JP6266496B2

JP6266496B2 - 無段変速機の変速制御装置

Info

Publication number: JP6266496B2
Application number: JP2014237272A
Authority: JP
Inventors: 拓一郎池田
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2034-11-25
Also published as: JP2016098923A

Description

本発明は、無段変速機の変速制御装置に関する。

従来、変速機の一つとして、無段変速機が一般的に知られている。無段変速機はエンジンからの駆動力を入力軸で受け取り、出力軸から駆動輪へと伝達する。

変速制御装置は無段変速機に接続され、その制御を行う。

変速制御装置はアクセルペダル開度とエンジン回転数を他の機器から取得し、それらに基づきに無段変速機の目標変速比を決定し、変速比が目標変速比になるように制御する。

実際の変速比（実変速比）は、変速機の入力軸と出力軸の其々に取り付けられた回転数センサの値を変速制御装置が読み取り、その値を基に算出される。

目標変速比と、実変速比との比較を行うことで、変速機制御が正常に行われているかを確認することができる。（例えば、特許文献１参照。）

特開平９−３２９２２８号公報

しかしながら、上記従来の変速制御装置では、異常発生個所が１カ所のみの場合は正しく異常検出することが可能だが、２カ所以上に異常が発生した場合、正しく異常検出できないおそれがある。例えば、入力軸と出力軸それぞれの回転数が同時に異常になった場合、各回転数の値が不正確であるにもかかわらず、算出された実変速比が結果として正常範囲におさまってしまう事態も発生し得るからである。

そこで、本発明は、変速機の異常検出の信頼性を向上させることを目的とする。

本発明は、エンジンの回転数とアクセル開度とに基づいて目標変速比を算出する目標変速比算出手段と、エンジンと接続される入力軸に設けられる回転数センサから取得される入力軸回転数と、駆動輪と接続される出力軸に設けられる回転数センサから取得される出力軸回転数とに基づいて、第１検出変速比を算出する第１検出変速比算出手段と、を備える無段変速機の変速制御装置において、エンジン回転数、車速に基づいて第２検出変速比を算出する第２検出変速比算出手段を備え、前記目標変速比と、前記第１検出変速比と、前記第２検出変速比に基づいて前記無段変速機の異常を判断することを特徴とする。

本発明は、変速機の異常検出の信頼性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る変速制御装置が適用される無段変速機の構成を示す構成図本発明の実施形態に係る変速制御装置におけるデータ処理を示すデータフロー図本発明の実施形態に係る変速制御装置における処理の一例を示すフローチャート本発明の実施形態に係る変速制御装置における処理の第１の変形例を示すフローチャート本発明の実施形態に係る変速制御装置における処理の第２の変形例を示すフローチャート

図１は、本実施形態に係る変速制御装置１とその周辺機器を示すブロック図である。

変速機と変速制御装置１は、４輪車などの車両に搭載されている。

車両は、走行する為の駆動輪１９を備える。

エンジン１５は、内燃機関および／または電動機を含むことができる。エンジン１５が出力する動力は、駆動輪１９に伝達され、車両を走行させる。エンジン１５と駆動輪１９との間の動力伝達経路には、変速機が設けられている。

変速機は、エンジン１５の出力軸１０の回転を変速して駆動輪１９に伝達する。変速機は、トルクコンバータと、多段型または無段型の減速機、前後進切替機構を備えることができる。変速機は、変速比を変化させるためのプライマリプーリ３、セカンダリプーリ４、ベルト５で構成される動力伝達機構を備える。

プライマリプーリ３は、エンジン１５から出力される駆動力を受け取る為の入力軸２が接続されている。セカンダリプーリ４は、駆動輪１９に対して駆動力を出力する為の出力軸１０が接続されている。

変速機は、各プーリのベルト接触半径を制御する為の油圧制御装置を備える。変速機は、油圧制御装置を制御し、変速比を変化させるための複数のバルブを含むプライマリプーリ制御用ソレノイド８、セカンダリプーリ制御用ソレノイド９を備える。

変速制御装置１は、電子制御装置である。変速制御装置１は、乗員の指示に応じた変速比を提供するように、また、車両の走行状態に応じた変速比を提供するように変速機を制御する。変速制御装置１は、乗員の指示、車両の状況に応じた目標とする変速比（目標変速比）を算出する。変速制御装置１は、目標変速比が得られるようにソレノイドを制御する。具体的には、変速制御装置１は、目標とする変速比が得られるように各ソレノイドへの通電状態を調節する。

変速機は、エンジン１５から変速機へ伝達される回転数、すなわち変速機の入力回転数を検出するための入力軸回転数センサ１１と、エンジン１５から変速機へ伝達される回転数、すなわち変速機の入力回転数を検出するための出力軸回転数センサ１２を備える。

入力軸回転数センサ１１、出力軸回転数センサ１２は、入力軸２、出力軸１０にそれぞれ接続され回転数を検出している。これら入力軸回転数センサ１１、出力軸回転数センサ１２により検出された入力回転数と出力回転数は、変速制御装置１に入力される。

変速制御装置１は、マイクロコンピュータ(ＣＰＵ)を備えている。ＣＰＵは、各センサからの情報を取得する為の入力端子、各ソレノイドの制御信号を送出する為の出力端子、プログラムを実行する為の処理装置、プログラムを格納する為の記憶媒体、駆動系を構成する他の機器との通信を行う為の通信機能、を備えている。

プログラムは、ＣＰＵによって実行されることによって、変速制御装置１をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される制御方法を実行するように変速制御装置１を機能させる。プログラムは目標変速比計算処理と、第１検出変速比計算処理と、第２検出変速比計算処理を含み、ＣＰＵに実行されることによって変速制御装置１にこれらの機能を提供する。

目標変速比計算と、第１検出変速比計算と、第２検出変速比計算の構成は、変速機が搭載される車両の形態や、走行状況に応じて選択することができる。例えば、駆動輪１９の直径によって、車速から回転数への計算式が変わる為、駆動輪１９の直径に応じた計算式を設定するなどである。

ＣＰＵは、各センサからの情報を取得する為の入力端子、各ソレノイドの制御信号を送出する為の出力端子、プログラムを実行する為の処理装置、プログラムを格納する為の記憶媒体、駆動系を構成する他の機器との通信を行う為の通信機能、を備えている。ＣＰＵは車載ネットワーク２１に通信機能を介して接続されていて、車載ネットワーク２１に情報を送信したり、他の機器、例えばアクセルペダルセンサ１７や車速センサ１８などから情報を受け取ることができる。

変速制御装置１は、ソレノイドの制御を円滑に行う為のソレノイド駆動回路を備える。変速制御装置１はＣＰＵの通信機能、入力端子、出力端子を使用することでソレノイド駆動回路を制御することができる。ＣＰＵは、対象となるソレノイド駆動回路に対し、通電状態の指令信号を出力するための端子を有し、指令信号を出力する制御手段を提供する。ソレノイド駆動回路は、ＣＰＵから入力された指令信号に従い、ソレノイドの通電状態を制御する。

例えば、プライマリプーリ制御用ソレノイド８に接続されたソレノイド駆動回路は、ＣＰＵから出力された指令信号に応じた電流をプライマリプーリ制御用ソレノイド８に通電する。

各ソレノイド駆動回路は、対応するソレノイドへの通電状態を示すモニタ信号を生成し、出力する。
ＣＰＵは、各ソレノイド駆動回路から出力されるモニタ信号を受信し入力するための端子を有する。

エンジン１５は、駆動力を発生させ、変速機の入力軸２へ伝える。

エンジン制御装置（ＥＣＵ）１６はエンジン１５の制御を行うとともに、通信機能を介し、エンジン回転数を含む動作情報を車載ネットワーク２１に出力する。

アクセルペダルセンサ１７は、乗員が踏み込んだアクセルペダルの情報を、アクセル開度として、通信機能を介して車載ネットワーク２１に出力する。

車速センサ１８は、車両の速度を検出し、その情報を通信機能により車載ネットワーク２１に出力する。

図２は各センサ類で取得された情報をどのように処理するかを示すデータフロー図である。

変速制御装置１は、変速機の制御を開始すると、アクセルペダルセンサ１７からアクセル開度を、ＥＣＵ１６からエンジン回転数をそれぞれ取得し、それらを基に目標変速比計算処理Ｄ３を実行し、目標変速比を算出する。変速制御装置１は、実際の変速比が目標変速比になるように変速機を制御する。

変速制御装置１は、変速機の制御を行う一方、並行して第１検出変速比と第２検出変速比を算出する。

変速制御装置１は入力軸回転数センサ１１から入力された入力軸回転数と、出力軸回転数センサ１２から入力された出力軸回転数を基に、第１検出変速比計算処理Ｄ１を実行し、第１検出変速比を算出する。

第１検出変速比計算処理Ｄ１は一般的に以下の数式で表される。
ｇｒ１＝ωｉｎ／ωｏｕｔ
ただし、
ｇｒ１: 第１検出変速比
ωｉｎ：入力軸回転数
ωｏｕｔ：出力軸回転数
となる。

また、第１検出変速比とは別に、車速センサ１８から車載ネットワーク２１にを介して取得した車速と、ＥＣＵ１６から車載ネットワーク２１にを介して取得したエンジン回転数を基に、第２検出変速比計算処理Ｄ２を実行し、第２検出変速比を算出する。

第２検出変速比計算処理Ｄ２は一般的に以下の数式で表される。
ｇｒ２＝Ａ ×ωｅｎｇ／（Ｖ／（２πｒ））
ただし、
ｇｒ２: 第２検出変速比
Ａ :駆動伝達系の構成要素による係数
ωｅｎｇ：エンジン回転数
Ｖ：車速
ｒ：駆動輪半径
となる。

ここでＡは、車両に搭載される駆動系の構成により決定されるパラメータとなる。例えばトルクコンバータの減速比や、前後進切替機構の歯車比などが要因としてあげられる。

また、車両の構成により、車速の代わりに駆動輪１９の回転数が取得される場合は、車速の代わりに駆動輪１９の回転数を用いることができる。

変速制御装置１は、異常診断が必要とされる時に、目標変速比と、第１検出変速比と、第２検出変速比に基づき、異常診断Ｄ４を行う。異常診断が必要とされる時は、車両の状況に応じて決めることができる。例えば、車速が５ｋｍ／ｈ以上の時や、エンジン回転数が２０００ｒｐｍ以上の時など車両に応じて決定することができる。

この異常診断において、目標変速比と第１検出変速比と第２検出変速比は、変速機の正常動作時には、センサや計算により発生する誤差を除き、ほぼ等しい値となる事が期待される。逆に異常発生時には何れか、または全ての値が乖離することになる。その為、異常診断に使用する比較の組み合わせは、車両の形態、状況に応じて変更することができる。

図３は異常診断処理のフローチャートである。

異常判定処理では、最初にエンジン回転数を取得し（ステップＳ１０１）、アクセル開度を取得し、（ステップＳ１０２）、目標変速比を算出する。（ステップＳ１０３）を行う。

次に、入力軸回転数を取得し（ステップＳ１０４）、出力軸回転数を取得し（ステップＳ１０５）、第１検出変速比の算出を行う（ステップＳ１０６）。そして、車速を取得し（ステップＳ１０７）、得られた車速と先に取得しているエンジン回転数と合わせて、第２検出変速比を算出する（ステップＳ１０８）。

異常検出に必要な情報の取得の後、比較処理を行う。

ステップＳ１０９において、前記目標変速比と前記第１検出変速比の比較を行い、二つの値の差が第１異常判定閾値を超えた状態が、定められた第１異常判定時間の間継続した場合、異常が発生している判断する。

ステップＳ１１０において、目標変速比と第２検出変速比の比較も行う。目標変速比と第２検出変速比の第２異常判定閾値を超えた状態が、定められた第２異常判定時間の間継続した場合、異常が発生していると判断する。

ステップＳ１１１において、第１検出変速比と第２検出変速比の比較も行う。第１検出変速比と第２検出変速比の差が、第３異常判定閾値を超えた状態が、定められた第３異常判定時間の間継続した場合、異常が発生していると判断する。

この場合の第１異常判定閾値と、第２異常判定閾値と、第１異常判定時間と、第２異常判定時間は、車両の形態や車両の置かれた状況、走行状態に応じて定めることが出来る。

正常と判定された場合は、正常処理を行う（ステップＳ１１２）。

異常と判定された場合は、安全確保のための異常処理を行う。（ステップＳ１１３）
図４は異常診断処理のフローチャートである。図３と異なる点は、異常判定処理において、ステップＳ２０９での第１検出変速比と目標変速比の比較、ステップＳ２１０での第２検出変速比と目標変速比の比較、といったように、比較処理を限定して実施している点にある。

図５は異常診断処理のフローチャートである。図３と異なる点は、異常判定処理において、ステップＳ３０９での第１検出変速比と目標変速比の比較、ステップＳ３１０での第２検出変速比と第１検出変速比の比較、といったように、比較処理を限定して実施している点にある。

変速制御装置１は、前記異常診断により異常を検出した場合、車両の安全を確保するために必要な措置を行うことができる。この場合の必要な措置については、車両の形態、状況に応じて選択することができる。

例えば、元圧制御弁１３に接続された元圧制御弁制御用ソレノイド１４を制御し、プライマリプーリ制御用油圧制御装置６とセカンダリプーリ制御用油圧制御装置７に供給される油圧を停止させることで、変速比制御を停止させることができる。また、クラッチの接続を解除し、エンジン１５から駆動輪１９に至る駆動力の伝達を切断し、車両を停止させることもできる。また、変速比をＬｏ側に固定することとで、最低限の走行能力を残すような措置を行うこともできる。

以上のように、目標変速比と第１検出変速比と第２検出変速比を異常診断に使用し、少なくとも２通りの比較を行うことで、異常検出の冗長性を確保することができる。

仮に、出力軸回転数センサ１２、又は入力軸回転数センサ１１と、プーリ制御用の油圧制御に同時に異常が発生する場合、目標変速比と第１検出変速比のみで異常診断を行うと、異常が発生しているのにもかかわらず正常動作と判断してしまう可能性がある。しかし、異なる二つの検出変速比を異常診断に用いることで、異常診断に冗長性を持たせることとなり、確実に異常を検出し、安全確保に必要な措置を実施することが可能となる。

１変速制御装置
２入力軸
３プライマリプーリ
４セカンダリプーリ
５ベルト
６プライマリプーリ制御用油圧制御装置
７セカンダリプーリ制御用油圧制御装置
８プライマリプーリ制御用ソレノイド
９セカンダリプーリ制御用ソレノイド
１０出力軸
１１入力軸回転数センサ
１２出力軸回転数センサ
１３元圧制御弁
１４元圧制御弁ソレノイド
１５エンジン
１６エンジン制御装置（ＥＣＵ）
１７アクセルペダルセンサ
１８車速センサ
１９駆動輪
２０オイルポンプ（プーリ制御用油圧供給源）
２１車載ネットワーク

Claims

エンジンの回転数とアクセル開度とに基づいて目標変速比を算出する目標変速比算出手段と、
エンジンと接続される入力軸に設けられる回転数センサから取得される入力軸回転数と、駆動輪と接続される出力軸に設けられる回転数センサから取得される出力軸回転数とに基づいて、第１検出変速比を算出する第１検出変速比算出手段と、
を備える無段変速機の変速制御装置において、
エンジン回転数、車速に基づいて第２検出変速比を算出する第２検出変速比算出手段を備え、
前記目標変速比と、前記第１検出変速比と、前記第２検出変速比とに基づいて前記無段変速機の異常を判断することを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
前記目標変速比と第１検出変速比とを比較または前記目標変速比と第２検出変速比とを比較し、二つの値が乖離している場合に、前記無段変速機の異常と判断することを特徴とする請求項１に記載の変速制御装置。
前記目標変速比と第１検出変速比と第２検出変速比を比較し、３つの値がそれぞれ乖離している場合に、前記無段変速機の異常と判断することを特徴とする請求項２に記載の変速制御装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載された変速制御装置において、前記目標変速比と第１検出変速比と第２検出変速比に基づいて無段変速機に異常が発生したことを検知した場合に、元圧制御弁を操作することにより油圧供給を停止させ変速制御を停止させることを特徴とする変速制御装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載された変速制御装置において、前記目標変速比と第１検出変速比と第２検出変速比に基づいて無段変速機に異常が発生したことを検知した場合に、変速機の変速比を低速側に設定することを特徴とする変速制御装置。