JP5272748B2

JP5272748B2 - 車両の駆動制御装置

Info

Publication number: JP5272748B2
Application number: JP2009009633A
Authority: JP
Inventors: 義和太田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2029-01-20
Also published as: JP2010169106A

Description

本発明は、ロックアップクラッチを備えた車両の駆動制御装置に関する。

従来、特許文献１の技術にあっては、車両発進時のもたつき感や違和感を解消し、優れた発進性能を連続的に得るため、車両発進時にトルクコンバータのロックアップクラッチをスリップ制御している。その際、ロックアップクラッチの伝達トルクＴ_ＣＨをＴ_ＣＨ＝τＮｅ^２の式により決定している。ここでＮｅはエンジン回転数、τはトルク容量係数であって、ロックアップクラッチの速度比−トルク容量係数τのマップにおいて、τは上に凸の特性を有している。

特開２００４−３１６７５２号公報

しかしながら上記従来技術にあっては、トルク容量係数τが上に凸の特性となっていたため、発進時のエンジン回転が一時的に停滞してエンジン回転のフィーリングが悪化する、という問題があった。また、トルク容量係数τが上に凸であるため、車両の加速度は加速初期にピークとなり、その後低下するという特性となる。そのため、連続的に一定の加速度が得られない、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、発進時のエンジン回転フィーリングを改善し、また連続的な加速度を得ることが可能な車両の駆動制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、エンジンと自動変速機との間に介装されたロックアップクラッチと、エンジン回転数および前記ロックアップクラッチのトルク容量係数に基づき、前記ロックアップクラッチの締結力を制御する制御手段と、前記ロックアップクラッチの入出力軸回転数の比である速度比に対する前記トルク容量係数の変化を下に凸としたトルク容量係数設定手段とを有することとした。

本願の全体構成図である。本願の制御構成である。トルク容量係数とロックアップクラッチの速度比との関係を示すマップである。エンジン回転数のタイムチャートである。車両加速度のタイムチャートである。エンジン回転速度−エンジントルクのマップである。

以下、本発明の車両の駆動制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

［駆動系の全体構成］
図１は本願の全体構成図である。本願車両の駆動制御装置を適用した車両は、エンジンＥ、トルクコンバータ１、ロックアップクラッチ２、発進クラッチ２０、ベルト式無段変速機３０（自動変速機）、デファレンシャルギヤ４０、および駆動輪Ｒ，Ｌを有する。

エンジンＥの駆動力はトルクコンバータ１および発進クラッチ２０を介して無段変速機３０に伝達され、この無段変速機３０によって変速が行われる。無段変速機３０から出力された駆動力はデファレンシャルギヤ４０を介して駆動輪Ｒ，Ｌに伝達される。

［制御構成］
図２は制御構成である。トルクコンバータ１およびロックアップクラッチ２付近の拡大図を併せて示す。
トルクコンバータ１は、内部作動流体を介して入出力要素間で動力伝達を行うもので、図外のエンジンと自動変速機（無段変速機を含む。）との間に介装している。このトルクコンバータ１は、さらにトルクコンバータ出力要素と共に回転するロックアップクラッチ２を内蔵している。

このロックアップクラッチ２は、トルクコンバータ入力要素に締結されるとき、トルクコンバータ１を入出力要素間が直結されたロックアップ状態にするものとする。ロックアップクラッチ２は、その両側におけるトルクコンバータアプライ圧P_Aとトルクコンバータレリーズ圧P_Rとの差圧P_A-P_Rに応動し、レリーズ圧P_Rがアプライ圧P_Aよりも高いとロックアップクラッチ２は開放されてトルクコンバータ入出力要素間を直結せず、レリーズ圧P_Rがアプライ圧P_Aよりも低くなる時ロックアップクラッチ２は締結されてトルクコンバータ入出力要素間を直結するものとする。そして、後者締結に際しロックアップクラッチ２の締結力、つまりロックアップ容量は、上記差圧P_A-P_Rにより決定し、この差圧が大きい程ロックアップクラッチ２の締結力が増大してロックアップ容量を増大する。

差圧P_A-P_Rは、周知のロックアップ制御バルブ３により制御し、このロックアップ制御バルブ３には、アプライ圧P_Aおよびレリーズ圧P_Rを向かい合わせに作用させ、さらにアプライ圧P_Aと同方向にばね３ａのばね力を、またレリーズ圧P_Rと同方向にばね力を作用させ、同時にレリーズ圧P_Rと同方向に信号圧P_Sをそれぞれ作用させる。

ロックアップ制御バルブ３は、これらによる力が釣り合うよう差圧P_A-P_Rを決定する。ここで信号圧P_Sは、ポンプ圧P_Pを元圧としてロックアップソレノイド４がロックアップデューティDに応じて作り出すもので、トランスミッションコントローラ５は、ロックアップソレノイド４を通じて差圧P_A-P_Rを制御する。

トランスミッションコントローラ５（制御手段）には、車両の走行状態やドライバの運転状況を示す信号、例えば、電源電圧センサ６からの信号、トルクコンバータ１への入力回転を検出するインペラ回転センサ７からの信号、タービン回転センサ８からの信号、出力軸回転センサ９からの信号、スロットル開度センサ１０からの信号、油温センサ１１からの信号などが入力され、その信号によりロックアップ締結や解除などの制御演算を行う。

トランスミッションコントローラ５は、制御演算結果に基づき、ロックアップソレノイド４の駆動デューティDを決定すると共に、電源電圧センサ６からの信号に応じてロックアップデューティDの補正を行う。
また、トランスミッションコントローラ５は、CANなどの車内通信網１３に接続しており、エンジンコントローラ（エンジン制御手段）１２などの他ユニットのコントローラと通信を行う。例えば、エンジンコントローラ１２からエンジントルク推定値などを受信する。

エンジンコントローラ１２は、スロットル開度、車速、エンジン回転速度などの車両状態から、出力すべき目標エンジントルクを算出する。そして、その目標エンジントルクに従い、エンジントルクを制御する。

［ロックアップクラッチ伝達トルクのトルク容量係数］
ロックアップクラッチ２の伝達トルクＴ_ＣＨは、以下の式で算出される。なお、Ｎｅはエンジン回転数、τはロックアップクラッチ２におけるトルク容量係数である。
Ｔ_ＣＨ＝τＮｅ^２・・・（１）
ここで、トルク容量係数τとロックアップクラッチ２の入出力軸回転数の比である速度比の関係を、図３のマップで示す。図３のマップでは、速度比の増大に対するトルク容量係数τを下に凸の関数となるように設定する。トルク容量係数τはアクセル開度ごとに設定され、アクセル開度が大きいほどトルク容量係数τは小さく設定される。

トルク容量係数τは、速度比＝０において最大値となり、以後、速度比の増大に伴って第１極小値、第２極小値、終了値（速度比＝１におけるτの値）をとる。第２極小値は最小値であり、第１極小値よりも小さい。また、終了値は第２極小値よりも大きく設定される。

（トルク容量係数とエンジン回転数の関係）
図４はエンジン回転数のタイムチャートである。なお、トルク容量係数τを下に凸とした場合（本願）を実線、トルク容量係数τを上に凸とした場合を破線で示す。
トルク容量係数τを上に凸とした場合は領域Ｄ１内でステップ状に変化し、エンジン回転数Ｎｅが一時的にほとんど上昇しない状況が発生してフィーリングが悪化する。一方、本願のようにトルク容量係数τを下に凸とした場合、領域Ｄ１においてエンジン回転数Ｎｅは停滞することなくほぼ滑らかに上昇し、エンジン回転フィーリングが良好となる。

また図３に示すように、トルク容量係数τはアクセル開度ごとに設定され、アクセル開度が大きく運転者の加速要求が高くなるほどトルク容量係数τの値は小さく設定される。そのため、運転者の加速要求が高くなるほど上記（１）式で示されるロックアップクラッチ２の伝達トルクＴ_ＣＨ＝τＮｅ^２は小さくなり、エンジンＥ−トルクコンバータ１間の締結力が小さくなる。したがってエンジンＥの負荷が減少してエンジン回転数が上昇し、エンジンＥの出力を増大させて大きな加速度を得るものである。

また、トルク容量係数τは、ロックアップクラッチ２の速度比＝０（初期値）の場合において最大となることとする。締結開始時の油圧応答遅れによって発進クラッチ２０の締結開始タイミングが遅れた際であっても、トルク容量係数τの値を大きく設定しておくことによりロックアップクラッチ２の伝達トルクＴ_ＣＨ＝τＮｅ^２の値が過少とならず、エンジントルクがロックアップクラッチ２を介してトルクコンバータ１に伝達するため不要なエンジン回転数の吹け上がりが生じることがない。アクセル踏み込み速度が大きいほどトルク容量係数τの初期値を大きく設定することにより、不要な吹け上がりがより抑制される。

また、第１極小値は初期値よりも小さく設定され、第２極小値は第１極小値よりもさらに小さく設定される。これにより速度比の増大に伴って上記（１）式で示されるロックアップクラッチ２の伝達トルクＴ_ＣＨ＝τＮｅ^２は減少し、エンジンＥの負荷を低減する。これによりエンジンＥの回転数を適度に上昇させ、エンジン回転数の停滞感を低減して違和感のないエンジン回転フィーリングを達成する。

また、終了値を第２極小値よりも大きく設定することで、上記（１）式で示されるロックアップクラッチ２の伝達トルクＴ_ＣＨ＝τＮｅ^２は終了値において増大する。これにより速度比＝１の場合においてはロックアップクラッチ２のスリップを抑制するものである。

（トルク容量係数と車両加速度の関係）
図５は車両加速度のタイムチャートである。図４と同様、トルク容量係数τを下に凸とした場合（本願）を実線、トルク容量係数τを上に凸とした場合を破線で示す。
トルク容量係数τを上に凸とした場合、領域Ｄ２では車両加速度が大きく変動するが、本願のように下に凸とした場合、上に凸とした場合よりも車両加速度の変動が抑制されている。

（クラッチ完全締結時におけるトルク容量係数の設定）
図６はエンジン回転数−エンジントルクのマップである。ロックアップ時におけるエンジントルク＝ロックアップクラッチ２の伝達トルクＴ_ＣＨとした場合、上記（１）式に基づき、図６のようにＴ_ＣＨ＝τＮｅ^２で表される放物線となる。
トルク容量係数τは上記（１）式からτ＝Ｔ_ＣＨ/Ｎｅ^２で表され、ロックアップクラッチ２の伝達トルクＴ_ＣＨを一定とした場合、トルク容量係数τはエンジン回転数Ｎｅの２乗に反比例する。この放物線とエンジントルクが一致する点を整合点と定義する。
図６から、ロックアップクラッチ２の締結時におけるエンジン回転数（目標ロックアップ回転数）とエンジントルクの整合点を算出し、この整合点におけるトルク容量係数τを図３の終了値として設定する。これにより、ロックアップクラッチ２を所望の目標ロックアップ回転数で締結させるものである。

［実施例１の効果］
（１）エンジンＥと自動変速機３０との間に介装されたロックアップクラッチ２と、
エンジン回転数Ｎｅおよびロックアップクラッチ２のトルク容量係数τに基づき、ロックアップクラッチ２の締結力を制御するトランスミッションコントローラ５（制御手段）と、
ロックアップクラッチ２の入出力軸回転数の比である速度比に対するトルク容量係数τの変化を下に凸としたトルク容量係数設定手段（図３のマップ）を有することとした。

トルク容量係数τを上に凸とした場合、エンジン回転数Ｎｅがステップ状に変化して一時的にほとんど上昇しない状況が発生し、フィーリングが悪化する。一方、本願のようにトルク容量係数τを下に凸とすることにより、エンジン回転数Ｎｅは停滞することなくほぼ滑らかに上昇し、良好なエンジン回転フィーリングを得ることができる。

（２）トルク容量係数τをアクセル開度ごとに複数設定し、アクセル開度の増大に伴ってトルク容量係数τを減少させることとした。
これにより、運転者の加速要求が高くなるほどロックアップクラッチ２の伝達トルクＴ_ＣＨ＝τＮｅ^２は小さくなり、エンジンＥ−トルクコンバータ１間の締結力が小さくなる。したがってエンジンＥの負荷が減少してエンジン回転数が上昇し、エンジンＥの出力を増大させて大きな加速度を得ることができる。

（３）トルク容量係数τは、速度比がゼロのときに初期値をとり、この初期値において最大値をとることとした。
締結開始時の油圧応答遅れによって発進クラッチ２０の締結開始タイミングが遅れた際であっても、トルク容量係数τの値を大きく設定しておくことによりロックアップクラッチ２の伝達トルクＴ_ＣＨ＝τＮｅ^２の値が過少とならず、エンジントルクがロックアップクラッチ２を介してトルクコンバータ１に伝達するため、不要なエンジン回転数の吹け上がりを回避することができる。また、アクセル踏み込み速度が大きいほどトルク容量係数τの初期値を大きく設定することにより、不要な吹け上がりがより抑制される。

（４）トルク容量係数τは、初期値よりも小さく設定された第１の極小値を有することとした。
これにより、速度比の増大に伴って上記（１）式で示されるロックアップクラッチ２の伝達トルクＴ_ＣＨ＝τＮｅ^２は減少し、エンジンＥの負荷を低減する。これによりエンジンＥの回転数を適度に上昇させ、エンジン回転数の停滞感を低減して違和感のないエンジン回転フィーリングを達成する。

（５）トルク容量係数τは、第１の極小値よりも小さく設定された第２の極小値を有することとした。これにより、上記（４）と同様の効果を得ることができる。

（６）トルク容量係数τは、速度比が１のときに終了値をとり、この終了値は、エンジントルクとロックアップクラッチ２の目標ロックアップ回転数に基づき設定されることとした。
これにより、ロックアップクラッチ２を所望の目標ロックアップ回転数で締結させることができる。

（７）トルク容量係数τは、速度比が１のときに終了値をとり、この終了値は、第２の極小値よりも大きく設定されることとした。
これにより、上記（１）式で示されるロックアップクラッチ２の伝達トルクＴ_ＣＨ＝τＮｅ^２は終了値において増大する。これにより速度比＝１の場合においてロックアップクラッチ２のスリップを抑制し、締結することができる。

以上、実施例に基づいて説明したが、上記構成に限られず本発明の範囲を逸脱しない範囲で他の構成を採り得る。

２ロックアップクラッチ
５トランスミッションコントローラ（制御手段）
３０ベルト式無段変速機（自動変速機）
Ｅエンジン

Claims

エンジンと自動変速機との間に介装されたロックアップクラッチと、
エンジン回転数および前記ロックアップクラッチのトルク容量係数に基づき、前記ロックアップクラッチの締結力を制御する制御手段と、
前記ロックアップクラッチの入出力軸回転数の比である速度比に対する前記トルク容量係数の変化を下に凸としたトルク容量係数設定手段と
を有することを特徴とする車両の駆動制御装置。
請求項１に記載の車両の駆動制御装置において、
前記トルク容量係数をアクセル開度ごとに複数設定し、前記アクセル開度の増大に伴って前記トルク容量係数を減少させること
を特徴とする車両の駆動制御装置。
請求項１または請求項２に記載の車両の駆動制御装置において、
前記トルク容量係数は、前記速度比がゼロのときに初期値をとり、この初期値において最大値をとること
を特徴とする車両の駆動制御装置。
請求項３に記載の車両の駆動制御装置において、
前記トルク容量係数は、前記初期値よりも小さく設定された第１の極小値を有すること
を特徴とする車両の駆動制御装置。
請求項４に記載の車両の駆動制御装置において、
前記トルク容量係数は、前記第１の極小値よりも小さく設定された第２の極小値を有すること
を特徴とする車両の駆動制御装置。
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両の駆動制御装置において、
前記トルク容量係数は、前記速度比が１のときに終了値をとり、この終了値は、エンジントルクと前記ロックアップクラッチの目標ロックアップ回転数に基づき設定されること
を特徴とする車両の駆動制御装置。
請求項５に記載の車両の駆動制御装置において、
前記トルク容量係数は、前記速度比が１のときに終了値をとり、この終了値は、前記第２の極小値よりも大きく設定されること
を特徴とする車両の駆動制御装置。