JP6123811B2 - ロックアップクラッチのスリップ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの出力トルクを変速機に伝達する流体式動力伝達装置に設けられたロックアップクラッチのスリップ量を制御することによって、流体式動力伝達装置の入力軸と出力軸の回転数の差を制御するロックアップクラッチのスリップ制御装置に関する。

一般に、エンジンの出力トルクを変速機に伝達するトルクコンバータやフルードカップリング等の流体式動力伝達装置を備える車両には、流体式動力伝達装置でのトルクの流体損失を低減して燃費を向上させるために、ロックアップクラッチが設けられている。このロックアップクラッチは、流体式動力伝達装置に対して並列に配置され、完全係合時にエンジンと変速機とを直結する。ところが、低車速時にロックアップクラッチによってエンジンと変速機とを直結した場合、エンジンのトルク変動が変速機に直接伝達されるためにドライバビリティが悪化する。このため、通常、低車速時には、必要最小限のスリップ量でスリップさせながらロックアップクラッチを使用するロックアップクラッチのスリップ制御を実施することによって、燃費向上とドライバビリティの悪化抑制との両立を図るようにしている。

特開２００５−３５１３２９号公報

流体式動力伝達装置のトルク容量は、エンジン回転数、流体式動力伝達装置の出力軸の回転数（タービン回転数）、及び流体式動力伝達装置の入力軸と出力軸の回転数の差（スリップ回転数）に応じて非線形に変化する。このため、ロックアップクラッチのスリップ量を維持するために必要なロックアップクラッチのトルク容量（ロックアップクラッチの係合によって伝達されるトルクの大きさ）を算出するためには、流体式動力伝達装置の非線形特性を考慮する必要がある。このような背景から、従来までは、流体式動力伝達装置の非線形特性を高次のモデルにより同定し、高次のコントローラを用いて流体式動力伝達装置の非線形特性を考慮していた。しかしながら、高次のモデルを同定する作業や高次のコントローラを設計する作業は、複雑であり、多くの時間及び労力を要する。また、コントローラに含まれる高次のフィルタの係数は、実機の挙動と直接結びつかないために直感的に理解しにくく、結果、実機でチューニングすることは困難であった。

なお、このような問題点を解決するために、特許文献１には、ロックアップクラッチのスリップ量の制御手法を運転領域毎に切り換える技術が提案されている。具体的には、特許文献１記載の技術は、トルクコンバータのトルク容量係数と速度比との関係が非線形になる運転領域では、車両の運転状態に基づいてオープンループ制御によってロックアップクラッチのスリップ量を制御する。一方、トルクコンバータのトルク容量係数と速度比との関係が線形になる運転領域では、特許文献１記載の技術は、目標スリップ量と実スリップ量との差分に基づいてフィードバック制御によってロックアップクラッチのスリップ量を制御する。しかしながら、このような技術によれば、複数の運転領域毎に制御手法を網羅的にチューニングする必要があり、工数が膨大になる。また、運転者の様々な操作や環境バラツキ、固体バラツキまでを考慮すると、網羅的なチューニングは現実的な手法ではない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、多くのコストを要することなく簡易な構成によりロックアップクラッチのトルク容量を算出してロックアップクラッチのスリップ量を全運転領域にわたって最適に制御可能なロックアップクラッチのスリップ制御装置を提供することにある。

本発明に係るロックアップクラッチのスリップ制御装置は、エンジン、変速機、エンジンと変速機との間に介装された流体式動力伝達装置、及び前記流体式動力伝達装置に設けられたロックアップクラッチを備える車両に搭載され、前記ロックアップクラッチのスリップ量を制御することによって前記流体式動力伝達装置の入力軸と出力軸の回転数の差を制御するロックアップクラッチのスリップ制御装置であって、前記流体式動力伝達装置の入力軸と出力軸の回転数の差の目標値と現在値又は推定値との差分である差分値、又は、前記エンジンの回転数の目標値と現在値又は推定値との差分である差分値を算出し、前記流体式動力伝達装置のトルク容量との間に相関関係がある入力パラメータの現在値における前記入力パラメータに対する前記流体式動力伝達装置のトルク容量の傾きを算出し、前記差分値に前記傾きを乗算することによってロックアップクラッチのトルク容量を算出し、算出されたトルク容量を用いて前記ロックアップクラッチのスリップ量を制御する制御部を備えることを特徴とする。

本発明に係るロックアップクラッチのスリップ制御装置は、上記発明において、前記制御部は、前記入力パラメータに対して前記流体式動力伝達装置のトルク容量が非線形に変化する運転領域において制御を実行することを特徴とする。

本発明に係るロックアップクラッチのスリップ制御装置は、上記発明において、前記入力パラメータは、前記エンジンの回転数、前記流体式動力伝達装置の出力軸の回転数、及び前記流体式動力伝達装置の入力軸と出力軸の回転数の差のうちのいずれかであることを特徴とする。

本発明に係るロックアップクラッチのスリップ制御装置によれば、流体式動力伝達装置の非線形特性をチューニングするのではなく、流体式動力伝達装置の非線形特性を線形特性に変換することによってロックアップクラッチのトルク容量を算出するので、多くのコストを要することなく簡易な構成によりロックアップクラッチのトルク容量を算出してロックアップクラッチのスリップ量を全運転領域にわたって最適に制御することができる。

図１は、本発明の一実施形態であるロックアップクラッチのスリップ制御装置が適用される車両の構成を示す模式図である。 図２は、タービン回転数の変化に伴うエンジン回転数とトルクコンバータのトルク容量との関係の変化を示す概念図である。 図３は、エンジン回転数の変化に伴うタービン回転数とトルクコンバータのトルク容量との関係の変化を示す概念図である。 図４は、タービン回転数の変化に伴うスリップ回転数とトルクコンバータのトルク容量との関係の変化を示す概念図である。 図５は、本発明の概念を説明するための模式図である。 図６は、本発明におけるコントローラの構成を示すブロック図である。 図７は、本発明の一実施形態であるロックアップクラッチのスリップ制御装置の構成を示す模式図である。 図８は、図７に示すコントローラの構成を示す模式図である。 図９は、図８に示すコントローラの変形例の構成を示す模式図である。 図１０は、図７に示すロックアップクラッチのスリップ制御装置の変形例の構成を示す模式図である。 図１１は、図８に示すコントローラの変形例の構成を示す模式図である。 図１２は、トルクコンバータのトルク容量の非線形特性を考慮しない場合におけるタービン回転数の応答性及び収束性の評価結果を示す図である。 図１３は、本発明を用いた場合におけるタービン回転数の応答性及び収束性の評価結果を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態であるロックアップクラッチのスリップ制御装置について説明する。

〔車両の構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態であるロックアップクラッチのスリップ制御装置が適用される車両の構成について説明する。

図１は、本発明の一実施形態であるロックアップクラッチのスリップ制御装置が適用される車両の構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態であるロックアップクラッチのスリップ制御装置が適用される車両１は、エンジン２、変速機３、トルクコンバータ４、及びロックアップクラッチ５を主な構成要素として備えている。

エンジン２は、例えば気筒内に噴射される燃料の燃焼によって駆動力を発生させるガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。なお、図中の符号ne,Teはそれぞれ、エンジン２の回転数（以下、エンジン回転数）及び出力トルクを表している。

変速機３は、トルクコンバータ４の出力トルクTcとロックアップクラッチ５の出力トルクTluとの和である出力トルクTtを変速した後、図示しない駆動輪に伝達する。変速機３としては、自動変速機（Automatic Transmission : AT）や無段変速機（Continuously Variable Transmission : CVT）等を例示できる。なお、図中の符号ntは、変速機３の入力軸（トルクコンバータ４の出力軸）の回転数であるタービン回転数を表している。

トルクコンバータ４は、エンジン２のクランク軸２ａに連結された入力回転部材に相当するポンプ翼車４ａ及びタービン軸３ａを介して変速機３に連結された出力回転部材に相当するタービン翼車４ｂを備え、流体を介して動力伝達を行う流体動力伝達装置である。本実施形態では、エンジン２と変速機３との間にトルクコンバータ４を配置したが、トルクコンバータ４の代わりにフルードカップリング等の流体式動力伝達装置を配置してもよい。なお、図中の符号Te1は、トルクコンバータ４の入力トルクを表している。

ロックアップクラッチ５は、その完全係合によってトルクコンバータ４の入力側と出力側とを機械的に直結し、トルクコンバータ４のポンプ翼車４ａとタービン翼車４ｂとによる流体動力伝達機能を無効化させるものである。ロックアップクラッチ５は、制御装置１０による制御によって、その係合状態が解放状態、スリップ係合状態（半係合状態）、及び完全係合状態の間で制御されるように構成されている。なお、図中の符号Te2は、ロックアップクラッチ５の入力トルクを表している。

〔本発明の概念〕
次に、図２から図６を参照して、本発明の概念について説明する。図２は、タービン回転数の変化に伴うエンジン回転数とトルクコンバータ４のトルク容量との関係の変化を示す概念図である。図３は、エンジン回転数の変化に伴うタービン回転数とトルクコンバータ４のトルク容量との関係の変化を示す概念図である。図４は、タービン回転数の変化に伴うスリップ回転数とトルクコンバータ４のトルク容量との関係の変化を示す概念図である。図５は、本発明の概念を説明するための模式図である。図６は、本発明におけるコントローラの構成を示すブロック図である。

図２に示すように、エンジン回転数とトルクコンバータ４のトルク容量（以下、ＴＣトルク容量と表記）との関係を示す特性線Ｌ１はタービン回転数の変化に伴い非線形に変化する。同様に、図３に示すように、タービン回転数とＴＣトルク容量との関係を示す特性線Ｌ２はエンジン回転数の変化に伴い非線形に変化する。同様に、図４に示すように、エンジン回転数とタービン回転数の差分であるスリップ回転数（トルクコンバータ４の入力軸と出力軸の回転数の差）とＴＣトルク容量との関係を示す特性線Ｌ３はタービン回転数の変化に伴い非線形に変化する。

このように、ＴＣトルク容量は、エンジン回転数、タービン回転数、及びスリップ回転数に応じて非線形に変化する。このため、ロックアップクラッチ５のスリップ量を維持するために必要なロックアップクラッチ５のトルク容量を算出するためには、高次のモデルによりＴＣトルク容量を同定する必要がある。しかしながら、高次のモデルを同定する作業は、複雑であるために多くの時間及び労力を要する。

そこで、本発明では、図５（ａ）に示すように、ロックアップクラッチ５のスリップ量と相関関係がある入力パラメータ（エンジン回転数、タービン回転数、及びスリップ回転数）とＴＣトルク容量との関係を示す特性線Ｌ（Ｌ１〜Ｌ３）を複数の微小区間Δに分割し、各微小区間Δにおける特性線Ｌを直線で近似することによって、特性線Ｌを傾きが異なる複数の直線の式で表現する。より具体的には、図５（ｂ）に示すように、制御装置１０が、特性線Ｌを入力パラメータで偏微分することによって、入力パラメータの現在値における特性線Ｌの接線Ｌ’の傾きを算出する。

このような考えによれば、エンジン回転数ne及びタービン回転数ntの関数F(ne,nt)としてＴＣトルク容量を記述すると、ＴＣトルク容量は以下に示す数式（１）のように表される。ここで、数式（１）中のa1,a2はそれぞれ、エンジン回転数neの現在値ne₀におけるエンジン回転数とＴＣトルク容量との関係を示す特性線Ｌ１の傾き及びタービン回転数ntの現在値nt₀におけるタービン回転数とＴＣトルク容量との関係を示す特性線Ｌ２の傾きを示す。また、b1は、任意の定数を示す。

また、同様に、スリップ回転数nslp及びタービン回転数ntの関数F(nslp,nt)としてＴＣトルク容量を記述すると、ＴＣトルク容量は以下に示す数式（２）のように表される。ここで、数式（２）中のa3,a4はそれぞれ、スリップ回転数nslpの現在値nslp₀におけるスリップ回転数とＴＣトルク容量との関係を示す特性線Ｌ３の傾き及びタービン回転数ntの現在値nt₀におけるタービン回転数とＴＣトルク容量との関係を示す特性線Ｌ２の傾きを示す。また、b2は、任意の定数を示す。

そして、制御装置１０が、算出された特性線Ｌの傾きにトルクコンバータ４の制御量（スリップ回転数又はエンジン回転数）の目標値（目標制御量）と現在値又は推定値（実制御量）との差を乗算した値の積分値にエンジン２及びトルクコンバータ４のイナーシャＩを加算して制御ゲインを乗算した値をロックアップクラッチ５のトルク容量として算出する。制御装置１０は、算出されたトルク容量に基づいてロックアップクラッチ５のスリップ量を制御する。

これにより、トルクコンバータ４の実制御量に内在する特性線Ｌの傾きの変動成分が相殺されるので、トルクコンバータ４の目標制御量の変化に対する実制御量の応答特性が特性線Ｌの傾きの変動（非線形特性）の影響を受けなくなる。また、この結果、制御ゲインは全運転領域で実制御量に対して同じ感度を有するようになるので、共通の制御ゲインを用いて全運転領域でロックアップクラッチ５のトルク容量を算出することができる。

図６は、上記の概念に基づき構築された本発明におけるコントローラの構成を示す模式図である。図６に示すように、上記の概念に基づいて構築された本発明におけるコントローラ２１は、ＴＣモデル傾き補正部２１ａ及びゲイン乗算部２１ｂを備えている。

ＴＣモデル傾き補正部２１ａは、ＴＣモデル２２ａ又はトルクコンバータ４の実機２２ｂから出力された実制御量と目標制御量との差分値に入力パラメータの現在値における特性線Ｌの傾きを乗算した値の積分値を算出し、積分値にエンジン２及びトルクコンバータ４のイナーシャを加算して出力する。入力パラメータの現在値における特性線Ｌの傾きは、例えば予め記憶されている入力パラメータの値毎の特性線Ｌの傾きを示すテーブルから入力パラメータの現在値に対応する傾きを読み出すことによって取得できる。

ゲイン乗算部２１ｂは、ＴＣモデル傾き補正部２１ａから出力された値に共通の制御ゲインＫを乗算した値をロックアップクラッチ５のトルク容量として出力する。以後、制御装置１０は、算出されたトルク容量に基づいてロックアップクラッチ５のスリップ量を制御する。

以上の説明から明らかなように、本発明では、高次のモデルを構築することによってトルクコンバータ４の非線形特性を考慮するのではなく、トルクコンバータ４の非線形特性を線形特性に変換することによってロックアップクラッチ５のトルク容量を算出するので、多くのコストを要することなく簡易な構成によりロックアップクラッチ５のトルク容量を算出してロックアップクラッチ５のスリップ量を全運転領域にわたって最適に制御することができる。

なお、上記制御を全ての運転領域で実行するのではなく、タービン回転数が小さい運転領域等、入力パラメータに対してトルクコンバータ４のトルク容量が非線形に変化する運転領域においてのみ制御するようにしてもよい。

〔実施形態〕
次に、図７から図１１を参照して、上記本発明の概念に基づき想倒された本発明の一実施形態であるロックアップクラッチのスリップ制御装置について説明する。

図７は、本発明の一実施形態であるロックアップクラッチのスリップ制御装置の構成を示す模式図である。図７に示すように、本発明の一実施形態であるロックアップクラッチのスリップ制御装置は、コントローラ２１を備えている。コントローラ２１は、ＴＣモデル２２ａから出力されたトルクコンバータ４のスリップ回転数の推定値（以下、推定スリップ回転数）と目標値（以下、目標スリップ回転数）nslp_aimとの差分を用いてロックアップクラッチ５のトルク容量Tluを算出する。コントローラ２１は、算出されたロックアップクラッチ５のトルク容量TluをＴＣモデル２２ａに出力すると共に、算出されたロックアップクラッチ５のトルク容量Tluに基づいてロックアップクラッチ５のスリップ量を制御する。

なお、本実施形態では、推定スリップ回転数と目標スリップ回転数nslp_aimとの差分に基づいてロックアップクラッチ５のトルク容量Tluを算出することとしたが、実エンジン回転数と目標エンジン回転数ne_aimとの差分に基づいてロックアップクラッチ５のトルク容量Tluを算出してもよい。

ここで、ＴＣモデル２２ａは、減算器２２ａ１、減算器２２ａ２、乗算器２２ａ３、積分器２２ａ４、演算器２２ａ５、及び減算器２２ａ６を備えている。

減算器２２ａ１は、コントローラ２１から出力されたロックアップクラッチ５のトルク容量とエンジン２の出力トルクとの差分値を算出し、算出された差分値を減算器２２ａ２に出力する。

減算器２２ａ２は、減算器２２ａ１から出力された差分値と演算器２２ａ５から出力されたトルクコンバータ４のトルク容量との差分値を算出し、算出された差分値を乗算器２２ａ３に出力する。

乗算器２２ａ３は、減算器２２ａ２から出力された差分値にエンジン２とトルクコンバータ４のイナーシャＩの逆数を乗算し、乗算値を積分器２２ａ４に出力する。

積分器２２ａ４は、乗算器２２ａ３から出力された乗算値の積分値を算出し、算出された積分値をエンジン回転数の推定値として演算器２２ａ５及び減算器２２ａ６に出力する。

演算器２２ａ５は、積分器２２ａ４から出力されたエンジン回転数の推定値をトルクコンバータ４のトルク容量を表す関数F(ne,nt)に代入することによって、トルクコンバータ４のトルク容量を算出する。演算器２２ａ５は、算出されたトルク容量を減算器２２ａ２に出力する。

減算器２２ａ６は、積分器２２ａ４から出力されたエンジン回転数とタービン回転数との差分値を算出し、算出された差分値を推定スリップ回転数としてコントローラ２１側に出力する。

なお、本実施形態では、トルクコンバータ４の実機の応答遅れや応答ばらつきを考慮せずにトルクコンバータ４のトルク容量を算出してフィードフォワード制御が可能なように、ＴＣモデル２２ａから出力される推定スリップ回転数を制御に用いたが、ＴＣモデル２２ａをトルクコンバータ４の実機２２ｂに置き換え、実機２２ｂから得られるスリップ回転数の現在値を用いてもよい。

図８は、図７に示すコントローラの構成を示す模式図である。図８に示すように、コントローラ２１は、乗算器２１ａ１、乗算器２１ａ２、積分器２１ａ３、及びゲイン乗算部２１ｂを備えている。

乗算器２１ａ１は、推定スリップ回転数と目標スリップ回転数nslp_aimとの差分値にエンジン２及びトルクコンバータ４のイナーシャＩを乗算する。乗算器２１ａ１は、乗算値をゲイン乗算部２１ｂに出力する。

乗算器２１ａ２は、推定スリップ回転数と目標スリップ回転数nslp_aimとの差分値に現在のエンジン回転数におけるエンジン回転数とトルクコンバータ４のトルク容量との関係を示す特性線Ｌ１の傾きａ１を乗算する。乗算器２１ａ２は、乗算値を積分器２１ａ３に出力する。

積分器２１ａ３は、乗算器２１ａ２の乗算値の積分値を算出し、算出された積分値をゲイン乗算部２１ｂに出力する。

ゲイン乗算部２１ｂは、乗算器２１ａ１から出力された乗算値と積分器２１ａ３から出力された積分値との和にフィードバックゲインk_fbを乗算した値をロックアップクラッチ５のトルク容量Tluとして算出する。ゲイン乗算部２１ｂは、算出されたロックアップクラッチ５のトルク容量TluをＴＣモデル２２ａに出力すると共に、算出されたロックアップクラッチ５のトルク容量Tluに基づいてロックアップクラッチ５のスリップ量を制御する。

次に、数式を用いて、このような構成を有するコントローラ２１において、目標スリップ回転数nslp_aimの変化に対するエンジン回転数neの応答特性が特性線Ｌ１の傾きの変動の影響を受けなくなる理由について説明する。

いまコントローラ２１をK(s)で表すと、コントローラ２１から出力されるロックアップクラッチ５のトルク容量Tluは、以下に示す数式（３）のように表される。また、K(s)は以下に示す数式（４）のように表される。なお、数式（３）において、nslp_aimは目標スリップ回転数、neはエンジン回転数、ntはタービン回転数を示す。また、数式（４）において、k_fbはフィードバックゲイン、Ｉはエンジン２及びトルクコンバータ４のイナーシャ、a1は現在のエンジン回転数の推定値におけるエンジン回転数とトルクコンバータ４のトルク容量との関係を示す特性線Ｌ１の傾きを示す。

一方、ＴＣモデル２２ａから出力されるエンジン回転数の推定値は以下に示す数式（５）で表される。なお、数式（５）において、Teはエンジン２の出力トルク、F(ne,nt)は数式（１）に示したトルクコンバータ４のトルク容量を示す関数である。

従って、数式（５）のTluに数式（３）を代入することにより以下に示す数式（６）が得られる。

次に、数式（６）の両辺にIsを乗算することにより以下に示す数式（７）が得られ、数式（７）中のK(s)に数式（４）を代入することにより以下に示す数式（８）が得られる。

次に、数式（８）中のF(ne,nt)に数式（１）を代入することにより以下に示す数式（９）が得られ、数式（９）を数式（１０），数式（１１）の順に整理し、数式（１１）をエンジン回転数neの推定値について解くと数式（１２）が得られる。

数式（１２）の右辺第１項は、目標スリップ回転数nslp_aimに対してエンジン回転数neの推定値が一定割合k_fb/(s+k_fb）で追従することを示している。すなわち、目標スリップ回転数nslp_aimの変化に対するエンジン回転数neの応答特性が特性線Ｌ１の傾きa1の変動の影響を受けなくなる。これにより、図７，図８に示すコントローラ２１によれば、非線形に変化するトルクコンバータ４のトルク容量の影響を受けずに共通のフィードバックゲインk_fbによってロックアップクラッチ５のトルク容量Tluを算出することができる。結果、多くのコストを要することなく簡易な構成によりロックアップクラッチ５のトルク容量Tluを算出してロックアップクラッチ５のスリップ量を全運転領域にわたって最適に制御することができる。

〔変形例１〕
上記実施形態は、目標スリップ回転数nslp_aimに対してエンジン回転数neの推定値を追従させる制御であったが、目標スリップ回転数nslp_aimに対してスリップ回転数nslpの推定値を追従させる場合であっても、非線形に変化するトルクコンバータ４のトルク容量の影響を受けずに共通のフィードバックゲインk_fbによりロックアップクラッチ５のトルク容量Tluを算出できる。以下、スリップ回転数nslpの推定値に基づく制御について説明する。

スリップ回転数nslpの推定値は、数式（５）により表されるＴＣモデル２２ａから出力されるエンジン回転数neの推定値を用いて以下に示す数式（１３）で表される。

数式（１３）に数式（３）を代入することにより数式（１４）が得られ、数式（１４）の両辺にIsを乗算することにより数式（１５）が得られる。

ここで、スリップ回転数nslpの現在値nslp₀におけるスリップ回転数とＴＣトルク容量との関係を示す特性線Ｌ３の傾きをa3とすると（数式（２）参照）、コントローラ２１を表すK(s)は以下に示す数式（１６）のように表される。

従って、数式（１６）を数式（１５）に代入することにより数式（１７）が得られ、数式（１７）に数式（２）を代入することによって数式（１８）が得られる。

そして、数式（１８）を数式（１９）、数式（２０）、数式（２１）の順に整理し、数式（２１）をスリップ回転数nslpの推定値について解くと数式（２２）が得られる。

数式（２２）の右辺第１項は、目標スリップ回転数nslp_aimに対してスリップ回転数nslpの推定値が一定割合k_fb/(s+k_fb)で追従することを示している。すなわち、目標スリップ回転数nslp_aimの変化に対するスリップ回転数nslpの推定値の応答特性が特性線Ｌ３の傾きa3の変動の影響を受けなくなる。これにより、本変形例によれば、非線形に変化するトルクコンバータ４のトルク容量の影響を受けずに共通のフィードバックゲインk_fbによりロックアップクラッチ５のトルク容量Tluを算出することができる。結果、多くのコストを要することなく簡易な構成によりロックアップクラッチ５のトルク容量Tluを算出してロックアップクラッチ５のスリップ量を全運転領域にわたって最適に制御することができる。

〔変形例２〕
本変形例では、図９に示すように、ゲイン乗算部２１ｂの出力側に積分器２１ｃが配置されている。以下、図９に示す構成においても、非線形に変化するトルクコンバータ４のトルク容量の影響を受けずに共通のフィードバックゲインk_fbによりロックアップクラッチ５のトルク容量Tluを算出可能な理由について説明する。

図９に示す構成では、コントローラＫ（ｓ）は以下に示す数式（２３）のように表される。このため、上記実施形態において説明した数式（８）は以下に示す数式（２４）のように表される。

数式（２４）に数式（１）を代入することにより数式（２５）が得られ、数式（２５）を数式（２６），数式（２７）の順に整理してエンジン回転数neの推定値について解くと数式（２８）が得られる。

数式（２８）の右辺第１項は、目標スリップ回転数nslp_aimに対してエンジン回転数neの推定値が一定割合k_fb/(s+k_fb）で追従することを示している。すなわち、目標スリップ回転数nslp_aimの変化に対するエンジン回転数neの応答特性が特性線Ｌ１の傾きa1の変動の影響を受けなくなる。これにより、本変形例においても、非線形に変化するトルク容量の影響を受けずに共通のゲインk_fbによりロックアップクラッチ５のトルク容量Tluを算出することができる。結果、多くのコストを要することなく簡易な構成によりロックアップクラッチ５のトルク容量Tluを算出してロックアップクラッチ５のスリップ量を全運転領域にわたって最適に制御することができる。

〔変形例３〕
本変形例では、図１０に示すように、図７に示すスリップ制御装置と図９に示すコントローラを備えるスリップ制御装置においてＴＣモデル２２ａをトルクコンバータ４の実機２２ｂに置き換えたものとの組み合わせによって構成されている。本変形例では、図７に示すスリップ制御装置から出力されたロックアップクラッチ５のトルク容量Tluは、図９に示すコントローラが備える積分器２１ｃの出力に加算されてトルクコンバータ４の実機２２ｂに入力される。

〔変形例４〕
本変形例では、図１１に示すように、ゲイン乗算部２１ｂはＰＩＤ制御によってロックアップクラッチ５のトルク容量Tluを算出する。すなわち、ゲイン乗算部２１ｂは、乗算器２１ｂ１、乗算器２１ｂ２、積分器２１ｂ３、乗算器２１ｂ４、及び微分器２１ｂ５を備えている。

乗算器２１ｂ１は、乗算器２１ａ１の出力値と積分器２１ａ３の出力値との和に比例制御（Ｐ制御）のゲインkpを乗算して比例演算を行う。乗算器２１ｂ２は、乗算器２１ａ１の出力値と積分器２１ａ３の出力値との和に積分制御（Ｉ）のゲインkiを乗算する。積分器２１ｂ３は、乗算器２１ｂ２の乗算値の積分値を算出する。乗算器２１ｂ４は、乗算器２１ａ１の出力値と積分器２１ａ３の出力値との和に微分制御（Ｄ制御）のゲインkdを乗算する。微分器２１ｂ５は、乗算器２１ｂ４の乗算値の時間微分値を算出する。

なお、本変形例では、ＰＩＤ制御によってロックアップクラッチ５のトルク容量Tluを算出することとしたが、Ｐ制御、Ｉ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御のうちのいずれかの制御であってもよい。

以下、数式を用いて、本変形例においても、非線形に変化するトルクコンバータ４のトルク容量の影響を受けずに共通のゲインkp,ki,kdによりロックアップクラッチ５のトルク容量Tluを制御可能な理由について説明する。

本変形例では、コントローラＫ（ｓ）は以下に示す数式（２９）のように表される。このため、上記実施形態において説明した数式（８）は以下に示す数式（３０）のように表される。

数式（３０）に数式（１）を代入することにより数式（３１）が得られ、数式（３１）を数式（３２），数式（３３）の順に整理してエンジン回転数neの推定値について解くと、数式（３４）が得られる。

数式（３４）の右辺第１項は、目標スリップ回転数nslp_aimに対してエンジン回転数neの推定値が一定割合(kp*s+ki+kd*s²）/(kd*s²+(kp+1)*s+ki）で追従することを示している。すなわち、目標スリップ回転数nslp_aimの変化に対するエンジン回転数neの応答特性が特性線Ｌ１の傾きa1の変動の影響を受けなくなる。これにより、本変形例においても、非線形に変化するトルク容量の影響を受けずに共通のゲインkp,ki,kdによりロックアップクラッチ５のトルク容量Tluを算出することができる。結果、多くのコストを要することなく簡易な構成によりロックアップクラッチ５のトルク容量Tluを算出してロックアップクラッチ５のスリップ量を全運転領域にわたって最適に制御することができる。

本実施例では、トルクコンバータ４のトルク容量の非線形特性を考慮しない場合と本発明を用いた場合とにおける、ロックアップクラッチ５のトルク容量Tluを変化させることによって目標スリップ回転数nslp_aimをα［ｒｐｍ］から０［ｒｐｍ］に変化させた際のタービン回転数の応答性及び収束性を評価した。

図１２は、トルクコンバータ４のトルク容量の非線形特性を考慮しない場合におけるタービン回転数の応答性及び収束性の評価結果を示す図である。トルクコンバータ４のトルク容量の非線形特性を考慮しない場合、図１２（ｂ）に示すようにロックアップクラッチ５のトルク容量Tluをステップ状に変化させても、図１２（ａ）に示すようにタービン回転数の応答性及び収束性はロックアップクラッチ５のトルク容量Tluを変化させた時点におけるタービン回転数の大きさに応じて変化する。

これに対して、図１３は、本発明を用いた場合におけるタービン回転数の応答性及び収束性の評価結果を示す図である。本発明を用いた場合には、図１３（ｂ）に示すようにロックアップクラッチ５のトルク容量Tluはタービン回転数に応じて変化する。このため、図１３（ａ）に示すようにタービン回転数の応答性及び収束性はロックアップクラッチ５のトルク容量Tluを変化させた時点におけるタービン回転数の大きさに関係なく同じになる。

以上のことから、本発明によれば、多くのコストを要することなく簡易な構成によりロックアップクラッチ５のトルク容量Tluを算出してロックアップクラッチ５のスリップ量を全運転領域にわたって最適に制御できること及びロックアップクラッチ５のスリップ量の制御の応答性及び収束性を向上できることが確認された。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１ 車両
２ エンジン
３ 変速機
４ トルクコンバータ
５ ロックアップクラッチ
１０ 制御装置
２１ コントローラ
２１ａ ＴＣモデル傾き補正部
２１ｂ ゲイン乗算部
２２ａ ＴＣモデル
２２ｂ 実機

Claims (3)

1. エンジン、変速機、エンジンと変速機との間に介装された流体式動力伝達装置、及び前記流体式動力伝達装置に設けられたロックアップクラッチを備える車両に搭載され、前記ロックアップクラッチのスリップ量を制御することによって前記流体式動力伝達装置の入力軸と出力軸の回転数の差を制御するロックアップクラッチのスリップ制御装置であって、
   前記流体式動力伝達装置の入力軸と出力軸の回転数の差の目標値と現在値又は推定値との差分である差分値、又は、前記エンジンの回転数の目標値と現在値又は推定値との差分である差分値を算出し、前記流体式動力伝達装置のトルク容量との間に相関関係がある入力パラメータの現在値における前記入力パラメータに対する前記流体式動力伝達装置のトルク容量の傾きを算出し、前記差分値に前記傾きを乗算することによってロックアップクラッチのトルク容量を算出し、算出されたトルク容量を用いて前記ロックアップクラッチのスリップ量を制御する制御部を備える
   ことを特徴とするロックアップクラッチのスリップ制御装置。
2. 前記制御部は、前記入力パラメータに対して前記流体式動力伝達装置のトルク容量が非線形に変化する運転領域において制御を実行することを特徴とする請求項１に記載のロックアップクラッチのスリップ制御装置。
3. 前記入力パラメータは、前記エンジンの回転数、前記流体式動力伝達装置の出力軸の回転数、及び前記流体式動力伝達装置の入力軸と出力軸の回転数の差のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載のロックアップクラッチのスリップ制御装置。

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