JP6142096B2 - 車両の油圧制御装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の油圧制御装置及び方法に関し、特に、油圧式クラッチの加圧時と減圧時のヒステリシス特性を考慮した制御を行う油圧制御装置及び方法に関する。

特許文献１においては、油圧制御装置において、増圧特性と減圧特性とからなる油圧変化特性に対するヒステリシスを表すフルヒステリシス特性を基準マップとして持ち、油圧変化特性範囲内の途中位置で折り返すマイナーループが続いているとき、基準マップを折り返し位置に応じて縮小した縮小マップを過去から現時点までのマイナーループ毎に複数作成し、同一の指示電流位置にて該複数の縮小マップにより得られる各ヒス油圧補正量の総和により、ヒステリシス油圧補正量を演算することが示されている。そのような構成にあっては、精度の良いヒステリシス特性に従って油圧制御を行うことができるが、膨大な計算リソースが必要とされる、という問題がある。

特許文献２においては、車両の前後輪に配分する駆動力を制御するための油圧式クラッチを用いたトルク伝達システムにおいて、加圧側油圧−トルク特性テーブルと減圧側油圧−トルク特性テーブルとを使用することにより、加圧時と減圧時におけるヒステリシスを簡易に推定し、これに基づき加圧時と減圧時とで異なる特性に従って指令油圧を算出することが示されている。ここで、どちらのテーブルを使用するかは、車両の走行状態に応じて前後輪に配分する駆動力（指令トルク）に基づいて、該クラッチの締結要求又は締結力の増加要求があるか（加圧要求）、又は締結解除要求又は締結力の低減要求があるか（減圧要求）、を判定することにより決定している。そのような構成にあっては、簡易な構成とすることができるが、加圧時と減圧時のヒステリシス特性の切り替えが要求駆動力（指令トルク）によってしか行われないため、十分な精度を得ることができない。

特開２０１２−９２９３３号公報 特許第５６０７２４０号公報

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、簡単な構成でありながら、精度のよい加圧時と減圧時のヒステリシス制御を行うことができるようにした油圧制御装置及び方法を提供しようとするものである。

本発明は、所定のトルクヒステリシス特性に基づいて指令トルクに応じた指令油圧を決定し、該指令油圧に応じた油圧を油圧式クラッチに供給するよう制御する車両の油圧制御装置であって、前記指令油圧と前記油圧式クラッチの実油圧との差が所定の微小値範囲内の場合ベース中立と判断し、前記微小値範囲外の場合は、前記指令油圧が前記実油圧より大きければベース上げと判断し、前記指令油圧が前記実油圧よりも小さければベース下げと判断するベース判断部と、前記指令トルクをローパスフィルタ処理し、該ローパスフィルタ処理した指令トルクの傾きが所定時間以上正である場合にサブ上げと判断し、該傾きが所定時間以上負である場合にサブ下げと判断するサブ判断部と、前記ベース上げと判断された場合は前記トルクヒステリシス特性における加圧特性を使用して前記指令油圧を決定し、前記ベース下げと判断された場合は前記トルクヒステリシス特性における減圧特性を使用して前記指令油圧を決定し、前記ベース中立と判断された場合は、前記サブ判断部が前記サブ上げと判断しているならば前記トルクヒステリシス特性における加圧特性を使用して前記指令油圧を決定し、前記サブ下げと判断しているならば前記トルクヒステリシス特性における減圧特性を使用して前記指令油圧を決定する特性決定部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、基本的な制御として、指令油圧と実油圧の大小に基づいて所定のトルクヒステリシス特性における加圧特性と減圧特性のどちらを使用するかを決定（選択）するので、油圧式クラッチにおける実際の加圧又は減圧状態を的確に反映した加圧又は減圧特性選択を行うことができ、その結果、簡単な構成でありながら、トルク精度を向上させることができる。また、指令油圧と実油圧との差が所定の微小値範囲内の場合はベース中立と判断し、指令油圧と実油圧の大小に基づく前記選択によらずに、サブ判断部によって判断した指令トルクの変化のロングタイム傾向に基づき、トルクヒステリシス特性における加圧特性と減圧特性のどちらを使用するかを決定（選択）するので、指令油圧と実油圧の大小が微小値で反転を繰り返すようなハンチング現象に対して応答しないようになるので、これによっても、トルク精度を向上させることができる。

本発明の一実施例に係る油圧制御装置を備えた四輪駆動車両の概略構成を示す図。 油圧制御装置として機能する４ＷＤ・ＥＣＵの主要な機能ブロックを示す図。 本発明に関連する制御ブロックを抜き出して示す図。 実施例における指令トルク対指令油圧変換特性（トルクヒステリシス特性）の一例を示すグラフ。 本実施例に従う加圧／減圧判断の一動作例を示すタイムチャート。

図１は、本発明の実施形態に係る油圧制御装置を備えた四輪駆動車両の概略構成を示す図である。同図に示す四輪駆動車両１は、車両の前部に横置きに搭載したエンジン（駆動源）３と、エンジン３と一体に設置された自動変速機４と、エンジン３からの駆動力を前輪Ｗ１，Ｗ２及び後輪Ｗ３，Ｗ４に伝達するための駆動力伝達経路２０とを備えている。

エンジン３の出力軸（図示せず）は、自動変速機４、フロントディファレンシャル（以下「フロントデフ」という）５、左右のフロントドライブシャフト６，６を介して、主駆動輪である左右の前輪Ｗ１，Ｗ２に連結されている。さらに、エンジン３の出力軸は、自動変速機４、フロントデフ５、プロペラシャフト７、リアデファレンシャルユニット（以下「リアデフユニット」という）８、左右のリアドライブシャフト９，９を介して副駆動輪である左右の後輪Ｗ３，Ｗ４に連結されている。

リアデフユニット８には、左右のリアドライブシャフト９，９に駆動力を配分するためのリアデファレンシャル（以下、「リアデフ」という。）１９と、プロペラシャフト７からリアデフ１９への駆動力伝達経路を接続・切断するための前後トルク配分用クラッチ１０とが設けられている。前後トルク配分用クラッチ１０は、油圧式のクラッチであり、駆動力伝達経路２０において後輪Ｗ３，Ｗ４に配分する駆動力を制御するための駆動力配分装置である。また、前後トルク配分用クラッチ１０に作動油を供給するための油圧回路３０と、油圧回路３０による供給油圧を制御するための制御装置である４ＷＤ・ＥＣＵ（以下、単に「ＥＣＵ」と記す。）５０を備えている。ＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータなどで構成されており、所要のコンピュータプログラムに係る命令群を記憶した記憶装置と該命令群を実行可能なプロセッサ等を含む。

ＥＣＵ５０は、油圧回路３０による供給油圧を制御することで、前後トルク配分用の油圧式クラッチ（以下、単に「クラッチ」という。）１０で後輪Ｗ３，Ｗ４に配分する駆動力を制御する。これにより、前輪Ｗ１，Ｗ２を主駆動輪とし、後輪Ｗ３，Ｗ４を副駆動輪とする駆動制御を行うようになっている。

すなわち、クラッチ１０が解除（切断）されているときには、プロペラシャフト７の回転がリアデフ１９側に伝達されず、エンジン３のトルクがすべて前輪Ｗ１，Ｗ２に伝達されることで、前輪駆動（２ＷＤ）状態となる。一方、クラッチ１０が接続されているときには、プロペラシャフト７の回転がリアデフ１９側に伝達されることで、エンジン３のトルクが前輪Ｗ１，Ｗ２と後輪Ｗ３，Ｗ４の両方に配分されて四輪駆動（４ＷＤ）状態となる。ＥＣＵ５０は、車両の走行状態を検出するための各種検出器（図示せず）の検出に基づいて、後輪Ｗ３，Ｗ４に配分する駆動力およびこれに対応するクラッチ１０への油圧供給量を演算すると共に、当該演算結果に基づく駆動信号をクラッチ１０に出力する。これにより、クラッチ１０の締結力を制御し、後輪Ｗ３，Ｗ４に配分する駆動力を制御するようになっている。

図２は、４ＷＤ・ＥＣＵ（制御装置）５０における主要な機能ブロックを示す。駆動トルク算出ブロック５１では、車両１の走行条件（エンジン３のトルク、選択ギヤ段、シフト位置等）に応じて車両１に要求される駆動トルク（推定駆動力）を算出する。制御トルク算出ブロック５２では、基本配分制御（前後輪Ｗ１〜Ｗ４への駆動力の基本配分制御）ブロック５２１、ＬＳＤ制御ブロック５２２、登坂制御ブロック５２３等により、種々の制御ファクターに応じて前記駆動トルクの前後輪への配分を決定し、前後トルク配分用クラッチ（駆動力配分装置）１０の指令トルクを算出する。指令油圧算出ブロック５３では、前記指令トルクに従ってクラッチ１０に対する指令油圧を算出する。油圧フィードバック制御ブロック５４では、目標油圧算出ブロック５４１により、前記指令油圧算出ブロック５３から与えられる前記指令油圧と実油圧（油圧センサ３２からのフィードバック信号）との偏差に従ってクラッチ１０の目標油圧（つまり油圧偏差）を算出し、モータＰＷＭ制御ブロック５４２により、該算出された目標油圧（つまり油圧偏差）に従ってモータ３１を制御する。モータ３１は、クラッチ１０に対して作動油圧を供給するための油圧ポンプ（図示せず）を駆動するための電気モータである。油圧センサ３２は、クラッチ１０に供給される油圧を測定する。モータＰＷＭ制御ブロック５４２では、目標油圧（つまり油圧偏差）に応じてモータ３１に対するＰＷＭ駆動指令信号を生成する。こうして、実油圧が指令油圧に追従するように油圧フィードバック制御が行われる。なお、前記特許文献２（特許第５６０７２４０号公報）に示されるように、クラッチ１０に油圧を供給するための油圧回路にソレノイド弁（開閉弁）を設け、必要に応じて該ソレノイド弁（開閉弁）を開放又は閉鎖することにより油圧封入制御（ソレノイド弁閉鎖状態でモータ３１を間欠的に駆動して加圧し、モータ３１オフ状態でソレノイド弁を間欠的に開放して減圧する制御）を行い、モータ３１の使用頻度を低減することができるように構成してもよい。これらの機能ブロック５１〜５４は、コンピュータプログラムモジュールで構成されていてよく、あるいは、専用の処理機能を実行するハードワイヤード回路（集積回路等）で構成されていてもよい。本発明をコンピュータで実装された方法として把握する場合、これらの機能ブロック５１〜５４及びその内部で実行される各処理は、該方法を構成するステップに相当する。

図３は、図２に示された指令油圧算出ブロック５３に含まれる本発明に関連する制御要素を抜き出して示す図である。指令トルク対指令油圧変換特性生成ブロック５３１は、所定のトルクヒステリシス特性に基づいて指令トルクに応じた指令油圧を決定する。このブロック５３１で生成する基本的な指令トルク対指令油圧変換特性（トルクヒステリシス特性）の一例を示すと図４の実線４１で示すようなヒステリシスカーブからなる。該ヒステリシスカーブ（トルクヒステリシス特性）４１は、トルク上昇時カーブ（加圧特性）４１ａとトルク下降時カーブ（減圧特性）４１ｂとからなり、同じ指令トルク値に対してトルク上昇時の指令油圧の方がトルク下降時の指令油圧よりも大きな値を示すようなヒステリシス特性からなる。これは、油圧系においては、トルク下降時は指令油圧を減らしてもトルクが抜けにくいというヒステリシス特性があるからである。トルク上昇時カーブ（加圧特性）４１ａとトルク下降時カーブ（減圧特性）４１ｂのいずれを使用するかは、ベース判断ブロック５３２及びサブ判断ブロック５３２による判断に基づいて加圧／減圧判断ブロック５３４によって指示される。なお、通常、初期状態（停止時）には、トルク上昇時カーブ４１ａが選択され、指令トルク対指令油圧変換特性生成ブロック５３１は、該トルク上昇時カーブ４１ａを使用して、入力される指令トルクの値に応じた指令油圧を指示する信号を出力する。この指令油圧を指示する信号は、前記油圧フィードバック制御ブロック５４に与えられ、油圧センサ４５が検出した実油圧に対する該指令油圧の偏差に応じて、モータ３７が駆動されることで、該指令油圧に応じた油圧を油圧式クラッチ１０に供給するように制御がなされる。

ベース判断ブロック５３２は、現在の指令油圧と前記油圧センサ４５が検出した実油圧とを比較し、該指令油圧（Ａ）と該実油圧（Ｂ）との差（Ａ−Ｂ＝Ｄ）が、所定の微小値（±δ）の範囲内の場合（−δ≦Ｄ≦＋δ）、「ベース中立」と判断し、該微小値範囲外の場合は、前記指令油圧が前記実油圧より大きければ（＋δ＜Ｄ）、「ベース上げ」と判断し、前記指令油圧が前記実油圧よりも小さければ（Ｄ＜−δ）、「ベース下げ」と判断する。「ベース上げ」とは、基本判断として、指令油圧が上昇傾向にあると判断したことを意味している。「ベース下げ」とは、基本判断として、指令油圧が下降傾向にあると判断したことを意味している。「ベース中立」とは、基本判断として、指令油圧が上昇又は下降のどちらの傾向にあるかを判断しないことを意味している。なお、前記所定の微小値（±δ）の範囲は、指令油圧と実油圧の差（Ｄ）がプラスとマイナスを頻繁に繰り返すようなハンチング現象に対してヒステリシスカーブ選択動作がそのまま応答しないようにするために、適切な値の範囲に適宜設定する。

サブ判断ブロック５３２は、前記指令トルクをローパスフィルタ処理し、該ローパスフィルタ処理した指令トルクの傾きが所定時間以上正である場合に「サブ上げ」と判断し、該傾きが所定時間以上負である場合に「サブ下げ」と判断する。ローパスフィルタ処理により、指令トルクのゆっくりした変化に応答し、指令トルクの速い変化には応答しないものとなるので、指令トルクが上昇傾向にあるのか、若しくは下降傾向にあるのかを判定することができる。すなわち、ローパスフィルタ処理した指令トルクの傾きが所定時間以上正である場合は、指令トルクが上昇傾向にあるので、上昇傾向であることを示す「サブ上げ」と判断する。他方、ローパスフィルタ処理した指令トルクの傾きが所定時間以上負である場合は、指令トルクが下降傾向にあるので、下降傾向であることを示す「サブ下げ」と判断する。

加圧／減圧判断ブロック５３４は、
（１）前記ベース判断ブロック５３２で前記「ベース上げ」と判断された場合は、前記指令トルク対指令油圧変換特性生成ブロック５３１に対して、トルクヒステリシス特性における加圧特性（トルク上昇時カーブ４１ａ）を使用するよう指示し、
（２）前記ベース判断ブロック５３２で前記「ベース下げ」と判断された場合は、前記指令トルク対指令油圧変換特性生成ブロック５３１に対して、トルクヒステリシス特性における減圧特性（トルク下降時カーブ４１ｂ）を使用するよう指示し、
（３）前記ベース判断ブロック５３２で前記「ベース中立」と判断された場合は、前記サブ判断ブロック５３３で前記「サブ上げ」と判断しているならば、前記指令トルク対指令油圧変換特性生成ブロック５３１に対して、トルクヒステリシス特性における加圧特性（トルク上昇時カーブ４１ａ）を使用するよう指示し、
（４）同じく前記ベース判断ブロック５３２で前記「ベース中立」と判断された場合であって、しかし、前記サブ判断ブロック５３３で前記「サブ下げ」と判断しているならば、前記指令トルク対指令油圧変換特性生成ブロック５３１に対して、トルクヒステリシス特性における減圧特性（トルク下降時カーブ４１ｂ）を使用するよう指示する。

図５は、本実施例に従う加圧／減圧判断の一動作例を示すタイムチャートである。図５の（ａ）は指令油圧（Ａ：破線）と実油圧（Ｂ：実線）の時間的変化の一例を示し、（ｂ）は（ａ）に示された指令油圧（Ａ）と実油圧（Ｂ）の関係に応じてベース判断ブロック５３２でなされる判断の一例を示している。（ｂ）において、１は「ベース上げ」判断を示し、０は「ベース中立」判断を示し、−１は「ベース下げ」判断を示す。指令油圧（Ａ）と実油圧（Ｂ）との差（Ａ−Ｂ＝Ｄ）が、所定の微小値（アδ）の範囲内の区間では、「ベース中立」（０）と判断される。例えば、指令油圧（Ａ）が減少する過程で、指令油圧（Ａ）と実油圧（Ｂ）との値の大小が所定の微小値範囲内で反転を繰り返す（ハンチングする）ようなとき、「ベース中立」（０）と判断される。（ｃ）はサブ判断ブロック５３３でなされる判断の一例を示しており、１は「サブ上げ」判断を示し、０は「サブ下げ」判断を示す。（ｄ）は加圧／減圧判断ブロック５３４でなされる最終的な加圧／減圧判断の一例を示しており、１は「加圧」判断を示し、０は「減圧」判断を示す。「ベース中立」と判断された区間では、サブ判断ブロック５３３でなされる判断に従って最終的な加圧／減圧判断がなされる。図の例では、指令油圧（Ａ）が減少する過程で指令油圧（Ａ）と実油圧（Ｂ）との間の値の大小関係が所定の微小値範囲内で反転を繰り返す（ハンチングする）区間で、「ベース中立」と判断され、このときロングタイムのサブ判断は「サブ下げ」であるから、ハンチング現象に反応することなく、安定して最終的な減圧判断を下していることが理解できるであろう。

図３に戻ると、指令トルク対指令油圧変換特性生成ブロック５３１は、入力された指令トルクに対して適用する指令トルク対指令油圧変換特性（トルクヒステリシス特性）のうち加圧特性（トルク上昇時カーブ４１ａ）又は減圧特性（トルク下降時カーブ４１ｂ）を、前記加圧／減圧判断ブロック５３４による指示に従って選択し、選択した加圧特性（トルク上昇時カーブ４１ａ）又は減圧特性（トルク下降時カーブ４１ｂ）に従い、該入力された指令トルクに対応する指令油圧を生成し、出力する。なお、指令トルク対指令油圧変換特性生成ブロック５３１において使用する加圧特性のカーブは、基本のトルク上昇時カーブ４１ａをそのまま使用して差し支えないが、減圧特性のカーブについては、基本のトルク下降時カーブ４１ｂをそのまま使用せずに、減圧開始時の実油圧の値に応じて基本のトルク下降時カーブ４１ｂを補正したカーブを使用するものとする。

図４を参照して、トルク下降時カーブ４１ｂの補正例を示す。例えば、トルク上昇時カーブ４１ａ上のＰ１点で減圧開始する（折り返す）場合、油圧制御が該Ｐ１点に達したときの実油圧に基づき補正係数を求め、現在の指令トルクに応じて基本のトルク下降時カーブ４１ｂから求められる指令油圧の値に該補正係数を乗算することにより、補正後の指令油圧を決定する。図４において、破線で示したカーブ４１ｂ１は、Ｐ１点で減圧開始した場合に、上述のように補正することによって得られる減圧特性（トルク下降時カーブ）を例示している。トルク上昇時カーブ４１ａ上のＰ２点で減圧開始する（折り返す）場合も、上述と同様に補正することにより、破線で示すような減圧特性（トルク下降時カーブ）４１ｂ２が得られる。更に、符号は省略してあるが、図４においては、いくつかの異なる減圧開始点に対応してそれぞれ得られるいくつかの減圧特性（トルク下降時カーブ）が破線にて示されている。

以上をまとめると、指令トルク対指令油圧変換特性生成ブロック５３１と加圧／減圧判断ブロック５３４との組み合わせが「特性決定部」として機能しており、この「特性決定部」は、前記「ベース上げ」と判断された場合は前記トルクヒステリシス特性における加圧特性を使用して前記指令油圧を決定し、前記「ベース下げ」と判定された場合は前記トルクヒステリシス特性における減圧特性を使用して前記指令油圧を決定し、前記「ベース中立」と判断された場合は、前記「サブ上げ」と判断されているならば前記トルクヒステリシス特性における加圧特性を使用して前記指令油圧を決定し、前記「サブ下げ」と判断されているならば前記トルクヒステリシス特性における減圧特性を使用して前記指令油圧を決定する。

以上述べたように、本発明によれば、基本的な制御として、指令油圧と実油圧の大小に基づいて所定のトルクヒステリシス特性における加圧特性と減圧特性のどちらを使用するかを決定（選択）するので、油圧式クラッチにおける実際の加圧又は減圧状態を的確に反映した加圧又は減圧特性選択を行うことができ、その結果、簡単な構成でありながら、トルク精度を向上させることができる。また、指令油圧と実油圧との差が所定の微小値範囲内の場合はベース中立と判断し、指令油圧と実油圧の大小に基づく前記選択によらずに、サブ判断部によって判断した指令トルクの変化のロングタイム傾向に基づき、トルクヒステリシス特性における加圧特性と減圧特性のどちらを使用するかを決定（選択）するので、指令油圧と実油圧の大小が微小値で反転を繰り返すようなハンチング現象に対して応答しないようになるので、これによっても、トルク精度を向上させることができる。

Claims (3)

1. 所定のトルクヒステリシス特性に基づいて指令トルクに応じた指令油圧を決定し、該指令油圧に応じた油圧を油圧式クラッチに供給するよう制御する車両の油圧制御装置であって、
   前記指令油圧と前記油圧式クラッチの実油圧との差が所定の微小値範囲内の場合ベース中立と判断し、前記微小値範囲外の場合は、前記指令油圧が前記実油圧より大きければベース上げと判断し、前記指令油圧が前記実油圧よりも小さければベース下げと判断するベース判断部と、
   前記指令トルクをローパスフィルタ処理し、該ローパスフィルタ処理した指令トルクの傾きが所定時間以上正である場合にサブ上げと判断し、該傾きが所定時間以上負である場合にサブ下げと判断するサブ判断部と、
   前記ベース上げと判断された場合は前記トルクヒステリシス特性における加圧特性を使用して前記指令油圧を決定し、前記ベース下げと判定された場合は前記トルクヒステリシス特性における減圧特性を使用して前記指令油圧を決定し、前記ベース中立と判断された場合は、前記サブ判断部が前記サブ上げと判断しているならば前記トルクヒステリシス特性における加圧特性を使用して前記指令油圧を決定し、前記サブ下げと判断しているならば前記トルクヒステリシス特性における減圧特性を使用して前記指令油圧を決定する特性決定部と
   を備えることを特徴とする車両の油圧制御装置。
2. 前記車両は、
   駆動源からの駆動力を主駆動輪及び副駆動輪に伝達する駆動力伝達経路と、
   前記駆動力伝達経路において前記駆動源と副駆動輪との間に配置された前記油圧式クラッチからなる駆動力配分装置と、
   を備え、前記指令トルクは、前記駆動力配分装置に配分するトルクを指令するものである請求項１の車両の油圧制御装置。
3. 車両の油圧制御装置において、所定のトルクヒステリシス特性に基づいて指令トルクに応じた指令油圧を決定し、該指令油圧に応じた油圧を油圧式クラッチに供給するよう制御する方法であって、
   前記指令油圧と前記油圧式クラッチの実油圧との差が所定の微小値範囲内の場合ベース中立と判断し、前記微小値範囲外の場合は、前記指令油圧が前記実油圧より大きければベース上げと判断し、前記指令油圧が前記実油圧よりも小さければベース下げと判断することと、
   前記指令トルクをローパスフィルタ処理し、該ローパスフィルタ処理した指令トルクの傾きが所定時間以上正である場合にサブ上げと判断し、該傾きが所定時間以上負である場合にサブ下げと判断することと、
   前記ベース上げと判断された場合は前記トルクヒステリシス特性における加圧特性を使用して前記指令油圧を決定し、前記ベース下げと判定された場合は前記トルクヒステリシス特性における減圧特性を使用して前記指令油圧を決定し、前記ベース中立と判断された場合は、前記サブ上げと判断されているとき前記トルクヒステリシス特性における加圧特性を使用して前記指令油圧を決定し、前記サブ下げと判断されているとき前記トルクヒステリシス特性における減圧特性を使用して前記指令油圧を決定すること、
   からなる方法。

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