JP4975480B2 - 変速装置の制御方法および変速制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、仕様が異なる複数の車種に対して、各車両に搭載する変速制御装置を共通化するための改良に関する。本発明は、ハイブリッド自動車に実施するために発明された制御方法または装置であるが、ハイブリッド自動車以外の車両にも広く実施することができる。

一つの車両組立てラインで製造される車両仕様は一般に多種類に及ぶ。車両仕様が少しずつ異なることにより、取り付ける部品または装置（ユニットを含む）の仕様が一部で異なることになるが、部品または装置はできるだけ共通化することが望ましい。取り付ける部品または装置が多種類になると、製品単価が高価になるとともに、製造誤りの原因にもなり、その検査のための工程も複雑になる。

近年、車両に取り付けられる部品または装置として、プログラム制御装置が多用されている。そして、そのプログラム制御装置には、制御対象となるハードウエアの規格が複数（または多数）であっても、制御対象となる可能性のあるハードウエアのいずれにもそのプログラム制御装置を利用することができるように、制御装置の設計を共通化することが行われている。設計が共通化された制御装置を実装した車両は、組立て工程の中で、あるいは組立て工程の終了後に、プログラム制御装置に実装された複数の制御プログラムのうち、その車両の仕様に対応して必要な制御プログラムを選択して起動させる。本発明も前提としてそのような考え方が採用され、そのような考え方の延長線上にある。

いま自動車用の変速機およびその制御装置について考えると、変速機は車種に応じて、あるいは一つの車種であっても、デフ比、タイヤ径、その他の車両仕様に応じて、変速比の異なる多種類の変速機が設計され製造される。その変速機を制御する制御装置は、プログラム制御装置であり、本来はその多種類の変速機の一つひとつに対応して個別に設計・製造することになるが、それは必ずしも経済的でない。したがって従来から、変速機制御装置として共通の電子回路ハードウエア装置を設計し製造し、その装置を利用する可能性のある各車種に対応するソフトウエアを後から各別に実装するようになった。さらにこれを進歩させた形態として、その制御装置を利用する可能性のあるすべての変速機に対応して、複数あるいは多数のソフトウエアをあらかじめその制御装置のメモリに記憶させておき、後からその制御対象となる変速機の種類または規格に対応して、そのソフトウエアの中の所望のものが有効に起動するように構成されることになった。

特開平８−２３７８０５号公報 特開２００１−２０６０８４号公報

製造される車両には、上記のような理由により、一つの変速機制御装置に複数の制御ソフトウエアが記憶されることになった。そして、この制御装置が車両に搭載されるときに、あるいはその車両の検査工程や修理完了の工程で、この制御ソフトウエアの一つを正しく選択して起動させることが必要である。

ここで変速機の仕様として、車種Ａの第四速と車種Ｂの第五速は、仕様によりＮ／Ｖ比に対する車速の数値範囲が一部重なる（あるいは前後する）ことがある。これは、変速制御でＮ／Ｖ比を基準に変速制御を行う場合に、複数の車種に共通のＮ／Ｖ比でもって判定しようとするとＮ／Ｖ比が共通する部分が生じてしまい、高速域でどの変速段であるかが判定できない可能性があった。

ここでＮ／Ｖ比とは、エンジンの回転速度Ｎ（単位、回／分）と車速Ｖ（単位、ｋｍ／時間）との比であり、この比に基づいて変速制御装置は、変速段を判定している。

種々の仕様に対して共通のＮ／Ｖ比のマップを用いて変速制御しようとすると、上述のように、変速段によってＮ／Ｖ比が共通する部分が生じてしまい、どの変速段であるかが判定できない場合があるので、車種に応じて変速段とＮ／Ｖ比の値が異なる制御用のマップを用意し、仕様に応じたＮ／Ｖ比のマップを選択設定する必要がある。

この選択設定を行う一つの工程は、車両製造の最終工程の検査工程で、車両を回転ドラムに載せて擬似的な走行状態を作ってＮ／Ｖ比を観測し、Ｎ／Ｖ比のマップを製造仕様と一致するように選択設定することができる。これにより、製造する車種に対応して設定された製造仕様と一致することにより、変速機および減速ギヤを含む駆動系、および起動された変速制御装置のソフトウエア、ならびに装着されたタイヤが仕様通りであることを確認することができる。

また、製造後にデフやタイヤ径などを変更したときに、変速制御に使用すべきＮ／Ｖ比のマップを選択して設定すべき場合もあり、このときもＮ／Ｖ比が現在の仕様に対応しているか確認を行って、正しいＮ／Ｖ比のマップを選択設定する必要がある。

この課題の実例については、この明細書の後段（実施例の開示）で具体的な数値例を提示してさらに詳しく説明する。

本発明はこれを改良するもので、種々の仕様に基づく車両の変速制御に適用すべきＮ／Ｖ比について、当該車両の仕様にあったＮ／Ｖ比の数値を選択して制御できるようにすることを目的とする。また、本発明は、高速域における変速段を正しく認識し、ハイブリッド車両の適切な制御を可能とすることを目的とする。また、本発明は、製造の最終工程で、製造する車種に対応する変速段の状態、およびその変速比から、仕様通りのソフトウエアを起動させることができる装置および方法を提供することを目的とする。

本発明の第一の観点は変速装置の制御方法の発明であり、エンジン回転速度と車速との比から設定されているギヤ位置を判定するためのギヤ・マップを複数備えた変速装置の制御方法において、一つまたは二つの低速段のギヤのエンジン回転速度と車速との比からその時点で変速装置に設定されているギヤ比を判定し、判定されたギヤ比から特定車種のギヤ・マップを選択することを特徴とする（請求項１記載の発明）。

前記ギヤ・マップを選択するステップはエンジン・キーがオンに操作されるつど実行することもできるし（請求項２記載の発明）、前記ギヤ・マップを選択するステップは車両の出荷前、もしくは修理時に実行し、その選択するステップにより選択されたギヤ・マップをエンジン・キーがオフ状態に操作されてもその選択された状態を保持させるように構成することもできる（請求項３記載の発明）。

本発明の第二の観点は変速制御装置の発明であり、エンジン回転速度と車輪回転速度との比からその変速制御装置に設定すべき一つのギヤ・マップを複数のギヤ・マップの中から選択する手段を備えた変速制御装置において、低速段のギヤのエンジン回転速度と車速との比から変速装置に設定されているギヤ比を判定する手段と、判定されたギヤ比から特定車種のギヤ・マップを選択して設定する手段とを備えたことを特徴とする（請求項４記載の発明）。

前記設定する手段が自動化された構成とすることができる（請求項５記載の発明）。すなわち、ギャ比の値と実測されるギヤ比が一致するときに、そのギヤ比を含むギヤ・マップをその変速制御装置の参照すべきギヤ・マップとして自動的に設定する構成とすることができる。

前記設定する手段により一旦前記ギヤ・マップが設定された後には、その設定された状態を車両の電源がオフになっても保持する手段を含む構成とすることができる（請求項６記載の発明）。すなわち、この手法を採用しない場合には、車両の電源をオンにする都度、前記（請求項４記載の）設定する手段が起動されることになる。

本発明は、変速段が細かく設定されるハイブリッド自動車に実施することが有用である（請求項７記載の発明）。

本発明の変速装置の制御方法または変速制御装置を実施することにより、共通のＮ／Ｖ比を用いると、仕様によりＮ／Ｖ比の値が交錯するような場合であっても、正しい変速段を認識することが可能で、適切な変速制御あるいはハイブリッド車両のモード制御が可能となる。また、車種が異なることによって、変速装置の変速比の大小が変速段をまたいで交錯する場合にも、制御ソフトウエアを正しく選択して装置を仕様通りに起動させることができる。ハイブリッド自動車では、ギヤ比に応じた走行制御が可能となり、エネルギ効率のよい走行モード制御が可能となった。

（実施例）
具体的な実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明する。はじめに本発明を実施するハイブリッド自動車の構造要部を説明する。図１は本発明実施例ハイブリッド自動車について、その動力系を説明するブロック構成図である。エンジン１の出力軸は電動発電機２に直結され、電動発電機２は、クラッチ３を介して変速機４の入力軸に連結されている。変速機４の出力軸は差動歯車５の入力軸に連結されている。差動歯車５の出力軸は両側の車輪６の駆動軸に連結されている。

この電動発電機２は三相交流に対応する同期回転機の形態である。電動発電機２はエンジン１の出力軸に固着されて回転する回転子２ａ、およびフレームに固定的に取り付けられた固定子２ｂを含む。この電動発電機２は、固定子２ｂに供給される三相交流電流により発生する回転磁界に同期して回転子２ａが機械的に回転する。よく知られているように、固定子２ｂの巻線に供給される三相交流により発生する界磁の位相回転速度が、回転子２ａの機械的な回転速度より大きいときに、この電動発電機７は電動機として作用する。固定子巻線に供給される三相交流により発生する界磁の位相回転速度が、回転子２ａの機械的な回転速度より小さいときには、この電動発電機２は発電機として作用する。固定子２ｂにより発生する位相回転速度が、回転子２ａの機械的な回転速度と等しいときには、この電動発電機２は空転状態になる。

この固定子巻線はインバータ７の三相交流端子に接続されている。インバータ７の直流端子にはハイブリッド用のバッテリ８が接続されている。このインバータ７の制御系は、ハイブリッド制御回路９およびエンジン制御回路１０と接続されている。エンジン制御回路１０はエンジン１を制御する。クラッチ３、変速機４は変速機制御回路１１により制御される。変速機制御回路１１にはハイブリッド制御回路９から制御情報が入力する。

ここで上記本発明について、この車両の製造工程最終段階のほとんど組立てが完成した車両を検査する工程での作業で説明する。

すなわち車輪６を回転ドラム（以下回転台という）の上に載置し、エンジン１を始動して、擬似的な走行状態をつくりだして検査を行う。このとき、エンジン１にはその回転その他の情報を検出するための測定用電気ワイヤが接続される。検査担当者はこの回転ドラムに載置された検査対象車両の運転席に乗り込み、変速機４を操作して前進（または後退）の適当なギヤに設定し、アクセル・ペダルを踏み、擬似的な走行状態を作りだす。クラッチはエンジンの加速とともに自動的に閉じる。このときに、検査装置はエンジン１の回転（例、Ｎ回／分）および車輪６の回転（例、車速対応Ｖｋｍ／時）を検出し、これを検査担当者にわかりやすい形態で光学的にディジタル表示する。検査装置に装備された演算装置は、同時にこのエンジン回転と車速との比（上記課題の欄で説明したＮ／Ｖ比に相当する）を演算して表示する。

検査担当者はこの表示を認識しながら、定められた手順で各種の検査を実行する。変速レバーを操作してすべてのギアの作動状態を試験する。この検査工程の中で検査担当者は、この試験対象であるほとんど完成した状態にある車両について、上記Ｎ／Ｖ比がその仕様通りになっていることを確認し、それにより当該車種に使用するギヤ・マップを選択して設定しなければならない。

これを実施例についてさらに詳しく説明する。いま、ここに例示する実施例では、この検査工程で検査対象となる車両仕様に対応するＮ／Ｖ比で制御する変速段数のＮ／Ｖ比のギヤ・マップとして２種類あるものとし、この２種類のギヤ・マップのうち第１のものを「車種Ａ」（表１）、第２のものを「車種Ｂ」（表２）と称するものとする。また、ギヤ・マップの変速段数は「５」つまり５段変速とする。

検査担当者が運転席に乗り込み、変速レバーを操作して第一速（１ｓｔ）に設定する。この「車種Ａ」のギヤ・マップが適用されるべき車両では、変速機が第一速に設定されているときには、そのＮ／Ｖ比は１６２．０から１８８．６の間になることがあらかじめ設計資料からわかっている。同じく変速レバーが第二速（２ｎｄ）に設定されているときには、Ｎ／Ｖ比は当該車種の仕様については９３．４から１１１．５の間になる。これを第一速から第五速（１ｓｔ〜５ｔｈ）について示すと、表１のようになる。

このような仕様の車両検査を実行中に、かりに検査中の車両のＮ／Ｖ比が５０．０と計測表示されたとすると、検査担当者は、いま変速機（変速レバーではない）が第三速（３ｒｄ）に設定されているということを認識了解することができる。

ところが、この検査を実行中に試験中の車両のＮ／Ｖ比がかりに３０．３と表示されたとすると、回転台上にある被検査車両の変速装置が第四速（４ｔｈ）に設定されているのか、第五速（５ｔｈ）に設定されているのかが直ちに区別できなくなった。すなわち仕様によって第四速のＮ／Ｖ比は第１表から３０．１〜４０．３の範囲にあり、第五速のＮ／Ｖ比は２１．４〜３０．５の範囲にあるから、表示された３０．３はいずれの範囲に属するか、一つに定まらないことになる。これを表１に※を付して示す。

上記の例はＮ／Ｖ比として３０．１〜３０．５の数値が表示されたときに、回転台の上にある被検査車両に操作設定されている変速機の状態が第四速と第五速で重なる例を説明したが、実際の組立て工程の検査工程では、検査工程に投入される車種が多様化するのでさらに複雑になる。

製造ラインでは、当然上記表１に示した仕様の車両とともに、同一の回転台上に表２に示す仕様の検査対象車両も送られてくる。この場合を説明する。表２に示す「車種Ｂ」車両の仕様は、この表２に単独で理解するかぎり上記説明で問題となったようなＮ／Ｖ比の数値上の前後重複は発生していない。しかし変速機の第一速から第六速までのＮ／Ｖ比を「車種Ａ」と「車種Ｂ」について一つの表にまとめると、表３のようになる。この表３から、変速装置が第三速に制御設定されているときと第四速に制御設定されているときとの間には、数値的な重複があり、数値を見ただけでは第三速か第四速かを区別することができないことになる。また第四速と第五速との間にも数値範囲に一部重複があり、第五速と第六速との間にも数値範囲の一部重複がある。

したがって、ここで例示したように一つの共通の表を多種類の車両に共用すると、第三速から第六速の変速段が実際にどの変速段に設定されているかを識別することができない場合が発生する。これが一つのＮ／Ｖ比の表によって変速段を認識して変速制御処理をしようとする場合に生ずる問題である。

本願発明者は詳しく検討した結果から、次のような手順でこの試験検査を実施すればよいことに気付いた。すなわち製品の擬似的な走行試験検査を変速ギヤの低い段（第一速または第二速）から始めることによって、表１のＮ／Ｖ比による変速制御マップを用いるか、表２のＮ／Ｖ比による変速制御マップを用いるかを判定できる。具体的には第一速から始めることがよい。そうすると「車種Ａ」の場合にはそのＮ／Ｖ比は表１から１６２．０〜１８８．６であり、「車種Ｂ」の場合には、そのＮ／Ｖ比は、表２を参照して２０５．９〜２１９．０であり、この二つの数値範囲に重なる領域はなく、検査対象車両が「車種Ａ」であって、表１のマップが適用される車両であるか、「車種Ｂ」であって表２のマップが適用される車両であるかを単純に区別することができる。そして「車種Ａ」であれば表１を判定参照用の表として設定し、「車種Ｂ」であれば表２を操作により判定参照用として設定する。この例では第二速から走行試験を始めることにしても、表１または表２のいずれかを正しく設定することができるから、第二速から走行試験を始めてもよい。そして設定された表（表１または表２のいずれか）を標準として設定し、それを参照してそれぞれの検査を実行することができる。この手順をフローチャートとして表示すると図２のようになる。

すなわち検査工程のはじめに、発進判定を行うとすると、発進（上述のような回転台上の擬似的な発進）の直後に、検査対象車両が表１の仕様であるか表２の仕様であるかを区別することができる。つまり表３のように一括した数値を仕様としてセットするのではなく、表１または表２のいずれかを擬似走行検査で選択してセットする。これによりその区別に基づいて、Ｎ／Ｖ比の比較値、すなわち正しく組み立てられた製品であることを確認するための数値をパネル画面にセットすることができる。

本発明を実施する工程では、図２に例示する方法を合理的な手順で実行することができるように設計された装置を利用することになる。上記の他の車種についても、これと同様の手法により、車種別の数値的混乱を回避することができる。

なお図２において「前回記憶したＮ／Ｖ比較値のセット」と表記されているところは、本発明に係る工程の次に実行する検査項目であり、本発明を実施することにより一旦設定された数値をひきつづき次の検査工程でも利用するための手順を説明するものである。ここでは詳しい説明を省略する。

上記実施例の説明では、製造工程の検査工程において、変速段を認識するためのＮ／Ｖ比の表がどちらのものを選択すべきかを判断して設定するものとして説明したが、必ずしも製造工程のみで判定することはない。例えば、修理工場で、タイヤ径を変更した場合、差動歯車のデフ比を変更した場合などには、当然Ｎ／Ｖ比がそれにより変更となるので、修理変更が完了した後、低速での発進動作を行ってＮ／Ｖ比がどちらの値であるかを判定して、仕様に応じて高速域で用いるべき表を選択するようにすることができる。また、このときに、変速制御の制御回路に、どちらを選択すべきかの判定ソフトウエアを設定しておいて発進の都度判定させることもできる。

図３を参照して、この図は本発明を実施したハイブリッド車両についての機関回転速度に対する機関出力トルクの特性図である。横軸に機関回転速度をとり縦軸に機関トルクをとると、変速機の設定位置にしたがって、本発明実施例車両についての電動機によるアシスト開始トルクをそのときのギヤ位置対応に表示するものである。図に楕円形で表示する領域は、従来装置では、変速機に高速ギヤが設定されている場合に、電動機によるアシストが実行されるように設計されていたが、この楕円形で表示する領域は、変速機が高段に設定され機関回転速度が大きい領域であり、本来電動機によるアシスト不要の領域であるものと考えられる。しかし従来技術ではこの楕円形で表示する領域について、とくに電動機によるアシストを禁止する制御を行っていなかった。それは、機関の動作がこの領域にあることを簡便に検出することができなかったことによる。

上記説明のとおり、本発明により変速機が第四速以上に設定されていることを変速機出力、つまり車速および機関回転情報から、簡便にかつ正確に認識することが可能になった。したがってこれを利用し、エンジンがアシスト不要の領域にあることを簡便に正確に検出し、電動機によるアシスト制御を禁止するように制御系を構成することができ、燃料消費を低減することができることになった。

上記のほかにも、機関回転速度に対する機関出力トルクの関係が明確になることにより、複数の自動制御系の制御方法を改善することができる可能性がある。

本発明を実施したハイブリッド自動車の構成図。 本発明実施例装置または方法の制御フローチャート。 本発明の応用例を説明するための図。

符号の説明

１ エンジン
２ 電動発電機
２ａ 回転子
２ｂ 固定子
３ クラッチ
４ 変速機
５ 差動歯車
６ 車輪
７ インバータ
８ バッテリ
９ ハイブリッド制御回路
１０ エンジン制御回路
１１ 変速機制御回路

Claims (7)

1. エンジン回転速度と車速との比から設定されているギヤ位置を判定するためのギヤ・マップを複数備えた変速装置の制御方法において、
   低速段のギヤのエンジン回転速度と車速との比からその時点で変速装置に設定されているギヤ比を判定し、
   判定されたギヤ比から特定車種のギヤ・マップを選択する
   ことを特徴とする変速装置の制御方法。
2. 前記ギヤ・マップを選択するステップはエンジン・キーがオンに操作されるつど実行される請求項１記載の変速装置の制御方法。
3. 前記ギヤ・マップを選択するステップは車両の出荷前、もしくは修理時に実行し、その選択するステップにより選択されたギヤ・マップをエンジン・キーがオフ状態に操作されてもその選択された状態を保持させる請求項１記載の変速装置の制御方法。
4. エンジン回転速度と車輪回転速度との比からその変速制御装置に設定すべき一つのギヤ・マップを記憶領域に記憶されている複数のギヤ・マップの中から選択する手段を備えた変速制御装置において、
   低速段のギヤのエンジン回転速度と車速との比からその時点で変速装置に設定されているギヤ比を判定する手段と、
   この判定されたギヤ比から特定車種のギヤ・マップを選択して設定する手段を備えた
   ことを特徴とする変速制御装置。
5. 前記設定する手段が自動化された請求項４記載の変速制御装置。
6. 前記設定する手段により一旦前記ギヤ・マップが選択設定された後には、その設定された状態を保持する手段を含む請求項４または５記載の変速制御装置。
7. 前記自動車はハイブリッド自動車である請求項４記載の変速制御装置。

Images