JPH0828640A - 無段変速機付き車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 勾配の微小変化等による変速ハンチングを防
止する。 【構成】 路面の勾配（或いは車両の勾配抵抗）を検出
し、これに応じて無段変速機の変速比を制御する場合
に、勾配の値をローパスフィルタによりフィルタリング
処理して、勾配の微小変化による変速ハンチングを防止
する（Ａ）。路面の勾配（或いは車両の勾配抵抗）を検
出し、これに基づいて目標馬力を算出し、この目標馬力
を得るように無段変速機の変速比を制御する場合に、目
標馬力の値をローパスフィルタによりフィルタリング処
理して、勾配の微小変化による変速ハンチングを防止す
る（Ｂ）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンと駆動軸との
間に無段変速機（ＣＶＴ）を備える車両の制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、無段変速機付き車両におい
て、路面の勾配に応じた最適な特性になるように登降坂
時に変速特性を変更して制御するものとして、（１）特
開昭６１−２２０９３８号公報、（２）特開昭６２−１
１３９５６号公報などの先行技術がある。

【０００３】（１）の特開昭６１−２２０９３８号公報
に記載の技術は、要求出力（スロットル開度）及び勾配
に基づいて変速比を制御するものであり、より具体的に
は、スロットル開度と勾配との積に比例して変速比を制
御している。 （２）の特開昭６２−１１３９５６号公報に記載の技術
は、車両発生トルク、加速度等によって勾配を算出し、
これに基づいて変速比を制御するものであり、より具体
的には、勾配に応じて変速マップを切換えるようにして
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに路面の勾配に応じて変速比を制御する場合に、無段
変速機では、変速比が連続して可変になるため、小陸
橋、段差等による勾配の微小変化、あるいは短時間の変
化でも、常に変速が行われてしまい、かかる変速ハンチ
ングにより乗り心地が悪化する恐れがあった。

【０００５】本発明は、このような実情に鑑み、登降坂
路等の運転性を向上させつつ、勾配の微小変化等による
変速ハンチングを防止することのできる無段変速機付き
車両の制御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、図
１(A) に示すように、エンジンと駆動軸との間に無段変
速機を備えると共に、路面の勾配に関連する値を検出す
る勾配検出手段と、検出された路面の勾配に関連する値
に応じて無段変速機の変速比を制御する変速比制御手段
とを備える車両において、前記勾配検出手段から前記変
速比制御手段に与える路面の勾配に関連する値をフィル
タリング処理するローパスフィルタを設けて、無段変速
機付き車両の制御装置を構成する。

【０００７】又は、図１(B) に示すように、エンジンと
駆動軸との間に無段変速機を備えると共に、路面の勾配
に関連する値を検出する勾配検出手段と、少なくとも路
面の勾配に関連する値を用いて車両の発生すべき目標馬
力を算出する目標馬力算出手段と、この目標馬力を得る
ように無段変速機の変速比を制御する変速比制御手段と
を備える車両において、前記目標馬力算出手段から前記
変速比制御手段に与える目標馬力をフィルタリング処理
するローパスフィルタを設けて、無段変速機付き車両の
制御装置を構成する。

【０００８】ここで、前記ローパスフィルタのカットオ
フ周波数は、0.05〜 0.5Ｈz の範囲内で設定するとよ
い。

【０００９】

【作用】上記の構成においては、路面の勾配に関連する
値、又はこれに基づく目標馬力に応じて変速比を制御す
る場合に、これらの値に対し、ローパスフィルタによる
フィルタリング処理をすることで、勾配の微小変化等や
これによる目標馬力の微小変化等に影響されなくなり、
勾配の微小変化等による変速ハンチングを防止すること
ができる。

【００１０】ローパスフィルタのカットオフ周波数を0.
05〜 0.5Ｈz の範囲内で設定するのは、例えば悪路では
２Ｈz 程度となるので、これらについてもカットして、
その影響を受けないようにするためである。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図２は本
発明の一実施例のシステム図である。無段変速機（ＣＶ
Ｔ）１は、エンジン側のプライマリプーリ２と、駆動軸
（デフ）側のセカンダリプーリ３と、これらの間に巻掛
けられたベルト４とを備え、プライマリプーリ側アクチ
ュエータ２ａへの変速圧、及びセカンダリプーリ側アク
チュエータ３ａへのライン圧の調整により、プーリ比を
変化させて、変速比を無段階に変化させることができる
ものである。但し、トロイダル式等の他のＣＶＴでもよ
い。

【００１２】変速圧及びライン圧は、オイルポンプ５に
つながる油圧回路６の油圧をリリーフ機能を有する電磁
弁７，８により制御して調圧しており、電磁弁７，８は
コントローラ９により制御される。従って、コントロー
ラ９により、電磁弁７，８を制御して、変速圧及びライ
ン圧を制御することにより、変速比を制御することがで
きる。

【００１３】変速比の制御のため、コントローラ９に
は、車速ＶＳＰを検出する車速センサ10、スロットル開
度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ11、エンジン回転
数Ｎｅを検出するエンジン回転センサ12から、それぞれ
検出信号が入力されている。尚、スロットルセンサ11は
スロットル弁の全閉位置でＯＮとなるアイドルスイッチ
を有しており、このアイドルスイッチからの信号もコン
トローラ９に入力されている。

【００１４】コントローラ９は、これらの信号に基づい
て、内蔵のマイクロコンピュータにより図３及び図４の
フローチャートに従って目標変速比ｉ_tgt を設定し、こ
の目標変速比ｉ_tgt を得るように電磁弁７，８を制御し
て変速制御を行う。図３は勾配抵抗算出ルーチンのフロ
ーチャートである。尚、本ルーチンが勾配検出手段に相
当する。

【００１５】先ず、勾配抵抗の算出原理について説明す
る。車両の運動方程式より、次式が得られる。 ｍ・Ａ＋ＲＬ＋ｍ・ｇ・ sinθ＝Ｔｏ／ｒ ここで、ｍは車両の質量、Ａは加速度、ＲＬは転がり抵
抗及び空気抵抗、ｇは重力加速度、θは勾配、Ｔｏは出
力トルク、ｒはタイヤ半径である。

【００１６】勾配抵抗をＲθとすると、Ｒθ＝ｍ・ｇ・
sinθであるから、次式が得られる。 Ｒθ＝Ｔｏ／ｒ−ｍ・Ａ−ＲＬ よって、タイヤ半径ｒと車両の質量ｍとを定数とすれ
ば、加速度Ａ、転がり抵抗及び空気抵抗ＲＬ、出力トル
クＴｏを求めることで、勾配抵抗Ｒθ＝ｍ・ｇ・sinθ
を求めることができる。

【００１７】フローチャートに沿って説明する。ステッ
プ１（図にはＳ１と記してある。以下同様）では、車速
ＶＳＰを読込み、前回値ＶＳＰ_old との差として、加速
度Ａ＝ＶＳＰ−ＶＳＰ_old を算出する。ステップ２で
は、車速ＶＳＰから、マップを参照して、転がり抵抗及
び空気抵抗ＲＬを求める。

【００１８】ステップ３では、エンジン回転数Ｎｅとス
ロットル開度ＴＶＯとから、マップを参照して、エンジ
ントルクＴｅを求める。ステップ４では、エンジントル
クＴｅと、現在の変速比（出力側回転数／入力側回転
数）ｉと、デファレンシャルギアでの変速比（ギヤ比の
逆数）ｉｆとから、次式に従って、出力トルクＴｏを算
出する。

【００１９】Ｔｏ＝Ｔｅ・（１／ｉ）・（１／ｉｆ） ステップ５では、出力トルクＴｏと、加速度Ａと、転が
り抵抗及び空気抵抗ＲＬとから、次式に従って、勾配抵
抗Ｒθ（＝ｍ・ｇ・ sinθ）を算出する。尚、ｒはタイ
ヤ半径、ｍは車両の質量である。 Ｒθ＝Ｔｏ／ｒ−ｍ・Ａ−ＲＬ 図４は変速比設定ルーチンである。尚、本ルーチンが目
標馬力算出手段を含む変速比制御手段に相当する。

【００２０】この実施例の変速比設定ルーチンでは、登
坂時に上り勾配にかかわらず平坦路とほぼ同じスロット
ル開度で走行することができ、降坂時には下り勾配が大
きくなっても常に適度なエンジンブレーキを得ることが
でき、登坂や降坂でも運転性を大きく損なうことのない
ようにすることを目的とした登降坂時変速比（馬力）制
御を行っている。

【００２１】先ず、この登降坂時変速比（馬力）制御の
原理について説明する。車両の運動方程式を馬力ベース
で記述すると以下のようになる。 Ｐ＝（ｍ・Ａ＋ＲＬ＋ｍ・ｇ・ sinθ）・ＶＳＰ ・・・勾配あり Ｐ＝（ｍ・Ａ＋ＲＬ）・ＶＳＰ ・・・勾配なし（θ＝０） ここで、Ｐは馬力、ｍは車両の質量、Ａは加速度、ＲＬ
は転がり抵抗及び空気抵抗、ｇは重力加速度、θは勾
配、ＶＳＰは車速である。

【００２２】従って、勾配があっても、勾配なしと同様
の加速を得るためには、平坦路に対し、ｍ・ｇ・ sinθ
・ＶＳＰの分、余計に馬力を得られればよい。このた
め、車両の運転状態から平坦路での車両が発生するべき
要求駆動力（Ｆ＝ｍ・Ａ＋ＲＬ相当値）を算出し、これ
と、勾配抵抗Ｒθ（＝ｍ・ｇ・ sinθ）と、車速ＶＳＰ
とを用いて、車両の目標馬力を算出し、この目標馬力を
得るように無段変速機の変速比を制御するのである。

【００２３】従って、平坦路での車両が発生するべき要
求駆動力をＦ_tgt とすれば、 目標馬力Ｐ_tgt ＝（Ｆ_tgt ＋Ｒθ）・ＶＳＰ を求め、この目標馬力Ｐ_tgt を得るように無段変速機の
変速比を制御する。平坦路での車両が発生するべき要求
駆動力Ｆ_tgt を算出する際は、先ず、勾配抵抗Ｒθが略
０のときに車両が出し得る最大加速度（スロットル全開
での加速度）Ａ_max を算出する。この最大加速度Ａ_max
は車速ＶＳＰから求めることができる。そして、前記最
大加速度Ａ_max と車両の質量ｍとから加速抵抗（ｍ・Ａ
_max）を算出する一方、車両の転がり抵抗及び空気抵抗
ＲＬを算出し、これらを加算して、最大駆動力Ｆ_max ＝
ｍ・Ａ_max ＋ＲＬを算出する。そして、スロットル開度
から補正係数ＨＯＳを算出し、前記最大駆動力Ｆ_max に
補正係数ＨＯＳを乗じて、要求駆動力Ｆ_tgt ＝Ｆ_max ・
ＨＯＳを算出する。

【００２４】但し、降坂路では、車速ＶＳＰに基づいて
要求加速度Ａ_tgt をほぼ０に近い値で算出することによ
り、 目標馬力Ｐ_tgt ＝（ｍ・Ａ_tgt ＋ＲＬ＋Ｒθ）・ＶＳＰ を求め、この目標馬力Ｐ_tgt を得るように無段変速機の
変速比を制御する。フローチャートに沿って説明する。

【００２５】ステップ11では、勾配抵抗Ｒθの正負及び
０を判定し、Ｒθ＝０（すなわち平坦路）の場合は、ス
テップ13へ進む。また、Ｒθ＞０（登坂路）の場合は、
ステップ14へ進み、Ｒθ＜０（降坂路）の場合は、ステ
ップ12を経てステップ19へ進む。 〔平坦路；勾配抵抗Ｒθ＝０の場合〕ステップ12では、
車速ＶＳＰとスロットル開度ＴＶＯとから、マップを参
照して、目標変速比ｉ_tgt を設定し、これに制御する。

【００２６】〔登坂時；勾配抵抗Ｒθ＞０の場合〕ステ
ップ14では、車速ＶＳＰから、マップを参照して、スロ
ットル全開での最大加速度Ａ_max を求める。ステップ15
では、最大加速度Ａ_max と、転がり抵抗及び空気抵抗Ｒ
Ｌとに基づいて、次式により、最大駆動力Ｆ_max を算出
する。すなわち、最大加速度Ａ_maxと車両の質量ｍとに
基づいて加速抵抗ｍ・Ａ_max を算出し、これに転がり抵
抗及び空気抵抗ＲＬを加算して、最大駆動力Ｆ_max を算
出する。

【００２７】Ｆ_max ＝ｍ・Ａ_max ＋ＲＬ ステップ16では、スロットル開度ＴＶＯから、マップを
参照して、補正係数ＨＯＳを求める。この補正係数ＨＯ
Ｓはスロットル全開での最大駆動力Ｆ_max から現在のス
ロットル開度での要求駆動力Ｆ_tgt を得るためのもので
あり、スロットル全開を１として、全閉側に行くほど、
０に近くなるように設定される。

【００２８】ステップ17では、スロットル全開での最大
駆動力Ｆ_max に現在のスロットル開度に対応させた補正
係数ＨＯＳを乗じて、次式のごとく、要求駆動力Ｆ_tgt
を求める。 Ｆ_tgt ＝Ｆ_max ・ＨＯＳ 要求駆動力Ｆ_tgt の算出後は、ステップ18へ進む。

【００２９】ステップ18では、要求駆動力Ｆ_tgt と、勾
配抵抗Ｒθと、車速ＶＳＰとから、次式により、目標馬
力Ｐ_tgt を算出する。 Ｐ_tgt ＝（Ｆ_tgt ＋Ｒθ）・ＶＳＰ 目標馬力Ｐ_tgt の算出後は、ステップ21へ進む。ステッ
プ21では、目標馬力Ｐ_tgt を下記の（１），（２）式に
よりフィルタリング処理する。尚、Ｐ_tgt ’はフィルタ
リング後の目標馬力を示している。

【００３０】

【数１】

【００３１】無段変速機では、変速比が連続して可変に
なるため、勾配の微小、あるいは短時間の変化でも変速
が行われるため、勾配あるいは目標馬力に対するレンポ
ンスを抑制しないと、常に変速してしまうから、目標馬
力Ｐ_tgt をローパスフィルタによりフィルタリング処理
している。ここでのローパスフィルタのカットオフ周波
数は、0.05〜 0.5Ｈz の範囲内で、例えば 0.1Ｈz に設
定される。

【００３２】尚、このような式による他、次式のごと
く、目標馬力の移動平均Ｐ_tgt ’を算出してもよい（式
中のｘは重付け定数）。 Ｐ_tgt ’＝〔（ｘ−１）／ｘ〕・Ｐ_tgt ’＋（１／ｘ）・Ｐ_tgt ステップ22では、フィルタリング処理された目標馬力Ｐ
_tgt （詳しくはＰ_tgt’）と、スロットル開度ＴＶＯと
から、マップを参照して、目標エンジン回転数Ｎｅ_tgt
を求める。

【００３３】ステップ23では、目標エンジン回転数Ｎｅ
_tgt と出力回転数Ｎｏ（車速ＶＳＰ）とから、次式に従
って、目標変速比ｉ_tgt を算出する。 ｉ_tgt ＝Ｎｏ／Ｎｅ_tgt ステップ24では、目標変速比ｉ_tgt をリミッター処理し
て、変速比の高速側（ＯＤ側）の上限値を規制する。

【００３４】すなわち、勾配抵抗の絶対値｜Ｒθ｜と車
速ＶＳＰとから、変速比の高速側の上限値ｉ_max を検索
により設定し、目標変速比ｉ_tgt と上限値ｉ_max とを比
較し、ｉ_tgt ＞ｉ_max の場合は、ｉ_tgt ＝ｉ_max とす
る。このときの上限値ｉ_max は、勾配抵抗の絶対値｜Ｒ
θ｜に対し減少関数（単調非増加関数）で設定され、勾
配が大きくなるに従って、上限値ｉ_max は小さくなり、
これによりアップシフト側の変速が抑制されて、より低
速側で走行するようになる。また、車速ＶＳＰに対して
も、減少関数（単調非増加関数）で設定され、高速走行
時ほど、上限値ｉ_max は小さくなり、これによりアップ
シフト側の変速が抑制されて、より低速側で走行するよ
うになる。

【００３５】〔降坂時；勾配抵抗Ｒθ＜０の場合〕ステ
ップ12では、アイドルスイッチがＯＮ（スロットル全
閉）か否かを判定し、アイドルスイッチがＯＦＦの場合
は、降坂中でありながらも、加速意志があるので、ステ
ップ13へ進み、平坦路と同様に制御する。アイドルスイ
ッチがＯＮの場合はステップ19へ進む。

【００３６】ステップ19では、車速ＶＳＰから、マップ
を参照して、要求加速度Ａ_tgt を設定する。ここでは、
車速ＶＳＰに応じて要求加速度Ａ_tgt をほぼ０に近い値
で設定する。ステップ20では、要求加速度Ａ_tgt から、
次式に従って、目標馬力Ｐ_tgt を算出する。

【００３７】 Ｐ_tgt ＝（ｍ・Ａ_tgt ＋ＲＬ＋Ｒθ）・ＶＳＰ この後は、登坂時と同様に、ステップ21〜24を実行す
る。ここで、図４のステップ14〜18及びステップ19〜20
の部分が目標馬力算出手段に相当し、ステップ21の部分
がローパスフィルタに相当し、ステップ22〜24の部分が
変速比制御手段に相当する。

【００３８】以上の制御により、登坂時に上り勾配にか
かわらず平坦路とほぼ同じスロットル開度で走行するこ
とができ、降坂時には下り勾配が大きくなっても常に適
度なエンジンブレーキを得ることができ、登坂や降坂で
も運転性を大きく損なうことがない。そして、目標馬力
を得るように変速比を制御する場合に、目標馬力をロー
パスフィルタによるフィルタリング処理することによ
り、変速ハンチングを防止することができる。

【００３９】尚、本実施例では、路面の勾配に関連する
値（車両の勾配抵抗）を検出し、少なくとも路面の勾配
に関連する値を用いて車両の発生すべき目標馬力を算出
し、この目標馬力を得るように無段変速機の変速比を制
御する場合に、目標馬力をローパスフィルタによるフィ
ルタリング処理するようにしたが、これに代えて、路面
の勾配に関連する値（車両の勾配抵抗）をローパスフィ
ルタによりフィルタリング処理するようにしてもよい。

【００４０】この場合は、図５のフローチャートに示す
ように、勾配抵抗算出ルーチンにおける勾配抵抗Ｒθの
算出後に、ステップ６へ進む。ステップ６では、勾配抵
抗Ｒθを下記の（１），（２）式によりフィルタリング
処理する。尚、Ｒθ’はフィルタリング後の勾配抵抗を
示している。

【００４１】

【数２】

【００４２】このようにして、勾配抵抗Ｒθをローパス
フィルタによりフィルタリング処理している。ここでの
ローパスフィルタのカットオフ周波数は、0.05〜 0.5Ｈ
z の範囲内で、例えば 0.1Ｈz に設定される。尚、この
ような式による他、次式のごとく、移動平均Ｒθ’を算
出してもよい（式中のｘは重付け定数）。

【００４３】 Ｒθ’＝〔（ｘ−１）／ｘ〕・Ｒθ’＋（１／ｘ）・Ｒθ もちろん、このような処理を行う場合は、図４のステッ
プ21の処理は行わない。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、路
面の勾配に関連する値、又はこれに基づく目標馬力に応
じて変速比を制御する場合に、これらの値に対し、ロー
パスフィルタによるフィルタリング処理をすることで、
勾配の微小変化等やこれによる目標馬力の微小変化等に
影響されなくなり、勾配の微小変化等による変速ハンチ
ングを防止することができるという効果が得られる。

【００４５】また、ローパスフィルタのカットオフ周波
数を0.05〜 0.5Ｈz の範囲内で設定することにより、悪
路等についてはその影響を受けないようにすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の構成を示す機能ブロック図

【図２】 本発明の一実施例を示すシステム図

【図３】 勾配抵抗算出ルーチンのフローチャート

【図４】 変速比設定ルーチンのフローチャート

【図５】 他の実施例を示す勾配抵抗算出ルーチンのフ
ローチャート

【符号の説明】

１ 無段変速機 ２ プライマリプーリ ３ セカンダリプーリ 10 車速センサ 11 スロットルセンサ 12 エンジン回転センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンと駆動軸との間に無段変速機を備
   えると共に、路面の勾配に関連する値を検出する勾配検
   出手段と、検出された路面の勾配に関連する値に応じて
   無段変速機の変速比を制御する変速比制御手段とを備え
   る車両において、 前記勾配検出手段から前記変速比制御手段に与える路面
   の勾配に関連する値をフィルタリング処理するローパス
   フィルタを設けたことを特徴とする無段変速機付き車両
   の制御装置。
2. 【請求項２】エンジンと駆動軸との間に無段変速機を備
   えると共に、路面の勾配に関連する値を検出する勾配検
   出手段と、少なくとも路面の勾配に関連する値を用いて
   車両の発生すべき目標馬力を算出する目標馬力算出手段
   と、この目標馬力を得るように無段変速機の変速比を制
   御する変速比制御手段とを備える車両において、 前記目標馬力算出手段から前記変速比制御手段に与える
   目標馬力をフィルタリング処理するローパスフィルタを
   設けたことを特徴とする無段変速機付き車両の制御装
   置。
3. 【請求項３】前記ローパスフィルタのカットオフ周波数
   は、0.05〜 0.5Ｈz の範囲内で設定されることを特徴と
   する請求項１又は請求項２記載の無段変速機付き車両の
   制御装置。