JP6663512B2 - 無段変速機の制御装置及び無段変速機の制御方法 - Google Patents

無段変速機の制御装置及び無段変速機の制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、無段変速機の制御装置及び無段変速機の制御方法に関するものである。
プライマリプーリ及びセカンダリプーリとこれらに巻き掛けられたベルトとからなり、車両に装備された無段変速機が知られている。この無段変速機では、変速マップ等に基づいて検出された車速とアクセル開度(又は出力要求)とからプライマリプーリの目標回転速度(目標プライマリ回転速度)を設定し、プライマリプーリの回転速度がこの目標プライマリ回転速度になるようにプーリの推力をフィードバック制御する。また、目標変速比は目標プライマリ回転速度に対応する。
車両が低車速状態で減速すると、その後の停車からの再発進に備えて、変速比を、その値が大きいロー側(Low側)に制御するロー戻し制御を実施する。この場合、目標変速比をロー側(例えば、最ロー)に向けて設定し、実変速比が目標変速比となるようにプーリの推力をフィードバック制御する。
このようなロー戻し制御において、フィードバック制御によってプーリの推力を制御するときに、例えば油圧によってプーリに推力を与える場合、作動油量の収支から速やかに作動油を供給できないこと等に起因して、プーリの推力を調整する上で課題が生じる。
例えば、特許文献1には、フィードバック制御に係る積分操作量の蓄積による制御対象パラメータのオーバーシュートを抑制する技術として、制御偏差がゼロになった時点で、積分操作量に相当する値をゼロにする技術が開示されている。
しかし、上述したような実変速比が目標変速比に到達したらフィードバック制御の積分操作量をゼロにリセットする技術では、変速比のオーバーシュートは回避できるが、積分値がキャンセルされてしまうので、プライマリプーリとセカンダリプーリとの推力バランスが崩れ、変速比が変わってしまうおそれがある。また、このように推力バランスが崩れると、車両が停止せずに再加速する場合には、変速比が適正に挙動しないおそれも発生する。
特開2002−48227号公報
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、フィードバック制御を用いたロー戻し制御中に車両が再加速する場合に、積分操作量が過剰に蓄積されて変速比がロー側へとオーバーシュートすることを防止すると共に、推力バランスを適正に維持することができるようにした、無段変速機の制御装置及び無段変速機の制御方法を提供することを目的としている。
(1)上記の目的を達成するために、本発明の無段変速機の制御装置は、プライマリプーリとセカンダリプーリとこれら両プーリに巻き掛けられたベルトとからなり、車両に装備された無段変速機の制御装置であって、前記車両の減速中に前記無段変速機の変速比をロー側の到達目標変速比に変速制御するロー戻し制御を、積分操作量を用いたフィードバック制御によって実施する制御手段を有し、前記制御手段は、前記ロー戻し制御中に前記変速比が前記到達目標変速比に到達したら、前記プライマリプーリ及び前記セカンダリプーリの推力バランスに基づいて、前記変速比が前記到達目標変速比を保持するように前記積分操作量を規制する規制制御を実施することを特徴としている。
(2)前記制御手段は、前記規制制御では、規制用制限値を与えて前記積分操作量を規制し、前記規制制御の開始時には前記積分操作量がステップ状に減少するように前記規制用制限値を与え、その後前記両プーリの推力がバランスするバランス推力状態に近づけるように前記規制用制限値を与え、前記バランス推力状態が達成されたらこのバランス推力状態を保持するように前記規制用制限値を与えることが好ましい。
(3)前記制御手段は、前記規制制御の実施中に、前記積分操作量の規制を解除する解除要求があると、前記積分操作量の規制を解除することが好ましい。
(4)前記制御手段は、前記無段変速機に対するダウンシフト要求があると、前記解除要求があったと判定することが好ましい。
(5)前記制御手段は、前記無段変速機の実変速比がハイ側にシフトすると、前記解除要求があったと判定することが好ましい。
本発明によれば、積分操作量が過剰な累積が抑制されて積分操作量の累積によって変速比がロー側へオーバーシュートすることを防止し、且つ、推力バランスに基づいて積分操作量を規制するので、推力バランスの崩れにより変速比が変わってしまうことを防止することができる。
本発明の一実施形態に係る無段変速機及びその制御装置が適用される車両の駆動系の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る無段変速機の制御装置による制御とその効果を説明するタイムチャートであって、(a)は本制御を適用しない場合のものを示し、(b)は本制御を適用した場合のものを示す。 本発明の一実施形態に係る無段変速機の制御装置による制御を説明するフローチャートである。
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができると共に、必要に応じて取捨選択することや適宜組み合わせることが可能である。
〔車両の駆動系の構成〕
図1は、本実施形態に係る無段変速機及びその制御装置が適用される車両1の駆動系の概略構成を示している。図1に示すように、車両1の駆動系は、動力伝達経路の上流側から、駆動源であるエンジン2と、ロックアップクラッチ41付きのトルクコンバータ4と前後進切替機構5と、バリエータ(無段変速機構)6と、減速ギヤ列7と、ディファレンシャルユニット8と、駆動輪9とを備えている。トルクコンバータ4と前後進切替機構5とバリエータ6とから、無段変速機(CVT)3が構成される。
CVT3のロックアップクラッチ41、前後進切替機構5及びバリエータ6の各油室に作動油を供給するために、オイルポンプ10と、油圧回路20とが備えられている。また、油圧回路20を通じてCVT3のこれらの機器41,5,6を制御するために、制御手段としてのCVTCU(CVTコントロールユニット)30が備えられている。さらに、エンジン2を制御するために、ECU(エンジンコントロールユニット)40が備えられている。
なお、CVTCU30及びECU40は、何れもCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等から構成される。これらのCVTCU30とECU40との間では、互いに情報が伝達される。
また、オイルポンプ10は、エンジン2の出力の一部を利用して駆動される。
エンジン2は、ガソリン或いは軽油等を燃料とする内燃機関であり、ECU40からの指令に基づいて、回転速度及びトルク等が制御される。このエンジン2の回転は、バリエータ6で変速され、減速ギヤ列7及びディファレンシャルユニット8を介して左右の駆動輪9へと伝達される。
トルクコンバータ4は、ロックアップクラッチ41が締結されていない状態では、トルク増幅作用によりエンジン2から入力されるトルクを増幅して出力し、ロックアップクラッチ41が係合された状態では、エンジン2の回転をロスなく伝達する。ロックアップクラッチ41は油圧回路20から供給される油圧PLUを調整することによって、係合状態が制御される。
前後進切替機構5は、前進時に締結される前進クラッチと後進時に締結される後進クラッチとを備え、これらは何れも油圧式多板クラッチであり、油圧回路20から供給される油圧PCLを調整することによってトルク容量(伝達可能なトルクの最大値、伝達容量ともいう)を制御することができる。なお、後進クラッチの締結時には、エンジン2の回転が反転されてバリエータ6に入力される。
バリエータ6は、プライマリプーリ61及びセカンダリプーリ62とこれら一対のプーリ61,62に巻き掛けられたベルト63とから構成されるベルト式無段変速機構である。各プーリ61,62は、固定シーブ61a,62aと、可動シーブ61b,62bとからなる。可動シーブ61b,62bは各油室(プライマリ油室、セカンダリ油室、いずれも図示略)に油圧回路20から供給される油圧に応じた推力によってベルト63をクランプし、また、この推力の差分である差推力により、各プーリ61,62の溝幅を変更して、変速比(=入力回転速度/出力回転速度)を無段階に変更することができる。
油圧回路20は、オイルポンプ10によって発生した油圧を元圧として、ロックアップクラッチ41、前進クラッチ、バリエータ6等に供給する油圧を調圧し、調圧した油圧を各部位に供給する。これにより、ロックアップクラッチ41及び前後進切替機構5の各状態、バリエータ6の変速比が変更される。
また、CVTCU30は、バリエータ6の変速にあたって、車速センサ21で検出される車速Vspやアクセル開度センサ22で検出されるアクセル開度APOといった車両の走行情報に基づいて目標変速比Rtを設定し、実変速比Rrが目標変速比Rtとなるように、PID制御又はPI制御によって変速比をフィードバック制御する。
CVTCU30は、PID制御の場合には、目標変速比Rtと実変速比Rrの偏差△Rに基づき制御量Roを算出する。
△R=Rt−Rr ・・・(1)
Ro=K1△R+∫K2△R+K3d△R/dt・・・(2)
K1:比例ゲイン
K2:積分ゲイン
K3:微分ゲイン
本実施形態のバリエータ6では、セカンダリプーリ62の油室に加えるセカンダリ圧によってベルト63をクランプする推力を調整し、プライマリプーリ61の油室に加えるプライマリ圧によってセカンダリプーリ62のセカンダリ圧との推力バランスを調整し、変速比の変更(変速)を実施するようになっている。
〔ロー戻し制御〕
また、CVTCU30は、車両の停止直前には、再発進を良好に行なえるように、バリエータ6をロー側に変速させるロー戻し制御を行う。このロー戻し制御は、例えばアクセル開度センサ22及びブレーキセンサ23からの情報に基づいて、アクセルオフで且つブレーキオンの制動時に車速Vspが一定車速以下に低下したことを条件に実施する。このロー戻し制御においても、ロー側の到達目標変速比(例えば最ロー)を設定し、到達目標変速比に向けて各制御周期毎の目標変速比Rtを与えては、PID制御又はPI制御によって実変速比Rrをフィードバック制御する。なお、ロー戻し制御は、ブレーキオフ又はアクセルオンで解除される。
このときの各制御周期毎の目標変速比Rtの与え方は、車速Vspの低下(減速)が著しいほど到達目標変速比Rttに速やかに到達できるように制御周期単位の変化量を大きくする。したがって、例えばブレーキペダルの踏み増しがあると、目標変速比Rtがロー側に大きく変動するように与えられ、実変速比Rrと目標変速比Rtとの乖離が大きくなり易い。この乖離の累積からフィードバック制御に係る積分操作量CVint(=∫K2△R)が大きくなって、実変速比Rrが目標変速比Rt(=到達目標変速比Rtt)に到達した後、ロー側にオーバーシュートしてしまうことがある。
図2(a)はこの課題を説明するタイムチャートである。図2(a)に示すように、ロー戻し制御中の時点t1でブレーキペダルの踏み増しがあると、目標変速比Rtが到達目標変速比Rttに速やかに接近されていく。このため、実変速比Rrと目標変速比Rtとの乖離が大きくなり、時点t2で目標変速比Rtが到達目標変速比Rttに到達し、この後の時点t3で積分操作量CVintに設けられた上限値CVint_upに積分操作量CVintが達し、上限値CVint_upで規制され、その後、時点t4でようやく実変速比Rrが到達目標変速比Rttに到達する。しかし、この間、積分操作量CVintが累積して大きくなっているので、この影響で、時点t4以降、実変速比Rrが目標変速比Rt(=到達目標変速比Rtt)に到達した後、ロー側にオーバーシュートしてしまう。
その後、車両が停止することなく時点t5でアクセルが踏み込まれてロー戻し制御が解除され通常の変速制御に移行し、目標変速比Rtもハイ側に変更されていくが、実変速比Rrは、積分操作量CVintの累積が解消されるのを待ってから、目標変速比Rtの変更に対して大きな後れをもってハイ側への変化を開始する。したがって、目標に沿った変速比の変更ができず、変速フィーリングが低下する。
CVTCU30は、これを回避するために、ロー戻し制御中に実変速比Rrが到達目標変速比Rttに到達したら、プライマリプーリ61及びセカンダリプーリ62の推力バランスに基づいてバランス推力状態を保持し、実変速比Rrが到達目標変速比Rttを保持するように積分操作量CVintを規制する規制制御を実施する。
この規制制御では、規制用制限値CVint_limを与えて積分操作量CVintの大きさを規制する。具体的には、本実施形態の規制制御では、規制制御の開始時には、積分操作量CVintがステップ状に減少するように規制用制限値CVint_limを与え、その後、セカンダリプーリ62の推力とプライマリプーリ61の推力との差推力がバランス推力状態に近づくように規制用制限値CVint_limを与え、バランス推力状態が達成されたら、このバランス推力状態を保持するように規制用制限値CVint_limを与えるようにしている。
規制制御の開始時には、規制用制限値CVint_limを、セカンダリプーリ62の推力とプライマリプーリ61の推力との差推力がバランス推力状態となる規制量の半分に設定している。そして、その後、差推力がバランス推力状態に近づくように規制用制限値CVint_limを漸減させている。これにより、積分操作量CVintの急激な変動による変速比の変動を抑制している。
なお、プライマリプーリ61及びセカンダリプーリ62の各推力は、各プーリ61,62油室内の圧力(プライマリ圧及びセカンダリ圧)に対応するので、プライマリ圧センサ24及びセカンダリ圧センサ25によってプライマリ圧及びセカンダリ圧を検出し、この検出情報から差推力を求めることができる。また、プライマリ圧センサやセカンダリ圧センサがない場合は、制御指示値から差推力の推定値を演算することができる。
図2(b)に示す例では、ロー戻し制御中の時点t11でブレーキペダルの踏み増しがあって、目標変速比Rtが到達目標変速比Rttに速やかに接近されていく。このため、実変速比Rrと目標変速比Rtとが乖離して、時点t12で目標変速比Rtが到達目標変速比Rttに到達し、この後の時点t13で実変速比Rrが目標変速比Rt(=到達目標変速比Rtt)に到達する。この間、積分操作量CVintが累積して大きくなっているが、実変速比Rrが目標変速比Rtに到達した時点t13以降は、積分操作量CVintの規制制御が実施される。
つまり、時点t13で、積分操作量CVintの制限がバランス推力状態となる規制量の半分の規制用制限値CVint_limに強化され、積分操作量CVintの累積が抑えられると共に、ダウンシフト操作によって生じていたダウンシフト側差推力が減少する。その後は、このダウンシフト側差推力をバランス推力状態に向けて減少するように規制用制限値CVint_limを低下(制限を強化)させていき、時点t14で、差推力がバランス推力状態に到達したら、バランス推力状態を保持するように規制用制限値CVint_limを与える。このバランス推力状態を保持する規制用制限値CVint_limは、積分操作量CVintの低いレベル付近になるが、積分操作量CVintのゼロレベルになるとは限らない。
つまり、本制御装置による積分操作量CVintの制限は、あくまでも差推力をバランス推力状態にしてこれを保持するためのもので、差推力に基づいて規制用制限値CVint_limを設定している。これに対して、積分操作量CVintを単純に0にリセットしてしまうと、差推力をバランス推力状態に制御することはできず、変速比が安定しないおそれがある。
再び、図2(b)を参照すると、その後、車両が停止することなく時点t15でアクセルが踏み込まれてロー戻し制御が解除され通常の変速制御に移行し、目標変速比Rtもハイ側に変更されていくと、積分操作量CVintの累積が少ないので、実変速比Rrは、目標変速比Rtの変更に対して速やかに追従して、ハイ側への変化を開始する。したがって、目標に沿った変速比の変更ができ、変速フィーリングが向上することになる。
なお、CVTCU30では、規制制御の実施中に、積分操作量の規制を解除する解除要求があると、積分操作量CVintの規制を解除する。
また、解除要求には、CVT3に対するダウンシフト要求や、CVT3の実変速比Rrがハイ側にシフトしたことがあり、これらの何れかが生じたら、積分操作量CVintの規制を解除する。
つまり、CVTCU30では、CVT3に対するダウンシフト要求があると解除要求があったと判定し、また、CVT3の実変速比Rrがハイ側にシフトすると解除要求があったと判定し、また、車両に対する再加速要求があると解除要求があったと判定し、それぞれ規制制御を解除する。
〔作用及び効果〕
本発明の一実施形態にかかる無段変速機の制御装置は、上述のように構成されているので、ロー戻し制御における積分操作量CVintの規制制御は、図3のフローチャートに示すように行なわれる。このフローは、ロー戻し制御中に、所定の制御周期で実施される。なお、図3のフローチャート中のFは積分操作量CVintの規制制御に関するフラグであり、規制制御中には1とされ、そうでなければ0とされる。
まず、フラグFが0か否かを判定する(ステップS10)。フラグFが0であれば、つまり、積分操作量CVintの規制制御を実施していなければ、次に、ロー戻しが完了したか否かを判定する(ステップS20)。ロー戻し制御では実変速比をロー側の到達目標変速比に向けてフィードバック制御するが、実変速比が到達目標変速比に到達したら、ロー戻しが完了したと判定する。ロー戻しが完了したと判定されなければ(ステップS20でNO判定)、今回の制御周期の処理を終了する。
ロー戻しが完了したと判定されたら(ステップS20でYES判定)、セカンダリプーリ62の推力とプライマリプーリ61の推力との差推力を算出する(ステップS30)。そして、この差推力がロー側への差推力であるか否かを判定する(ステップS40)。差推力がロー側への差推力であれば(ステップS40でYES判定)、フラグFを1にセットし(ステップS50)、積分操作量CVintを推力バランスに基づいて規制する規制制御を実施する(ステップS60)。ロー戻しが完了しない場合や、ロー戻しが完了したが、差推力がロー側への差推力でなければ(ステップS40でNO判定)、今回の制御周期の処理を終了する。
一方、フラグFが1であれば、つまり、積分操作量CVintの規制制御を実施していれば、ステップS10でNO判定されて、ダウンシフトが要求されたか否かを判定する(ステップS70)。
到達目標変速比が最ローであればダウンシフトが要求されることはないが、ロー戻し制御において到達目標変速比が最ローとは限らないので、ダウンシフトが要求されることもある。
ダウンシフトが要求されなければ、つまり、目標変速比が実変速比よりもロー側に設定されていなければ、変速比がハイ側にシフトしたかを判定する(ステップS80)。例えば、アクセルペダルが踏み込まれると目標変速比がハイ側にシフトし、これに追従して実変速比もハイ側にシフトする。あるいは、規制制御が作用し、ハイ側の差推力が発生してしまった場合にも、実変速比がハイ側にシフトする。
ダウンシフトが要求された場合(ロー側の目標変速比が設定された場合)や変速比がハイ側にシフトした場合は、フラグFを0にリセットし(ステップS90)、積分操作量CVintの規制制御を解除する(ステップS100)。
ダウンシフトが要求されず変速比がハイ側にシフトすることもなければ、積分操作量CVintの規制制御が続行される(ステップS60)。
規制制御を実施する場合は、規制用制限値CVint_limを与えて積分操作量CVintの大きさを規制する。規制制御の開始時には、積分操作量CVintがステップ状に減少するようにバランス推力状態となる規制量を半減させた規制用制限値CVint_limを与え、その後、セカンダリプーリ62の推力とプライマリプーリ61の推力との差推力がバランス推力状態に近づくように規制用制限値CVint_limを与え、バランス推力状態が達成されたら、このバランス推力状態を保持するように規制用制限値CVint_limを与える。
このような規制制御により、積分操作量CVintの累積が抑制され、且つ、差推力がバランス推力状態に制御されることで、変速比を到達目標変速比に安定して保持させることができ、安定したロー戻し制御を実現することができる。
また、その後の再加速要求等に対しても速やかに適正な変速比制御を実現することができる。したがって、目標に沿った変速比の変更ができ、変速フィーリングが向上することになる。
以上、実施形態を説明したが、本発明は、かかる実施形態を適宜変更して実施することができる。
例えば、上記実施形態では、規制制御の開始時には積分作量CVintがステップ状に減少するように規制用制限値CVint_limを与え、その後差推力がバランス推力状態に近づくように規制用制限値CVint_limを与えており、速やかにバランス推力状態に近づくが、これに限られず、規制制御の開始時から差推力がバランス推力状態に近づくように規制用制限値CVint_limを与えてもよい。
また、上記の実施形態では、規制制御の開始時に積分操作量CVintがステップ状に減少するためにバランス推力状態となる規制量を半減させた規制用制限値CVint_limを与えているが、バランス推力状態となる規制量に対する規制用制限値CVint_limの減少割合は、これに限らない。

Claims (5)

  1. プライマリプーリとセカンダリプーリとこれら両プーリに巻き掛けられたベルトとからなり、車両に装備された無段変速機の制御装置であって、
    前記車両の減速中に前記無段変速機の変速比をロー側の到達目標変速比に変速制御するロー戻し制御を、積分操作量を用いたフィードバック制御によって実施する制御手段を有し、
    前記制御手段は、
    前記ロー戻し制御中に前記変速比が前記到達目標変速比に到達したら、前記プライマリプーリ及び前記セカンダリプーリの推力バランスに基づいて、前記変速比が前記到達目標変速比を保持するように前記積分操作量を規制する規制制御を実施し、
    前記規制制御では、規制用制限値を与えて前記積分操作量を規制し、
    前記規制制御の開始時には、前記積分操作量がステップ状に減少するように前記規制用制限値を与え、
    その後、前記両プーリの推力がバランスするバランス推力状態に近づけるように前記規制用制限値を与え、
    前記バランス推力状態が達成されたら、このバランス推力状態を保持するように前記規制用制限値を与える、無段変速機の制御装置。
  2. 前記制御手段は、前記規制制御の実施中に、前記積分操作量の規制を解除する解除要求があると、前記積分操作量の規制を解除する、請求項1に記載の無段変速機の制御装置。
  3. 前記制御手段は、前記無段変速機に対するダウンシフト要求があると、前記解除要求があったと判定する、請求項3に記載の無段変速機の制御装置。
  4. 前記制御手段は、前記無段変速機の実変速比がハイ側にシフトすると、前記解除要求があったと判定する、請求項3又は4に記載の無段変速機の制御装置。
  5. プライマリプーリとセカンダリプーリとこれら両プーリに巻き掛けられたベルトとからなり、車両に装備された無段変速機に対して、前記車両の減速中に前記無段変速機の変速比をロー側の到達目標変速比に変速制御するロー戻し制御を、積分操作量を用いたフィードバック制御によって実施する無段変速機の制御方法であって、
    前記ロー戻し制御中に前記変速比が前記到達目標変速比に到達したら、前記プライマリプーリ及び前記セカンダリプーリの推力バランスに基づいて、前記変速比が前記到達目標変速比を保持するように前記積分操作量を規制する規制制御を実施し、
    前記規制制御では、規制用制限値を与えて前記積分操作量を規制し、
    前記規制制御の開始時には、前記積分操作量がステップ状に減少するように前記規制用制限値を与え、
    その後、前記両プーリの推力がバランスするバランス推力状態に近づけるように前記規制用制限値を与え、
    前記バランス推力状態が達成されたら、このバランス推力状態を保持するように前記規制用制限値を与える、無段変速機の制御方法。
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