JP5126044B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関と、その内燃機関の出力軸に接続されたトルクコンバータ付きの変速機とを備えた車両の制御装置に関する。

内燃機関と変速機とを接続するトルクコンバータの特性は、図５に示すように、入出力間の回転数比ｅ（＝ｎ_２／ｎ_１）を横軸としたときの入出力間のトルク比ｔ（＝Ｔ_２／Ｔ_１）及び容量係数Ｃ_Ｐ（＝Ｔ_１／ｎ_１ ^２）、或いは容量係数Ｃ_Ｐ′（＝Ｔ_２／ｎ_２ ^２＝ｔＣ_Ｐ／ｅ^２）によって表すことができる。ここで、ｎ_１はトルクコンバータの入力側回転数（内燃機関の回転数）、ｎ_２は出力側回転数（変速機の入力回転数）、Ｔ_１は内燃機関からトルクコンバータへの入力トルク、Ｔ_２はトルクコンバータから変速機への入力トルクである。

特開平６−１７６８４号公報には、目標とする駆動軸トルクを得るための内燃機関のトルク及び回転数をトルクコンバータの特性を考慮して算出する方法が記載されている。特開平６−１７６８４号公報に記載された方法によれば、目標とする駆動軸トルクに基づいて出力トルクＴ_２の目標値を設定し、また、そのときの出力側回転数ｎ_２を計測することで、容量係数Ｃ_Ｐ′の値を計算することができる。そして、容量係数Ｃ_Ｐ′の値を図５に示すグラフに当てはめることで回転数比ｅの値を決定することができ、回転数比ｅの値からトルク比ｔの値を決定することができる。トルク比ｔの値と出力トルクＴ_２の目標値とから入力トルクＴ_１の目標値を算出することができる。回転数比ｅの値と出力側回転数ｎ_２とから入力側回転数ｎ_１の目標値を算出することができる。
特開平６−１７６８４号公報 特開平５−２６３９０４号公報 特開平５−２９６８８６号公報 特開平９−１５８７７２号公報 特開２００５−１６１９５６号公報

しかしながら、特開平６−１７６８４号公報に記載されている方法は、以下に説明するように、停車中や低速時の計算精度に問題がある。

停車中や低速時、出力側回転数ｎ_２はゼロ若しくはゼロに近い値になることから、Ｃ_Ｐ′＝Ｔ_２／ｎ_２ ^２で定義される容量係数Ｃ_Ｐ′の値は無限値になる。図５に示すグラフによれば、Ｃ_Ｐ′の値が無限値になると回転数比ｅの値はゼロに近づいていくが、その正確な値をグラフから求めることはできない。回転数比ｅの値が定まらなければ、入力側回転数ｎ_１の目標値を算出することはできない。また、回転数比ｅの値が定まらなければトルク比ｔの値も定まらないため、入力トルクＴ_１の目標値を算出することもできない。仮に回転数比ｅの値がグラフから求めることができたとしても、その値はゼロ若しくはゼロに近い値であるため、ｎ_１＝ｎ_２／ｅの計算においてゼロ割が起こってしまう。したがって、いずれにしても上記の方法では入力側回転数ｎ_１の目標値や入力トルクＴ_１の目標値を精度良く算出することができない。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、停車中や低車速でも高い精度で内燃機関の目標トルク及び目標回転数を計算することができる車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の車両の制御装置は、内燃機関と前記内燃機関の出力軸に接続されたトルクコンバータ付きの変速機とを備えた車両の制御装置において、
ｅとｔとの関係で表される前記トルクコンバータの特性（以下、トルクコンバータ特性Ｃ）を記憶したトルクコンバータ特性Ｃ記憶手段と、
ｅとＣ_Ｐとの関係で表される前記トルクコンバータの特性（以下、トルクコンバータ特性Ｄ）を記憶したトルクコンバータ特性Ｄ記憶手段と、
ｅとｎ_２ ^２／Ｔ_２との関係で表される前記トルクコンバータの特性（以下、トルクコンバータ特性Ｅ）を記憶したトルクコンバータ特性Ｅ記憶手段と、
Ｔ_２の目標値を設定する目標変速機入力トルク設定手段と、
ｎ_２を計測する出力側回転数計測手段と、
Ｔ_２の目標値とｎ_２の計測値と前記トルクコンバータ特性Ｃ，Ｅとに基づいてＴ_１の目標値を算出する目標機関出力トルク算出手段と、
Ｔ_２の目標値とｎ_２の計測値と前記トルクコンバータ特性Ｃ，Ｄ，Ｅとに基づいてｎ_１の目標値を算出する目標機関回転数算出手段と、
Ｔ_１，ｎ_１の各目標値に基づいて前記内燃機関の運転を制御する制御手段と、
ｅとＴ _２ ／ｎ _２ ^２ との関係で表される前記トルクコンバータの特性（以下、トルクコンバータ特性Ｆ）を記憶したトルクコンバータ特性Ｆ記憶手段と、
Ｔ _２ の目標値とｎ _２ の計測値と前記トルクコンバータ特性Ｃ，Ｆとに基づいてＴ _１ の目標値を算出する第２の目標機関出力トルク算出手段と、
Ｔ _２ の目標値とｎ _２ の計測値と前記トルクコンバータ特性Ｃ，Ｄ，Ｆとに基づいてｎ _１ の目標値を算出する第２の目標機関回転数算出手段と、
ｎ _２ ^２ ／Ｔ _２ の値が所定値よりも大きいとき（或いは、ｎ _２ の計測値が所定値よりも大きいとき）、前記制御手段で使用するＴ _１ ，ｎ _１ の各目標値の計算を前記第２の目標機関出力トルク算出手段及び第２の目標機関回転数算出手段による計算へ切り替える切替手段と、
を備えることを特徴としている。

本発明によれば、Ｔ_２の目標値とｎ_２の計測値とからｎ_２ ^２／Ｔ_２の値を計算し、その値をトルクコンバータ特性Ｅに当てはめることで回転数比ｅの値を求めることができる。そして、回転数比ｅの値をトルクコンバータ特性Ｃに当てはめることでトルク比ｔの値を求めることができ、回転数比ｅの値をトルクコンバータ特性Ｄに当てはめることで容量係数Ｃ_Ｐの値を求めることができる。トルク比ｔの値が定まることで、トルク比ｔとＴ_２の目標値とからＴ_１の目標値（内燃機関の目標トルク）を算出することができる。さらに容量係数Ｃ_Ｐの値が定まることで、トルク比ｔと容量係数Ｃ_ＰとＴ_２の目標値とからｎ_１の目標値（内燃機関の目標回転数）を算出することができる。以上の計算過程においては、ｎ_２がゼロ若しくはゼロに近い値の場合でも算出値が無限値になったりゼロ割が生じたりすることはない。したがって、第２の発明によれば、停車中や低車速でも高い精度で内燃機関の目標トルク及び目標回転数を計算することが可能であり、それにより目標の変速機入力トルクが得られるように内燃機関を適正に制御することができる。

また、本発明によれば、車両の加速によってｎ_２の値が大きくなり、ｎ_２ ^２／Ｔ_２の値が無限値に向かうような場合には、ｎ_２ ^２／Ｔ_２の代わりにＴ_２／ｎ_２ ^２の値を計算し、その値をトルクコンバータ特性Ｆに当てはめることで回転数比ｅの値を求めることができる。回転数比ｅの値が定まれば、上述のように、トルクコンバータ特性Ｃ，Ｄを用いてＴ_１，ｎ_１の各目標値を算出することができる。したがって、第２の発明のより好ましい態様によれば、計算過程での無限値やゼロ割を確実に避けることが可能であり、常に高い精度で内燃機関の目標トルク及び目標回転数を計算することができる。

実施の形態１．
以下、図を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。

図１は本実施の形態にかかる車両の駆動システムの概略構成を示す図である。図１に示す駆動システムは、動力発生装置としての内燃機関２とトルクコンバータ４付きの変速機６とを有している。内燃機関２が発生するトルクはトルクコンバータ４で増幅されて変速機６に入力されるようになっている。ここで、内燃機関２からトルクコンバータ４へ入力されるトルクをＴ_１、トルクコンバータ４から変速機６へ入力されるトルクをＴ_２とする。また、トルクコンバータ４の入力側回転数（内燃機関の回転数）をｎ_１とし、出力側回転数（変速機の入力回転数）をｎ_２とする。

図１に示す駆動システムにおいて、内燃機関２の運転は制御装置１０によって制御される。制御装置１０は、アクセル開度と車速とに基づいて変速機入力トルクＴ_２の目標値を設定する。そして、設定した変速機入力トルクＴ_２の目標値に基づいて、内燃機関の出力トルクＴ_１の目標値と内燃機関の回転数ｎ_１の目標値とを算出する。以下、本実施の形態において採られているＴ_１及びｎ_１の各目標値の算出方法について説明する。

制御装置１０は、図２にグラフで示すトルクコンバータ特性Ａと、図３にグラフで示すトルクコンバータ特性Ｂとをマップ或いは関数の形態で記憶している。トルクコンバータ特性Ａは、ｎ_２ ^２／Ｔ_２を横軸としたときのトルク比ｔによって表されるトルクコンバータ４に固有の特性である。トルクコンバータ特性Ｂは、ｎ_２ ^２／Ｔ_２を横軸としたときの容量係数Ｃ_Ｐによって表されるトルクコンバータ４に固有の特性である。これらトルクコンバータ特性Ａ，Ｂはトルクコンバータ４の実機を用いた試験によって調べることができる。

制御装置１０は、目標の駆動軸トルクに基づいてＴ_２の目標値を設定するとともに、その時点におけるｎ_２を直接的に或いは間接的に計測する。ｎ_２を直接的に計測するとは変速機６の入力軸の回転数を計測することであり、ｎ_２を間接的に計測するとは変速機６の出力軸の回転数（若しくは車輪速）を計測してその計測値と変速比とから計算することである。制御装置１０は、Ｔ_２の目標値とｎ_２の計測値とからｎ_２ ^２／Ｔ_２の値を計算する。

次に、制御装置１０は、算出したｎ_２ ^２／Ｔ_２の値をトルクコンバータ特性Ａに当てはめ、ｎ_２ ^２／Ｔ_２の値からトルク比ｔの値を決定する。また、制御装置１０は、算出したｎ_２ ^２／Ｔ_２の値をトルクコンバータ特性Ｂに当てはめ、ｎ_２ ^２／Ｔ_２の値から容量係数Ｃ_Ｐの値を決定する。

次に、制御装置１０は、関係式Ｔ_１＝Ｔ_２／ｔを用いて、トルク比ｔとＴ_２の目標値とからＴ_１の目標値、すなわち、内燃機関の目標トルクを算出する。

さらに、制御装置１０は、関係式ｎ_１ ^２＝Ｔ_２／Ｃ_Ｐを用いて、トルク比ｔと容量係数Ｃ_ＰとＴ_２の目標値とからｎ_１の目標値、すなわち、内燃機関の目標回転数を算出する。

以上説明した算出方法によれば、その計算過程においてｎ_２がゼロ若しくはゼロに近い値の場合でも、算出値が無限値になったりゼロ割が生じたりすることはない。したがって、本実施の形態によれば、停車中や低車速でも高い精度で内燃機関２の目標トルク及び目標回転数を計算することが可能であり、それにより目標の駆動軸トルクが得られるように内燃機関２を適正に制御することができる。

実施の形態２．
次に、図を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。

本実施の形態と実施の形態１とはＴ_１及びｎ_１の各目標値の算出方法に違いがある。本実施の形態では、制御装置１０は、前掲の図５のグラフ中に実線で示すトルクコンバータ特性Ｃと破線で示すトルクコンバータ特性Ｄとをマップ或いは関数の形態で記憶している。さらに、制御装置１０は、図４にグラフで示すトルクコンバータ特性Ｅをマップ或いは関数の形態で記憶している。トルクコンバータ特性Ｃは、回転数比ｅを横軸としたときのトルク比ｔによって表されるトルクコンバータ４に固有の特性である。トルクコンバータ特性Ｄは、回転数比ｅを横軸としたときの容量係数Ｃ_Ｐによって表されるトルクコンバータ４に固有の特性である。そして、トルクコンバータ特性Ｅは、回転数ｅを横軸としたときのｎ_２ ^２／Ｔ_２によって表されるトルクコンバータ４に固有の特性である。これらトルクコンバータ特性Ｃ，Ｄ，Ｅはトルクコンバータ４の実機を用いた試験によって調べることができる。

制御装置１０は、目標の駆動軸トルクに基づいてＴ_２の目標値を設定するとともに、その時点におけるｎ_２を直接的に或いは間接的に計測する。制御装置１０は、Ｔ_２の目標値とｎ_２の計測値とからｎ_２ ^２／Ｔ_２の値を計算する。

次に、制御装置１０は、算出したｎ_２ ^２／Ｔ_２の値をトルクコンバータ特性Ｅに当てはめ、ｎ_２ ^２／Ｔ_２の値から回転数比ｅの値を決定する。そして、制御装置１０は、算出した回転数比ｅの値をトルクコンバータ特性Ｃに当てはめ、回転数比ｅからトルク比ｔの値を決定する。また、算出した回転数比ｅの値をトルクコンバータ特性Ｄに当てはめ、回転数比ｅから容量係数Ｃ_Ｐの値を決定する。制御装置１０は、このようにして決定されたトルク比ｔと容量係数Ｃ_Ｐとを用いて、実施の形態１で説明したのと同様の方法にてＴ_１，ｎ_１の各目標値を算出する。

以上説明した算出方法による計算過程においては、ｎ_２がゼロ若しくはゼロに近い値の場合でも、算出値が無限値になったりゼロ割が生じたりすることはない。したがって、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様、停車中や低車速でも高い精度で内燃機関２の目標トルク及び目標回転数を計算することが可能であり、それにより目標の駆動軸トルクが得られるように内燃機関２を適正に制御することができる。

実施の形態３．
次に、図を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。

本実施の形態では、制御装置１０は、ｎ_２の計測値が所定値以下のときには実施の形態２で説明した方法でＴ_１及びｎ_１の各目標値を算出する。しかし、ｎ_２の計測値が所定値よりも大きいときには実施の形態２とは別の方法でＴ_１及びｎ_１の各目標値を算出する。車両の加速によってｎ_２の値が大きくなるとｎ_２ ^２／Ｔ_２の値は無限値に向かうため、図４に示すグラフにおいて回転数ｅの値が定まらなくなってしまうからである。

本実施の形態では、制御装置１０は、トルクコンバータ特性Ｃ，Ｄ，Ｅに加えて、前掲の図５のグラフ中に一点鎖線で示すトルクコンバータ特性Ｆをマップ或いは関数の形態で記憶している。トルクコンバータ特性Ｆは、回転数比ｅを横軸としたときの容量係数Ｃ_Ｐ′によって表されるトルクコンバータ４に固有の特性である。トルクコンバータ特性Ｆはトルクコンバータ４の実機を用いた試験によって調べることができる。

制御装置１０は、目標の駆動軸トルクに基づいてＴ_２の目標値を設定するとともに、その時点におけるｎ_２を直接的に或いは間接的に計測する。ここで、ｎ_２の計測値が所定値よりも大きい場合、制御装置１０は、関係式Ｃ_Ｐ′＝Ｔ_２／ｎ_２ ^２を用いてＴ_２の目標値とｎ_２の計測値とからＣ_Ｐ′の値を計算する。

次に、制御装置１０は、算出したＣ_Ｐ′の値をトルクコンバータ特性Ｆに当てはめ、Ｃ_Ｐ′の値から回転数比ｅの値を決定する。そして、制御装置１０は、算出した回転数比ｅの値をトルクコンバータ特性Ｃに当てはめ、回転数比ｅからトルク比ｔの値を決定する。また、算出した回転数比ｅの値をトルクコンバータ特性Ｄに当てはめ、回転数比ｅから容量係数Ｃ_Ｐの値を決定する。制御装置１０は、このようにして決定されたトルク比ｔと容量係数Ｃ_Ｐとを用いて、実施の形態１で説明したのと同様の方法にてＴ_１，ｎ_１の各目標値を算出する。

以上説明した算出方法による計算過程においては、ｎ_２の値が大きくなってｎ_２ ^２／Ｔ_２の値が無限値に向かう場合でも、算出値が無限値になったりゼロ割が生じたりすることはない。したがって、本実施の形態によれば、車速の高低によらず計算過程での無限値やゼロ割を確実に避けることが可能であり、常に高い精度で内燃機関２の目標トルク及び目標回転数を計算することができる。

なお、トルクコンバータ特性Ｅを用いた計算からトルクコンバータ特性Ｆを用いた計算への切り替えをｎ_２の計測値が所定値よりも大きい場合としたが、ｎ_２ ^２／Ｔ_２の値が所定値よりも大きいときを切り替えの条件としてもよい。

その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、図２乃至図５にグラフで示すトルクコンバータ特性はあくまでも一例であって、その内容はトルクコンバータの個性、具体的には構造や大きさによって変わりうるものである。

本発明が適用される車両の駆動システムの概略構成を示す図である。 ｎ_２ ^２／Ｔ_２とｔとの関係で表されるトルクコンバータ特性Ａを示すグラフである。 ｎ_２ ^２／Ｔ_２とＣ_Ｐとの関係で表されるトルクコンバータ特性Ｂを示すグラフである。 ｅとｎ_２ ^２／Ｔ_２との関係で表されるトルクコンバータ特性Ｅを示すグラフである。 ｅとｔとの関係で表されるトルクコンバータ特性Ｃ、ｅとＣ_Ｐとの関係で表されるトルクコンバータ特性Ｄ、及び、ｅとＣ_Ｐ′（＝Ｔ_２／ｎ_２ ^２）との関係で表されるトルクコンバータ特性Ｆを示すグラフである。

符号の説明

２ 内燃機関
４ トルクコンバータ
６ 変速機
１０ 制御装置

Claims (1)

1. 内燃機関と前記内燃機関の出力軸に接続されたトルクコンバータ付きの変速機とを備えた車両の制御装置において、
   前記トルクコンバータの入力側回転数をｎ_１、
   前記トルクコンバータの出力側回転数をｎ_２、
   前記内燃機関から前記トルクコンバータへ入力されるトルクをＴ_１、
   前記トルクコンバータから前記変速機へ入力されるトルクをＴ_２、
   前記トルクコンバータの入出力間の回転数比をｅ（＝ｎ_２／ｎ_１）、
   前記トルクコンバータの入出力間のトルク比をｔ（＝Ｔ_２／Ｔ_１）
   前記トルクコンバータの容量係数をＣ_Ｐ（＝Ｔ_１／ｎ_１ ^２）とした場合に、
   ｅとｔとの関係で表される前記トルクコンバータの特性（以下、トルクコンバータ特性Ｃ）を記憶したトルクコンバータ特性Ｃ記憶手段と、
   ｅとＣ_Ｐとの関係で表される前記トルクコンバータの特性（以下、トルクコンバータ特性Ｄ）を記憶したトルクコンバータ特性Ｄ記憶手段と、
   ｅとｎ_２ ^２／Ｔ_２との関係で表される前記トルクコンバータの特性（以下、トルクコンバータ特性Ｅ）を記憶したトルクコンバータ特性Ｅ記憶手段と、
   Ｔ_２の目標値を設定する目標変速機入力トルク設定手段と、
   ｎ_２を計測する出力側回転数計測手段と、
   Ｔ_２の目標値とｎ_２の計測値と前記トルクコンバータ特性Ｃ，Ｅとに基づいてＴ_１の目標値を算出する目標機関出力トルク算出手段と、
   Ｔ_２の目標値とｎ_２の計測値と前記トルクコンバータ特性Ｃ，Ｄ，Ｅとに基づいてｎ_１の目標値を算出する目標機関回転数算出手段と、
   Ｔ_１，ｎ_１の各目標値に基づいて前記内燃機関の運転を制御する制御手段と、
   ｅとＴ _２ ／ｎ _２ ^２ との関係で表される前記トルクコンバータの特性（以下、トルクコンバータ特性Ｆ）を記憶したトルクコンバータ特性Ｆ記憶手段と、
   Ｔ _２ の目標値とｎ _２ の計測値と前記トルクコンバータ特性Ｃ，Ｆとに基づいてＴ _１ の目標値を算出する第２の目標機関出力トルク算出手段と、
   Ｔ _２ の目標値とｎ _２ の計測値と前記トルクコンバータ特性Ｃ，Ｄ，Ｆとに基づいてｎ _１ の目標値を算出する第２の目標機関回転数算出手段と、
   ｎ _２ ^２ ／Ｔ _２ の値が所定値よりも大きいとき、或いは、ｎ _２ の計測値が所定値よりも大きいとき、前記制御手段で使用するＴ _１ ，ｎ _１ の各目標値の計算を前記第２の目標機関出力トルク算出手段及び第２の目標機関回転数算出手段による計算へ切り替える切替手段と、
   を備えることを特徴とする車両の制御装置。

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