JP7055730B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機の作動油を昇温させる制御を実施する車両の制御装置に関するものである。

作動油（作動流体）を用いて変速を制御する油圧式自動変速機（無段変速機あるいは有段変速機）では、作動油の温度が低いと作動油の粘性が高くなるため、作動油の供給速度の低下や摺動摩擦抵抗の増大を招き、変速応答性が低下する。車両用自動変速機の場合には、車両の運転性能の低下を招く。このため、低温状態の作動油を速やかに昇温させることや、車両の運転性能の低下を抑制できるようにすることが要望される。

特許文献１には、車両用無段変速機において、作動油温度が低くなるのに伴って変速比をエンジン回転速度が増加する側へ補正する技術が開示されている。この技術では、変速比をロー側に補正することにより、エンジン回転速度を増加させてエンジン出力を高めることができ、無段変速機の入力側の回転速度の上昇によって、無段変速機の暖機が促進され、作動油が昇温するため変速応答性が改善される。

特開昭６１－８８０６５号公報

特許文献１の技術では、作動油の温度が低いと、エンジン出力が高められ駆動源の出力不足が抑えられるため、出力不足に起因した車両の運転性能の低下は抑制される。しかしながら、変速比をロー側に補正するため、変速制御は最適な制御態様から乖離することになり、車両の運転性能は低下してしまう。つまり、自動変速機においては、作動流体の温度上昇を促進する制御により車両の運転性能が犠牲になってしまう。

本発明はこのような課題に着目してなされたもので、車両に装備された油圧式自動変速機の作動流体の温度上昇の促進と車両の運転性能の確保との両立を図ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明にかかる車両の制御装置は、作動流体が供給される自動変速機と、冷却用流体が供給される駆動源と、前記作動流体と前記冷却用流体の熱交換を行う熱交換器と、を有する車両の制御装置であって、前記作動流体の温度が第１設定値以下である場合に前記自動変速機が所定変速比以下となることを禁止する変速制限を行う制御部を有し、前記制御部は、前記作動流体の温度が第１設定値以下であっても、前記冷却用流体の温度が前記作動流体の温度よりも高い場合は前記変速制限を解除することを特徴としている。

前記自動変速機は、無段変速機であり、前記制御部は、前記変速制限をしている場合に前記所定変速比以上の領域では前記変速制限をしていない場合の変速線と同じ変速線を選択して変速を実行することが好ましい。
前記自動変速機は、有段変速機であり、前記制御部は、前記変速制限をしている場合には、前記所定変速比以上の変速段間での変速の実行を許可することが好ましい。
前記制御部は、前記作動流体の温度が前記第１設定値よりも低い第２設定値以下の場合は、前記作動流体の温度と前記冷却用流体の温度との関係に関わらず、前記変速制限を実行することが好ましい。
前記制御部は、前記作動流体の温度が前記第１設定値よりも高い場合は前記変速制限を禁止することが好ましい。
前記制御部は、前記冷却用流体の温度が第３設定値よりも高い場合は前記変速制限を禁止することが好ましい。
前記作動流体の温度を検知する第１温度センサを前記熱交換器近傍に取り付け、前記冷却用流体の温度を検知する第２温度センサを前記熱交換器近傍に取り付けることが好ましい。

本発明によれば、変速制限を行うことにより自動変速機自身における発熱が促進される。ただし、作動流体の温度が低い場合は変速制限により流体温度の上昇を促進することを基本とするが、駆動源の冷却用流体の温度が作動流体の温度よりも高い場合は熱交換により作動流体の温度を引き上げるので、この場合は変速制限を解除して運転性能の低下を抑制することができる。このようにして、作動流体の温度上昇の促進と運転性能との両立を実現することができる。

本発明の一実施形態にかかる車両の制御装置を車両のパワートレインの一部と共に示す構成図である。 本発明の一実施形態にかかる車両の制御装置による制御に用いられる変速マップの例を示す図である。 本発明の一実施形態にかかる車両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、図面を参照して、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ともに、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。

〔パワートレインの構成〕
図１は本実施形態に係る車両の制御装置を車両のパワートレインの一部と共に示す構成図である。図１に示すように、車両のパワートレインには、駆動源としてエンジン（内燃機関）１が装備され、エンジン１には自動変速機２が連結され、エンジン１の出力は自動変速機２を介して図示しない駆動輪に伝達される。なお、駆動源には、エンジン１に代えて、或いは、エンジン１に加えて、電動モータ（モータジェネレータ）が装備されてもよい。

エンジン１には、冷却水（冷却用流体）を利用した冷却システムが付設されている。この冷却システムは、エンジン１のシリンダブロック及びシリンダヘッドに形成されたウォータジャケット（図示略）と、エンジン１に冷却水を供給する冷却水循環回路３とを備えている。冷却水循環回路３には、冷却水が循環する流路３１と、流路３１に介装されたウォータポンプ３２及びラジエータ３３と、ラジエータ３３をバイパスするように流路３１に接続されたバイパス流路３４と、切替弁３５とが装備される。切換弁３５により冷却水の流通ルートがラジエータ３３とバイパス流路３４とで切り替えられる。
また、ラジエータ３３及びバイパス流路３４の下流側とウォータポンプ３２との間には、自動変速機２の作動油との熱交換を行う熱交換器５が設けられている。

このような冷却システムでは、エンジン冷態時には、暖機促進のためにエンジン１から流出した冷却水は流路３１を流通してラジエータ３３に流入しないでバイパス流路３４を経てウォータポンプ３２によって吸引、吐出されてエンジン１に再流入する。エンジン暖機後には、エンジン１を冷却して昇温した冷却水は流路３１を流通してラジエータ３３に流入して放熱，冷却され、ウォータポンプ３２から吐出されてエンジン１に再流入する。

自動変速機２は、トルクコンバータ２ＡとＶベルト式の無段変速機２Ｂとを備え、エンジン１からの駆動力はトルクコンバータ２Ａを介して無段変速機２Ｂに入力され適宜の変速比で変速されて駆動輪側に出力される。無段変速機２Ｂは、プライマリプーリ２１と、セカンダリプーリ２２と、これらのプーリ２１，２２に掛け回されたベルト（無端可撓部材）２３とを備えている。

プライマリプーリ２１及びセカンダリプーリ２２には、それぞれ、固定シーブ２１ａ，２２ａと可動シーブ２１ｂ，２２ｂと、可動シーブ２１ｂ，２２ｂに推力を加えるための油圧室２１ｃ，２２ｃとが備えられる。油圧室２１ｃ，２２ｃの油圧は、コントロールバルブユニット４内の図示しない油圧調整弁等によって制御される。

コントロールバルブユニット４へは、オイルポンプ２５によってオイルタンク２４内の作動油（作動流体）が供給され、自動変速機２から排出される作動油は油路２６により熱交換機５を介してオイルタンク２４へ放出される。したがって、通常時には、自動変速機２内で使用されて温度上昇した作動油は、熱交換器５を通過することにより冷却水によって冷却され、自動変速機２にとって適正な温度（通常使用温度域）状態の保持されることとなる。
また、トルクコンバータ２Ａには図示しないロックアップクラッチが装備され、コントロールバルブユニット４内の図示しない油圧調整弁等によって制御される。

〔作動油及び冷却水の温度調整〕
本装置では、低温状態の作動油を昇温させるために、自動変速機２の運転性能の確保ひいては車両の運転性能の確保のために、２つの昇温手法を選択的に用いる制御を実施する。

一つの昇温手法としては、作動油の温度が冷却水の温度よりも低い場合において、熱交換器５での熱交換によって作動油を昇温する。
エンジン冷態時での運転開始（エンジン始動）後は、水温の上昇が油温の上昇よりも速く、油温よりも水温の方が高くなる状態があるので、この状態では熱交換器５で高い冷却水の温度を利用して作動油を昇温させることができる。

また、もう一つの昇温手法としては、変速比を高く維持する変速制限によってエンジン１の高回転域を用いるようにして作動油を昇温する。つまり、自動変速機２の無段変速機２Ｂを制御する制御部としての自動変速機制御ユニット（ＡＴＣＵ）１０を備えており、このＡＴＣＵ１０は、無段変速機２Ｂの変速制御にあたって、所定条件下で変速比Ｒが所定変速比（規制変速比）Ｒｓ以下となることを禁止する変速制限を行う。この変速制限によって、無段変速機２Ｂの変速比が比較的高い変速比領域内に保持され、エンジン１の比較的高回転域が用いられるようになるため、無段変速機２Ｂの入力側の回転速度が上昇し無段変速機２Ｂの暖機が促進されて、作動油を昇温するようになっている。

なお、ＡＴＣＵ１０には、アクセル開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ６１，入力回転速Ｎinを検出する回転速度センサ６２，車速ＶＳＰを検出する車速センサ６３，作動油の油温Ｔoiを検出する油温センサ（第１温度センサ）６４，冷却水の水温Ｔｗを検出する水温センサ（第２温度センサ）６５の各種センサ類から検出情報が入力され、ＡＴＣＵ１０では、これらの検出情報に基づいて制御を行う。
また、油温センサ６４及び水温センサ６５は熱交換器５の近傍の油路及び流路にそれぞれ取り付けられている。

図２に示すように、無段変速機２Ｂは、車速（出力回転速度）Ｖspと入力回転数（入力回転速度）Ｎinとの比として規定される変速比Ｒを最ローＲｌと最ハイＲｈとの間で制御されるが、変速比Ｒが所定変速比（規制変速比）Ｒｓ以下となることを禁止すると、変速比Ｒを最ローＲｌと所定変速比Ｒｓとの間で制御される。変速比Ｒが大きいほど車速Ｖspに対する入力回転数Ｎinが大きく、したがって、無段変速機２Ｂの入力側やエンジン１の回転速度が上昇し、これによって、トルクコンバータ２Ａ内などで撹拌抵抗によって、作動油の昇温が促進される。

以下の表１は、冷却水の水温Ｔｗ及び作動油の温度Ｔoiと、変速制限及び熱交換の制御態様との関係を示している。

表１に示すように、本装置では、ＡＴＣＵ１０は、冷却水の水温Ｔｗが基準水温（第３設定値）Ｔws以下の暖機完了前であることを前提条件に、作動油の温度Ｔoiが第１設定値Ｔos１以下である場合に、無段変速機２Ｂが所定変速比Ｒｓ以下となることを禁止する変速制限（変速比規制）を行って作動油を昇温する。

ただし、作動油の温度Ｔoiが第１設定値Ｔos１以下（中低温域）であっても、所定条件下、即ち、作動油の温度Ｔoiが第１設定値Ｔos１よりも低く且つ第２設定値Ｔos２よりも大きく（中温域）且つ冷却水の水温Ｔｗが作動油の温度Ｔoiよりも高い条件が成立すると、変速制限は行わないで（変速制限を禁止する（「規制なし」とする））熱交換器５を用いて作動油を昇温する。

作動油の温度Ｔoiが第１設定値Ｔos１よりも大きい場合は、変速制限を禁止する（「規制なし」とする）。この場合、作動油が十分な温度に昇温しているので、これ以上昇温する必要はなく、通常は、作動油の温度Ｔoiが冷却水の水温Ｔｗを上回るようになり、作動油は、熱交換器５を通過することにより冷却水によって冷却される。

第１設定値Ｔos１は、一例として１２０℃（変速機の通常使用温度域の下限温度）であり、第２設定値Ｔos２は一例として極低温である－２０°であるものとする。
また、基準水温（第３設定値）Ｔwsは駆動源がエンジン（内燃機関）１であるのでエンジン１の暖機完了判定温度（例えば９０℃）としているが、駆動源がモータである場合は冷却用流体の流動性が良くなる温度、つまり、油であれば粘度が所定値以下になる温度であり、水であれば確実に凍らなくなる温度とする。

また、暖機完了前であることを前提条件に、作動油の温度Ｔoiが第２設定値Ｔos２以下（低温域）にある場合には、冷却水の水温Ｔｗと作動油の温度Ｔoiとの関係に関わらず変速制限を実施する。エンジン１の暖機完了後に作動油の温度Ｔoiが第２設定値Ｔos２以下（低温域）にある場合には、変速制限は行わないで熱交換器５を用いて作動油を昇温する。

本実施形態にかかる上記のように構成されているので、例えば図３に示すように、作動油の温度Ｔoiの消音のための制御冷却水の水温Ｔｗを行うことができる。

図３に示すように、まず、冷却水の水温Ｔｗが基準水温Ｔws以下の暖機完了前であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。ここで、暖機完了前でなければ（即ち、暖機完了後であれば）、規制なし、即ち変速制限は行わない（ステップＳ２０）。

暖機完了前であれば、作動油の温度Ｔoiが第１設定値Ｔos１以下（中低温域）であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。ここで、作動油の温度Ｔoiが第１設定値Ｔos１以下（中低温域）でなければ（即ち、高温領域であれば）、規制なし、即ち変速制限は行わない（ステップＳ２０）。

作動油の温度Ｔoiが第１設定値Ｔos１以下（中低温域）であれば、次に、作動油の温度Ｔoiが第２設定値Ｔos２よりも大きい（中温域）か否かを判定する（ステップＳ４０）。ここで、作動油の温度Ｔoiが第２設定値Ｔos２よりも高くなければ（低温域であれば）、変速規制、即ち変速制限を行う（ステップＳ５０）。

作動油の温度Ｔoiが第２設定値Ｔos２よりも高ければ（中温域であれば）、冷却水の水温Ｔｗが作動油の温度Ｔoiよりも高いか否かを判定する（ステップＳ６０）。ここで、却水の水温Ｔｗが作動油の温度Ｔoiよりも高ければ、規制なし、即ち変速制限は行わないで熱交換器５を用いた熱交換により作動油を昇温する（ステップＳ７０）。一方、却水の水温Ｔｗが作動油の温度Ｔoiよりも高くなければ、変速規制、即ち変速制限を行う（ステップＳ５０）。

本装置によれば、このような制御によって、油温Ｔoiが通常使用温度域以下の状態において、作動油の温度Ｔoiが第１設定値Ｔos１以下（中低温域）の場合には、作動油の温度Ｔoiを昇温させる制御を実施するので、作動油の温度Ｔoiが速やかに昇温して、作動油の粘性が高く作動油の供給速度の低下や摺動摩擦抵抗の増大を招く状況を速やかに解消することができる。これにより、自動変速機２の変速応答性の低下を抑制して、車両の運転性能の低下を抑制することができる。

特に、変速制限は、作動油の昇温には寄与するものの、変速制御範囲が制限されるため（図２）、規制する分だけ自動変速機２の運転性能が犠牲にされる。この点、本装置では、作動油の温度Ｔoiが第１設定値Ｔos１以下（中低温域）であっても、作動油の温度Ｔoiが第２設定値Ｔos２よりも大きく且つ冷却水の水温Ｔｗが作動油の温度Ｔoiよりも高い場合には、変速制限は行わないで（変速制限を禁止して）熱交換器５を用いて作動油を昇温する。これにより、自動変速機２の運転性能を確保しながら作動油の昇温による車両の運転性能の向上を図ることができる。

また、作動油の温度Ｔoiが第１設定値Ｔos１よりも小さい第２設定値Ｔos２以下の極低温の場合は、作動油の昇温が優先され、作動油の温度Ｔoiと冷却水の温度Ｔｗとの関係に関わらず常に変速制限を実行するので、作動油の極低温状態を速やかに脱することができる。

また、温度センサ６４，６５の設置場所に応じて装置内での温度ばらつきがあるが、熱交換器５の近傍に温度センサ６４，６５を取り付けることで、温度のずれによる誤差を低減することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態を適宜変更して実施することができる。
例えば、上記実施形態では自動変速機の一例として無段変速機を適用したものを説明したが、本発明は有段変速機に適用してもよい。
この場合、変速制限としては、所定の変速段以上の高速側の変速段への変速を規制すればよい。逆に、変速制限がされていない変速段までは有段変速の実行を許可することにより、変速機の一定の運転性能が確保される。

１ 駆動源としてエンジン（内燃機関）
２ 自動変速機
２Ａ トルクコンバータ
２Ｂ 無段変速機
３ 冷却水循環回路
４ コントロールバルブユニット４
５ 熱交換器
１０ 制御部としての自動変速機制御ユニット（ＡＴＣＵ）
６４ 油温センサ（第１温度センサ）
６５ 水温センサ（第２温度センサ）

Claims (7)

1. 作動流体が供給される自動変速機と、
   冷却用流体が供給される駆動源と、
   前記作動流体と前記冷却用流体の熱交換を行う熱交換器と、を有する車両の制御装置であって、
   前記作動流体の温度が第１設定値以下である場合に前記自動変速機が所定変速比以下となることを禁止する変速制限を行う制御部を有し、
   前記制御部は、前記作動流体の温度が第１設定値以下であっても、前記冷却用流体の温度が前記作動流体の温度よりも高い場合は前記変速制限を解除する
   ことを特徴とする車両の制御装置。
2. 請求項１において、
   前記自動変速機は、無段変速機であり、
   前記制御部は、前記変速制限をしている場合に前記所定変速比以上の領域では前記変速制限をしていない場合の変速線と同じ変速線を選択して変速を実行する
   ことを特徴とする車両の制御装置。
3. 請求項１において、
   前記自動変速機は、有段変速機であり、
   前記制御部は、前記変速制限をしている場合には、前記所定変速比以上の変速段間での変速の実行を許可する
   ことを特徴とする車両の制御装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか１項において、
   前記制御部は、前記作動流体の温度が前記第１設定値よりも低い第２設定値以下の場合は、前記作動流体の温度と前記冷却用流体の温度との関係に関わらず、前記変速制限を実行する
   ことを特徴とする車両の制御装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項において、
   前記制御部は、前記作動流体の温度が前記第１設定値よりも高い場合は前記変速制限を禁止する
   ことを特徴とする車両の制御装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項において、
   前記制御部は、前記冷却用流体の温度が第３設定値よりも高い場合は前記変速制限を禁止する
   ことを特徴とする車両の制御装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、
   前記作動流体の温度を検知する第１温度センサを前記熱交換器近傍に取り付け、
   前記冷却用流体の温度を検知する第２温度センサを前記熱交換器近傍に取り付けた
   ことを特徴とする車両の制御装置。

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