JP4435857B1 - ベルト式無段変速機の制御装置と制御方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図5
Description
a. 指令セカンダリ油圧に所定の正弦波を重畳し、すなわち、指令セカンダリ油圧を加振して振動させ、
b. 実セカンダリ油圧に含まれる振動成分と、実変速比に含まれる振動成分との乗数に基づき、実セカンダリ油圧を制御してベルトスリップ制御を行う。
これにより、ベルトのスリップ率を直接検出する必要がなくなるため、ベルトスリップ制御を容易に行えるようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
このベルト式無段変速機の制御装置において、前記セカンダリ油圧を加振し、実セカンダリ油圧に含まれる振動成分と実変速比に含まれる振動成分との位相差を監視することでベルトスリップ状態を推定し、この推定に基づき所定のベルトスリップ状態を保つように前記実セカンダリ油圧を低減させる制御を行うベルトスリップ制御手段と、ベルト式無段変速機構への入力トルク変化速度が所定値未満で実セカンダリ油圧の変動と実セカンダリ油 圧に含まれる加振による振動成分の切り分けができるとき、前記ベルトスリップ制御手段によるベルトスリップ制御を許可するベルトスリップ制御許可判定手段と、を備えた。
すなわち、ベルトスリップ制御では、実セカンダリ油圧に含まれる加振による振動成分を用いてベルトスリップ状態を推定しているため、ベルト式無段変速機構への入力トルク変化速度が、実セカンダリ油圧に含まれる加振による振動成分の抽出に影響を及ぼす。つまり、入力トルク変化速度が所定値未満であるときには、実セカンダリ油圧の変動と加振による振動成分の切り分けができる。一方、入力トルク変化速度が所定値を超えるときには、実セカンダリ油圧の加振による振動成分が消え、実セカンダリ油圧の変動と加振による振動成分の切り分けができない。
これに対し、ベルトスリップ状態の推定精度が高い入力トルク変化速度が所定値未満のとき、ベルトスリップ制御を許可するため、プーリ油圧の低減によってベルトフリクションが低下し、変速機駆動負荷が低く抑えられる。一方、ベルトスリップ状態の推定精度が低い入力トルク変化速度が所定値を超えるとき、ベルトスリップ制御が許可されないため、入力トルク変化速度にかかわらずベルトスリップ制御を許可する場合のように、ベルトが大きく滑るようなことが防止される。
この結果、ベルトスリップ状態の推定精度が高いとき、ベルトフリクションの低下による消費駆動エネルギーの削減を確保しながら、ベルトスリップ状態の推定精度が低いとき、ベルトスリップ制御中にベルトが大きく滑ることを防止することができる。
図1は、実施例1の制御装置と制御方法が適用されたベルト式無段変速機搭載車両の駆動系と制御系を示す全体システム図である。図2は、実施例1の制御装置と制御方法が適用されたベルト式無段変速機構を示す斜視図である。図3は、実施例1の制御装置と制御方法が適用されたベルト式無段変速機構のベルトの一部を示す斜視図である。以下、図1〜図3に基づきシステム構成を説明する。
ここで、BSC許可条件の一例を下記に示す。
(1) ベルト式無段変速機構4の伝達トルク容量が安定していること(伝達トルク容量の変化率が小さいこと)。
この条件(1)は、例えば、
a. |指令トルク変化率|<所定値
b. |指令変速比変化率|<所定値
という2つの条件成立に基づき判断する。
(2) プライマリプーリ42への入力トルクの推定精度が信頼できる範囲に入っていること。
この条件(2)は、例えば、エンジンコントロールユニット88からのトルク情報(推定エンジントルク)、トルクコンバータ2のロックアップ状態、ブレーキペダルの操作状態、レンジ位置等に基づき判断する。
(3) 所定時間、上記(1),(2)の許可状態を継続すること。
ステップS2では、以上の条件(1),(2),(3)の全ての条件を満たすか否かを判断する。
ここで、BSC継続条件の一例を下記に示す。
(1) ベルト式無段変速機構4の伝達トルク容量が安定していること(伝達トルク容量の変化率が小さいこと)。
この条件(1)は、例えば、
a. |指令トルク変化率|<所定値
b. |指令変速比変化率|<所定値
という2つの条件成立に基づき判断する。
(2) プライマリプーリ42への入力トルクの推定精度が信頼できる範囲に入っていること。
この条件(2)は、例えば、エンジンコントロールユニット88からのトルク情報(推定エンジントルク)、トルクコンバータ2のロックアップ状態、ブレーキペダルの操作状態、レンジ位置等に基づき判断する。
以上の条件(1),(2)を共に満たすか否かを判断する。
すなわち、BSC許可条件とBSC継続条件の差異は、BSC継続条件にはBSC許可条件のうち(3)の継続条件が無いことである。
すなわち、指令セカンダリ油圧を求めるに際して、通常制御時のフィードバック制御を禁止して、ベルトスリップ制御中のゼロ偏差を用いたオープン制御に切り替える。そして、ベルトスリップ制御から通常制御へ移行すると、再びフィードバック制御に復帰する。
すなわち、図7のフローチャートにおいて、ステップS321では、“ベルトスリップ制御からのトルクリミット要求”をドライバ要求トルクとする。
ここで、実セカンダリ油圧振幅をA、実変速比振幅をBとすると、
実セカンダリ油圧振動:Asinωt …(1)
実変速比振動:Bsin(ωt+θ) …(2)
で表される。
(1)と(2)を掛け合わせ、積和の公式である
sinαsinβ=-1/2{cos(α+β)−cos(α−β)} …(3)
を用いると、
Asinωt×Bsin(ωt+θ)=(1/2)ABcosθ−(1/2)ABcos(2ωt+θ) …(4)
となる。
上記(4)式において、ローパスフィルタを通すと、加振周波数の2倍成分である(1/2)ABcos(2ωt+θ)が低減され、上記(4)式は、
Asinωt×Bsin(ωt+θ)≒(1/2)ABcosθ …(5)
というように、振幅A,Bと実セカンダリ油圧振動から実変速比振動までの位相差θの式にて表すことができる。
ここで、「ドライバ要求トルク」とは、運転者が要求するエンジントルクである。「BSCからのトルクリミット要求」とは、図15のフェーズ(2)、(3)におけるトルク制限量である。「トルク容量」とは、通常(図15のフェーズ(1))は、設計上の許容トルク容量であり、ベルト滑りが生じないよう、ベルト式無段変速機構4のメカニカル的バラツキを考慮した安全マージン分だけドライバ要求トルクより高めに設定される値である。ここで、実際のトルク容量の制御は、セカンダリ油圧制御で行う。
さらに、「算出トルク容量」とは、BSC中(図15のフェーズ(2))と復帰処理時(図15のフェーズ(3))のトルク容量である。この算出トルク容量は、実セカンダリ油圧と実変速比に基づく値であり、具体的には、実セカンダリ油圧と実変速比により算出される値である(二つのプーリ42,43のうち、エンジントルクが入ってくる側のプーリ、すなわち、プライマリプーリ42でのトルク容量)。
実施例1のベルト式無段変速機構4の制御装置と制御方法における作用を、「BSC許可判定作用とBSC継続判定作用」、[|指令トルク変化率|<所定値によるBSC許可・継続判定作用]、「ベルトスリップ制御作用(BSC作用)」、「BSCから通常制御への復帰制御作用」に分けて説明する。
車両走行を開始すると、図5のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2へと進み、ステップS2でのBSC許可判定条件の全てを満足しない限り、ステップS1→ステップS2へと進む流れが繰り返され、通常制御が維持される。すなわち、ステップS2でのBSC許可判定条件の全てを満足することが、BSC制御の開始条件とされる。
(1) ベルト式無段変速機構4の伝達トルク容量が安定していること(伝達トルク容量の変化率が小さいこと)。
この条件(1)は、例えば、
a. |指令トルク変化率|<所定値
b. |指令変速比変化率|<所定値
という2つの条件成立に基づき判断する。
(2) プライマリプーリ42への入力トルクの推定精度が信頼できる範囲に入っていること。
この条件(2)は、例えば、エンジンコントロールユニット88からのトルク情報(推定エンジントルク)、トルクコンバータ2のロックアップ状態、ブレーキペダルの操作状態、レンジ位置等に基づき判断する。
(3) 所定時間、上記(1),(2)の許可状態を継続すること。
ステップS2では、以上の条件(1),(2),(3)の全ての条件を満たすか否かを判断する。
このため、ベルトスリップ制御中において、(1),(2)の条件のうち1つの条件でも満足しない状態となったら直ちにベルトスリップ制御を止めて通常制御へ復帰させるため、制御精度が保証されない状態でのベルトスリップ制御の継続を防止することができる。
実施例1のベルトスリップ制御許可判定では、ベルト式無段変速機構4への入力トルク変化速度を示す指令トルク変化率が、所定値未満であることを条件の一つとし、ベルトスリップ制御を許可するようにしている。
すなわち、ベルトスリップ制御系は、図4の正弦波加振制御部93において、指令セカンダリ油圧に正弦波油圧振動を重畳して加振し、この加振によって実セカンダリ油圧に含まれる振動成分と実変速比Ratioに含まれる振動成分を用いてベルトスリップ状態を推定している。このため、ベルトスリップ制御を成立させるには、実セカンダリ油圧に含まれる振動成分の抽出と実変速比Ratioに含まれる振動成分の抽出と、抽出した振動成分に基づくベルトスリップ状態の推定精度を確保できることが必要条件となる。具体的には、ベルトスリップ制御中にベルト式無段変速機構4への入力トルクの変化率を徐々に上昇させたとき、実セカンダリ油圧と実変速比Ratioに含まれる振動成分が抽出でき、かつ、抽出した振動成分に基づくベルトスリップ状態の推定精度を確保できる限界域と判定された入力トルク変化率を、「所定値」として設定する。
したがって、実セカンダリ油圧と実変速比Ratioに含まれる振動成分の抽出限界域までの入力トルク変化率を許容することで、ベルトスリップ状態の推定精度を確保しつつ、入力トルク変化率に関するベルトスリップ制御の許可条件範囲を拡大することができる。
すなわち、ベルト式無段変速機構4に実際に入力されるトルク変化率に基づいて判断するのではなく、目標入力トルクを演算により決め、現在の入力トルクと目標入力トルクにより指令トルク変化率が算出された時点で、ベルトスリップ制御の開始許可判定と継続判定が行われることになる。
したがって、指令トルク変化率という予測情報に基づき、実際にベルト式無段変速機構4に入力されるトルク変化率が変化するのに先行して、ベルトスリップ制御の開始許可判定およびベルトスリップ制御の継続判定を行うことができる。
ベルトスリップ制御の開始時は、安全率を見積もってベルト滑りのないクランプ力を得るセカンダリ油圧となっているため、位相差θが所定値1未満という条件が成立し、図8のフローチャートにおいて、ステップS331→ステップS332→ステップS333→ステップS334→ステップS335→ステップS339へと進む流れが繰り返され、この流れを繰り返す毎に指令セカンダリ油圧が、−ΔPsecの補正を受けて低下する。そして、位相差θが所定値1以上になると、位相差θが所定値2になるまでは、図8のフローチャートにおいて、ステップS331→ステップS332→ステップS333→ステップS334→ステップS336→ステップS337→ステップS339へと進む流れとなり、指令セカンダリ油圧が維持される。そして、位相差θが所定値2以上になると、図8のフローチャートにおいて、ステップS331→ステップS332→ステップS333→ステップS334→ステップS336→ステップS338→ステップS339へと進む流れとなり、指令セカンダリ油圧が、+ΔPsecの補正を受けて上昇する。
すなわち、ベルトスリップ制御では、位相差θが所定値1以上で所定値2未満という範囲内となるスリップ率を維持する制御が行われることになる。
まず、時刻t1にて上記(1),(2)のBSC許可条件が成立し、(1),(2)のBSC許可条件成立が継続し((3)のBSC許可条件)、時刻t2に達すると、上記(1),(2)のBSC継続条件のうち、少なくとも一つの条件が不成立となる時刻t2〜時刻t3までの間、BSC作動フラグとSEC圧F/B禁止フラグ(セカンダリ圧フィードバック禁止フラグ)が立てられ、ベルトスリップ制御が行われる。なお、時刻t3の少し前からのアクセル踏み込み操作によりBSC継続条件のうち、少なくとも一つの条件が不成立になると、時刻t3から時刻t4までは、通常制御への復帰制御が行われ、時刻t4以降は、通常制御が行われることになる。
図6のステップS32では、BSC許可判定からBSC継続判定が維持されているベルトスリップ制御中、図7のステップS321において、“ベルトスリップ制御からのトルクリミット要求”をドライバ要求トルクとすることで、トルクリミット処理を行うようにしている。以下、図10及び図15に基づいて通常制御復帰時のトルクリミット作用を説明する。
このトルク制限量は、様々な要求から決まる。例えば、ベルト式無段変速機構4からの要求として、通常制御中(図15のフェーズ(1))のベルト式無段変速機構4の入力トルク上限を“通常制御中のトルクリミット要求”とし、CVTコントロールユニット8がエンジンコントロールユニット88に対しこの“通常制御中のトルクリミット要求”を送信する。エンジンコントロールユニット88は、このようにして様々なコントローラから要求される複数の“トルクリミット要求”のうち最小のものをトルク制限量として選択することになる。
ただし、BSC中(図15のフェーズ(2))の“BSCからのトルクリミット要求”は、図10のトルクリミットのための事前準備であり、BSC中(図15のフェーズ(2))においては、事実上、トルク制限としては機能していない。
実施例1のベルト式無段変速機構4の制御装置と制御方法にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
このため、ベルトスリップ状態の推定精度が高いとき、ベルトフリクションの低下による消費駆動エネルギーの削減を確保しながら、ベルトスリップ状態の推定精度が低いとき、ベルトスリップ制御中にベルト44が大きく滑ることを防止するベルト式無段変速機構4の制御装置を提供することができる。
このため、スリップ状態の推定精度を確保しつつ、入力トルク変化速度に関するベルトスリップ制御の許可条件範囲を最大限まで拡大することで、走行時、ベルトスリップ制御が行われる頻度と制御継続時間を増大することができる。
このため、指令トルク変化率という予測情報に基づき、実際にベルト式無段変速機構4へ入力されるトルク変化率が変化するのに先行して、ベルトスリップ制御の開始許可判定を行うことができる。
このため、ベルトスリップ状態の推定精度が高いとき、ベルトフリクションの低下による消費駆動エネルギーの削減を確保しながら、ベルトスリップ状態の推定精度が低いとき、ベルトスリップ制御中にベルト44が大きく滑ることを防止するベルト式無段変速機構4の制御方法を提供することができる。
このため、ベルトスリップ状態と相関関係にある位相差の監視によりベルトスリップ状態の変化を的確に把握できることで、ベルトスリップ制御中、所定のベルトスリップ状態を安定して保つことができる。この結果、ベルトフリクションの低下状態が安定して保たれるベルトスリップ制御により、狙っている消費駆動エネルギーの削減効果を実現することができる。
2 トルクコンバータ
3 前後進切替機構
4 ベルト式無段変速機構
40 変速機入力軸
41 変速機出力軸
42 プライマリプーリ
43 セカンダリプーリ
44 ベルト
45 プライマリ油圧室
46 セカンダリ油圧室
5 終減速機構
6,6 駆動輪
7 変速油圧コントロールユニット
70 オイルポンプ
71 レギュレータ弁
72 ライン圧ソレノイド
73 変速制御弁
74 減圧弁
75 セカンダリ油圧ソレノイド
76 サーボリンク
77 変速指令弁
78 ステップモータ
8 CVTコントロールユニット
80 プライマリ回転センサ
81 セカンダリ回転センサ
82 セカンダリ油圧センサ
83 油温センサ
84 インヒビタースイッチ
85 ブレーキスイッチ
86 アクセル開度センサ
87 他のセンサ・スイッチ類
88 エンジンコントロールユニット
Claims (7)
- 駆動源から入力するプライマリプーリと、駆動輪へ出力するセカンダリプーリと、前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリに掛け渡したベルトと、を有し、
前記プライマリプーリへのプライマリ油圧と前記セカンダリプーリへのセカンダリ油圧を制御することにより、前記ベルトのプーリ巻き付け径の比による変速比を制御するベルト式無段変速機の制御装置において、
前記セカンダリ油圧を加振し、実セカンダリ油圧に含まれる振動成分と実変速比に含まれる振動成分との位相差を監視することでベルトスリップ状態を推定し、この推定に基づき所定のベルトスリップ状態を保つように前記実セカンダリ油圧を低減させる制御を行うベルトスリップ制御手段と、
ベルト式無段変速機構への入力トルク変化速度が所定値未満で実セカンダリ油圧の変動と実セカンダリ油圧に含まれる加振による振動成分の切り分けができるとき、前記ベルトスリップ制御手段によるベルトスリップ制御を許可するベルトスリップ制御許可判定手段と、
を備えたことを特徴とするベルト式無段変速機の制御装置。 - 請求項1に記載されたベルト式無段変速機の制御装置において、
前記ベルトスリップ制御許可判定手段は、入力トルク変化速度の所定値を、実セカンダリ油圧と実変速比に含まれる振動成分が抽出でき、かつ、抽出した振動成分に基づくベルトスリップ状態の推定精度を確保できる限界域と判定された入力トルク変化速度に設定したことを特徴とするベルト式無段変速機の制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載されたベルト式無段変速機の制御装置において、
前記ベルトスリップ制御許可判定手段は、指令トルク変化率が所定値未満であるとき、前記ベルトスリップ制御手段によるベルトスリップ制御を許可することを特徴とするベルト式無段変速機の制御装置。 - プライマリプーリおよびセカンダリプーリとベルトとの間のベルトスリップ状態を油圧で制御するベルトスリップ制御を行うベルト式無段変速機の制御方法において、
前記ベルトスリップ制御は、前記油圧を加振し、実油圧に含まれる振動成分と実変速比に含まれる振動成分との乗算値に基づき前記油圧を制御し、
前記ベルトスリップ制御は、ベルト式無段変速機構への入力トルク変化速度が所定値未満で実油圧に含まれる加振による振動成分を実油圧の変動から切り分けできるときに許可されることを特徴とするベルト式無段変速機の制御方法。 - 請求項4に記載されたベルト式無段変速機の制御方法において、
前記ベルトスリップ制御は、前記乗算値に基づき算出される位相差を監視することでベルトスリップ状態を推定し、この推定に基づき所定のベルトスリップ状態を保つように前記油圧を制御することを特徴とするベルト式無段変速機の制御方法。 - プライマリプーリおよびセカンダリプーリとベルトとの間のベルトスリップ状態を油圧で制御するベルトスリップ制御を行うベルト式無段変速機の制御方法において、
前記ベルトスリップ制御は、前記油圧を加振し、実油圧に含まれる振動成分と実変速比に含まれる振動成分との位相差に基づき前記油圧を制御するものであって、ベルト式無段変速機構への入力トルク変化速度が所定値未満で実油圧の変動から前記加振による振動成分を抽出できるときに許可されることを特徴とするベルト式無段変速機の制御方法。 - 請求項6に記載されたベルト式無段変速機の制御方法において、
前記入力トルク変化速度の所定値は、実油圧に含まれる振動成分と実変速比に含まれる振動成分を抽出できる限界域に設定されることを特徴とするベルト式無段変速機の制御方法。
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