JP5900232B2 - 車両の変速制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機の変速制御を実行する車両の変速制御装置に係り、特に、変速モデルを用いて自動変速機の変速を実行する技術に関するものである。

駆動力源からの動力を受ける入力軸と駆動輪に動力を伝達する出力軸との間で回転とトルクとを伝達する複数の係合装置を有して、その係合装置の係合と解放との切替えによって変速が実行される自動変速機が良く知られている。一般的に、このような自動変速機では、実車にて評価しながら各ギヤ段毎に制御対象に対して操作する要素（例えばトルク等）の要求値（すなわち制御操作量）の適合を行い、その適合結果により各ギヤ段毎に予め求められた制御マップから決定される制御操作量を用いて変速が実行される。しかしながら、自動変速機の多段化が進む中では、適合作業に非常に多くの労力が必要となり、制御マップを基にした変速制御の態様を採用することが困難化してきている。その為、自動変速機を構成する各回転要素における運動方程式を基にした変速制御の態様である変速モデル制御が提案されている。このような変速モデル制御では、変速時に実現したい変化態様（変速目標値）に基づいて予め求められた運動方程式を解くことで制御操作量を一意に決定し、その決定された制御操作量を用いて変速が実行される。例えば、特許文献１には、イナーシャ相制御において、変速目標値として変速機の入力軸回転速度の目標値を設定すると共に、制御操作量として係合側のクラッチトルクの要求値を変速モデルを用いて算出して変速を実行する技術、及び変速目標値として変速機の入力軸回転速度と出力軸トルクとの各目標値を設定すると共に、制御操作量として係合側のクラッチトルクの要求値と解放側のクラッチトルクの要求値とを変速モデルを用いて算出して変速を実行する技術が記載されている。

特開２０００−９７３２５号公報

ところで、特許文献１をはじめとする変速制御において、イナーシャ相終了時における入力軸の回転変化量の目標値が、車速と変速後のギヤ比とから求められる値に設定されている。入力軸の回転変化量の目標値が上記値に設定される場合、制御操作量に制御誤差が生じると、目標値と実際の値に乖離が出て入力軸回転速度が変速後の同期回転速度付近で停滞して変速に時間がかかってしまう可能性があった。これに対して、特許文献１のように入力軸の回転速度と変速後の同期回転速度との偏差に基づくフィードバック制御を実行することで変速を終了させることもできるが、それであっても変速に時間がかかってしまう。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、変速モデルを用いた自動変速機の変速制御装置において、速やかに変速を終了できる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の、第１発明の要旨とするところは、(a)駆動力源からの動力を受ける入力軸と駆動輪に動力を伝達する出力軸との間で回転とトルクとを伝達する複数の係合装置を有して、その係合装置の係合と解放との切替えによって変速が実行される自動変速機を備え、変速目標値を実現させる制御操作量を決定する予め定められた変速モデルを用いて前記自動変速機の変速を実行する車両の変速制御装置において、(b)イナーシャ相終了時における前記自動変速機の入力軸の回転変化量の目標値が、車速と変速後のギヤ比とから求められる値よりも、前記入力軸の回転速度が変速方向に進行する側に設定されていることを特徴とする。

例えば、イナーシャ相終了時における入力軸の回転変化量の目標値を、車速と変速後のギヤ比とから求められる値に設定すると、制御操作量に制御誤差が生じたときに前記目標値と実際の値に乖離が出て変速が完了しない可能性がある。これを考慮して、前記目標値を、車速と変速後のギヤ比とから算出される値よりも入力軸の回転速度が変速方向に進行する側に設定することで、入力軸の回転速度の変化を促進し、変速後の同期回転速度に到達（同期）させて変速を終了させることができる。従って、従来のように目標値と実際の値との偏差に基づくフィードバック制御を行うことなく、変速を速やかに終了させることができる。

また、好適には、第２発明の要旨とするところは、第１発明の車両の制御装置において、(a)パワーオンアップシフト時に設定される目標値は、パワーオフアップシフト時に設定される目標値に比べて、前記車速と変速後のギヤ比とから求められる値からの乖離量が大きく設定され、(b)パワーオフダウンシフト時に設定される目標値は、パワーオンダウンシフト時に設定される目標値に比べて、前記車速と変速後のギヤ比とから求められる値からの乖離量が大きく設定される。このようにすれば、パワーオンアップシフト時およびパワーオフダウンシフト時では、制御操作量について制御誤差が生じた際に、入力軸の回転速度が変速後の同期回転速度に同期し難くなるが、乖離量を大きくすることで入力軸の回転速度の変化を促進させて変速後の同期回転速度まで到達させることができる。

また、好適には、第３発明の要旨とするところは、第２発明の車両の制御装置において、前記パワーオフアップシフト時および前記パワーオンダウンシフト時に設定される前記目標値が、前記車速と変速後のギヤ比とから求められる前記基準目標値に設定される。前記パワーオフアップシフト時およびパワーオンダウンシフト時は、入力軸の回転速度が変速後の同期回転速度に成り行きで同期するので、前記目標値が前記車速と変速後のギヤ比とから求められる前記基準目標値に設定されても変速が速やかに終了する。

また、好適には、第４発明の要旨とするところは、第１発明の車両の制御装置において、前記変速モデルは、(a)前記変速目標値を、前記出力軸側の回転部材上のトルクと、前記入力軸側の回転部材の速度変化量との２つの値で設定し、(b)前記制御操作量を、前記入力軸側の回転部材上のトルクと、前記変速時における係合側の係合装置のトルク容量と、前記変速時における解放側の係合装置のトルク容量との３つの値で設定し、(c)前記変速時に前記係合側の係合装置と前記解放側の係合装置とで受け持つ伝達トルクを前記入力軸側の回転部材上のトルクに置き換えたときの両係合装置にて分担する該伝達トルクのトルク分担率を設定することで、前記自動変速機の変速を実行するものである。このようにすれば、２つの変速目標値を実現する為に３つの制御操作量を決定する必要がある場合に、何らかの拘束条件を設定しなければそれら制御操作量を決定することができないことに対して、解放側の係合装置と係合側の係合装置とにて分担する伝達トルクのトルク分担率を拘束条件としたので、変速制御において難しいとされる解放側の係合装置と係合側の係合装置とのトルクの受け渡し（すなわち変速進行度）を制御するのに適しており、且つ３つの制御操作量を決定することができる。見方を換えれば、３つの制御操作量を決定する為に何れかの制御操作量を予め定めた所定の値とする場合には、その所定の値としては各変速パターン毎に合わせた値とするなど無数にある。これに対して、本発明では、トルクの受け渡しを表現した前記トルク分担率を拘束条件としたので、何れの変速パターンにも１つの変速モデルにて対応することができる。

本発明が適用される車両における動力伝達経路の概略構成を説明する図であると共に、車両に設けられた制御系統の要部を説明する図である。 電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 電子制御装置の制御作動の要部すなわち自動変速機の変速中のショックを抑制しつつ、変速を停滞することなく速やかに完了できる制御作動を説明するフローチャートである。 図３のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートであって、パワーオンアップシフト時の一例である。

ここで、好適には、前記車両は、例えば前記駆動力源の動力を前記自動変速機などの動力伝達装置を介して前記駆動輪へ伝達するものである。また、前記自動変速機は、所定の係合装置の係合と解放との切替えによって各々異なる変速比（ギヤ比）を有する複数の変速段（ギヤ段）が択一的に形成される有段式自動変速機である。例えば、この有段式自動変速機は、公知の遊星歯車式自動変速機により構成される。この遊星歯車式自動変速機における係合装置としては、油圧アクチュエータによって係合させられる多板式、単板式のクラッチやブレーキ、或いはバンドブレーキ等の係合装置が広く用いられる。また、前記車両は、例えば複数の係合装置の油圧アクチュエータにそれぞれ油圧を供給する油圧制御回路を備えている。この油圧制御回路は、例えばリニアソレノイドバルブやＯＮ−ＯＦＦソレノイドバルブ等を備え、それらソレノイドバルブの出力油圧を直接的或いはシフトコントロールバルブ等を介して間接的に係合装置の油圧アクチュエータにそれぞれ供給する。尚、上記「油圧を供給する」とは、「油圧を作用させる」或いは「ある油圧に制御された作動油を供給する」ことを意味する。

また、好適には、前記駆動力源としては、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等のエンジンが用いられる。或いは、前記駆動力源としては、例えば電動機等の原動機が単独で或いは上記エンジンと組み合わせて用いられる。

また、好適には、パワーオンアップシフトとは、アクセルペダルを踏み込むことで実行されるアップシフトであり、パワーオフアップシフトとは、アクセルペダルの踏み込みを解除した状態で実行されるアップシフトである。また、パワーオフダウンシフトは、アクセルペダルの踏み込みを解除した状態で実行されるダウンシフトであり、パワーオンダウンシフトは、アクセルペダルを踏み込むことで実行されるダウンシフトである。

また、好適には、前記自動変速機の前記入力軸の回転速度が変速方向に進行する側とは、例えばアップシフトでは、変速が進行するに従って入力軸の回転速度が低下することに関連して低回転速度側となり、ダウンシフトでは、変速が進行するに従って入力軸の回転速度が上昇することに関連して高回転速度側となる。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明が適用される車両１０に備えられたエンジン１２から駆動輪２６までの動力伝達経路の概略構成を説明する図であると共に、車両１０に設けられた制御系統の要部を説明する図である。図１において、駆動力源としてのエンジン１２により発生させられた動力は、トルクコンバータ１４を経て入力軸１６から自動変速機１８に入力され、自動変速機１８の出力軸２０から差動歯車装置（ディファレンシャルギヤ）２２や一対の車軸（ドライブシャフト）２４等を順次介して左右の駆動輪２６へ伝達される。

自動変速機１８は、車体に取り付けられる非回転部材としてのトランスミッションケース内において１組乃至複数組の遊星歯車装置と複数の係合装置（係合要素）とを有し、その係合装置によって複数のギヤ段が択一的に成立させられる公知の遊星歯車式自動変速機である。例えば、自動変速機１８は、複数の係合装置の何れかの掴み替えにより（すなわち係合装置の係合と解放との切替えにより）変速が実行される、所謂クラッチツゥクラッチ変速を行う有段変速機である。複数の係合装置はそれぞれ、エンジン１２からの動力を受ける入力軸１６と駆動輪２６に動力を伝達する出力軸２０との間で回転とトルクとを伝達する油圧式の摩擦係合装置である。この入力軸１６は、自動変速機１８の入力軸であるが、トルクコンバータ１４のタービン翼車によって回転駆動されるタービン軸でもある。

前記油圧式の摩擦係合装置は、油圧制御回路２８によってそれぞれ係合と解放とが制御され、その油圧制御回路２８内のソレノイドバルブ等の調圧によりそれぞれのトルク容量すなわち係合力が変化させられて、それが介挿されている両側の部材を選択的に連結するクラッチやブレーキである。ここで、係合装置のトルク容量（以下、クラッチトルクという）は、例えば係合装置の摩擦材の摩擦係数や摩擦板を押圧する係合油圧によって決まるものである。係合装置を滑らすことなく（すなわち係合装置に差回転速度を生じさせることなく）入力軸１６と出力軸２０との間でトルク（例えば入力軸１６に入力される変速機入力トルクＴiすなわちタービントルクＴt）を伝達する為には、そのトルクに対して各係合装置にて受け持つ必要がある伝達トルク分（すなわち係合装置の分担トルク）が得られるトルク容量が必要になる。但し、伝達トルク分が得られるトルク容量においては、トルク容量を増加させても伝達トルクは増加しない。尚、本実施例では、便宜上、クラッチトルクと係合油圧とを同義に取り扱うこともある。

自動変速機１８におけるギヤ段の一例としては、例えばクラッチＣ１とブレーキＢ１との係合により低車速側ギヤ段（ローギヤ段例えば第１速ギヤ段）が成立させられ、クラッチＣ１とブレーキＢ２との係合により高車速側ギヤ段（ハイギヤ段例えば第２速ギヤ段）が成立させられる。従って、上記ローギヤ段とハイギヤ段との間の変速時には、ブレーキＢ１とブレーキＢ２とで掴み替えが行われる。本実施例では、変速時に掴み替えが行われる係合装置のうちで、ローギヤ段側の成立に関与する係合装置（例えばブレーキＢ１）をローギヤ段係合装置と称し、ハイギヤ段側の成立に関与する係合装置（例えばブレーキＢ２）をハイギヤ段係合装置と称する。ローギヤ段係合装置は、ローギヤ段からハイギヤ段へのアップシフト時には解放側の係合装置となり、ハイギヤ段からローギヤ段へのダウンシフト時には係合側の係合装置となる。一方で、ハイギヤ段係合装置は、上記アップシフト時には係合側の係合装置となり、上記ダウンシフト時には解放側の係合装置となる。

図１に戻り、車両１０には、例えば自動変速機１８の変速制御などに関連する変速制御装置を含む電子制御装置７０が備えられている。電子制御装置７０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両１０の各種制御を実行する。例えば、電子制御装置７０は、エンジン１２の出力制御、自動変速機１８の変速制御等を実行するようになっており、必要に応じてエンジン制御用や油圧制御用（変速制御用）等に分けて構成される。また、電子制御装置７０には、各種センサ（例えば各回転速度センサ５０，５２，５４、アクセル開度センサ５６、スロットル弁開度センサ５８、シフトセンサ６０など）により検出された各種信号（例えばエンジン１２の回転速度を表すエンジン回転速度ωe，入力軸１６の回転速度を表すタービン回転速度ωtすなわち変速機入力回転速度ωi，車速Ｖに対応する出力軸２０の回転速度を表す変速機出力回転速度ωo、運転者の駆動力要求に対応するアクセルペダル５７の操作量を表すアクセル開度Ａcc、スロットル弁開度θth、シフトレバー或いはパドルスイッチによるシフト操作ＳＨなど）が、それぞれ供給される。また、電子制御装置７０からは、例えばエンジン１２の出力制御の為のエンジン出力制御指令信号Ｓe、自動変速機１８の油圧アクチュエータを制御する油圧制御回路２８を作動させる為の油圧指令信号Ｓpなどが、それぞれ出力される。

図２は、電子制御装置７０による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図２において、エンジン出力制御手段すなわちエンジン出力制御部７２は、例えば要求されたエンジントルクＴe（以下、要求エンジントルクＴedem）が得られるように、スロットル制御の為にスロットルアクチュエータにより電子スロットル弁を開閉制御する他、燃料噴射量制御の為に燃料噴射装置による燃料噴射量を制御し、点火時期制御の為にイグナイタ等の点火装置を制御するエンジン出力制御指令信号Ｓeを出力する。エンジン出力制御部７２は、例えばアクセル開度Ａccをパラメータとして車速Ｖと要求駆動力Ｆdemとの予め記憶された不図示の関係（駆動力マップ）から実際のアクセル開度Ａcc及び車速Ｖに基づいて要求駆動力Ｆdemを算出する。そして、エンジン出力制御部７２は、例えば駆動輪２６のタイヤ有効半径、現在の自動変速機１８のギヤ段におけるギヤ比、出力軸２０よりも駆動輪２６側の動力伝達経路における終減速比、及びトルクコンバータ１４のトルク比ｔに基づいて、要求駆動力Ｆdemが得られる要求エンジントルクＴedemを算出する。尚、トルクコンバータ１４のトルク比ｔは、例えば速度比（＝タービン回転速度ωt／ポンプ回転速度ωp（エンジン回転速度ωe））とトルク比ｔ、効率、及び容量係数とのそれぞれの予め記憶された公知の関係（トルクコンバータ１４の作動特性図）から実際の速度比ｅに基づいて算出される。

変速制御手段すなわち変速制御部７４は、自動変速機１８の変速制御を実行する。具体的には、変速制御部７４は、車速Ｖ及びアクセル開度Ａccを変数として予め記憶された公知の関係（変速マップ、変速線図）から実際の車速Ｖ及びアクセル開度Ａccで示される車両状態に基づいて変速判断を行う。そして、変速制御部７４は、自動変速機１８の変速を実行すべきと判断した場合には、変速すべきギヤ段が得られるように自動変速機１８の自動変速制御を実行する。例えば、変速制御部７４は、判断したギヤ段が達成されるように、自動変速機１８の変速に関与する係合装置を係合及び／又は解放させる油圧指令信号Ｓpを油圧制御回路２８へ出力する。この油圧指令信号Ｓpとしては、例えばローギヤ段係合装置のトルク容量（以下、ローギヤ段側クラッチトルクという）を得る為の油圧指令値、及びハイギヤ段係合装置のトルク容量（以下、ハイギヤ段側クラッチトルクという）を得る為の油圧指令値である。

ここで、変速制御としては、例えば変速ショックや変速時間等が適切であるかを実車にて評価しつつ適合により予め定められた制御マップから、変速時のトルク容量（或いは油圧指令値）を決定して自動変速機１８の変速を実行する手法がある。このような制御マップを用いる手法では、パワーオンアップシフト、パワーオフアップシフト、パワーオンダウンシフト、及びパワーオフダウンシフトのうちのどの変速パターンであるか、及びどの変速段間での変速であるかによって、各々異なる制御マップを作成する必要がある。その為、自動変速機１８のギヤ段が多段化される程、上記適合作業に多くの労力等が必要となってくる。

そこで、本実施例では、変速制御として、上記制御マップを用いる手法に替えて、変速目標値を実現させる制御操作量を決定する予め定められた変速モデルを用いて自動変速機１８の変速を実行する手法を採用する。上記変速目標値は、変速時に実現したい変化態様を定める要素（例えば変速時間、駆動力等）の目標値である。上記制御操作量は、制御対象に対して操作する要素（エンジントルク、クラッチトルク等）の要求値である。

以下において、変速モデルを用いた自動変速機１８の変速制御について詳しく説明する。自動変速機１８の変速中における運動方程式は、次式（１）及び次式（２）で表される。この式（１）及び式（２）は、自動変速機１８を構成する相互に連結された各回転要素毎の運動方程式、及び自動変速機１８を構成する遊星歯車装置における関係式から導き出されたものである。上記各回転要素毎の運動方程式は、各回転要素におけるイナーシャと回転速度時間変化率との積で表されるトルクを、遊星歯車装置の３つの部材（サンギヤ、キャリヤ、リングギヤ）、及び係合装置の両側の部材のうちで各回転要素に関与する部材に作用するトルクにて規定した運動方程式である。また、遊星歯車装置における関係式は、遊星歯車装置の歯車比（＝サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）を用いて、その遊星歯車装置の３つの部材におけるトルクの関係と回転速度時間変化率の関係とを各々規定した関係式である。この式（１）及び式（２）において、dωt/dtは、タービン回転速度ωt（すなわち変速機入力回転速度ωi）の時間微分すなわち時間変化率であり、入力軸１６側の回転変化量としての入力軸１６の角加速度（以下、入力軸角加速度）を表している（図面乃至数式においては時間変化率をドットで示している、以下の説明において同じ）。dωo/dtは、変速機出力回転速度ωoの時間変化率であり出力軸角加速度を表している。Ｔtは、入力軸１６側の回転部材上のトルクとしての入力軸１６上のトルクであるタービントルクすなわち変速機入力トルクＴiを表している。このタービントルクＴtは、トルクコンバータ１４のトルク比ｔを考慮すればエンジントルクＴe（＝Ｔt／ｔ）と同意である。Ｔoは、出力軸２０側の回転部材上のトルクとしての出力軸２０上のトルクである変速機出力トルクを表している。Ｔclowは、ローギヤ段側クラッチトルクであり、アップシフト時には解放側のクラッチトルクとなり、ダウンシフト時には係合側のクラッチトルクとなる。Ｔchiは、ハイギヤ段側クラッチトルクであり、アップシフト時には係合側のクラッチトルクとなり、ダウンシフト時には解放側のクラッチトルクとなる。ａ1,ａ2,ｂ1,ｂ2,ｃ1,ｃ2,ｄ1,ｄ2はそれぞれ、この式（１）及び式（２）を導き出した際に定数としたものであり、上記各回転要素におけるイナーシャ及び上記遊星歯車装置の歯車比から設計的に定められる係数である（具体的な数値としては、変速パターン毎に異なる）。

前記式（１）及び式（２）は、変速目標値と制御操作量との関係を定式化した自動変速機１８のギヤトレーン運動方程式である。ここでの変速目標値は、変速時間及び駆動力の各目標値を表現でき、ギヤトレーン運動方程式上で取り扱えるものである。本実施例では、変速時間を表現できる要素の一例として、入力軸角加速度dωt/dtを用いている。また、駆動力を表現できる要素の一例として、変速機出力トルクＴoを用いている。つまり、本実施例では、変速目標値を、入力軸角加速度dωt/dtと、変速機出力トルクＴoとの２つの値で設定している。一方で、本実施例では、それら変速目標値を成立させる制御操作量を、タービントルクＴt（エンジントルクＴeも同意）と、ローギヤ段側クラッチトルクＴclowと、ハイギヤ段側クラッチトルクＴchiとの３つの値で設定している。そうすると、運動方程式が前記式（１）及び式（２）の２式で構成されることに対して制御操作量が３つある為に、２つの変速目標値を成立させる制御操作量を一意に解くことはできない。その為、変速モデルを用いて、２つの変速目標値を実現するような自動変速機１８の所望の変速を実行することができない。尚、出力軸角加速度dωo/dtは、回転速度センサ５４の検出値である変速機出力回転速度ωoから算出される。

ところで、前記式（１）及び式（２）の運動方程式に、ある拘束条件を追加することで制御操作量を一意に解くことができると考えられる。ここで、自動変速機１８の変速制御において難しいとされることは、解放側の係合装置と係合側の係合装置とのトルクの受け渡し（すなわち変速進行度）を制御することである。一方で、３つの制御操作量を決定する為に何れかの制御操作量を所定の値とする場合には、各変速パターン毎に合わせた所定の値とするなど無数の定め方がある。この所定の値に関し、例えば解放側のクラッチトルク及び係合側のクラッチトルクのうちで一方のみを拘束条件とすると、変速中にタイアップや吹き上がりが発生し易くなったり、また、敢えて変速中にタイアップや吹き上がりを発生させる制御の制御性が低下したりする可能性がある。或いは、例えばエンジントルクの変化態様を拘束条件とすると、イナーシャ相中にエンジントルクを一時的に変化させるようなエンジントルクダウン制御を実行できなくなる可能性がある。そこで、本実施例では、変速中のトルクの受け渡しを表現したり制御するのに適しており、また、何れの変速パターンにも対応することができる、解放側の係合装置と係合側の係合装置とにて分担する伝達トルクのトルク分担率を、上記拘束条件として設定することを見出した。つまり、変速中のトルクの受け渡しを運動方程式に組み込むことができ、且つ制御操作量を一意に解くことができる、伝達トルクのトルク分担率を上記拘束条件として設定することを見出した。上記トルク分担率は、自動変速機１８の変速時に解放側の係合装置と係合側の係合装置とで受け持つ必要がある合計の伝達トルク（合計伝達トルク）を例えば入力軸１６上のトルク（入力軸上合計伝達トルク）に置き換えたときに、その入力軸上合計伝達トルクに対して両係合装置が各々分担する伝達トルクの割合である。本実施例では、ローギヤ段係合装置のトルク分担率を「ｘlow」とし、ハイギヤ段係合装置のトルク分担率を「ｘhi」として、それぞれのトルク分担率を、変速中のトルクの受け渡しを反映するように時系列で変化するトルク分担率ｘ（例えば０≦ｘ≦１）を用いて次式（３）及び次式（４）のように定義する。
ｘlow ＝ ｘ ・・・（３）
ｘhi ＝ １−ｘ ・・・（４）

ローギヤ段側クラッチトルクＴclowとハイギヤ段側クラッチトルクＴchiとの関係式は、入力軸１６上のトルクに置き換えた「Ｔclow」及び「Ｔchi」と、前記式（３）及び式（４）とに基づいて、「ｘ」（＝ｘlow）と「１−ｘ」（＝ｘhi）とを用いて定義することができる。そして、前記式（１）、前記式（２）、及び「Ｔclow」と「Ｔchi」との関係式から、制御操作量である、タービントルクＴt、ローギヤ段側クラッチトルクＴclow、及びハイギヤ段側クラッチトルクＴchiを算出する関係式が導き出される。タービントルクＴt（エンジントルクＴeも同意）は、「ｘ」（＝ｘlow）、「１−ｘ」（＝ｘhi）、入力軸角加速度dωt/dt、及び変速機出力トルクＴoなどを用いた関係式にて表される。同様に、ローギヤ段側クラッチトルクＴclowは、「ｘ」（＝ｘlow）、入力軸角加速度dωt/dt、及び変速機出力トルクＴoなどを用いた関係式にて表される。同様に、ハイギヤ段側クラッチトルクＴchiは、「１−ｘ」（＝ｘhi）、入力軸角加速度dωt/dt、及び変速機出力トルクＴoなどを用いた関係式にて表される。つまり、本実施例の変速モデルは、前記変速目標値と前記制御操作量とを含む自動変速機１８の運動方程式（前記式（１）,（２））と、前記トルク分担率を表す関係（前記式（３）,（４））とを用いて、前記変速目標値に基づいて前記制御操作量を算出するものである。このように、本実施例では、前記式（１）,（２）に、トルク分担率ｘにて設定した拘束条件を追加することで、変速モデルを用いて自動変速機１８の変速を実行する。よって、２つの変速目標値に対して３つの制御操作量があったとしても、上記変速モデルを用いて３つの制御操作量を適切に決定することができる。

より具体的には、図２において、変速制御部７４は、自動変速機１８が変速中であるか否かを、例えば実行すべきと判断した変速が未だ終了していないか否かに基づいて判定する。

制御操作量算出手段すなわち制御操作量算出部７６は、変速制御部７４により自動変速機１８の変速中であると判定された場合には、上記変速モデルを用いて、前記変速目標値に基づいて前記制御操作量を算出する。具体的には、制御操作量算出部７６は、トルク分担率算出手段すなわちトルク分担率算出部７８と、変速目標値算出手段すなわち変速目標値算出部８０と、変速パターン判定手段すなわち変速パターン判定部８２とを備えている。

トルク分担率算出部７８は、例えばトルク分担率ｘを変化させる態様が予め定められた関係（変速進行度マップ）から、変速制御開始時（或いは前回算出時）からの経過時間に基づいてトルク分担率ｘを算出する。そして、トルク分担率算出部７８は、前記式（３）及び式（４）から、その算出したトルク分担率ｘに基づいてローギヤ段係合装置のトルク分担率ｘlowとハイギヤ段係合装置のトルク分担率ｘhiとを算出する。尚、上記変速進行度マップは、例えば変速パターン毎や変速段間毎に予め定められている。また、トルク分担率ｘの初期値は、アップシフトでは１とされ、ダウンシフトでは０とされている。

変速目標値算出部８０は、例えばイナーシャ相中のタービン回転速度ωt（＝変速機入力回転速度ωi）の変化が変速ショックの抑制と変速時間とを両立させる所定変化となるように入力軸角加速度dωt/dtを変化させる態様が予め定められた関係（入力軸角加速度変化マップ）から、イナーシャ相開始時（或いは前回算出時）からの経過時間に基づいてイナーシャ相中の入力軸角加速度dωt/dtの目標値を算出する。また、変速目標値算出部８０は、例えばイナーシャ相中以外では、出力軸２０の回転速度である変速機出力回転速度ωoの時間変化（すなわち出力軸角加速度dωo/dt）に基づいて入力軸角加速度dωt/dtの目標値を算出する。加えて、変速目標値算出部８０は、例えば変速機出力トルクＴoを変化させる態様が予め定められた関係（変速機出力トルク変化マップ）から、エンジン出力制御部７２により算出された要求駆動力Ｆdem及び変速制御開始時（或いは前回算出時）からの経過時間に基づいて変速機出力トルクＴoの目標値を算出する。尚、上記入力軸角加速度変化マップ及び変速機出力トルク変化マップは、例えば変速パターン毎や変速段間毎に予め定められている。

制御操作量算出部７６は、前記制御操作量を算出する関係式から、トルク分担率算出部７８により算出された係合装置のトルク分担率（ｘ，ｘlow，ｘhi）、及び変速目標値算出部８０により算出された各変速目標値（dωt/dt、Ｔoの各目標値）に基づいて、制御操作量としての、タービントルクＴt（エンジントルクＴeも同意）、ローギヤ段側クラッチトルクＴclow、及びハイギヤ段側クラッチトルクＴchiの各要求値を算出する。

エンジン出力制御部７２は、変速制御部７４により自動変速機１８の変速中であると判定された場合には、制御操作量算出部７６により算出されたタービントルクＴt（エンジントルクＴeも同意）の要求値が得られるように、エンジン出力制御指令信号Ｓeを出力する。変速制御部７４は、自動変速機１８の変速を実行すべきと判断した場合には、判断したギヤ段が達成されるように、制御操作量算出部７６により算出されたローギヤ段側クラッチトルクＴclow及びハイギヤ段側クラッチトルクＴchiの各要求値を得る為の油圧指令信号Ｓpを油圧制御回路２８へ出力する。

前記変速目標値算出部８０は、上述したように、イナーシャ相中以外では、出力軸２０の回転速度である変速機出力回転速度ωoの時間変化（すなわち出力軸角加速度dωo/dt）に基づいて入力軸角加速度dωt/dtの目標値χを算出する。従来では、出力軸角加速度dωo/dtと変速後のギヤ比γaとの積（dωo/dt×γa）で算出される値が目標値として設定されていた。しかしながら、イナーシャ相終了時（イナーシャ相終了間際）からの入力軸角加速度dωt/dtの目標値が、上記値（dωo/dt×γa）に設定される場合、制御操作量（タービントルクＴt、ローギヤ段側クラッチトルクＴclow、ハイギヤ段側クラッチトルクＴchi）に制御誤差が生じると、入力軸角加速度dωt/dtの目標値と実際の入力軸角加速度dωt/dtとの間に乖離が生じてしまい、タービン回転速度ωt（すなわち変速機入力回転速度ωi）が変速後の同期回転速度付近、すなわち変速機出力回転速度ωoと変速後のギヤ比γaとの積(＝ωo×γa)で算出される値付近で停滞して回転同期されない可能性があった。これに対して、例えば前記変速機入力回転速度ωiと変速後の同期回転速度（変速機出力回転速度ωo×変速後のギヤ比）との偏差に基づくフィードバック制御を実行することで前記乖離を収束することもできるが、その場合であっても変速時間が長くなってしまう。尚、イナーシャ相終了間際の判断は、例えばイナーシャ相開始時点或いは変速開始時点を基準とした経過時間に基づいて判断される。また、入力軸角加速度dωt/dtの目標値χが、本発明の自動変速機の入力軸の回転変化量の目標値に対応している。

そこで、変速目標値算出部８０は、イナーシャ相終了時の入力軸角加速度dωt/dtの目標値χが、出力軸角加速度dωo/dtと変速後のギヤ比γaとの積（dωo/dt×γa）で算出される基準目標値αよりも、変速機入力回転速度ωi（入力軸の回転速度）が変速方向にさらに進行する側（変速側）に設定する。例えばアップシフトにあっては、入力軸角加速度dωt/dtの目標値χが、出力軸角加速度dωo/dtと変速後のギヤ比γaとの積で算出される基準目標値αよりも、変速機入力回転速度ωiがさらに低回転速度側に変化する値に設定されている。言い換えれば、入力軸角加速度dωt/dtの目標値χが、出力軸角加速度dωo/dtと変速後のギヤ比γaとの積で算出される基準目標値αよりも所定の乖離量δだけ小さい値に設定される。また、ダウンシフトにあっては、入力軸角加速度dωt/dtの目標値χが、出力軸角加速度dωo/dtと変速後のギヤ比γaとの積で算出される基準目標値αよりも、変速機入力回転速度ωiがさらに高回転速度側に変化する値に設定される。言い換えれば、入力軸角加速度dωt/dtの目標値χが、出力軸角加速度dωo/dtと変速後のギヤ比γaとの積で算出される基準目標値αよりも所定の乖離量δだけ大きい値に設定される。このように目標値χが設定されると、制御操作量（タービントルクＴt、ローギヤ段側クラッチトルクＴclow、ハイギヤ段側クラッチトルクＴchi）に制御誤差が生じた場合であっても、変速機入力回転速度ωiが変速の進行方向にさらに変化するように目標値χが予め設定されているので、その変化過程で変速機入力回転速度ωiが変速後の同期回転速度（＝変速機出力回転速度ωo×変速後のギヤ比γa）に同期し、変速機入力回転速度ωiが同期回転速度付近で停滞することが防止される。尚、基準目標値αからの前記乖離量δが大きくなるに従って、変速機入力回転速度ωiが同期回転速度に同期し易くなる。また、出力軸角加速度dωo/dtと変速後のギヤ比γaとの積（dωo/dt×γa）で算出される基準目標値αが、本発明の車速と変速後のギヤ比とから求められる基準目標値αに対応している。車速Ｖは変速機出力回転速度ωoと一義的に対応しており、この変速機出力回転速度ωoの時間変化率を逐次算出することで出力軸角加速度dωo/dtが求められる。従って、車速Ｖと変速後のギヤ比γaとから基準目標値αを算出することができる。

また、自動変速機１８のパワーオンアップシフト時に設定される目標値χは、パワーオフアップシフト時に設定される目標値χに比べて、出力軸角加速度dωo/dtと変速後のギヤ比γaとの積で算出される基準目標値αからの乖離量δが大きく設定される。パワーオンアップシフトにあっては、自動変速機１８の変速が進行するに従って変速機入力回転速度ωiが低下するのに対して、エンジン１２は、変速機入力回転速度ωiを増加させる方向のトルクを出力している。従って、パワーオンアップシフトは、変速機入力回転速度ωiが変速後の同期回転速度に同期し難い変速となる。そこで、パワーオンアップシフトでは、前記目標値χについて前記基準目標値αからの乖離量δを大きく設定することで、制御誤差が生じても変速機入力回転速度ωiを変速が進行する方向にさらに変化させて同期を完了させることができる。

一方、パワーオフアップシフトにあっては、自動変速機１８の変速が進行するに従って変速機入力回転速度ωiが低下すると共に、エンジン１２はトルクを出力しないので変速機入力回転速度ωiが成り行きで低下する。従って、パワーオフアップシフトでは、変速機入力回転速度ωiが成り行きで低下し、変速機入力回転速度ωiが変速後の同期回転速度に成り行きで同期するので、前記基準目標値αからの乖離量δが小さくても構わない。尚、パワーオフアップシフトでは、変速機入力回転速度ωiが変速後の同期回転速度に成り行きで同期することから、前記乖離量δが零であっても構わない。すなわち、パワーオフアップシフトでは、目標値χを出力軸角加速度dωo/dtと変速後のギヤ比γaとの積で算出される基準目標値αに設定しても構わない。

また、自動変速機１８のパワーオフダウンシフト時に設定される目標値χは、パワーオンダウン時に設定される目標値χに比べて、出力軸角加速度dωo/dtと変速後のギヤ比γaとの積で算出される基準目標値αからの乖離量δが大きく設定される。パワーオフダウンシフトにあっては、自動変速機１８の変速が進行するに従って変速機入力回転速度ωiが上昇するのに対して、エンジン１２はトルクを出力しないので変速機入力回転速度ωiを低下させる。従って、パワーオフダウンシフトは、変速機入力回転速度ωiが変速後の同期回転速度に同期し難い変速となる。そこで、パワーオフダウンシフトでは、前記目標値χについて前記基準目標値αからの乖離量δを大きく設定することで、制御誤差が生じても変速機入力回転速度ωiを変速進行方向にさらに変化させて同期を完了させることができる。

一方、パワーオンダウンシフトにあっては、自動変速機１８の変速が進行するに従って変速機入力回転速度ωiが上昇すると共に、エンジン１２は変速機入力回転速度ωiを増加させる方向のトルクを出力している。従って、パワーオンダウンシフトでは、変速機入力回転速度ωiがエンジン１２によって引き上げられて、変速機入力回転速度ωiが変速後の同期回転速度まで到達（同期）するので、前記基準目標値αからの乖離量δが小さくても構わない。尚、パワーオンダウンシフトでは、変速機入力回転速度ωiがエンジン１２によって引き上げられて変速後の同期回転速度に同期するので、前記乖離量δが零であっても構わない。すなわち、パワーオンダウンシフトでは、目標値χを出力軸角加速度dωo/dtと変速後のギヤ比γaとの積で算出される基準目標値αに設定しても構わない。

図２において、変速パターン判定手段すなわち変速パターン判定部８２は、自動変速機１８の変速パターン（パワーオンアップシフト、パワーオフアップシフト、パワーオンダウンシフト、パワーオフダウンシフト）を判定する。変速目標値算出部８０は、判定された変速パターンに応じて出力軸角加速度dωo/dtと変速後のギヤ比γaとの積で算出される基準目標値α（dωo/dt×γa）からの前記乖離量δを設定する。具体的には、パワーオンアップシフト時の乖離量δがパワーオフアップシフト時の乖離量δに比べて大きく設定され、パワーオフダウンシフト時の乖離量δがパワーオンダウンシフト時の乖離量δよりも大きく設定される。なお、前記乖離量δは、予め実験や解析によって求められて変速パターンに応じた最適な値、すなわち制御誤差が生じても変速機入力回転速度ωiが変速後の同期回転速度に確実に同期させられる値に設定されている。また、変速パターンに加えて、自動変速機１８のギヤ段に応じて前記乖離量δを設定されるのが望ましい。

図３は、電子制御装置７０の制御作動の要部すなわち自動変速機１８の変速中のショックを抑制しつつ、変速を停滞することなく速やかに完了できる制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数ｍｓｅｃ乃至数十ｍｓｅｃ程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。図４は、図３のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートであって、パワーオンアップシフト時の一例である。

図３において、先ず、変速制御部７４に対応するステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１０において、例えば自動変速機１８の変速中であるか否かが判定される。このＳ１０の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられるが肯定される場合（図４のｔ１時点乃至ｔ３時点）はトルク分担率算出部７８に対応するＳ２０において、例えば係合装置のトルク分担率（ｘ，ｘlow，ｘhi）が算出される。次いで、変速目標値算出部８０および変速パターン判定部８２に対応するＳ３０において、各変速目標値（入力軸角加速度dωt/dt、変速機出力トルクＴoの各目標値）が算出される。次いで、制御操作量算出部７６に対応するＳ４０において、前記制御操作量を算出する関係式から、上記Ｓ２０にて算出された係合装置のトルク分担率、及び上記Ｓ３０にて算出された各変速目標値に基づいて、制御操作量（エンジントルクＴe、ローギヤ段側クラッチトルクＴclow、ハイギヤ段側クラッチトルクＴchiの各要求値）が算出される。次いで、エンジン出力制御部７２及び変速制御部７４に対応するＳ５０において、上記Ｓ４０にて算出された各制御操作量が得られるように、エンジン出力制御指令信号Ｓe及び油圧指令信号Ｓpが出力されて、エンジン１２、解放側の係合装置、及び係合側の係合装置が制御される。

ここで、Ｓ３０において、イナーシャ相終了間際になると、変速パターン判定部８２によって変速パターンが判定され、その変速パターンに応じて変速目標値算出手段８０によって乖離量δが設定され、入力軸角加速度dωt/dtの目標値χが、出力軸角加速度dωo/dtと変速後のギヤ比γaとから求められる基準目標値α（dωo/dt×γa）よりも、所定の乖離量δ分だけ変速機入力回転速度ωiが変速方向にさらに進行する側に設定される。図４に示すように、イナーシャ相終了間際であるｔ３時点において、入力軸角加速度dωt/dtの目標値χが破線で示すように増加し、ｔ３時点以降では一定の値に設定されている。また、実線で示す実出力（実際の値）は、ｔ３時点以降では目標値χに比べてさらに大きな値となり、入力軸角加速度dωt/dtの目標値χと実出力との間で乖離が生じている。このような乖離が生じると、変速機入力回転速度ωiが変速後同期回転数付近で停滞することがあるが、目標値χが破線で示すように予め変速が進行する側すなわち同期する側に設定されているので、入力回転速度ωiがｔ３時点以降で同期している。一方、目標値が、車速Ｖと変速後のギヤ比とから求められる値、すなわち出力軸角加速度dωo/dtと変速後のギヤ比との積（出力軸角加速度dωo/dt×変速後のギヤ比γa）である基準目標値αに設定される場合、入力軸角加速度dωt/dt（実出力）が制御誤差によって一点鎖線で示すように目標値から乖離すると、変速機入力回転速度ωiが一点鎖線で示すように変速後同期回転速度付近で停滞することとなる。

上述のように、本実施例によれば、変速終了時における入力軸角加速度dωt/dtの目標値χを、出力軸角加速度dωo/dtと変速後のギヤ比γaとから求められる基準目標値α(dωt/dt×γa)に設定すると、制御操作量に制御誤差が生じたときに前記目標値χと実際の値に乖離が出て変速が完了しない可能性がある。これを考慮して、前記目標値χを、出力軸角加速度dωo/dtと変速後のギヤ比γaとから求められる基準目標値αよりも、変速機入力回転速度ωiが変速方向に進行する側に設定することで、変速機入力回転速度ωiの変化を促進し、変速後の同期回転速度（ωo×γa）に到達（同期）させて変速を終了させることができる。従って、従来のように目標値と実際の値との偏差に基づくフィードバック制御を行うことなく、変速を速やかに終了させることができる。

また、本実施例によれば、パワーオンアップシフト時に設定される目標値χは、パワーオフアップシフト時に設定される目標値χに比べて、出力軸角加速度dωo/dtと変速後のギヤ比γaとから求められる値(dωt/dt×γa)から求められる基準目標値αからの乖離量δが大きく設定され、パワーオフダウンシフト時に設定される目標値χは、パワーオンダウンシフト時に設定される目標値χに比べて、前記出力軸角加速度dωo/dtと変速後のギヤ比γaとから求められる基準目標値αからの乖離量δが大きく設定される。このようにすれば、パワーオンアップシフト時およびパワーオフダウンシフト時では、制御操作量について制御誤差が生じた際に、変速機入力回転速度ωiが変速後の同期回転速度（ωo×γa）に同期し難くなるが、乖離量δを大きくすることで変速機入力回転速度ωiの変化を促進させて変速後の同期回転速度まで到達させることができる。

また、本実施例によれば、パワーオフアップシフト時およびパワーオンダウンシフト時は、目標値χが出力軸角加速度dωo/dtと変速後のギヤ比γaとから求められる基準目標値α(dωt/dt×γa)に設定される。パワーオフアップシフト時およびパワーオンダウンシフト時は、変速機入力回転速度ωiが変速後の同期回転速度（ωo×γa）に成り行きで同期する、すなわち自発的に変速が進行するので、前記目標値χが前記値(dωt/dt×γa)に設定されても変速が速やかに終了する。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例では、変速目標値を、前記出力軸側の回転部材上のトルクと、前記入力軸側の回転部材の速度変化量との２つの値で設定し、前記制御操作量を、前記入力軸側の回転部材上のトルクと、前記変速時における係合側の係合装置のトルク容量と、前記変速時における解放側の係合装置のトルク容量との３つの値で設定し、前記変速時に前記係合側の係合装置と前記解放側の係合装置とで受け持つ伝達トルクを前記入力軸側の回転部材上のトルクに置き換えたときの両係合装置にて分担する該伝達トルクのトルク分担率を設定することで、前記自動変速機の変速を実行するものであったが、例えば変速目標値を、出力軸側の回転部材上のトルクおよび前記入力軸側の回転部材の速度変化量の２つの値で設定し、制御操作量を、変速時における係合側の係合装置のトルク容量および前記変速時における解放側の係合装置のトルク容量の２つの値で設定しても構わない。すなわち、変速目標値の数および制御操作量の数を等しくするなど、適宜変更しても構わない。また、変速目標値および制御操作量を適宜変更しても構わない。すなわち、本願発明は、本実施例の変速モデルに限定されるものではなく、他の変速モデルで変速を実行する態様であっても適宜適用することができる。

また、前述の実施例では、前記乖離量δが自動変速機１８の変速パターンに応じて設定されているとしたが、さらに、自動変速機１８の作動油温、およびアクセル開度Ａcc等に応じて変化するように設定しても構わない。

また、前述の実施例では、入力軸の回転変化量の目標値χとして入力軸角加速度dωt/dtが適用されているが、変速機入力回転速度ωiを入力軸の回転変化量の目標値に適用して実施することもできる。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：車両
１２：エンジン（駆動力源）
１６：入力軸
１８：自動変速機
２０：出力軸
２６：駆動輪
７０：電子制御装置（変速制御装置）
Ｂ１，Ｂ２：ブレーキ（係合装置）
Ｃ１：クラッチ（係合装置）
α：基準目標値
δ：乖離量
χ：目標値

Claims (4)

1. 駆動力源からの動力を受ける入力軸と駆動輪に動力を伝達する出力軸との間で回転とトルクとを伝達する複数の係合装置を有して、該係合装置の係合と解放との切替えによって変速が実行される自動変速機を備え、変速目標値を実現させる制御操作量を決定する予め定められた変速モデルを用いて前記自動変速機の変速を実行する車両の変速制御装置であって、
   イナーシャ相終了時における前記自動変速機の入力軸の回転変化量の目標値が、車速と変速後のギヤ比とから求められる基準目標値よりも、前記入力軸の回転速度が変速方向に進行する側に設定されていることを特徴とする車両の変速制御装置。
2. パワーオンアップシフト時に設定される目標値は、パワーオフアップシフト時に設定される目標値に比べて、前記車速と変速後のギヤ比とから求められる前記基準目標値からの乖離量が大きく設定され、
   パワーオフダウンシフト時に設定される目標値は、パワーオンダウンシフト時に設定される目標値に比べて、前記車速と変速後のギヤ比とから求められる前記基準目標値からの乖離量が大きく設定されることを特徴とする請求項１の車両の変速制御装置。
3. 前記パワーオフアップシフト時および前記パワーオンダウンシフト時に設定される前記目標値が、前記車速と変速後のギヤ比とから求められる前記基準目標値に設定されることを特徴とする請求項２の車両の変速制御装置。
4. 前記変速モデルは、
   前記変速目標値を、前記出力軸側の回転部材上のトルクと、前記入力軸側の回転部材の速度変化量との２つの値で設定し、
   前記制御操作量を、前記入力軸側の回転部材上のトルクと、前記変速時における係合側の係合装置のトルク容量と、前記変速時における解放側の係合装置のトルク容量との３つの値で設定し、
   前記変速時に前記係合側の係合装置と前記解放側の係合装置とで受け持つ伝達トルクを前記入力軸側の回転部材上のトルクに置き換えたときの両係合装置にて分担する該伝達トルクのトルク分担率を設定することで、前記自動変速機の変速を実行するものであることを特徴とする請求項１の車両の変速制御装置。

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