JP5177233B2 - 自動変速機の変速制御装置及び自動変速機の変速制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機の変速制御装置及び自動変速機の変速制御方法に関するものである。特に、この発明は、変速比が異なる変速段を複数有する自動変速機の変速制御を行う自動変速機の変速制御装置及び自動変速機の変速制御方法に関するものである。

車両には、エンジンから伝達される動力の回転を変速して駆動輪の方向に伝達する変速機が搭載されているが、この変速機は、近年では運転者が変速操作を行わなくても自動的に変速する自動変速機が多用されている。この自動変速機は、当該自動変速機を制御する制御装置によって変速可能に設けられているが、このような自動変速機の変速制御装置は、車両の走行状態に応じて、適切な変速段を選択して、自動変速機の変速制御を行う。このように、車両の走行状態に応じて適切な変速段を選択する場合は、例えば、現在の走行状態において、燃料消費量が最も少ない変速段を選択し、自動変速機の変速段を、この変速段に変速させる。これにより、車両の走行時における燃費の向上を図ることができる。

しかし、このように、燃料消費量が最も少ない変速段を選択して変速を行った場合、選択される変速段がアクセルペダルの操作等に応じて頻繁に変化し、頻繁に変速が行われるため、ドライバビリティが悪化する場合がある。このため、従来の自動変速機の変速制御装置では、燃費の向上を目的として自動変速機の変速制御を行った場合に、頻繁に変速されることを抑制しているものがある。

例えば、特許文献１に記載の自動変速機の制御装置では、アクセルペダルの操作量と車両の走行速度とに基づいて最小燃料消費量となる変速段を算出し、現在の変速段の燃料消費量と、算出した変速段の燃料消費量との差が所定の閾値未満の場合には変速を行わず、燃料消費量同士の差が所定の閾値以上の場合に、変速を行っている。これにより、燃料消費量を低減させることができる変速段に変速をすることができると共に、頻繁に変速が行われることを抑制することができる。

特開平６−１０９１１２号公報

頻繁に変速が行われることを抑制しつつ、燃料消費量を低減させることができる変速段に変速をする場合には、特許文献１に記載の自動変速機の制御装置のように、最小燃料消費量となる変速段として算出した変速段と、現在の変速段との燃料消費量同士の差が所定の閾値未満の場合には、変速を行わないことにより変速が頻繁に行われることを抑制することができるが、燃費を考慮した場合には、変速をするか否かの判断時の閾値を小さくした方が有利になる。しかし、この場合、変速が頻繁に行われるため、ドライバビリティが悪化する場合があり、また、変速段を変速する際には、変速時における変速ショックを低減させるため燃料の消費量が増加する場合があるので、効果的に燃費が向上しない場合がある。

一方、頻繁に変速が行われることを抑制するために、変速をするか否かの判断時の閾値を大きくした場合には、変速した方が燃費的に有利な状況であっても、変速されない場合があるので、燃費が悪化する場合がある。これらのように、燃費の向上と、頻繁に変速が行われることに起因するドライバビリティの悪化を抑制することを両立することは、困難なものとなっていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、燃費の向上と、頻繁に変速が行われることの抑制とを、より確実に両立することができる自動変速機の変速制御装置及び自動変速機の変速制御方法を提供することを目的とする。

この発明に係る自動変速機の変速制御装置は、車両の走行時の動力源であるエンジンの動力を駆動輪側に出力可能に設けられていると共に前記動力の回転数を変速可能な複数の変速段を有する自動変速機の変速制御を行う自動変速機の変速制御装置において、前記変速制御を行う際における目標となる変速段である目標変速段が現在の変速段ではない場合には、前記変速段を前記現在の変速段から他の変速段に変速するとの判断である変速判断を行って変速制御する変速制御部と、前記変速判断の有無を判定する変速状態判定部と、前記変速判断がある場合に、前記現在の変速段から前記他の変速段に変速した後、さらに前記現在の変速段に変速をするまでの時間である変速完了時間を推定する変速時間推定部と、前記現在の変速段から変速を行わずに前記現在の変速段で前記変速完了時間を走行した場合における前記エンジンの燃料消費量である第１燃料消費量と、前記現在の変速段から前記他の変速段に変速した後、さらに前記現在の変速段に変速した場合における前記エンジンの燃料消費量である第２燃料消費量と、を推定する燃料消費量推定部と、前記第１燃料消費量と前記第２燃料消費量とに基づいて変速の有効性を判定する燃料消費量判定部と、を備え、前記変速制御部は、前記燃料消費量判定部の判定結果に従って前記変速判断時の前記他の変速段に変速するとの判断を変更すること、を特徴とする。

また、変速制御部は、第１燃料消費量よりも第２燃料消費量の方が所定以上多いと燃料消費量判定部で判定した場合に、変速判断時の他の変速段に変速するとの判断を変更することが好ましい。

また、さらに、変速判断がある場合に、現在の変速段から他の変速段に変速した後、さらに現在の変速段に変速をすることが予想されるか否かの判定を車両の走行状態に基づいて行う復帰予想判定部を備えており、変速時間推定部は、現在の変速段から他の変速段に変速した後、さらに現在の変速段に変速をすることが予想されると復帰予想判定部で判定した場合に、変速完了時間を推定することが好ましい。

また、変速時間推定部は、変速完了時間を推定する場合には、変速判断時の他の変速段で走行をする場合における時間に、変速段の変速に要する時間を加えて推定することが好ましい。

また、燃料消費量推定部は、第２燃料消費量を推定する場合には、変速された変速段で走行をする場合における燃料消費量に、変速段の変速時における燃料消費量を加えて推定することが好ましい。

また、変速時間推定部は、車両の走行時における走行抵抗を考慮して変速完了時間を推定することが好ましい。

この発明に係る自動変速機の変速制御方法は、車両の走行時の動力源であるエンジンの動力を駆動輪側に出力可能に設けられていると共に前記動力の回転数を変速可能な複数の変速段を有する自動変速機の変速制御を行う自動変速機の変速制御方法において、前記変速制御を行う際における目標となる変速段である目標変速段が現在の変速段ではない場合には、前記変速段を前記現在の変速段から前記他の変速段に変速するとの判断である変速判断の有無を判定する変速状態判定と、前記変速判断がある場合に、前記現在の変速段から前記他の変速段に変速した後、さらに前記現在の変速段に変速をするまでの時間である変速完了時間を推定する変速時間推定と、前記現在の変速段から変速を行わずに前記現在の変速段で前記変速完了時間を走行した場合における前記エンジンの燃料消費量である第１燃料消費量と、前記現在の変速段から前記他の変速段に変速した後、さらに前記現在の変速段に変速した場合における前記エンジンの燃料消費量である第２燃料消費量と、を推定する燃料消費量推定と、前記第１燃料消費量と前記第２燃料消費量とに基づいて変速の有効性を判定する燃料消費量判定と、を実行し、前記燃料消費量判定の判定結果に従って前記変速判断時の前記他の変速段に変速するとの判断が変更されること、を特徴とする。

また、燃料消費量判定で、第１燃料消費量よりも第２燃料消費量の方が所定以上多いと判定した場合に、変速判断時の他の変速段に変速するとの判断が変更されることが好ましい。

また、さらに、変速判断がある場合に、現在の変速段から他の変速段に変速した後、さらに現在の変速段に変速をすることが予想されるか否かの判定を車両の走行状態に基づいて行う復帰予想判定を実行し、変速時間推定は、現在の変速段から他の変速段に変速した後、さらに現在の変速段に変速をすることが予想されると復帰予想判定で判定された場合に、変速完了時間を推定することが好ましい。

また、変速時間推定で変速完了時間を推定する場合には、変速判断時の他の変速段で走行をする場合における時間に、変速段の変速に要する時間を加えて推定することが好ましい。

また、燃料消費量推定で第２燃料消費量を推定する場合には、変速された変速段で走行をする場合における燃料消費量に、変速段の変速時における燃料消費量を加えて推定することが好ましい。

また、変速時間推定で変速完了時間を推定する場合には、車両の走行時における走行抵抗を考慮して推定することが好ましい。

本発明に係る自動変速機の変速制御装置は、燃費の向上と、頻繁に変速が行われることの抑制とを、より確実に両立することができる、という効果を奏する。また、本発明に係る自動変速機の変速制御方法は、燃費の向上と、頻繁に変速が行われることの抑制とを、より確実に両立することができる、という効果を奏する。

図１は、本発明の実施例に係る自動変速機の変速制御装置の概略図である。 図２は、図１に示す自動変速機の変速制御装置の要部構成図である。 図３は、実施例に係る自動変速機の変速制御装置の処理手順を示すフロー図である。 図４は、第１変速及び第２変速を実施する場合と現在の変速段を維持する場合との燃焼噴射量の変化を示す説明図である。 図５は、アップシフト時の燃費悪化量の算出方法についての説明図である。 図６は、ダウンシフト時の燃費悪化量の算出方法についての説明図である。 図７は、本発明の変形例に係る自動変速機の変速制御装置の要部構成図である。

以下に、本発明に係る自動変速機の変速制御装置及び自動変速機の変速制御方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本発明の実施例に係る自動変速機の変速制御装置の概略図である。同図に示す変速制御装置１は、車両（図示省略）に搭載される自動変速機２０の変速制御が可能に設けられており、この自動変速機２０は、動力源であるエンジン１０に接続されている。エンジン１０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０に接続されており、ＥＣＵ６０によって回転数やトルク（出力）が制御可能に設けられている。

また、自動変速機２０は、トルクコンバータ２１、変速装置３０及び油圧制御装置３５を含んで構成されている。エンジン１０で発生し、自動変速機２０に入力される動力は、トルクコンバータ２１を介して変速比可変手段である変速装置３０に伝達可能に設けられており、エンジン１０の動力が変速装置３０に伝達された場合には、変速装置３０で車両の走行条件に応じて選択された変速比で回転数が変更され、変速したトルクを車両の駆動輪（図示省略）側に出力可能に設けられている。

また、自動変速機２０が有する変速装置３０は、複数の変速要素である遊星歯車装置と、複数の摩擦係合要素（クラッチＣ１、クラッチＣ２、クラッチＣ３、クラッチＣ４、ブレーキＢ１、Ｂ２）４０とを組み合わせて構成される多段式の変速装置３０となっている。ここで、ブレーキは、変速装置３０の筐体に取り付けられる摩擦係合要素４０であり、クラッチは、変速装置３０の筐体ではなく、回転軸に取り付けられる摩擦係合要素４０である。なお、変速装置３０が備える変速要素や摩擦係合要素４０の数は、自動変速機２０の仕様に応じて適宜変更してもよい。

また、油圧制御装置３５は、それぞれの摩擦係合要素４０へ供給する制御油の油圧を調整する摩擦係合要素用油圧調整手段として、リニアソレノイドバルブ３６を備えている。この油圧制御装置３５は、各摩擦係合要素４０を動作させるための油圧を発生可能に設けられており、発生した油圧を所定の摩擦係合要素４０へ配分すると共に、摩擦係合要素４０に供給する制御油の油圧を調整する機能も有している。また、自動変速機２０には、リニアソレノイドバルブ３６に接続され、自動変速機２０内に貯留される制御油をリニアソレノイドバルブ３６に供給するポンプ（図示省略）が備えられている。

また、変速装置３０は、変速要素である遊星歯車装置の回転要素（キャリアやリングギヤ）を、摩擦係合要素４０であるブレーキＢ１、Ｂ２等によって停止させ、また、エンジン１０の動力を入力する変速装置３０の回転要素を摩擦係合要素４０であるクラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４等によって切り替えることにより、変速比を変更可能に設けられている。そして、停止させる回転要素の組み合わせを変更することにより、変速段を変更可能に設けられている。即ち、回転要素の回転や停止の各組み合わせは、それぞれ自動変速機２０の変速段として設定されており、自動変速機２０は、エンジン１０から伝達された動力の回転数を変速可能なこの変速段を、複数有している。

自動変速機２０は、これらのように設けられているため、エンジン１０が発生する動力は、トルクコンバータ２１を介して自動変速機２０の変速装置３０へ入力される。また、変速装置３０は、当該変速装置３０の出力軸である変速装置出力軸３２を有しており、変速装置出力軸３２は、車両のプロペラシャフト４５に接続されている。つまり、変速装置出力軸３２は、自動変速機２０の出力軸となっている。

また、エンジン１０には、エンジン出力軸１１の回転数を検出可能な機関回転数検出手段であるエンジン回転数センサ１５が設けられている。また、自動変速機２０には、変速装置入力軸３１の回転数を検出可能な変速装置入力軸回転数検出手段である変速装置入力軸回転数センサ４１と、変速装置出力軸３２の回転数を検出可能な変速装置出力軸回転数検出手段である変速装置出力軸回転数センサ４２とが設けられている。

これらのエンジン回転数センサ１５、変速装置入力軸回転数センサ４１、変速装置出力軸回転数センサ４２、及びリニアソレノイドバルブ３６は、ＥＣＵ６０に接続されている。さらに、ＥＣＵ６０には、車両の運転席に設けられるアクセルペダル５０の近傍に設けられ、アクセルペダル５０の開度であるアクセル開度を検出可能なアクセル開度検出手段であるアクセル開度センサ５１が接続されている。

図２は、図１に示す自動変速機の変速制御装置の要部構成図である。ＥＣＵ６０には、処理部６１、記憶部８０及び入出力部８１が設けられており、これらは互いに接続され、互いに信号の受け渡しが可能になっている。また、ＥＣＵ６０に接続されているエンジン回転数センサ１５、リニアソレノイドバルブ３６、変速装置入力軸回転数センサ４１、変速装置出力軸回転数センサ４２、アクセル開度センサ５１は、入出力部８１に接続されており、入出力部８１は、これらのエンジン回転数センサ１５等との間で信号の入出力を行う。また、記憶部８０には、自動変速機２０の変速制御装置１を制御するコンピュータプログラムが格納されている。

また、処理部６１は、メモリ及びＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成されており、少なくとも、アクセル開度センサ５１での検出結果よりアクセルペダル５０の開度であるアクセル開度を取得可能なアクセル開度取得手段であるアクセル開度取得部６２と、エンジン回転数センサ１５での検出結果よりエンジン回転数を取得する機関回転数取得手段であるエンジン回転数取得部６３と、変速装置出力軸回転数センサ４２での検出結果より車速を取得する車速取得手段である車速取得部６４と、を有している。

また、処理部６１は、変速装置３０の変速段を変速するとの判断である変速判断の有無を判定する変速状態判定手段である変速状態判定部６５と、変速状態判定部６５で変速判断があると判定した場合に、現在の変速段から他の変速段に変速した後、さらに現在の変速段に変速をすることが予想されるか否かの判定を車両の走行状態に基づいて行う復帰予想判定手段である復帰予想判定部６６と、変速状態判定部６５で変速判断があると判定した場合に、現在の変速段から他の変速段に変速した後、さらに現在の変速段に変速をするまでの時間である変速完了時間を推定する変速時間推定手段である変速時間推定部６７と、変速時間推定部６７で推定した変速完了時間が有効であるか否かの判定を行う推定時間有効判定手段である推定時間有効判定部６８と、を有している。

また、処理部６１は、エンジン１０の運転時における燃料消費量を車両の走行状態に基づいて推定すると共に、現在の変速段から他の変速段に変速した後、さらに現在の変速段に変速をすることが予想されると復帰予想判定部６６で判定した場合に、現在の変速段から変速を行わずに現在の変速段で変速完了時間を走行した場合におけるエンジン１０の燃料消費量である第１燃料消費量と、車両の走行時に現在の変速段から変速判断時の他の変速段に変速した後、さらに現在の変速段に変速した場合におけるエンジン１０の燃料消費量である第２燃料消費量と、を推定する燃料消費量推定手段である燃料消費量推定部６９と、燃料消費量推定部６９で推定した第１燃料消費量と第２燃料消費量とを比較し、第１燃料消費量よりも第２燃料消費量の方が所定以上多いか否かを判定する燃料消費量判定手段である燃料消費量判定部７０と、を有している。

また、処理部６１は、エンジン１０の運転制御を行う内燃機関制御手段であるエンジン制御部７１と、自動変速機２０の摩擦係合要素４０に作用させる油圧を制御することにより自動変速機２０の変速制御が可能に設けられた油圧制御手段である変速制御部７２と、を有している。

ＥＣＵ６０によって制御される自動変速機２０の変速制御装置１の制御は、例えば、エンジン回転数センサ１５等の検出結果に基づいて、処理部６１が上記コンピュータプログラムを当該処理部６１に組み込まれたメモリに読み込んで演算し、演算の結果に応じてリニアソレノイドバルブ３６等を作動させることにより制御する。その際に処理部６１は、適宜記憶部８０へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。なお、このように自動変速機２０の変速制御装置１を制御する場合には、上記コンピュータプログラムの代わりに、ＥＣＵ６０とは異なる専用のハードウェアによって制御してもよい。

この実施例に係る自動変速機２０の変速制御装置１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。車両の走行中は、アクセルペダル５０のストローク量、或いはアクセル開度が、アクセルペダル５０の近傍に設けられるアクセル開度センサ５１によって検出される。アクセル開度センサ５１による検出結果は、ＥＣＵ６０の処理部６１が有するアクセル開度取得部６２に伝達され、アクセル開度取得部６２で取得する。アクセル開度取得部６２で取得したアクセル開度は、ＥＣＵ６０の処理部６１が有するエンジン制御部７１に伝達され、エンジン制御部７１は、伝達されたアクセル開度や、その他のセンサによる検出結果に基づいて、エンジン１０を制御する。

エンジン制御部７１によって制御されるエンジン１０の動力は、エンジン出力軸１１が回転することにより外部に出力される。このエンジン出力軸１１の回転は、まず、トルクコンバータ２１に伝達され、トルクコンバータ２１が回転し、トルクコンバータ２１を介して変速装置入力軸３１に伝達される。

トルクコンバータ２１を介して変速装置入力軸３１に伝達されたエンジン出力軸１１の回転は、変速装置入力軸３１によって変速装置３０へ伝達される。これにより、エンジン１０の動力は変速装置３０へ入力される。

このように、トルクコンバータ２１を介して変速装置入力軸３１から変速装置３０へ入力されたエンジン１０の動力は、変速装置３０の変速要素によって回転数及びトルクの大きさが変更されて、変速装置３０が有する変速装置出力軸３２から出力される。この変速装置出力軸３２は車両のプロペラシャフト４５に接続されているため、変速装置３０からの出力は、プロペラシャフト４５や、その他、自動変速機２０と駆動輪との間に配設される動力伝達手段を介して車両の駆動輪へ伝達される。これにより駆動輪は回転し、車両は走行する。

また、車両の走行中には、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する変速制御部７２は自動変速機２０を制御し、車両の走行状態に応じて変速制御を行う。詳しくは、車両の走行時には、エンジン回転数センサ１５でエンジン出力軸１１の回転数を検出し、検出結果がＥＣＵ６０の処理部６１が有するエンジン回転数取得部６３に伝達されて、エンジン回転数取得部６３で取得する。また、車両の走行時には、変速装置出力軸回転数センサ４２で変速装置出力軸３２の回転数を検出する。この変速装置出力軸３２と駆動輪とは、変速比が一定であるため、変速装置出力軸３２の回転数を検出することにより、駆動輪の回転数を推定することができ、これにより車速を推定することができる。このため、変速装置出力軸回転数センサ４２は、変速装置出力軸３２の回転数を検出することを介して車速を検出可能な車速検出手段として設けられている。この変速装置出力軸回転数センサ４２で検出した変速装置出力軸３２の回転数は、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する車速取得部６４に伝達され、車速取得部６４で所定の演算を行うことにより、車速として取得する。

変速制御部７２は、アクセル開度取得部６２で取得したアクセル開度やエンジン回転数取得部６３で取得したエンジン回転数、車速取得部６４で取得した車速などに応じてリニアソレノイドバルブ３６を作動させることによりクラッチＣ１などの摩擦係合要素４０を作動させ、摩擦係合要素４０の係合や解放を切り替えて遊星歯車装置の回転要素の回転及び停止を切り替えることにより、変速比を変更し、変速段を切り替える。

変速制御部７２で変速制御を行う場合は、このようにアクセル開度等に基づいて変速段を選択し、変速段を切り換えるが、車両の走行状態によっては、現在の変速段から他の変速段に変速した後に、再び現在の変速段が選択されて現在の変速段に変速する場合がある。このため、実施例に係る自動変速機２０の変速制御装置１では、現在の変速段から他の変速段への変速後に再び現在の変速段に変速されることが予想される場合には、このような変速を行う場合における燃費と、変速を行わない場合における燃費とに基づいて、変速を行うか否かを決定し、変速制御を行う。

図３は、実施例に係る自動変速機の変速制御装置の処理手順を示すフロー図である。次に、実施例に係る自動変速機２０の変速制御装置１の制御方法、即ち、当該変速制御装置１の処理手順について説明する。詳しくは、実施例に係る自動変速機２０の変速制御装置１で変速装置３０の変速段を選択する際における処理手順について説明する。なお、以下の処理は、車両の運転時に各部を制御する際に、所定の期間ごとに呼び出されて実行する。

実施例に係る自動変速機２０の変速制御装置１の処理手順では、まず、通常制御による変速判断があるか否かを判定する（ステップＳＴ１０１）。この判定は、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する変速制御部７２での変速装置３０の制御状態を、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する変速状態判定部６５で検出することにより、変速状態判定部６５で行う。通常、変速制御部７２で変速装置３０の変速制御を行う場合は、アクセル開度取得部６２で取得したアクセル開度や、エンジン回転数取得部６３で取得したエンジン１０の回転数や、車速取得部６４で取得した車速等、車両の走行状態を取得し、取得した走行状態に適した変速段を選択する。

変速制御部７２での変速装置３０の変速制御時に変速段を選択する場合は、例えば、アクセル開度と車速とに対する変速段ごとの変速タイミングを示すマップを予め設定してＥＣＵ６０の記憶部８０に記憶しておき、このマップにアクセル開度と車速とを当てはめることにより変速段を選択する。または、最適燃費となるエンジン１０の回転数とトルクとの関係を示すマップを予め設定してＥＣＵ６０の記憶部８０に記憶しておき、このマップにエンジン１０の回転数と、アクセル開度等より推測されるエンジン１０のトルクとを当てはめることにより、最適燃費になるエンジン１０の運転状態を導出し、この運転状態を実現できる変速段を選択する。変速制御部７２は、これらのように変速段を選択することにより、取得した走行状態に適した変速段を選択し、この選択した変速段を、変速制御部７２で変速制御を行う際における目標となる変速段である目標変速段にする。

変速制御部７２は、この目標変速段が現在の変速段ではない場合には、変速段を現在の変速段から、他の変速段である目標変速段に変速するとの判断である変速判断を行う。変速状態判定部６５は、変速制御部７２の制御状態を検出することにより、このような変速判断があるか否かの判定である変速状態判定を行う。変速状態判定部６５での判定により、通常制御による変速判断はないと判定された場合には、この処理手順から抜け出る。

これに対し、変速状態判定部６５での判定（ステップＳＴ１０１）により、通常制御による変速判断があると判定された場合には、現在の変速段への復帰が予想されるか否かを判定する（ステップＳＴ１０２）。この判定は、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する復帰予想判定部６６で行う。復帰予想判定部６６は、変速制御部７２で変速装置３０を変速制御することにより、変速段を現在の変速段から目標変速段に変速をした場合に、再び現在の変速段に変速することが予想されるか否かを、アクセル開度や車速などの車両の走行状態に基づいて判定する。つまり、現在の変速段をｇ０とし、目標変速段をｇ１とし、ｇ０からｇ１への変速を第１変速とし、ｇ１に変速された後、再びｇ０に復帰する変速を第２変速とした場合に、復帰予想判定部６６は、アクセル開度や車速に基づいて、第１変速を行った場合に第２変速を行うことが予想されるか否かの判定である復帰予想判定を行う。

この判定は、例えば、第１変速が、アクセル開度を急激に大きくすることにより変速段を現在の変速段よりも低速側の変速段に変速する、いわゆるキックダウンの場合、第１変速を行って低速段に変速した後、この変速により車速が高くなり、高速側の変速段に変速されることにより第２変速が行われることが予想される場合には、現在の変速段への復帰が予想されると判定する。また、第１変速が、加速中にアクセル開度を小さくすることにより運転者が要求する要求駆動力が低下するのに伴って変速段を現在の変速段よりも高速側の変速段に変速する、いわゆるオフアップの場合、第１変速を行って高速段に変速した後、この変速により駆動力が小さくなって車速が低くなり、低速側の変速段に変速されることにより第２変速が行われることが予想される場合にも、現在の変速段への復帰が予想されると判定する。即ち、本実施例に係る自動変速機２０の変速制御装置１の制御は、目標変速段ｇ１が現在の変速段ｇ０に対して高速側の変速段の場合にも、低速側の低速段の場合にも適用される。

復帰予想判定部６６で、これらの予想を行う場合には、変速制御部７２で変速段の選択を行う場合に用いる変速タイミングを示すマップや、最適燃費となる運転状態を示すマップ等を用いて、第１変速を行った後の変速段における運転状態を予想する。つまり、ｇ１に変速し、現在のアクセル開度で運転を継続した場合における変速の有無を予想する。このように、ｇ１に変速した後、現在のアクセル開度で運転を継続したと予想する場合において、ｇ１とは異なる変速段が選択されることが予想され、この変速段がｇ０の場合には、復帰予想判定部６６は、現在の変速段へ復帰すると予想する。この判定により、現在の変速段へは復帰は予想されないと判定される場合には、この処理手順から抜け出る。

復帰予想判定部６６での判定（ステップＳＴ１０２）により、現在の変速段への復帰が予想されると判定された場合には、次に、変速完了時間を推定する（ステップＳＴ１０３）。この変速完了時間を推定する変速時間推定は、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する変速時間推定部６７で行う。変速時間推定部６７で、ｇ０からｇ１に変速した後、さらにｇ０に変速をするまでの時間である変速完了時間を推定する場合には、アクセル開度と車速とより第１変速を行った後の加速度、即ちｇ１に変速した後の加速度を算出し、この加速度で走行を行っている場合における、ｇ０への変速タイミングになるまでの所要時間を算出する。つまり、復帰予想判定部６６での判定（ステップＳＴ１０２）により、現在の変速段への復帰が予想されるか否かの判定を行う際に、現在の変速段への復帰が予想されると判定される場合には、変速タイミングのマップ等により変速時の車速も導出できるので、変速時間推定部６７は、ｇ１に変速した後の加速度で走行を行っている場合における、ｇ１からｇ０への変速タイミングとなる車速に到達するまでの所要時間を算出する。

さらに変速時間推定部６７は、この所要時間に、ｇ０への変速タイミングに到達してｇ１からｇ０に変速をする際に、この変速段の変速自体に要する時間を加算して、ｇ１からｇ０への変速が完了するまでの時間を算出する。これにより、変速時間推定部６７は、第１変速を行い、さらに第２変速を行った場合における第２変速が完了するまでの時間である変速完了時間として推定する。

次に、推定した変速完了時間が有効であるか否かを判定する（ステップＳＴ１０４）。この判定は、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する推定時間有効判定部６８で行う。推定時間有効判定部６８は、変速時間推定部６７で推定した変速完了時間と、この変速完了時間が有効であるか否かの判定を行う際に用いる所定の時間として予め設定された所定時間とを比較し、変速完了時間が所定時間より長い場合には、変速完了時間は無効であると判定する。

例えば、ｇ１からｇ０に変速をする際における変速タイミングとなる車速が、現在の車速と大きくかけ離れていたり、推定される加速度が小さ過ぎたりするなどにより、第２変速が完了するまでの時間が長過ぎる場合には、第２変速が完了するまでの間に運転者がアクセル開度を変化させることが予想される。また、ｇ１からｇ０に変速をする際における変速タイミングとなる車速が法定速度を超えている場合には、第２変速が完了するまでの間に、運転者はアクセルペダル５０を戻し、アクセル開度を小さくすることが予想される。従って、これらの場合は変速自体の予想が無効になる。

このため、推定時間有効判定部６８での変速完了時間が有効であるか否かの判定に用いる所定時間は、第２変速が完了するまでに運転者がアクセル開度を変化させないと予想される時間として予め設定され、ＥＣＵ６０の記憶部８０に記憶されている。推定時間有効判定部６８での判定により、変速完了時間は有効ではないと判定された場合には、この処理手順から抜け出る。なお、推定した変速完了時間が有効であるか否かの判定をする際に変速完了時間と比較する所定時間は、一定時間でもよく、または、車両の走行状態に応じて変化させてもよい。

推定時間有効判定部６８での判定（ステップＳＴ１０４）により、推定した変速完了時間は有効であると判定された場合には、次に、変速の有無での燃料消費量を推定する（ステップＳＴ１０５）。この推定は、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する燃料消費量推定部６９で行う。燃料消費量推定部６９は、現在の変速段ｇ０から変速をしないで走行をした場合における、変速時間推定部６７で推定した（ステップＳＴ１０３）変速完了時間分のエンジン１０の燃料消費量である第１燃料消費量Ｆ１と、第１変速と第２変速とを行い、第２変速が完了するまでの燃料消費量である第２燃料消費量Ｆ２とを推定する。これらの第１燃料消費量Ｆ１と第２燃料消費量Ｆ２とは共に、車速やアクセル開度やエンジン回転数などの車両の走行状態と、走行状態ごとの燃料消費量を示すマップとに基づいて推定する。このマップは、車両の走行状態、或いはエンジン１０の運転状態に対する燃料消費量を示すマップとして予め設定され、ＥＣＵ６０の記憶部８０に記憶されている。

さらに、第２燃料消費量Ｆ２を推定する場合には、変速時のショックを抑制するための点火遅角による熱効率の低下分や、変速時における摩擦係合要素４０の滑りや熱の発生等に起因する変速装置３０による動力の伝達効率の低下分を、変速段の変速時における燃料消費量の増量分として換算する。第２燃料消費量Ｆ２を推定する場合には、車両の走行状態とマップとに基づいて推定した燃料消費量、即ち、現在の変速段ｇ０から変速した後の変速段であるｇ１で走行をする場合における燃料消費量に、このように算出した燃料消費量の増量分を加算することにより、第２燃料消費量Ｆ２を推定する。燃料消費量推定部６９は、これらのように推定することによって、第１燃料消費量Ｆ１と第２燃料消費量Ｆ２とを推定する燃料消費量推定を行う。

次に、（Ｆ２−Ｆ１）≧マージンが満たされるか否かを判定する（ステップＳＴ１０６）。この判定は、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する燃料消費量判定部７０で行う。燃料消費量判定部７０は、燃料消費量推定部６９で推定した、第２変速が完了するまでの燃料消費量である第２燃料消費量Ｆ２から、現在の変速段ｇ０を維持する場合における燃料消費量である第１燃料消費量Ｆ１を減算し、算出した燃料消費量が、所定のマージン以上であるか否かを判定する。つまり、第１変速と第２変速とを行う際における燃料消費量である第２燃料消費量Ｆ２は、変速による燃費向上分と、変速に伴う燃費の悪化分とを含んだ燃料消費量になっている。このため、この第２燃料消費量Ｆ２と、現在の変速段ｇ０を維持する場合における燃料消費量である第１燃料消費量Ｆ１とを比較することにより、変速を行った場合には、変速による燃費向上分と変速に伴う燃費の悪化分とのどちらの影響の方が大きいかを判定することができる。

即ち、（Ｆ２−Ｆ１）の結果が大きければ大きいほど、変速をした場合には燃料消費量が多いことを示しており、変速に伴う燃費の悪化が大きいことを示している。反対に、（Ｆ２−Ｆ１）の結果が小さければ小さいほど、変速をした場合には燃料消費量が少なく、変速による燃費の向上が大きいことを示している。このため、燃料消費量判定部７０での判定に用いるこのマージンは、第１変速と第２変速とが行われることが予想される際に、この変速を行った場合には燃費の向上が大きく、燃費の改善代が大きいため変速が有効であると判定できる変速の有無に伴う燃料消費量の差として予め設定され、ＥＣＵ６０の記憶部８０に記憶されている。つまり、燃料消費量判定部７０は、換言すると、第１燃料消費量Ｆ１と第２燃料消費量Ｆ２とに基づいて変速の有効性を判定する燃料消費量判定を行う。なお、燃料消費量判定部７０での判定に用いるこのマージンは、予め設定された一定値でもよく、または、車両の走行状態に応じて値を変化させてもよい。

燃料消費量判定部７０での判定（ステップＳＴ１０６）により、（Ｆ２−Ｆ１）≧マージンが満たされると判定された場合には、第１変速を禁止する（ステップＳＴ１０７）。つまり、（Ｆ２−Ｆ１）は所定のマージン以上であると判定された場合には、第１変速と第２変速とを行うことによる燃費の改善代が小さく、第１変速と第２変速とを行うより、現在の変速段を維持した方が燃費的に有利であると判定されたことになる。このため、この場合は、変速制御部７２は、現在の変速段ｇ０から他の変速段ｇ１への変速である第１変速を禁止する。具体的には、変速制御部７２で変速制御を行う際の目標変速段を、ｇ１からｇ０に書き換える。これにより、目標変速段は現在の変速段であるｇ０になるので、アクセル開度が変化しない限りは、少なくとも第１変速と第２変速とを行った場合に第２変速が完了すると推定される時間が経過するまでは、現在の変速段ｇ０を維持する。変速制御部７２は、このように燃料消費量判定部７０の判定結果に従って、変速判断時の他の変速段ｇ１に変速するとの判断を変更する。即ち、変速制御部７２は、第１燃料消費量Ｆ１よりも第２燃料消費量Ｆ２の方が所定以上多いと燃料消費量判定部７０で判定した場合に、変速判断時の他の変速段ｇ１に変速するとの判断を変更し、第１変速を禁止する。

これに対し、燃料消費量判定部７０での判定（ステップＳＴ１０６）により、（Ｆ２−Ｆ１）≧マージンが満たされないと判定された場合には、第１変速を実施する（ステップＳＴ１０８）。つまり、（Ｆ２−Ｆ１）はマージン未満であると判定された場合には、第１変速と第２変速とを行った場合における燃費の改善代が小さく、現在の変速段ｇ０を維持するより、第１変速と第２変速とを行った方が燃費的に有利であると判定されたことになる。このため、この場合は、変速制御部７２は目標変速段をｇ１のまま変速制御を行う。これにより、変速制御部７２は、変速段を現在の変速段であるｇ０からｇ１に変速して第１変速を実施し、その後、目標変速段をｇ０にし、変速段をｇ１からｇ０に変速して第２変速を実施する。

図４は、第１変速及び第２変速を実施する場合と現在の変速段を維持する場合との燃焼噴射量の変化を示す説明図である。変速制御部７２で変速制御を行う場合において第１変速後に第２変速が行われることが予想される場合には、この変速を実施するか否かを上述したように燃料消費量に基づいて判定するが、次に、この第１変速及び第２変速を実施する場合と、現在の変速段ｇ０を維持する場合との燃焼噴射量の変化について説明する。なお、以下の説明は、第１変速後に第２変速が行われる場合の一例として、オフアップ後にダウンシフトが行われる場合について説明する。

車両の走行中にアクセルペダル５０を戻し、アクセル開度を小さくした場合には、エンジン１０に設けられるスロットルバルブ（図示省略）の開度は小さくなり、燃料噴射量も少なくなる。このため、エンジン回転数は低下する。また、アクセル開度を小さくした場合において、変速制御部７２での通常変速判断で、変速装置３０の変速段を現在の変速段ｇ０から、このｇ０よりも高速側の変速段であるｇ１に変速すると判断した場合には、変速制御部７２は変速段をｇ０からｇ１に変速する。即ち、第１変速を実施する。このように、変速段をｇ０からｇ１に変速した場合には、エンジン回転数は低下する。

つまり、エンジン回転数は、車速と変速段とに応じて変化するが、ｇ１はｇ０よりも高速側の変速段であり、ｇ１の減速比はｇ０の減速比よりも小さくなっているため、変速段ｇ０とｇ１とで車速が同じ車速である場合におけるエンジン回転数は、変速段がｇ１の場合におけるエンジン回転数であるｇ１エンジン回転数ＮＥｇ１は、変速段がｇ０の場合におけるエンジン回転数であるｇ０エンジン回転数ＮＥｇ０よりも低くなる。このため、変速段をｇ０からｇ１に変速する場合におけるエンジン回転数である変速実施時エンジン回転数ＮＥＣＥは、変速前はｇ０エンジン回転数ＮＥｇ０と同じ回転数になり、ｇ１への変速後は、ｇ１エンジン回転数ＮＥｇ１に向かって低下してｇ１エンジン回転数ＮＥｇ１と同じ回転数になる。その際に、変速実施時エンジン回転数ＮＥＣＥは、ｇ１エンジン回転数ＮＥｇ１に向かって徐々に低下する。

また、ｇ１はｇ０よりも減速比が小さいため、加速時におけるエンジン１０に対する負荷は、ｇ０よりもｇ１の方が大きくなり易くなる。このため、アクセル開度が大きい状態の場合には、変速段がｇ０の場合における燃料噴射量であるｇ０燃料噴射量ＦＣｇ０よりも、変速段がｇ１の場合における燃料噴射量であるｇ１燃料噴射量ＦＣｇ１の方が多くなる場合がある。これに対し、アクセル開度を小さくした場合には、エンジン１０に要求される動力は小さくなるため、燃料噴射量は、エンジン回転数に応じた噴射量になり、エンジン回転数は、変速段がｇ０の場合よりもｇ１の場合の方が低くなる。このため、アクセル開度が小さい状態の場合には、ｇ０燃料噴射量ＦＣｇ０よりもｇ１燃料噴射量ＦＣｇ１の方が少なくなる。従って、変速段をｇ０からｇ１に変速する場合における燃料噴射量である変速実施時燃料噴射量ＦＣＣＥは、変速前はｇ０燃料噴射量ＦＣｇ０と同じ噴射量になり、ｇ１への変速後は、ｇ１燃料噴射量ＦＣｇ１に向かって低下してｇ１燃料噴射量ＦＣｇ１と同じ噴射量になる。その際に、変速実施時燃料噴射量ＦＣＣＥは、ｇ１燃料噴射量ＦＣｇ１に向かって徐々に低下する。

アクセル開度を小さくし、さらに変速段をｇ０からｇ１に変速した場合、駆動力が低下するので、車速が低下する。これ伴い、エンジン回転数及び燃料噴射量も低下する。つまり、車速が低下した場合には、ｇ１エンジン回転数ＮＥｇ１が低下するため、ｇ１に変速した際はｇ１エンジン回転数ＮＥｇ１と同じ回転数になる変速実施時エンジン回転数ＮＥＣＥも低下する。同様に、車速が低下した場合には、ｇ１燃料噴射量ＦＣｇ１が低下するため、ｇ１に変速した際はｇ１燃料噴射量ＦＣｇ１と同じ噴射量になる変速実施時燃料噴射量ＦＣＣＥも低下する。

また、このように車速が低下し、これに伴いエンジン回転数も低下した場合、エンジン回転数が低くなり過ぎることを抑制するため、変速制御部７２での通常変速判断では、ｇ１から、元の変速段であるｇ０に変速すると判断する場合がある。このように、ｇ０に変速すると判断した場合には、変速制御部７２は変速段をｇ１からｇ０に変速する。即ち、第２変速を実施する。

このように、変速段をｇ１からｇ０に変速した場合には、エンジン回転数は高くなり、燃料噴射量は増加する。つまり、変速段をｇ１からｇ０に変速した場合には、変速実施時エンジン回転数ＮＥＣＥは、ｇ１エンジン回転数ＮＥｇ１よりも回転数が高いｇ０エンジン回転数ＮＥｇ０と同じ回転数になるため、変速実施時エンジン回転数ＮＥＣＥは回転数が高くなる。同様に、変速段をｇ１からｇ０に変速した場合には、変速実施時燃料噴射量ＦＣＣＥは、ｇ１燃料噴射量ＦＣｇ１よりも噴射量が多いｇ０燃料噴射量ＦＣｇ０と同じ噴射量になるため、変速実施時燃料噴射量ＦＣＣＥは噴射量が増加する。

アクセル開度を小さくすることにより車速が低下した場合には、変速制御部７２はこのように変速段をｇ１からｇ０に変速するが、このように変速をする際には、変速の開始から変速が完了するまでには、所定の時間がかかる。即ち、変速段を変速する場合には、変速段ｇ１に対応する摩擦係合要素４０を解放し、変速段ｇ０に対応する摩擦係合要素４０を係合することによりｇ１からｇ０に変速するため、変速を行う場合には、この摩擦係合要素４０の切り替え動作分の時間がかかる。このため、ｇ１からｇ０への変速を開始する時点であるＴ１と、変速が完了する時点であるＴ２とは、所定時間離れており、この時間が、変速段の変速時にかかる時間、或いは変速中の時間である変速時間となっている。

変速段をｇ１からｇ０に変速した場合に高くなる変速実施時エンジン回転数ＮＥＣＥは、Ｔ１から高くなり始め、Ｔ２でｇ０エンジン回転数ＮＥｇ０と同じ回転数になる。これに対し、変速実施時燃料噴射量ＦＣＣＥは、Ｔ１とＴ２との間では、ｇ０燃料噴射量ＦＣｇ０よりも噴射量が多くなる。つまり、変速段の変速時には、駆動輪に伝達される動力が急激に変化することに伴うショックを低減するために、点火遅角を行ったり、変速段に対応する摩擦係合要素４０や、トルクコンバータ２１に設けられるロックアップクラッチ２８を滑らせたりすることにより、駆動力の急変を抑制している。このため、熱効率や動力の伝達効率が低下するため、この低下分を補うために、燃料噴射量を増加させる。即ち、Ｔ１とＴ２との間では、変速実施時燃料噴射量ＦＣＣＥは、ｇ０燃料噴射量ＦＣｇ０よりも増量する。

アクセル開度を小さくした場合における、現在の変速段ｇ０を維持した場合の燃料消費量と、第１変速及び第２変速を実施した場合における燃料消費量との差は、ｇ０燃料噴射量ＦＣｇ０と変速実施時燃料噴射量ＦＣＣＥとの差になるが、変速を行う場合には、燃焼噴射量は変速後の変速段に一気に切り換えられるのではなく、徐々に変化する。このため、第１変速を実施した直後の変速実施時燃料噴射量ＦＣＣＥは、通常変速判断時の変速段の燃料噴射量であるｇ１燃料噴射量ＦＣｇ１に、徐々に変化する分の燃料噴射量である噴射量変化時燃料噴射量ＦＣＪＣが加算された噴射量になる。

さらに、第２変速を実施した場合における変速実施時燃料噴射量ＦＣＣＥは、ｇ０燃料噴射量ＦＣｇ０に、熱効率や動力の伝達効率の低下分を補う燃料噴射量である効率低下分燃料噴射量ＦＣＥＤが加算された噴射量になる。つまり、ｇ０燃料噴射量ＦＣｇ０に対して変速実施時燃料噴射量ＦＣＣＥが少なくなっている分が、変速による燃費向上分になっており、噴射量変化時燃料噴射量ＦＣＪＣや効率低下分燃料噴射量ＦＣＥＤが、変速に伴う燃費の悪化分になっている。

燃料消費量判定部７０で、燃料消費量の判定を行う場合には、第１変速を実施する時点である現時点からＴ２までの時間の変速実施時燃料噴射量ＦＣＣＥで燃料を噴射した場合の燃料消費量である第２燃料消費量Ｆ２と、ｇ０燃料噴射量ＦＣｇ０で燃料を噴射した場合の燃料消費量である第１燃料消費量Ｆ１とを比較することにより、変速による燃費向上分と変速に伴う燃費の悪化分との大きさを判定し、変速が有効であるか否かを判定する。

なお、この説明では、ｇ１はｇ０よりも高速側の変速段になっており、アップシフト後にダウンシフトを行う場合について説明しているが、ｇ１がｇ０よりも低速側の変速段になり、ダウンシフト後にアップシフトを行う場合にも、変速による燃費向上分と変速に伴う燃費の悪化分とが存在する。このため、第１変速と第２変速とが予想される場合において、第１変速がダウンシフトで第２変速がアップシフトの場合でも、この変速が有効であるか否かを判定する際に、燃料消費量を用いて判定することができる。

図５は、アップシフト時の燃費悪化量の算出方法についての説明図である。第１変速と第２変速とが予想される際には、上述したように変速による燃費向上分と変速に伴う燃費の悪化分とに基づいて、変速が有効であるか否かの判定を行うが、次に、このうちアップシフトに伴う燃費の悪化分、即ち、アップシフト時における燃費の悪化量の算出方法について説明する。なお、以下の説明では、変速段の変速時には、エンジントルクＴｅは変化しないものとして説明する。

アップシフトを行う場合には、まず、変速前の変速段に対応する摩擦係合要素４０を解放し始める。この場合、エンジン１０の負荷は変化しないため、エンジン回転数Ｎｅは一定の回転数を維持し、このエンジン回転数Ｎｅと一定のエンジントルクＴｅと乗算したエンジンパワーＰｅも、一定の状態になる。

これに対し、変速装置出力軸３２から出力されるトルクである出力トルクＴｏは、変速前の変速段に対応する摩擦係合要素４０が解放し始めることに伴う伝達効率に低下によって低下する。この場合、変速の前後で車速はすぐには変化しないので、変速装置出力軸３２の回転数である出力回転数Ｎｏは一定の回転数を維持する。このため、出力トルクＴｏと出力回転数Ｎｏとを乗算した出力軸パワーＰｏは、出力トルクＴｏの低下に伴って低下する。

これらのように、アップシフト時においてエンジン回転数Ｎｅは低下せずに、出力トルクＴｏが下がる領域は、トルク相となっている。このようにトルク相では、エンジンパワーＰｅは一定であるのに対し、出力軸パワーＰｏは低下しており、エンジンパワーＰｅから出力軸パワーＰｏを差し引いた値が、ロスしたパワーとなる。このように、トルク相の間にロスしたパワー、即ち、ロスしたエネルギーは、このロスエネルギーをＷｔとし、トルク相の時間をＴｔｐｈｓとし、エンジントルクをＴｅ１とし、変速前のエンジン回転数をＮｅ１とし、変速後のエンジン回転数をＮｅ２＝Ｎｅ１（変速後の変速比）／（変速前の変速比）とした場合に、下記の式（１）によって算出することができる。
Ｗｔ＝Ｔｔｐｈｓ（Ｔｅ１・Ｎｅ１−Ｔｅ１・Ｎｅ２）／２・・・（１）

このように算出されるロスエネルギーＷｔは、変速時におけるエンジントルクＴｅとエンジン回転数Ｎｅ、即ち、エンジン１０の運転領域により決まっているので、燃費の悪化量を求める場合には、ロスエネルギーＷｔによる運転効率の低下分を補うのに必要な燃料の噴射量と、エンジン１０の運転領域との関係を示すマップであるエンジン効率マップを予め設定する。このエンジン効率マップはＥＣＵ６０の記憶部８０に記憶しておき、変速段の変速を行う際に、エンジン１０の運転領域をエンジン効率マップに当てはめることにより、ロスエネルギーＷｔを補うための燃料噴射量Ｆｔを算出する。このように算出した燃料噴射量Ｆｔが、トルク相での燃費悪化量になる。

アップシフト時は、さらに変速後の変速段に対応する摩擦係合要素４０が係合をし始める。この場合、エンジン１０の負荷が大きくなるため、エンジン回転数Ｎｅが低下し始める。このため、このように低下し始めるエンジン回転数Ｎｅと一定のエンジントルクＴｅとを乗算したエンジンパワーＰｅも、低下をし始める。

これに対し、アップシフト時における変速後の変速段は、変速前の変速段よりも減速比が小さいため、変速前の変速段に対応する摩擦係合要素４０が解放することによって変速前の変速段で動力が伝達されなくなり、変速後の変速段によって動力が伝達されることにより変速装置出力軸３２から出力される出力トルクＴｏは、トルク相の出力トルクよりも低い状態で一定になる。このため、低い状態で一定の出力トルクＴｏと出力回転数Ｎｏとを乗算した出力軸パワーＰｏは、トルク相の出力軸パワーＰｏよりも低い状態で一定になる。

これらのように、アップシフト時において、トルク相の後、エンジン回転数Ｎｅが低下する領域はイナーシャ相となっている。このようにイナーシャ相では、エンジンパワーＰｅは低下しており、出力軸パワーＰｏはトルク相の出力軸パワーＰｏよりも低い状態で一定となっている。このイナーシャ相でもトルク相と同様に、エンジンパワーＰｅから出力軸パワーＰｏを差し引いた値が、ロスしたパワーとなり、即ち、ロスしたエネルギーになる。このように、イナーシャ相の間にロスしたエネルギーは、このロスエネルギーをＷｉとし、イナーシャ相の時間をＴｉｐｈｓとした場合に、下記の式（２）によって算出することができる。
Ｗｉ＝Ｔｉｐｈｓ（Ｔｅ１・Ｎｅ１−Ｔｅ１・Ｎｅ２）／２・・・（２）

イナーシャ相での燃費悪化量を求める場合には、トルク相での燃費悪化量を求める場合と同様にエンジン効率マップを設定してＥＣＵ６０の記憶部８０に記憶しておき、変速段の変速を行う際に、エンジン１０の運転領域をエンジン効率マップに当てはめることにより、ロスエネルギーＷｉを補うための燃料噴射量Ｆｉを算出する。このように算出した燃料噴射量Ｆｉが、イナーシャ相での燃費悪化量になる。１回のアップシフト変速時の燃費悪化量は、トルク相の燃料噴射量Ｆｔとイナーシャ相の燃料噴射量Ｆｉとを合計し、Ｆｔ＋Ｆｉを演算することにより求める。

アップシフト時には、これらのように出力軸パワーＰｏが先に下がってエンジンパワーＰｅが後から下がる動きになるので、この差がロスエネルギーになり、燃費悪化の要因になる。

なお、イナーシャ相でエンジン回転数Ｎｅが低下する場合、回転しているもの回転数が低下するため、通常はその低下分が出力されて出力トルクＴｏの増加分Ｔｏｉが発生するが、出力トルクの急激な変動は変速ショックの原因になる。このため、このようなショックを緩和するため、変速時には点火遅角を行い、エンジントルクＴｅを低下させる。イナーシャ相でエンジン回転数Ｎｅが低下する場合には、回転数が低下することによる出力トルクＴｏの増加分Ｔｏｉと、このエンジントルクＴｅの低下分Ｔｅｄとで変速装置出力軸３２から出力されるトルクは相殺され、出力トルクは一定になる。実際の変速時の制御では、このような制御が行われるが、図５では、説明の便宜上、イナーシャ相でのエンジントルクＴｅ及び出力トルクＴｏは一定であるものとして示している。

図６は、ダウンシフト時の燃費悪化量の算出方法についての説明図である。次に、ダウンシフトに伴う燃費の悪化分、即ち、ダウンシフト時における燃費の悪化量の算出方法について説明する。このダウンシフト時における説明でも、変速段の変速時にはエンジントルクＴｅは変化しないものとして説明する。ダウンシフトを行う場合には、エンジン回転数Ｎｅを上昇させながら行うため、このように上昇するエンジン回転数Ｎｅと一定のエンジントルクＴｅと乗算したエンジンパワーＰｅも、ダウンシフト時には増加する。

また、このようにダウンシフト時にはエンジン回転数Ｎｅが上昇するため、エンジン回転数Ｎｅの上昇中におけるエンジンパワーＰｅは、一部がこのエンジン回転数Ｎｅの上昇に使用される。つまり、エンジンパワーＰｅの一部は回転体の回転数の上昇に使用されるため、変速装置出力軸３２から出力されるトルクである出力トルクＴｏは、エンジンパワーＰｅが回転体の回転数の上昇に使用される分、エンジン回転数Ｎｅの上昇中は低下する。

また、出力回転数Ｎｏは、アップシフト時と同様に一定の回転数を維持するが、出力トルクＴｏはエンジン回転数Ｎｅの上昇中は低下するため、出力トルクＴｏと出力回転数Ｎｏとを乗算した出力軸パワーＰｏは、出力トルクＴｏと同様にエンジン回転数Ｎｅの上昇中は低下する。

このようにダウンシフト時には、エンジン回転数Ｎｅの上昇に伴い出力トルクＴｏは低下するが、エンジン回転数Ｎｅを上昇させるために出力トルクＴｏが低下する分が、ダウンシフト時におけるエンジン１０のイナーシャトルク分のロスエネルギーになる。このロスエネルギーは、エンジン回転数Ｎｅの変化に伴うエンジン１０のイナーシャエネルギー増加分に相当するので、このロスエネルギーをＷａとし、エンジン１０のイナーシャエネルギーをＩｅとした場合に、ロスエネルギーＷａは、下記の式（３）によって算出することができる。
Ｗａ＝Ｉｅ（Ｎｅ２^２−Ｎｅ１^２）／２・・・（３）

また、ダウンシフト時には、エンジン１０のイナーシャエネルギーＩｅが増加することにより出力軸パワーＰｏは低下するが、ダウンシフトの変速中は摩擦係合要素４０の滑りが発生するため、出力軸パワーＰｏは、エンジン１０のイナーシャエネルギーＩｅの変化に関わらず、エンジンパワーＰｅよりも低くなる。この摩擦係合要素４０の滑りによるロスエネルギーは、エンジンパワーＰｅと、エンジン１０のイナーシャエネルギーＩｅによる低下分を考慮しない場合における出力軸パワーＰｏとの差になるので、摩擦係合要素４０の滑りによるロスエネルギーをＷｂとし、ダウンシフトの変速時間をＴｄｗｎとした場合に、ロスエネルギーＷｂは、下記の式（４）によって算出することができる。
Ｗｂ＝（Ｎｅ２−Ｎｅ１）Ｔｅ１・Ｔｄｗｎ／２・・・（４）

このため、ダウンシフト変速を行う際の全体のロスエネルギーは、Ｗａ＋Ｗｂにより算出することができる。また、ダウンシフト変速時の燃費悪化量を求める場合には、アップシフト変速時に燃費悪化量を求める場合と同様にエンジン効率マップを設定してＥＣＵ６０の記憶部８０に記憶しておき、変速段の変速を行う際に、エンジン１０の運転領域をエンジン効率マップに当てはめることにより、ロスエネルギー（Ｗａ＋Ｗｂ）を補うための燃料噴射量を算出する。このように算出した燃料噴射量が、ダウンシフト変速時の燃費悪化量になる。

なお、これらのアップシフト時やダウンシフト時における燃費悪化量を算出する際に用いる時間であるＴｔｐｈｓ、Ｔｉｐｈｓ、Ｔｄｗｎは、変速時の変速段ごとに、予めそれぞれＥＣＵ６０の記憶部８０に記憶されている。変速段の変速時の燃料消費量を燃料消費量推定部で推定する場合には、これらの変速時における計算式に基づいて設定されたエンジン効率マップに、エンジン回転数取得部６３で取得したエンジン回転数やアクセル開度取得部６２で取得したアクセル開度等より推測されるエンジントルクＴｅを当てはめることにより推定する。

以上の変速制御装置１は、自動変速機２０の変速段の変速判断がある場合に、現在の変速段から他の変速段に変速した後、さらに現在の変速段に変速をするまでの時間である変速完了時間を変速時間推定部６７で推定し、現在の変速段から変速を行わずに現在の変速段で変速完了時間を走行した場合における燃料消費量である第１燃料消費量Ｆ１と、車両の走行時に現在の変速段から変速判断時における他の変速段に変速した後、さらに現在の変速段に変速した場合における燃料消費量である第２燃料消費量Ｆ２とを、燃料消費量推定部６９で推定している。変速段の変速制御を行う変速制御部７２は、第１燃料消費量Ｆ１よりも第２燃料消費量Ｆ２の方が所定のマージン以上多いと判定された場合には、変速判断時の他の変速段への変速を禁止して変速制御を行う。

このように、他の変速段への変速後に、再び現在の変速段に変速する可能性がある場合において、この変速を行うことにより燃費が悪化することが推定される場合には、変速を行わないので、変速に伴う燃費の悪化を抑制することができる。また、変速判断がある場合でも、燃料消費量に基づいて変速を禁止することにより、変速の回数を減少させることができる。この結果、燃費の向上と、頻繁に変速が行われることの抑制とを、より確実に両立することができる。また、このように頻繁に変速が行われることを抑制することができるため、変速ショックの回数を低減させることができ、ドライバビリティを向上させることができる。

また、変速判断がある場合に、現在の変速段から他の変速段に変速した後、さらに現在の変速段に変速をすることが予想されるか否かの判定を車両の走行状態に基づいて行う復帰予想判定部６６が設けられているので、変速判断があった場合における、その後の変速状態を、より確実に判断することができる。これにより、変速判断があった場合でも、そのまま変速を行わず、このような変速をすることが予想される場合には、変速時間推定部６７で変速完了時間を推定し、燃料消費量推定部６９で第１燃料消費量Ｆ１と第２燃料消費量Ｆ２とを推定することにより、変速制御部７２で変速制御を行う際に、燃料消費量に基づいて変速するか否かを切り替えることができる。この結果、燃費の向上と、頻繁に変速が行われることの抑制とを、より確実に両立することができる。

また、変速時間推定部６７で変速完了時間を推定する場合には、変速判断時の他の変速段で走行をする場合における時間に、変速段の変速に要する時間を加えて推定するので、より正確に変速完了時間を推定することができる。これにより、燃料消費量推定部６９で第１燃料消費量Ｆ１と第２燃料消費量Ｆ２とを推定する際に、より正確に推定することができ、燃料消費量に基づいて変速をするか否かの判断を行う際に、より確実に変速回数を低減させつつ、燃費的に有利な変速制御を行うことができる。この結果、燃費の向上と、頻繁に変速が行われることの抑制とを、より確実に両立することができる。

また、燃料消費量推定部６９で第２燃料消費量Ｆ２を推定する場合には、変速された変速段で走行をする場合における燃料消費量に、変速段の変速時における燃料消費量を加えて推定するので、より正確に第２燃料消費量Ｆ２を推定することができる。これにより、燃料消費量に基づいて変速をするか否かの判断を行う際に、より確実に変速回数を低減させつつ、燃費的に有利な変速制御を行うことができる。この結果、燃費の向上と、頻繁に変速が行われることの抑制とを、より確実に両立することができる。

また、第１燃料消費量Ｆ１と第２燃料消費量Ｆ２とを比較し、第１変速や第２変速を行うか否かを燃焼消費量に基づいて判定する場合に、第１燃料消費量Ｆ１と第２燃料消費量Ｆ２との相対的な大小関係のみで判定をするのではなく、第２燃料消費量Ｆ２から第１燃料消費量Ｆ１を減算した結果がマージン未満の場合に、第１変速や第２変速を実施している。換言すると、変速を行わない場合における燃料消費量である第１燃料消費量Ｆ１にマージンを加算した燃料消費量が、第１変速及び第２変速を実施する場合における燃料消費量である第２燃料消費量Ｆ２より多い場合に第１変速及び第２変速を実施しており、第２燃料消費量Ｆ２が、第１燃料消費量Ｆ１にマージンを加算した燃料消費量以上の場合には、第１変速及び第２変速を実施していない。つまり、マージンは、第１変速と第２変速とを行うことによる燃料消費量の改善代として設定されており、第１変速及び第２変速は、変速を行わない場合に対して改善代より多く燃料消費量が向上しない場合には実施しないので、より確実に変速の回数を低減できると共に、燃費を向上させることができる。この結果、燃費の向上と、頻繁に変速が行われることの抑制とを、より確実に両立することができる。

図７は、本発明の変形例に係る自動変速機の変速制御装置の要部構成図である。なお、実施例に係る自動変速機２０の変速制御装置１では、変速時間推定部６７はアクセル開度と車速とに基づいて変速完了時間を推定しているが、変速完了時間は、これ以外の走行状態に基づいて、或いは、これ以外の走行状態を含めて推定してもよい。例えば、変速時間推定部６７は、変速完了時間を推定する際に、車両の走行時における走行抵抗を考慮して推定してもよい。この場合、ＥＣＵ６０の処理部６１には、図７に示すように、車両の走行時における走行抵抗を推定する走行抵抗推定手段である走行抵抗推定部７３を設ける。

このように設けられる走行抵抗推定部７３は、車両の走行時における走行抵抗として、例えば、車両が走行する道路の勾配情報や、車両の重量の推定値、出力している駆動力と車速との関係等を、走行抵抗として用いる。このうち、道路の勾配情報は、例えば、車両に搭載されるカーナビゲーションシステム（図示省略）の地図情報や、車両に作用する加速度や車両の傾きを検出することによって道路の勾配を検出する勾配検出センサ（図示省略）により、走行抵抗推定部７３で取得する。また、車両の重量は、アクセル開度や車速や選択されている変速段での減速比等に基づいて走行時における駆動力を推定し、推定した駆動力と、加速度を検出する加速度検出センサ（図示省略）での検出結果とに基づいて走行抵抗推定部７３で推定する。車両の走行時における抵抗は、道路の勾配や車両の重量によって変化するため、これらを取得、または推定し、取得したり推定したりした値に基づいて、走行抵抗推定部７３で推定する。

また、車両の走行時における走行抵抗は、道路の勾配や車重などの車両の走行時における状態がわからなくても、アクセル開度等に基づいて推定した、駆動輪で発生している駆動力と、車速とに関係より、走行抵抗を推定することができる。このため、走行抵抗推定部７３は、道路の勾配等がわからない場合でも、この駆動輪で発生している駆動力と車速との関係に基づいて、走行抵抗を推定する。これらの走行抵抗は、上述したようにアクセル開度等の検出結果と、走行抵抗を推定する際に用いるマップとより推定するが、このマップは予め設定され、ＥＣＵ６０の記憶部８０に記憶されている。

変速時間推定部６７は、変速完了時間を推定（図３、ステップＳＴ１０３参照）する際に、アクセル開度と車速とのみでなく、走行抵抗推定部７３で推定した走行抵抗を含めて、変速完了時間を推定する。つまり、変速時間推定部６７は、アクセル開度取得部６２で取得したアクセル開度と、車速取得部６４で取得した車速と、さらに、走行抵抗推定部７３で推定した走行抵抗とを用いて、ｇ０からｇ１に変速した後の加速度を算出し、この加速度で走行している場合における、ｇ０への変速タイミングになるまでの所要時間を算出し、算出した所要時間に、ｇ１からｇ０への変速自体に要する時間を加算することにより、変速完了時間を推定する。

このように、ＥＣＵ６０の処理部６１に車両の走行時における走行抵抗を推定する走行抵抗推定部７３を設け、変速時間推定部６７で変速完了時間を推定する際に、走行抵抗推定部７３で推定した走行抵抗を考慮して推定することにより、より正確に変速完了時間を推定することができる。つまり、車両の加速度は、アクセル開度や車速や変速段が同じ場合でも、走行抵抗によって変化し、走行抵抗が大きくなるに従って進行方向への加速度は小さくなり易くなっている。また、加速度が変化した場合には、車速が目標となる車速に到達するまでの時間も変化する。このため、変速完了時間を推定する際に、走行抵抗を考慮して推定することにより、より正確に推定することができる。

燃料消費量推定部６９は、変速時間推定部６７で推定した変速完了時間に基づいて第１燃料消費量Ｆ１と第２燃料消費量Ｆ２とを推定するが、より正確に変速完了時間を推定することにより、燃料消費量推定部６９でこれらの燃料消費量を推定する際に、より正確に推定することができる。このため、現在の変速段を維持した場合と、第１変速及び第２変速を行った場合とで、どちらの方が燃費的に有利かを燃料消費量に基づいて判定する際に、より正確に判定することができる。これにより、変速判断がある場合に、現在の変速段ｇ０から他の変速段ｇ１に変速した後、現在の変速段ｇ０に変速されることが予想され、この変速か、現在の変速段ｇ０を維持するかのいずれか一方の変速制御を行う場合に、より確実に燃料消費量が少ない方の変速制御を行うことができる。この結果、燃費の向上と、頻繁に変速が行われることの抑制とを、より確実に両立することができる。

以上のように、本発明に係る自動変速機の変速制御装置及び自動変速機の変速制御方法は、変速段の変速の制御を行う変速制御装置に有用であり、特に、変速の判断基準として燃費を重視する場合に適している。

１ 変速制御装置
１０ エンジン
２０ 自動変速機
２１ トルクコンバータ
３０ 変速装置
５０ アクセルペダル
６０ ＥＣＵ
６１ 処理部
６２ アクセル開度取得部
６３ エンジン回転数取得部
６４ 車速取得部
６５ 変速状態判定部
６６ 復帰予想判定部
６７ 変速時間推定部
６８ 推定時間有効判定部
６９ 燃料消費量推定部
７０ 燃料消費量判定部
７１ エンジン制御部
７２ 変速制御部
７３ 走行抵抗推定部
８０ 記憶部
８１ 入出力部

Claims (12)

1. 車両の走行時の動力源であるエンジンの動力を駆動輪側に出力可能に設けられていると共に前記動力の回転数を変速可能な複数の変速段を有する自動変速機の変速制御を行う自動変速機の変速制御装置において、
   前記変速制御を行う際における目標となる変速段である目標変速段が現在の変速段ではない場合には、前記変速段を前記現在の変速段から他の変速段に変速するとの判断である変速判断を行って変速制御する変速制御部と、
   前記変速判断の有無を判定する変速状態判定部と、
   前記変速判断がある場合に、前記現在の変速段から前記他の変速段に変速した後、さらに前記現在の変速段に変速をするまでの時間である変速完了時間を推定する変速時間推定部と、
   前記現在の変速段から変速を行わずに前記現在の変速段で前記変速完了時間を走行した場合における前記エンジンの燃料消費量である第１燃料消費量と、前記現在の変速段から前記他の変速段に変速した後、さらに前記現在の変速段に変速した場合における前記エンジンの燃料消費量である第２燃料消費量と、を推定する燃料消費量推定部と、
   前記第１燃料消費量と前記第２燃料消費量とに基づいて変速の有効性を判定する燃料消費量判定部と、
   を備え、
   前記変速制御部は、前記燃料消費量判定部の判定結果に従って前記変速判断時の前記他の変速段に変速するとの判断を変更すること、
   を特徴とする自動変速機の変速制御装置。
2. 前記変速制御部は、前記第１燃料消費量よりも前記第２燃料消費量の方が所定以上多いと前記燃料消費量判定部で判定した場合に、前記変速判断時の前記他の変速段に変速するとの判断を変更する請求項１に記載の自動変速機の変速制御装置。
3. さらに、前記変速判断がある場合に、前記現在の変速段から前記他の変速段に変速した後、さらに前記現在の変速段に変速をすることが予想されるか否かの判定を前記車両の走行状態に基づいて行う復帰予想判定部を備えており、
   前記変速時間推定部は、前記現在の変速段から前記他の変速段に変速した後、さらに前記現在の変速段に変速をすることが予想されると前記復帰予想判定部で判定した場合に、前記変速完了時間を推定する請求項１に記載の自動変速機の変速制御装置。
4. 前記変速時間推定部は、前記変速完了時間を推定する場合には、前記変速判断時の前記他の変速段で走行をする場合における時間に、前記変速段の変速に要する時間を加えて推定する請求項１に記載の自動変速機の変速制御装置。
5. 前記燃料消費量推定部は、前記第２燃料消費量を推定する場合には、変速された前記変速段で走行をする場合における燃料消費量に、前記変速段の変速時における燃料消費量を加えて推定する請求項１に記載の自動変速機の変速制御装置。
6. 前記変速時間推定部は、前記車両の走行時における走行抵抗を考慮して前記変速完了時間を推定する請求項１〜５のいずれか１項に記載の自動変速機の変速制御装置。
7. 車両の走行時の動力源であるエンジンの動力を駆動輪側に出力可能に設けられていると共に前記動力の回転数を変速可能な複数の変速段を有する自動変速機の変速制御を行う自動変速機の変速制御方法において、
   前記変速制御を行う際における目標となる変速段である目標変速段が現在の変速段ではない場合には、前記変速段を前記現在の変速段から前記他の変速段に変速するとの判断である変速判断の有無を判定する変速状態判定と、
   前記変速判断がある場合に、前記現在の変速段から前記他の変速段に変速した後、さらに前記現在の変速段に変速をするまでの時間である変速完了時間を推定する変速時間推定と、
   前記現在の変速段から変速を行わずに前記現在の変速段で前記変速完了時間を走行した場合における前記エンジンの燃料消費量である第１燃料消費量と、前記現在の変速段から前記他の変速段に変速した後、さらに前記現在の変速段に変速した場合における前記エンジンの燃料消費量である第２燃料消費量と、を推定する燃料消費量推定と、
   前記第１燃料消費量と前記第２燃料消費量とに基づいて変速の有効性を判定する燃料消費量判定と、を実行し、
   前記燃料消費量判定の判定結果に従って前記変速判断時の前記他の変速段に変速するとの判断が変更されること、
   を特徴とする自動変速機の変速制御方法。
8. 前記燃料消費量判定で、前記第１燃料消費量よりも前記第２燃料消費量の方が所定以上多いと判定した場合に、前記変速判断時の前記他の変速段に変速するとの判断が変更される請求項１に記載の自動変速機の変速制御方法。
9. さらに、前記変速判断がある場合に、前記現在の変速段から前記他の変速段に変速した後、さらに前記現在の変速段に変速をすることが予想されるか否かの判定を前記車両の走行状態に基づいて行う復帰予想判定を実行し、
   前記変速時間推定は、前記現在の変速段から前記他の変速段に変速した後、さらに前記現在の変速段に変速をすることが予想されると前記復帰予想判定で判定された場合に、前記変速完了時間を推定する請求項７に記載の自動変速機の変速制御方法。
10. 前記変速時間推定で前記変速完了時間を推定する場合には、前記変速判断時の前記他の変速段で走行をする場合における時間に、前記変速段の変速に要する時間を加えて推定する請求項７に記載の自動変速機の変速制御方法。
11. 前記燃料消費量推定で前記第２燃料消費量を推定する場合には、変速された前記変速段で走行をする場合における燃料消費量に、前記変速段の変速時における燃料消費量を加えて推定する請求項７に記載の自動変速機の変速制御方法。
12. 前記変速時間推定で前記変速完了時間を推定する場合には、前記車両の走行時における走行抵抗を考慮して推定する請求項７〜１１のいずれか１項に記載の自動変速機の変速制御方法。

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