JP5204162B2 - 車両用変速制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、予想加速度および実加速度の差に基づいて車両が登坂路を走行しているか否かを判定する指標となる登坂判定値を算出し、その登坂判定値を用いて少なくとも登坂路走行用および平坦路走行用の変速特性を含む複数の変速特性の何れかを選択し、その選択した変速特性に基づいて変速を行う車両用変速制御装置に関する。

かかる車両用変速制御装置は、下記特許文献１により公知である。

この変速制御装置によれば、予想加速度および実加速度の差から算出した登坂判定値に基づき、登坂路の勾配の程度に応じたシフトマップを選択してシフトチェンジを行うので、登坂走行中にシフトアップおよびシフトダウンが繰り返し行われるシフトビジィが発生するのを抑制して運転者の不快感を減少させることができる。

特許第２９５９９３７号公報

ところで上記従来のものでは、車両がトレーラ等の重量物を牽引して登坂路を走行するような場合、実施の形態において詳述するように、運転者がアクセルペダルを戻したときに登坂判定値が急激に減少するため、本来選択されるべき高勾配用のシフトマップよりも低勾配用のシフトマップが選択されてしまい、望ましくないシフトビジィが発生する可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両が基準積載量を超える積載量で登坂路を走行するときに、望ましくないシフトビジィの発生を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、少なくともエンジン負荷および車速に基づいて車両の予想加速度を算出する予想加速度算出手段と、車両の実加速度を算出する実加速度算出手段と、前記予想加速度および前記実加速度の差に基づいて車両が登坂路を走行しているか否かを判定する指標となる登坂判定値を算出する登坂路判定手段と、少なくとも登坂路走行用および平坦路走行用の変速特性を含む複数の変速特性の何れかを選択する変速特性選択手段と、前記変速特性選択手段により選択した変速特性に基づいて変速を行う変速制御手段と備える車両用変速制御装置において、前記登坂路判定手段は、なまし係数を用いて前記登坂判定値をなまし計算することで登坂判定補正値を算出するとともに、その算出された前記登坂判定補正値の前回値が予め定められた閾値以上である場合には、前記閾値未満である場合よりも前記登坂判定補正値の前回値に対する今回値の変化率が小さくなるように前記なまし係数を更新し、前記変速特性選択手段は、前記登坂判定補正値に基づいて前記複数の変速特性の何れかを選択することを特徴とする車両用変速制御装置が提案される。

請求項１の構成によれば、予想加速度算出手段が少なくともエンジン負荷および車速に基づいて車両の予想加速度を算出し、実加速度算出手段が車両の実加速度を算出し、登坂路判定手段が予想加速度および実加速度の差に基づいて車両が登坂路を走行しているか否かを判定する指標となる登坂判定値を算出し、変速特性選択手段が少なくとも登坂路走行用および平坦路走行用の変速特性を含む複数の変速特性の何れかを選択し、変速制御手段が変速特性選択手段により選択した変速特性に基づいて変速を行う。

その際に、登坂路判定手段は、なまし係数を用いて登坂判定値をなまし計算することで登坂判定補正値を算出するとともに、その算出された登坂判定補正値の前回値が予め定められた閾値以上である場合には、前記閾値未満である場合よりも登坂判定補正値の前回値に対する今回値の変化率が小さくなるようになまし係数を更新し、変速特性選択手段は、登坂判定補正値に基づいて複数の変速特性の何れかを選択するので、車両が基準積載量を超える積載量で登坂路を走行するようなときに、運転者がアクセルペダルを戻して登坂判定値が減少しても、その減少の程度をなます度合いを大きくして緩やかに減少させることができる。これにより、変速特性選択手段が登坂判定補正値に基づいて複数の変速特性の何れかを選択するときに、低勾配用の変速特性が選択され難くし、運転者がアクセルペダルを戻してもシフトビジィが発生し難くして運転者の不快感を軽減することができる。

また勾配センサや重量センサを必要とせずに、登坂判定値をなまし計算するだけでシフトビジィの発生を抑制できるので、コストアップを回避することができる。また登坂判定値の補正は所定値以上の勾配のときに行われるので、平坦路や低勾配の登坂路でのシフトチェンジに影響を与えることがない。しかも登坂判定補正値の使用は高負荷領域に限定されるので、なまし計算処理により変速特性の持ち替えに若干の遅れが生じても、運転者に与える違和感を最小限に抑えることができる。

変速制御装置を備えた車両の全体構成を示す図。 変速制御装置の電子制御ユニットのブロック図。 登坂判定補正値の算出過程を説明する図。 シフトマップの一例を示す図。 登坂判定補正値の値に対応するシフトマップの種類を説明する図。 積載量により変化するアクセル開度と加速度との関係を示す図。 シフトビジィが発生する理由の説明図。 なまし計算の手法を説明するフローチャート。 作用の一例を示すタイムチャート。

以下、図１〜図９に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１に示すように、本実施の形態の変速制御装置を備えた車両は、駆動輪である左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲと、従動輪である左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとを備える。エンジンＥの駆動力はトランスミッションＴおよびディファレンシャルギヤＤを介して左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲに伝達される。トランスミッションＴのシフトチェンジを制御する電子制御ユニットＵには、左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲおよび左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲの各車輪速を検出する車輪速センサＳａ…と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサＳｂと、エンジンＥの回転数を検出するエンジン回転数センサＳｃと、エンジンＥの吸気負圧を検出する吸気負圧センサＳｄと、トランスミッションＴの入力軸の回転数を検出するトランスミッション入力軸回転数センサＳｅと、トランスミッションＴの出力軸の回転数を検出するトランスミッション出力軸回転数センサＳｆとが接続されており、電子制御ユニットＵは前記各センサＳａ…，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｅ，Ｓｆからの信号に基づいてトランスミッションＴのシフトチェンジを制御する。

図２に示すように、電子制御ユニットＵは、予想加速度算出手段Ｍ１と、実加速度算出手段Ｍ２と、登坂路判定手段Ｍ３と、変速特性選択手段Ｍ４と、変速制御手段Ｍ５とを備える。予想加速度算出手段Ｍ１には吸気負圧センサＳｄで検出した吸気負圧と、エンジン回転数センサＳｃで検出したエンジン回転数とが入力され、実加速度算出手段Ｍ２には車輪速センサＳａ…で検出した車輪速が入力され、変速制御手段Ｍ５にはアクセル開度センサＳｂで検出したアクセル開度と、車輪速センサＳａ…で検出した車輪速とが入力され、変速制御手段Ｍ５はトランスミッションＴに変速制御信号を出力する。

図３に示すように、予想加速度算出手段Ｍ１は、エンジン回転数および吸気負圧から算出したエンジントルクと、トランスミッション入力軸回転数およびトランスミッション出力軸回転数から算出した変速段のギヤ比とに基づき、車両の駆動トルクＴＤＳを算出する。そして駆動トルクＴＤＳをローパスフィルタでフィルタリングして高周波のノイズ成分を除去した後、その値をタイヤ径で除算して車両の駆動力を算出する。また各車輪の車輪速から求めた車速（例えば四輪の車輪速の平均値）に基づいて車両の走行抵抗を算出し、前記駆動力から走行抵抗を減算して推定駆動力を算出する。この推定駆動力は、車両が平坦路を基準積載量（例えば二人乗車時の積載量）で走行する際の予想加速度に対応する値となる。

一方、実加速度算出手段Ｍ２は、四輪の車輪速から求めた車速を時間微分して車両の実加速度ＤＴＶを算出し、それに車体重量と回転部慣性重量との和を乗算することで、実際に車両に発生している実加速度に対応する値を算出する。そして予想加速度に対応する値から実加速度に対応する値を減算して車体重量で除算することで、登坂路判定手段Ｍ３が予想加速度と実加速度との差に相当する登坂判定値ＰＮＯを算出する。

前記予想加速度は、車両が平坦な路面を基準積載量で走行していると仮定して算出したものであるため、車両が登坂路を走行する場合や、基準積載量を超える積載量で走行する場合（例えばトレーラを牽引する場合）であっても、その影響を受けることはない。しかしながら、前記実加速度は、実際に車両に発生している加速度であるため、車両が登坂路を走行する場合や、基準積載量を超える積載量で走行する場合には小さな値となる。よって、予想加速度と実加速度との差である登坂判定値ＰＮＯは、登坂角が大きいほど、あるいは積載量が大きいほど大きな値になる。よって、登坂判定値ＰＮＯにより、車両がどのような積載量で走行しているのかを判定することができる。

ところで、トランスミッションＴのシフトチェンジを制御するには、図４に一例を示すようなシフトマップが用いられる。シフトマップはアクセル開度と車速とをパラメータとするもので、シフトアップ用のマップにおいて、アクセル開度および車速が変速線を左から右、あるいは上から下に横切るとシフトアップが行われ、シフトダウン用のマップにおいて、アクセル開度および車速が変速線を右から左、あるいは下から上に横切るとシフトダウンが行われる。

このシフトマップの変速線は、車両が平坦路を走行していることを前提として設定されているため、登坂路を走行する場合に平坦路用のシフトマップを使用すると、加速性能が低下したり頻繁なシフトチェンジ（シフトビジィ）が発生したりする問題がある。

そこで、変速特性選択手段Ｍ４は、平坦路用、軽登坂路用、中登坂路用および重登坂路用のシフトマップのうちから、登坂路判定手段Ｍ３により判定された登坂状態に応じたシフトマップを選択し、変速制御手段Ｍ５は前記選択されたシフトマップに基づいてトランスミッションＴに変速指令信号を出力するようになっている（図２参照）。

しかしながら、車両がトレーラを牽引しながら登坂するような場合、平坦路用のシフトマップから登坂路用のシフトマップに持ち替えるだけの制御では、シフトビジィの問題を解決することは困難である。その理由は以下の通りである。

図６は、アクセルペダル開度と車両の加速度との関係を示すものであり、破線は基準積載量で走行する場合に対応し、実線は例えばトレーラを牽引して基準積載量を超える積載量で走行する場合に対応する。当然、同じアクセル開度であれば、基準積載量で走行する場合の加速度の方が、基準積載量を超える積載量で走行する場合の加速度に比べて大きくなる。車両が基準積載量を超える積載量で走行する場合、登坂判定値ＰＮＯを算出する際に用いる予想加速度は基準積載量で走行する場合を前提としたものであるため、図６の破線の特性となるが、実加速度はそれよりも小さい実線の特性となり、両者の差が登坂判定値ＰＮＯに対応する。

同図から明らかなように、アクセル開度が小さくなるほど、登坂判定値ＰＮＯは小さくなり、実際の登坂路の勾配よりも小さい勾配であると誤判定することになる。その結果、基準積載量で走行する場合には重登坂路と判定される登坂路であっても、基準積載量を超える積載量で走行する場合には中登坂路あるいは軽登坂路であると判定されてしまい、変速特性選択手段Ｍ４が不適切なシフトマップを選択する可能性がある。

図７はシフトアップ用のマップの３速→４速シフトアップ線を示しており、実線は重登坂路用のものであり、破線は中登坂路用のものである。図６で説明したように、アクセル開度が小さい領域では登坂判定値ＰＮＯが小さくなるため、本来は重登坂路用のシフトマップが選択されるべきところ、中登坂路用のシフトマップが選択されるような事態が発生する。中登坂路用のシフトマップは重登坂路用のシフトマップに比べて３速→４速シフトアップ線が左側（低車速側）に寄っている。従って、運転者がアクセルペダルを緩めてアクセル開度が例えばａ点からｂ点に変化したとき、重登坂路用のシフトマップでは３速→４速シフトアップが行われないのに、中登坂路用のシフトマップでは３速→４速シフトアップが行われてしまう。

つまり、トレーラの牽引時のように基準積載量を超える積載量で走行する場合には、登坂判定値ＰＮＯの減少により、本来選択されるべきシフトマップよりも路面勾配が小さい側のシフトマップが選択されるため、アクセルペダルを僅かに緩めただけでシフトアップが行われてしまい、それに続いてシフトダウンおよびシフトアップが交互に行われてシフトビジィになり、運転者に不快感を与える可能性がある。

このような不具合を防止すべく、本実施の形態では、登坂路判定手段Ｍ３が、基準積載量を超える積載量で走行する場合に登坂判定値ＰＮＯが減少しても、その登坂判定値ＰＮＯをなまし計算した登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡを用いることで、路面勾配が小さい側のシフトマップが選択され難くして上述したシフトビジィを防止するようになっている。

図８は、登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡを算出する手法を説明するフローチャートであって、先ずステップＳ１でなまし係数Ｋが既に選択済みであるか否かを判定する。初回のループではなまし係数Ｋは未だ選択されていないため、ステップＳ２でなまし係数Ｋを初期値に設定するとともに登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡを初期値に設定する。そしてステップＳ６で登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡの今回値を、登坂判定値ＰＮＯ、なまし係数Ｋ（初期値）および登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡ（初期値）を用いて、
ＰＮＯＡＶＡ←Ｋ×ＰＮＯ＋（１−Ｋ）×ＰＮＯＡＶＡ
により算出する。

２回目以降のループでは前記ステップＳ１の答がＹＥＳになるため、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３で登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡが閾値未満であって基準積載量を超える積載量で走行している可能性が低い場合には、ステップＳ４でなまし係数ＫＡを選択し、前記ステップＳ３で登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡが閾値以上であって基準積載量を超える積載量で走行している可能性が高い場合には、ステップＳ５でなまし係数ＫＢを選択する。なまし係数ＫＡ，ＫＢは０よりも大きく１よりも小さい値を持ち、ＫＢ＜ＫＡである。

続くステップＳ６で、登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡの今回値を、登坂判定値ＰＮＯおよび登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡの前回値を用いて、
ＰＮＯＡＶＡ←Ｋ×ＰＮＯ＋（１−Ｋ）×ＰＮＯＡＶＡ
により算出する。上式において、ＫにはＫＡあるいはＫＢが代入される。

登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡが閾値未満であって基準積載量を超える積載量で走行している可能性が低い場合には、大きい方のなまし係数ＫＡが選択されるため、運転者がアクセルペダルを戻して登坂判定値ＰＮＯが減少すると、その減少を強く反映して登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡが大きく減少する。一方、登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡが閾値以上であって基準積載量を超える積載量で走行している可能性が高い場合には、小さい方のなまし係数ＫＢが選択されるため、運転者がアクセルペダルを戻して登坂判定値ＰＮＯが減少しても、その減少をあまり反映せずに登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡは僅かに減少するだけである。

つまり、基準積載量を超える積載量で走行している可能性が高い場合には、運転者がアクセルペダルを戻したことにより大きく減少する登坂判定値ＰＮＯに代えて、僅かにしか減少しない登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡを採用し、その登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡに対応するシフトマップを選択する。これにより、従来は中登坂路用のシフトマップが選択されていた場合であっても、重登坂路用のシフトマップがそのまま継続して選択され、運転者がアクセルペダルを戻してもシフトアップされ難くしてシフトビジィを回避することができる。

図９は、上記制御の一例を示すタイムチャートであって、車両が基準積載量を超える積載量で、３速変速段で走行しているとき、登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡが閾値を超えたとする。この状態で運転者がアクセルペダルを戻すと、登坂判定値ＰＮＯが急激に減少するが、小さい方のなまし係数ＫＢが選択されているために登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡは僅かに減少するだけである。これにより、シフトマップは重登坂路用のマップから中登坂路用のマップに持ち替えられることなく、重登坂路用のマップが継続して選択されるため、従来であれば４速変速段にシフトアップされていたところ、３速変速段にホールドされてシフトビジィが回避される。

以上のように、本実施の形態によれば、登坂路の勾配に応じてシフトマップを持ち替えるための登坂判定値ＰＮＯを、車両が基準積載量を超える積載量で走行していると推定されるときに、なまし計算により補正して登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡを算出するので、運転者がアクセルペダルを戻して登坂判定値ＰＮＯが大きく減少したときでも登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡの減少を小さく抑えることができる。これにより、運転者がアクセルペダルを戻しても、高勾配用のシフトマップから低勾配用のシフトマップへの持ち替えられるのを防止してシフトアップされ難くし、シフトビジィの発生を効果的に回避することができる。しかも勾配センサや重量センサが不要であるためにコストアップを回避することができる。

また登坂判定値ＰＮＯの補正は、登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡが閾値以上のとき、つまり所定値以上の勾配のときに行われるので、平坦路や低勾配の登坂路でのシフトチェンジに影響を与えることがない。更に、登坂判定補正値ＰＮＯＡＶＡの使用は高負荷領域に限定されるので、なまし計算処理によりシフトマップの持ち替えに若干の遅れが生じても、運転者に与える違和感を最小限に抑えることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では平坦路用、軽登坂路用、中登坂路用および重登坂路用の４種類のシフトマップを用いているが、シフトマップの種類は任意である。

登坂判定値ＰＮＯのなまし計算の手法は、実施の形態の一次なましに限定されず、任意のなまし計算を採用することができる。

Ｍ１ 予想加速度算出手段
Ｍ２ 実加速度算出手段
Ｍ３ 登坂路判定手段
Ｍ４ 変速特性選択手段
Ｍ５ 変速制御手段
ＫＡ なまし係数
ＫＢ なまし係数
ＰＮＯ 登坂判定値
ＰＮＯＡＶＥ 登坂判定補正値

Claims (1)

1. 少なくともエンジン負荷および車速に基づいて車両の予想加速度を算出する予想加速度算出手段（Ｍ１）と、
   車両の実加速度を算出する実加速度算出手段（Ｍ２）と、
   前記予想加速度および前記実加速度の差に基づいて車両が登坂路を走行しているか否かを判定する指標となる登坂判定値（ＰＮＯ）を算出する登坂路判定手段（Ｍ３）と、
   少なくとも登坂路走行用および平坦路走行用の変速特性を含む複数の変速特性の何れかを選択する変速特性選択手段（Ｍ４）と、
   前記変速特性選択手段（Ｍ４）により選択した変速特性に基づいて変速を行う変速制御手段（Ｍ５）と、
   を備える車両用変速制御装置において、
   前記登坂路判定手段（Ｍ３）は、なまし係数（ＫＡ，ＫＢ）を用いて前記登坂判定値（ＰＮＯ）をなまし計算することで登坂判定補正値（ＰＮＯＡＶＥ）を算出するとともに、その算出された前記登坂判定補正値（ＰＮＯＡＶＥ）の前回値が予め定められた閾値以上である場合には、前記閾値未満である場合よりも前記登坂判定補正値（ＰＮＯＡＶＥ）の前回値に対する今回値の変化率が小さくなるように前記なまし係数（ＫＡ，ＫＢ）を更新し、前記変速特性選択手段（Ｍ４）は、前記登坂判定補正値（ＰＮＯＡＶＥ）に基づいて前記複数の変速特性の何れかを選択することを特徴とする車両用変速制御装置。

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