（＝μｓ０・Ｆ２）に対して、上述した（５１）式及び（５２）式に従ってフィルタ処理を行い、ステップＳＴ５に移行する。
【０１８６】
ステップＳＴ５では、ステップＳＴ２及び３で演算された各パラメータ、他の回路から逐次供給されるパラメータ、予め初期値として設定されたパラメータ（例えば、（４８）式のセカンダリ側の慣性Ｊ２等）を用いて、次の（８８）から（９４）式に従って、行列Ｘに含まれるベルト速度Ｖを同定する。
【０１８７】
【数５１】
なお、行列Ａ，Ｂ，Ｃは、上述した（５３）から（５５）式の通りである。行列Ｕのパラメータ（μｐ０・Ｆ１）及び（μｓ０・Ｆ２）は、ステップＳＴ４でフィルタ処理されたものである。また、ベルト速度Ｖの演算では、（６７）式から（７０）式の制限を適用する。そして、ベルト速度Ｖを同定すると、ステップＳＴ６に移行する。
【０１８９】
ステップＳＴ６では、推定されたベルト速度Ｖに対して、上述した（７３）式に従ってローパスフィルタ処理を行って、再びステップＳＴ１にリターンする。そして、ベルト速度演算回路２６は、このような処理によって得られたベルト速度Ｖをベルト滑り率演算回路２８に供給する。
【０１９０】
以上のように、ベルト速度演算回路２６は、上述したＣＶＴトルク伝達モデルを用いてベルト速度Ｖを演算する。ここで、ＣＶＴトルク伝達モデルは、エンジン慣性、プライマリ慣性、セカンダリ慣性、タイヤ慣性で構成され、ＣＶＴベルトと各シーブ間の滑りによって発生する非線形ベルトμ特性を、ある動作点における線形ベルトμ特性で表したもの用いて構築されたモデルである。
【０１９１】
したがって、ベルト速度演算回路２６は、ベルトμ特性が線形領域だけでなく非線形領域にある場合でも、精度よくベルト速度を演算することができる。また、タイヤからの伝達トルクをタイヤ回転慣性モデルで表すことにより、タイヤ外乱があった場合でもその影響を考慮して、正確にベルト速度を演算することができる。
【０１９２】
シーブ速度演算回路２７は、プライマリ回転数検出回路２２で検出されたプライマリ回転数Ｎｉｎと、掛かり径演算回路２４で演算されたプライマリの掛かり径Ｒ１とに基づいて、プライマリシーブ速度（ω１・Ｒ１）を演算する。同様に、セカンダリ回転数検出回路２３で検出されたセカンダリ回転数Ｎｏｕｔと、掛かり径演算回路２４で演算されたセカンダリの掛かり径Ｒ２とに基づいて、セカンダリのシーブ速度（ω２・Ｒ２）を演算する。
【０１９３】
さらに、シーブ速度演算回路２７は、ベルト速度Ｖと位相を揃えるために、シーブ速度（ω１・Ｒ１），（ω２・Ｒ２）の各々に対して、（７３）式に従ってローパスフィルタ処理を行う。そして、ローパスフィルタ処理済みのシーブ速度（ω１・Ｒ１），（ω２・Ｒ２）をベルト滑り率演算回路２８に供給する。
【０１９４】
ベルト滑り率演算回路２８は、ベルト速度Ｖ、プライマリシーブ速度（ω１・Ｒ１）及びセカンダリシーブ速度（ω２・Ｒ２）に基づいて、ベルト滑り率を演算する。
【０１９５】
具体的に駆動時では、（７４）式及び（７５）式に従ってプライマリ側のベルト滑り率Ｓｌｉｐ１を演算する。非駆動時では、（７６）式及び（７７）式に従ってセカンダリ側のベルト滑り率Ｓｌｉｐ２を演算する。そして、ミクロスリップ状態を検出するために、（７８）式及び（７９）式に従ってフィルタ処理を行い、フィルタ処理済みのベルト滑り率Ｓｌｉｐ１，Ｓｌｉｐ２をベルト挟圧力決定回路４０に供給する。
【０１９６】
（ベルト挟圧力決定回路４０）
ベルト挟圧力決定回路４０は、ＣＶＴ状態量毎にベルトμｍａｘを記憶しているベルトμｍａｘマップ４１と、ベルトμｍａｘ及びベルト滑り率Ｓｌｉｐを用いてベルト挟圧力を演算する挟圧力演算回路４２とを備えている。
【０１９７】
ベルトμｍａｘマップ４１は、ＣＶＴ状態量（例えば、減速比γやセカンダリ回転数）毎に、セカンダリの最適なシーブ圧を演算するためのベルトμｍａｘを記憶している。そして、ベルトμｍａｘマップ４１は、現在のＣＶＴ状態量に対応するベルトμｍａｘを読み出して、挟圧力演算回路４２に供給する。
【０１９８】
挟圧力演算回路４２は、ベルト滑り率演算回路２８で演算されたセカンダリ側のベルト滑り率Ｓｌｉｐ２と所定の閾値とを比較し、ベルト滑り率Ｓｌｉｐ２が所定の閾値を超えたときにベルト滑りを検出する。
【０１９９】
そして、挟圧力演算回路４２は、ベルト滑りを検出したときに、ベルト滑り率演算回路２８から供給されたベルト滑り率Ｓｌｉｐ２と、ベルトμｍａｘマップ４１から読み出されたベルトμｍａｘを用いて、次の（９５）式から（９７）式に従ってセカンダリ側の最適なシーブ圧Ｐｃ２を演算する。
【０２００】
【数５２】
ここで、Ｄはベルト滑り率偏差に対する油圧補正係数、Ｓｌｉｐ＿ｄはベルトの最大摩擦力μｍａｘを発生させるための目標ベルト滑り率（２％程度）、１１°はシーブ面傾角である。また、シーブ圧Ｐｃ２0は、必要最低限の値である。つまり、（９５）式は、シーブ圧Ｐｃ２0に［Ｄ（Ｓｌｉｐ２−Ｓｌｉｐ＿ｄ）］を加算することで、必要最低限の値に若干余裕を持たせたシーブ圧Ｐｃ２を求めることを示している。
【０２０２】
さらに、挟圧力演算回路４２は、（９５）式により演算されたシーブ圧Ｐｃ２とセカンダリシーブ受圧面積Ａ２とに基づいて、セカンダリの最適なベルト挟圧力Ｆ２（＝Ｐｃ２・Ａ２）を演算する。
【０２０３】
（ベルトμｍａｘ補正回路５０）
図７は、ベルトμｍａｘ補正回路５０の機能的な構成を示すブロック図である。ベルトμｍａｘ補正回路５０は、ＣＶＴベルトの経時劣化によって実際のベルトμｍａｘが低下した場合に、低下量に応じてベルトμｍａｘマップ４１を補正するものである。
【０２０４】
ベルトμｍａｘ補正回路５０は、ベルト滑りを検出するベルト滑り検出回路５１と、ベルト滑りの有無に応じてタイマＯＮ信号又はタイマＯＦＦ信号を発生するタイマＯＮ−ＯＦＦ回路５２と、時間カウントを行うタイマ回路５３と、滑り回数をカウントする滑り回数カウンタ回路５４と、滑り回数カウント値と所定の閾値とを比較するしきい値比較回路５５と、ベルトμｍａｘの低下量を決定するμｍａｘ低下量決定回路５６と、ベルトμｍａｘマップ４１を修正するベルトμｍａｘマップ修正回路５７とを備えている。
【０２０５】
ベルト滑り検出回路５１は、ベルト滑り率演算回路２８から供給されたセカンダリのベルト滑り率Ｓｌｉｐ２と所定の閾値とを比較する。そして、ベルト滑り率Ｓｌｉｐ２が所定の閾値を超えたときにベルト滑りを検出し、検出結果をタイマＯＮ−ＯＦＦ回路５２及びタイマ回路５３に供給する。
【０２０６】
タイマＯＮ−ＯＦＦ回路５２は、ベルト滑り検出回路５１によってベルト滑りが検出されていないときはタイマＯＦＦ信号を生成し、ベルト滑りが検出されているときにタイマＯＮ信号を生成し、生成した信号をタイマ回路５３及び滑り回数カウンタ回路５４に供給する。
【０２０７】
タイマ回路５３は、タイマＯＮ−ＯＦＦ回路５２からタイマＯＮ信号が供給されると時間カウントを開始し、時間カウント値をタイマＯＮ−ＯＦＦ回路５２及びμｍａｘ低下量決定回路５６に供給する。なお、タイマＯＦＦ信号が供給されると時間カウントを停止する。
【０２０８】
ところで、タイマＯＮ−ＯＦＦ回路５２は、タイマ回路５３でカウントされた時間カウント値が所定の閾値以下の場合では、タイマＯＮ信号を発生し続けてタイマ回路５３を動作させる。一方、時間カウント値が所定の閾値を超えた場合では、タイマＯＦＦ信号してタイマ回路５３を停止（＝カウント値ゼロ）させる。
【０２０９】
滑り回数カウンタ回路５４は、タイマＯＮ−ＯＦＦ回路５２からタイマＯＮ信号が供給されている間、ベルト滑り検出回路５１で検出された滑り回数をカウントアップして、滑り回数カウント値をしきい値比較回路５５に供給する。なお、滑り回数カウンタ回路５４は、タイマＯＮ−ＯＦＦ回路５２からタイマＯＦＦ信号が供給されると、滑り回数カウント値をゼロにする。
【０２１０】
しきい値比較回路５５は、滑り回数カウンタ回路５４でカウントされた滑り回数カウント値と所定の閾値とを比較する。滑り回数カウント値が所定の閾値を超えた場合、当該滑り回数カウント値をμｍａｘ低下量決定回路５６に供給する。
【０２１１】
μｍａｘ低下量決定回路５６は、タイマ回路５３でカウントされた時間カウント値と、しきい値比較回路５５から供給された滑り回数カウント値とに基づいて、滑り頻度（＝滑り回数カウント値／時間カウント値）を演算する。そして、滑り頻度に基づいてベルトμｍａｘ低下量を演算する。ここで、ベルトμｍａｘ低下量は、滑り頻度が大きくなるに従って大きくなる。そして、μｍａｘ低下量決定回路５６は、演算したベルトμｍａｘ低下量をベルトμｍａｘマップ修正回路５７に供給する。
【０２１２】
ベルトμｍａｘマップ修正回路５７は、ベルトμｍａｘマップ４１に記述されている現在のＣＶＴ状態量に対応するベルトμｍａｘを修正することを決定する。そして、μｍａｘ低下量決定回路５６で決定されたベルトμｍａｘ低下量に従って、ベルトμｍａｘマップ４１のベルトμｍａｘの値を下げる修正を行う。
【０２１３】
このように、ベルトμｍａｘ補正回路５０は、ベルト滑りの頻度が高くなった場合には、ＣＶＴベルトが摩耗してベルトμｍａｘが低下したと判定して、ベルト滑りの頻度の大きさに応じてベルトμｍａｘを低下させる。
【０２１４】
この結果、ベルト挟圧力決定回路４０は、常に最新のベルトμｍａｘを用いることができるので、ＣＶＴベルトが摩耗してベルトμｍａｘが変化したような場合であっても、正確にベルト挟圧力を決定することができる。
【０２１５】
図８は、低μ路でのアクセル操作によりタイヤ空転後、高μ路に進入してタイヤ回転慣性によりベルト滑りを起こした場合のミクロスリップ推定結果を示す図である。（Ａ）は減速比γ及びスロットル開度、（Ｂ）は入力推定トルクＴｉ及びドライブシャフトトルク、（Ｃ）はプライマリシーブ圧及びセカンダリシーブ圧、（Ｄ）はプライマリ回転数、（Ｅ）はセカンダリ回転数、（Ｆ）はセカンダリシーブ速度、（Ｇ）はプライマリのベルト滑り率の経時変化を示す図である。
【０２１６】
同図（Ｇ）に示すように、ベルト滑り率の推定値は１〜２％程度になり、妥当な推定結果を得ることができた。また、低μ路でのアクセル操作後、高μ路へ進入した時点でタイヤ慣性トルクによりベルト滑りを起こしたときは、ベルト滑り率の大きさが２％を超え、ベルト滑りを検出することができた。
【０２１７】
図９は、車速１００ｋｍ／ｈの定常走行時のミクロスリップ推定結果を示す図である。（Ａ）から（Ｇ）は図８と同様である。図９（Ｇ）に示すように、ベルト滑り率の推定値は１〜２％程度になり、妥当な推定結果を得ることができた。
【０２１８】
以上のように、第１の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置は、エンジン慣性、プライマリ慣性、セカンダリ慣性、タイヤ慣性で構成され、ＣＶＴベルトと各シーブ間の滑りによって発生する非線形ベルトμ特性を介して構築されたＣＶＴトルク伝達モデルを用いることで、ベルトμ特性が線形領域だけでなく非線形領域にある場合でも、ベルト速度やベルト滑り率を精度よく演算することができる。また、タイヤからの伝達トルクをタイヤ回転慣性モデルで表すことにより、タイヤ外乱があった場合でもその影響を考慮して、ベルト速度やベルト滑り率を正確に演算することができる。
【０２１９】
そして、ベルト挟圧力決定装置は、このようなベルト滑り率を用いてベルト滑りを検出するので、タイヤ外乱の影響によってベルト滑りが起きたときでも、正確に検出することができる。さらに、ベルト滑りが生じていないときはベルト挟圧力を上げる必要がなく、ベルト滑りを検出したときに必要な分だけベルト挟圧力（シーブ圧）を上げるので、従来に比べて燃費を抑制すると共に、従来のように常時必要以上にベルト挟圧力を上げてベルト損傷が生じるのを防止することができる。
【０２２０】
［第２の実施の形態］
１．推定原理
（１）ベルト速度の推定に必要な信号
第２の実施の形態では、ベルト速度の推定に必要な信号として、プライマリ回転数、セカンダリ回転数、エンジントルクの各々の信号を用いる。
【０２２１】
（２）ＣＶＴトルク伝達モデル
図１０は、ベルト式ＣＶＴをモデル化した第２の実施の形態に係るＣＶＴトルク伝達モデルを示す図である。上記ＣＶＴトルク伝達モデルは、ベルト摩擦力によってプライマリからセカンダリへエンジントルクを伝達し、ギアを介してタイヤを駆動する様子を表すモデルである。このＣＶＴトルク伝達モデルにおいては、ベルト摩擦力は、線形領域ではベルト滑り速度に比例するので、ばね定数ｋ１，ｋ２を持つばね力を用いて表現できる。
【０２２２】
図１１は、ベルト滑り速度（＝ベルト速度−シーブ速度）に対するベルト摩擦力特性の実験結果を示す図である。図１１によると、ベルト摩擦力は、ベルト滑り域に達するまでほぼ線形である。第２の実施の形態では、ベルト滑り域のベルト摩擦力は扱わないので、ベルト摩擦力は、ばね定数ｋとベルト滑り速度の積で表現できる。
【０２２３】
図１０に示すＣＶＴトルク伝達モデルに対し、下記の（１０１）から（１０４）式までの運動方程式が成り立つ。
【０２２４】
【数５３】
（１０１）式はプライマリ、（１０２）式はセカンダリ、（１０３）式はベルト、（１０４）式はタイヤ慣性の運動方程式である。ただし、各記号は次の通りである。
【０２２６】
Ｊ１，Ｊ２：プライマリ慣性，セカンダリ慣性［ｋｇ・ｍ2］
ＭＢ：ベルト質量［ｋｇ］
ＶＢ：ベルト速度［ｍ／ｓ］
ω１，ω２：プライマリ回転速度、セカンダリ回転速度［ｒａｄ／ｓ］
Ｒ１：プライマリのベルト掛かり径［ｍ］
Ｒ２：プライマリのベルト掛かり径［ｍ］
ｋ１：プライマリ側の摩擦力勾配［Ｎ・ｓ／ｒａｄ］
ｋ２：セカンダリ側の摩擦力勾配［Ｎ・ｓ／ｒａｄ］
Ｆ１：プライマリ側のベルト摩擦力切片［Ｎ］
Ｆ２：セカンダリ側のベルト摩擦力切片［Ｎ］
ＴＴ：エンジントルク［Ｎｍ］
Ｔｏｕｔ：タイヤ外乱トルク［Ｎｍ］
Ｊｔ：タイヤ慣性［ｋｇ・ｍ2］
Ｇｅａｒ：デフ等のギア比
ωｔ：タイヤ回転速度（＝ω１／Ｇｅａｒ）［ｒａｄ／ｓ］
Ｒ１，Ｒ２は、減速比γ（＝ω１／ω２）を用いて、次の（１０５）式及び（１０６）式の近似式により算出する。
【０２２７】
【数５４】
ただし、ａ，ｂ，ｃは定数である。
【０２２９】
（３）ベルト加速度の推定
（１０１）式から（１０４）式までを微分してまとめると、（１０７）から（１０９）式が得られる。
【０２３０】
【数５５】
図１１より、摩擦力切片は、ベルト滑り近傍までほぼ固定値として扱えるため、微分によって消去される。また、微小時間内の掛かり径の変化は、ＣＶＴの応答が数Ｈｚ程度であることから無視できる。
【０２３２】
（１０７）から（１０９）式より、次の（１１０）から（１１４）式の状態方程式が得られる。
【０２３３】
【数５６】
ただし、行列Ａ，Ｂ，Ｃは次の（１１５）から（１１７）式の通りである。
【０２３５】
【数５７】
（４）オブザーバの設計
（１１０）から（１１７）式に基づきベルト加速度を推定するオブザーバを設計する。同次元オブザーバは、次の（１１８）から（１２１）式で表すことができる。ただし、式中の“＾”は推定値であることを表す。
【０２３７】
【数５８】
（１１８）式におけるＫがオブザーバゲインであり、ベルト加速度の推定精度を左右する。オブザーバゲインＫは、（１１０）式から（１１８）式を差し引いた誤差方程式の極が希望の極となるように設定する。誤差方程式は（１２２）式となる。
【０２３９】
【数５９】
［Ａ−Ｋ・Ｃ］を希望の極に設定する最も簡単な方法は、［Ａ−Ｋ・Ｃ］を対角行列にすることである。オブザーバゲインＫによって動かせる要素は第１列及び第２列であり、第１列及び第２列が対角となるようにオブザーバゲインＫを決定する。ここで、見やすくするために、行列Ａを（１２３）式で記述し、オブザーバゲインＫを（１２４）式で記述する。
【０２４１】
【数６０】
（１１７），（１２３），（１２４）式より、［Ａ−Ｋ・Ｃ］は（１２５）から（１３１）式となる。
【０２４３】
【数６１】
ただし、（１２６），（１２９）式におけるλは希望の極である。（１２５）から（１３１）式によると、オブザーバゲインＫは次の（１３２）式となる。
【０２４５】
【数６２】
（１２５），（１３２）式より、（１２５）式の［Ａ−Ｋ・Ｃ］は（１３３）式となる。
【０２４７】
【数６３】
（１３３）式のλは負の値となるように設計する。また、ａ３３は、（１１５）式から明らかなように、必ず負の値である。以上の結果から、（１１５）から（１２１），（１３２）式を用いてベルト加速度を推定することができる。
【０２４９】
（５）ベルト速度の推定
（１１８）式をＴｕｓｔｉｎｅ変換により離散化し、離散化したモデルからベルト加速度が得られる。ベルト速度は、ベルト加速度の積分により、（１３４）式のように算出される。
【０２５０】
【数６４】
ただし、サンプリングの刻みをｉで表し、ｉは現在のサンプリング時点を表す。
【０２５２】
ベルト滑り率Ｓｌｉｐを（１３５）式に従って算出する。
【０２５３】
【数６５】
上述したように、オブザーバの基本である運動方程式は、微小時間内でのベルト摩擦力切片及び掛かり径の時間的変化を無視している。ただし、実際にはこれらの値はゼロではない。また、掛かり径は近似式で算出するために誤差が生じ、（１３４）式は定常的な積分誤差が生じる可能性がある。
【０２５５】
そこで、（１３５）式で演算される滑り率に対し、次の（１３６）式によるハイパスフィルタ処理を施し、定常的な滑り率誤差を除去する。つまり、（１３６）式は、ベルト滑りが生じて過渡的に滑り率誤差が大きくなった場合に値を持つ。
【０２５６】
【数６６】
ただし、ＡＨ，ＢＨはハイパスフィルタ係数である。
【０２５８】
（６）トラクションタイプのＣＶＴの場合
ここまでベルト式ＣＶＴを例に挙げて説明したが、トラクションタイプのＣＶＴについても同様に適用することができる。トラクションタイプの場合、（１０１）から（１０３）式の代わりに、次の（１３７）から（１４０）式の運動方程式を用いればよい。
【０２５９】
【数６７】
ただし、各記号は次の通りである。
【０２６１】
Ｊ１：プライマリパワーローラ慣性［ｋｇ・ｍ2］
Ｊ２：セカンダリパワーローラ慣性［ｋｇ・ｍ2］
ω１，ω２：プライマリ回転速度、セカンダリ回転速度［ｒａｄ／ｓ］
ＶＢ：ディスク回転速度［ｍ／ｓ］
ＭＢ：ベルト質量［ｋｇ］
Ｒ１：プライマリのディスク掛かり径［ｍ］
Ｒ２：プライマリのディスク掛かり径［ｍ］
ｋ１：プライマリ側の摩擦力勾配［Ｎ・ｓ／ｒａｄ］
ｋ２：セカンダリ側の摩擦力勾配［Ｎ・ｓ／ｒａｄ］
Ｆ１：プライマリ側のディスク摩擦力切片［Ｎ］
Ｆ２：セカンダリ側のディスク摩擦力切片［Ｎ］
ＴＴ：エンジントルク［Ｎｍ］
Ｔｏｕｔ：タイヤ外乱トルク［Ｎｍ］
Ｊｔ：タイヤ慣性［ｋｇ・ｍ2］
Ｇｅａｒ：デフ等のギア比
ωｔ：タイヤ回転速度（＝ω１／Ｇｅａｒ）［ｒａｄ／ｓ］
以上より、常に最適なベルト挟圧力でＣＶＴを運転することが可能となる。つぎに、このような推定原理を用いたベルト挟圧力決定装置の実施形態について説明する。
【０２６２】
２．具体的な実施形態
図１２は、第２の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置の構成を示すブロック図である。なお、第１の実施の形態と同一の回路には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０２６３】
ベルト挟圧力決定装置は、エンジンのスロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ１１、エンジンの吸気圧を検出する吸気圧センサ１２と、プライマリのパルス信号を生成する第１のパルスピックアップ１３と、セカンダリのパルス信号を生成する第２のパルスピックアップ１４と、各センサからの信号に基づいてベルト挟圧力を演算するＥＣＵ２０とを備えている。
【０２６４】
図１３は、ＥＣＵ２０の機能的な構成を示すブロック図である。
【０２６５】
ＥＣＵ２０は、エンジントルクを推定するエンジントルク推定回路２１と、パルス信号に基づいてプライマリの回転数を検出するプライマリ回転数検出回路２２と、パルス信号に基づいてセカンダリの回転数を検出するセカンダリ回転数検出回路２３と、プライマリ及びセカンダリの掛かり径を演算する掛かり径演算回路２４と、タイヤトルクを演算するタイヤトルク演算回路２５とを備えている。
【０２６６】
ＥＣＵ２０は、さらに、ベルト加速度を演算するベルト加速度演算回路２９と、ベルト加速度を積分してベルト速度を演算するベルト速度演算回路３０と、シーブ速度を演算するシーブ速度演算回路２７と、ベルト滑り率を演算するベルト滑り率演算回路２８と、ベルト挟圧力を決定するベルト挟圧力決定回路４０と、ベルト挟圧力決定回路３０内の後述するベルトμｍａｘマップを補正するベルトμｍａｘ補正回路５０とを備えている。
【０２６７】
エンジントルク推定回路２１は、推定したエンジントルクＴＴをベルト加速度演算回路２９に供給する。
【０２６８】
プライマリ回転数検出回路２２は、プライマリ回転数Ｎｉｎを検出し、掛かり径演算回路２４、シーブ速度演算回路２７及びベルト加速度演算回路２９に供給する。セカンダリ回転数検出回路２３は、セカンダリ回転数Ｎｏｕｔを検出し、掛かり径演算回路２４、タイヤトルク演算回路２５、シーブ速度演算回路２７及びベルト加速度演算回路２９に供給する。
【０２６９】
掛かり径演算回路２４は、プライマリ及びセカンダリの掛かり径Ｒ１，Ｒ２を演算し、シーブ速度演算回路２７及びベルト加速度演算回路２９に供給する。
【０２７０】
タイヤトルク演算回路２５は、セカンダリ回転数検出回路２３で検出されたセカンダリ回転数Ｎｏｕｔからセカンダリシーブ回転速度ω２を演算した後、これを微分する。そして、セカンダリシーブ回転加速度、タイヤ慣性Ｊｔ、デフを含むＣＶＴ出力段ギア比Ｇｅａｒに基づいて、（１４１）式に従ってタイヤ外乱トルクＴｏｕｔを演算する。
【０２７１】
【数６８】
そして、タイヤトルク演算回路２５は、演算したタイヤ外乱トルクＴｏｕｔをベルト加速度演算回路２９に供給する。
【０２７３】
ベルト加速度演算回路２９は、プライマリ回転数Ｎｉｎから回転速度ω１を、セカンダリ回転数Ｎｏｕｔから回転速度ω２を演算し、これらの微分値であるプライマリ及びセカンダリの回転加速度を演算する。
【０２７４】
そして、上記プライマリ及びセカンダリの回転加速度、プライマリ及びセカンダリの掛かり径Ｒ１，Ｒ２、タイヤ外乱トルクＴｏｕｔ、さらに予め設定されたパラメータである摩擦力勾配ｋ１，ｋ２、ベルト質量ＭＢ、プライマリ慣性Ｊ１、セカンダリ慣性Ｊ２を用いて、次の（１４２）から（１５０）式に従って、行列Ｘに含まれるベルト加速度を同定する。
【０２７５】
【数６９】
ベルト速度演算回路３０は、ベルト加速度演算回路２９で同定されたベルト加速度について、上述した（１３４）式に従って積分してベルト速度ＶＢを求め、ベルト滑り率演算回路２８に供給する。
【０２７７】
ベルト滑り率演算回路２８は、ベルト速度ＶＢと、シーブ速度演算回路２７から供給されたプライマリシーブ速度（ω１・Ｒ１）とに基づいて、上述した（１３５）式に従ってプライマリ側のベルト滑り率Ｓｌｉｐ１を演算する。同様に、ベルト速度ＶＢとセカンダリシーブ速度（ω２・Ｒ２）とに基づいて、セカンダリ側のベルト滑り率Ｓｌｉｐ２を演算する。
【０２７８】
さらに、ベルト滑り率演算回路２８は、演算したベルト滑り率Ｓｌｉｐ１，Ｓｌｉｐ２に対して、上述した（１３６）式に従ってハイパスフィルタ処理を施し、処理済みのベルト滑り率Ｓｌｉｐ＿Ｈをベルト挟圧力決定回路４０に供給する。なお、ベルト滑り率演算回路２８は、第１の実施の形態と同様にベルト滑り率Ｓｌｉｐ１，Ｓｌｉｐ２を演算してもよい。
【０２７９】
ベルト挟圧力決定回路４０は、第１の実施の形態と同様に構成されており、ＣＶＴ状態量毎にベルトμｍａｘを記憶しているベルトμｍａｘマップ４１と、ベルト挟圧力を演算する挟圧力演算回路４２とを備えている。
【０２８０】
挟圧力演算回路４２は、ベルト滑りを検出したときに、ベルト滑り率演算回路２８から供給されたベルト滑り率Ｓｌｉｐ２と、ベルトμｍａｘマップ４１から読み出されたベルトμｍａｘとを用いて、上述した（９５）式から（９７）式に従ってセカンダリ側の最適なシーブ圧Ｐｃ２を演算する。さらに、シーブ圧Ｐｃ２とセカンダリシーブ受圧面積Ａ２とに基づいて、セカンダリの最適なベルト挟圧力Ｆ２（＝Ｐｃ２・Ａ２）を演算する。
【０２８１】
ベルトμｍａｘ補正回路５０は、第１の実施の形態と同様に図７に示すように構成されている。したがって、ベルトμｍａｘ補正回路５０は、ＣＶＴベルトの経時劣化によって実際のベルトμｍａｘが低下した場合に、低下量に応じてベルトμｍａｘマップ４１を補正することができる。
【０２８２】
図１４は、実車データを用いたベルト滑り率Ｓｌｉｐ＿Ｈの推定結果を示す図である。（Ａ）はプライマリ回転数及びセカンダリ回転数、（Ｂ）はスロットル開度、エンジントルク及び前後加速度、（Ｃ）はドライブシャフトトルク、（Ｄ）はシーブ速度及びベルト速度推定値、（Ｅ）はベルト滑り率推定値のそれぞれの経時変化を示す図である。
【０２８３】
ここでは、低μ路でのアクセルによりタイヤが空転し、空転状態で高μ路に進入したためにベルト滑りを起こした。同図（Ｃ）及び（Ｅ）によると、インパルス的なドライブシャフトトルクの増加時にベルト滑りが生じていると考えられ、その時点に対応して滑り率が大きくなった。つまり、ベルト滑りが起きたときに、ベルト滑りを正確に検出することができた。
【０２８４】
以上のように、第２の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置は、エンジン慣性、プライマリ慣性、セカンダリ慣性、タイヤ慣性で構成され、かつＣＶＴベルトと各シーブ間の滑りによって発生する線形領域のベルトμ特性を介して構築されたＣＶＴトルク伝達モデルを用いることで、ベルト速度やベルト滑り率を精度よく演算することができる。特に、線形領域のベルトμ特性をばね定数とベルト滑り速度の積で表すことで、演算負荷を低減することができる。
【０２８５】
また、タイヤからの伝達トルクをタイヤ回転慣性モデルで表すことにより、タイヤ外乱があった場合でもその影響を考慮して、ベルト速度やベルト滑り率を正確に演算することができる。
【０２８６】
したがって、第２の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置は、第１の実施の形態と同様に、タイヤ外乱の影響によってベルト滑りが起きたときでも、正確にベルト滑りを検出し、さらに、必要な分だけベルト挟圧力を上げることができるので、必要以上にベルト挟圧力を上げてベルトに損傷が生じるのを防止することができる。
【０２８７】
［第３の実施の形態］
１．推定原理
第３の実施の形態では、プライマリ、セカンダリのトルク伝達をばね力による伝達とみなし、未知はね定数を持つモデルと回転数およびエンジントルクに基づきばね定数を同定し、同定したばね定数の低下時にベルト滑り検出（以下「マクロスリップ検出」という。）する方法を用いる。以下に、ばね定数の同定に必要な信号、トルク伝達モデル、ばね定数同定方法、マクロスリップ検出方法について述べる。
【０２８８】
（１）ばね定数の同定に必要な信号
第３の実施の形態では、ばね定数の同定に必要な信号として、第２の実施の形態と同様にプライマリ回転数、セカンダリ回転数、エンジントルクの各々の信号を用いる。
【０２８９】
（２）トルク伝達モデル
図１５は、第３の実施の形態に係るＣＶＴトルク伝達モデルを示す図である。
【０２９０】
ＣＶＴトルク伝達モデルは、エンジン慣性Ｊｅ、プライマリ慣性Ｊｐ、セカンダリ慣性Ｊｓ、タイヤ慣性Ｊｔで構成されている。プライマリ、セカンダリ間のトルク伝達は、両者間の掛かり径位置でのねじれ角に応じたばね力と掛かり径で表現する。そして、ＣＶＴトルク伝達モデルでは、プライマリ−セカンダリ間のばね定数ｋが所定値より小さくなったときにベルト滑りが生じたとみなし、マクロスリップを検出する。
【０２９１】
Ｒ１，Ｒ２はプライマリ、セカンダリの掛かり径であり、次の（２０１）式から（２０３）式の近似式で算出される。
【０２９２】
【数７０】
（２０１）式のａ，ｂ，ｃは係数、（２０２）式のγは減速比、（２０３）式のＮｉｎはプライマリ回転数［ｒｐｍ］、Ｎｏｕｔはセカンダリ回転数［ｒｐｍ］である。
【０２９４】
図１５のＣＶＴトルク伝達モデルについて、次の（２０４）式から（２０７）式が成り立つ。
【０２９５】
【数７１】
ｋは、ばね定数で未知パラメータであり後述の方法で同定する。Ｔｉｎはプライマリシーブヘの入力トルク、Ｔｏｕｔはセカンダリシーブでの負荷トルク、θ１はプライマリシーブにおける回転角、θ２はセカンダリシーブにおける回転角である。（２０６）式のＰｕｍｐＴＲＱはＣＶＴ内のポンプを駆動するのに必要なポンプ駆動トルク、（２０７）式のＴｔはタイヤからの外乱トルクである。なお、外乱トルクＴｔは、タイヤ−路面間の摩擦力の影響を受けるが、路面摩擦係数は検出できない物理量である。そこで、タイヤ−路面間の摩擦力を無視し、外乱トルクＴｔは（２０８）式のようにタイヤ回転慣性トルクで表わされるとする。
【０２９７】
【数７２】
ただし、ωｔはタイヤ回転速度［ｒａｄ／ｓ］、ω２はセカンダリシーブ回転速度［ｒａｄ／ｓ］である。（２０７）式及び（２０８）式を用いると、（２０５）式は次の（２０９）式のように表わされる。
【０２９９】
【数７３】
（２０４），（２０９）式は、プライマリ、セカンダリのシーブ回転角θ１，θ２が必要である。θ１，θ２は計測不能な信号であるので、（２０４），（２０９）式を微分すると、（２１０），（２１１）式を得る。
【０３０１】
【数７４】
ただし、Ｊ１＝Ｊｅ＋Ｊｐ，Ｊ２＝Ｊｓ＋Ｊｔ／（Ｇｅａｒ）2である。ばね定数ｋにはプライマリ、セカンダリ間のトルク伝達を表わす係数、すなわち、ベルト−シーブ間の摩擦力特性を表わす係数であり、微分値
【０３０３】
【数７５】
が存在する。しかし、ばね定数ｋの微分値を考慮すると入力変数が多くなり、ばね定数の同定精度が低下するため、上記積分値は省略する。
【０３０５】
（３）ばね定数の同定方法
（２１０），（２１１）式に基づき、最小自乗法を用いてばね定数ｋをオンライン同定する。（２１０），（２１１）式について、サンプリング刻みｉを用いて次の（２１２），（２１３）式のように表わす。なお、（２１２），（２１３）式では、（２１４）式から（２１７）式を満たしている。
【０３０６】
【数７６】
なお、ω１はプライマリシーブ回転速度［ｒａｄ／ｓ］である。（２１２），（２１３）式の右辺では、プライマリ、セカンダリの各々について、相手側の回転角、回転速度および掛かり径を１サンプリング刻みづつずらせた。刻みをずらせた理由は、第１に、同じサンプリング時点の回転速度、掛かり径を用いると（２０２），（２０３）式から（２１２），（２１３）式右辺第１項の値が０となってしまうためである。第２に、プライマリからセカンダリヘのトルク伝達はブロック圧縮によって生じ、若干のロスタイムがあると考えられるためである。
【０３０８】
最小自乗法では、計測可能な入力信号ξおよび出力信号ｙの間に次の線形式が成り立つとしてパラメータτを同定する。
【０３０９】
【数７７】
（２１８）式中、Ｔは転置を表わす。プライマリ側のｙ、ξ、およびτは、（２１２）式に基づいて、次の（２１９）から（２２１）式で表される。
【０３１１】
【数７８】
同様にセカンダリ側のｙ、ξ、τは、（２１３）式を変形すると、次の（２２２）式から（２２４）式で表される。
【０３１３】
【数７９】
（２１９），（２２０），（２２２），（２２３）式のｙ，ξを用いてτをオンライン同定する。最小自乗同定法として、次の（２２５），（２２６）式の重み付け同定法を用いる。
【０３１５】
【数８０】
Ｐは３×３の対角行列であり、パラメータ同定の収束を早くするため、各要素は大きな値に設定する。λは重みである。
【０３１７】
上述では、１つの出力信号に基づいて３つのパラメータを同定しなければならない。また、エンジントルク信号は、誤差を持つ信号である。なお、後述では、同定の確からしさについて、プライマリ、セカンダリ側の同定値の比較して検証する。
【０３１８】
３つのパラメータ同定は、演算量が多く実用的ではない。掛かり径の時間的変化項
【０３１９】
【数８１】
を無視すると、（２１２），（２１３）式の第３行目が省略できる。その結果、行列Ｐ、ベクトルξ、τは全てスカラとなり、演算量の低減を図ることができる。後述では、３つのパラメータを同定した場合と１つのパラメータを同定した場合とを比較し、最終的には、１つのパラメータを同定した場合の結果を示す。その場合、プライマリ側の（２１９）〜（２２１）式は、次の（２２７）〜（２２９）式となる。
【０３２１】
【数８２】
また、セカンダリ側の（２２２）〜（２２４）式は、次の（２３０）〜（２３２）式となる。
【０３２３】
【数８３】
（４）マクロスリップ検出方法
マクロスリップのような大きなベルト滑りを起した場合、プライマリ回転数が急激に上昇し、ＣＶＴは不安定状態となる。一方、（２１０），（２１１）式においてｋが負の値を持つ場合、不安定系となる。したがって、（２２９），（２３２）式で同定したパラメータτが負となった場合、マクロスリップ検出できる。
【０３２５】
しかし、プライマリ側は誤差を含むエンジントルクを用いている問題があり、セカンダリ側はタイヤからの伝達トルクにタイヤ−路面間の摩擦力が考慮されていない問題がある。また、定常走行時、（２１９）〜（２２４）式の各値が先全に０となった場合、ばね定数同定値の信頼性が低下する。路面の凸凹によるランダムな振動を持つセカンダリ回転速度と比べ、プライマリ側は特に信頼性の低下が大きくなる。
【０３２６】
そこで、下記の（２２３），（２２４）式の条件を満足した場合に、マクロスリップを検出する。
【０３２７】
プライマリ回転数５００ｒｐｍ以上において、
１）ｋｐ＜０成立後、１秒以内にｋｓ＜０成立時 …（２３３）
２）ｋｓ＜０成立後、１秒以内にｋＰ＜０成立時 …（２３４）
（２３３），（２３４）式において、ｋｐ，ｋｓは各々プライマリ、セカンダリ側のばね定数ｋの同定値である。１秒間の余裕を持たせた理由は、エンジントルクの推定誤差等の影響によりマクロスリップ検出に位相ずれを起す可能性があるためである。
【０３２８】
つぎに、上述のような原理を用いたベルト挟圧力決定装置について説明する。
【０３２９】
２．具体的な実施形態
第３の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置は、図１２と同様に構成されている。なお、以下の説明では、上述した実施の形態と同一の回路には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０３３０】
図１６は、第３の実施の形態に係るＥＣＵ２０の機能的な構成を示すブロック図である。
【０３３１】
ＥＣＵ２０は、第１の実施の形態と同様に、エンジントルク推定回路２１と、プライマリ回転数検出回路２２と、セカンダリ回転数検出回路２３と、掛かり径演算回路２４と、タイヤトルク演算回路２５とを備えている。
【０３３２】
ＥＣＵ２０は、さらに、ばね定数を同定するばね定数同定回路３１と、ばね定数に基づいてベルト滑りを検出するベルト滑り検出回路３２と、ベルト挟圧力を決定するベルト挟圧力決定回路４０と、ベルト挟圧力決定回路４０内の後述するベルトμｍａｘマップを補正するベルトμｍａｘ補正回路５０とを備えている。
【０３３３】
エンジントルク推定回路２１は、推定したエンジントルクＴＴをばね定数同定回路３１に供給する。
【０３３４】
プライマリ回転数検出回路２２は、プライマリ回転数Ｎｉｎを検出して、掛かり径演算回路２４、シーブ速度演算回路２７及びばね定数同定回路３１に供給する。セカンダリ回転数検出回路２３は、セカンダリ回転数Ｎｏｕｔを検出し、掛かり径演算回路２４、タイヤトルク演算回路２５、シーブ速度演算回路２７及びばね定数同定回路３１に供給する。
【０３３５】
掛かり径演算回路２４は、プライマリ及びセカンダリの掛かり径Ｒ１，Ｒ２を演算し、シーブ速度演算回路２７及びばね定数同定回路３１に供給する。
【０３３６】
タイヤトルク演算回路２５は、セカンダリ回転数検出回路２３から供給されるセカンダリ回転数Ｎｏｕｔを用いて、上述した（２０８）式に従って外乱トルクＴｔを演算し、ばね定数同定回路３１に供給する。
【０３３７】
ばね定数同定回路３１は、エンジントルクを用いて、プライマリシーブへの入力トルクＴｉｎ（＝ＴＴ−ＰｕｍｐＴＱＲ）を演算する。さらに、プライマリ回転数Ｎｉｎから回転速度ω１を、セカンダリ回転数Ｎｏｕｔから回転速度ω２を演算する。
【０３３８】
そして、上記各パラメータ、プライマリ及びセカンダリの掛かり径Ｒ１，Ｒ２、予め設定されたパラメータであるプライマリ側の慣性Ｊ１、セカンダリ側の慣性Ｊ２を用いて、次の（２３５）から（２４０）式に従って、ばね定数ｋを同定する。
【０３３９】
【数８４】
そして、ばね定数同定回路３１は、同定されたばね定数ｋｐ，ｋｓをベルト滑り検出回路３２に供給する。
【０３４１】
ベルト滑り検出回路３２は、ばね定数同定回路３１で同定されたプライマリ側のばね定数ｋｐ、セカンダリ側のばね定数ｋｓに基づいて、主にタイヤから過剰な伝達トルクが加わった場合に生じるマクロスリップを検出する。具体的には、プライマリ回転数Ｎｉｎ＝５００［ｒｐｍ］以上において、
ｋｐ＜０成立後、１秒以内にｋｓ＜０、かつ
ｋｓ＜０成立後、１秒以内にｋｐ＜０
が成立したときに、マクロスリップを検出する。そして、ベルト滑り検出回路３２は、検出結果をベルト挟圧力決定回路４０に供給する。
【０３４２】
（同定の検証）
ここで、プライマリ側とセカンダリ側で同定したばね定数ｋｐ，ｋｓがどの程度一致するかを検証する。
【０３４３】
プライマリ側及びセカンダリから同一対象であるばね定数を同定しているため、基本的には同定結果は一致しなければならない。検証のため、セカンダリ側のタイヤからの伝達トルクは、上述のタイヤ回転慣性トルクではなく、計測用に用意したドライブシャフトトルクセンサの信号を用いた。これに伴い、（２１９）〜（２２４）式において、（２２２）式として次の（２４１）式を用いた。
【０３４４】
【数８５】
ただし、Ｔｏｕｔはセカンダリシーブにおけるタイヤ伝達トルクであり、片輪のドライブシャフトトルクＤｒｉｖｅＴＲＱを用いて、次の（２４２）式で示される。
【０３４６】
【数８６】
図１７は、車速６０ｋｍ／ｈ定常走行、段差乗り越しの実車データを用いて、プライマリ側とセカンダリ側のばね定数同定結果を比較検証した結果を示す図である。（Ａ）はプライマリ回転数、セカンダリ回転数及び減速比γ、（Ｂ）はセカンダリ圧及びスロットル開度、（Ｃ）はエンジントルクから算出されたセカンダリトルク及びドライブシャフトトルクから算出されたセカンダリトルク、（Ｄ）はプライマリ側で算出されたばね定数ｋｐ及びセカンダリ側で算出されたばね定数ｋｓの経時変化を示す図である。
【０３４８】
同図（Ｄ）によると、１０秒当りまでの定常状態では、プライマリ、セカンダリ側各々から同定したばね定数ｋは比較的一致した。１０〜２０秒間の加速時はドライブシャフトトルク、エンジントルクの各々から算出したセカンダリトルクの過渡的な波形が異なるため、同定結果に違いが出た。２０秒以降では、ばね定数は約２倍程度異なっている。その原因としては、エンジントルクの推定誤差、タイヤからの伝達トルクの推定誤差、減速比から算出した掛かり径の実際値とのずれの可能性、ばね定数ｋの微分項を無視したことによる影響等が考えられる。
【０３４９】
ただし、段差乗り越し時にマクロスリップを起したと見られる２２秒付近では、プライマリ側、セカンダリ側ともにばね定数ｋが０以下になった。したがって、同定されたばね定数ｋは、マクロスリップ検出に使用可能な精度を有していることが判別できた。
【０３５０】
図１８は、掛かり径の時間的変化を無視し、同定するパラメータ数を３つから１つに減らした場合の結果を示す図である。（Ａ）はプライマリ回転数、セカンダリ回転数及び減速比γ、（Ｂ）は同定パラメータが３つの場合及び１つの場合におけるばね定数ｋｐ、（Ｃ）は同定パラメータが３つの場合及び１つの場合におけるばね定数ｋｓの経時変化を示す図である。実車データは、図１７と同じである。セカンダリ側のばね定数ｋｓを算出した際、パラメータ数３つの場合のｙ［ｉ］として上述した（２２２）式を用いた。
【０３５１】
同図（Ｂ）及び（Ｃ）によると、同定パラメータの数の違いにより同定結果に違いが見られる。しかし、２２秒付近のマクロスリップ時は、同定パラメータ１つの場合についても、プライマリ、セカンダリともにばね定数ｋｐ，ｋｓ＜０となっており、マクロスリップを検出することができた。
【０３５２】
以上のことから、マクロスリップを検出するためには、プライマリ側、セカンダリ側のばね定数ｋｐ，ｋｓのいずれを同定してもよく、また同定パラメータは１つでも３つでもよいことが判断できた。
【０３５３】
（挟圧力決定）
ベルト挟圧力決定回路４０は、ＣＶＴ状態量毎にベルトμｍａｘを記憶しているベルトμｍａｘマップ４１と、セカンダリシーブの負荷トルクＴｏｕｔを用いてベルト挟圧力を演算する挟圧力演算回路４３とを備えている。
【０３５４】
ベルトμｍａｘマップ４１は、第１の実施の形態と同様に構成されており、現在のＣＶＴ状態量に対応するベルトμｍａｘを読み出して、挟圧力演算回路４３に供給する。
【０３５５】
挟圧力演算回路４３は、ベルト滑り検出回路３２がベルト滑りを検出したときに、（２０７）式の負荷トルクＴｏｕｔと、ベルトμｍａｘマップ４１から読み出されたベルトμｍａｘを用いて、次の（２４３），（２４４）式に従ってセカンダリ側の最適なシーブ圧Ｐｃ２を演算する。
【０３５６】
【数８７】
（２４３）式におけるＫはタイヤ回転慣性トルクに対する１以上の係数、（２４４）式における１１°はセカンダリのシーブ面傾角、Ａ２はセカンダリシーブ受圧面積である。また、シーブ圧Ｐｃ２0は、必要最低限の値である。つまり、（２４３）式は、シーブ圧Ｐｃ２0にＫ・Ｔｏｕｔを加算することで、必要最低限の値に若干余裕を持たせたシーブ圧Ｐｃ２を求めることを示している。
【０３５８】
さらに、挟圧力演算回路４３は、演算されたシーブ圧Ｐｃ２とセカンダリシーブ受圧面積Ａ２とに基づいて、セカンダリの最適なベルト挟圧力Ｆ２（＝Ｐｃ２・Ａ２）を演算する。
【０３５９】
（ベルトμｍａｘ補正回路６０）
ベルトμｍａｘ補正回路６０は、負荷トルクＴｏｕｔ＜Ｔ＿ｂの成立時において、マクロスリップ検出回数が所定回数以上になったときに、実際のベルトμｍａｘがベルトμｍａｘマップ４１に記述されているベルトμｍａｘよりも低下したと判定して、ベルトμｍａｘマップ４１を補正する。
【０３６０】
ここで、Ｔ＿ｂは負荷トルクの閾値である。上記条件を満たす場合は、タイヤ回転慣性トルクが小さい状況にも拘わらずマクロスリップを生じている。これは、エンジントルクに対するベルト挟圧力が低下している状況を示している。そこで、ベルトμｍａｘ補正回路６０は、ベルトμｍａｘマップ４１のベルトμｍａｘが低下しているとみなして、μｍａｘ値を下方修正する。
【０３６１】
これにより、ベルト挟圧力決定回路４０は、ＣＶＴベルトが摩耗してベルトμｍａｘが変化したような場合であっても、常に最新のベルトμｍａｘを用いて正確にベルト挟圧力を決定することができる。
【０３６２】
図１９は、従来のマクロスリップ検出性能の結果を示す図である。（Ａ）はプライマリ回転数及びセカンダリ回転数、（Ｂ）は減速比γ及びそのフィルタ値、（Ｃ）は減速比偏差、（Ｄ）はドライブシャフトトルクの経時変化を示す図である。ここでは、低μ路でのアクセル操作によりタイヤ空転後、高μ路へ進入してタイヤ回転慣性によりマクロスリップを起して、低μ路、高μ路の進入を繰り返した。（Ｂ）では、仮想減速比γｅを算出するために、一次遅れフィルタのカットオフ周波数は０．５Ｈｚとした。
【０３６３】
同図（Ｃ）に示すように、従来は、減速比偏差の絶対値がしきい値以上になったときにマクロスリップを検出した。なお、マクロスリップ検出のためのしきい値は、５秒付近の減速比偏差の値に基づいて設定した。一方、（Ｄ）に示すように、ドライブシャフトトルクが大きい時点で何度もベルト滑りが起きている。したがって、（Ｃ）によると、従来は、高μ路進入後の第１回目のベルト滑りは検出できているが、それ以降のベルト滑りを検出できなかった。
【０３６４】
図２０は、図１９と同じ走行データを用いたものであり、第３の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置（以下「本願」という。）のマクロスリップ検出結果を示す図である。（Ａ）はプライマリ回転数、セカンダリ回転数及び減速比γ、（Ｂ）はセカンダリ圧（シーブ圧）及びスロットル開度、（Ｃ）はエンジントルク及びドライブシャフトトルク、（Ｄ）は同定されたプライマリ側のばね定数ｋｐ、（Ｅ）は同定されたセカンダリ側のばね定数ｋｓ、（Ｆ）はマクロスリップ検出結果（マクロスリップ検出時に“１”）の経時変化を示す図である。（Ｆ）によると、（Ａ）から（Ｃ）の各マクロスリップ時点で、マクロスリップを検出することができた。
【０３６５】
図２１は、車速６０ｋｍ／ｈの定常走行時に段差を乗り越した場合の本願のマクロスリップ検出結果を示す図である。（Ａ）から（Ｆ）はそれぞれ図２０と同様である。段差を乗り越したときにタイヤトルク外乱が入り、マクロスリップが起きた場合でも、（Ｆ）によるとそのマクロスリップを検出することができた。
【０３６６】
図２２は、セカンダリ圧を下げた状態でアクセルを吹かし強制的にマクロスリップを起した場合の本願のマクロスリップ検出結果を示す図である。（Ａ）から（Ｆ）はそれぞれ図２０と同様である。セカンダリ圧を下げて強制的にマクロスリップを複数回起こした場合でも、（Ｆ）によると全部のマクロスリップを検出することができた。
【０３６７】
図２３は、急加減速時の本願のマクロスリップ検出結果を示す図である。（Ａ）から（Ｆ）はそれぞれ図２０と同様である。急加減速時ではマクロスリップは発生せず、（Ｆ）によるとマクロスリップを検出していない。つまり、誤検出することはなかった。
【０３６８】
図２４は、マクロスリップ検出時間を調べるため、図２０の第１回目のマクロスリップ検出時の各状態を拡大した結果を示す図である。（Ａ）はプライマリ回転数、セカンダリ回転数及び減速比γ、（Ｂ）はドライブシャフトトルク及び前後加速度（前後Ｇ）、（Ｃ）はプライマリ側同定値（ばね定数ｋｐ）及びセカンダリ側同定値（ばね定数ｋｓ）、（Ｄ）はマクロスリップ検出結果及びタイヤ回転慣性トルクの経時変化を示す図である。（Ｄ）によると、マクロスリップ発生後１０ｍｓでマクロスリップを検出することができた。
【０３６９】
図２１から図２４のマクロスリップ検出結果によると、本願は、誤検出することなく、マクロスリップが起きた場合には正確にマクロスリップを検出できることが分かった。そこで、マクロスリップ検出時にセカンダリ側のシーブ圧を増圧すれば、ベルトの損傷を回避することができる。
【０３７０】
以上のように、第３の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置は、エンジン慣性、プライマリ慣性、セカンダリ慣性、タイヤ慣性で構成され、かつプライマリ−セカンダリ間のトルク伝達を両者の掛かり径位置でのねじれ角に応じたばね力で表したＣＶＴトルク伝達モデルを用いることで、ばね力の低下をベルト滑りとみなすことで、ベルト滑りを正確に検出することができる。
【０３７１】
特に、本実施の形態に係るＣＶＴトルク伝達モデルでは、ばね定数ｋのみを同定すればよく、また、プライマリ側、セカンダリ側のいずれのばね定数ｋを同定してもよいので、演算負荷を大幅に低減しつつ、ベルト滑りを検出することができる。また、タイヤからの伝達トルクをタイヤ回転慣性モデルで表すことにより、タイヤ外乱があった場合でもその影響を考慮して、ベルト滑り率を検出し、そしてベルト挟圧力を決定することができる。
【０３７２】
したがって、第３の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置は、第１の実施の形態と同様に、タイヤ外乱の影響によってベルト滑りが起きたときでも、正確にベルト滑りを検出し、さらに、必要な分だけベルト挟圧力を上げることができるので、必要以上にベルト挟圧力を上げてベルトに損傷が生じるのを防止することができる。
【０３７３】
なお、上述した実施の形態ではベルト式ＣＶＴについて記述したが、本発明はトロイダル式ＣＶＴについても同様に適用可能である。また、本実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置は、１つのパラメータを同定する演算を行ったが、３つのパラメータを同定してもよい。
【０３７４】
さらに、ベルトμｍａｘ補正回路６０の代わりに、第１の実施の形態で説明したベルトμｍａｘ補正回路５０を用いてもよい。このとき、ベルトμｍａｘ補正回路５０は、ベルト滑り検出回路５１の代わりにベルト滑り検出回路３２を用いればよい。
【０３７５】
【発明の効果】
本発明に係るベルト挟圧力決定装置は、入力側シーブ、出力側シーブ、及びベルト間のトルク伝達モデルと、第１及び第２の回転数検出手段により各々検出された回転数と、前記掛かり径演算手段により演算された掛かり径と、エンジントルク推定手段により推定されたエンジントルクとを用いて、ベルト挟圧力を決定することにより、無段階変速機の動作状態に応じた最適なベルト挟圧力を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンからタイヤまでのトルク伝達を表したＣＶＴトルク伝達モデルの構成を示す図である。
【図２】μｍａｘ＝０．１２、α＝−４０としたときのベルトμ特性と、固定シーブ比のＣＶＴを用いて計測したベルトμ特性とを比較した図である。
【図３】ベルトμ特性を現時点の動作点で線形化することを説明する図である。
【図４】第１の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置の構成を示すブロック図である。
【図５】ＥＣＵの機能的な構成を示すブロック図である。
【図６】ベルト速度演算回路の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】ベルトμｍａｘ補正回路の機能的な構成を示すブロック図である。
【図８】低μ路でのアクセル操作によりタイヤ空転後、高μ路に進入してタイヤ回転慣性によりベルト滑りを起こした場合のミクロスリップ推定結果を示す図である。
【図９】車速１００ｋｍ／ｈの定常走行時のミクロスリップ推定結果を示す図である。
【図１０】ベルト式ＣＶＴをモデル化した第２の実施の形態に係るＣＶＴトルク伝達モデルを示す図である。
【図１１】ベルト滑り速度に対するベルト摩擦力特性の実験結果を示す図である。
【図１２】第２の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】ＥＣＵの機能的な構成を示すブロック図である。
【図１４】実車データを用いたベルト滑り率Ｓｌｉｐ＿Ｈの推定結果を示す図である。
【図１５】第３の実施の形態に係るＣＶＴトルク伝達モデルを示す図である。
【図１６】第３の実施の形態に係るＥＣＵの機能的な構成を示すブロック図である。
【図１７】車速６０ｋｍ／ｈ定常走行、段差乗り越しの実車データを用いて、プライマリ側とセカンダリ側のばね定数同定結果を比較検証した結果を示す図である。
【図１８】掛かり径の時間的変化を無視し、同定するパラメータ数を３つから１つに減らした場合の結果を示す図である。
【図１９】従来のマクロスリップ検出性能の結果を示す図である。
【図２０】第３の実施の形態に係るベルト挟圧力決定装置のマクロスリップ検出結果を示す図である。
【図２１】車速６０ｋｍ／ｈの定常走行時に段差を乗り越した場合の本願のマクロスリップ検出結果を示す図である。
【図２２】セカンダリ圧を下げた状態でアクセルを吹かし強制的にマクロスリップを起した場合の本願のマクロスリップ検出結果を示す図である。
【図２３】急加減速時の本願のマクロスリップ検出結果を示す図である。
【図２４】図２０の第１回目のマクロスリップ検出時の各状態を拡大した結果を示す図である。
【図２５】従来技術を用いたときの減速比γの経時変化を示す図である。
【符号の説明】
２０ ＥＣＵ
２１ エンジントルク推定回路
２２ プライマリ回転数検出回路
２３ セカンダリ回転数検出回路
２４ 掛かり径演算回路
２５ タイヤトルク演算回路
２６ ベルト速度演算回路
２７ シーブ速度演算回路
２８ ベルト滑り率演算回路
２９ ベルト加速度演算回路
３０ ベルト速度演算回路
３１ ばね定数同定回路
３２ ベルト滑り検出回路
４０ ベルト挟圧力決定回路
５０，６０ ベルトμｍａｘ補正回路
Claims (2)
- 入力側シーブ、出力側シーブ、及びベルトを備えた無段階変速機のベルト滑り検出装置であって、入力側シーブの回転数を検出する第１の回転数検出手段と、出力側シーブの回転数を検出する第２の回転数検出手段と、前記第１及び第２の回転数検出手段により各々検出された回転数に基づいて、前記入力側シーブ及び前記出力側シーブの各々の掛かり径を演算する掛かり径演算手段と、エンジントルクを推定するエンジントルク推定手段と、入力側シーブ、出力側シーブ、及びベルト間のトルク伝達モデルに対して、前記第１及び第２の回転数検出手段により各々検出された回転数と、前記掛かり径演算手段により演算された掛かり径と、前記エンジントルク推定手段により推定されたエンジントルクとを用いて、ベルト滑りを検出するベルト滑り検出手段と、を備え、前記ベルト滑り検出手段は、入力側シーブ、出力側シーブ、及びベルト間のトルク伝達を、入力側シーブと出力側シーブの各々の掛かり径位置におけるねじれ角に応じたばね力を用いて表したトルク伝達モデルに対して、前記第１及び第２の回転数検出手段により各々検出された回転数と、前記掛かり径演算手段により演算された掛かり径と、前記エンジントルク推定手段により推定されたエンジントルクとに基づいて、前記ばね力を表すばね定数を決定し、前記決定したばね定数が所定の閾値未満のときにベルト滑りを検出するベルト滑り検出装置と、
前記出力側シーブのタイヤ回転慣性トルクを演算するタイヤ回転慣性トルク演算手段と、
前記ベルト滑り検出装置によりベルト滑りが検出されたときに、前記タイヤ回転慣性トルク演算手段により演算されたタイヤ回転慣性トルクと、ベルト最大摩擦係数とを用いて、ベルト挟圧力を決定するベルト挟圧力決定手段と、
を備えたベルト挟圧力決定装置。 - 無段階変速機の所定の状態量毎に、前記ベルト挟圧力決定装置で使用されるベルト最大摩擦係数を記憶する記憶手段と、
前記ベルト滑り検出装置により検出されたベルト滑りの回数を計数する計数手段と、
前記計数手段により計数されたベルト滑りの回数の頻度が閾値を超えたときに、前記無段階変速機の現在の状態量に対応するベルト最大摩擦係数を前記ベルト滑りの回数の頻度に応じて低下するように、前記記憶手段に記憶されている最大摩擦係数を修正する修正手段と、
を更に備えた請求項１記載のベルト挟圧力決定装置。
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