JP6379281B2 - 無段変速機の制御装置、およびその制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は無段変速機の制御に関するものである。
アップシフトからダウンシフトに切り替えられる際に、アップシフトにおけるフィードバック制御で用いていた積分項をリセットする無段変速機の制御装置がJP2011−127658Aに開示されている。
上記の技術では、アップシフトの積分項をステップ的にリセットした後に、ダウンシフトの積分項の演算が開始される。
これにより、アップシフトからダウンシフトへ切り替わる応答性が向上するものの、アップシフトからダウンシフトへ急激に切り替わるため、運転者に違和感を与えるおそれがある。
これに対し、アップシフトからダウンシフトへの急激な切り替えを抑制するために、アップシフトの積分項を所定勾配で徐々に減少させることが考えられる。
しかし、アップシフトの積分項を所定勾配で徐々に減少させると、アップシフトの積分項が所定勾配で低下してリセットされた後に、ダウンシフトの積分項が演算されることになる。そのため、ダウンシフトの積分項の演算開始、つまりダウンシフトの開始が遅くなり、アップシフトからダウンシフトへ切り替わる応答性が低下する。
本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、アップシフトからダウンシフト、またはダウンシフトからアップシフトへ切り替わる際の応答性を向上させるとともに、切り替え時に運転者に違和感を与えないようにすることを目的とする。
本発明のある態様に係る無段変速機の制御装置は、フィードバック制御を行うことで無段変速機の運転状態を制御する無段変速機の制御装置であって、無段変速機の変速がアップシフト、ダウンシフトのいずれかである第1変速からもう一方の第2変速へ切り替わる切替条件が成立した場合、第1変速のフィードバック制御における積分項を第1所定勾配で減少させてゼロにするとともに、切替条件の成立から第1変速のフィードバック制御における積分項がゼロとなるまでの間に第2変速のフィードバック制御における積分項の演算を開始し、第1変速のフィードバック制御における積分項と第2変速のフィードバック制御における積分項との総和に基づいて無段変速機を変速させる変速部を備える。
本発明の別の態様に係る無段変速機の制御方法は、フィードバック制御を行うことで無段変速機の運転状態を制御する無段変速機の制御方法であって、無段変速機の変速がアップシフト、ダウンシフトのいずれかである第1変速からもう一方の第2変速へ切り替わる切替条件が成立した場合、第1変速のフィードバック制御における積分項を第1所定勾配で減少させてゼロにするとともに、切替条件の成立から第1変速のフィードバック制御における積分項がゼロとなるまでの間に第2変速のフィードバック制御における積分項の演算を開始し、第1変速のフィードバック制御における積分項と第2変速のフィードバック制御における積分項との総和に基づいて無段変速機を変速させる。
これら態様によると、第1変速のフィードバック制御における積分項が第1所定勾配で徐々に減少するとともに、第1変速のフィードバック制御における積分項がゼロとなる前に第2変速のフィードバック制御における積分項の演算を開始するので、第2変速の応答性を向上するとともに、第1変速から第2変速への切り替え時に運転者に違和感を与えることを抑制することができる。
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、変速機の「変速比」は、変速機の入力回転速度を変速機の出力回転速度で割って得られる値である。また、「最Low変速比」は変速機の変速比が車両の発進時などに使用される最大変速比である。「最High変速比」は変速機の最小変速比である。変速比が大きくなるようにLow側に変化することをダウンシフトといい、変速比が小さくなるようにHigh側に変化することをアップシフトという。
図1は、本実施形態の変速機4を搭載したハイブリッド車両の構成を示す説明図である。
車両は駆動源としてエンジン1及びモータジェネレータ2を備える。エンジン1又はモータジェネレータ2の出力回転は、前後進切替機構3、変速機4、終減速機構5を介して駆動輪6へと伝達される。
エンジン1には、エンジン制御アクチュエータ10が備えられる。エンジン制御アクチュエータ10は、後述するエンジンコントロールユニット84の指令に基づいてエンジン1を所望のトルクで動作させ、出力軸11を回転させる。エンジン1とモータジェネレータ2との間には、これらの間の回転を断続する第1クラッチ12が備えられる。
モータジェネレータ2は、インバータ21から出力される電力により駆動される。モータジェネレータ2の回生電力は、インバータ21に入力される。インバータ21は、後述するモータコントロールユニット83の指令に基づいてモータジェネレータ2を所望のトルクで動作させる。モータジェネレータ2は、例えば三相交流により駆動される同期型回転電機により構成される。インバータ21は、バッテリ22に接続される。
前後進切替機構3は、エンジン1及びモータジェネレータ2からなる駆動源と変速機4との間に備えられる。前後進切替機構3は、出力軸23から入力される回転を、正転方向(前進走行)又は逆転方向(後退走行)に切り替え、変速機4へと入力する。前後進切替機構3は、ダブルピニオン式の遊星歯車機構30と、前進クラッチ31と、後退ブレーキ32とを備え、前進クラッチ31を締結した場合に正転方向に、後退ブレーキ32が締結されたときに逆転方向に切り替えられる。
遊星歯車機構30は、駆動源の回転が入力されるサンギヤと、リングギヤと、サンギヤ及び前記リングギヤと噛み合うピニオンギヤを支持するキャリアとにより構成される。前進クラッチ31は、締結状態によりサンギヤとキャリアとを一体回転可能に構成され、後退ブレーキ32は、締結状態によりリングギヤの回転を停止可能に構成される。
前後進切替機構3の前進クラッチ31及び後退ブレーキ32の一方は、エンジン1及びモータジェネレータ2と変速機4と間の回転を断続する第2クラッチとして構成される。
変速機4は、プライマリプーリ42とセカンダリプーリ43とにベルト44が掛け渡されて構成され、プライマリプーリ42とセカンダリプーリ43との溝幅をそれぞれ変更することでベルト44の巻掛け径を変更して変速を行うベルト式無段変速機構(バリエータ)である。
プライマリプーリ42は、固定プーリ42aと可動プーリ42bとを備える。プライマリ油圧室45に供給されるプライマリ油圧により可動プーリ42bが可動することにより、プライマリプーリ42の溝幅が変更される。
セカンダリプーリ43は、固定プーリ43aと可動プーリ43bとを備える。セカンダリ油圧室46に供給されるセカンダリ油圧により可動プーリ43bが稼働することにより、セカンダリプーリ43の溝幅が変更される。
ベルト44は、プライマリプーリ42の固定プーリ42aと可動プーリ42bとにより形成されるV字形状をなすシーブ面と、セカンダリプーリ43の固定プーリ43aと可動プーリ43bとにより形成されるV字形状をなすシーブ面に掛け渡される。
終減速機構5は、変速機4の変速機出力軸41からの出力回転を駆動輪6に伝達する。終減速機構5は、複数の歯車列52及びディファレンシャルギア56を備える。ディファレンシャルギア56には車軸51が連結され、駆動輪6を回転する。
駆動輪6には、ブレーキ61が備えられる。ブレーキ61は、後述するブレーキコントロールユニット82からの指令に基づいて、ブレーキアクチュエータ62により制動力が制御される。ブレーキアクチュエータ62は、ブレーキペダル63の踏力を検出するブレーキセンサ64の検出量に基づいて、ブレーキ61の制動力を制御する。ブレーキアクチュエータ62は液圧式であってもよく、ブレーキセンサ64がブレーキペダル63の踏力に基づいてブレーキ液圧に変換し、このブレーキ液圧に基づいて、ブレーキアクチュエータ62がブレーキ61の制動力を制御してもよい。
変速機4のプライマリプーリ42及びセカンダリプーリ43には、変速油圧コントロールユニット7からの油圧が供給される。
変速油圧コントロールユニット7は、オイルポンプ70から出力される作動油(潤滑油にも用いられる)により発生する油圧をライン圧PLに制御するレギュレータ弁71と、レギュレータ弁71を動作させるライン圧ソレノイド72とを備える。ライン圧PLは、ライン圧油路73により第1調圧弁74及び第2調圧弁77に供給される。第1調圧弁74は、プライマリ油圧ソレノイド75により動作されて、プライマリ圧油路76にプライマリ油圧を供給する。第2調圧弁77は、セカンダリ油圧ソレノイド78に動作されて、セカンダリ圧油路79にセカンダリ油圧を供給する。ライン圧ソレノイド72、プライマリ油圧ソレノイド75及びセカンダリ油圧ソレノイド78は、CVTコントロールユニット81からの指令に応じて動作し、各油圧を制御する。変速油圧コントロールユニット7はまた、前後進切替機構3、変速機4等に潤滑油を供給する。
オイルポンプ70は、モータジェネレータ2と前後進切替機構3との間の出力軸23にスプロケットやチェーンなどを介して連結しており、出力軸23の回転が伝達されて駆動する。
CVTコントロールユニット81と、ブレーキコントロールユニット82と、モータコントロールユニット83と、エンジンコントロールユニット84と、は、後述するハイブリッドコントロールモジュール80と共に、互いに通信可能なCAN90を介して接続される。
CVTコントロールユニット81は、プライマリ回転センサ88、セカンダリ回転センサ89等からの信号が入力され、入力された信号に基づいて変速油圧コントロールユニット7に指令を送る。変速油圧コントロールユニット7の油圧は、変速機4及び前後進切替機構3にも供給される。CVTコントロールユニット81は、前後進切替機構3の前進クラッチ31及び後退ブレーキ32の締結状態も制御する。
ハイブリッドコントロールモジュール80は、車両全体の消費エネルギーを管理し、エンジン1及びモータジェネレータ2の駆動を制御してエネルギー効率が高くなるように制御する。
ハイブリッドコントロールモジュール80には、アクセル開度センサ85、車速センサ86、インヒビタスイッチセンサ87等からの信号及びCAN通信線を介して各コントロールユニットからの情報が入力される。ハイブリッドコントロールモジュール80は、これらの信号及び情報から、目標駆動トルクと目標制動トルクとを算出する。目標制動トルクから、モータジェネレータ2で発生可能な最大限の回生トルク分である回生制動トルク分を差し引いた残りを液圧制動トルクとし、回生制動トルクと液圧制動トルクの総和により目標制動トルクを得る。ハイブリッドコントロールモジュール80は、減速時にモータジェネレータ2で回生を行い電力を回収する。
ブレーキコントロールユニット82は、ハイブリッドコントロールモジュール80からの制御指令に基づいて、ブレーキアクチュエータ62に駆動指令を出力する。ブレーキコントロールユニット82は、ブレーキアクチュエータ62で発生しているブレーキ液圧の情報を取得してハイブリッドコントロールモジュール80に送る。
モータコントロールユニット83は、ハイブリッドコントロールモジュール80からの制御指令に基づいて、インバータ21に対し目標力行指令(正トルク指令)又は目標回生指令(負トルク指令)を出力する。モータコントロールユニット83は、モータジェネレータ2に印加する実電流値等を検出することで、実モータ駆動トルク情報を取得し、ハイブリッドコントロールモジュール80に送る。
エンジンコントロールユニット84は、ハイブリッドコントロールモジュール80からの制御指令に基づき、エンジン制御アクチュエータ10に対し駆動指令を出力する。エンジンコントロールユニット84は、エンジン1の回転速度や燃料噴射量等により得られる実エンジン駆動トルク情報をハイブリッドコントロールモジュール80に送る。
ハイブリッドコントロールモジュール80は、次のようなモードに対応した制御を実行する。
車両は、電気自動車モード(以下、「EVモード」という。)と、ハイブリッド車モード(以下、「HEVモード」という。)とを運転モードとして有する。
「EVモード」は、第1クラッチ12を解放状態とし、駆動源をモータジェネレータ2のみとするモードである。「EVモード」は、例えば、要求駆動力が低く、バッテリSOC(State of Charge)が十分に確保されている場合に選択される。
「HEVモード」は、第1クラッチ12を締結状態とし、駆動源をエンジン1とモータジェネレータ2とするモードである。「HEVモード」は、例えば、要求駆動力が大きいとき、又は、モータジェネレータ2を駆動させるためのバッテリSOCが不足している場合に選択される。
本実施形態では、CVTコントロールユニット81は、フィードバック制御を行うことで変速機4の運転状態を制御する。これにより、変速機4の実変速比iaが目標変速比itに追従するように変化する。フィードバック制御としては、PID制御が用いられている。PID制御を用いたフィードバック制御では、変速機4が一方のアップシフト、またはダウンシフト(第1変速)から、もう一方のダウンシフト、またはアップシフト(第2変速)に切り替えられる場合には、例えばアップシフトにおけるフィードバック制御の積分器の操作量であるアップ側積分項Iupを徐々に減少させてゼロにリセットした後に、ダウンシフトにおけるフィードバック制御の積分器の操作量であるダウン側積分項Idownの演算を開始することが考えられる。
しかし、アップ側積分項Iupを徐々に減少させてゼロにリセットした後に、ダウン側積分項Idownの演算を開始すると、アップ側積分項Iupの減少を開始してからダウン側積分項Idownの演算を開始するまでの間、ダウンシフトが実行されず、変速の応答性が悪くなる。
また、アップ側積分項Iupをステップ的にゼロにすることで、変速の応答性を向上させることが可能であるが、この場合、アップシフトからダウンシフトに急激に切り替わるため、変速時に発生するショックが大きくなり、運転者に違和感を与えるおそれがある。
そこで、本実施形態では、変速機4がアップシフト(第1変速)から、ダウンシフト(第2変速)に切り替えられる際のフィードバック制御の積分項Iを、以下の方法により演算する。
積分項Iの演算方法について、図2のフローチャートを用いて説明する。以下の演算は所定の短い時間で繰り返し行われている。
ステップS100では、CVTコントロールユニット81は、アクセルペダルが踏み込まれているかどうか判定する。CVTコントロールユニット81は、アクセル開度センサ85からの信号に基づいてアクセル開度APOがゼロの場合に、アクセルペダルが踏み込まれていないと判定する。アクセルペダルが踏み込まれていない場合には処理はステップS101に進み、アクセルペダルが踏み込まれている場合には処理はステップS105に進む。
ステップS101では、CVTコントロールユニット81は、ダウンシフトの変速指令が出力されているかどうか判定する。
変速機4は、図3に示す変速マップに基づいて変速が実行される。この変速マップでは、変速機4の動作点が車速VSPとプライマリ回転速度Npriとにより定義される。変速機4の動作点と変速マップ左下隅の零点を結ぶ線の傾きが変速機4の変速比に対応する。変速機4は、図3に示す最Low変速線と最High変速線との間で変速することができる。この変速マップには、詳しくは図示しないがアクセル開度APO毎に変速線が設定されており、変速機4の変速はアクセル開度APOに応じて選択される変速線に従って行われる。変速マップには、アクセルペダルが踏み込まれていない場合(アクセル開度APO=0)の変速線としてコースト変速線が設定されている。コースト変速線は、車速VSPが第1所定車速VSP1以上の場合には最High変速線と一致しており、車速VSPが第1所定車速VSP1よりも低い第2所定車速VSP2以下の場合には最Low変速線と一致している。図3においては、コースト変速線を破線で示し、最Low変速線、及び最High変速線と一致する場合には、説明のためコースト変速線をずらして記載している。
アクセルペダルが踏み込まれていない場合には、コースト変速線に沿って変速機4の実変速比iaが変化するように変速機4の目標変速比itが設定されている。車速VSPが第1所定車速VSP1以上であり、コースト変速線と最High変速線とが一致する場合には、実変速比iaがばらつきなどに起因して最High変速比からずれないように目標変速比itは最High変速比よりもHigh側に設定されている。即ち、ハード的に取り得ることができる最もHigh側の変速比(所謂メカHigh変速比)は、製造ばらつき等によりユニット毎に異なっていることから、ばらつきが最もHigh側である場合の変速比を目標変速比itとし、実変速比iaを極力High側に設定することで、燃費向上を図っている。しかしながら、上述したようにばらつきに起因してユニットによってはメカHigh変速比が目標変速比itよりLow側となることがあり、この場合、コースト変速線と最High変速線とが一致する領域においては、変速機4には実変速比iaを目標変速比itとするために常にアップシフトの変速指令が出力されており、アップ側積分項Iupが蓄積されている。
そして、車速VSPが低下し、第1所定車速VSP1よりも低くなると、最High変速比よりもさらにHigh側に設定されていた目標変速比itがLow側に変更され、ダウンシフトの変速指令が出力される。
ステップS101においてダウンシフトの変速指令が出力されていると判定された場合には、処理はステップS102に進み、ダウンシフトの変速指令が出力されていないと判定された場合には、今回の処理は終了する。
ステップS102では、CVTコントロールユニット81は、目標変速比itが実変速比iaよりもLow側になったかどうか判定する。CVTコントロールユニット81は、目標変速比itがLow側に変更され、目標変速比itが実変速比iaよりも大きい場合に目標変速比itが実変速比iaよりもLow側になったと判定する。目標変速比itが実変速比iaよりもLow側になった場合には処理はステップS103に進み、目標変速比itが実変速比iaよりもLow側になっていない場合には今回の処理は終了する。
CVTコントロールユニット81は、ステップS101においてダウンシフトの変速指令が出力され、ステップS102において目標変速比itが実変速比iaよりもLow側になったと判定すると、アップ側積分項Iupをリセットする条件(アップシフト(第1変速)からダウンシフト(第2変速)への切替条件)が成立したと判定する。すなわち、変速機4の運転状態が、最High変速線に基づく運転状態から、コースト変速線に基づく運転状態に変更されたと判定する。これにより、処理はステップS103に進む。
ステップS103では、CVTコントロールユニット81は、アップ側積分項Iupがゼロよりも大きいかどうか判定する。本実施形態では、アップ側積分項Iupが蓄積されている場合には、アップ側積分項Iupは正の値で示される。一方、ダウン側積分項Idownが蓄積されている場合には、ダウン側積分項Idownは負の値で示される。すなわち、ダウン側積分項Idownは、絶対値が大きくなるほど蓄積量が大きくなる。アップ側積分項Iupがゼロよりも大きい場合には処理はステップS104に進み、アップ側積分項Iupがゼロの場合には今回の処理は終了する。
ステップS104では、CVTコントロールユニット81は、アップ側積分項Iupをリセットする条件が初めて成立した時のアップ側積分項Iupを記憶し、記憶したアップ側積分項Iupが第1所定時間T1でゼロとなる第1所定勾配G1を設定し、第1所定勾配G1でアップ側積分項Iupを徐々に減少させる。第1所定時間T1は予め設定されており、アップ側積分項Iupを減少させる際に、アップ側積分項Iupが急激に減少して運転者に違和感を与えることを抑制するように設定されている。
ステップS100でアクセルペダルが踏み込まれていると判定された場合には、ステップS105において、CVTコントロールユニット81は、運転モードがEVモードからHEVモードに変更され、エンジン1の始動指令とダウンシフトの変速指令とが出力されているかどうか判定する。すなわち、アクセルペダルが踏み込まれて、エンジン1によって発生するトルクを用いた加速要求、及びダウンシフトの変速指令が出力されているかどうか判定する。エンジン1による加速要求、及びダウンシフトの変速指令が出力されている場合には処理はステップS106に進み、エンジン1による加速要求、またはダウンシフトの変速指令が出力されていない場合には今回の処理は終了する。
ステップS106では、CVTコントロールユニット81は、アップ側積分項Iupがゼロよりも大きいかどうか判定する。アップ側積分項Iupがゼロよりも大きい場合には処理はステップS107に進み、アップ側積分項Iupがゼロの場合には今回の処理は終了する。
ステップS107では、CVTコントロールユニット81は、アップ側積分項Iupをリセットする条件が初めて成立した時のアップ側積分項Iupを記憶し、記憶したアップ側積分項Iupが第2所定時間T2でゼロとなる第2所定勾配G2を設定し、第2所定勾配G2でアップ側積分項Iupを徐々に減少させる。第2所定時間T2は第1所定時間T1よりも短く、第2所定勾配G2は第1所定勾配G1よりも小さい(第2所定勾配G2に基づく単位時間当たりの減少量は、第1所定勾配G1に基づく単位時間当たりの減少量より大きい。)。すなわち、ここでのアップ側積分項Iupの減少速度(単位時間当たりの減少量)はステップS104における減少速度よりも大きく、或るアップ側積分項Iupを第2所定勾配G2によって減少させると、アップ側積分項Iupは第1所定勾配G1によって減少させる場合よりも早くゼロとなる。
ステップS108では、CVTコントロールユニット81は、アップ側積分項Iupがゼロとなる前に、実変速比iaが最High変速比からコースト変速線に沿ってLow側に変化したかどうか判定する。具体的には、CVTコントロールユニット81は、アップ側積分項Iupがゼロとなる前に、実変速比iaが目標変速比itよりも所定値以上Low側となっているかどうか判定する。所定値は、実変速比iaが最High変速比よりもLow側に変化したことを判定できる値であり、予め設定されている。アップ側積分項Iupがゼロとなる前に、実変速比iaがLow側に変化していない場合には処理はステップS109に進み、アップ側積分項Iupがゼロとなる前に、実変速比iaがLow側に変化した場合には処理はステップS111に進む。
ステップS109では、CVTコントロールユニット81は、ダウン側積分項Idownを第3所定勾配G3で徐々に減少させる。これにより、ダウン側積分項Idownの絶対値が徐々に大きくなり、ダウン側積分項Idownが蓄積されていく。第3所定勾配G3は予め設定されており、ダウン側積分項Idownが急激に蓄積されて運転者に違和感を与えることを抑制するように設定されている。アップ積分項をリセットする条件が初めて成立して、この処理を行う場合には、CVTコントロールユニット81は、ダウン側積分項Idownの演算を開始する。また、ステップS110から処理が戻って来た場合には、ダウン側積分項Idownが第3所定勾配G3で減少するようにダウン積分項を演算する。ここでは、ダウン側積分項Idownが演算されることで、減少させているアップ側積分項Iupと、演算したダウン側積分項Idownとの総和が積分器の積分項Iとして設定される。
ステップS110では、CVTコントロールユニット81は、アップ側積分項Iupがゼロとなり、リセットされたかどうか判定する。具体的には、CVTコントロールユニット81は、アップ側積分項Iupをリセットする条件が初めて成立してから第1所定時間T1が経過したかどうか判定する。第1所定時間T1が経過しておらず、アップ側積分項Iupがリセットされていない場合には処理はステップS109に戻り、第1所定時間T1が経過してアップ側積分項Iupがリセットされた場合には今回の処理は終了する。
アップ側積分項Iupがゼロとなる前に、実変速比iaがLow側に変化した場合には、ステップS111において、CVTコントロールユニット81は、アップ側積分項Iupの減少を終了し、現在のアップ側積分項Iupを保持する。
ステップS112では、CVTコントロールユニット81は、ダウン側積分項Idownを第4所定勾配G4で徐々に減少させる。第4所定勾配G4は、第3所定勾配G3よりも大きい(第4所定勾配G4に基づく単位時間当たりの減少量は、第3所定勾配G3に基づく単位時間当たりの減少量より小さい。)値であり、予め設定されている。すなわち、ダウン側積分項Idownが蓄積される増加速度(単位時間当たりの減少量)が、積分項Iがゼロとなる前の増加速度よりも低くなる。ここでは、保持したアップ側積分項Iupと、演算したダウン側積分項Idownとの総和が積分器の積分項Iとして設定される。
次に、コースト走行中にダウンシフトする場合について、図4のタイムチャートを用いて説明する。ここでは、車速VSPが第1所定車速VSP1よりも高い状態で車両が走行しているものとする。
時間t0において、アクセルペダルの踏み込みがなくなり、アクセル開度APOがゼロになる。これにより、最終目標変速比ifを示す変速線は、アクセル開度APOに応じてステップ的にコースト変速線(最High変速線)に変更される。これに伴い、目標変速比itがコースト変速線に沿って最High変速比よりもHigh側の変速比となるように徐々に変更され、実変速比iaが目標変速比itに追従して最High変速比となるようにフィードバック制御が実行される。ここでは、実変速比iaが最High変速比に向けて変化するように、比例器、微分器、積分器の各項は正の値となる。なお、実変速比iaが最High変速比となった後も実変速比iaが最High変速比を保持するように、目標変速比itが最High変速比よりもHigh側に設定されているので、アップ側積分項Iupが蓄積されており、積分項Iは正の値で保持される。図4の変速比では、最終目標変速比ifを一点鎖線、目標変速比itを破線、及び実変速比iaを実線で示す。また、図4の操作量では、比例項Pを一点鎖線、微分項Dを破線、積分項Iを実線で示す。図4では、説明のため、一致する線の一部をずらして記載しており、以降のタイムチャートにおいても同様に記載している。
目標プライマリ回転速度Ntpriは、時間t0において最終目標変速比ifに従ってステップ的に変更され、その後車速VSPの低下に伴ってコースト変速線に沿って低下するように変更される。実プライマリ回転速度Napriは、実変速比iaの変化と共に低下する。図4のプライマリ回転速度では、目標プライマリ回転速度Ntpriを一点鎖線で示し、実プライマリ回転速度Napriを実線で示す。
時間t1において、車速VSPが第1所定車速VSP1よりも低くなり、ダウンシフトの変速指令が出力され、目標変速比itがコースト変速線に沿って最High変速比よりもLow側となるように変更される。
時間t2において、目標変速比itが実変速比iaよりも大きくなり、アップ側積分項Iupをリセットする条件が成立すると、積分項Iの減少を開始する。
時間t2における積分項Iの変化について図5の拡大図を用いて説明する。図5においてアップ側積分項Iupを破線で示し、ダウン側積分項Idownを一点鎖線で示し、積分項Iを実線で示す。
時間t20において、アップ側積分項Iupをリセットする条件が成立すると、アップ側積分項Iupの減少を開始する。また、これと同時にダウン側積分項Idownの演算を開始する。積分項Iはアップ側積分項Iupとダウン側積分項Idownとの総和となるので、積分項Iはアップ側積分項Iupよりも小さくなる。
時間t21において、積分項Iがゼロよりも小さくなると、実際にダウンシフトが開始される。
時間t22において、アップ側積分項Iupがゼロになると、積分項Iはダウン側積分項Idownと一致する。
本実施形態を用いない場合には、時間t22においてアップ側積分項Iupがゼロとなった後に、ダウン側積分項Idownの演算が開始されるので、時間t22のタイミングで実際にダウンシフトが開始される。
このように、本実施形態では、本実施形態を用いない場合と比較して、積分項Iが早くゼロよりも小さくなる分(時間t22−時間t21)、ダウンシフトを早く開始することができる。
図4に戻り、車速VSPが第1所定車速VSP1よりも低くなった場合に、コースト変速線に沿って設定される目標プライマリ回転速度Ntpriは図3示すように一定となる。しかし、アップ側積分項Iupの影響により、実プライマリ回転速度Napriが目標プライマリ回転速度Ntpriに対してアンダーシュートするが、本実施形態を用いることで、ダウンシフトが早く開始されるので、このアンダーシュートを抑制することができる。
次に運転モードがEVモードから変更され、ダウンシフトの変速指令が出力されてエンジン1を始動する場合について、図6のタイムチャートを用いて説明する。ここではハイブリッド車両は、EVモードにおいて、一定のアクセル開度APOにて一定車速で走行するために必要な駆動力が出力される時の変速線であるロードロード変速線に沿って変速機4がアップシフトしながら走行している。
時間t0において、EVモード中にアクセルペダルが踏み増しされ、アクセル開度APOが増加することにより、ダウンシフトの変速指令が出力され、エンジン1で発生したトルクを用いて車両を走行させると判定される。しかし、ここでは、まだエンジン1は始動させず、まず第2クラッチを解放する。これにより、モータ回転速度Nmが実プライマリ回転速度Napriよりも高くなる。ここでエンジン1を始動させずに、第2クラッチを解放するのは、エンジン1を始動して吹け上がった時に発生するトルクが変速機4、駆動輪6に伝達されることを防ぐためである。図6の回転速度では、目標プライマリ回転速度Ntpriを破線、実プライマリ回転速度Napriを実線、モータ回転速度Nmを二点差線、エンジン回転速度Neを一点鎖線で示す。
時間t1において、エンジン1を始動させて、その後にダウンシフトを開始する。EVモード中は第1クラッチ12が解放されている。エンジン1を始動させる際には、第1クラッチ12を締結し、モータジェネレータ2によってエンジン1のクランクシャフトを回転させて、エンジン1への燃料噴射を開始する。エンジン1が始動すると、ダウンシフトを開始するために、最終目標変速比ifを示す変速線は、アクセル開度APOに応じてステップ的に変更され、目標変速比itが徐々に変更され、実変速比iaが目標変速比itに追従するようにフィードバック制御が実行される。また、目標プライマリ回転速度Ntpriも最終目標変速比ifに合わせてステップ的に変更される。図6の変速比では、最終目標変速比ifを一点鎖線、目標変速比itを破線、及び実変速比iaを実線で示す。
エンジン1が始動すると、ダウンシフトを実行するために、アップ側積分項Iupを第2所定勾配G2で減少させる。エンジン1を始動する前に第2クラッチが締結された状態でダウンシフトを開始すると、ダウンシフトに合わせてモータ回転速度Nmが高くなり、エンジン1のクランクシャフトを回転させるトルクが小さくなり、エンジン1を始動させることができなくなるおそれがある。そのため、本実施形態では、エンジン1を始動してから、アップ側積分項Iupの減少を開始する。つまり、ダウンシフトの変速指令が出力されても、エンジン1が始動するまでアップ側積分項Iupは減少せず、ダウンシフトの開始が制限される。
エンジン1が始動すると、アップ側積分項Iupを第1所定勾配G1よりも小さい第2所定勾配G2で減少させる。積分項Iがゼロよりも小さくなると、実変速比iaが目標変速比itに追従して大きくなり、ダウンシフトが開始される。このように、ダウンシフトの開始は制限されるものの、アップ側積分項Iupを第1所定勾配G1よりも小さい第2所定勾配G2で減少させることで、ダウンシフトの応答性を向上させることができる。
次に、積分項Iがゼロよりも小さくなる前に、実変速比iaがLow側に変化した場合について、図7のタイムチャートを用いて説明する。ここでは、図4の時間t2付近における積分項Iの変化を中心に説明する。
時間t20において、アップ側積分項Iupの減少を開始する。また、これと同時にダウン側積分項Idownの演算を開始する。
時間t21において、積分項Iがゼロとなる前に実変速比iaがLow側に変化すると、アップ側積分項Iupは、実変速比iaがLow側に変化した時のアップ側積分項Iupに保持される。また、ダウン側積分項Idownが第4所定勾配G4で減少し、積分項Iは、保持されたアップ側積分項Iupと、演算されたダウン側積分項Idownとの総和となる。
変速機4の製品ばらつき、またはPID制御におけるゲインの設定などにより、積分項Iがゼロとなる前に実変速比iaがLow側に変化し、実際にダウンシフトが開始されることがある。つまり、積分項Iがゼロよりも低くなるタイミングよりも早くダウンシフトが開始されることがある。このような場合に、さらにアップ側積分項Iupを低下させ、またダウン側積分項Idownを第3所定勾配G3で減少させると、意図したタイミングよりも早くダウンシフトが開始されることに加え、ダウンシフト過多となる。本実施形態では、アップ側積分項Iupを保持し、ダウン側積分項Idownを第3所定勾配G3よりも大きい第4所定勾配G4で減少させることで、ダウンシフト過多を抑制する。
本発明の実施形態の効果について説明する。
アップシフトからダウンシフトへ切り替わる際に、アップ側積分項Iupをリセットする条件が成立してからアップ側積分項Iupがゼロとなる前に、ダウン側積分項Idownの演算を開始し、アップ側積分項Iupとダウン側積分項Idownとの総和に基づいて変速機4を制御する。これにより、ダウンシフトの応答性を向上させることができる。
また、アップ側積分項Iupをステップ的ではなく、第1所定勾配G1で徐々に減少させることで、アップシフトからダウンシフトへの急激な切り替えが発生することを抑制することができ、運転者に違和感を与えることを抑制することができる。
アップ側積分項Iupをリセットする条件が成立すると同時にダウン側積分項Idownの演算を開始する。このように、ダウンシフトへの移行を判断できる最も早いタイミングでダウン側積分項Idownの演算を開始することで、ダウンシフトの応答性を向上させることができる。
コースト走行中、車速VSPが第1所定車速VSP1よりも高い場合、実変速比iaを最High変速比に保持するために、目標変速比itは最High変速比よりもHigh側に設定され、アップ側積分項Iupが蓄積されている。この状態から、車速VSPが第1所定車速VSP1よりも低くなる場合には、最High変速線とは一致しないコースト変速線に沿って実変速比iaが変化するように、必ずダウンシフトの変速指令が出力される。
本実施形態では、コースト走行時に、車速VSPが第1所定車速VSP1よりも低くなり、変速機4の運転状態が最High変速線に基づく運転状態からコースト変速線に基づく運転状態へ変更されると同時にダウン側積分項Idownの演算を開始する。これにより、ダウンシフトの応答性を向上させることができる。
本実施形態のハイブリッド車両は、エンジン1とモータジェネレータ2との間に第1クラッチ12が配置され、モータジェネレータ2と変速機4との間に第2クラッチが配置されている。そして、モータジェネレータ2と第2クラッチとの間にオイルポンプ70は配置されている。このようなハイブリッド車両は、コースト走行中にモータジェネレータ2で回生を行っている場合に、オイルポンプ70の回転速度が所定回転速度以下、または車速VSPが或る車速VSP以下となると、第2クラッチが解放され、モータジェネレータ2による回生を終了する。これは、オイルポンプ70から吐出される油量が、各クラッチや変速機4においてスリップが発生しない最低油量を下回るおそれがあるからである。なお、このような場合、油量が最低油量を下回らないようにオイルポンプ70はエンジン1によって駆動される。コースト走行中に車速VSPが第1所定車速VSP1よりも低くなり、コースト変速線が最High変速線とは一致しなくなる場合に、アップシフトからダウンシフトへの変更タイミングが遅れると、実プライマリ回転速度Napriが低下し、オイルポンプ70の回転速度が所定回転速度以下となり、モータジェネレータ2による回生が終了するおそれがある。これにより、モータジェネレータ2による回生量が少なくなり、エンジン1を駆動させて走行する頻度が多くなり、燃費を向上させることができなくなる。
上記するハイブリッド車両ではなく、エンジンのみを有する車両では音振による影響を避けるためにコースト変速線が図3のコースト変速線よりも上側(プライマリ回転速度Npriの高回転速度側)に、または傾きが大きく設定されている。そのため、上記するようにコースト走行中にオイルポンプの回転速度が所定回転速度以下となることがない。しかし、上記するハイブリッド車両では、コースト走行中の回生時にはエンジン1がモータジェネレータ2から見て負荷となるため、エンジン回転速度Neを低くした状態でモータジェネレータ2による回生を行うことが燃費を向上させるうえでは望ましい。そのため、コースト変速線がエンジンのみを有する車両よりも下側(プライマリ回転速度Npriの低回転速度側)に設定されている。
従って、上記するように、コースト走行中に車速VSPが低下し、コースト変速線が最High変速線と一致しなくなる場合に、アップシフトからダウンシフトへの変更タイミングが遅れると、実プライマリ回転速度Napriが低下し、オイルポンプ70の回転速度が所定回転速度以下となり、モータジェネレータ2による回生が終了するおそれがある。本実施形態では、ダウンシフトの応答性を向上させることで、オイルポンプ70の回転速度が所定回転速度以下となることを防ぎ、モータジェネレータ2による回生量が少なくなることを防ぎ、燃費を向上させることができる。
運転者による加速要求に基づいてアップ側積分項Iupをリセットする条件が成立した場合のアップ側積分項Iupの単位時間当たりの減少量をコースト走行中に車速VSPが低下してアップ側積分項Iupをリセットする条件が成立した場合のアップ側積分項Iupの単位時間当たりの減少量よりも大きくする。すなわち、運転者による加速要求がある場合のアップ側積分項Iupを、コースト走行中におけるアップ側積分項Iupよりも早く減少させる。これにより、運転者による加速要求がある場合には、ダウンシフトの開始タイミングを早くすることができ、ダウンシフトの応答性を向上させることができる。EVモードからエンジン1を始動してダウンシフトを行う場合には、モータジェネレータ2によってエンジン1を始動させるために、エンジン1が始動するまでダウンシフトの開始が制限されることがある。特に、このような場合に、アップ側積分項Iupの単位時間当たりの減少量を大きくすることで、ダウンシフトの応答性を向上することができる。
アップ側積分項Iupとダウン側積分項Idownとの総和である積分項Iがゼロになる前に、実変速比iaがLow側に変化し、実際にダウンシフトが開始された場合、実変速比iaがLow側に変化した時のアップ側積分項Iupを保持する。これにより、実際にダウンシフトが意図したタイミングよりも早く開始された場合でも、ダウンシフト過多となることを抑制し、運転者に与える違和感を抑制することができる。
また、アップ側積分項Iupとダウン側積分項Idownとの総和である積分項Iがゼロになる前に、実変速比iaがLow側に変化し、実際にダウンシフトが開始された場合、ダウン側積分項Idownを、積分項Iがゼロになる前の第3所定勾配G3よりも大きい第4所定勾配G4、すなわち積分項Iがゼロになる前よりも低い増加速度で蓄積させる。これにより、実際にダウンシフトが意図したタイミングよりも早く開始された場合でも、ダウンシフト過多となることを抑制し、運転者に与える違和感を抑制することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
本実施形態における、ダウン側積分項Idownの演算は、アップ側積分項Iupをリセットする条件が成立してからアップ側積分項Iupがゼロとなるまでの間に開始されればよい。また、ダウンシフトの変速指令が出力されることで、アップ側積分項Iupをリセットする条件が成立すると判定してもよい。
上記実施形態では、アップシフトからダウンシフトに切り替わる場合について説明したが、ダウンシフトからアップシフトに切り替わる場合でも同様に、ダウン側積分項Idownがゼロとなる前に、アップ側積分項Iupの演算を開始してもよい。例えば、実変速比iaを最Low変速比とするには、実変速比iaが最Low変速比からHigh側へずれないように目標変速比itは最Low変速比よりもLow側に設定されている。即ち、ハード的に取り得ることができる最もLow側の変速比(所謂メカLow変速比)は、製造ばらつき等によりユニット毎に異なっていることから、ばらつきが最もLow側である場合の変速比を目標変速比itとし、実変速比iaを極力Low側に設定することで、駆動力不足となることを防止している。しかしながら、上述したようにばらつきに起因してユニットによってはメカLow変速比が目標変速比itよりHigh側となることがあり、この場合、実変速比iaを目標変速比itとするために変速機4には常にダウンシフトの変速指令が出力されており、ダウン側積分項Idownが蓄積されている。そのため、実変速比iaが最Lowとなっている状態からアップシフトの変速指令が出力された場合には、ダウン側積分項Idownが蓄積されており、ダウン側積分項Idownがゼロとなってからアップ側積分項Iupの演算を開始すると、アップシフトの応答性が低下する。これに対し、本実施形態では、アップシフトの応答性を向上することができる。
上記する実施形態では、アクセル開度APOに応じて運転者の加速要求を判定したが、この他にもシフトレバーの操作、パドルスイッチの操作に基づいて運転者の加速要求を判定してもよい。
本願は2015年3月23日に日本国特許庁に出願された特願2015−59513に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (7)
- フィードバック制御を行うことで無段変速機の運転状態を制御する無段変速機の制御装置であって、
前記無段変速機の変速がアップシフト、ダウンシフトのいずれかである第1変速からもう一方の第2変速へ切り替わる切替条件が成立した場合、前記第1変速のフィードバック制御における積分項を第1所定勾配で減少させてゼロにするとともに、前記切替条件の成立から前記第1変速のフィードバック制御における前記積分項がゼロとなるまでの間に前記第2変速のフィードバック制御における積分項の演算を開始し、前記第1変速のフィードバック制御における前記積分項と前記第2変速のフィードバック制御における前記積分項との総和に基づいて前記無段変速機を変速させる変速手段を備える、
無段変速機の制御装置。 - 請求項1に記載の無段変速機の制御装置であって、
前記変速手段は、前記切替条件が成立すると同時に、前記第2変速のフィードバック制御における前記積分項の演算を開始する、
無段変速機の制御装置。 - 請求項2に記載の無段変速機の制御装置であって、
前記変速手段は、車速が、前記無段変速機の最High変速線とコースト走行時に選択されるコースト変速線とが一致する車速の場合、コースト走行中は、目標変速比を最High変速比よりもHigh側に設定し、
前記コースト走行時における前記車速の低下に伴い、前記運転状態が前記最High変速線に基づく運転状態から前記コースト変速線に基づく運転状態へ変更されると同時に、前記第2変速のフィードバック制御における前記積分項の演算を開始する、
無段変速機の制御装置。 - 請求項2または3に記載の無段変速機の制御装置であって、
前記アップシフト中に運転者からの加速要求に基づいて前記切替条件が成立した場合の前記第1変速のフィードバック制御における前記積分項の単位時間当たりの減少量は、コースト走行時における車速の低下に伴って前記運転状態が最High変速線に基づく運転状態からコースト変速線に基づく運転状態へ変更される場合の前記第1変速のフィードバック制御における単位時間当たりの減少量よりも大きい、
無段変速機の制御装置。 - 請求項1から4のいずれか1つに記載の無段変速機の制御装置であって、
前記変速手段は、前記第1変速のフィードバック制御における前記積分項と前記第2変速のフィードバック制御における前記積分項との総和が、前記第2変速側への変速を示す前に、前記第2変速が開始された場合、前記第2変速が開始された時点における前記第1変速のフィードバック制御における前記積分項を保持する、
無段変速機の制御装置。 - 請求項1から5のいずれか一つに記載の無段変速機の制御装置であって、
前記変速手段は、前記第1変速のフィードバック制御における前記積分項と前記第2変速のフィードバック制御における前記積分項との総和が、前記第2変速側への変速を示す前に、前記第2変速が開始された場合、前記第2変速のフィードバック制御における前記積分項の増加速度を前記第2変速側への変速を示す前の増加速度よりも低くする、
無段変速機の制御装置。 - フィードバック制御を行うことで無段変速機の運転状態を制御する無段変速機の制御方法であって、
前記無段変速機の変速がアップシフト、ダウンシフトのいずれかである第1変速からもう一方の第2変速へ切り替わる切替条件が成立した場合、前記第1変速における前記第1変速のフィードバック制御における積分項を第1所定勾配で減少させてゼロにするとともに、前記切替条件の成立から前記第1変速のフィードバック制御における前記積分項がゼロとなるまでの間に前記第2変速のフィードバック制御における積分項の演算を開始し、前記第1変速のフィードバック制御における前記積分項と前記第2変速のフィードバック制御における前記積分項との総和に基づいて前記無段変速機を変速させる、
制御方法。
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