JP6922071B2 - Control device and control method for automatic transmission - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載される無段変速機構を備えた自動変速機の制御装置および制御方法に関する。 The present invention relates to a control device and a control method for an automatic transmission equipped with a continuously variable transmission mounted on a vehicle.
従来、特許文献1には、目標変速比となるように制御する際、位相進み補償を行って変速制御を行う技術が開示されている。 Conventionally, Patent Document 1 discloses a technique for performing shift control by performing phase lead compensation when controlling to obtain a target gear ratio.
しかしながら、位相進み補償を行うと、高周波数側のゲインが大きくなり、変速制御が不安定となるおそれがある。よって、不安定化を回避するには、フィードバックゲインを小さくする必要がある。そうすると、外乱が作用した際の外乱抑制性能が低下するという問題があった。
本発明は上記課題に着目してなされたもので、変速制御の安定性及び外乱抑制性能を確保可能な自動変速機の制御装置および制御方法を提供することを目的とする。However, if phase lead compensation is performed, the gain on the high frequency side becomes large, and the shift control may become unstable. Therefore, in order to avoid instability, it is necessary to reduce the feedback gain. Then, there is a problem that the disturbance suppression performance when the disturbance acts is lowered.
The present invention has been made with attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a control device and a control method for an automatic transmission capable of ensuring stability of shift control and disturbance suppression performance.
本発明の無段変速機構を変速制御する自動変速機の制御装置は、走行状態に基づいて目標変速比を演算し、前記無段変速機構の状態を表す実値に基づいてフィードバック制御するフィードバック制御部と、前記フィードバック制御の指令値に作用し、動力源と駆動輪との間の動力伝達経路の共振周波数よりも低周波数側のノッチ周波数でゲインが最小となるノッチフィルタと、を備えた。 The control device of the automatic transmission that controls the speed change of the continuously variable transmission mechanism of the present invention calculates the target gear ratio based on the traveling state, and feedback control is performed based on the actual value representing the state of the continuously variable transmission mechanism. A notch filter that acts on the command value of the feedback control and minimizes the gain at a notch frequency on the lower frequency side than the resonance frequency of the power transmission path between the power source and the drive wheel is provided.
よって、前記ノッチフィルタの作用により高周波数側のゲインの増大を抑制しつつ位相進み補償を実施でき、変速制御の安定性及び外乱抑制性能を確保できる。 Therefore, the phase advance compensation can be performed while suppressing the increase in the gain on the high frequency side by the action of the notch filter, and the stability of the shift control and the disturbance suppression performance can be ensured.
図1は実施例の自動変速機の制御装置を表すシステム図である。実施例の車両は、内燃機関であるエンジン1と、自動変速機とを有し、ディファレンシャルギヤを介して駆動輪であるタイヤ8に駆動力を伝達する。自動変速機からタイヤ8へと接続する動力伝達経路を総称してパワートレーンPTと記載する。
FIG. 1 is a system diagram showing a control device for an automatic transmission according to an embodiment. The vehicle of the embodiment has an engine 1 which is an internal combustion engine and an automatic transmission, and transmits a driving force to a
自動変速機は、トルクコンバータ2と、オイルポンプ3と、前後進切替機構4と、ベルト式無段変速機構CVTとを有する。トルクコンバータ2は、エンジン1に連結されオイルポンプ3を駆動する駆動爪と一体に回転するポンプインペラ2bと、前後進切替機構4の入力側と接続されるタービンランナ2cと、これらポンプインペラ2bとタービンランナ2cとを一体的に連結可能なロックアップクラッチ2aとを有する。前後進切替機構4は、遊星歯車機構と複数のクラッチ4aから構成されており、クラッチ4aの締結状態によって前進と後進とを切り替える。ベルト式無段変速機構CVTは、前後進切替機構4の出力側(無段変速機の入力軸)と接続されたプライマリプーリ5と、駆動輪と一体に回転するセカンダリプーリ6と、プライマリプーリ5とセカンダリプーリ6との間に巻回され動力伝達を行うベルト7と、各油圧アクチュエータに対して制御圧を供給するコントロールバルブユニット20と、を有する。
The automatic transmission includes a
コントロールユニット10は、運転者の操作によりレンジ位置を選択するシフトレバー11からのレンジ位置信号(以下、レンジ位置信号をそれぞれPレンジ,Rレンジ,Nレンジ,Dレンジと記載する。)と、アクセルペダル開度センサ12からのアクセルペダル開度信号(以下、APO)と、ブレーキスイッチ17からのブレーキペダルON・OFF信号と、プライマリプーリ5の油圧を検出するプライマリプーリ圧センサ15からのプライマリプーリ圧信号と、セカンダリプーリ6の油圧を検出するセカンダリプーリ圧センサ16からのセカンダリプーリ圧信号と、プライマリプーリ5の回転数を検出するプライマリプーリ回転数センサ13からのプライマリ回転数信号Npriと、セカンダリプーリ6の回転数を検出するセカンダリプーリ回転数センサ14からのセカンダリ回転数信号Nsecと、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ18からのエンジン回転数信号Neと、車両の前後加速度Gを検出するGセンサ19からの加速度信号Gとを読み込む。尚、プライマリ回転数信号Npriは、Dレンジの場合、クラッチ4aの締結によりタービン回転数と一致することから、以下、タービン回転数Ntとも記載する。
The
コントロールユニット10は、レンジ位置信号に応じたクラッチ4aの締結状態を制御する。具体的にはPレンジもしくはNレンジであればクラッチ4aは解放状態とし、Rレンジであれば前後進切替機構4が逆回転を出力するようにコントロールバルブユニット20に制御信号を出力し、後進クラッチ(もしくはブレーキ)を締結する。また、Dレンジであれば前後進切替機構4が一体回転して正回転を出力するようにコントロールバルブユニット20に制御信号を出力し、前進クラッチ4aを締結する。また、セカンダリ回転数Nsecに基づいて車速VSPを算出する。
The
図2は実施例のコントロールユニット内における制御構成を表すブロック図である。コントロールユニット10は、目標変速比演算部101と、偏差演算部102と、フィードバック制御部103と、ノッチフィルタ104と、スイッチ105と、指令信号発散検出部106と、油振検知部107と、車両振動検出部108と、位相補償制御部109と、ロックアップクラッチ2aの締結状態を制御するロックアップ制御部110と、を有する。
FIG. 2 is a block diagram showing a control configuration in the control unit of the embodiment. The
目標変速比演算部101では、APO信号と車速VSPとに基づいて最適な燃費状態を達成可能な変速マップから目標変速比ir*を演算する。偏差演算部102では、無段変速機構CVTの状態を表す実値であるプライマリ回転数信号Npriとセカンダリ回転数信号Nsecとに基づく実変速比irを検出し、実変速比irと目標変速比ir*との偏差を演算する。フィードバック制御部103では、設定された目標変速比ir*と無段変速機構CVTの状態を表す実値である実変速比irとが一致するようにプーリ油圧を制御するソレノイドに対するフィードバック指令信号を演算する。
The target gear
ノッチフィルタ104は、フィードバック制御部103により演算された指令信号のうち、パワートレーン(動力源と駆動輪との間の動力伝達経路)の共振周波数(以下、PT共振周波数と記載する。)領域に該当する周波数領域の位相を進ませると共に、高周波側のゲインを低減した位相補償信号を演算する。ノッチフィルタ104の作用については後述する。スイッチ105は、フィードバック制御部103から出力された信号と、ノッチフィルタ104から出力された信号とを、位相補償制御部109の信号に基づいて切り替えるオンオフスイッチである。指令信号発散検知部106では、最終的な指令信号が低周波数領域を表す周波数(例えば、1Hz付近)で振動しているか否かを検知し、振動していない場合は振動フラグF1をOFFとし、発散している場合は振動フラグF1をONとする。ここで、指令信号の発散は、振幅が所定値以上の状態が所定時間継続したか否かに基づいて検知する。
The
油振検知部107では、まず、プライマリプーリ圧センサ15及びセカンダリプーリ圧センサ16によって検出された電圧信号を油圧信号に変換し、バンドバスフィルタ処理によってDC成分(制御指令に応じた変動成分)を除去し、振動成分のみを抽出する。そして、振動成分の振幅を算出し、プライマリプーリ圧もしくはセカンダリプーリ圧のいずれかの振幅が所定振幅以上の状態が所定時間以上継続した場合には、油振フラグF2をONとする。一方、油振フラグF2がONの状態で、振幅が所定振幅未満の状態が所定時間以上継続した場合には、油振フラグF2をOFFとする。
The oil
車両振動検知部108では、Gセンサ19により検出された前後加速度Gの振動成分を抽出し、振動成分の振幅が所定値以上の状態が所定時間以上継続した場合には、PT共振周波数領域で振動していると判断し、共振フラグF3をONとする。一方、振動成分の振幅が所定未満の状態が所定時間以上継続した場合には、共振フラグF3をOFFとする。
The vehicle
位相補償制御部109では、振動フラグF1,油振フラグF2,共振フラグF3の情報及びレンジ位置信号を読み込むと共に、VSPとAPOにより規定される動作点を演算する。そして、エンジン始動後、各種フラグが全てOFFの場合には、ノッチフィルタ104での位相補償信号の出力を許可する信号を出力する。一方、いずれか一つのフラグがONとなった場合には、ノッチフィルタ104での位相補償信号の出力を禁止する信号を出力すると共に、ロックアップクラッチ2aを解放する指令を出力する。
The phase
図3は実施例のノッチフィルタの特性を表すボード線図である。ノッチフィルタ104は、ゲインが最低となるノッチ周波数を中心に、周波数が高くなるほど、もしくは周波数が小さくなるほどゲインが0dBに近づく特性を有する。また、ノッチ周波数より周波数が低い側では、位相遅れ特性を有し、ノッチ周波数より周波数が高い側では、位相進み特性を有する。
FIG. 3 is a Bode diagram showing the characteristics of the notch filter of the embodiment. The
ベルト式無段変速機構CVTをフィードバック制御する際、例えば2〜5Hzの領域(以下、中周波数領域とも記載する。)にPT共振周波数が存在し、また、例えば8〜10Hzの領域(以下、高周波数領域とも記載する。)に油振周波数が存在する。ここで、フィードバック制御時にPT共振周波数の振動を抑制するために、中周波数領域に対し位相進みフィルタを作用させ、位相進み補償を行うと、PT共振周波数における変速制御の安定性を確保できるものの、位相進みフィルタの特性上、高周波数領域のゲインが大きくなってしまい、高周波数側における振動が発散するおそれがあった。仮に、位相進みフィルタを用いたうえで、上記課題を解決しようとすると、フィードバックゲインを小さくする必要があり、外乱が作用したときの外乱抑制性能が低下してしまう。そこで、実施例では、ノッチフィルタ104を採用することで、位相を進めつつゲインを低下できる特性を活用することで、中周波数領域の位相進み補償を実現し、かつ、高周波数領域におけるゲインの低下によって高周波数側における振動の発散を回避することとした。
When feedback-controlling the belt-type continuously variable transmission mechanism CVT, the PT resonance frequency exists in a region of, for example, 2 to 5 Hz (hereinafter, also referred to as a medium frequency region), and, for example, a region of 8 to 10 Hz (hereinafter, high). The oil vibration frequency exists in the frequency domain.) Here, in order to suppress the vibration of the PT resonance frequency during feedback control, if a phase lead filter is applied to the middle frequency region and the phase lead compensation is performed, the stability of the shift control at the PT resonance frequency can be ensured. Due to the characteristics of the phase lead filter, the gain in the high frequency region becomes large, and there is a risk that vibration on the high frequency side may diverge. If the above problem is to be solved after using the phase lead filter, it is necessary to reduce the feedback gain, and the disturbance suppression performance when a disturbance acts is deteriorated. Therefore, in the embodiment, by adopting the
図3に示すように、ノッチフィルタ104のノッチ周波数をPT共振周波数より低周波数側に設定すると、ノッチ周波数より高周波数側の中周波数領域の位相を進めることができる。また、油振のおそれがある高周波数領域では、ゲインを低下させることができる。ただし、ノッチフィルタ104の特性により、ノッチ周波数より低周波数側の低周波数領域では、位相遅れが生じるため、例えば1Hz程度の振動を十分に抑制できないおそれがある。すなわち、ノッチフィルタ104から位相補償信号を出力すると、かえって低周波数領域での指令信号の振動が大きくなるおそれがあり、振動が増幅されるおそれがある。そこで、実施例では、振動フラグF1がONとなった場合には、ノッチフィルタ104の作用を停止することとした。これにより、ロバスト性の高い制御構成を得ることができる。
As shown in FIG. 3, when the notch frequency of the
また、ノッチフィルタ104の作用を停止した場合には、ロックアップクラッチ2aを解放する指令を出力する。すなわち、ロックアップクラッチ2aを解放することで、パワートレーンPTの質量は、エンジン質量が加算された質量からエンジン質量を除いた質量へと変更することができる。PT共振周波数はパワートレーンPTの質量と相関を有するため、質量を変更することでPT共振周波数を移動させることができ、ノッチフィルタ104の作用を停止した場合にも、共振による振動を抑制することができる。
When the action of the
以上説明したように、実施例にあっては下記に列挙する作用効果が得られる。
(1)プライマリプーリ5とセカンダリプーリ6との間にベルトを巻装し、プライマリプーリ5とセカンダリプーリ6とにおけるベルト挟持圧を制御して変速する無段変速機構CVTを制御するコントロールユニット10であって、走行状態に基づいて目標変速比ir*を演算する目標変速比演算部101と、目標変速比ir*となるように無段変速機構CVTの状態を表す実値に基づいて、プライマリプーリ5とセカンダリプーリ6のベルト挟持圧をフィードバック制御するフィードバック制御部103と、フィードバック制御の指令値に作用し、PT共振周波数よりも低周波数側のノッチ周波数でゲインが最小となるノッチフィルタ104と、を備えた。
よって、高周波数側のゲインの増大を抑制しつつ、PT共振周波数の位相進み補償を実施でき、変速制御の安定性及び外乱抑制性能を確保できる。As described above, in the examples, the effects listed below can be obtained.
(1) A
Therefore, the phase lead compensation of the PT resonance frequency can be performed while suppressing the increase in the gain on the high frequency side, and the stability of the shift control and the disturbance suppression performance can be ensured.
(2)フィードバック制御の指令値にノッチ周波数より低周波数側の振動成分が所定以上含まれていると検知したときは、ノッチフィルタ104の作用を停止させる。
よって、適正な制振状態が得られない走行状態でのノッチフィルタ104による位相進み補償を回避することが可能となり、車両挙動を安定化できる。(2) When it is detected that the command value of the feedback control contains a vibration component on the lower frequency side than the notch frequency by a predetermined value or more, the operation of the
Therefore, it is possible to avoid the phase lead compensation by the
(3)エンジン1(動力源)と無段変速機構CVTとの間に設けられ、ロックアップクラッチ2aを有するトルクコンバータ2を有し、ノッチフィルタ104の作用を停止させたときは、ロックアップクラッチ2aを解放する。
よって、低周波数側の振動の発生を回避し、加えて、パワートレーンPTの質量を変更することでPT共振周波数を変更することが可能となり、振動を抑制できる。(3) When the
Therefore, the occurrence of vibration on the low frequency side can be avoided, and in addition, the PT resonance frequency can be changed by changing the mass of the power train PT, and the vibration can be suppressed.
Claims (6)
走行状態に基づいて前記無段変速機構の目標変速比を演算し、前記無段変速機構の状態を表す実値に基づいてフィードバック制御するフィードバック制御部と、
前記フィードバック制御の指令値に作用し、動力源と駆動輪との間の動力伝達経路の共振周波数よりも低周波数側のノッチ周波数でゲインが最小となるノッチフィルタと、
を備えた自動変速機の制御装置。It is a control device for an automatic transmission that controls the continuously variable transmission.
A feedback control unit that calculates the target gear ratio of the continuously variable transmission mechanism based on the running state and performs feedback control based on an actual value representing the state of the continuously variable transmission mechanism.
A notch filter that acts on the command value of the feedback control and minimizes the gain at the notch frequency on the lower frequency side than the resonance frequency of the power transmission path between the power source and the drive wheels.
An automatic transmission control device equipped with.
前記フィードバック制御の指令値に前記ノッチ周波数より低周波数側の振動成分が所定以上含まれていると検知したときは、前記ノッチフィルタの作用を停止させる、自動変速機の制御装置。In the control device for the automatic transmission according to claim 1,
A control device for an automatic transmission that stops the action of the notch filter when it is detected that the command value of the feedback control contains a vibration component on the frequency side lower than the notch frequency by a predetermined value or more.
前記自動変速機は、前記動力源と前記無段変速機構との間に設けられたトルクコンバータを有し、該トルクコンバータはロックアップクラッチを有し、
前記ノッチフィルタの作用を停止させたときは、前記ロックアップクラッチを解放する、自動変速機の制御装置。In the control device for the automatic transmission according to claim 2.
The automatic transmission has a torque converter provided between the power source and the continuously variable transmission mechanism, and the torque converter has a lockup clutch.
A control device for an automatic transmission that releases the lockup clutch when the action of the notch filter is stopped.
前記共振周波数は2〜5Hzである、自動変速機の制御装置。In the automatic transmission according to claim 1,
An automatic transmission control device having a resonance frequency of 2 to 5 Hz.
前記ノッチ周波数は、1Hzよりも高周波数側に設定されている、自動変速機の制御装置。In the control device for the automatic transmission according to claim 4,
The notch frequency is set to a frequency higher than 1 Hz, and is a control device for an automatic transmission.
走行状態に基づいて前記無段変速機構の目標変速比を演算し、
前記無段変速機構の実変速比と前記目標変速比とが一致するように、フィードバック指令値を演算し、
動力源と駆動輪との間の動力伝達経路の共振周波数よりも低周波数側にゲインが最小となるノッチ周波数を有するノッチフィルタによって前記フィードバック指令値をフィルタ処理し、前記共振周波数に該当する周波数領域の位相を進ませる、
自動変速機の制御方法。It is a control method of an automatic transmission that controls a continuously variable transmission.
The target gear ratio of the continuously variable transmission mechanism is calculated based on the running condition, and the target gear ratio is calculated.
The feedback command value is calculated so that the actual gear ratio of the continuously variable transmission mechanism and the target gear ratio match.
The feedback command value is filtered by a notch filter having a notch frequency that minimizes the gain on the frequency side lower than the resonance frequency of the power transmission path between the power source and the drive wheel, and the frequency region corresponding to the resonance frequency is processed. Advance the phase of
How to control an automatic transmission.
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