JP6699754B2 - 無段変速機、及び、無段変速機の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機、及び、無段変速機の制御方法に関する。

無段変速機の油圧回路として、オイルパンからオイルを汲み上げてライン圧を発生させる第１のオイルポンプと、プライマリプーリとセカンダリプーリとの間に設けられ、プライマリプーリ油室の油の出入りを調整する第２のオイルポンプと、を備えるものが開示されている（例えば、ＪＰ２００８−２４０８９４Ａ）。

このような油圧回路では、プライマリプーリとセカンダリプーリとを連通し、かつライン圧となる油路と接続される変速用油路に第２のオイルポンプが介装されている。そして、第２のオイルポンプの回転方向を制御して、プライマリ油室の油の出入りが調整することで、変速比を制御することができる。

上記文献には、所望の変速比に応じて作動油の目標流量を設定し、作動油の流量が目標流量となるように第２のオイルポンプの流量を制御する変速制御しか開示されていない。そのため、他の制御について検討する余地があった。

本発明のある態様による無段変速機の制御方法は、プライマリ油室とセカンダリ油室との間の油路に設けられたオイルポンプにより、プライマリ油室のオイルの出し入れを制御する、無段変速機の制御方法である。この無段変速機の制御方法は、運転状態に応じてオイルポンプに対する電流指令値を算出する電流指令値算出ステップと、電流指令値を用いてオイルポンプを駆動させて、プライマリ油室のピストン位置を制御するポンプ制御ステップと、プライマリ油室の油圧が、ベルト滑りが発生しないプライマリ油室の下限油圧を下回る場合には、電流指令値をベルト滑りが発生しない下限電流に制限する電流制限ステップと、を備える。

図１は、車両の概略構成図である。 図２は、油圧回路の概略構成図である。 図３は、変速用オイルポンプの制御を示すブロック図である。 図４は、電流制御ステップを実行する詳細な構成図である。 図５は、無段変速機の制御処理のフローチャートである。 図６は、変速用オイルポンプの制御を示す他の一例のブロック図である。 図７は、変速用オイルポンプの制御を示す他の一例のブロック図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態の車両の概略構成図である。車両は、エンジン１と、ロックアップクラッチ２ａ付きトルクコンバータ２と、前後進切替機構３と、バリエータ４と、終減速機構５と、駆動輪６と、油圧回路１００と、を備える。

エンジン１は、車両の駆動源を構成する。エンジン１の出力は、トルクコンバータ２、前後進切替機構３、バリエータ４、及び終減速機構５を介して駆動輪６へと伝達される。したがって、バリエータ４は、トルクコンバータ２や前後進切替機構３や終減速機構５とともに、エンジン１から駆動輪６に動力を伝達する動力伝達経路に設けられる。

前後進切替機構３は、上述の動力伝達経路においてトルクコンバータ２とバリエータ４との間に設けられる。前後進切替機構３は、前進走行に対応する正転方向と後退走行に対応する逆転方向との間で、入力される回転の回転方向を切り替える。

前後進切替機構３は具体的には、前進クラッチ３１と、後退ブレーキ３２と、を備える。前進クラッチ３１は、回転方向を正転方向とする場合に締結される。後退ブレーキ３２は、回転方向を逆転方向とする場合に締結される。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とバリエータ４と間の回転を断続するクラッチとして構成することができる。

バリエータ４は、プライマリプーリ４１と、セカンダリプーリ４２と、プライマリプーリ４１及びセカンダリプーリ４２に巻き掛けられたベルト４３と、を有する。以下では、プライマリをＰＲＩとも称し、セカンダリをＳＥＣとも称す。バリエータ４は、ＰＲＩプーリ４１とＳＥＣプーリ４２との溝幅をそれぞれ変更することでベルト４３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を構成している。

ＰＲＩプーリ４１は、固定プーリ４１ａと、可動プーリ４１ｂと、を備える。コントローラ５０がＰＲＩプーリ油圧室４１ｃに供給されるオイル量を制御することにより、可動プーリ４１ｂが作動し、ＰＲＩプーリ４１の溝幅が変更される。

ＳＥＣプーリ４２は、固定プーリ４２ａと、可動プーリ４２ｂと、を備える。コントローラ５０がＳＥＣプーリ油圧室４２ｃに供給されるオイル量を制御することにより、可動プーリ４２ｂが作動し、ＳＥＣプーリ４２の溝幅が変更される。

ベルト４３は、ＰＲＩプーリ４１の固定プーリ４１ａと可動プーリ４１ｂとにより形成されるＶ字形状をなすシーブ面と、ＳＥＣ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に巻き掛けられる。

終減速機構５は、バリエータ４からの出力回転を駆動輪６に伝達する。終減速機構５は、複数の歯車列やディファレンシャルギアを有して構成される。終減速機構５は、車軸を介して駆動輪６を回転する。

油圧回路１００は、バリエータ４、具体的にはＰＲＩプーリ４１及びＳＥＣプーリ４２に油圧を供給する。油圧回路１００は、前後進切替機構３やロックアップクラッチ２ａ、さらには図示しない潤滑系や冷却系にも油圧を供給する。油圧回路１００は具体的には、次のように構成される。

図２は、油圧回路１００の概略構成図である。油圧回路１００は、元圧用オイルポンプ１０１と、ライン圧調整弁１０２と、減圧弁１０３と、ライン圧ソレノイドバルブ１０４と、前後進切替機構用ソレノイドバルブ１０５と、変速回路圧ソレノイドバルブ１０６と、マニュアルバルブ１０７と、ライン圧油路１０８と、ライン圧用電動オイルポンプ１０９と、低圧系制御弁１１０とを備える。以下では、ソレノイドバルブをＳＯＬと称す。

元圧用オイルポンプ１０１は、エンジン１の動力によって駆動する機械式のオイルポンプである。元圧用オイルポンプ１０１は、ライン圧油路１０８を介して、ライン圧調整弁１０２、減圧弁１０３、変速回路圧ＳＯＬ１０６と接続される。ライン圧油路１０８は、ライン圧の油路を構成するとともに、変速回路圧ＳＯＬ１０６を介して変速用回路１２０と接続される。なお、ライン圧は、ＰＲＩ圧やＳＥＣ圧の元圧となる油圧である。

ライン圧用電動オイルポンプ１０９は、電動モータ１１１によって駆動する。ライン圧用電動オイルポンプ１０９は、例えばアイドリング・ストップ制御によりエンジン１が停止し、これに伴い元圧用オイルポンプ１０１が停止した場合に、ライン圧を供給するために稼働する。

ライン圧調整弁１０２は、元圧用オイルポンプ１０１が発生させる油圧を調整してライン圧を生成する。元圧用オイルポンプ１０１がライン圧を発生させることは、このようなライン圧調整弁１０２の作用のもと、ライン圧を発生させることを含む。ライン圧調整弁１０２が調圧時にリリーフするオイルは、低圧系制御弁１１０を介してロックアップクラッチ２ａや、潤滑系や冷却系に供給される。

減圧弁１０３は、ライン圧を減圧する。減圧弁１０３によって減圧された油圧は、ライン圧ＳＯＬ１０４や前後進切替機構用ＳＯＬ１０５に供給される。

ライン圧ＳＯＬ１０４は、リニアソレノイドバルブであり、制御電流に応じた制御油圧を生成する。ライン圧ＳＯＬ１０４が生成した制御油圧は、ライン圧調整弁１０２に供給され、ライン圧調整弁１０２は、ライン圧ＳＯＬ１０４が生成した制御油圧に応じて作動することで調圧を行う。このため、ライン圧ＳＯＬ１０４への制御電流によってライン圧ＰＬの指令値を設定することができる。

前後進切替機構用ＳＯＬ１０５は、リニアソレノイドバルブであり、制御電流に応じた油圧を生成する。前後進切替機構用ＳＯＬ１０５が生成した油圧は、運転者の操作に応じて作動するマニュアルバルブ１０７を介して前進クラッチ３１や後退ブレーキ３２に供給される。

変速回路圧ＳＯＬ１０６は、リニアソレノイドバルブであり、制御電流に応じて変速用回路１２０に供給する油圧を生成する。このため、変速回路圧ＳＯＬ１０６への制御電流によって変速回路圧の指令値を設定することができる。変速回路圧ＳＯＬ１０６が生成した変速回路圧は、変速用回路１２０の変速用油路１２１に供給される。変速回路圧は例えば、制御電流に応じた制御油圧を生成するＳＯＬと、当該ＳＯＬが生成した制御油圧に応じてライン圧ＰＬから制御回路圧を生成する調圧弁とによって生成されてもよい。

変速用回路１２０は、変速回路圧ＳＯＬ１０６を介してライン圧油路１０８と接続される変速用油路１２１と、変速用油路１２１に介装される変速用オイルポンプ１２２と、を備える。変速用油路１２１は、ＰＲＩプーリ油圧室４１ｃとＳＥＣプーリ油圧室４２ｃとを連通する。

変速用オイルポンプ１２２は、電動モータ１２３によって駆動する電動式のオイルポンプである。電動モータ１２３はインバータ１２４を介してコントローラ５０により制御される。変速用オイルポンプ１２２は、回転方向を正方向と逆方向に切り替え可能である。ここでいう正方向とは、オイルをＳＥＣプーリ油圧室４２ｃ側からＰＲＩプーリ油圧室４１ｃ側へ送る方向であり、逆方向とは、オイルをＰＲＩプーリ油圧室４１ｃ側からＳＥＣプーリ油圧室４２ｃ側へ送る方向である。

変速用オイルポンプ１２２が正方向に回転すると、変速用油路１２１にあるオイルがＰＲＩプーリ油圧室４１ｃに供給される。これによりＰＲＩプーリ４１の可動プーリ４１ｂが固定プーリ４１ａに近づく方向に移動し、ＰＲＩプーリ４１の溝幅が減少する。一方、ＳＥＣプーリ４２の可動プーリ４２ｂは固定プーリ４２ａから遠ざかる方向に移動し、ＳＥＣプーリ４２の溝幅が増大する。なお、変速用オイルポンプ１２２が正回転する際には、変速用オイルポンプ１２２よりもＳＥＣプーリ油圧室４２ｃ側（以下、「ＳＥＣ側」とも称する）の変速用油路１２１の油圧（以下、「ＳＥＣ側油圧」とも称する）が変速回路圧の指令値を下回らないように、ライン圧油路１０８から変速用油路１２１へオイルが供給される。変速回路圧の指令値は、ベルト４３の滑りを防止すること等を考慮して設定される。なお、変速用オイルポンプ１２２よりもＰＲＩプーリ油圧室４１ｃ側（以下、「ＰＲＩ側」とも称する）の変速用油路１２１の油圧を、ＰＲＩ側油圧とも称する。

また、変速用オイルポンプ１２２が逆方向に回転すると、ＰＲＩプーリ油圧室４１ｃからオイルが流出する。これによりＰＲＩプーリ４１の可動プーリ４１ｂが固定プーリ４１ａから離れる方向に移動し、ＰＲＩプーリ４１の溝幅が増大する。一方、ＳＥＣプーリ４２の可動プーリ４２ｂは固定プーリ４２ａに近づく方向に移動し、ＳＥＣプーリ４２の溝幅が減少する。ＰＲＩプーリ油圧室４１ｃから流出したオイルが流入することでＳＥＣ側油圧は上昇するが、変速回路圧ＳＯＬ１０６によりＳＥＣ側油圧が指令値を超えないように制御される。すなわち、ＳＥＣ側油圧が指令値を超える場合には、変速回路圧ＳＯＬ１０６を介して変速用油路１２１からオイルが排出される。一方、ＳＥＣ側油圧が指令値未満の場合には、変速回路圧ＳＯＬ１０６を介してライン圧油路１０８からオイルが流入する。

上記の通り、本実施形態の無段変速機では、変速用オイルポンプ１２２によりＰＲＩプーリ油圧室４１ｃのオイルの出入りを制御することによって変速を行う。変速制御の概要については後述する。

変速用油路１２１には、変速用オイルポンプ１２２とＰＲＩプーリ油圧室４１ｃとの間から分岐する分岐路が設けられている。そして、分岐路には、オリフィス１２５が設けられており、オリフィス１２５から変速用油路１２１の外にオイルを排出することができる。具体的には、オリフィス１２５は、油路の一部において径が小さくなるように形成されており、変速用油路１２１における分岐点の反対側の端が開放されている。この開放端からは常にオイルがリークし続ける。変速用オイルポンプ１２２によってＰＲＩプーリ油圧室４１ｃにオイルが供給される場合には、一部のオイルがオリフィス１２５からリークすることになる。オリフィスから変速用油路１２１の外に排出されるオイルは、無段変速機のケース内の空間に排出され、オイルパン１１２に回収される。このように、本実施形態の変速用油路１２１の外（オリフィス１２５の先）は空間であるが、変速用油路１２１の外（オリフィス１２５の先）は、変速用油路１２１よりも油圧の低い油路となっていてもよい。すなわち、変速用油路１２１の外は、変速用油路１２１より油圧が低い場所であれば良い。なお、オリフィス１２５は、オイル排出機構の一例である。

図１を再び参照すれば、車両は、コントローラ５０をさらに備える。コントローラ５０は電子制御装置であり、センサ・スイッチ群１１から信号が入力される。なお、コントローラ５０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ５０を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。

センサ・スイッチ群１１は例えば、車両のアクセル開度を検出するアクセル開度センサや、車両のブレーキ踏力を検出するブレーキセンサや、車速Ｖｓｐを検出する車速センサや、エンジン１の回転速度ＮＥを検出するエンジン回転速度センサを含む。

図２に示されるように、センサ・スイッチ群１１は、ＰＲＩ圧を検出するＰＲＩ圧センサ１２６、ＳＥＣ圧を検出するＳＥＣ圧センサ１２７、変速用オイルポンプ１２２の回転速度を検出するポンプ回転速度センサ１２８、及び、変速用油路１２１のオイルの温度を検出する油温センサ１２９を含む。センサ・スイッチ群１１からの信号は例えば、他のコントローラを介してコントローラ５０に入力されてもよい。センサ・スイッチ群１１からの信号に基づき他のコントローラで生成された情報等の信号についても同様である。

コントローラ５０は、センサ・スイッチ群１１からの信号に基づき油圧回路１００を制御する。具体的には、コントローラ５０は、図２に示すライン圧ＳＯＬ１０４や変速用回路１２０を制御する。コントローラ５０はさらに、前後進切替機構用ＳＯＬ１０５や変速回路圧ＳＯＬ１０６を制御するように構成される。

ライン圧ＳＯＬ１０４を制御するにあたり、コントローラ５０は、ライン圧ＰＬの指令値に応じた制御電流をライン圧ＳＯＬ１０４に通電する。

変速制御を実行するにあたり、コントローラ５０はセンサ・スイッチ群１１からの信号に基づいて目標変速比を設定する。目標変速比が定まれば、当該目標変速比を実現するための各プーリ４１、４２の巻掛け径（目標巻掛け径）が定まる。目標巻掛け径が定まれば、目標巻掛け径を実現するための各プーリ４１、４２の溝幅（目標溝幅）が定まる。

また、変速用回路１２０では、変速用オイルポンプ１２２によるＰＲＩプーリ油圧室４１ｃからのオイルの出し入れに応じてＰＲＩプーリ４１の可動プーリ４１ｂが移動し、これに応じてＳＥＣプーリ４２の可動プーリ４２ｂも移動する。つまり、ＰＲＩプーリ４１の可動プーリ４１ｂの移動量とＳＥＣプーリ４２の可動プーリ４２ｂの移動量とには相関がある。

そこでコントローラ５０は、ＰＲＩプーリ４１の可動プーリ４１ｂの位置が目標変速比に応じた位置になるように変速用オイルポンプ１２２を稼働させる。可動プーリ４１ｂが所望の位置にあるか否かは、ＰＲＩ回転速度センサ４１ｄ及びＳＥＣ回転速度センサ４２ｄの検出値から実変速比を算出し、この実変速比と目標変速比とが一致しているか否かによって判断する。

また、コントローラ５０が変速用オイルポンプ１２２を稼働させるのは、変速時に限られるわけではない。目標変速比が変化しない場合でも、各プーリ油圧室４１ｃ、４２ｃからオイルがリークして実変速比が変化した場合には、コントローラ５０は変速用オイルポンプ１２２を稼働させる。本実施形態においては、このような目標変速比を維持するための制御も、変速制御に含めることとする。

すなわち、本実施形態の変速制御は、ＰＲＩプーリ４１の可動プーリ４１ｂの位置を目標位置に収束させるフィードバック制御である。そして、当該フィードバック制御の制御対象は、各プーリ油圧室４１ｃ、４２ｃの油圧ではなく、ＰＲＩプーリ４１の溝幅、換言すると可動プーリ４１ｂの位置である。

なお、可動プーリ４１ｂの位置を検出するセンサを設けて、可動プーリ４１ｂが目標変速比に応じた位置にあるか否かを判断してもよい。

ここで、図１を参照すると、ベルト４３には、ＰＲＩプーリ４１から働く力であるＰＲＩ推力と、ＳＥＣプーリ４２から働く力であるＳＥＣ推力とが発生している。ここで、ＰＲＩ推力は、ＰＲＩ油圧とＰＲＩプーリ４１の断面積との積であり、ＳＥＣ推力は、ＳＥＣ油圧とＳＥＣプーリ４２の断面積との積である。無段変速機の変速比が一定である場合には、ＰＲＩ推力は、ＳＥＣ推力がベルト４３を介して伝わった力と大きさの等しい反力である。

無段変速機がダウンシフトする場合には、ＰＲＩプーリ４１はベルト４３とは反対側（図中での右方向）に移動するが、そのときのＰＲＩプーリ４１の移動速度と、ＳＥＣ推力からＰＲＩ推力を減じて求めることができる差推力ＦＳＰとの関係は次の式で表される。

ＦＳＰ＝ＶＰ／ＮＰ×定数
なお、ＶＰは、ＰＲＩプーリ４１の右方向移動速度（変速速度）であり、ＮＰは、ＰＲＩプーリ４１の回転速度である。なお、定数は、５００００程度の値である。

所定の目標変速速度で変速するためには、それに見合った差推力が必要となる。よって、目標変速速度を達成するためにＰＲＩ推力が小さくなると、ベルト滑りを抑制できる最低推力を下回り、ＰＲＩプーリ４１側にてベルトすべりが生じるおそれがある。なお、変速用オイルポンプ１２２は、変速速度に限らず、目標変速比とゲインなどの運転状態に応じて制御されてもよい。

図３は、本実施形態における変速用オイルポンプ１２２の制御を示すブロック図である。この図においては、ブロック５１、５２、及び、５３は、制御ブロックであり、コントローラ５０に含まれる。そのため、変速用オイルポンプ１２２の回転駆動は、コントローラ５０が有するブロック５１、５２、及び、５３により制御される。

ブロック５１は、センサの取得値などに基づいて、変速用オイルポンプ１２２に対する回転数指令値Ｎ^*を算出する。回転数指令値Ｎ^*は、運転状態に応じた変速速度によって定められており、例えば、急加速する場合には、ダウンシフトを短時間で行わなければならないので、変速速度を大きくするために回転数指令値Ｎ^*は大きくなる。

ブロック５２には、回転数指令値Ｎ^*が入力されるとともに、制御対象である変速用オイルポンプ１２２から回転数Ｎがフィードバック入力される。そして、ブロック５２は、回転数Ｎが回転数指令値Ｎ^*となるような目標電流Ｉを算出すると、目標電流Ｉをブロック５３に出力する。

ブロック５３は、電流制限ステップを実行し、目標電流Ｉに対して、ＳＥＣ圧センサ１２７により測定されるＳＥＣ圧Ｐｓｅｃに基づいて電流制限の要否を判定する。そして、ブロック５３は、電流制限が必要であると判断する場合には、目標電流Ｉを制限する電流指令値Ｉ^*を求め、その電流指令値Ｉ^*を変速用オイルポンプ１２２へ出力する。ブロック５３は、電流制限が不要であると判断すると、目標電流Ｉを電流指令値Ｉ^*として変速用オイルポンプ１２２へ出力する。例えば、ブロック５３には、ＰＷＭ制御に用いるインバータなどを備えており、電流指令値Ｉ^*に基づいて交流駆動する電動モータ１２３を制御することができる。なお、変速用オイルポンプ１２２の駆動に用いる電流は交流であるため、電流の制限とは、交流電流の絶対値を制限することを意味する。

変速用オイルポンプ１２２においては、電流指令値Ｉ^*の入力に応じた回転駆動が行われ、回転数Ｎが出力値となる。回転数Ｎは、ブロック５２にフィードバック入力される。

図４は、電流制御ステップを実行するブロック５３の詳細な構成図である。

ブロック５３１は、伝達関数Ｆ（Ｉ）を用いて、目標電流Ｉの入力値に対して変速用オイルポンプ１２２の前後差圧を予測して、予測差圧Ｐｄｉｆｆ＿ｅを算出する。ここで、伝達関数Ｆ（Ｉ）は、変速用オイルポンプ１２２の特性を示す関数であり、入力値である電流値に対する出力値である前後差圧をモデル化したものである。伝達関数Ｆ（Ｉ）においては、目標電流Ｉに応じて、変速用オイルポンプ１２２の機械効率、固有吐出量、及び、モータトルク定数などのオイルポンプ特性に基づいて、前後差圧が算出される。この伝達関数Ｆ（Ｉ）についての詳細は、後に説明する。

加算器５３２は、ＳＥＣ圧Ｐｓｅｃに対して、ブロック５３１にて算出された予測差圧Ｐｄｉｆｆ＿ｅを加算する。ここで、ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉは、ＳＥＣ圧Ｐｓｅｃと、変速用オイルポンプ１２２における前後の差圧との和であるためである。加算器５３２は、加算結果を、予測ＰＲＩ圧（理論値）Ｐｐｒｉ＿ｅｔとして加算器５３３へと出力する。

加算器５３３は、予測ＰＲＩ圧（理論値）Ｐｐｒｉ＿ｅｔに対して補正値Δを加算して、予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅを算出し、予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅを比較器５３４に出力する。変速が行われていない通常走行時に、予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅの予測値と測定値との偏差をあらかじめ算出しておき、その偏差が補正値Δとして用いられる。

このように、ブロック５３１、加算器５３２、５３３によって、比較器５３４への一方の入力である予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅが算出される。次に、比較器５３４への他方の入力である必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎの算出について説明する。

ブロック５３５は、運転状態を示すエンジントルクＴ及び変速比Ｒに基づいて、ベルト滑りが発生しないＰＲＩプーリ４１の下限油圧を、必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎとして算出する。なお、ブロック５３５においては、下限圧力を実験的に求めたテーブルを記憶しており、そのテーブルを用いて必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎを算出する。ブロック５３５は、算出した必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎを、比較器５３４に出力するとともに、減算器５３６にも出力する。

なお、ＰＲＩプーリ４１及びＳＥＣプーリ４２に設けられている回転速度センサ（不図示）により、ＰＲＩプーリ４１の回転数と、ＳＥＣプーリ４２の回転数とが取得され、それらの比に応じて、変速比Ｒが算出される。また、ＰＲＩプーリ４１の可動プーリ４１ｂの位置を検出するセンサが設けられている場合には、このセンサにより検出される可動プーリ４１ｂの位置に応じて、変速比Ｒを求めてもよい。

次に、電流制限を実行される際に用いられる下限電流値Ｉ＿ｌｉｍの算出方法について説明する。

減算器５３６は、必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎから補正値Δを減じることにより、必要ＰＲＩ圧（理論値）Ｐｐｒｉ＿ｎｔを算出する。

減算器５３７は、必要ＰＲＩ圧（理論値）Ｐｐｒｉ＿ｎｔからＳＥＣ圧Ｐｓｅｃを減算することにより、変速用オイルポンプ１２２の前後における下限差圧Ｐｄｉｆｆ＿ｌｉｍを算出する。変速用オイルポンプ１２２の差圧が下限差圧Ｐｄｉｆｆ＿ｌｉｍを上回っている場合には、ベルト滑りが発生するおそれは低いため、差圧が下限差圧Ｐｄｉｆｆ＿ｌｉｍを下回ることがないように変速用オイルポンプ１２２は制限される。なお、この下限差圧Ｐｄｉｆｆ＿ｌｉｍは、ベルト滑りを発生させない差圧の下限電流値の算出に用いられる。

ブロック５３８は、伝達関数Ｆ（Ｐ）を用いて、下限差圧Ｐｄｉｆｆ＿ｌｉｍの入力に応じた下限電流値Ｉ＿ｌｉｍを算出する。ここで、伝達関数Ｆ（Ｐ）は、変速用オイルポンプ１２２の特性を示す関数であり、入力値である差圧に対する出力値である電流値をモデル化したものである。なお、伝達関数Ｆ（Ｐ）は、ブロック５３１における伝達関数Ｆ（Ｉ）とは入出力が逆になっているため、伝達関数Ｆ（Ｉ）の伝達関数は逆関数となる。

比較器５３４は、予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅと必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎとを比較して、その比較結果をスイッチ５３９へと出力する。

スイッチ５３９には、比較器５３４による比較結果、目標電流Ｉ、電流の下限値Ｉ＿ｌｉｍが入力される。スイッチ５３９においては、比較結果に基づいて、目標電流Ｉ、又は、下限電流値Ｉ＿ｌｉｍのいずれかを出力する。

具体的には、予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅが必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎ以上である場合（Ｐｐｒｉ＿ｅ≧Ｐｐｒｉ＿ｎ）には、ベルト滑りが発生するおそれがないため電流の制限は不要であると判断して、目標電流Ｉを電流指令値Ｉ^*として出力する。一方、予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅが必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎを下回る場合（Ｐｐｒｉ＿ｅ＜Ｐｐｒｉ＿ｎ）には、ベルト滑りが発生するおそれがあると判断し、電流を制限するために、下限電流値Ｉ＿ｌｉｍを電流指令値Ｉ^*として出力する。

ここで、加算器５３３、及び、減算器５３６における、補正値Δを用いた補正について説明する。

まず、加算器５３３による補正値Δの加算処理について説明する。比較器５３４に入力される予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅは予測値であるため、外乱要因などがさらに加味された高い精度の予測値であることが好ましい。そのため、ブロック５３１によって算出された予測ＰＲＩ圧（理論値）Ｐｐｒｉ＿ｅｔに対して、加算器５３３を用いて補正値Δを加算することにより、より高精度な予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅを算出することができる。

次に、減算器５３６による補正値Δの減算処理について説明する。下限電流値Ｉ＿ｌｉｍの算出に用いられる必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎは、ブロック５３５において、実験的な結果に基づいて求められている。しかしながら、その実験的な結果には外乱要因が含まれているため、外乱要因を排除することが好ましい。そのため、必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎに対して、減算器５３６を用いて補正値Δを減算することにより、外乱要因を排除することができる。

ここで、ブロック５３１、５３８における算出に用いられる電動オイルポンプ特性を示す伝達関数Ｆ（Ｐ）、Ｆ（Ｉ）について説明する。上述のように、Ｆ（Ｐ）は、Ｆ（Ｉ）の逆関数であるため、以下では、Ｆ（Ｉ）についてのみ説明する。

電動モータ１２３は、以下の特性を備えることが知られている。

トルク（Ｎ・ｍ）＝モータトルク定数（Ｎ・ｍ／Ａ）×モータ電流（Ａ）×モータ効率（％）・・・（１）

（１）式に示すように、電動モータ１２３において発生するトルクは、流れる電流に比例する。なお、モータ効率は、通電により生じるトルクが機械的な回転駆動トルクへと伝わるまでの変換効率を示すものである。

また、変速用オイルポンプ１２２は、以下の特性を備えることが知られている。

トルク（Ｎ・ｍ）＝単位変換係数×ＯＰ固有吐出量（ｃｃ／ｒｅｖ）×ＯＰ差圧（Ｎ／ｍ²）／ＯＰ機械効率（％）・・・（２）
ここで、ＯＰ固有吐出量は、オイルポンプ１回転あたりに吐出されるオイル量である。

（２）式に示すように、変速用オイルポンプ１２２において発生するトルクは、固有吐出量と前後差圧との積に対して、単位変換係数を乗ずることにより求めることができる。なお、一般に、ポンプの機械効率は、発生トルクに乗じてオイルの吐出量を求めるものである。そのため、（２）式の右辺では、機械効率による除算が行われている。

（１）式、及び、（２）式から、以下の式を求めることができる。

ＯＰ差圧＝モータトルク定数×モータ電流×モータ効率×ＯＰ機械効率／単位変換定数×ＯＰ固有吐出量・・・（３）

ここで、（３）式においては、モータ電流のみが変数であり、それ以外は定数であるため、ＯＰ差圧はモータ電流に比例することがわかる。したがって、ブロック５３１においては、（３）式に相当する伝達関数Ｆ（Ｉ）を用いて、目標電流Ｉに応じて予測差圧Ｐｄｉｆｆ＿ｅを求めることができる。

次に、ブロック５３５における必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎの算出方法について説明する。ベルト滑りが発生しない下限圧力である必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎは、次の式のように求められる。

必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎ＝エンジントルクＴ×ｃｏｓθ／（２×ベルト摩擦係数×エレメント走行半径）・・・（４）

なお、θはプーリーシーブ角であり、プーリの形状によって定まる定数である。ベルト摩擦係数は、ベルトやプーリなどの材質等に応じて一意に定まる。また、エレメント走行半径は、変速比Ｒに応じた関数として求められる。そのため、（４）式は、必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎが、エンジントルクＴと変速比Ｒに応じて定まることが示されている。したがって、ブロック５３５においては、（４）式に基づいて、エンジントルクＴと変速比Ｒとの入力に基づいて、必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎを求めることができる。

なお、必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎは、（４）式に基づいてベルト滑りが発生しない下限値としたが、下限値からマージンを持たせて設定してもよい。同様に、下限電流値Ｉ＿ｌｉｍについてもマージンをもたせてもよい。

また、予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅを求める過程において、加算器５３２においてＳＥＣ圧Ｐｓｅｃが用いられている。ここで、ＳＥＣプーリ４２の制御には油圧フィードバック制御が用いられているため、ＳＥＣ圧Ｐｓｅｃは目標油圧から大きく乖離することはない。このようにＳＥＣ圧Ｐｓｅｃは誤差が少ないため、予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅの算出に用いることができる。

図５には、コントローラ５０において実行される無段変速機の制御処理のフローチャートが示されている。なお、この制御は、所定の間隔で繰り返し行われている。

ステップＳ１においては、図３に示したブロック５１は、センサの検出値に応じた運転状態に基づいて、目標変速比Ｒ^*を算出する。

ステップＳ２においては、ブロック５１は、さらに、ステップＳ１にて算出された目標変速比Ｒ^*に基づいて変速速度を求め、その変速速度に応じて変速用オイルポンプ１２２に対する回転数指令値Ｎ^*を算出する。そして、回転数指令値Ｎ^*は、ブロック５２へと出力される。

ステップＳ３においては、ブロック５２は、ステップＳ２にて求めた回転数指令値Ｎ^*と、ポンプ回転速度センサ１２８により測定される変速用オイルポンプ１２２のモータ回転数Ｎとの差を算出する。そして、ブロック５２は、その差に基づいて変速用オイルポンプ１２２に対する目標電流Ｉを算出する。

さらに、ブロック５３においては、図４に示したブロック５３５、減算器５３６、５３７、および、ブロック５３８による処理が行われて、下限電流値Ｉ＿ｌｉｍが算出される。

ステップＳ４においては、ブロック５３１、加算器５３２、５３３による処理が行われ、予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅが算出される。

ステップＳ５においては、ブロック５３５による処理が行われ、必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎが算出される。

ステップＳ６においては、比較器５３４によって、予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅと必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎとの比較が行われる。

予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅが必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎよりも小さい場合（Ｓ６：Ｙｅｓ Ｐｐｒｉ＿ｅ＜Ｐｐｒｉ＿ｎ）には、ブロック５３は、ステップＳ７の処理へと進む。一方、予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅが必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎ以上である場合（Ｓ６：Ｎｏ Ｐｐｒｉ＿ｅ≧Ｐｐｒｉ＿ｎ）には、ブロック５３は、ステップＳ８の処理へと進む。

ステップＳ７においては、電流制限ステップが実行され、電流指令値Ｉ^*に下限電流値Ｉ＿ｌｉｍが設定される。

ステップＳ８においては、電流指令値Ｉ^*に目標電流Ｉが設定される。

ステップＳ９においては、ポンプ制御ステップが実行され、図３に示したように、ステップＳ７またはＳ８にて設定される電流指令値Ｉ^*を用いて、変速用オイルポンプ１２２が制御される。

なお、ブロック５１、５２は、電流指令値算出部に相当しており、これらのブロックにより行われるステップＳ１からＳ３までの処理は、電流指令値算出ステップに相当する。また、ブロック５３は、電流制限ステップを実行する電流制限部に相当する。また、コントローラ５０が備えるインバータなどは、ポンプ制御部に相当し、ポンプ制御ステップを実行する。

また、比較器５３４によって行われる比較処理（Ｓ６）においては、予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅを用いずに、実際の測定値を用いてもよい。例えば、図６に示した変形例のように、比較器５３４に、ＰＲＩ圧センサ１２６により測定されるＰＲＩ圧Ｐｐｒｉが入力されてもよい。このようにすることにより、コントローラ５０における処理を軽減することができる。

また、ブロック５３１に入力される電流は、ブロック５２により算出される目標電流Ｉに限られない。例えば、図７に示した変形例のように、電流センサなどによってモータ１２３にて実際に流れる電流が検出され、その電流の検出値がブロック５３１に入力されるように構成されてもよい。

本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

本実施形態によれば、変速速度に応じて変速用オイルポンプに対する電流指令値を算出する電流指令値算出ステップ（Ｓ１〜Ｓ３）が行われている。

ここで、ベルト４３には、ＳＥＣプーリ４２から伝播するＳＥＣ推力と、ＰＲＩプーリ４１の油圧に起因するＰＲＩ推力とが働いている。変速速度が大きくなると、大きな差推力が必要となるため、ＰＲＩ推力はＳＥＣ推力よりもはるかに小さくなるように制御されるため、ベルト滑りを抑制できる最低推力を下回り、ＰＲＩプーリ４１においてベルト滑りが発生するおそれがある。

本実施形態では、ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉが、ベルト滑りが発生するおそれがないＰＲＩ圧の下限値である必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎを下回る場合には（Ｓ６：Ｙｅｓ）、電流制限ステップ（Ｓ７）が実行される。このようにすることで、電流指令値Ｉ^*は、ベルト滑りが発生しない下限電流で制限される。

このように制限された電流指令値Ｉ^*を用いて変速用オイルポンプ１２２を制御するポンプ制御ステップ（Ｓ９）が実行されると、変速用オイルポンプ１２２の回転が抑制されるので、ＰＲＩプーリ４１からの油の取り出し量が少なくなり、油圧の減少が抑制され、ＰＲＩ推力は小さくなりにくくなる。したがって、ＰＲＩ推力がＳＥＣ推力を大きく上回ることがなくなるので、ベルト滑りの発生を抑制することができる。

本実施形態によれば、電流制限ステップにおいて、予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅが予測され（Ｓ４）、予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅが必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎと比較されている（Ｓ６）。

ここで、実際のＰＲＩ圧Ｐｐｒｉが必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎと比較される場合には、電流制限ステップ（Ｓ９）を行っても、油圧制御の遅延によって、ベルト滑りの抑制が間に合わなくなるおそれがある。具体的には、ダウンシフト速度が速く電流制限が行われる場合には、油圧の応答遅れに起因して、ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉの低下の抑制が電流制限の開始直後から行われないことがある。そのため、ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉが必要ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｎを下回り、ベルト滑りが発生するおそれがある。

しかしながら、本実施形態では、予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅを用いることによりベルト滑りの発生が事前に予測されるため、油圧の応答遅れの影響を小さくでき、ベルト滑りの発生を確実に抑制することができる。また、変速用オイルポンプ１２２は、無駄な駆動をしないので、変速用オイルポンプ１２２の動作を最適化することができる。

本実施形態によれば、予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅの予測処理（Ｓ４）において、加算器５３２を用いて、ＳＥＣ圧Ｐｓｅｃに対して変速用オイルポンプ１２２の前後にて発生する差圧を加える処理が行われる。上述のように、ＳＥＣ圧Ｐｓｅｃは油圧フィードバック制御がされており目標油圧から大きく乖離することはないため、予測差圧Ｐｄｉｆｆ＿ｅの予測だけすればよい。したがって、予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅを精度よく求めることができるので、確実にベルト滑りの発生を抑制することができる。

本実施形態によれば、電流制限ステップでは、ブロック５３１において、目標電流Ｉと、変速用オイルポンプ１２２をモデル化した伝達関数Ｆ（Ｉ）とを用いて、予測ＰＲＩ圧（理論値）Ｐｐｒｉ＿ｅｔが算出されている。伝達関数Ｆ（Ｉ）においては、（３）式に示したように、モータトルク定数、モータ効率、ＯＰ機械効率、及び、ＯＰ固有吐出量などの、変速用オイルポンプ１２２、及び、電動モータ１２３の特性が用いられる。このようにして、予測ＰＲＩ圧（理論値）Ｐｐｒｉ＿ｅｔを高い精度で予測できるので、確実にベルト滑りの発生を抑制することができる。

本実施形態によれば、電流制限ステップでは、加算器５３２により求められる予測ＰＲＩ圧（理論値）Ｐｐｒｉ＿ｅｔに対して補正値Δを加える補正が行われている。この補正値Δは、変速処理が行われていない場合における予測値と測定値との差であり、外乱に起因するものである。補正値Δを用いた補正を行うことにより外乱要因を排除できるので、予測ＰＲＩ圧Ｐｐｒｉ＿ｅの予測精度が向上し、より確実にベルト滑りの発生を抑制することができる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

Claims (7)

1. プライマリ油室とセカンダリ油室との間の油路に設けられたオイルポンプにより、前記プライマリ油室のオイルの出し入れを制御する、無段変速機の制御方法において、
   運転状態に応じて前記オイルポンプに対する電流指令値を算出する電流指令値算出ステップと、
   前記電流指令値を用いて前記オイルポンプを駆動させて、前記プライマリ油室のピストン位置を制御するポンプ制御ステップと、
   前記プライマリ油室の油圧が、ベルト滑りが発生しない前記プライマリ油室の下限油圧を下回る場合には、前記電流指令値を前記ベルト滑りが発生しない下限電流に制限する電流制限ステップと、を備え、
   前記電流制限ステップにおいて、
   前記オイルポンプを前記電流指令値で動作させた場合の前記プライマリ油室の予測油圧を予測し、前記予測油圧が前記下限油圧を下回る場合には、前記電流指令値を前記下限電流に制限し、
   前記オイルポンプを前記電流指令値で動作させた場合の前記プライマリ油室の予測油圧の予測において、電流値を入力とし、前記油路に設けられる前記オイルポンプの前記プライマリ油室側の一端と前記セカンダリ油室側の他端との間の差圧を出力とする、前記オイルポンプの特性を示す伝達関数により予測される前記差圧である予測差圧、及び、予測値と実測値との偏差の少なくともいずれか一方を用いた補正をする、無段変速機の制御方法。
2. 請求項１に記載の無段変速機の制御方法であって、
   前記電流指令値算出ステップにおいて、前記運転状態と、フィードバック入力される前記オイルポンプの実回転数とに応じて、前記オイルポンプに対する電流指令値を算出する、無段変速機の制御方法。
3. プライマリ油室とセカンダリ油室との間の油路に設けられたオイルポンプにより、前記プライマリ油室のオイルの出し入れを制御する、無段変速機の制御方法において、
   運転状態に応じて前記オイルポンプに対する電流指令値を算出する電流指令値算出ステップと、
   前記電流指令値を用いて前記オイルポンプを駆動させて、前記プライマリ油室のピストン位置を制御するポンプ制御ステップと、
   前記プライマリ油室の油圧が、ベルト滑りが発生しない前記プライマリ油室の下限油圧を下回る場合には、前記電流指令値を前記ベルト滑りが発生しない下限電流に制限する電流制限ステップと、を備え、
   前記電流制限ステップにおいて、
   前記オイルポンプを前記電流指令値で動作させた場合の前記プライマリ油室の予測油圧を予測し、前記予測油圧が前記下限油圧を下回る場合には、前記電流指令値を前記下限電流に制限し、
   前記予測油圧は、前記セカンダリ油室の油圧と、前記電流指令値が流れる前記オイルポンプの前後にて生じる前後差圧とに基づいて算出される、無段変速機の制御方法。
4. 請求項３に記載の無段変速機の制御方法であって、
   前記前後差圧は、前記電流指令値と、前記オイルポンプの特性とに基づいて算出される、無段変速機の制御方法。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の無段変速機の制御方法であって、
   前記予測油圧は、変速していない場合における前記プライマリ油室の油圧の予測値と測定値との偏差に基づいて補正される、無段変速機の制御方法。
6. プライマリ油室と、
   セカンダリ油室と、
   前記プライマリ油室と前記セカンダリ油室との間の油路に設けられたオイルポンプと、
   前記オイルポンプを制御して、前記プライマリ油室のオイルの出し入れを制御するコントローラと、を備える無段変速機であって、
   前記コントローラは、
   運転状態に応じて前記オイルポンプに対する電流指令値を算出する電流指令値算出部と、
   前記電流指令値を用いて前記オイルポンプを駆動させて、前記プライマリ油室のピストン位置を制御するポンプ制御部と、
   前記プライマリ油室の油圧が、ベルト滑りが発生しない前記プライマリ油室の下限油圧を下回る場合には、前記電流指令値を前記ベルト滑りが発生しない下限電流に制限する電流制限部と、を備え、
   前記電流制限部は、
   前記オイルポンプを前記電流指令値で動作させた場合の前記プライマリ油室の予測油圧を予測し、前記予測油圧が前記下限油圧を下回る場合には、前記電流指令値を前記下限電流に制限し、
   前記オイルポンプを前記電流指令値で動作させた場合の前記プライマリ油室の予測油圧の予測を、電流値を入力とし、前記油路に設けられる前記オイルポンプの前記プライマリ油室側の一端と前記セカンダリ油室側の他端との間の差圧を出力とする、前記オイルポンプの特性を示す伝達関数により予測される前記差圧である予測差圧、及び、予測値と実測値との偏差の少なくともいずれか一方を用いた補正をする、無段変速機。
7. プライマリ油室と、
   セカンダリ油室と、
   前記プライマリ油室と前記セカンダリ油室との間の油路に設けられたオイルポンプと、
   前記オイルポンプを制御して、前記プライマリ油室のオイルの出し入れを制御するコントローラと、を備える無段変速機であって、
   前記コントローラは、
   運転状態に応じて前記オイルポンプに対する電流指令値を算出する電流指令値算出部と、
   前記電流指令値を用いて前記オイルポンプを駆動させて、前記プライマリ油室のピストン位置を制御するポンプ制御部と、
   前記プライマリ油室の油圧が、ベルト滑りが発生しない前記プライマリ油室の下限油圧を下回る場合には、前記電流指令値を前記ベルト滑りが発生しない下限電流に制限する電流制限部と、を備え、
   前記電流制限部は、
   前記オイルポンプを前記電流指令値で動作させた場合の前記プライマリ油室の予測油圧を、前記セカンダリ油室の油圧と、前記電流指令値が流れる前記オイルポンプの前後にて生じる前後差圧とに基づいて、予測し、前記予測油圧が前記下限油圧を下回る場合には、前記電流指令値を前記下限電流に制限する、無段変速機。

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