JP4458178B2 - 変速時推定トルク設定装置、自動変速機制御装置及び内燃機関遅れモデル学習方法 - Google Patents
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Description
請求項1に記載の変速時推定トルク設定装置は、変速過渡時にトルク低減処理を実行する内燃機関において、変速過渡時に前記トルク低減処理分を除いた目標トルクにより内燃機関が出力すると推定されるトルクを推定トルクとして設定する変速時推定トルク設定装置であって、内燃機関遅れモデルに基づいて前記トルク低減処理分を除いた目標トルクから推定モデルトルクを算出する推定モデルトルク算出手段と、前記トルク低減処理に伴うトルク低減前では内燃機関運転状態に基づいて推定トルクを算出し、該推定トルクをベースとして前記トルク低減処理に伴うトルク低減時では前記推定モデルトルク算出手段にて算出された推定モデルトルクに基づいて推定トルクを算出する推定トルク算出手段とを備えたことを特徴とする。
請求項2に記載の変速時推定トルク設定装置では、請求項1において、前記推定トルク算出手段は、変速過渡時における前記トルク低減処理に伴うトルク低減前では、内燃機関運転状態に基づいて前記推定トルクを算出する第1推定トルク算出手段と、変速過渡時における前記トルク低減処理に伴うトルク低減時では、前記推定モデルトルク算出手段にて算出された推定モデルトルクの変化分を前記第1推定トルク算出手段にて算出された最後の推定トルクに加算することで前記推定トルクを算出する第2推定トルク算出手段とを備えたことを特徴とする。
請求項4に記載の変速時推定トルク設定装置では、請求項2又は3において、前記第2推定トルク算出手段は、前記推定モデルトルク算出手段にて算出された推定モデルトルクの変化分としては、過去に前記推定モデルトルク算出手段にて算出された推定モデルトルクの内で、加算時の推定トルクと値的又は時間的に同じ変化レベルにある推定モデルトルクからの変化分を用いることを特徴とする。
請求項6に記載の変速時推定トルク設定装置は、変速過渡時にトルク低減処理を実行する内燃機関において、変速過渡時に前記トルク低減処理分を除いた目標トルクにより内燃機関が出力すると推定されるトルクを推定トルクとして設定する変速時推定トルク設定装置であって、目標トルクからトルク出力までの遅れを表す内燃機関遅れモデルを、変速時以外の内燃機関運転における遅れ状態を学習することで、実際の内燃機関に適合化させる内燃機関遅れモデル適合化手段と、変速過渡時における前記トルク低減処理に伴うトルク低減前では、内燃機関運転状態に基づいて前記推定トルクを算出する第1推定トルク算出手段と、変速過渡時における前記トルク低減処理に伴うトルク低減時では、前記内燃機関遅れモデルに基づいて前記トルク低減処理分を除いた目標トルクから推定トルクを算出する第2推定トルク算出手段とを備えたことを特徴とする。
請求項7に記載の変速時推定トルク設定装置では、請求項6において、前記内燃機関遅れモデルは、一次遅れ時定数、無駄時間及びトルク誤差のパラメータを備えることで、目標トルクに基づいて出力トルクを算出するモデルであることを特徴とする。
請求項8に記載の変速時推定トルク設定装置では、請求項7において、前記内燃機関遅れモデル適合化手段は、変速時以外の内燃機関運転状態において、一次遅れ時定数、無駄時間及びトルク誤差のパラメータの1つ又は複数を学習することで遅れ状態を学習して前記内燃機関遅れモデルを実際の内燃機関に適合化させることを特徴とする。
請求項9に記載の変速時推定トルク設定装置では、請求項8において、変速時以外の内燃機関運転状態であって、前記内燃機関遅れモデルに基づいて目標トルクから算出した出力トルクと内燃機関運転状態から算出した推定トルクとが共に変動が小さい状態にある時に、前記出力トルクと前記推定トルクとの差に基づいて、前記トルク誤差を学習することを特徴とする。
特に自動変速機の変速過渡時においてはトルク低減処理の実行が要求されるので、上述のごとく設定することにより、前述したごとく変速過渡時に円滑に推移する高精度な推定トルクが得られる。
図1は上述した発明が適用された車両用の内燃機関、駆動系及び制御系の概略構成を示すブロック図である。内燃機関はガソリンエンジン(以下、エンジンと略す)2である。駆動系はトルクコンバータ4と自動変速機6とを備えて構成されている。エンジン2の回転駆動力はトルクコンバータ4を介して自動変速機6に伝達されることで変速されて、車輪側へ車両走行駆動力として出力される。
トルク低減処理に伴うトルク低減前の状態からトルク低減処理が開始され、このことにより実際にトルクが低減するトルク低減時となると、トルク低減前ではないので(S108でNO)、次にトルク低減処理に伴うトルク低減時か否かを判定する(S114)。ここでは該当するトルク低減時である(S114で「YES」)。したがって次に推定トルクTectが、式1に示すごとく、ステップS110にて最後に算出されたベース推定トルクTsnbaseに対して、エンジン2の遅れモデルに基づいて算出された推定モデルトルク変化分ΣTDmdlを加算することにより算出される(S116)。
ここで推定モデルトルク変化分ΣTDmdlは、変速時ライン圧制御処理(図2)と同周期にて実行されている図3のフローチャートに示す遅れモデル変化加算トルク算出処理により求められる推定モデルトルク周期変化分TDmdlを周期毎に積算した値である。
ここでTsは一次遅れの時定数を、e[−Ls]はネイピア数eの−Ls乗を示し、Lsは無駄時間を表す。
そして、こうして内燃機関遅れモデルにより得られた推定モデルトルクTmdlを用いて、式3に示すごとく、前回の周期にて内燃機関遅れモデルにより得られている前回推定モデルトルクTmdloldとの差を推定モデルトルク周期変化分TDmdlとして設定する(S144)。
そして前回推定モデルトルクTmdloldに今回の推定モデルトルク周期変化分TDmdlを設定して(S146)、一旦本処理を出る。以後、上述した処理を周期的に繰り返すことになる。
そしてトルク低減処理に伴うトルク低減が終了してトルク低減後となると(S114でNO)、前記式1に示したステップS116の処理はなされなくなり、推定トルクTectに対しては運転状態推定トルクTsnを設定する処理(S112)に戻る。
(イ).変速過渡時においてトルク低減前では運転状態推定トルクTsnが推定トルクTectに設定されるため(S112)、推定トルクTectは実際のエンジン運転状態に対応することになり、内燃機関の応答状態を反映する高精度な推定トルクTectが得られる。
本実施の形態では、図2の代わりに図5に示す変速時ライン圧制御処理を実行する。更に図6に示すトルク低減処理反映トルク差算出処理を実行する。遅れモデル変化加算トルク算出処理(図3)は前記実施の形態1と同様に実行する。他の構成は前記実施の形態1と同じである。したがって図1も参照して説明する。
ここで推定モデルトルク変化分ΣTDmdlは、前記実施の形態1にて述べたごとくであり、遅れモデル変化加算トルク算出処理(図3)により求められる推定モデルトルク周期変化分TDmdlを周期毎に積算した値である。
このトルク低減処理反映トルク差dTmsは、変速時ライン圧制御処理(図5)と同周期にて実行されている図6のフローチャートに示すトルク低減処理反映トルク差算出処理により求められる。
[式5] dTms ← Tsn − Tmdlect
すなわち低減された実際のトルクを推定している運転状態推定トルクTsnと内燃機関遅れモデルによるトルク低減処理反映推定モデルトルクTmdlectとのトルク差として、推定トルク乖離分dTmsを算出している。この推定トルク乖離分dTmsは、実際とモデルとのトルク差を高精度に表すものである。
変速時ライン圧制御処理(図5)では、トルク低減前とトルク低減後については推定トルクTectに運転状態推定トルクTsnが設定される(S212)。したがってこの期間では、前記実施の形態1と同じであるが、トルク低減時においては(S214で「YES」)、前記実施の形態1の場合よりも更に推定トルク乖離分dTmsが考慮された推定トルクTectが設定されることになる(S216)。
(イ).前記実施の形態1の効果を生じると共に、変速過渡時のトルク低減時において前記式4に示したごとく、推定モデルトルク変化分ΣTDmdlと共に推定トルク乖離分dTmsをベース推定トルクTsnbaseに加算することにより推定トルクTectを算出している。この推定トルク乖離分dTmsを考慮したことにより、変速過渡時には一層高精度な推定トルクTectを段差無く円滑に推移させることができる。このことによりトルク低減終了時に推定モデルトルク変化分ΣTDmdlによる推定トルクTectの増減では段差が防ぎきれない場合にも、その段差を効果的に抑制することができる。
本実施の形態では、前記実施の形態1又は2において図3の代わりに図8に示す遅れモデル変化加算トルク算出処理を実行する。他の構成は前記実施の形態1又は2と同じである。したがって図1,2,5,6も参照して説明する。
遅れモデル変化加算トルク算出処理(図8)が開始されると、まず内燃機関遅れモデルにより目標トルクTqtに基づいて推定モデルトルクTmdlを算出する(S342)。この処理は図3のステップS142と同じであり、前記式2により算出される。
次の制御周期においても推定モデルトルクTmdlの算出(S342)とその値を時系列データWtmdlに格納する処理(S344)とを実行し、トルク低減時でなければ(S346でNO)、このまま処理を出ることを繰り返す。
[式6] TDmdl ← Wtmdl(ti+i)+Wtmdl(ti+i−1)
ここでWtmdl(ti+i)は時系列データのti+i番目のデータを表し、Wtmdl(ti+i−1)は時系列データのti+i−1番目のデータを表す。
次の制御周期ではトルク低減時の最初ではないので(S348でNO)、位置カウンタiをインクリメントし(S356)、インクリメントした位置カウンタiを用いて、前記式6により新たな推定モデルトルク周期変化分TDmdlを算出する(S354)。以後、トルク低減時では(S346で「YES」、S348でNO)、時系列データWtmdl中のデータ位置を1つずつずらしながら推定モデルトルクTmdlを抽出して、前記式6により推定モデルトルク周期変化分TDmdlを算出する処理(S354)が繰り返される。
上述した構成において請求項との関係にて特に前記実施の形態1又は2と異なるのは、遅れモデル変化加算トルク算出処理(図3)のステップS144,S146の代わりに、遅れモデル変化加算トルク算出処理(図8)のステップS344〜S356が第2推定トルク算出手段としての処理に含まれる点である。
(イ).前記実施の形態1又は2の効果と共に、図9にて説明したごとく無駄時間を値的又は時間的に考慮してトルク低減終了時における段差を効果的に抑制できる。
本実施の形態では、前記実施の形態1の図2の代わりに図10に示す変速時ライン圧制御処理を実行する。図3は実行しない。この代わりに図11,12,13の内燃機関遅れモデル学習処理が実行される。他の構成は前記実施の形態1と同じである。したがって図1も参照して説明する。
ここでTsは一次遅れの時定数を、e[−Ls]はネイピア数eの−Ls乗を示し、Lsは無駄時間を表し、αはトルク誤差を表している。
図11〜13は、トルク誤差α、無駄時間Ls及び時定数Tsを学習することで、前記式7に示した内燃機関遅れモデルを実際の内燃機関に適合化させる処理である。尚、これら図11〜13の処理と変速時ライン圧制御処理(図10)とは同周期で繰り返し割り込み実行されている。
[式8] α ← α + MAPα(Tsn−Tomdl)
ここでマップMAPαは、後述する図17のタイミングチャートの右側に示すごとくの運転状態推定トルクTsnとモデル出力トルクTomdlとの差に基づいて、トルク誤差αを、実際のトルク誤差に適合させるためのトルク誤差学習値を算出するマップである。例えば図14に示すごとく設定されている。
次に式10に示すごとく、このトルク差dTqaから前記内燃機関遅れモデルトルク誤差学習処理(図11)にて算出されているトルク誤差α(図17の左側に示す)を差し引いて、無駄時間に起因するトルク差dTqbを算出する(S462)。
次に式11に示すごとく、トルク差dTqbをこの時のモデル出力トルクTomdlの変化勾配θtomdlで除算して周期毎算出無駄時間Lsxを算出する(S464)。
尚、上記式11において、モデル出力トルクTomdlの変化勾配θtomdlの代わりに、運転状態推定トルクTsnの変化勾配θtsnで除算しても良く、あるいはこれらの変化勾配θtomdl,θtsnと同様に変化している部分の目標トルクTqtの変化勾配にて除算しても良い。
以後、ステップS452〜S458にてすべて「YES」と判定される状態が継続していれば、ステップS460〜S464にて周期毎算出無駄時間Lsxが算出されて、ステップS466にて無駄時間積算値LsTに積算される処理が繰り返される。
次に式13に示すごとく、平均値Lsvに基づいてマップMAPlsから学習値を算出して無駄時間Lsを更新する(S472)。
ここでマップMAPlsは、無駄時間積算値LsTの平均値Lsvに基づいて、無駄時間Lsを実際の無駄時間に適合させるための無駄時間学習値を算出するマップである。例えば図15に示すごとく設定されている。
内燃機関遅れモデル時定数学習処理(図13)について説明する。尚、本処理にてステップS482〜S488の判定処理は、前記内燃機関遅れモデル無駄時間学習処理(図12)のステップS452〜S458の判定処理と同じである。
ステップS482〜S488のすべてに「YES」と判定されると、次に式14のごとくの処理が行われる(S490)。
すなわち運転状態推定トルクTsnの変化勾配θtsn(図17の中央に示す)の絶対値とモデル出力トルクTomdlの変化勾配θtomdl(図17の中央に示す)の絶対値との差に基づきマップMAPdtsから時定数学習値を算出し、時定数Tsを更新する。
上述した処理により、図18のタイミングチャートに示すごとく、変速時(t40〜)においては、トルク低減前(t40〜t42)あるいはトルク低減後(t43〜)は、推定トルクTectには運転状態推定トルクTsnが設定される(図10:S412)。そしてトルク低減時(t42〜t43)は(S414で「YES」)、推定トルクTectには学習処理(図11〜13)により実際のエンジン2に適合化されているモデル出力トルクTomdlが設定される(S416)。
(イ).3つの学習処理(図11,12,13)により、変速時以外の内燃機関運転における遅れ状態の学習、特にパラメータとして一次遅れ時定数Ts、無駄時間Ls及びトルク誤差αの学習を行って、内燃機関遅れモデルを実際のエンジン2に適合化させている。
[その他の実施の形態]
(a).前記実施の形態4において、トルク誤差α、無駄時間Ls及び時定数Tsの値が未だ十分に収束していない場合は、学習処理(図11,12,13)の実行と共に、実施の形態1〜3のいずれかの処理にて、円滑に推移する高精度な推定トルクTectを設定するようにしても良い。そして、トルク誤差α、無駄時間Ls及び時定数Tsの値が、すべて学習処理により十分に収束したら学習を停止し、実施の形態4のみの処理に切り替えるようにしても良い。
Claims (17)
- 変速過渡時にトルク低減処理を実行する内燃機関において、変速過渡時に前記トルク低減処理分を除いた目標トルクにより内燃機関が出力すると推定されるトルクを推定トルクとして設定する変速時推定トルク設定装置であって、
内燃機関遅れモデルに基づいて前記トルク低減処理分を除いた目標トルクから推定モデルトルクを算出する推定モデルトルク算出手段と、
前記トルク低減処理に伴うトルク低減前では内燃機関運転状態に基づいて推定トルクを算出し、該推定トルクをベースとして前記トルク低減処理に伴うトルク低減時では前記推定モデルトルク算出手段にて算出された推定モデルトルクに基づいて推定トルクを算出する推定トルク算出手段と、
を備えたことを特徴とする変速時推定トルク設定装置。 - 請求項1において、前記推定トルク算出手段は、
変速過渡時における前記トルク低減処理に伴うトルク低減前では、内燃機関運転状態に基づいて前記推定トルクを算出する第1推定トルク算出手段と、
変速過渡時における前記トルク低減処理に伴うトルク低減時では、前記推定モデルトルク算出手段にて算出された推定モデルトルクの変化分を前記第1推定トルク算出手段にて算出された最後の推定トルクに加算することで前記推定トルクを算出する第2推定トルク算出手段と、
を備えたことを特徴とする変速時推定トルク設定装置。 - 請求項1において、前記推定トルク算出手段は、
内燃機関遅れモデルに基づいて前記トルク低減処理分を除かない目標トルクから推定モデルトルクを算出するトルク低減処理反映推定モデルトルク算出手段と、
変速過渡時における前記トルク低減処理に伴うトルク低減前では、内燃機関運転状態に基づいて前記推定トルクを算出する第1推定トルク算出手段と、
変速過渡時における前記トルク低減処理に伴うトルク低減時では、内燃機関運転状態に基づいて前記推定トルクを算出するトルク低減処理反映推定トルク算出手段と、
変速過渡時における前記トルク低減処理に伴うトルク低減時では、前記推定モデルトルク算出手段にて算出された推定モデルトルクの変化分と、前記トルク低減処理反映推定モデルトルク算出手段にて算出された推定モデルトルクと前記トルク低減処理反映推定トルク算出手段にて算出された推定トルクとの乖離分とを、前記第1推定トルク算出手段にて算出された最後の推定トルクに加算することで前記推定トルクを算出する第2推定トルク算出手段と、
を備えたことを特徴とする変速時推定トルク設定装置。 - 請求項2又は3において、前記第2推定トルク算出手段は、前記推定モデルトルク算出手段にて算出された推定モデルトルクの変化分としては、過去に前記推定モデルトルク算出手段にて算出された推定モデルトルクの内で、加算時の推定トルクと値的又は時間的に同じ変化レベルにある推定モデルトルクからの変化分を用いることを特徴とする変速時推定トルク設定装置。
- 請求項1〜4のいずれか一項において、前記内燃機関遅れモデルは、前記目標トルクをパラメータとして、制御の応答遅れ及び無駄時間に基づいて設定されていることを特徴とする変速時推定トルク設定装置。
- 変速過渡時にトルク低減処理を実行する内燃機関において、変速過渡時に前記トルク低減処理分を除いた目標トルクにより内燃機関が出力すると推定されるトルクを推定トルクとして設定する変速時推定トルク設定装置であって、
目標トルクからトルク出力までの遅れを表す内燃機関遅れモデルを、変速時以外の内燃機関運転における遅れ状態を学習することで、実際の内燃機関に適合化させる内燃機関遅れモデル適合化手段と、
変速過渡時における前記トルク低減処理に伴うトルク低減前では、内燃機関運転状態に基づいて前記推定トルクを算出する第1推定トルク算出手段と、
変速過渡時における前記トルク低減処理に伴うトルク低減時では、前記内燃機関遅れモデルに基づいて前記トルク低減処理分を除いた目標トルクから推定トルクを算出する第2推定トルク算出手段と、
を備えたことを特徴とする変速時推定トルク設定装置。 - 請求項6において、前記内燃機関遅れモデルは、一次遅れ時定数、無駄時間及びトルク誤差のパラメータを備えることで、目標トルクに基づいて出力トルクを算出するモデルであることを特徴とする変速時推定トルク設定装置。
- 請求項7において、前記内燃機関遅れモデル適合化手段は、変速時以外の内燃機関運転状態において、一次遅れ時定数、無駄時間及びトルク誤差のパラメータの1つ又は複数を学習することで遅れ状態を学習して前記内燃機関遅れモデルを実際の内燃機関に適合化させることを特徴とする変速時推定トルク設定装置。
- 請求項8において、変速時以外の内燃機関運転状態であって、前記内燃機関遅れモデルに基づいて目標トルクから算出した出力トルクと内燃機関運転状態から算出した推定トルクとが共に変動が小さい状態にある時に、前記出力トルクと前記推定トルクとの差に基づいて、前記トルク誤差を学習することを特徴とする変速時推定トルク設定装置。
- 請求項8又は9において、変速時以外の内燃機関運転状態であって、前記内燃機関遅れモデルに基づいて目標トルクから算出した出力トルクと内燃機関運転状態から算出した推定トルクとが共に勾配が安定した上昇変化又は下降変化している時に、前記出力トルクと前記推定トルクとの勾配の差に基づいて、前記一次遅れ時定数を学習することを特徴とする変速時推定トルク設定装置。
- 請求項8〜10のいずれか一項において、変速時以外の内燃機関運転状態であって、前記内燃機関遅れモデルに基づいて目標トルクから算出した出力トルクと内燃機関運転状態から算出した推定トルクとが共に勾配が安定した上昇変化又は下降変化している時に前記出力トルクと前記推定トルクとの間に生じた差から、前記出力トルクと前記推定トルクとの変動が小さい時に生じている差を減算することで得られた値を、前記安定変化時の前記目標トルク、前記出力トルク又は前記推定トルクの勾配により換算することで得られた時間に基づいて前記無駄時間を学習することを特徴とする変速時推定トルク設定装置。
- 請求項1〜11のいずれか一項において、変速過渡時における前記トルク低減処理に伴うトルク低減後では、内燃機関運転状態に基づいて前記推定トルクを算出する第3推定トルク算出手段を備えたことを特徴とする変速時推定トルク設定装置。
- 請求項1〜12のいずれか一項において、変速は自動変速機によりなされることを特徴とする変速時推定トルク設定装置。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載の変速時推定トルク設定装置を備えることにより、該変速時推定トルク設定装置により設定された前記推定トルクに基づいて自動変速機の油圧制御を実行することを特徴とする自動変速機制御装置。
- 一次遅れ時定数、無駄時間及びトルク誤差のパラメータを備えることで目標トルクに基づいて出力トルクを算出する内燃機関遅れモデルの学習方法であって、
内燃機関遅れモデルに基づいて目標トルクから算出した出力トルクと内燃機関運転状態から算出した推定トルクとが共に変動が小さい状態にある時に、前記出力トルクと前記推定トルクとの差に基づいて、前記トルク誤差を学習することを特徴とする内燃機関遅れモデル学習方法。 - 請求項15において、変速時以外の内燃機関運転状態であって、前記内燃機関遅れモデルに基づいて目標トルクから算出した出力トルクと内燃機関運転状態から算出した推定トルクとが共に勾配が安定した上昇変化又は下降変化している時に、前記出力トルクと前記推定トルクとの勾配の差に基づいて、前記一次遅れ時定数を学習することを特徴とする内燃機関遅れモデル学習方法。
- 請求項15又は16において、変速時以外の内燃機関運転状態であって、前記内燃機関遅れモデルに基づいて目標トルクから算出した出力トルクと内燃機関運転状態から算出した推定トルクとが共に勾配が安定した上昇変化又は下降変化している時に前記出力トルクと前記推定トルクとの間に生じた差から、前記出力トルクと前記推定トルクとの変動が小さい時に生じている差を減算することで得られた値を、前記安定変化時の前記目標トルク、前記出力トルク又は前記推定トルクの勾配により換算することで得られた時間に基づいて前記無駄時間を学習することを特徴とする内燃機関遅れモデル学習方法。
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