JP6697286B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、変速機構を備える車両の制御装置に関する。

自動車等の車両には、所定の制限速度以下に走行速度を抑制するため、エンジントルクやモータトルクを制限するスピードリミッタ機能が搭載される（特許文献１および２参照）。スピードリミッタを作動させる際には、運転手に対して違和感を与えることがないように、走行状況に応じてエンジントルク等を制限することが必要である。また、エンジンブレーキによる車両制動時においても、運転手に違和感を与えることがないように、エンジンブレーキと共に変速制御を実行する車両が提案されている（特許文献３参照）。

特開２００４−９９０２３号公報 特開２００７−１００６３９号公報 特開昭６２−１４９５２７号公報

ところで、運転手に違和感を与えることなく走行速度を抑制するため、エンジントルク等を適切に制御することは、制御装置の開発コストを増大させる要因となっていた。すなわち、エンジントルク等を適切に制御するためには、あらゆる走行状況毎に許容されるエンジントルク等を設定すること、つまり複雑なマップデータを構築することが必要となっていた。このように、複雑なマップデータを構築することは、制御装置のコストを増大させる要因となっていた。

本発明の目的は、簡単な制御によって走行速度を抑制し、車両の制御装置のコストを下げることにある。

本発明の車両の制御装置は、動力源と駆動輪との間に変速機構を備える車両の制御装置であって、前記動力源の出力軸回転速度に基づいて、前記変速機構の下限変速比を設定する下限変速比設定部と、前記下限変速比に基づいて、前記変速機構を前記下限変速比以上に制御する変速機構制御部と、を有し、前記下限変速比は、前記下限変速比を設定する際の前記出力軸回転速度を維持し、かつ車両の走行速度を制限速度に到達させる変速比である。

本発明によれば、動力源の出力軸回転速度に基づいて変速機構の下限変速比を設定し、下限変速比に基づいて変速機構を前記下限変速比以上に制御する。これにより、簡単な制御によって車両の走行速度を抑制することができ、車両の制御装置のコストを下げることができる。

本発明の一実施の形態である車両の制御装置を備えた車両を示す概略図である。 ミッションコントローラを構成する各機能部の一例を示すブロック図である。 目標変速比の設定時に用いられる変速特性マップの一例を示す図である。 下限変速比の一例を示す線図である。 変速比設定制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。 車速、エンジン回転数および指示変速比の推移の一例を示すタイミングチャートである。 図６の範囲Ｘを拡大して示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である車両の制御装置１０を備えた車両１１を示す概略図である。図１に示すように、車両１１には、エンジン（動力源）１２を備えたパワーユニット１３が搭載されている。エンジン１２のクランク軸（出力軸）１４には、トルクコンバータ１５を介して無段変速機（変速機構）１６が連結されている。また、無段変速機１６のセカンダリ軸１７には、駆動輪出力軸１８やデファレンシャル機構１９等を介して駆動輪２０が連結されている。さらに、トルクコンバータ１５と無段変速機１６との間には、前進クラッチ、後退クラッチおよび遊星歯車列等からなる前後進切替機構２１が設けられている。

エンジン１２と駆動輪２０との間に配置される無段変速機１６は、プライマリ軸３０に設けられるプライマリプーリ３１と、セカンダリ軸１７に設けられるセカンダリプーリ３２と、を有している。プライマリプーリ３１およびセカンダリプーリ３２には、動力を伝達する駆動チェーン３３が巻き掛けられている。プライマリプーリ３１にはプライマリ室３４が設けられており、セカンダリプーリ３２にはセカンダリ室３５が設けられている。セカンダリ室３５に供給される油圧を制御することにより、駆動チェーン３３に対するクランプ力を調整することができ、無段変速機１６のトルク容量を制御することができる。また、プライマリ室３４およびセカンダリ室３５に供給される油圧を制御することにより、駆動チェーン３３の巻き付け径を変化させることができ、無段変速機１６の変速比を制御することができる。

［パワーユニットの制御系］
パワーユニット１３の制御系について説明する。制御系を構成する制御装置１０には、エンジン１２および無段変速機１６の作動状態を制御するため、コンピュータ等によって構成されるエンジンコントローラ４０およびミッションコントローラ４１が設けられている。エンジンコントローラ４０は、インジェクタ、イグナイタおよびスロットルバルブ等のエンジン補機４２に制御信号を出力し、エンジン回転数やエンジントルク等を制御する。また、ミッションコントローラ４１は、複数の電磁バルブや油路から構成されるバルブユニット４３に制御信号を出力し、無段変速機１６、トルクコンバータ１５および前後進切替機構２１等の作動状態を制御する。なお、図示しないオイルポンプから吐出される作動油は、バルブユニット４３によって調圧されて、無段変速機１６、トルクコンバータ１５および前後進切替機構２１等の各油室に供給される。

これらのコントローラ４０，４１は、ＣＡＮやＬＩＮ等の車載ネットワーク４４を介して互いに通信自在に接続されている。また、ミッションコントローラ４１には、アクセルペダルの操作量（以下、アクセル開度Ａｃｃと記載する。）を検出するアクセルセンサ５０、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサ５１、車両１１の走行速度である車速Ｖを検出する車速センサ５２が接続されている。さらに、ミッションコントローラ４１には、クランク軸１４の回転速度であるエンジン回転数（出力軸回転速度）Ｎｅを検出するエンジン回転センサ５３、プライマリプーリ３１の回転速度であるプライマリ回転数を検出するプライマリ回転センサ５４、セカンダリプーリ３２の回転速度であるセカンダリ回転数を検出するセカンダリ回転センサ５５等が接続されている。なお、車載ネットワーク４４には、他のコントローラやセンサ等から、エンジンコントローラ４０やミッションコントローラ４１に向けて様々な走行情報や操作情報が送信されている。

［無段変速機の変速制御］
ミッションコントローラ４１による無段変速機１６の変速制御について説明する。図２はミッションコントローラ４１を構成する各機能部の一例を示すブロック図である。また、図３は目標変速比Ｔｒ１の設定時に用いられる変速特性マップの一例を示す図である。さらに、図４は下限変速比Ｒｍｉｎの一例を示す線図である。図２に示すように、ミッションコントローラ４１は、目標変速比設定部６０、下限変速比設定部６１、指示変速比設定部（変速機構制御部）６２、および制御信号生成部６３を有している。

目標変速比設定部６０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて、変速特性マップから、無段変速機１６の目標変速比Ｔｒ１を設定する。ここで、図３に示すように、変速特性マップには、ロー側の最大変速比を示す特性線Ｌｏｗが設定されており、ハイ側の最小変速比Ｒｈを示す特性線Ｈｉｇｈが設定されている。また、変速特性マップには、破線で示すように、アクセル開度Ａｃｃに対応する複数の特性線が設定されている。アクセル開度Ａｃｃが増加するほど、つまり車両１１に対する要求駆動力が増加するほど、矢印α方向（上方）の特性線が選択される。一方、アクセル開度Ａｃｃが減少するほど、つまり車両１１に対する要求駆動力が減少するほど、矢印β方向（下方）の特性線が選択される。例えば、矢印γで示すように、車速Ｖ１での走行中にアクセルペダルが踏み増しされた場合には、目標プライマリ回転数がＮｐａからＮｐｂに引き上げられ、目標変速比Ｔｒ１が「Ｔｒａ」から「Ｔｒｂ」に変更される。つまり、目標変速比Ｔｒ１が「Ｔｒａ」からロー側の「Ｔｒｂ」に引き上げられ、要求駆動力の増加に対応させて無段変速機１６の出力トルクが引き上げられる。

前述の説明では、アクセル開度Ａｃｃを要求駆動力と見なして目標変速比Ｔｒ１を設定しているが、これに限られることはない。例えば、運転手の加速要求を示す他の情報に基づいて要求駆動力を算出し、この要求駆動力に基づいて目標変速比Ｔｒ１を設定しても良く、他のコントローラからの加速要求に基づいて要求駆動力を算出し、この要求駆動力に基づいて目標変速比Ｔｒ１を設定しても良い。なお、変速比とは、出力軸の回転速度（セカンダリ回転数Ｎｓ）に対する入力軸の回転速度（プライマリ回転数Ｎｐ）の比（Ｎｐ／Ｎｓ）である。このため、変速比の値が大きいほど、変速比が減速側つまりロー側であることを意味し、変速比の値が小さいほど、変速比が増速側つまりハイ側であることを意味する。

また、下限変速比設定部６１は、エンジン回転数Ｎｅに基づいて、無段変速機１６の下限変速比Ｒｍｉｎを設定する。下限変速比Ｒｍｉｎとは、エンジン回転数Ｎｅを維持したまま無段変速機１６をハイ側に変速させ、車速Ｖが制限速度Ｖｍａｘ（例えば１８０ｋｍ／ｈ）に到達したと仮定したときの変速比である。つまり、下限変速比Ｒｍｉｎとは、下限変速比Ｒｍｉｎを設定する際のエンジン回転数Ｎｅを維持し、かつ車速Ｖを所定の制限速度Ｖｍａｘに到達させる変速比である。この下限変速比Ｒｍｉｎは、変動値であるエンジン回転数Ｎｅの他に、制限速度Ｖｍａｘ、駆動輪径および終減速比等の固定値を用いて決定される。つまり、図４に示すように、エンジン回転数Ｎｅが高いほど、下限変速比Ｒｍｉｎは大きく設定される。一方、エンジン回転数Ｎｅが低いほど、下限変速比Ｒｍｉｎは小さく設定される。

なお、制限速度Ｖｍａｘとは、車両１１の速度超過を規制する際の基準速度であり、予め設定される制限速度だけに限られることはない。例えば、制限速度Ｖｍａｘとして、運転手が任意に設定する制限速度を採用しても良く、道路標識等から検出される制限速度を採用しても良い。

続いて、指示変速比設定部６２は、目標変速比Ｔｒ１と下限変速比Ｒｍｉｎとに基づいて、最終的な制御目標値である指示変速比Ｔｒ２を設定する。指示変速比設定部６２は、目標変速比Ｔｒ１が下限変速比Ｒｍｉｎよりも大きい場合つまりロー側である場合に、指示変速比Ｔｒ２として目標変速比Ｔｒ１を採用する。一方、指示変速比設定部６２は、下限変速比Ｒｍｉｎが目標変速比Ｔｒ１よりも大きい場合つまりロー側である場合に、指示変速比Ｔｒ２として下限変速比Ｒｍｉｎを採用する。そして、制御信号生成部６３は、指示変速比Ｔｒ２に基づいて制御信号を生成し、この制御信号をバルブユニット４３に出力する。バルブユニット４３は、プライマリ室３４およびセカンダリ室３５に供給する作動油を調圧し、無段変速機１６の変速比を指示変速比Ｔｒ２に向けて制御する。

このように、ミッションコントローラ４１の指示変速比設定部６２は、目標変速比Ｔｒ１と下限変速比Ｒｍｉｎとを比較し、大きい値の変速比つまりロー側の変速比を指示変速比Ｔｒ２として採用する。これにより、無段変速機１６が下限変速比Ｒｍｉｎ以上で制御されるように、つまり下限変速比Ｒｍｉｎよりもロー側に制御されるように、無段変速機１６の指示変速比Ｔｒ２が設定される。ここで、下限変速比Ｒｍｉｎとは、現在のエンジン回転数Ｎｅによって車両１１が制限速度Ｖｍａｘ（例えば１８０ｋｍ／ｈ）に達する変速比である。このため、無段変速機１６を下限変速比Ｒｍｉｎ以上で制御することにより、車速Ｖが制限速度Ｖｍａｘを超えないように無段変速機１６によって制御される。すなわち、運転手がアクセルペダルを踏み続け、エンジン回転数Ｎｅの上昇が継続される場合であっても、エンジン回転数Ｎｅの上昇に応じて下限変速比Ｒｍｉｎが引き上げられるため、制限速度Ｖｍａｘを超えないように無段変速機１６はロー側に制御されることになる。

ところで、図３に特性線Ｈｉｇｈで示すように、無段変速機１６には、構造上の変速限界であるハイ側の最小変速比Ｒｈが設定されている。つまり、無段変速機１６の指示変速比Ｔｒ２を、最小変速比Ｒｈよりも小さく設定することはできないため、エンジン回転数Ｎｅに応じて下限変速比Ｒｍｉｎの設定が制限される。このため、下限変速比設定部６１は、エンジン回転数Ｎｅが所定の基準回転速度Ｎａを下回る場合には、下限変速比Ｒｍｉｎが構造上の最小変速比Ｒｈを下回ることから、エンジン回転数Ｎｅに基づき下限変速比Ｒｍｉｎを設定することなく、下限変速比Ｒｍｉｎとして構造上の最小変速比Ｒｈを設定する。この場合には、常に目標変速比Ｔｒ１が下限変速比Ｒｍｉｎ以上に設定されるため、指示変速比設定部６２によって、目標変速比Ｔｒ１が指示変速比Ｔｒ２として設定される。すなわち、指示変速比設定部６２は、エンジン回転数Ｎｅが基準回転速度Ｎａを上回る場合に、無段変速機１６を下限変速比Ｒｍｉｎ以上で制御する。

また、制限速度Ｖｍａｘから車速Ｖが大きく低下している場合には、直ちに制限速度Ｖｍａｘに達することがないため、制限速度Ｖｍａｘを超えないように無段変速機１６を制御する必要がない。このため、下限変速比設定部６１は、車速Ｖが制限速度Ｖｍａｘよりも下側の基準走行速度Ｖａを下回る場合には、エンジン回転数Ｎｅが基準回転速度Ｎａを下回るときと同様に、下限変速比Ｒｍｉｎとして構造上の最小変速比Ｒｈを設定する。この場合には、常に目標変速比Ｔｒ１が下限変速比Ｒｍｉｎ以上に設定されるため、指示変速比設定部６２によって、目標変速比Ｔｒ１が指示変速比Ｔｒ２として設定される。すなわち、指示変速比設定部６２は、車速Ｖが基準走行速度Ｖａを上回る場合に、無段変速機１６を下限変速比Ｒｍｉｎ以上で制御する。

［変速比設定制御（フローチャート）］
続いて、指示変速比Ｔｒ２を設定する変速比設定制御をフローチャートに沿って説明する。図５は変速比設定制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。図５に示すように、ステップＳ１０では、車速Ｖが基準走行速度Ｖａ以上であるか否かが判定され、ステップＳ１１では、エンジン回転数Ｎｅが所定の基準回転速度Ｎａ以上であるか否かが判定される。ステップＳ１０において、車速Ｖが基準走行速度Ｖａ未満であると判定された場合や、ステップＳ１１において、エンジン回転数Ｎｅが基準回転速度Ｎａ未満であると判定された場合には、ステップＳ１２に進み、指示変速比Ｔｒ２として、要求駆動力に基づく目標変速比Ｔｒ１が設定される。

一方、ステップＳ１０において、車速Ｖが基準走行速度Ｖａ以上であると判定され、かつステップＳ１１において、エンジン回転数Ｎｅが基準回転速度Ｎａ以上であると判定された場合には、ステップＳ１３に進み、エンジン回転数Ｎｅに基づいて下限変速比Ｒｍｉｎが設定される。続くステップＳ１４では、下限変速比Ｒｍｉｎが、要求駆動力に基づく目標変速比Ｔｒ１以上であるか否かが判定される。ステップＳ１４において、下限変速比Ｒｍｉｎが目標変速比Ｔｒ１以上であると判定された場合、つまり下限変速比Ｒｍｉｎが目標変速比Ｔｒ１よりもロー側である場合には、ステップＳ１５に進み、下限変速比Ｒｍｉｎが指示変速比Ｔｒ２として設定される。一方、ステップＳ１４において、下限変速比Ｒｍｉｎが目標変速比Ｔｒ１未満であると判定された場合、つまり目標変速比Ｔｒ１が下限変速比Ｒｍｉｎよりもロー側である場合には、ステップＳ１２に進み、目標変速比Ｔｒ１が指示変速比Ｔｒ２として設定される。なお、ステップＳ１２，Ｓ１５においては、指示変速比Ｔｒ２の急変による変速ショックを回避するため、指示変速比Ｔｒ２の直近の値に対する増減量が制限される。

［変速比設定制御（タイミングチャート）］
以下、指示変速比Ｔｒ２を設定する変速比設定制御をタイミングチャートに沿って説明する。図６は車速Ｖ、エンジン回転数Ｎｅおよび指示変速比Ｔｒ２の推移の一例を示すタイミングチャートである。図７は図６の範囲Ｘを拡大して示すタイミングチャートである。なお、図６および図７において、Ｎｍａｘとはエンジン回転数Ｎｅの上限値である。また、図６および図７においては、図面の理解を容易にするため、各変速比Ｒｍｉｎ，Ｔｒ１，Ｔｒ２が互いに一致する場合でも若干ずらして記載している。

図６に白抜きの矢印ａ１，ａ３で示すように、車速Ｖが基準走行速度Ｖａを下回る場合や、エンジン回転数Ｎｅが基準回転速度Ｎａを下回る場合には、エンジン回転数Ｎｅに基づく下限変速比Ｒｍｉｎの設定が解除される。この場合には、下限変速比Ｒｍｉｎが最小変速比Ｒｈまで低下することから、要求駆動力に基づく目標変速比Ｔｒ１が、無段変速機１６を制御する指示変速比Ｔｒ２として設定される。一方、図６に黒塗りの矢印ａ２，ａ４で示すように、車速Ｖが基準走行速度Ｖａを上回り、かつエンジン回転数Ｎｅが基準回転速度Ｎａを上回る場合には、エンジン回転数Ｎｅに基づいて下限変速比Ｒｍｉｎが設定される。この場合には、目標変速比Ｔｒ１と下限変速比Ｒｍｉｎとが互いに比較され、大きい値の変速比つまりロー側の変速比が、無段変速機１６を制御する指示変速比Ｔｒ２として設定される。

このように、制御装置１０は、無段変速機１６を下限変速比Ｒｍｉｎ以上で制御するように、つまり下限変速比Ｒｍｉｎよりもロー側に制御するように、無段変速機１６を制御する指示変速比Ｔｒ２を設定する。ここで、下限変速比Ｒｍｉｎとは、現在のエンジン回転数Ｎｅによって車両１１が制限速度Ｖｍａｘ（例えば１８０ｋｍ／ｈ）に達する変速比である。このため、無段変速機１６を下限変速比Ｒｍｉｎ以上で制御することにより、車速Ｖが制限速度Ｖｍａｘを超えないように無段変速機１６をロー側に制御することができる。すなわち、図６に示すように、運転手がアクセルペダルを踏み込み続け、エンジン回転数Ｎｅが上昇し続ける場合であっても（符号ｂ１）、下限変速比Ｒｍｉｎの引き上げに伴って無段変速機１６はロー側に制御されるため（符号ｃ１）、車速Ｖは制限速度Ｖｍａｘを超えないように抑制される（符号ｄ１）。

これまで説明したように、無段変速機１６を下限変速比Ｒｍｉｎ以上に制御することにより、制限速度Ｖｍａｘを超えないように車速Ｖを制限することができる。このように、簡単な制御によって車速Ｖを抑制することができるため、制御装置１０のコストを下げることができる。すなわち、エンジントルクを低下させることで車速Ｖを制限する車両において、運転手に違和感を与えないようにエンジントルクを低下させるためには、様々な走行状況を想定してトルクダウン用の複雑なマップデータを構築する必要がある。これに対し、本発明の一実施形態である制御装置１０においては、複雑なマップデータを用いることなく簡単な制御によって車速Ｖを制限することから、制御装置１０のコストを下げることができる。しかも、無段変速機１６によって車速Ｖを制限するようにしたので、車速制限のためにエンジントルクを低下させる必要がなく、制限速度近傍でのドライバビリティを向上させることができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、変速機構として無段変速機１６を用いているが、これに限られることはなく、複数の変速段を備える自動変速機を変速機構として用いても良い。また、前述の説明では、動力源としてエンジン１２を用いているが、これに限られることはなく、動力源として電動モータを用いても良く、動力源としてエンジンおよび電動モータを用いても良い。すなわち、本発明の制御装置１０を、電気自動車やハイブリッド車両に適用することも可能である。また、前述の説明では、ミッションコントローラ４１に、目標変速比設定部６０、下限変速比設定部６１および指示変速比設定部６２の各機能部を組み込んでいるが、これに限られることはなく、複数のコントローラに各機能部を分けて組み込むことも可能である。

前述の説明では、車速Ｖが基準走行速度Ｖａを上回り、かつエンジン回転数Ｎｅが基準回転速度Ｎａを上回る場合に、エンジン回転数Ｎｅに基づいて下限変速比Ｒｍｉｎを設定しているが、これに限られることはない。例えば、エンジン回転数Ｎｅが下限変速比Ｒｍｉｎを下回る場合であっても、車速Ｖが基準走行速度Ｖａを上回る場合に、エンジン回転数Ｎｅに基づいて下限変速比Ｒｍｉｎを設定しても良い。また、車速Ｖが基準走行速度Ｖａを下回る場合であっても、エンジン回転数Ｎｅが基準回転速度Ｎａを上回る場合に、エンジン回転数Ｎｅに基づいて下限変速比Ｒｍｉｎを設定しても良い。また、車速Ｖやエンジン回転数Ｎｅに拘らず、常にエンジン回転数Ｎｅに基づいて下限変速比Ｒｍｉｎを設定しても良い。

１０ 制御装置
１１ 車両
１２ エンジン（動力源）
１４ クランク軸（出力軸）
１６ 無段変速機（変速機構）
２０ 駆動輪
４１ ミッションコントローラ
６０ 目標変速比設定部
６１ 下限変速比設定部
６２ 指示変速比設定部（変速機構制御部）
Ｎｅ エンジン回転数（出力軸回転速度）
Ｒｍｉｎ 下限変速比
Ｔｒ１ 目標変速比
Ｔｒ２ 指示変速比
Ｖ 車速（走行速度）
Ｖｍａｘ 制限速度
Ｎａ 基準回転速度
Ｖａ 基準走行速度

Claims (6)

1. 動力源と駆動輪との間に変速機構を備える車両の制御装置であって、
   前記動力源の出力軸回転速度に基づいて、前記変速機構の下限変速比を設定する下限変速比設定部と、
   前記下限変速比に基づいて、前記変速機構を前記下限変速比以上に制御する変速機構制御部と、
   を有し、
   前記下限変速比は、前記下限変速比を設定する際の前記出力軸回転速度を維持し、かつ車両の走行速度を制限速度に到達させる変速比である、
   車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の制御装置において、
   前記下限変速比設定部は、前記出力軸回転速度が高いほどに前記下限変速比を大きく設定し、前記出力軸回転速度が低いほどに前記下限変速比を小さく設定する、
   車両の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の車両の制御装置において、
   車両に対する要求駆動力に基づいて、前記変速機構の目標変速比を設定する目標変速比設定部を有し、
   前記変速機構制御部は、前記下限変速比が前記目標変速比よりも大きい場合に、前記下限変速比に基づいて前記変速機構を制御する一方、前記目標変速比が前記下限変速比よりも大きい場合に、前記目標変速比に基づいて前記変速機構を制御する、
   車両の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の制御装置において、
   前記変速機構制御部は、車両の走行速度が基準走行速度を上回る場合に、前記変速機構を前記下限変速比以上に制御する、
   車両の制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の制御装置において、
   前記変速機構制御部は、前記出力軸回転速度が基準回転速度を上回る場合に、前記変速機構を前記下限変速比以上に制御する、
   車両の制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両の制御装置において、
   前記変速機構は、無段変速機である、
   車両の制御装置。

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