JP5873116B2 - 無段変速機の異常検知装置、及び、無段変速機の異常検知方法 - Google Patents

無段変速機の異常検知装置、及び、無段変速機の異常検知方法 Download PDF

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Description

本発明は、無段変速機の異常検知装置、及び、無段変速機の異常検知方法に関する。
近年、車両の自動変速機として、変速比を無段階に変更できるチェーン式やベルト式などの無段変速機(CVT)が広く実用化されている。ところで、無段変速機の制御は、一般的に、例えばマイクロコンピュータ等を用いた電子制御装置によって行われている。このような電子制御装置では、極めてまれにではあるが、マイクロコンピュータの不良、例えば、RAM等のメモリやレジスタ等の不良(例えば書き込んだデータと読み出したデータが一致しない等)、論理演算回路の不良、及びクロック信号のばらつきなどが生じることが有り得る。また、ROMデータ(制御データ等)の設定・書込み間違い等も生じることが有り得る。
ここで、特許文献1には、ライン圧を元圧として変速制御することにより変速比が決定される無段変速機において、コントローラ(電子制御装置)のフェイルを正確に判断するとともに、フェイル時に無段変速機が最低速変速比まで変速して急減速を生じることを防止する技術が開示されている。
この技術では、サブコントローラが、まず、プライマリプーリ回転数をセカンダリプーリ回転数で除算することにより実変速比を求め、その実変速比から、ライン圧ソレノイド駆動デューティの設定値を検索する。ここで、ライン圧ソレノイド駆動デューティ設定値は、変速比ごとに定められているライン圧目標値の最高圧に対応するソレノイド駆動デューティである。したがって、ライン圧ソレノイド駆動デューティ設定値を超えた領域は、もともとその変速比では制御上あり得ない高ライン圧領域である。
次に、サブコントローラは、メインコントローラからライン圧ソレノイドへのソレノイド駆動デューティ(ライン圧の制御指令値)を読み込み、このソレノイド駆動デューティがライン圧ソレノイド駆動デューティ設定値を超えているか否かにより、メインコントローラが異常であるか、正常であるかを判定する。そして、異常であれば、サブコントローラは、メインコントローラ異常判定信号を0にして当該異常判定時の変速比に固定し、正常であれば、異常判定信号を1にして通常通りの変速を行う。
特許第3362637号公報
上述したように、特許文献1に記載の技術では、ライン圧ソレノイドへのソレノイド駆動デューティ(ライン圧の制御指令値)が、実変速比から求められたライン圧ソレノイド駆動デューティ設定値を超えた場合、すなわち、実際のライン圧制御において制御上あり得ない高ライン圧領域にある場合に異常と判定している。
しかし、無段変速機の目標変速比が通常制御で取り得る範囲内にあり、ソレノイド駆動デューティ(ライン圧の制御指令値)が通常制御の範囲にある場合であっても、車両の状態、例えば、エンジンの出力トルクや走行抵抗の状態によっては、急減速を生じることはあり得る。すなわち、例えば、同じダウンシフトでも、エンジンの出力トルクや走行抵抗等の状態によっては、加速する場合と減速する場合とが生じ得る。
しかしながら、上述した特許文献1に記載の技術では、目標変速比が通常制御で取り得る範囲内ではあるが、そのときのエンジン出力トルクや走行抵抗等の状態では急減速を生じてしまうといったような異常状態を検知することはできなかった。
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、目標変速比が、通常制御で取り得る範囲内にある場合であっても、所定の減速度よりも急な減速を生じさせる異常な値か否かを検知することが可能な無段変速機の異常検知装置、及び無段変速機の異常検知方法を提供することを目的とする。
本発明に係る無段変速機の異常検知装置は、アクセルの操作量及び車速に基づいて無段変速機の目標変速比を設定する設定手段と、エンジンの出力トルクから無段変速機の入力トルクを求め、該無段変速機の入力トルク及び設定手段により設定された目標変速比に応じて、エンジン及び無段変速機を有して構成されるパワーユニットの発生駆動力を取得し、該パワーユニットの発生駆動力及び走行抵抗に基づいて、車両の加速度を算出する演算手段と、演算手段により算出された車両の加速度が所定値以下である場合に、目標変速比が異常であると判定する判定手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る無段変速機の異常検知方法は、アクセルの操作量及び車速に基づいて無段変速機の目標変速比を設定する設定ステップと、エンジンの出力トルクから無段変速機の入力トルクを求め、該無段変速機の入力トルク及び設定ステップで設定された目標変速比に応じて、エンジン及び無段変速機を有して構成されるパワーユニットの発生駆動力を取得し、該パワーユニットの発生駆動力及び走行抵抗に基づいて、車両の加速度を算出する演算ステップと、演算ステップにおいて算出された車両の加速度が、所定値以下である場合に目標変速比が異常であると判定する判定ステップとを備えることを特徴とする。
本発明に係る無段変速機の異常検知装置又は異常検知方法によれば、エンジンの出力トルク、無段変速機の目標変速比、及び走行抵抗に基づいて、車両の加速度が推定される。そして、推定された車両加速度(推定車両加速度)が、所定値(すなわち所定の減速度)以下である場合に目標変速比が異常であると判定される。よって、目標変速比が、通常制御で取り得る範囲内にある場合であっても、所定の減速度よりも急な減速を生じさせる異常な値か否かを検知することが可能となる。
本発明に係る無段変速機の異常検知装置は、アクセルの操作量及び車速に基づいて無段変速機の目標変速比を設定する設定手段と、車両が所定の減速度よりも急な減速をするか否かを判定するための減速判定加速度及び走行抵抗から、エンジン及び無段変速機を有して構成されるパワーユニットの判定発生駆動力を求めるとともに、エンジンの出力トルクから無段変速機の入力トルクを取得し、パワーユニットの判定発生駆動力及び無段変速機の入力トルクに基づいて、判定目標変速比を算出する演算手段と、設定手段により設定された目標変速比が、演算手段により算出された判定目標変速比以上である場合に、目標変速比が異常であると判定する判定手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る無段変速機の異常検知方法は、アクセルの操作量及び車速に基づいて無段変速機の目標変速比を設定する設定ステップと、車両が所定の減速度よりも急な減速をするか否かを判定するための減速判定加速度及び走行抵抗から、エンジン及び無段変速機を有して構成されるパワーユニットの判定発生駆動力を求めるとともに、エンジンの出力トルクから無段変速機の入力トルクを取得し、パワーユニットの判定発生駆動力及び無段変速機の入力トルクに基づいて、判定目標変速比を算出する演算ステップと、設定ステップで設定された目標変速比が、演算ステップにおいて算出された判定目標変速比以上である場合に、目標変速比が異常であると判定する判定ステップとを備えることを特徴とする。
本発明に係る無段変速機の異常検知装置又は異常検知方法によれば、走行抵抗、及びエンジンの出力トルクから、車両が所定の減速度よりも急な減速をするか否かを判定するための減速判定加速度を生じさせる目標変速比(すなわち判定目標変速比)が算出される。そして、目標変速比が判定目標変速比以上である場合に、目標変速比が異常であると判定される。よって、目標変速比が、通常制御で取り得る範囲内にある場合であっても、所定の減速度よりも急な減速を生じさせる異常な値か否かを検知することが可能となる。
本発明に係る無段変速機の異常検知装置では、判定手段が、車両が制動されていないときに、目標変速比が異常であるか否かを判定することが好ましい。
車両が制動されて減速されている状況では、運転者が車両の減速を認識しているため、目標変速比が急な減速を生じさせる異常な値になっているか否かを判定する必要性が低い。また、走行抵抗等の演算精度が低下することが予想される。よって、車両が制動されていないときに目標変速比が異常であるか否かを判定することにより、判定が必要とされているときに、より高精度に、目標変速比が異常であるか否か(運転者の意図しない急な減速を生じるような異常な値になっていないかどうか)を判定することが可能となる。
また、本発明に係る無段変速機の異常検知装置では、判定手段が、車速が所定速度以上である場合に、目標変速比が異常であるか否かを判定することが好ましい。
このようにすれば、目標変速比が異常になることによって、例えば、車両が運転者の意図しない減速を生じて危ない可能性のあり得る速度以上のときに異常判定を行うようにすることができる。
本発明に係る無段変速機の異常検知装置では、判定手段が、目標変速比が異常と判定される状態が所定時間以上継続した場合に、目標変速比が異常であると確定することが好ましい。このようにすれば、誤判定を適切に防止することができる。
本発明に係る無段変速機の異常検知装置は、無段変速機の実変速比を目標変速比に一致させるように制御する制御手段を備え、該制御手段が、判定手段により目標変速比が異常であると確定された場合には、無段変速機の変速比をロー側へ変速することを禁止することが好ましい。
この場合、目標変速比が異常であると確定した場合には、無段変速機の変速比がロー側(すなわち車両の減速が生じる方向)へ変速されることが禁止される。そのため、例えば、運転者の意図しない減速を生じるような変速比への変速を防止することができる。
本発明に係る無段変速機の異常検知装置では、演算手段が、車速に応じて走行抵抗を求め、設定手段により目標変速比が設定される際に用いられる車速と、演算手段により走行抵抗が求められる際に用いられる車速とが、それぞれ異なるセンサにより検出されることが好ましい。
ところで、目標変速比と、その異常を検知するための判定値(推定車両加速度又は判定目標変速比)の双方の算出に同じセンサで検出された車速を用いると、その車速が異常になった場合には、目標変速比の異常を判定することが困難になる。しかしながら、本発明に係る無段変速機の異常検知装置によれば、目標変速比を設定するための車速と、判定値を算出する走行抵抗を求める車速とが、それぞれ独立して検出される。すなわち、目標変速比と、その異常を検知するための判定値とがそれぞれ独立した車速から求められる。よって、目標変速比を算出する車速がフェイルした場合を含めて、目標変速比の異常(合理性)をより的確に判定することが可能となる。
本発明によれば、目標変速比が、通常制御で取り得る範囲内にある場合であっても、所定の減速度よりも急な減速を生じさせる異常な値か否かを検知(すなわち目標変速比の合理性を判定)することが可能となる。
第1実施形態に係る無段変速機の異常検知装置の構成を示すブロック図である。 第1実施形態に係る無段変速機の異常検知装置による、目標変速比の異常検知処理の処理手順を示すフローチャートである。 第2実施形態に係る無段変速機の異常検知装置の構成を示すブロック図である。 第2実施形態に係る無段変速機の異常検知装置による、目標変速比の異常検知処理の処理手順を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
(第1実施形態)
まず、図1を用いて、第1実施形態に係る無段変速機の異常検知装置1の構成について説明する。図1は、無段変速機の異常検知装置1、及び、該無段変速機の異常検知装置1が適用された無段変速機30等の構成を示すブロック図である。
エンジン10は、どのような形式のものでもよいが、例えば水平対向型の筒内噴射式4気筒ガソリンエンジンである。エンジン10では、エアクリーナ(図示省略)から吸入された空気が、吸気管に設けられた電子制御式スロットルバルブ(以下、単に「スロットルバルブ」ともいう)13により絞られ、インテークマニホールドを通り、エンジン10に形成された各気筒に吸入される。ここで、エアクリーナから吸入された空気の量はエアフローメータ61により検出される。さらに、スロットルバルブ13には、該スロットルバルブ13の開度を検出するスロットル開度センサ14が配設されている。各気筒には、燃料を噴射するインジェクタが取り付けられている。また、各気筒には混合気に点火する点火プラグ、及び該点火プラグに高電圧を印加するイグナイタ内蔵型コイルが取り付けられている。エンジン10の各気筒では、吸入された空気とインジェクタによって噴射された燃料との混合気が点火プラグにより点火されて燃焼する。燃焼後の排気ガスは排気管を通して排出される。
上述したエアフローメータ61、スロットル開度センサ14に加え、エンジン10のカムシャフト近傍には、エンジン10の気筒判別を行うためのカム角センサが取り付けられている。また、エンジン10のクランクシャフト近傍には、クランクシャフトの位置を検出するクランク角センサが取り付けられている。これらのセンサは、後述するエンジン・コントロールユニット(以下「ECU」という)60に接続されている。また、ECU60には、アクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセルペダルの開度を検出するアクセルペダルセンサ62、及びエンジン10の冷却水の温度を検出する水温センサ等の各種センサも接続されている。
エンジン10の出力軸15には、クラッチ機能とトルク増幅機能を持つトルクコンバータ20を介して、エンジン10からの駆動力を変換して出力する無段変速機30が接続されている。
トルクコンバータ20は、主として、ポンプインペラ21、タービンライナ22、及びステータ23から構成されている。出力軸15に接続されたポンプインペラ21がオイルの流れを生み出し、ポンプインペラ21に対向して配置されたタービンライナ22がオイルを介してエンジン10の動力を受けて出力軸を駆動する。両者の間に位置するステータ23は、タービンライナ22からの排出流(戻り)を整流し、ポンプインペラ21に還元することでトルク増幅作用を発生させる。
また、トルクコンバータ20は、入力と出力とを直結状態にするロックアップクラッチ24を有している。トルクコンバータ20は、ロックアップクラッチ24が締結されていないとき(非ロックアップ状態のとき)はエンジン10の駆動力をトルク増幅して無段変速機30に伝達し、ロックアップクラッチ24が締結されているとき(ロックアップ時)はエンジン10の駆動力を無段変速機30に直接伝達する。トルクコンバータ20を構成するタービンライナ22の回転数(タービン回転数)は、タービン回転数センサ56により検出される。検出されたタービン回転数は、後述するトランスミッション・コントロールユニット(以下「TCU」という)40に出力される。
無段変速機30は、リダクションギヤ31を介してトルクコンバータ20の出力軸25と接続されるプライマリ軸32と、該プライマリ軸32と平行に配設されたセカンダリ軸37とを有している。
プライマリ軸32には、プライマリプーリ34が設けられている。プライマリプーリ34は、プライマリ軸32に接合された固定プーリ34aと、該固定プーリ34aに対向して、プライマリ軸32の軸方向に摺動自在に装着された可動プーリ34bとを有し、それぞれのプーリ34a,34bのコーン面間隔、すなわちプーリ溝幅を変更できるように構成されている。一方、セカンダリ軸37には、セカンダリプーリ35が設けられている。セカンダリプーリ35は、セカンダリ軸37に接合された固定プーリ35aと、該固定プーリ35aに対向して、セカンダリ軸37の軸方向に摺動自在に装着された可動プーリ35bとを有し、プーリ溝幅を変更できるように構成されている。
プライマリプーリ34とセカンダリプーリ35との間には駆動力を伝達するチェーン36が掛け渡されている。プライマリプーリ34及びセカンダリプーリ35の溝幅を変化させて、各プーリ34,35に対するチェーン36の巻き付け径の比率(プーリ比)を変化させることにより、変速比が無段階に変更される。ここで、チェーン36のプライマリプーリ34に対する巻き付け径をRpとし、セカンダリプーリ35に対する巻き付け径をRsとすると、変速比iは、i=Rs/Rpで表される。よって、変速比iは、プライマリプーリ回転数Npをセカンダリプーリ回転数Nsで除算する(i=Np/Ns)ことにより求められる。
ここで、プライマリプーリ34(可動プーリ34b)には油圧室34cが形成されている。一方、セカンダリプーリ35(可動プーリ35b)には油圧室35cが形成されている。プライマリプーリ34、セカンダリプーリ35それぞれの溝幅は、プライマリプーリ34の油圧室34cに導入されるプライマリ油圧と、セカンダリプーリ35の油圧室35cに導入されるセカンダリ油圧とを調節することにより設定・変更される。
無段変速機30を変速させるための油圧、すなわち、上述したプライマリ油圧及びセカンダリ油圧は、バルブボディ(コントロールバルブ)50によってコントロールされる。バルブボディ50は、スプールバルブと該スプールバルブを動かすソレノイドバルブ(電磁弁)を用いてバルブボディ50内に形成された油路を開閉することで、オイルポンプから吐出された油圧を調整して、プライマリプーリ34の油圧室34c及びセカンダリプーリ35の油圧室35cに供給する。また、バルブボディ50は、例えば、車両の前進/後進を切替える前後進切替機構等にも油圧を供給する。
無段変速機30の変速制御は、TCU40によって実行される。すなわち、TCU40は、上述したバルブボディ50を構成するシフトアップ・ソレノイドバルブ50a、シフトダウン・ソレノイドバルブ50bの駆動を制御することにより、プライマリプーリ34の油圧室34cに供給/排出するATF(Automatic Transmission Fluid)量を調節して、無段変速機30の変速比を変更する。なお、詳細は後述する。
ここで、車両のフロア(センターコンソール)等には、運転者による、自動変速モード(「D」レンジ)と手動変速モード(「M」レンジ)とを択一的に切り換える操作を受付けるシフトレバー(セレクトレバー)51が設けられている。シフトレバー51には、シフトレバー51と連動して動くように接続され、該シフトレバー51の選択位置を検出するレンジスイッチ59が取り付けられている。レンジスイッチ59は、TCU40に接続されており、検出されたシフトレバー51の選択位置が、TCU40に読み込まれる。なお、シフトレバー51では、「D」レンジ、「M」レンジの他、パーキング「P」レンジ、リバース「R」レンジ、ニュートラル「N」レンジを選択的に切り換えることができる。なお、TCU40には、プライマリプーリ34の回転数を検出するプライマリプーリ回転センサ57や、セカンダリプーリ35の回転数を検出するセカンダリプーリ回転センサ58(車速センサに相当)なども接続されている。
また、TCU40には、例えばCAN(Controller Area Network)100を介して、エンジン10を総合的に制御するECU60、及びビークルダイナミック・コントロールユニット(以下「VDCU」という)70等と相互に通信可能に接続されている。
TCU40、ECU60、及びVDCU70は、それぞれ、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するROM、演算結果などの各種データを記憶するRAM、12Vバッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップRAM、及び入出力I/F等を有して構成されている。
ECU60では、上述したカム角センサの出力から気筒が判別され、クランク角センサの出力によって検出されたクランクシャフトの回転位置の変化からエンジン回転数が求められる。また、ECU60では、上述した各種センサから入力される検出信号に基づいて、吸入空気量、アクセルペダル開度、混合気の空燃比、及び水温等の各種情報が取得される。そして、ECU60は、取得したこれらの各種情報に基づいて、燃料噴射量や点火時期、並びにスロットルバルブ13等の各種デバイスを制御することによりエンジン10を総合的に制御する。
また、ECU60では、エアフローメータ61により検出された吸入空気量に基づいて、エンジン10のエンジン軸トルク(出力トルク)が算出される。そして、ECU60は、CAN100を介して、エンジン回転数、エンジン軸トルク、及びアクセルペダル開度(又はアクセルペダル開度率:全開に対する実アクセル開度の比率)等の情報をTCU40に送信する。
VDCU70には、ブレーキアクチュエータ(図示省略)のマスタシリンダ圧力(ブレーキ油圧)を検出するブレーキ液圧センサ71が接続されている。また、VDCU70には、車両の各車輪の回転速度(車速)を検出する車輪速センサ72(車速センサに相当)等も接続されている。VDCU70は、ブレーキペダルの操作量に応じてブレーキアクチュエータを駆動して車両を制動するとともに、車両挙動を各種センサ(例えば車輪速センサ72、操舵角センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサ等)により検知し、自動加圧によるブレーキ制御とエンジン10のトルク制御により、横滑りを抑制し、旋回時の車両安定性を確保する。また、VDCU70は、検出したブレーキ液圧等の制動情報(ブレーキ操作情報)や車輪速(車速)等を、CAN100を介してTCU40に送信する。
TCU40は、変速マップに従い、車両の運転状態(例えばアクセルペダル開度及び車速等)に応じて自動で変速比を無段階に変速する。なお、自動変速モードに対応する変速マップはTCU40内のROMに格納されている。
特に、TCU40は、無段変速機30の目標変速比の異常を検知(合理性を判定)する機能を有している。そのため、TCU40は、目標変速比設定部41、推定車両加速度演算部42、異常判定部43、及びソレノイド制御部44を機能的に有している。TCU40では、ROMに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、目標変速比設定部41、推定車両加速度演算部42、異常判定部43、及びソレノイド制御部44の各機能が実現される。
目標変速比設定部41は、CAN100を介してECU60から受信されたアクセルペダル開度(アクセルの操作量)と、セカンダリプーリ回転センサ58により検出された車速とに基づいて、無段変速機30の目標変速比を設定する。すなわち、目標変速比設定部41は、特許請求の範囲に記載の設定手段として機能する。なお、目標変速比設定部41により設定された目標変速比は、推定車両加速度演算部42及びソレノイド制御部44に出力される。
推定車両加速度演算部42は、エンジン10の出力トルク(エンジン軸トルク)から無段変速機30の入力トルクを求め、該無段変速機30の入力トルク及び目標変速比設定部41により設定された目標変速比に応じて、エンジン10及び無段変速機30を有して構成されるパワーユニットの発生駆動力を取得し、該パワーユニットの発生駆動力及び走行抵抗に基づいて、車両の加速度(推定車両加速度)を算出する。すなわち、推定車両加速度演算部42は、特許請求の範囲に記載の演算手段として機能する。
より具体的には、推定車両加速度演算部42は、次式(1)に基づいて、推定車両加速度[m/s^2]を演算する。
推定車両加速度=(パワーユニット発生駆動力−空気抵抗−転がり抵抗)÷車両重量 ・・・(1)
ここで、パワーユニット発生駆動力[N]は下式(1.1)に基づき、空気抵抗[N]は下式(1.2)に基づき、転がり抵抗[N]は下式(1.3)に基づいて算出される。また、車両重量[kg]には設計値がデータとして記憶される。なお、空気抵抗及び転がり抵抗は、特許請求の範囲に記載の走行抵抗に相当する。
パワーユニット発生駆動力=プライマリプーリ入力トルク×目標変速比×ファイナルギヤ比×リダクションギヤ比÷タイヤ半径 ・・・(1.1)
ここで、プライマリプーリ入力トルク[N・m]は下式(1.1.1)に基づいて算出される。また、ファイナルギヤ比、リダクションギヤ比、タイヤ半径には設計値がデータとして記憶される。
空気抵抗=車速^2×CD値×空気密度×前面投影面積÷2 ・・・(1.2)
ここで、車速[m/s]には車輪速センサ72により検出された値が用いられる。CD値、及び前面投影面積[m^2]には設計値がデータとして記憶される。また、空気密度[kg/m^3]としては例えば常温(20℃)の値がデータとして記憶される。
転がり抵抗=転がり抵抗係数×車両重量×重力加速度[m/s^2] ・・・(1.3)
ここで、転がり抵抗は、例えば代表的な値を固定値としてデータ化してもよいし、路面状況(例えば砂利道や雪道等)に応じて切り替えるようにしてもよい。
プライマリプーリ入力トルク=(エンジン軸トルク−ATFポンプトルク)×トルクコンバータトルク比 ・・・(1.1.1)
ここで、ATFポンプトルク[N・m]は下式(1.1.1.1)に基づき、トルクコンバータトルク比は下式(1.1.1.2.)に基づいて算出される
ATFポンプトルク=ATFポンプトルクマップ(エンジン回転数、セカンダリプーリ圧) ・・・(1.1.1.1)
ここで、ATFポンプトルクマップはエンジン回転数[rpm]、セカンダリプーリ圧と、ATFポンプトルクとの関係を定めたデータマップである。
トルクコンバータトルク比=トルクコンバータトルク比テーブル(トルクコンバータ速度比) ・・・(1.1.1.2)
ここで、トルクコンバータトルク比テーブルは、トルクコンバータ速度比とトルクコンバータトルク比(トルク増幅比)との関係を定めたデータテーブルである。また、トルクコンバータ速度比は次式(1.1.1.2.1)に基づいて算出される。
トルクコンバータ速度比=タービン回転数÷エンジン回転数 ・・・(1.1.1.2.1)
以上のようにして推定車両加速度演算部42により算出された推定車両加速度は、異常判定部43に出力される。
異常判定部43は、推定車両加速度演算部42により算出された推定車両加速度が、所定値(所定の減速度、例えば−3m/s^2)以下である場合に、目標変速比が異常であると判定する。すなわち、異常判定部43は、特許請求の範囲に記載の判定手段として機能する。
なお、異常判定部43は、CAN100を介してVDCU70から受信した制動情報(ブレーキ操作情報)から、車両が制動されておらず(ブレーキペダルが踏み込まれておらず)、かつ、車速が所定速度(例えば20km/h)以上である場合に、目標変速比が異常であるか否かを判定する。また、異常判定部43は、目標変速比が異常と判定される状態が所定時間(例えば500msec)以上継続した場合に、目標変速比が異常であると確定する。異常判定部43による判定結果はソレノイド制御部44に出力される。
ソレノイド制御部44は、通常時(正常時)には、目標変速比に従って変速比を制御する。すなわち、目標変速比と実変速比とが一致するように、シフトアップ・ソレノイドバルブ50a、及びシフトダウン・ソレノイドバルブ50bの駆動を制御する。より詳細には、ソレノイド制御部44は、アップシフト時には、目標変速比に応じて駆動デューティを生成してシフトアップ・ソレノイドバルブ50aを開弁するとともに、シフトダウン・ソレノイドバルブ50bを閉弁することによって、プライマリプーリ34の油圧室34cにATFを供給し、変速比をオーバードライブ側に変更する。逆に、ダウンシフト時には、ソレノイド制御部44は、目標変速比に応じて駆動デューティを生成してシフトダウン・ソレノイドバルブ50bを開弁するとともに、シフトアップ・ソレノイドバルブ50aを閉弁することによって、プライマリプーリ34の油圧室34cからATFを排出し、変速比をロー側に変更する。
一方、ソレノイド制御部44は、異常判定部43により、目標変速比が異常であると確定された場合には、目標変速比に従った変速を停止し、変速比を固定する。すなわち、シフトアップ・ソレノイドバルブ50a及びシフトダウン・ソレノイドバルブ50bそれぞれの駆動デューティを0%にして、該シフトアップ・ソレノイドバルブ50a及びシフトダウン・ソレノイドバルブ50bそれぞれを閉弁し、変速比を固定する。すなわち、ソレノイド制御部44は、特許請求の範囲に記載の制御手段として機能する。
次に、図2を参照しつつ、無段変速機の異常検知装置1の動作について説明する。図2は、無段変速機の異常検知装置1による、目標変速比の異常検知(合理性判定)処理の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、TCU40において、所定時間毎(例えば10ms毎)に繰り返して実行される。
まず、ステップS100では、CAN100を介してECU60から受信されたアクセルペダル開度と、セカンダリプーリ回転センサ58により検出された車速とに基づいて、無段変速機30の目標変速比が設定される。次に、ステップS102では、CAN100を介してVDCU70から受信された制動情報(ブレーキ操作情報)から、車両が制動中であるか否か(ブレーキペダルが踏み込まれているか否か)についての判断が行われる。ここで、車両が制動されていない場合には、ステップS106に処理が移行する。一方、車両が制動されているときには、ステップS104において、通常の変速制御が実行され、目標変速比に従って変速比が制御される。すなわち、目標変速比と実変速比とが一致するように、シフトアップ・ソレノイドバルブ50a及びシフトダウン・ソレノイドバルブ50bの駆動が制御される。その後、本処理から一旦抜ける。
ステップS106では、車速が所定速度(例えば20km/h)以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、車速が上記所定速度以上の場合には、ステップS108に処理が移行する。一方、車速が上記所定速度未満のときには、ステップS104において、通常の変速制御が実行され、目標変速比に従って変速比が制御される。その後、本処理から一旦抜ける。
ステップS108では、エンジン10の出力トルクから無段変速機30の入力トルクが求められ、該無段変速機30の入力トルク及びステップS100で設定された目標変速比に応じてパワーユニットの発生駆動力が取得され、該パワーユニットの発生駆動力及び走行抵抗に基づいて、車両の加速度(推定車両加速度)が算出される。なお、推定車両加速度の算出方法(推定方法)については、上述した通りであるので、ここでは詳細な説明を省略する。
続いて、ステップS110では、ステップS108で算出された推定車両加速度が所定加速度(例えば−3m/s^2)以下であるか否かについての判断が行われる。ここで、推定車両加速度が所定加速度以下である場合には、ステップS112に処理が移行する。一方、推定車両加速度が所定加速度よりも大きいときには、ステップS104において、通常の変速制御が実行され、目標変速比に従って変速比が制御される。その後、本処理から一旦抜ける。
ステップS112では、推定車両加速度が所定加速度以下である状態(すなわち異常状態)が所定時間(例えば500ms.)以上継続しているか否かについての判断が行われる。ここで、異常状態が上記所定時間以上継続している場合(すなわち異常が確定した場合)には、ステップS114に処理が移行する。一方、異常状態が上記所定時間以上継続していないときには、ステップS104において、通常の変速制御が実行され、目標変速比に従って変速比が変更される。その後、本処理から一旦抜ける。
ステップS114では、目標変速比に従った変速が停止され、変速比が固定される。すなわち、シフトアップ・ソレノイドバルブ50a及びシフトダウン・ソレノイドバルブ50bそれぞれの駆動デューティが0%にされ、該シフトアップ・ソレノイドバルブ50a及びシフトダウン・ソレノイドバルブ50bそれぞれが閉弁される。それにより、車両が急減速するような変速比に変速されることが防止される。
以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、エンジン10の出力トルク、無段変速機30の目標変速比、及び走行抵抗に基づいて、車両の加速度が推定される。そして、推定車両加速度が所定の減速度(例えば−3m/s^2)以下である場合に目標変速比が異常であると判定される。よって、目標変速比が、通常制御で取り得る範囲内にある場合であっても、所定の減速度よりも急な減速を生じさせる異常な値か否かを検知(すなわち目標変速比の合理性を判定)することが可能となる。
また、本実施形態によれば、車両が制動されていないときに目標変速比が異常であるか否かを判定することにより、判定が必要とされているときに、より高精度に、目標変速比が異常であるか否か(運転者の意図しない急な減速を生じるような異常な値になっていないかどうか)を判定することが可能となる。
本実施形態によれば、車速が所定速度(例えば20km/h)以上である場合に、目標変速比が異常であるか否かが判定される。そのため、目標変速比が異常になることによって、例えば、車両が運転者の意図しない減速を生じて危ない可能性のあり得る速度以上のときに異常判定を行うようにすることができる。
本実施形態によれば、目標変速比が異常と判定される状態が所定時間(例えば500msec)以上継続した場合に、目標変速比が異常であると確定される。そのため、誤判定を適切に防止することができる。
本実施形態によれば、目標変速比が異常であると確定した場合には、シフトアップ・ソレノイドバルブ50a及びシフトダウン・ソレノイドバルブ50bの駆動が停止され、無段変速機30の変速比が固定される。そのため、例えば、運転者の意図しない減速を生じるような変速比への変速を防止することができる。
本実施形態によれば、目標変速比を設定するための車速と、判定値を算出する走行抵抗(空気抵抗)を求める車速とが、それぞれ独立して検出される。具体的には、例えば、セカンダリプーリ回転センサ58により検出された車速データを用いて目標変速比が算出され、車輪速センサ72により検出された車速データを用いて走行抵抗(空気抵抗)が算出される。すなわち、目標変速比と、その異常を検知するための判定値とがそれぞれ独立した車速データを用いて求められる。よって、目標変速比を算出する車速がフェイルした場合を含めて、目標変速比の異常(合理性)をより的確に判定することが可能となる。
(第2実施形態)
上述した第1実施形態では、エンジン10の出力トルク、無段変速機30の目標変速比、及び走行抵抗に基づいて推定した車両加速度(推定車両加速度)が、所定の減速度以下である場合に、目標変速比が異常であると判定した。このような判定方法に代えて、走行抵抗及びエンジン10の出力トルクから、車両が所定の減速度よりも急な減速をするか否かを判定するための減速判定加速度を生じさせる目標変速比(すなわち判定目標変速比)を算出し、該判定目標変速比と目標変速比とを比較することにより、目標変速比の異常を検知(合理性を判定)する構成とすることもできる。
そこで、次に、図3を用いて第2実施形態に係る無段変速機の異常検知装置2の構成について説明する。図2は、無段変速機の異常検知装置2、及び、該無段変速機の異常検知装置2が適用された無段変速機30等の構成を示すブロック図である。なお、図3において上記第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
本実施形態は、TCU40に代えてTCU40Bが用いられている点で上述した第1実施形態と異なっている。また、TCU40Bは、推定車両加速度演算部42に代えて判定目標変速比演算部42Bを有している点、及び異常判定部43に代えて異常判定部43Bを有している点で上述した第1実施形態と異なっている。その他の構成は、上述した第1実施形態と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
判定目標変速比演算部42Bは、車両が所定の減速度よりも急な減速をするか否かを判定するための減速判定加速度(例えば−3m/s^2)及び走行抵抗から、エンジン10及び無段変速機30を有してして構成されるパワーユニットの判定発生駆動力を求めるとともに、エンジン10の出力トルクから無段変速機30の入力トルクを取得し、パワーユニットの判定発生駆動力及び無段変速機30の入力トルクに基づいて、判定目標変速比を算出する。すなわち、判定目標変速比演算部42Bは、特許請求の範囲に記載の演算手段として機能する。
より具体的には、判定目標変速比演算部42Bは、次式(2)に基づいて、判定目標変速比を演算する。
判定目標変速比=パワーユニット判定発生駆動力÷プライマリプーリ入力トルク÷ファイナルギヤ比÷リダクションギヤ比×タイヤ半径 ・・・(2)
ここで、パワーユニット判定発生駆動力[N]は下式(2.1)に基づいて算出される。また、プライマリプーリ入力トルクは、上式(1.1.1)に基づいて算出される。さらに、ファイナルギヤ比、リダクションギヤ比、タイヤ半径には設計値がデータとして記憶される。
パワーユニット判定発生駆動力=減速判定加速度×車両重量+空気抵抗+転がり抵抗 ・・・(2.1)
ここで、減速判定加速度は、例えば「−3[m/s^2]」に設定される。また、車両重量[kg]には設計値がデータとして記憶される。さらに、空気抵抗は上式(1.2)に基づき、転がり抵抗は上式(1.3)に基づいて算出される。なお、空気抵抗及び転がり抵抗は、特許請求の範囲に記載の走行抵抗に相当する。
以上のようにして判定目標変速比演算部42Bにより算出された判定目標変速比は、異常判定部43Bに出力される。
異常判定部43Bは、目標変速比設定部41により設定された目標変速比が、判定目標変速比演算部42Bにより算出された判定目標変速比以上である場合に、目標変速比が異常であると判定する。すなわち、異常判定部43Bは、特許請求の範囲に記載の判定手段として機能する。なお、異常判定部43は、上述したように、車両が制動されておらず(ブレーキペダルが踏み込まれておらず)、かつ、車速が所定速度(例えば20km/h)以上である場合に、目標変速比が異常であるか否かを判定する。また、異常判定部43は、目標変速比が異常と判定される状態が所定時間(例えば500msec)以上継続した場合に、目標変速比が異常であると確定する。異常判定部43による判定結果はソレノイド制御部44に出力される。ここで、ソレノイド制御部44は、上述した第1実施形態と同一であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
次に、図4を参照しつつ、無段変速機の異常検知装置2の動作について説明する。図4は、無段変速機の異常検知装置2による、目標変速比の異常検知(合理性判定)処理の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、TCU40Bにおいて、所定時間毎(例えば10ms毎)に繰り返して実行される。
まず、ステップS200では、アクセルペダル開度と車速とに基づいて、無段変速機30の目標変速比が設定される。次に、ステップS202では、車両が制動中であるか否か(ブレーキペダルが踏み込まれているか否か)についての判断が行われる。ここで、車両が制動されていない場合には、ステップS206に処理が移行する。一方、車両が制動されているときには、ステップS204において、通常の変速制御が実行され、目標変速比に従って変速比が制御される。すなわち、目標変速比と実変速比とが一致するように、シフトアップ・ソレノイドバルブ50a及びシフトダウン・ソレノイドバルブ50bの駆動が制御される。その後、本処理から一旦抜ける。
ステップS206では、車速が所定速度(例えば20km/h)以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、車速が上記所定速度以上の場合には、ステップS208に処理が移行する。一方、車速が上記所定速度未満のときには、ステップS204において、通常の変速制御が実行され、目標変速比に従って変速比が制御される。その後、本処理から一旦抜ける。
ステップS208では、車両が所定の減速度よりも急な減速をするか否かを判定するための減速判定加速度(例えば−3m/s^2)及び走行抵抗からパワーユニットの判定発生駆動力が求められるとともに、エンジン10の出力トルクから無段変速機30の入力トルクが取得され、パワーユニットの判定発生駆動力及び無段変速機30の入力トルクに基づいて、判定目標変速比が算出される。なお。判定目標変速比の算出方法については、上述した通りであるので、ここでは詳細な説明を省略する。
続いて、ステップ210では、ステップS200で設定された目標変速比が、ステップS208で算出された判定目標変速比以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、目標変速比が判定目標変速比以上である場合には、ステップS212に処理が移行する。一方、目標変速比が判定目標変速比未満のときには、ステップS204において、通常の変速制御が実行され、目標変速比に従って変速比が制御される。その後、本処理から一旦抜ける。
ステップS212では、目標変速比が判定目標変速比以上である状態(すなわち異常状態)が所定時間(例えば500ms.)以上継続しているか否かについての判断が行われる。ここで、異常状態が上記所定時間以上継続している場合(すなわち異常が確定した場合)には、ステップS214に処理が移行する。一方、異常状態が上記所定時間以上継続していないときには、ステップS204において、通常の変速制御が実行され、目標変速比に従って変速比が変更される。その後、本処理から一旦抜ける。
ステップS214では、目標変速比に従った変速が停止され、変速比が固定される。すなわち、シフトアップ・ソレノイドバルブ50a及びシフトダウン・ソレノイドバルブ50bそれぞれの駆動デューティが0%にされ、該シフトアップ・ソレノイドバルブ50a及びシフトダウン・ソレノイドバルブ50bそれぞれが閉弁される。それにより、車両が急減速するような変速比に変速されることが防止される。
本実施形態によれば、走行抵抗及びエンジン10の出力トルクから、車両が所定の減速度よりも急な減速をするか否かを判定するための減速判定加速度(例えば−3m/s^2)を生じさせる目標変速比(判定目標変速比)が算出される。そして、目標変速比が判定目標変速比以上である場合に、目標変速比が異常であると判定される。よって、目標変速比が、通常制御で取り得る範囲内にある場合であっても、所定の減速度よりも急な減速を生じさせる異常な値か否かを検知(すなわち目標変速比の合理性を判定)することが可能となる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明をチェーン式の無段変速機(CVT)に適用したが、チェーン式の無段変速機に代えて、例えば、ベルト式の無段変速機や、トロイダル式の無段変速機等にも適用することができる。
また、上記実施形態では、VDCU70からCAN100を介して受信したブレーキ液圧の値に基づいて、制動の有無(ブレーキ操作の有無)を検出する構成としたが、上記ブレーキ液圧に代えて又は加えて、例えば、ブレーキペダルが踏み込まれたときにオンするブレーキスイッチの信号を読み込むことによって、ブレーキ操作の有無(制動の有無)を検出してもよい。
上記実施形態では、エンジン10を制御するECU60と、無段変速機30を制御するTCU40とを別々のハードウェアで構成したが、一体のハードウェアで構成してもよい。
上記実施形態では、目標変速比設定部41と、推定車両加速度演算部42(又は判定目標変速比演算部42bB)及び異常判定部43(43B)とを同一のCPU上に構築し、異常時に、内部からソフト的にシフトアップ・ソレノイドバルブ50a、シフトダウン・ソレノイドバルブ50bを閉弁する構成としたが、例えば、推定車両加速度演算部42(判定目標変速比演算部42bB)及び異常判定部43(43B)を、目標変速比設定部41とは異なるCPU又は監視用IC上に構築し、異常時に、外部からハード的にシフトアップ・ソレノイドバルブ50a、シフトダウン・ソレノイドバルブ50bを閉弁(ドライバの駆動を停止)する構成としてもよい。
上記実施形態では、スプールバルブはソレノイドバルブにより駆動される構成としたが、ソレノイドバルブに代えてステッピングモータ等により駆動する構成としてもよい。
上記実施形態では、目標変速比が異常と判定された場合に無段変速機30の変速比を固定する構成としたが、車両の減速を生じる変速比への変速(ダウンシフト)を禁止すればよく、変速比を固定する構成に代えて、例えばアップシフトする構成としてもよい。
1,2 無段変速機の異常検知装置
10 エンジン
20 トルクコンバータ
30 無段変速機
34 プライマリプーリ
35 セカンダリプーリ
36 チェーン
40,40B TCU
41 目標変速比設定部
42 推定車両加速度演算部
42B 判定目標変速比演算部
43,43B 異常判定部
44 ソレノイド制御部
50 コントロールバルブ(バルブボディ)
50a シフトアップ・ソレノイドバルブ
50b シフトダウン・ソレノイドバルブ
57 プライマリプーリ回転センサ
58 セカンダリプーリ回転センサ
60 ECU
61 エアフローメータ
62 アクセルペダルセンサ
70 VDCU
71 ブレーキ液圧センサ
72 車輪速センサ
100 CAN

Claims (9)

  1. アクセルの操作量及び車速に基づいて、無段変速機の目標変速比を設定する設定手段と、
    エンジンの出力トルクから前記無段変速機の入力トルクを求め、該無段変速機の入力トルク及び前記設定手段により設定された目標変速比に応じて、前記エンジン及び前記無段変速機を有して構成されるパワーユニットの発生駆動力を取得し、該パワーユニットの発生駆動力及び走行抵抗に基づいて、車両の加速度を算出する演算手段と、
    前記演算手段により算出された車両の加速度が所定値以下である場合に、前記目標変速比が異常であると判定する判定手段と、を備えることを特徴とする無段変速機の異常検知装置。
  2. アクセルの操作量及び車速に基づいて、無段変速機の目標変速比を設定する設定手段と、
    車両が所定の減速度よりも急な減速をするか否かを判定するための減速判定加速度、及び走行抵抗から、エンジン及び前記無段変速機を有して構成されるパワーユニットの判定発生駆動力を求めるとともに、前記エンジンの出力トルクから前記無段変速機の入力トルクを取得し、前記パワーユニットの判定発生駆動力及び前記無段変速機の入力トルクに基づいて、判定目標変速比を算出する演算手段と、
    前記設定手段により設定された目標変速比が、前記演算手段により算出された判定目標変速比以上である場合に、前記目標変速比が異常であると判定する判定手段と、を備えることを特徴とする無段変速機の異常検知装置。
  3. 前記判定手段は、車両が制動されていないときに、前記目標変速比が異常であるか否かを判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の無段変速機の異常検知装置。
  4. 前記判定手段は、車速が所定速度以上である場合に、前記目標変速比が異常であるか否かを判定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の無段変速機の異常検知装置。
  5. 前記判定手段は、前記目標変速比が異常と判定される状態が所定時間以上継続した場合に、前記目標変速比が異常であると確定することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の無段変速機の異常検知装置。
  6. 前記無段変速機の実変速比を前記目標変速比に一致させるように制御する制御手段を備え、
    前記制御手段は、前記判定手段により、前記目標変速比が異常であると確定された場合には、前記無段変速機の変速比をロー側へ変速することを禁止することを特徴とする請求項5に記載の無段変速機の異常検知装置。
  7. 前記演算手段は、車速に応じて前記走行抵抗を求め、
    前記設定手段により前記目標変速比が設定される際に用いられる車速と、前記演算手段により前記走行抵抗が求められる際に用いられる車速とは、それぞれ異なるセンサにより検出されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の無段変速機の異常検知装置。
  8. アクセルの操作量及び車速に基づいて、無段変速機の目標変速比を設定する設定ステップと、
    エンジンの出力トルクから前記無段変速機の入力トルクを求め、該無段変速機の入力トルク及び前記設定ステップで設定された目標変速比に応じて、前記エンジン及び前記無段変速機を有して構成されるパワーユニットの発生駆動力を取得し、該パワーユニットの発生駆動力及び走行抵抗に基づいて、車両の加速度を算出する演算ステップと、
    前記演算ステップにおいて算出された車両の加速度が、所定値以下である場合に前記目標変速比が異常であると判定する判定ステップと、を備えることを特徴とする無段変速機の異常検知方法。
  9. アクセルの操作量及び車速に基づいて、無段変速機の目標変速比を設定する設定ステップと、
    車両が所定の減速度よりも急な減速をするか否かを判定するための減速判定加速度、及び走行抵抗から、エンジン及び前記無段変速機を有して構成されるパワーユニットの判定発生駆動力を求めるとともに、前記エンジンの出力トルクから前記無段変速機の入力トルクを取得し、前記パワーユニットの判定発生駆動力及び前記無段変速機の入力トルクに基づいて、判定目標変速比を算出する演算ステップと、
    前記設定ステップで設定された目標変速比が、前記演算ステップにおいて算出された判定目標変速比以上である場合に、前記目標変速比が異常であると判定する判定ステップと、を備えることを特徴とする無段変速機の異常検知方法。
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