JP7139726B2 - 制御装置及び、制御方法 - Google Patents

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Description

本開示は、制御装置及び、制御方法に関し、特に、車両に搭載された自動変速機の制御装置及び、制御方法に関する。
この種の自動変速機の制御装置として、車両の走行状態等に基づいて参照される変速マップを用いて、変速機を自動的にシフトアップ又はシフトダウンさせるものが知られている(例えば、特許文献1、2等参照)。
特開2017-207122号公報 特開2016-223547号公報
ところで、上記文献記載の技術のように、変速マップに基づいて変速機をシフトアップさせると、車両の走行状態によっては、駆動力源から駆動輪への動力伝達が断となる変速中の車速低下の影響を受けて、シフトアップ後の駆動力に不足が生じる場合がある。駆動力に不足が生じると、変速機がシフトアップ後にシフトダウンされることとなり、シフトアップ及びシフトダウンを頻繁に繰り返す所謂シフトビジー状態を引き起こす可能性がある。
本開示の技術は、上記課題に鑑みてなされたものであり、変速機がシフトアップ及びシフトダウンを繰り返すシフトビジー状態を効果的に防止することを目的とする。
本開示の装置は、駆動力源の出力トルクが変速機を経由して駆動輪に伝達される車両の制御装置であって、前記駆動力源の運転状態を取得する運転状態取得手段と、前記車両の走行状態を取得する走行状態取得手段と、少なくとも前記運転状態及び、前記走行状態に基づいて、前記車両の現在の走行抵抗を演算する演算手段と、前記変速機が現在のギヤ段からシフトアップされた場合に前記駆動輪から路面に伝達されるシフトアップ後の推定駆動力を、少なくとも前記運転状態、前記走行状態及び、前記走行抵抗に基づいて推定する推定手段と、前記推定駆動力が前記走行抵抗よりも小さい場合に、前記変速機のシフトアップを禁止する禁止手段と、を備えることを特徴とする。
また、前記禁止手段は、前記変速機のシフトアップを禁止した後に、前記推定駆動力が前記走行抵抗以上になると、当該シフトアップの禁止を解除することが好ましい。
また、前記演算手段は、前記走行状態に基づいて前記車両の加速度を求めると共に、少なくとも前記運転状態及び前記変速機の現在のギヤ段のギヤ比に基づいて、前記駆動輪から路面に伝達される現在の実駆動力を求め、前記車両の重量に前記加速度を乗じた値を、前記実駆動力から減算又は前記実駆動力に加算することにより、前記走行抵抗を演算することが好ましい。
また、前記演算手段は、前記駆動力源の現在の出力トルクに、前記ギヤ比、前記変速機と前記駆動輪との間の動力伝達経路に設けられた差動装置のファイナルギヤ比及び、前記変速機の現在のギヤ段のトルク伝達効率を乗じた値を前記駆動輪の半径で除算することにより、前記実駆動力を求めることが好ましい。
また、前記推定手段は、前記走行抵抗、前記車両の重量及び、現在のギヤ段からシフトアップする場合の変速所要時間に基づいて、シフトアップにより失速する車速を求めると共に、該失速する車速から前記駆動力源のシフトアップ後の推定出力トルクを求め、該推定出力トルクに基づいて前記推定駆動力を推定することが好ましい。
また、前記推定手段は、前記推定出力トルクに、シフトアップ後のギヤ段のギヤ比、前記変速機と前記駆動輪との間の動力伝達経路に設けられた差動装置のファイナルギヤ比及び、シフトアップ後のギヤ段のトルク伝達効率を乗じた値を前記駆動輪の半径で除算することにより、前記推定駆動力を求めることが好ましい。
本開示の方法は、駆動力源の出力トルクが変速機を経由して駆動輪に伝達される車両の制御方法であって、前記駆動力源の運転状態を取得する運転状態取得手段と、前記車両の走行状態を取得する走行状態取得手段と、少なくとも前記駆動力源の運転状態及び、前記車両の走行状態に基づいて、前記車両の現在の走行抵抗を演算し、前記変速機が現在のギヤ段からシフトアップされた場合に前記駆動輪から路面に伝達されるシフトアップ後の推定駆動力を、少なくとも前記運転状態、前記走行状態及び、前記走行抵抗に基づいて推定し、前記推定駆動力が前記走行抵抗よりも小さい場合に、前記変速機のシフトアップを禁止することを特徴とする。
本開示の技術によれば、変速機がシフトアップ及びシフトダウンを繰り返すシフトビジー状態を効果的に防止することができる。
本実施形態に係る車両の動力伝達装置の一例を示す模式図である。 本実施形態に係る変速マップの一例を示す模式図である。 本実施形態に係る変速制御を説明するフローチャート図である。
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る制御装置及び、制御方法について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図1は、本実施形態に係る車両1の動力伝達装置の一例を示す模式図である。車両1には、駆動力源の一例としてエンジン10が搭載されている。エンジン10のクランクシャフト11は、クラッチ装置12を介して変速機20のインプットシャフト21に断接可能に接続されている。変速機20のアウトプットシャフト22は、プロペラシャフト13、差動装置14及び、左右の駆動軸15,16を介して左右の駆動輪17,18にそれぞれ接続されている。
変速機20は、電子制御ユニット100によって自動的にシフトアップ又はシフトダウンされる自動変速機であって、インプットシャフト21、アウトプットシャフト22及び、これら各シャフト21,22に平行に設けられたカウンタシャフト23を備えている。
インプットシャフト21には、入力メインギヤ24が設けられている。アウトプットシャフト22には、複数の出力メインギヤ25が設けられている。カウンタシャフト23には、入力メインギヤ24と噛合する入力カウンタギヤ26及び、各出力メインギヤ25とそれぞれ噛合する複数の出力カウンタギヤ27が設けられている。また、変速機20には、各ギヤ24~27のうち、シャフト21,22,23に対して相対回転可能な遊転ギヤを該シャフト21,22,23と同期結合(ギヤイン)させる不図示の同期装置等も設けられている。
なお、変速機20のギヤ配列等は、図示例のインプットリダクションタイプに限定されず、アウトプットリダクションタイプ等の他の配列パターンであってもよい。また、クラッチ装置12は、図示例の乾式単板クラッチに限定されず、湿式多板クラッチやデュアルクラッチ等であってもよい。
エンジン回転数センサ30(運転状態取得手段の一例)は、クランクシャフト11からエンジン回転数Neを取得する。車速センサ31(走行状態取得手段の一例)は、プロペラシャフト13又は、アウトプットシャフト22から車両1の車速Vを取得する。アクセル開度センサ32(運転状態取得手段の一例)は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル開度Q(エンジン10の燃料噴射指示値)を取得する。シフトポジションセンサ33は、変速機20の現在のギヤ段を取得する。これら各センサ30~33のセンサ値は、電気的に接続された電子制御ユニット100に出力される。
電子制御ユニット100は、エンジン10やクラッチ装置12、変速機20等、車両1に搭載された各種装置を制御するもので、公知のCPUやROM、RAM、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。また、電子制御ユニット100は、自動変速制御部110と、走行抵抗演算部120(演算手段)と、シフトアップ後駆動力推定部130(推定手段)と、シフトアップ禁止制御部140(禁止手段)とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアである電子制御ユニット100に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
自動変速制御部110は、エンジン10の運転状態や車両1の走行状態等に基づいて、変速機20を自動的にシフトアップ又はシフトダウンさせる自動変速制御を実行する。より詳しくは、電子制御ユニット100のメモリには、アクセル開度Q及び車速Vに基づいて参照される、図2に詳細を示す変速マップM1が格納されている。変速マップM1には、変速機20の各変速段に対応した複数本のシフトアップラインLU及び、シフトダウンラインLDがそれぞれ設定されている。
例えば、シフトアップの場合は、アクセル開度Q及び車速Vが変速マップM1上のA点から3-4速用シフトアップラインLU3-4を超えてB点に移動すると、変速段は3速から4速にシフトアップされる。一方、シフトダウンの場合は、アクセル開度Q及び車速Vが変速マップM1上のC点から4-3速用シフトダウンラインLD3-4を超えてD点に移動すると、変速段は4速から3速にシフトダウンされるようになっている。
走行抵抗演算部120は、車両1の走行状態やエンジン10の運転状態に基づいて、車両1の走行抵抗Rを演算する。具体的には、走行抵抗演算部120は、まず、車速センサ31により取得される現在の車速V1と、所定時間t前(例えば、320ミリ秒前)に取得された車速V2とに基づいて、以下の数式(1)又は数式(2)から、現在の加速度Aを演算する。
数式(1)は、現在の車速V1が所定時間t前の車速V2よりも速い場合(V1>V2)に用いられる。一方、数式(2)は、現在の車速V1が所定時間t前の車速V2以下の場合(V1≦V2)に用いられる。
A=(V1-V2)/t ・・・(1)
但し、V1>V2
A=(V2-V1)/t ・・・(2)
但し、V1≦V2
なお、車両1が加速度センサを個別に備える場合、加速度Aは当該加速度センサのセンサ値から直接的に取得してもよい。
次いで、走行抵抗演算部120は、エンジン10の運転状態等に基づいて、以下の数式(3)から車両1の現在の駆動力DF(駆動輪17,18から路面に伝達される実駆動力)を演算する。
DF=(Te×GRTM×GRFN×T%)/r ・・・(3)
但し、Te:エンジン10の現在の出力トルク
GRTM:変速機20の現在のギヤ段のギヤ比
GRFN:差動装置14のファイナルギヤ比
T%:変速機20の現在のギヤ段のトルク伝達効率
r:駆動輪17,18のタイヤ動半径
出力トルクTeは、電子制御ユニット100のメモリに予め格納されたトルク曲線マップM2をエンジン回転数センサ30及び、アクセル開度センサ32の各センサ値に基づいて参照することにより取得される。このトルク曲線マップM2には、例えば、横軸をエンジン回転数Ne、縦軸をアクセル開度Qとし、これらエンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに応じたエンジン10の出力トルクTeの関係が設定されている。
ギヤ比GRTMは、電子制御ユニット100のメモリに予め格納された変速機20の各変速段のギヤ比を、例えばシフトポジションセンサ33のセンサ値に応じて読み取ることにより設定される。なお、ギヤ比GRTMは、クラッチ装置12が接の状態であれば、エンジン回転数センサ30のセンサ値(変速機20の入力回転数)及び、車速センサ31のセンサ値(変速機20の出力回転数)から算出してもよい。また、変速機20が入力軸回転センサ及び出力軸回転センサを備えていれば、ギヤ比GRTMは、これら各センサのセンサ値から算出してもよい。
ファイナルギヤ比GRFNは、差動装置14のドライブギヤとリングギヤとのギヤ比であって、車両1に固有の値として予め設定されている。タイヤ動半径rは、左右駆動輪17,18のタイヤ動半径であって、車両1に固有の値として予め設定されている。
トルク伝達効率T%は、変速機20の各ギヤ段のトルク伝達効率である。トルク伝達効率T%は、例えば、予め実験等により取得した各ギヤ段の値を電子制御ユニット100のメモリにマップとして格納しておき、該マップから現在のギヤ段に応じた値を読み取ることにより設定される。
次いで、走行抵抗演算部120は、上述の各数式から得られた現在の加速度A、駆動力DF及び、車両重量Wに基づき、以下の数式(4)又は数式(5)に従って走行抵抗Rを演算する。
数式(4)は、現在の車速V1が所定時間t前の車速V2よりも速い場合(V1>V2)に用いられる。一方、数式(5)は、現在の車速V1が所定時間t前の車速V2以下の場合(V1≦V2)に用いられる。
R=DF-(W×A) ・・・(4)
但し、V1>V2
R=DF+(W×A) ・・・(5)
但し、V1≦V2
数式(4),(5)において、車両重量Wは、車両1に固有の値として予め設定されてもよく、或いは、車両1が軸重センサ等を備えていれば、当該軸重センサから得られる車両重量を用いてもよい。
シフトアップ後駆動力推定部130は、現在のギヤ段から1段高い変速段にシフトアップされた場合の車両1の駆動力DF(駆動輪17,18から路面に伝達される推定駆動力)を、クラッチ装置12が断となる変速中の失速を考慮して推定する。具体的には、シフトアップ後駆動力推定部130は、まず、上述の走行抵抗R及び、車両重量Wに基づいて、以下の数式(6)から、変速中の加速度ASCを推定演算する。
SC=R/W ・・・(6)
但し、R:走行抵抗
W:車両重量
次いで、シフトアップ後駆動力推定部130は、変速中の加速度ASCに各ギヤ段の変速に要する所要時間ts(クラッチ装置12の断から、同期装置による同期結合が完了し、クラッチ装置12が再び接となるまでの所要時間)を乗じる以下の数式(7)に従って、車両1の変速中に失速する車速Vdを推定演算する。
Vd=ASC×ts ・・・(7)
所要時間tsは、例えば、予め実験等により取得した各ギヤ段の変速所要時間を電子制御ユニット100のメモリにマップとして格納しておき、該マップからシフトアップ後のギヤ段に応じた値を読み取ることにより設定すればよい。
次いで、シフトアップ後駆動力推定部130は、失速する車速Vdに基づいて、変速により低下するアウトプットシャフト22の回転数NTaを以下の数式(8)に従って推定演算する。
NTa=(Vd×GRFN)/(2×π×r) ・・・(8)
但し、GRFN:差動装置14のファイナルギヤ比
π:円周率
r:駆動輪17,18のタイヤ動半径
次いで、シフトアップ後駆動力推定部130は、現在(走行中)のアウトプットシャフト22の回転数NT、変速により低下するアウトプットシャフト22の回転数NTa及び、シフトアップ後のギヤ段のギヤ比GRTM+1に基づいて、シフトアップ後のエンジン回転数Neaを以下の数式(9)に従って推定演算する。現在のアウトプットシャフト22の回転数NTは、車速センサ31のセンサ値から取得すればよい。
Nea=(NT-NTa)×GRTM+1 ・・・(9)
次いで、シフトアップ後駆動力推定部130は、上述のトルク曲線マップM2を数式(9)から演算したシフトアップ後のエンジン回転数Neaに基づいて参照することにより、シフトアップ後のエンジン10の出力トルクTeaを読み取る。さらに、シフトアップ後駆動力推定部130は、シフトアップ後のエンジン10の出力トルクTeaに基づいて、以下の数式(10)から、シフトアップ後の車両1の駆動力DFを推定演算する。
DF=(Tea×GRTM×GRFN×T%)/r ・・・(10)
但し、Tea:エンジン10のシフトアップ後の出力トルク
GRTM:変速機20のシフトアップ後のギヤ段のギヤ比
GRFN:差動装置14のファイナルギヤ比
T%:変速機20のシフトアップ後のギヤ段のトルク伝達効率
r:駆動輪17,18のタイヤ動半径
シフトアップ禁止制御部140は、変速機20が現在のギヤ段からシフトアップすることを禁止するシフトアップ禁止制御を実行する。具体的には、シフトアップ禁止制御部140は、シフトアップ後の駆動力DFが走行抵抗Rよりも小さい場合(DF<R)には、シフトアップ禁止フラグFをONにすることにより、変速機20のシフトアップを禁止する。シフトアップ禁止フラグFは、駆動力DFが走行抵抗Rよりも小さい間はONに維持される。
一方、シフトアップ禁止制御部140は、シフトアップ後の駆動力DFが走行抵抗R以上の場合(DF≧R)には、シフトアップ禁止フラグFをOFFにすることにより、シフトアップ禁止制御を解除する。すなわち、駆動力DFが走行抵抗Rよりも小さいことにより、シフトアップ禁止フラグFがONに設定されても、その後に駆動力DFが走行抵抗R以上となった場合には、シフトアップ禁止フラグFはOFFに戻されるようになっている。シフトアップ禁止フラグFがOFFになると、変速機20は自動変速制御部110により変速マップM1に従って自動制御される。
次に、図3に基づいて、本実施形態に係る変速制御の処理フローを説明する。なお、本制御は、好ましくは、車両1の走行と同時にスタートする。
ステップS100では、車両1の現在の走行状態等に基づいて、車両1の走行抵抗Rを演算する。次いで、ステップS110では、現在のギヤ段から1段高い変速段にシフトアップされた場合の車両1の駆動力DFを推定演算する。
ステップS120では、シフトアップ後の駆動力DFが走行抵抗Rよりも小さいか否かを判定する。駆動力DFが走行抵抗Rよりも小さい場合(Yes)は、変速機20を現在のギヤ段からシフトアップさせても、再び現在のギヤ段にシフトダウンされるシフトビジー状態を引き起こす可能性が高くなる。この場合は、ステップS130にて、シフトアップ禁止フラグFをON(F=1)に設定する。
一方、ステップS120の判定にて、駆動力DFが走行抵抗R以上の場合(No)は、変速機20を現在のギヤ段からシフトアップさせても、シフトビジー状態を引き起こす可能性は低いと想定される。この場合は、ステップS140にて、シフトアップ禁止フラグFをOFF(F=0)に設定する。
その後、本制御の上記各ステップは、車両1が停車するまでの間、繰り返し処理される。
以上詳述した本実施形態によれば、車両1の走行状態やエンジン10の運転状態に基づいて車両10の現在の走行抵抗Rを演算すると共に、これら走行状態や運転状態、走行抵抗Rに基づいてシフトアップ後の車両1の駆動力DFを推定し、シフトアップ後の駆動力DFが走行抵抗Rよりも小さい場合には、変速機20の現在のギヤ段からのシフトアップを禁止するように構成されている。
すなわち、車両1が、例えば、走行抵抗Rの大きい登坂路を走行する場合等、変速機20をシフトアップさせると、変速中の失速によりシフトアップ後に駆動力DFが不足するような状況においては、変速機20の現ギヤ段からのシフトアップが効果的に禁止されるようになる。これにより、変速機20がシフトアップ及びシフトダウンを繰り返すシフトビジー状態を防止することが可能となり、ドライバビリティや走行フィーリングを効果的に向上することができる。
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
例えば、車両1は駆動力源としてエンジン10を備えるものとして説明したが、走行用モータを備えるハイブリッド車両や電動車両等であってもよい。また、車両1は、図示例において後輪駆動車として示されているが、前輪駆動車、或は、四輪駆動車等であってもよい。
1 車両
10 エンジン(駆動力源)
12 クラッチ装置
14 差動装置
17,18 駆動輪
20 変速機
30 エンジン回転数センサ(運転状態取得手段)
31 車速センサ(走行状態取得手段)
32 アクセル開度センサ(運転状態取得手段)
100 電子制御ユニット
110 自動変速制御部
120 走行抵抗演算部(演算手段)
130 シフトアップ後駆動力推定部(推定手段)
140 シフトアップ禁止制御部(禁止手段)

Claims (6)

  1. 駆動力源の出力トルクが変速機を経由して駆動輪に伝達される車両の制御装置であって、
    前記駆動力源の運転状態を取得する運転状態取得手段と、
    前記車両の走行状態を取得する走行状態取得手段と、
    少なくとも前記運転状態及び、前記走行状態に基づいて、前記車両の現在の走行抵抗を演算する演算手段と、
    前記変速機が現在のギヤ段からシフトアップされた場合に前記駆動輪から路面に伝達されるシフトアップ後の推定駆動力を、少なくとも前記運転状態、前記走行状態及び、前記走行抵抗に基づいて推定する推定手段と、
    前記推定駆動力が前記走行抵抗よりも小さい場合に、前記変速機のシフトアップを禁止する禁止手段と、を備え
    前記推定手段は、前記走行抵抗、前記車両の重量及び、現在のギヤ段からシフトアップする場合の変速所要時間に基づいて、シフトアップにより失速する車速を求めると共に、該失速する車速から前記駆動力源のシフトアップ後の推定出力トルクを求め、該推定出力トルクに基づいて前記推定駆動力を推定す
    ことを特徴とする制御装置。
  2. 前記禁止手段は、前記変速機のシフトアップを禁止した後に、前記推定駆動力が前記走行抵抗以上になると、当該シフトアップの禁止を解除する
    請求項1に記載の制御装置。
  3. 前記演算手段は、前記走行状態に基づいて前記車両の加速度を求めると共に、少なくとも前記運転状態及び前記変速機の現在のギヤ段のギヤ比に基づいて、前記駆動輪から路面に伝達される現在の実駆動力を求め、前記車両の重量に前記加速度を乗じた値を、前記実駆動力から減算又は前記実駆動力に加算することにより、前記走行抵抗を演算する
    請求項1又は2に記載の制御装置。
  4. 前記演算手段は、前記駆動力源の現在の出力トルクに、前記ギヤ比、前記変速機と前記駆動輪との間の動力伝達経路に設けられた差動装置のファイナルギヤ比及び、前記変速機の現在のギヤ段のトルク伝達効率を乗じた値を前記駆動輪の半径で除算することにより、
    前記実駆動力を求める
    請求項3に記載の制御装置。
  5. 前記推定手段は、前記推定出力トルクに、シフトアップ後のギヤ段のギヤ比、前記変速機と前記駆動輪との間の動力伝達経路に設けられた差動装置のファイナルギヤ比及び、シフトアップ後のギヤ段のトルク伝達効率を乗じた値を前記駆動輪の半径で除算することにより、前記推定駆動力を求める
    請求項1から4の何れか一項に記載の制御装置。
  6. 駆動力源の出力トルクが変速機を経由して駆動輪に伝達される車両の制御方法であって、
    前記駆動力源の運転状態を取得するステップと、
    前記車両の走行状態を取得するステップと、
    少なくとも前記駆動力源の運転状態及び、前記車両の走行状態に基づいて、前記車両の現在の走行抵抗を演算するステップと、
    前記変速機が現在のギヤ段からシフトアップされた場合に前記駆動輪から路面に伝達されるシフトアップ後の推定駆動力を、少なくとも前記運転状態、前記走行状態及び、前記走行抵抗に基づいて推定するステップと、
    前記推定駆動力が前記走行抵抗よりも小さい場合に、前記変速機のシフトアップを禁止するステップと、を備え、
    前記推定するステップにおいて、前記走行抵抗、前記車両の重量及び、現在のギヤ段からシフトアップする場合の変速所要時間に基づいて、シフトアップにより失速する車速を求めると共に、該失速する車速から前記駆動力源のシフトアップ後の推定出力トルクを求め、該推定出力トルクに基づいて前記推定駆動力を推定する
    ことを特徴とする制御方法。
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