JP4857912B2

JP4857912B2 - 自動変速機の出力軸回転速度推定装置及び異常診断装置並びにオートクルーズ制御装置

Info

Publication number: JP4857912B2
Application number: JP2006147834A
Authority: JP
Inventors: 正浩入山; 洋寛湯澤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-05-29
Filing date: 2006-05-29
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2026-05-29
Also published as: JP2007315550A

Description

この発明は、自動変速機の出力軸回転速度を推定する装置及び異常を診断する装置並びにオートクルーズ制御装置に関する。

車両速度に基づいて種々制御が行われる。例えば自動変速機の目標変速比は現在の車両速度に基づいて設定される。したがって現在の車両速度を正確に検出する必要がある。通常は自動変速機の出力軸の回転速度をセンサで検出し、その検出速度にギヤ比やタイヤ径を考慮して車速を算出する。ところがセンサ出力にノイズがのってしまう可能性がありこのような場合には車速を誤算出する。そして誤算出した車速に基づいて目標変速比を設定して自動変速機を制御しては、運転性や燃費が悪化する。

そこで特許文献１では、車両が定常運転中に、目標変速比と実変速比とを比較して自動変速機の変速段選択に異常がないか否かを判定している。
特開平７−３０１３２４号公報

しかし、前述した従来の装置は定常運転中でなければ判定できず、変速中は判定できないので判定タイミングが遅れてしまう。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、変速中であっても自動変速機の出力軸回転速度を正確に推定することができ、そしてその推定値を利用してセンサ出力に異常がないか否かを診断できる自動変速機の出力軸回転速度推定装置及び異常診断装置並びにそれらの装置を使用するオートクルーズ制御装置を提供することを目的としている。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、入力軸から入力したエンジン回転を変速して出力軸(２１)から出力する自動変速機の出力軸回転速度を推定する出力軸回転速度推定装置であって、前記入力軸の回転速度を検出する入力軸回転速度検出手段(３１)と、現在の車速及びスロットル開度に基づいて目標変速比を設定する目標変速比設定手段(ステップＳ１)と、目標変速比の変化速度に応じて、前記入力軸の回転速度及び前記目標変速比に基づいて前記出力軸(２１)の回転速度を推定する出力軸回転速度推定手段(ステップＳ５)とを有することを特徴とする。

本発明によれば、入力軸回転速度検出手段で検出した入力軸の回転速度と、現在の車速及びスロットル開度に基づいて設定した目標変速比と、に基づいて、出力軸の回転速度を推定するようにした。また出力軸回転速度推定基本値を一時遅れ補正処理して、出力軸の回転速度を推定するようにした。このようにしたので、変速中であっても自動変速機の出力軸回転速度を正確に推定することができる。またその推定値を利用すればセンサ出力に異常がないか否かを正確に診断可能である。

以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態についてさらに詳しく説明する。
（自動変速機の出力軸回転速度推定装置及び異常診断装置について）
図１は、本発明による自動変速機の出力軸回転速度推定装置及び異常診断装置を使用する車両の基本構成を示す図である。

エンジン１及び自動変速機２は、トルクコンバータを介して連結される。

エンジン１の出力軸は、トルクコンバータのポンプインペラに連結される。

自動変速機２の入力軸はトルクコンバータのタービンランナに結合される。自動変速機２の出力軸２１はディファレンシャル４を介して駆動輪５に結合される。自動変速機２は、例えばベルト式ＣＶＴ(Continuously Variable Transmisson)である。

入力軸センサ３１は、自動変速機２の入力軸の回転速度を検出する。

出力軸センサ３２は、自動変速機２の出力軸２１の回転速度を検出する。

エンジン回転速度センサ３３はエンジン１の回転速度を検出する。スロットル開度センサ３４はスロットルバルブの開度を検出する。アクセルポジションセンサ３５はアクセルペダルの踏み込み位置、すなわちアクセル踏込量を検出する。

エンジンコントローラ７１及び変速機コントローラ７２は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。エンジンコントローラ５０を複数のマイクロコンピュータで構成してもよい。エンジンコントローラ７１及び変速機コントローラ７２は、互いにＣＡＮ通信する。

自動変速機の出力軸の回転速度をセンサで検出し、その検出速度にギヤ比やタイヤ径を考慮して車速を算出すると、センサ出力にノイズがのってしまう可能性がありこのような場合には車速を誤算出する。

そこで本発明では、入力軸センサ３１で検出した入力軸回転速度を目標変速比で除算して求めた出力軸回転速度推定値と、出力軸センサ３２で検出した出力軸回転速度の信号値とを比較して、センサで誤検出していないことを判断する。なお変速比は有段自動変速機を考えた場合にはＬｏ側の変速比ほど大きく、Ｈｉ側の変速比ほど小さい。本実施形態では無段自動変速機を考えているので発進用の変速比が大きく、高速走行用の変速比が小さい。また自動変速機は油圧で制御するので変速時(過渡時)の入力軸に対する出力軸の応答遅れを一次遅れで近似できることが本件発明者らによって知見された。そこで出力軸回転速度推定値を一次遅れ補正処理することで一層正確に出力軸回転速度を推定できるようになったのである。さらに変速速度が非常に速い場合には制御量の行き過ぎ(オーバシュートやアンダーシュート)や振動によって精度が悪化し補正が困難になることが本件発明者らによって知見された。そこで補正困難な領域を目標変速速度で監視し、変速速度が閾値(Cdelta_ratio)を超える場合には診断停止することで精度悪化領域を排除して誤判定を防止できるようになったのである。

以下ではコントローラの具体的な制御ロジックについて図２のフローチャートに沿って説明する。

ステップＳ１においてコントローラは、自動変速機２への入力軸回転速度信号値INPREV、自動変速機２からの出力軸回転速度信号値OUTREV、目標変速比RATIO0を読み込む。なお目標変速比RATIO0は例えばＲＯＭに格納された図３に示す特性マップに基づいて設定される。このマップはあらかじめ実験を通じて設定されている。

ステップＳ２においてコントローラは、次式(1)に基づいて入力軸回転速度信号値INPREVから出力軸回転速度の推定基本値OUTREVES0を計算する。

ステップＳ３においてコントローラは、次式(2)に基づいて目標変速比変化率ΔRATIO0を計算する。

ステップＳ４においてコントローラは、目標変速比変化率ΔRATIO0が変化率閾値Ｃdelta_ratioよりも小さいか否かを判定する。小さければステップＳ５へ処理を移行し、そうでなければステップＳ６へ処理を移行する。

ステップＳ５においてコントローラは、次式(3)に基づいて出力軸回転速度の推定値OUTREVESを求める。式(3)は出力軸回転速度の推定基本値OUTREVES0を出力軸回転速度推定値の前回値OUTREVESzで加重平均処理(一次遅れ補正処理)するものである。

ステップＳ６においてコントローラは、出力軸回転速度推定値OUTREVESをマスク処理する。具体的には、出力軸回転速度信号値OUTREVを出力軸回転速度推定値OUTREVESとして設定する。

ステップＳ７においてコントローラは、次式(4)に基づいて出力軸回転速度の信号値OUTREVと推定値OUTREVESとの乖離値OUTREVERを計算する。

ステップＳ８においてコントローラは、乖離値OUTREVERが乖離閾値Ｃoutreverよりも大きいか否かを判定する。大きければステップＳ９へ処理を移行し、そうでなければステップＳ１０へ処理を移行する。

ステップＳ９においてコントローラは、乖離状態継続タイマｔOUTRVNGをリセットする。

ステップＳ１０においてコントローラは、乖離状態継続タイマｔOUTRVNGをインクリメントする。

ステップＳ１１においてコントローラは、乖離状態継続タイマｔOUTRVNGがタイマ閾値Ｃtimerよりも大きいか否かを判定する。小さければこの処理を一旦抜け、大きくなったらステップＳ１２へ処理を移行する。

ステップＳ１２においてコントローラは、車速信号の異常を判定しフェールセーフ処理を実行する。

以上の処理によってコントローラは以下のように動作する。

入力軸センサ２ａの出力値に基づいて入力軸回転速度信号値INPREVを計算し、出力軸センサ２ｂの出力値に基づいて出力軸回転速度信号値OUTREVを計算し、スロットル開度に基づいて目標変速比RATIO0を計算する(ステップＳ１)。また、入力軸回転速度信号値INPREVに基づいて出力軸回転速度の推定基本値OUTREVES0を計算する(ステップＳ２)。さらに、目標変速比変化率ΔRATIO0を計算する(ステップＳ３)。

そして目標変速比変化率ΔRATIO0が変化率閾値Ｃdelta_ratioよりも小さければ(ステップＳ４でYes)、出力軸回転速度の推定基本値OUTREVES0を出力軸回転速度推定値の前回値OUTREVESzで加重平均処理して出力軸回転速度の推定値OUTREVESを求め(ステップＳ５)、大きければ(ステップＳ４でNo)、出力軸回転速度信号値OUTREVを出力軸回転速度推定値OUTREVESとして設定する(ステップＳ６)。

出力軸回転速度の信号値OUTREVと推定値OUTREVESとの乖離値OUTREVERが乖離閾値Ｃoutreverよりも大きければ(ステップＳ４でYes)、乖離状態継続タイマｔOUTRVNGをインクリメントし(ステップＳ１０)、小さかったら(ステップＳ４でNo)、乖離状態継続タイマｔOUTRVNGをリセットする(ステップＳ９)。すなわち乖離状態継続タイマｔOUTRVNGは、出力軸回転速度の信号値OUTREVと推定値OUTREVESとの乖離値OUTREVERが乖離閾値Ｃoutreverよりも大きい状態の継続時間を計測するタイマである。

乖離状態継続タイマｔOUTRVNGがタイマ閾値Ｃtimerよりも小さいあいだは(ステップＳ１１でNo)、この処理を一旦抜け、大きくなったら(ステップＳ１１でYes)、車速信号の異常を判定しフェールセーフ処理を実行する(ステップＳ１２)。

本実施形態によれば、出力軸回転速度推定値(図４の細実線)を一次遅れ補正処理することで、図４の太実線に示すように出力軸回転速度を推定できた。これによって図４の破線に示す出力軸回転速度信号値(実値)とほぼ一致した正確な出力軸回転速度を推定できるのである。

また変速速度が非常に速い場合には図５に示したような制御量の行き過ぎ(オーバシュート)が生じ、精度が悪化し補正が困難になることが本件発明者らによって知見された。そこで補正困難な領域を目標変速速度で監視し、変速速度が閾値(Cdelta_ratio)を超える場合には診断停止するようにしたので、精度悪化領域を排除して誤判定を防止できるようになったのである
（オートクルーズ制御装置への適用形態）
図６は、本発明によるオートクルーズ制御装置の制御を示すフローチャートである。

本実施形態では、入力軸センサ３１で検出した入力軸回転速度及び目標変速比から算出した出力軸回転速度推定値に基づいて車速を求め、その車速をフィードバックして定速走行制御(オートクルーズコントロール)を実行する。

しかし、入力軸回転速度に自動変速機の最大変速比を除算して求めた推定最低車速がクルーズ制御可能車速を下回るときにはオートクルーズ制御を中止するようにした。このようにすることでクルーズ条件が成立していないときの誤制御を確実に排除できるのである。

以下ではコントローラの具体的な制御ロジックについてフローチャートに沿って説明する。なお以下では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。

入力軸センサ２ａの出力値に基づいて入力軸回転速度信号値INPREVを計算し、出力軸センサ２ｂの出力値に基づいて出力軸回転速度信号値OUTREVを計算し、スロットル開度に基づいて目標変速比RATIO0を計算する(ステップＳ１)。そして入力軸回転速度INPREVに自動変速機の最大変速比(最Ｌｏ変速比)を除算して推定最低車速ＶLoを求め(ステップＳ２１)、その推定最低車速ＶLoがクルーズ制御可能車速(ＣVLo)を下回るときには(ステップＳ２２でYes)、オートクルーズ制御を中止する(ステップＳ２３)。

このようにしたので、図７に示すようにクルーズ条件が成立していないときの誤制御を確実に排除できるのである。

なおステップ２において入力軸回転速度INPREVに自動変速機の最小変速比(最Ｈｉ変速比)を除算して推定最高車速ＶHiを求め、ステップＳ２２においてその推定最高車速ＶHiがクルーズ制御可能車速(ＣVHi)を上回るか否かを判定し、上回るときにはステップＳ２３においてオートクルーズ制御を中止してもよい。このようにしてもクルーズ条件が成立していないときの誤制御を確実に排除できる。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。

例えば、自動変速機として無段自動変速機を例示して説明したが、有段自動変速機であってもよい。

本発明による自動変速機の出力軸回転速度推定装置及び異常診断装置を使用する車両の基本構成を示す図である。コントローラの具体的な制御ロジックを示すフローチャートである。目標変速比RATIO0を求めるための特性マップを示す図である。本発明の効果を示す図である。本発明の効果を示す図である。オートクルーズ制御装置に適用した場合の制御ロジックを示すフローチャートである。オートクルーズ制御装置に適用した場合の効果を示す図である。

符号の説明

１エンジン
２自動変速機
２１出力軸
３１入力軸センサ(入力軸回転速度検出手段)
３２出力軸センサ(出力軸回転速度センサ)
ステップＳ１目標変速比設定手段
ステップＳ５出力軸回転速度推定手段
ステップＳ７出力速度乖離計算手段
ステップＳ８〜Ｓ１２異常判定手段

Claims

入力軸から入力したエンジン回転を変速して出力軸から出力する自動変速機の出力軸回転速度を推定する出力軸回転速度推定装置であって、
前記入力軸の回転速度を検出する入力軸回転速度検出手段と、
現在の車速及びスロットル開度に基づいて目標変速比を設定する目標変速比設定手段と、
目標変速比の変化速度に応じて、前記入力軸の回転速度及び前記目標変速比に基づいて前記出力軸の回転速度を推定する出力軸回転速度推定手段と、
を有することを特徴とする自動変速機の出力軸回転速度推定装置。
請求項１に記載の自動変速機の出力軸回転速度推定装置において、
前記出力軸回転速度推定手段は、入力軸の回転速度に目標変速比を除算して出力軸回転速度推定基本値を求め、その出力軸回転速度推定基本値を一時遅れ補正処理して、出力軸の回転速度を推定する、
ことを特徴とする自動変速機の出力軸回転速度推定装置。
請求項１又は請求項２に記載の自動変速機の出力軸回転速度推定装置において、
前記出力軸回転速度推定手段は、目標変速比の変化速度が所定値よりも大きいときには出力軸回転速度の推定を中止する、
ことを特徴とする自動変速機の出力軸回転速度推定装置。
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の自動変速機の出力軸回転速度推定装置を使用する自動変速機の異常診断装置であって、
前記出力軸の回転速度を検出する出力軸回転速度センサと、
前記出力軸回転速度センサで検出した出力軸回転速度と、前記出力軸回転速度推定手段で推定した出力軸回転速度との乖離値を計算する出力速度乖離計算手段と、
前記乖離値が基準値よりも大きいときには出力軸回転速度センサの出力信号に異常があると判定する異常判定手段と、
を有することを特徴とする自動変速機の異常診断装置。
請求項４に記載の自動変速機の異常診断装置において、
前記異常判定手段は、前記乖離値が前記基準値よりも大きい状態が基準時間継続したときに異常を判定する、
ことを特徴とする自動変速機の異常診断装置。
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の自動変速機の出力軸回転速度推定装置を使用して定速走行制御を行うオートクルーズ制御装置であって、
検出した入力軸回転速度に自動変速機の最大変速比を除算して求めた推定最低車速がクルーズ制御可能車速を下回るときにはオートクルーズ制御を中止する、
ことを特徴とするオートクルーズ制御装置。
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の自動変速機の出力軸回転速度推定装置を使用して定速走行制御を行うオートクルーズ制御装置であって、
検出した入力軸回転速度に自動変速機の最小変速比を除算して求めた推定最高車速がクルーズ制御可能車速を上回るときにはオートクルーズ制御を中止する、
ことを特徴とするオートクルーズ制御装置。
請求項４又は請求項５に記載の自動変速機の異常診断装置を使用するオートクルーズ制御装置であって、
検出した入力軸回転速度に自動変速機の最大変速比を除算して求めた推定最低車速がクルーズ制御可能車速を下回るときにはオートクルーズ制御を中止する、
ことを特徴とするオートクルーズ制御装置。
請求項４又は請求項５に記載の自動変速機の異常診断装置を使用するオートクルーズ制御装置であって、
検出した入力軸回転速度に自動変速機の最小変速比を除算して求めた推定最高車速がクルーズ制御可能車速を上回るときにはオートクルーズ制御を中止する、
ことを特徴とするオートクルーズ制御装置。