JP6443389B2 - 車両用自動変速機の変速制御装置および変速制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、変速比を段階的に変化させることのできる車両用自動変速機を対象とする変速制御装置および変速制御方法に関するものである。

特許文献１には、有段式の車両用自動変速機を対象とする変速制御装置であって、二段以上のスキップシフトを制御するように構成された装置が記載されている。その自動変速機は、クラッチ−ツウ−クラッチ変速機構からなる第１変速機構とクラッチ−ワン・ウェイ・クラッチ変速機構からなる第２変速機構とを備えており、変速制御装置は、これら第１変速機構と第２変速機構とにまたがるスキップシフトの場合に、前記第２変速機構の回転同期を前記第１変速機構の回転同期よりも優先させるように構成されている。

また、特許文献２には、車両の搭乗者が感じる加速感を、感性工学的な概念を利用して定量化し、車両の変速感を評価する方法が記載されている。特許文献２に記載されている方法では、初期加速反応時間と、最終加速度到達時間と、最大加速度到達後の一定時間の間の平均加速度維持時間と、速度上昇勾配と、初期最大ジャークと、末期最大ジャークとの六つの測定因子を求める。それらの測定因子に基づいて、反応速度と、反応強度と、柔らかさと、滑らかさとの四つの核心感性因子を算出し、それらの核心感性因子を使用して総合感性評点を求めるように構成されている。

さらに、特許文献３には、二段のダウンシフトを実行可能なデュアルクラッチ式自動変速機を対象とする変速制御方法であって、二段のダウンシフトの際に、中継ギヤ段を経由するか否かを、予測車両加速度に基づいて判断するように構成された方法が記載されている。

特開平８−１８９５５９号公報 特開２０１４−６６６９２号公報 特開２０１３−８７８００号公報

加速要求に基づいてダウンシフトする場合、所定以上の加速度が生じ始めるまでに不可避的な遅れがある。その遅れは、ギヤ段ごと、もしくは変速パターンごとに異なっている。そのため、例えばアクセルペダルが大きく踏み込まれて二段以上離れたギヤ段にダウシフトする場合に、特許文献１に記載されているように第１変速機構による変速と第２変速機構による変速とを順序を決めて実行するのでは、運転者が加速を感じることのできる加速度が生じるまでの時間、あるいは実質的な変速時間が長くなる。特許文献２に記載されている方法では、上記の変速速度を反応速度として変速の評価に含めることがあり、その場合には、変速時間が長いことにより、変速応答性が劣るなど変速感の評価が低くなってしまう。

このような不都合を解消するために二段以上離れたギヤ段にダウンシフトする場合に、特許文献３に記載されているように、現ギヤ段と目標ギヤ段との間のいわゆる中間段に向けた変速を行い、その後に目標ギヤ段に向けた変速を行うことが考えられる。その場合、変速応答性のよい中間段を選ぶことにより、遅れ感の少ない変速を行うことが可能になるかも知れない。しかしながら、このような中間段を単に経由する場合には、中間段への変速が完了した後に、目標ギヤ段に向けた変速が生じ、運転者には二段の変速が生じたように感じられ、これが違和感となる可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、大きい加速要求があった場合に変速の遅れや段階的な変速などの違和感を生じさせることなく変速を実行できる変速制御装置およびその変速制御方法を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明の変速制御装置は、車速もしくは駆動要求量に応じて段階的に設定される複数の変速比を有する車両用自動変速機の変速制御装置において、前記変速比を制御するコントローラを有し、前記コントローラは、運転者による加速操作後に加速度の変化が小さいことにより駆動力の増大が停滞していると感じる停滞時間と、前記停滞時間後の加速度の変化量と加速度の時間変化率とによって決まる刺激強度とによって定義される領域として、前記加速操作に応じた大きさの加速度の発生を感じ取ることのできる加速領域と、前記加速領域を規定している下限の刺激強度より小さい予め定めた下限刺激強度以上でかつ前記加速領域を規定している最長の停滞時間より長い予め定めた限界停滞時間以下であり更に前記加速領域を除いた領域であって、加速度の変化の開始したことを感じ取ることのできる応答領域とが定められた制御マップを備え、前記運転者の加速操作に基づく前記駆動要求量から定まる目標変速比への現変速比からの変速が前記加速領域の刺激強度および停滞時間とならない変速の場合、前記現変速比と前記目標変速比との間の変速比であって、前記目標変速比に向けた変速による前記刺激強度および前記停滞時間が前記加速領域に入る単一の第１中継変速比を前記制御マップから選択し、前記現変速比から前記第１中継変速比への変速による前記刺激強度および前記停滞時間が前記応答領域に入る場合には、前記現変速比から前記第１中継変速比への第１変速と、前記第１中継変速比から前記目標変速比への第２変速とを実行し、前記現変速比から前記第１中継変速比への変速による前記刺激強度および前記停滞時間が前記応答領域に入らない場合には、前記現変速比と前記第１中継変速比との間の変速比であって、前記現変速比から前記第１中継変速比に向けた変速による前記刺激強度および前記停滞時間が前記応答領域に入る単一もしくは複数の第２中継変速比を前記制御マップから更に選択し、前記現変速比から前記第１中継変速比への変速による前記刺激強度および前記停滞時間が前記応答領域に入らない場合には、前記現変速比から前記第２中継変速比への第３変速と、前記第２中継変速比から前記第１中継変速比への第４変速と、前記第２変速とを実行するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明の変速制御装置では、前記目標変速比が前記現変速比から二段階以上離れている場合の前記第１中継変速比は、前記現変速比のギヤ段と前記目標変速比のギヤ段との間の中間ギヤ段の変速比とすることができる。

この発明の変速制御装置では、前記自動変速機は、前記段階的に設定された変速比の中間の変速比を設定可能な無段変速機を含み、前記目標変速比が前記現変速比に対して一段階離れている場合の前記第１中継変速比は、前記現変速比と前記目標変速比との間の変速比とすることができる。

この発明の変速制御装置では、前記コントローラは、前記現変速比から前記目標変速比への変速がダウンシフトでありかつ前記第１中継変速比が複数存在する場合、前記単一の前記第２変速は、それら複数の前記中継変速比のうちから選択された小さい変速比から前記目標変速比に向けた変速となるように構成されていてよい。

さらに、この発明の変速制御方法は、車速もしくは駆動要求量に応じて段階的に設定される複数の変速比を有する車両用自動変速機の変速制御方法において、運転者による加速操作後に加速度の変化が小さいことにより駆動力の増大が停滞していると感じる停滞時間と、前記停滞時間後の加速度の変化量と加速度の時間変化率とによって決まる刺激強度とによって定義される領域として、前記加速操作に応じた大きさの加速度の発生を感じ取ることのできる加速領域と、前記刺激強度が前記加速領域より小さくかつ予め定めた下限刺激強度以上で、また前記停滞時間が前記加速領域より長くかつ予め定めた限界停滞時間以下であって、加速度の変化の開始したことを感じ取ることのできる応答領域とを定められた制御マップを用意し、前記運転者の加速操作に基づく前記駆動要求量から定まる目標変速比への現変速比からの変速が前記加速領域の刺激強度および停滞時間とならない変速の場合に、前記現変速比と前記目標変速比との間の変速比であって、前記目標変速比に向けた変速による前記刺激強度および前記停滞時間が前記加速領域に入る単一の第１中継変速比を前記制御マップから選択し、前記現変速比から前記第１中継変速比への変速による前記刺激強度および前記停滞時間が前記応答領域にいる場合には、前記現変速比から前記第１中継変速比への第１変速と、前記第１中継変速比から前記目標変速比への第２変速とを実行し、前記現変速比から前記第１中継変速比への変速による前記刺激強度および前記停滞時間が前記応答領域に入らない場合には、前記現変速比と前記第１中継変速比との間の変速比であって、前記現変速比から前記第１中継変速比に向けた変速による前記刺激強度および前記停滞時間が前記応答領域に入る単一もしくは複数の第２中継変速比を前記制御マップから更に選択し、前記現変速比から前記第１中継変速比への変速による前記刺激強度および前記停滞時間が前記応答領域に入らない場合には、前記現変速比から前記第２中継変速比への第３変速と、前記第２中継変速比から前記第１中継変速比への第４変速と、前記第２変速とを実行することを特徴とする方法である。

この発明によれば、現変速比から目標変速比への変速が、停滞時間が短くかつ刺激強度が大きい加速領域の加速にならない場合、第１中継変速比（または中間の変速比）への第１変速と、それに続く目標変速比への第２変速とが実行され、または第２中継変速比への第３変速と、第２中継変速比から第１中継変速比への第４変速と、それに続く目標変速比への第２変速とが実行される。第１変速や第３変速あるいは第４変速は、刺激強度および停滞時間が応答領域に入る変速であるから、運転者は加速のための何らかの挙動の変化を体感でき、またそれに続く第２変速では、加速領域に入る刺激強度および停滞時間の変速が実行されるので、加速の遅延が特にはなく、かつ要求に応じた加速度を運転者が体感できる。しかも、第１変速や第３変速あるいは第４変速は、刺激強度や停滞時間が前記加速領域に入らない変速であるから、第１変速や第３変速あるいは第４変速と第２変速とが生じるとしても、加速とその後の停滞ならびに再度の加速などのようないわゆる二段階の加速感を生じさせることがない。結局、この発明によれば、変速比を大きく変化させて加速する場合、応答性に優れ、しかもスムースな加速を実現することができる。

この発明では、いわゆる有段変速機において二段階以上離れたギヤ段への変速の際に、現ギヤ段と目標ギヤ段との間の中間のギヤ段を有効に利用して、応答性に優れ、しかもスムースな加速を実現することができる。

また、変速比を連続的に変化させることのできる無段変速機を有段的に使用する場合、隣接するギヤ段の間での変速の際に、それらのギヤ段の間の変速比を有効に利用して応答性に優れ、しかもスムースな加速を実現することができる。

また、この発明では、刺激強度および停滞時間が前記加速領域に入る第１中継変速比（または中間の変速比）が複数存在する場合、目標変速比への変速がダウンシフトであれば、それらの第１中継変速比のうちの小さい変速比を選択するので、第２変速での刺激強度が大きくなり、加速感を高めることができる。

この発明の実施形態における車両のパワートレーンを模式的に示すブロック図である。 変速マップの一例を示す模式図である。 制御マップの一例を示す模式図である。 中間ギヤ段（中間の変速比）を経由して変速を行う場合のギヤ段および加速度の変化の一例を模式的に示す図である。 この発明の実施形態における変速制御の一例を説明するためのフローチャートである。

この発明の実施形態での車両は、一例として図１に示すように、エンジン１の出力側に自動変速機２が連結され、その自動変速機２から出力された駆動トルクをデファレンシャルギヤ３を介して左右の駆動輪４に伝達するように構成されている。その自動変速機２は、複数の変速比を段階的に設定することのできる変速機である。例えば、クラッチやブレーキなどの係合機構を係合もしくは解放させることにより駆動トルクの伝達経路を変えて変速を実行するように構成されている。あるいはプーリに対するベルトの巻き掛け半径を変化させて変速比を連続的に変化させることのできるベルト式無段変速機や、エンジンと発電機能のあるモータと出力部材とを差動機構からなる動力分割機構に連結し、そのモータによってエンジンの回転数を連続的に変化させるいわゆるハイブリッド機構によって構成された無段変速機であってもよい。これら無段変速機を搭載した車両では、設定するべき複数の変速比もしくはギヤ段（以下、単にギヤ段と記す場合がある。）を予め決めておき、それらのギヤ段の間で変速を実行することにより、有段的に変速を行うように構成してよい。

自動変速機２における変速は、電子制御装置（ＥＣＵ）５により制御される。ＥＣＵ５は、この実施形態におけるコントローラに相当し、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータや、予め記憶しているデータを使用して演算を行い、演算の結果を制御指令信号として出力するように構成されている。入力されるデータは、図示しない各種のセンサによって得られたデータであって、車速Ｖやアクセルペダルの踏み込み量であるアクセル開度ＡCCがその例である。アクセル開度ＡCCはこの実施形態における駆動要求量に相当している。また、予め記憶しているデータは、変速比を段階的に変化させる変速マップや後述する中継変速比を選択するための制御マップなどである。

変速マップは、従来の有段変速機の変速制御装置で採用されているものであってよく、車速Ｖとアクセル開度ＡCC（駆動要求量）とによってギヤ段が決められている。図２にはその一例を模式的に示してあり、横軸に車速Ｖを採り、縦軸にアクセル開度ＡCCを採ってある。屈曲している実線はアップシフト線であり、車速Ｖとアクセル開度ＡCCとによって決まる走行状態がそのアップシフト線を図２の左側から右側に、もしくは上側から下側に横切ることによりアップシフトの判断が成立し、設定するべきギヤ段が決まるように構成されている。また、屈曲している破線はダウンシフト線であり、車速Ｖがダウンシフト線を高車速側から低車速側（図２の右側から左側）に横切るように変化した場合、およびアクセル開度ＡCCがダウンシフト線を低開度側から高開度側（図２の下側から上側）に横切るように変化した場合に、ダウンシフトの判断が成立し、設定するべきギヤ段が決まるようになっている。このダウンシフト線はアップシフト線に対して所定のヒステリシスがあるように設定されている。なお、車速Ｖおよびアクセル開度ＡCCによって決まる走行状態が、複数本のアップシフト線もしくはダウンシフト線を横切るように変化した場合には、二段階以上の変速を実行することになる。また、この実施形態において、変速やギヤ段を判断するための走行状態は、車速Ｖに替えてこれに相当する他の所定の回転部材の回転数や、アクセル開度ＡCCに替えてこれに相当する検出データによって求めてもよい。

この実施形態における制御マップは、運転者の加速意図に適するギヤ段を選択するためのものであり、その一例を図３に模式的に示してある。ここに示す制御マップは、停滞時間Ｔと刺激強度Ｍｉとによって領域を定義し、その領域として応答領域Ａｒと加速領域Ａａとを設定したマップである。

停滞時間Ｔは、車両の加速度（特に前後加速度）Ｇを変化させる要因が生じた時点から加速度Ｇが変化し始めたことを運転者（搭乗者）が体感するまでの時間である。この停滞時間Ｔには、制御上の遅延時間や車種あるいは車格ごとの加速特性による応答時間などが含まれる。また、刺激強度Ｍｉは、停滞時間Ｔの直後に生じる加速度の変化量ΔＧとその時間変化率（ジャーク）Ｊとによって決まる物理量であり、図３に示す例では、加速度Ｇの変化量ΔＧとジャークＪとの積（ΔＧ×Ｊ）としてある。

より具体的に説明すると、図４は所定のギヤ段Ａで走行している際にアクセルペダルが踏み込まれるなどの加速操作が行われ、それに伴って加速度Ｇが増大し、さらに加速要求を満たすべく二段の変速が実行された場合の停滞時間Ｔ、加速度Ｇ、ジャークＪの変化の一例を模式的に示している。横軸が時間を示し、縦軸が加速度Ｇを示している。なお、図４には、変速指示されるギヤ段（ギヤ比）の変化を併記してある。ｔ0 時点にアクセルペダルが踏み込まれる（アクセルＯＮ）とエンジントルクが増大して加速度Ｇが増大し、ｔ1 時点に運転者が加速度Ｇの増大を感じる。したがって、ｔ1 時点は実際の車両を使用した官能試験によって決まる。加速操作（加速のための要因）の発生した上記のｔ0 時点から加速度Ｇの増大を体感し始めるｔ1 時点までの間は、駆動力の変化が小さいことにより駆動力の変化（加速度Ｇの増大）を体感できない期間であり、これが停滞時間Ｔ1 である。この停滞時間Ｔ1 は、本発明者等による試験によれば、車速に応じて異なっており、高車速ほど長くなる。

エンジントルクの増大によって加速度Ｇが増大する。その場合に到達する加速度は、アクセル開度やその時点のギヤ段Ａなどに応じた値になり、図４に実線の曲線で示すように大小に僅かに変化する値になる。加速度Ｇの平均値（下記の停滞時間Ｔ2 の間での平均値）を「Ｇ1 」で示している。この加速度Ｇ1 に達したことは、加速度Ｇの増大が一時的に低下することによって定位反応が発生することにより体感される。ここで定位反応とは、運転者が加速度の増大を予想しているときに、予想しなかった事態（新奇刺激）が生じ、その新奇刺激を改めて注目する生物的な防衛反応である。図４に示す例では、運転者が加速度Ｇの変化（増大）を予想していたにも拘わらず、加速度Ｇが「Ｇ1 」に留まって変化（増大）しないことが新奇刺激となり、定位反応が発生することになる。以下に説明する加速度Ｇ2 に変化して一時的に留まる場合も同様の定位反応が発生することになる。

そのような定位反応（体感）が発生した時点を図４では「ｔ2 時点」として示してある。そして、上記のｔ1 時点からｔ2 時点までの間の加速度Ｇの時間変化率がジャークＪ1 である。このジャークＪ1 は、ｔ1 時点から加速度Ｇが上記の平均値Ｇ1 になるまで、最小二乗法により求めた近似線の傾きとして算出できる。上記の平均値Ｇ1 （すなわち加速度Ｇの変化量ΔＧ）とジャークＪ1 とは、加速操作によって生じ、これらの積が刺激強度Ｍｉである。

ギヤ段Ａでは加速要求に応じた駆動力を得られないことにより、低速側のギヤ段Ｂに向けたダウンシフトの制御指令が出力される。そのダウンシフト指令に基づく変速が開始され、かつ加速度が増大し始めるまでには所定の時間を要し、その間は、加速度Ｇは従前の値Ｇ1 に停滞する。ギヤ段Ｂへのダウンシフトによる加速度Ｇの増大が体感される時点ｔ3 までの経過時間、すなわち上記のｔ2 時点からｔ3 時点までの間の時間が停滞時間Ｔ2 である。この停滞時間Ｔ2 は、前述した最初の停滞時間Ｔ1 と同様に、車速に応じて異なっており、高車速ほど長くなる。

ギヤ段Ｂへの変速が実行されて変速比が大きくなることにより加速度Ｇが増大し、その時点のエンジントルクや変速比に応じた加速度Ｇ2 になる。この加速度Ｇ2 は、前述した加速度Ｇ1 と同様に、停滞時間Ｔ3 の間での加速度Ｇの平均値である。この加速度Ｇ2 に達したことは、加速度Ｇの増大が一時的に低下することによる定位反応として体感される。そのような定位反応（体感）が発生した時点を図４では「ｔ4 時点」として示してある。そして、上記のｔ3 時点からｔ4 時点までの間の加速度Ｇの時間変化率がジャークＪ2 である。このジャークＪ2 は、ｔ3 時点から加速度Ｇが上記の平均値Ｇ2 になるまで、最小二乗法により求めた近似線の傾きとして算出できる。上記の各平均値Ｇ1 ，Ｇ2 の差（すなわち加速度Ｇの変化量ΔＧ）とジャークＪ2 とは、加速操作に基づくダウンシフトによって生じ、これらの積が刺激強度Ｍｉである。

ギヤ段Ｂでは加速要求に応じた駆動力を得られないことにより、低速側の目標ギヤ段Ｃに向けたダウンシフトの制御指令が出力される。前回のダウンシフトと同様に、そのダウンシフト指令に基づく変速が開始され、かつ加速度が増大し始めるまでには所定の時間を要し、その間は、加速度Ｇは従前の値Ｇ2 に停滞する。ギヤ段Ｃへのダウンシフトによる加速度Ｇの増大が体感される時点ｔ5 までの経過時間、すなわち上記のｔ4 時点からｔ5 時点までの間の時間が停滞時間Ｔ3 である。この停滞時間Ｔ3 は、前述した各停滞時間Ｔ1 ，Ｔ2 と同様に、車速に応じて異なっており、高車速ほど長くなる。

ギヤ段Ｃへの変速が実行されて変速比が大きくなることにより加速度Ｇが増大し、ついには加速操作に応じた最大加速度Ｇ3 になる。この加速度Ｇ3 に達したことは、加速度Ｇの増大が一時的に低下することによる定位反応として体感される。そのような定位反応（体感）が発生した時点を図４では「ｔ6 時点」として示してある。そして、上記のｔ5 時点からｔ6 時点までの間の加速度Ｇの時間変化率がジャークＪ3 である。このジャークＪ3 は、ｔ5 時点から加速度Ｇが最大値Ｇ3 になるまで、最小二乗法により求めた近似線の傾きとして算出できる。上記の各加速度Ｇ2 ，Ｇ3 の差（すなわち加速度Ｇの変化量ΔＧ）とジャークＪ3 とは、加速操作に基づくダウンシフトによって生じ、これらの積が刺激強度Ｍｉである。

上記の停滞時間Ｔおよび刺激強度Ｍｉは、運転者の加速操作およびそれに伴う変速によって生じる車両の挙動あるいは運転者が体感される車両の挙動を表している。本発明者等による試験によれば、運転者もしくは搭乗者はそれらの値の大小や組み合わせに応じて、加速の良否や加速応答性の良否などの印象を抱くことが認められた。例えば、停滞時間Ｔが長くかつ刺激強度Ｍｉが大きい場合には、目標加速度（目標駆動力）を得ることができるものの、加速応答性が劣る印象を抱く。停滞時間Ｔを短くするために、二段階もしくは複数段階に変速を行い、第一段階目の変速による加速度の変化量と最終段階の加速度の変化量とが近似し、もしくは等しいと、一回の加速操作で、前記定位反応を挟んだ二回の変速感が生じ、違和感を抱く。

加速応答性は、加速操作に基づく何らかの変化を体感するまでの時間が長いことにより悪化し、また二段階の変速感は、加速度の変化を二回体感することにより生じると考えられる。そこでこの実施形態においては、加速操作に起因する変化を早期に体感させることにより加速感の遅れを抑制し、かつ目標変速比に向けた加速度の変化すなわち刺激強度を十分に大きくして十分な加速感を生じさせるように構成した。具体的には、上記の停滞時間Ｔと刺激強度Ｍｉとによって定義される領域として、加速操作に基づく加速に向けた挙動の変化を迅速に生じさせ、かつその刺激強度は加速の開始と体感しない程度に抑制する応答領域Ａｒと、停滞時間Ｔが短くかつ刺激強度Ｍｉが加速感を十分に生じさせ得る程度に大きい加速領域Ａａとを制御マップに設定する。そして、その制御マップに基づいて中継変速比（中間ギヤ段もしくは中間の変速比）を選択して、変速制御を行う。

これらの領域Ａｒ，Ａａは、実車を使用した官能試験によって決められる。その試験に使用する車両は、加速度および加速応答時間などを多様に変化させて試験を行うために、駆動力源としてモータを搭載した車両であることが望ましい。停滞時間Ｔおよび刺激強度Ｍｉを様々に変えて加速走行を行い、それぞれの加速の良否を評価し、「５」を満点とする評価点数を付ける。評価点数が同じ、もしくは近似している点を結ぶことにより、図３に「２，３，４，５」の評価点数を付した評価点数ラインＬｅが得られる。なお、評価を行う運転者あるいは搭乗者は、テストドライバーや運転を職業とする者であることが好ましく、また人数は多いほど、好ましい。図３に示す結果から明らかなように、停滞時間Ｔが長いほど、また刺激強度Ｍｉが小さいほど、加速性に関する評価が悪い。すなわち、加速応答性が悪く、また意図した加速感を得られない。このような結果から、所定の評価点数以上の領域を、良好な加速感を得られる加速領域Ａａとして設定する。図３に示す例では、評価点数が「４．３」程度の位置に加速下限Ａａｌを設定し、それより大きい刺激強度で短い停滞時間Ｔの領域が加速領域Ａａである。

なお、加速下限Ａａｌは、車両の最大加速度および許容ジャークによって異ならせることが好ましい。すなわち、最大加速度が大きい場合、短時間に大きい加速度の変化を生じさせることができるので、加速下限Ａａｌは大きい値として設定する。例えば制御マップの作成に使用した車両より最大加速度が大きい車両の制御装置では、制御マップを作成した車両の最大加速度と制御マップを搭載する車両の最大加速度との差もしくは比率に応じて加速下限Ａａｌを大きい値に変換した制御マップを使用する。

また、許容ジャークは、車種や車格、あるいはスポーツモードやノーマルモードなどの走行モードによって異なるので、許容ジャークに合わせて加速下限Ａａｌを設定する。すなわち、許容ジャークが大きければ、所定の加速度変化量を短時間に達成することができるので、加速下限Ａａｌは大きい値として設定する。例えば制御マップの作成に使用した車両より許容ジャークが大きい車両の制御装置では、制御マップを作成した車両の許容ジャークと制御マップを搭載する車両の許容ジャークとの差もしくは比率に応じて加速下限Ａａｌを大きい値に変換した制御マップを使用する。

これに対して、加速領域Ａａより刺激強度Ｍｉが小さく、また停滞時間Ｔが長い領域が応答領域Ａｒとされている。応答領域Ａｒに入る刺激強度Ｍｉは、加速操作に基づく体感可能な強度である必要があり、また停滞時間Ｔは加速の遅れ感を生じさせない程度に短いことが必要であるから、応答領域Ａｒは所定の下限刺激強度Ｍｉｌと限界停滞時間Ｔｌとによる応答下限Ａｒｌで規定される。この応答下限Ａｒｌは、加速操作に基づく体感可能な何らかの変化が生じ、またその変化が加速の遅れ感とならない時間を規定するものであればよいので、その目的の範囲で適宜に設定することができる。図３に示す例では、折れ曲がった直線で示してあり、この直線より図３での上側および左側が応答領域Ａｒである。なお、下側の直線は加速操作後に生じる最初の加速度の変化量の大きさあるいはギヤ段に応じて設定してもよく、あるいは加速度の変化量やギヤ段に拘わらず一本の直線であってもよい。また、加速操作に起因する体感可能な変化は、高車速ほど大きい変化になるから、応答下限Ａｒｌは車速依存性を持たせ、高車速ほど、高刺激強度Ｍｉとする。さらに、応答領域Ａｒの刺激強度Ｍｉの下限を示す直線は、図３に示すように、停滞時間Ｔが長いほど、刺激強度Ｍｉが大きくなるように、右上がりの線とする。

上記の下限刺激強度Ｍｉｌは、前記加速領域Ａａを規定している刺激強度の下限値より小さく、また上記の限界停滞時間Ｔｌは前記加速領域Ａａを規定している停滞時間の最長値より長い。したがって、この発明の実施形態における応答領域Ａｒは、上記の下限刺激強度Ｍｉｌ以上でかつ前記限界停滞時間Ｔｌ以下の領域のうち前記加速領域Ａａを除いた領域となっている。

この発明の実施形態におけるコントローラは、上述した制御マップに基づいて以下に述べる変速制御を実行するように構成されている。図５はその制御例およびこの発明の実施形態における変速制御方法を説明するためのフローチャートである。なお、図５の制御について、以下の説明では「ギヤ段」の字句を使用するが、実際の制御では「ギヤ比（変速比）」によって制御を行ってもよく、したがって図５には「ギヤ比」の字句を併記する。図５において、車両の走行中にアクセルペダルが踏み込まれたことが検出されると（ステップＳ１）、現ギヤ段Ａで前述した加速領域Ａａの加速度変化を達成できるか否かが判断される（ステップＳ２）。このステップＳ２で肯定的に判断された場合には、変速（ダウンシフト）を行う必要がないので、特に制御を行うことなく、図５に示すルーチンを一旦終了する。

これとは反対にステップＳ２で否定的に判断された場合には、変速マップから目標ギヤ段Ｃが算出される（ステップＳ３）。現ギヤ段ＡにおいてもアクセルＯＮとなることにより、所定の停滞時間Ｔの後に加速度Ｇが増大する。そのときの停滞時間ＴとジャークＪと加速度Ｇの変化量とは、図４に符号「Ｐ１」を付して示したようになる。この符号「Ｐ１」で示される変速状態が、図３に符号「Ｐ１」で示すように前述した応答下限Ａｒｌを外れていれば、ステップＳ２で否定的に判断される。また、有段式の自動変速機では、現在の車速Ｖとアクセル開度ＡCCとを引数として変速マップ上のギヤ段が求められる。なお、変速マップに基づいて常時変速制御を行う有段自動変速機を対象とするコントローラにあっては、ステップＳ２の判断を行うことなく、直ちにステップＳ３で目標ギヤ段Ｃを求めることとしてもよい。

つぎに、目標ギヤ段Ｃへの変速で前述した加速領域Ａａの加速度変化を達成できるか否かが判断される（ステップＳ４）。変速に要する時間（変速時間や遅れ時間）、発生可能なジャーク、所定時間内に達成できる加速度変化量などは、車両ごとに、また変化させるべき変速比の幅、さらにはアクセル開度などによってほぼ決まっており、これらのデータを予め用意してコントローラに記憶させておくことができるので、その記憶させてあるデータに基づいてステップＳ４の判断を行うことができる。このステップＳ４で肯定的に判断された場合には、特に制御を行うことなく、図５に示すルーチンを一旦終了する。その場合、目標ギヤ段Ｃが求められているので、従来の自動変速機で実行されている変速制御と同様の制御で目標ギヤ段Ｃへの変速が実行される。

これに対してステップＳ４で否定的に判断された場合には、中継ギヤ段（中継変速比）Ｂが選択される（ステップＳ５）。アクセルペダルが大きく踏み込まれるなど駆動要求量が急速に増大し、それに伴って現ギヤ段Ａに対して二段階以上離れた目標ギヤ段Ｃが算出された場合、現ギヤ段Ａから目標ギヤ段Ｃに直ちに変速するとすれば、自動変速機２の機構上の制約や制御上の不可避的な遅れによって停滞時間Ｔが長くなる。その場合の停滞時間や刺激強度Ｍｉは、例えば図３に符号「Ｐｘ」で示すものとなり、応答下限Ａｒｌの限界停滞時間Ｔｌを超えて応答領域Ａｒを外れたものとなる場合がある。このような場合にステップＳ４で否定的に判断される。

一方、中継ギヤ段Ｂは、目標ギヤ段Ｃに向けた変速が前述した加速領域Ａａに入る刺激強度Ｍｉおよび停滞時間Ｔを生じるように選択される。その停滞時間ＴおよびジャークＪならびに加速度Ｇの変化量は、図４に符号「Ｐ３」で示すようになり、これらが例えば図３に符号「Ｐ３」で示すように加速領域Ａａに入るように中継ギヤ段Ｂが選択される。有段自動変速機では設定可能なギヤ段（変速比）が構造上、決まっているから、このステップＳ５の制御を行うのは、目標ギヤ段Ｃが現ギヤ段Ａに対して二段階以上離れている場合に限られる。すなわち、前記目標ギヤ段が前記現ギヤ段から二段階以上離れている場合の前記中継変速比は、前記現変速比のギヤ段と前記目標変速比のギヤ段との間の中間ギヤ段の変速比である。したがって、有段自動変速機を対象とする制御装置の場合、上記のステップＳ４では、前記目標ギヤ段が前記現ギヤ段に対して二段階以上離れていないか否かの判断を、上述した加速領域Ａａ内の加速度を達成できるか否かの判断と併せて行い、二段階以上離れていることによりその判断結果が否定的である場合に、ステップＳ５に進むこととすればよい。

ステップＳ５で選択可能なギヤ段（変速比）が複数存在する場合、小さい変速比のギヤ段が選択される。図５に示す制御例は、加速要求があって駆動力を増大させる場合の例であるから、中継ギヤ段Ｂから目標ギヤ段Ｃに向けた変速の際の刺激強度Ｍｉを、停滞時間Ｔの要件を満足する範囲内で可及的に大きくして、運転者に与える加速感を増大させるためである。

このようにして選択された中継ギヤ段Ｂが、前述した応答領域Ａｒに入る変速を生じさせるか否かが判断される（ステップＳ６）。言い換えれば、現ギヤ段Ａから中継ギヤ段Ｂに変速した場合に、応答領域Ａｒに入る刺激強度Ｍｉを生じ、かつ応答下限Ａａｌ以内の停滞時間Ｔとなるか否かが判断される。このステップＳ６で肯定的に判断された場合には、図５に示すルーチンを一旦終了する。この場合は、目標ギヤ段Ｃおよび中継ギヤ段Ｂが定まっているので、現ギヤ段Ａから中継ギヤ段Ｂへの変速と、中継ギヤ段Ｂから目標ギヤ段Ｃへの変速が連続して実行される。したがって、中継ギヤ段Ｂは、現ギヤ段Ａから変速した場合の刺激強度Ｍｉおよび停滞時間Ｔが加速領域Ａａに入らないギヤ段である。なお、現ギヤ段Ａから中継ギヤ段Ｂへの変速が、この発明の実施形態における「第１変速」に相当し、中継ギヤ段Ｂから目標ギヤ段Ｃへの変速が、この発明の実施形態における「第２変速」に相当する。

その場合のギヤ段（変速比）および加速度の変化は、前述した図４に符号「Ｐ２」で示すようになる。すなわち、中継ギヤ段Ｂへ変速することによる停滞時間Ｔ2 および刺激強度Ｍｉ（＝（Ｇ2 −Ｇ1 ）×Ｊ2 ）が応答領域Ａｒの範囲内の値になる。これを図３に符号「Ｐ２」で示してある。また、中継ギヤ段Ｂから目標ギヤ段Ｃへ変速することによる停滞時間Ｔ3 および刺激強度Ｍｉ（＝（Ｇ3 −Ｇ2 ）×Ｊ3 ）が加速領域Ａａの範囲内の値になる。したがって、運転者（搭乗者）は、加速操作した後、特には遅れ感が生じることのない時間の範囲で、加速操作に起因する加速度の変化を、「加速応答が生じた」として体感し、その後、特に遅れ感を生じることのない時間の範囲内で十分に大きい加速度の変化を体感することになる。そのため、運転者は加速の応答遅れの印象を抱くことがなく、また十分に大きい加速感を抱くので、運転者の意図もしくは期待する良好な加速が可能になる。また、現ギヤ段Ａから中継ギヤ段Ｂへの変速は、刺激強度Ｍｉが加速を体感させるほどには大きくない。そのため、中継ギヤ段Ｂを経由するいわゆる二段階の変速であっても、体感上は連続した一連の加速となり、違和感を回避もしくは抑制することができる。

なお、図３に示す例では、図面上、加速度が「Ｇ２」に一旦停滞するように示され、ここで定位反応が生じることになる。しかしながら、このような変化は、前述した応答領域Ａｒ内での小さい変化であるため、運転者に対して二段階の加速を体感させるものとはならない。

一方、現ギヤ段Ａと中継ギヤ段Ｂとの変速比幅が大きいために停滞時間Ｔが長くなる場合には、応答領域Ａｒを外れた変速となるからステップＳ６で否定的に判断される。ステップＳ６で否定的に判断された場合には、上記の中継ギヤ段Ｂより高速側のギヤ段であって、当該中継ギヤ段Ｂに向けた変速による刺激強度Ｍｉおよび停滞時間Ｔが前述した応答領域Ａｒに入るギヤ段が第二の中継ギヤ段Ｂ’として選択される（ステップＳ７）。なお、このようにして選択した第二の中継ギヤ段Ｂ’について、上記のステップＳ６での判断と同様の判断を行い、その判断結果が否定的であった場合には、ステップＳ７の制御と同様にして第三の中継ギヤ段を選択することとしてもよい。

このようにして複数の中継ギヤ段Ｂ，Ｂ’を選択した後、図５に示すルーチンを一旦終了する。その場合には、現ギヤ段Ａから前記第二の中継ギヤ段Ｂ’に向けた変速、第二の中継ギヤ段Ｂ’から中継ギヤ段Ｂに向けた変速、中継ギヤ段Ｂから目標ギヤ段Ｃに向けた変速との順に変速が連続して実行される。したがって、このように複数の中継ギヤ段Ｂ，Ｂ’を経由して変速を実行する場合であっても、運転者は、時間的な遅れが特にはない範囲で加速操作に起因する何らかの変化や加速度の変化を体感するので、運転者の意図もしくは期待する良好な加速が可能になる。また、現ギヤ段Ａから第二の中継ギヤ段Ｂ’への変速や中継ギヤ段Ｂ’，Ｂ同士の間での変速は、刺激強度Ｍｉが加速を体感させるほどには大きくない。そのため、中継ギヤ段Ｂ，Ｂ’を経由するいわゆる複数段階の変速であっても、体感上は連続した一連の加速となり、違和感を回避もしくは抑制することができる。なお、現ギヤ段Ａから第二の中継ギヤ段Ｂ’に向けた変速が、この発明の実施形態における「第３変速」に相当し、第二の中継ギヤ段Ｂ’から中継ギヤ段Ｂに向けた変速が、この発明の実施形態における「第４変速」に相当する。

なお、上述した実施形態から知られるように、この発明の実施形態での変速制御は、変速マップおよび上記の制御マップを使用して行うことができる。したがって、加速要求があった場合に、目標ギヤ段が直ちに求まるとともに、目標ギヤ段が決まれば現ギヤ段との関係および制御マップに基づいて中継ギヤ段を決めることができる。その中継ギヤ段は、現ギヤ段と目標ギヤ段とに応じて制御マップを利用して予め決めておき、制御データとして用意しておくことも可能である。このように中継ギヤ段を予め決めておく場合には、図５に示す制御ルーチンによらずに変速制御を行うことができる。その場合であっても、変速制御は上述した制御マップに基づく制御となることに変わりはない。

以上説明した実施形態は、いわゆる有段自動変速機を対象とした例である。したがって、その自動変速機は、機構上、変速比が段階的に設定される自動変速機や、変速比を連続的に変化させることができる無段変速機であって、制御上、変速比を段階的に設定するように構成された自動変速機である。そのため、中継ギヤ段（もしくは中継ギヤ比）は、現ギヤ段と現ギヤ段から二段以上離れた目標ギヤ段との間のギヤ段（ギヤ比）となる。これに対して、無段変速機においては、制御によって適宜のギヤ比を設定することができるので、その機能を有効に利用して、隣接するギヤ段の間のギヤ比を中継ギヤ比として、前述した図５に示す制御と同様の制御を実行することができる。以下、その例を図５を参照しつつ説明する。

走行中にアクセルペダルが踏み込まれた場合に（ステップＳ１）、その時点の現ギヤ段Ａで加速領域Ａａ内の加速変化が可能か否かが判断されること（ステップＳ２）は、上述した実施形態と同様である。ステップＳ２で肯定的に判断された場合には、図５に示すルーチンを一旦終了する。これとは反対にステップＳ２で否定的に判断された場合には、変速マップにて目標ギヤ段Ｃが算出される（ステップＳ３）。ここで説明している例においても、無段変速機を有段自動変速機と同様に、変速比を段階的に変化させて設定するように制御するからである。

ついで、目標ギヤ段Ｃへの変速で加速領域Ａａ内の加速度変化を達成できるか否かが判断される（ステップＳ４）。ステップＳ４で肯定的に判断された場合には、図５に示すルーチンを一旦終了する。これに対してステップＳ４で否定的に判断された場合には、目標ギヤ段Ｃへの変速が加速領域Ａａ内の変速となる中継ギヤ比Ｂが選択される（ステップＳ５）。ここで、目標ギヤ段Ｃが現ギヤ段Ａに隣接するギヤ段の場合、機構上、変速比を段階的に設定するように構成された有段自動変速機では中継ギヤ比Ｂが存在しないが、無段変速機の場合には、目標ギヤ段Ｃが現ギヤ段Ａに隣接するギヤ段であっても中継ギヤ比Ｂが存在し、また制御によって設定することが可能である。したがって、無段変速機を対象として制御を行う場合、上記のステップＳ４では、有段自動変速機を対象とする場合とは異なり、ギヤ段Ｃが現ギヤ段Ａに対して二段階以上離れたギヤ段ではないか否かの判断は行う必要がない。

また、無段変速機の場合、現ギヤ段Ａの変速比と目標ギヤ段Ｃの変速比との間には無数の変速比が存在することになるので、中継ギヤ比Ｂは、現ギヤ段Ａの変速比と目標ギヤ段Ｃの変速比とに応じて予め定めておくことが好ましい。その場合、中継ギヤ比Ｂは、一つの変速比であってもよく、あるいは複数の変速比であってもよい。複数の中継ギヤ比Ｂを選択可能な場合、最初に選択する中継ギヤ比Ｂは小さい値のギヤ比とする。また一方、中継ギヤ比Ｂは、現ギヤ段Ａの変速比と目標ギヤ段Ｃの変速比とを変数とする適宜の演算式を予め用意し、変速の都度、その演算式によって算出することとしてもよい。

ステップＳ５で選択された中継ギヤ比Ｂへの変速が前述した応答領域Ａｒ内に入っているか否かが判断される（ステップＳ６）。その判断結果が肯定的であれば、図５に示すルーチンを一旦終了する。これとは反対にステップＳ６で否定的に判断された場合には、他の中継ギヤ比Ｂ’が選択される（ステップＳ７）。当該他の中継ギヤ比Ｂ’は、最初に選択された中継ギヤ比Ｂよりもギヤ比が小さいギヤ比であって、予め用意されていた複数のギヤ比の内のいずれかであってよく、あるいは上述した演算式の所定の係数を変更した演算式によって算出されたギヤ比であってもよい。

なお、上述した実施形態では、中継ギヤ比Ｂ，Ｂ’を適宜に選択した後に、その中継ギヤ比Ｂ，Ｂ’がステップＳ６の条件を満たすか否かを判断することとしてあるが、これとは異なり、この発明の実施形態での制御装置では、ステップＳ５の条件を満たす中継ギヤ比Ｂが複数あり、それらの中継ギヤ比Ｂのうち、目標ギヤ段Ｃへの変速が前述した加速領域Ａａ内の変速になり、かつ現ギヤ段Ａから中継ギヤ比Ｂへの変速が前述した応答領域Ａｒ内の変化を生じさせるギヤ比となる中継ギヤ比Ｂがある場合には、上記の各条件を満たす中継ギヤ比Ｂを選択するように構成してもよい。このようなギヤ比は、現ギヤ段Ａの変速比と目標ギヤ段Ｃの変速比とから予め定めた演算式によって求めることとしてもよく、あるいは各ギヤ段ごとに予め定めておいてもよい。

上述した実施形態では、官能試験によって加速領域と応答領域とを定めた制御マップを使用することとしたが、この発明は上述した実施形態に限定されないのであって、加速領域や応答領域は官能試験によらずに定めてもよい。例えば、前記停滞時間と刺激強度とによって定義される領域を適宜に設定したノミナルマップを用意し、そのノミナルマップに基づいて適宜に中継ギヤ段（中継変速比）を選択した変速制御を行う。その変速制御の際に、アクセルペダルが踏み増されたり、戻されるなどの修正操作が行われた中継ギヤ段（中継変速比）は「不良」とし、その中継ギヤ段を選択することとなった領域を採用せずに他の領域を採用して中継ギヤ段（中継変速比）を選択する。このような領域の変更あるいは中継ギヤ段の変更を行って定常的に使用する制御マップを得ることとしてもよい。

１…エンジン、 ２…自動変速機、 ５…電子制御装置（ＥＣＵ）、 Ｖ…車速、 ＡCC…アクセル開度、 Ｔ，Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 …停滞時間、 Ｔｌ…限界停滞時間、 Ｍｉ…刺激強度、 Ｍｉｌ…下限刺激強度、 Ａｒ…応答領域、 Ａａ…加速領域、 Ｇ，Ｇ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 …加速度、 ΔＧ…（加速度の）変化量、 Ｊ，Ｊ1 ，Ｊ2 ，Ｊ3 …加速度の時間変化率（ジャーク）、 Ａ…ギヤ段、 Ｂ，Ｂ’…中継ギヤ段、 Ｃ…目標ギヤ段、 Ｌｅ…評価点数ライン、 Ａａｌ…加速下限、 Ａｒｌ…応答下限。

Claims (5)

1. 車速もしくは駆動要求量に応じて段階的に設定される複数の変速比を有する車両用自動変速機の変速制御装置において、
   前記変速比を制御するコントローラを有し、
   前記コントローラは、
   運転者による加速操作後に加速度の変化が小さいことにより駆動力の増大が停滞していると感じる停滞時間と、前記停滞時間後の加速度の変化量と加速度の時間変化率とによって決まる刺激強度とによって定義される領域として、前記加速操作に応じた大きさの加速度の発生を感じ取ることのできる加速領域と、前記加速領域を規定している下限の刺激強度より小さい予め定めた下限刺激強度以上でかつ前記加速領域を規定している最長の停滞時間より長い予め定めた限界停滞時間以下であり更に前記加速領域を除いた領域であって、加速度の変化の開始したことを感じ取ることのできる応答領域とが定められた制御マップを備え、
   前記運転者の加速操作に基づく前記駆動要求量から定まる目標変速比への現変速比からの変速が前記加速領域の刺激強度および停滞時間とならない変速の場合、
   前記現変速比と前記目標変速比との間の変速比であって、前記目標変速比に向けた変速による前記刺激強度および前記停滞時間が前記加速領域に入る単一の第１中継変速比を前記制御マップから選択し、
   前記現変速比から前記第１中継変速比への変速による前記刺激強度および前記停滞時間が前記応答領域に入る場合には、前記現変速比から前記第１中継変速比への第１変速と、前記第１中継変速比から前記目標変速比への第２変速とを実行し、
   前記現変速比から前記第１中継変速比への変速による前記刺激強度および前記停滞時間が前記応答領域に入らない場合には、前記現変速比と前記第１中継変速比との間の変速比であって、前記現変速比から前記第１中継変速比に向けた変速による前記刺激強度および前記停滞時間が前記応答領域に入る単一もしくは複数の第２中継変速比を前記制御マップから更に選択し、
   前記現変速比から前記第１中継変速比への変速による前記刺激強度および前記停滞時間が前記応答領域に入らない場合には、前記現変速比から前記第２中継変速比への第３変速と、前記第２中継変速比から前記第１中継変速比への第４変速と、前記第２変速とを実行する
   ように構成されていることを特徴とする車両用自動変速機の変速制御装置。
2. 前記目標変速比が前記現変速比から二段階以上離れている場合の前記第１中継変速比は、前記現変速比のギヤ段と前記目標変速比のギヤ段との間の中間ギヤ段の変速比であることを特徴とする請求項１に記載の車両用自動変速機の変速制御装置。
3. 前記自動変速機は、前記段階的に設定された変速比の中間の変速比を設定可能な無段変速機を含み、
   前記目標変速比が前記現変速比に対して一段階離れている場合の前記第１中継変速比は、前記現変速比と前記目標変速比との間の変速比である
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用自動変速機の変速制御装置。
4. 前記コントローラは、
   前記現変速比から前記目標変速比への変速がダウンシフトでありかつ前記第１中継変速比が複数存在する場合、前記単一の前記第２変速は、それら複数の前記中継変速比のうちから選択された小さい変速比から前記目標変速比に向けた変速となるように構成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の車両用自動変速機の変速制御装置。
5. 車速もしくは駆動要求量に応じて段階的に設定される複数の変速比を有する車両用自動変速機の変速制御方法において、
   運転者による加速操作後に加速度の変化が小さいことにより駆動力の増大が停滞していると感じる停滞時間と、前記停滞時間後の加速度の変化量と加速度の時間変化率とによって決まる刺激強度とによって定義される領域として、前記加速操作に応じた大きさの加速度の発生を感じ取ることのできる加速領域と、前記刺激強度が前記加速領域より小さくかつ予め定めた下限刺激強度以上で、また前記停滞時間が前記加速領域より長くかつ予め定めた限界停滞時間以下であって、加速度の変化の開始したことを感じ取ることのできる応答領域とを定められた制御マップを用意し、
   前記運転者の加速操作に基づく前記駆動要求量から定まる目標変速比への現変速比からの変速が前記加速領域の刺激強度および停滞時間とならない変速の場合に、
   前記現変速比と前記目標変速比との間の変速比であって、前記目標変速比に向けた変速による前記刺激強度および前記停滞時間が前記加速領域に入る単一の第１中継変速比を前記制御マップから選択し、
   前記現変速比から前記第１中継変速比への変速による前記刺激強度および前記停滞時間が前記応答領域にいる場合には、前記現変速比から前記第１中継変速比への第１変速と、前記第１中継変速比から前記目標変速比への第２変速とを実行し、
   前記現変速比から前記第１中継変速比への変速による前記刺激強度および前記停滞時間が前記応答領域に入らない場合には、前記現変速比と前記第１中継変速比との間の変速比であって、前記現変速比から前記第１中継変速比に向けた変速による前記刺激強度および前記停滞時間が前記応答領域に入る単一もしくは複数の第２中継変速比を前記制御マップから更に選択し、
   前記現変速比から前記第１中継変速比への変速による前記刺激強度および前記停滞時間が前記応答領域に入らない場合には、前記現変速比から前記第２中継変速比への第３変速と、前記第２中継変速比から前記第１中継変速比への第４変速と、前記第２変速とを実行する
   ことを特徴とする車両用自動変速機の変速制御方法。

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