JPWO2013150848A1

JPWO2013150848A1 - 変速比制御装置及び変速比制御方法

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Publication number: JPWO2013150848A1
Application number: JP2014509084A
Authority: JP
Inventors: 潤井上
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2012-04-02
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2015-12-17
Anticipated expiration: 2033-03-05
Also published as: JP6052285B2; WO2013150848A1; US9254847B2; US20150073671A1

Abstract

車両用自動変速機の変速制御装置は走行負荷に基づき最低エンジン回転速度を算出し、エンジン回転速度が最低エンジン回転速度を下回らないように目標変速比を設定する。車両の走行負荷が所定値以上の場合には、そうでない場合と比べて最低エンジン回転速度に、より大きな値を採用することで、別の車両を牽引した状態での登坂走行のような大きな走行負荷に対する再加速性能を実現する。

Description

この発明は、車両の変速比制御に関する。

日本国特許庁が２００５年に発行した、ＪＰ２００５−０７６６７３Ａは、内燃エンジンの出力回転を自動変速機が変速して走行用動力を取り出す車両において、車両が登坂路を走行中の再加速性能を改善するための変速比制御を提案している。

この従来技術は、アクセルレータ全開時のエンジントルクのもとで必要エンジン出力を発生させるための、エンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎを決定している。この従来技術は、実エンジン回転速度がエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎを下回らないように、自動変速機の変速比を制御する。結果として、変速比はロー側の変速比領域に制限され、登坂路の中の湾曲路を通過した後の車両の再加速性能が改善される。

最ロー変速比で車両を駆動する場合に必要な車両駆動力を得るためのエンジン回転速度下限値は、平坦路走行での騒音抑制を考慮して高くしすぎないように設定することが望ましい。言い換えれば、小さな走行負荷に適合したエンジン回転速度下限値を設定することが望ましい。

一方、車両が他の車両を牽引する場合には事情が異なる。他の車両を牽引しつつ車両が平坦路より登坂路にさしかかり、平坦路とほぼ同じ車速で登坂路を走行する場合を考えてみる。その場合には、他の車両を牽引していない状態で平坦路を走行する場合と比べて、車両の走行負荷は明らかに増大する。この場合には、エンジン回転速度下限値を比較的高い値に設定する必要がある。しかし、前述のように小さな走行負荷に適合したエンジン回転速度下限値のもとでは、エンジン回転速度がエンジン回転速度下限値付近まで低下してしまうと、必要な車両駆動力が得られない可能性がある。言い換えれば、小さな走行負荷に適合したエンジン回転速度下限値を適用すると、大きな走行負荷のもとでの走行時に十分な再加速性能を得ることができなくなる。

この発明の目的は、大きな走行負荷がかかる走行時にも十分な再加速性能が得られる自動変速機の変速比制御を実現することである。

以上の目的を達成するために、この発明は、内燃エンジンと内燃エンジンに接続された自動変速機を備える車両、のための変速比制御装置を提供する。変速比制御装置は車両の走行負荷を検出する車両走行負荷検出センサと、プログラマブルコントローラとを備えている。コントローラは走行負荷が所定値以上かどうかを判定し、走行負荷が所定値以上でない場合には、エンジン回転速度下限値を第１の値に設定し、走行負荷が所定値以上の場合には、エンジン回転速度下限値を、第１の値より大きな第２の値に設定するよう、プログラムされる。コントローラは、内燃エンジンの回転速度がこのようにして設定されたエンジン回転速度下限値以上となるように、自動変速機の目標変速比を設定し、自動変速機の変速比を目標変速比へと制御するよう、さらにプログラムされる。

この発明の詳細並びに他の特徴や利点は、明細書の以下の記載の中で説明されるとともに、添付された図面に示される。

ＦＩＧ．１は、この発明の第１の実施形態による変速比制御装置の概略構成図である。ＦＩＧ．２は、車速と最低エンジン回転速度との関係を説明するダイアグラムである。ＦＩＧＳ．３Ａ−３Ｃは、他の車両を牽引して登坂路を一定車速で走行する際の、車両の走行負荷、最低エンジン回転速度、目標エンジン回転速度の変化を示すタイミングチャートである。ＦＩＧ．４は、この発明の第１の実施形態によるコントローラが実行する、最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔの算出ルーチンを説明するフローチャートである。ＦＩＧ．５は、コントローラの基本最低エンジン回転速度算出機能を説明するブロックダイアグラムである。ＦＩＧ．６は、コントローラが格納する基本最低エンジン回転速度のマップの特性を示すダイアグラムである。ＦＩＧ．７は、コントローラが格納する転がり抵抗のマップの特性を示すダイアグラムである。ＦＩＧ．８は、コントローラが格納する、最低エンジン回転速度のマップの特性を示すダイアグラムである。ＦＩＧ．９は、コントローラが実行する変速制御ルーチンを説明するためのフローチャートである。ＦＩＧ．１０は、コントローラが格納する基本目標エンジン回転速度のマップの特性を示すダイアグラムである。ＦＩＧ．１１は、この発明の第２の実施形態によるコントローラが実行する、牽引状態フラグ設定ルーチンを説明するフローチャートである。ＦＩＧ．１２は、ＦＩＧ．１１に類似するが、この発明の第３の実施形態を示す。ＦＩＧ．１３は、この発明の第４の実施形態による牽引車両と牽引車両の概略平面図である。ＦＩＧ．１４は、この発明の第４の実施形態によるコントローラが実行する、牽引状態フラグ設定ルーチンを説明するフローチャートである。

図面のＦＩＧ．１を参照すると、この発明の第１の実施形態による変速比制御装置は車両４１に適用される。車両４１は走行用動力源として内燃エンジン１を備える。内燃エンジン１にはＶ―ベルト式の無段変速機２が接続される。内燃エンジン１は例えばガソリンエンジンで構成される。

車両はドライバが操作するアクセルペダル３を備える。内燃エンジン１は電動モータ４に駆動される電子制御スロットル５を備える。アクセルペダル３と内燃エンジン１とは機械的に連結されず、コントローラ３１がアクセルペダル３の踏み込み量に応じた目標スロットル開度指令信号を電動モータ４に入力することで、スロットル５の開度は目標スロットル開度ｔＴＶＯへと制御される。

無段変速機２は、トルクコンバータ６、プライマリプーリ７，セカンダリプーリ８，プライマリプーリ７とセカンダリプーリ８に掛け回されたＶ―ベルト９と、を備える。プライマリプーリ７にはトルクコンバータ６を介して内燃エンジン１の回転が入力される。無段変速機２の出力回転はセカンダリプーリ８に接続されたファイナルドライブギヤ２１、２２からディファレンシャル２３を介して車輪２４に伝達される。

プライマリプーリ７とセカンダリプーリ８の各々は、Ｖ溝を形成する一対のシーブを備える。一対のシーブの一方は可動シーブ、もう一方は固定シーブで構成される。固定シーブに対して可動シーブを接近方向に駆動すると、Ｖ溝の幅が狭められる。逆に、固定シーブから可動シーブを離間方向に駆動すると、Ｖ溝の幅が広がる。Ｖ溝の幅の変化に応じて、Ｖ―ベルト９のプライマリプーリ７またはセカンダリプーリ８への巻き付き半径が変化し、結果として、無段変速機２の変速比が変化する。プライマリプーリ７の可動シーブは油圧供給装置１０が供給するプライマリプーリ圧Ｐｐｒｉに駆動される。セカンダリプーリ８の可動シーブは油圧供給装置１０が供給するセカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃに駆動される。コントローラ３１は。プライマリプーリ圧Ｐｐｒｉとセカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃの供給により、無段変速機２の変速比を目標変速比Ｉｔへと制御する

スロットル５のスロットル開度と、プライマリプーリ７へ供給するプライマリプーリ圧Ｐｐｒｉと、セカンダリプーリ８へ供給するセカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃとを制御するコントローラ３１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。

コントローラ３１には、アクセルペダル３の踏み込み量からアクセル開度ＡＰＯを検出するアクセルペダル踏み込み量センサ３２。電子制御スロットル５のスロットル開度ＴＶＯを検出するスロットル開度センサ３３、内燃エンジン１の回転速度Ｎｅを検出するクランク角センサ３４。プライマリプーリ７の回転速度である変速機入力回転速度Ｎｉｎを検出する回転速度センサ３５、セカンダリプーリ８の回転速度である変速機出力回転速度Ｎｏｕｔを検出する回転速度センサ３６。及び車速ＶＳＰを検出する車速センサ３７から、それぞれの検出データが信号として入力される。

コントローラ３１は、これらの信号に基づいて、電子制御スロットル５の目標スロットル開度ｔＴＶＯと無段変速機２の目標変速比ｔＩを算出する。コントローラ３１は、算出した目標スロットル開度ｔＴＶＯに応じた目標スロットル開度指令信号を電動モータ４に出力することで、電子制御スロットル５のスロットル開度を目標スロットル開度ｔＴＶＯへと制御する。コントローラ３１はまた、算出した目標変速比ｔＩを実現するプライマリプーリ圧Ｐｐｒｉとセカンダリプーリ圧Ｐｓｅｃを計算し、計算結果に対応する油圧指令指令を油圧供給装置１０に出力することで、無段変速機２の変速比を制御する。

ＦＩＧ．１３に示すように、車両４１が別の車両４２を牽引した状態（以下の説明では「牽引状態」と略称する。）で登坂路を昇る場合には、走行負荷が他の車両を牽引しない場合の走行負荷範囲を超えて特に大きくなる。

ＦＩＧ．２は、最ロー変速比の無段変速機２を介して車両４１を駆動する場合に、必要な車両駆動力を得るための最低エンジン回転速度の特性を示す。ここでは、比較例によるエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１の変化と、この発明による牽引状態でのエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ２の変化とが、車速ＶＳＰをパラメータとして重ねて示されている。エンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１とＮｅｍｉｎ２はいずれもアクセラレータ全開時の値である。比較例によるエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１は車両の非牽引状態での最低エンジン回転速度に相当する。このダイアグラムによれば、車速ＶＳＰが一定車速ＶＳＰ１の場合には、車両が非牽引状態での最低エンジン回転速度はＮｅｍｉｎ１０、車両が牽引状態での最低エンジン回転速度はＮｅｍｉｎ２０となる。

比較例のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１は、駆動力要求と、騒音及び振動に関する要求とのバランスを考慮して定められる。すなわち、平坦路走行時にエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１を高くすれば、最ロー変速比の無段変速機２を介して車両４１を駆動する際に発生する車両駆動力が大きくなって走行し易くなる。同時に、内燃エンジン１の発生する騒音が大きくなり運転フィーリングが悪くなる。そこで、エンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１は、平坦路走行でのエンジン騒音によって運転フィーリングが悪くならない範囲で、できるだけ高い回転速度に設定される。

ＦＩＧＳ．３Ａ−３Ｃは、車両が牽引状態で平坦路を走行している状態から、登坂路にさしかかり、登坂路を走行する場合の車両の走行負荷の変化と、エンジンの回転速度の変化を例示している。具体的には、ＦＩＧＳ．３Ａ−３Ｃは、車両が平坦路を走行中、時刻ｔ１で登坂路にさしかかり、一定車速を維持しようとドライバがアクセルペダルを踏み込み、時刻ｔ３でドライバがアクセルペダルを少し戻し、その後再びアクセルペダルを踏み込んで再加速する状況を示している。この間の車速ＶＳＰはＦＩＧ．２に示された一定値ＶＳＰ１にほぼ維持されるものとする。ＦＩＧ．３Ｂには、車速ＶＳＰ１における非牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１０と牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ２０が重ねて示されている。
ＦＩＧ．３Ａを参照すると、車両の走行負荷は時刻ｔ１に平坦路より登坂路に進入してからしばらくの間が最も大きい。登坂路に進入したあと平坦路と同等の車速が得られるようになると、走行負荷は減少する。

ＦＩＧ．３Ｂを参照すると、図に示された基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０は車両の走行負荷の変化に対して必要な車両駆動力を得るための最低エンジン回転速度を意味する。基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０は、牽引状態での登坂路を走行することに伴う走行負荷の増大に対応して増加する。走行負荷が減少すると、基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０も減少する。
非牽引状態で平坦路を走行する場合には、基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０がエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１０を超えることはない。しかしながら、車両が牽引状態で登坂路を走行する場合には、時刻ｔ２から時刻ｔ６の区間で基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０がエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１０を超えてしまう。

つまり、平坦路走行に適合したエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１０は牽引状態での登坂路走行には適合しない。ＦＩＧ．３Ｃの比較例は、最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔにエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１０を適用し、車両が牽引状態で登坂路を走行する場合を示す。この比較例によれば、時刻ｔ３でドライバがアクセルペダルを少し戻すと、目標エンジン回転速度Ｎｅ＊＊は時刻ｔ５にエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１０まで低下してしまう。その後、ドライバがアクセルペダルを再び踏み込むと、エンジン回転速度がこの落ち込みから回復するのに時間を要し、車両の再加速性が損なわれることになる。

この発明の第１の実施形態による変速比制御装置は、車両が牽引状態で走行中の目標エンジン回転速度Ｎｅ＊＊の以上のような立ち上がり遅れを回避するため、ＦＩＧ．２に示すように、比較例のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１よりも高いエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ２を新たに導入する。以下の説明では、エンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ２を「牽引状態の最低エンジン回転速度」と称する。一方、エンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１を「非牽引状態の最低エンジン回転速度」と称する。図に示されるように、牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ２は、すべての車速域で非牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１よりも高い。変速比制御装置は、車両が牽引状態かどうかを判定し、牽引状態と判定した場合には、非牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１に代えて、牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ２を適用することで、無段変速機２の変速制御を行なう。

ＦＩＧ．３Ｂを参照して、牽引状態において車速ＶＳＰがほぼ一定で平坦路を走行している状態から、登坂路に進入して、登坂路を走行する場合の、最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔの変化を説明する。

牽引状態におけるエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ２が適用されると、牽引状態の車両が車速をほぼ一定車速ＶＳＰ１に保って平坦路より登坂路に進入する場合に、登坂中の最低エンジン回転速度はＦＩＧ．２のダイアグラムからＮｅｍｉｎ２０となる。ＦＩＧ．３Ｂを参照すると、牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ２０は、基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０の上に位置している。前述のように、基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０は車両の走行負荷の変化に対して必要な車両駆動力を得るための最低エンジン回転速度である。したがって、エンジン回転速度が牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ２０を下回っても、基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０以上に保たれていれば、車両の再加速は速やかに行われる。この発明の第１実施形態では、ＦＩＧ．３Ｃに実線で示すように基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０をそのまま最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔとして適用する。

前述のように時刻ｔ３にドライバがアクセルペダル３を一端戻し、その直後に再度アクセルペダル３を踏み込んで再加速する場合に、本発明の第１実施形態では次のようになる。すなわち、登坂路の途中でアクセルペダル３を一端戻すことで、目標エンジン回転速度Ｎｅ＊＊は一気に低下するが、目標エンジン回転速度Ｎｅ＊＊の低下はＦｉｇ。３Ｂの実線に示される最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔに到達する時刻ｔ４で止まる。つまり、目標エンジン回転速度Ｎｅ＊＊が最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔを超えて低下することはない。ドライバがアクセルペダル３を再び踏み込むと、目標エンジン回転速度Ｎｅ＊＊は最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔから離れて上昇する。

時刻ｔ２からｔ６の区間では、本発明の第１実施形態による最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔは比較例の最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔより高いので、その分、目標エンジン回転速度Ｎｅ＊＊の落ち込みが少なくなる。結果として、牽引状態での登坂路走行時に時刻ｔ２からｔ６の区間で発生する目標エンジン回転速度Ｎｅ＊＊の立ち上がり遅れが抑制され、牽引状態での登坂路走行時における再加速性能を改善することができる。

なお、牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ２は、非牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１よりも高いので、牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ２を採用すると、内燃エンジンの発生する騒音は大きくなる。しかしながら、非牽引状態での平坦路走行時と相違して、牽引状態での登坂路走行時には、牽引負荷の存在をドライバが認識しているので、エンジン騒音が多少大きくなっても許容されると考えられる。

ＦＩＧ．４を参照して、以上の制御のためにコントローラ３１が実行する最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔの算出ルーチンを説明する。コントローラ３１は車両の走行中にこのルーチンを一定間隔、例えば１０ミリ秒ごと、に実行する。

ステップＳ１でコントローラ３１は基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０を算出する。

ＦＩＧ．５を参照して、基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０の算出方法を説明する。

コントローラ３１は、車両駆動力算出部２６、車両加速度算出部２７、走行負荷算出部２８、基本最低エンジン回転速度算出部２９とで構成される基本最低エンジン回転速度算出部２５を備える。

車両駆動力算出部２６はエンジントルクと無段変速機２の実変速比から車両の駆動力Ｆｄ（ニュートン（Ｎ））を算出する。例えば、エンジントルクと変速比をパラメータとする所定のマップを予め作成しておき、エンジントルクと実変速比からそのマップを検索することにより、車両の駆動力Ｆｄを求めることができる。エンジントルクについては、エンジンの負荷と回転速度をパラメータとする所定のマップを予め作成しておき、エンジンの負荷と回転速度からそのマップを検索することにより、エンジントルクを求めればよい。実際の変速比ｒＩは、回転速度センサ３５が検出する変速機入力回転速度Ｎｉｎと回転速度センサ３６が検出する変速機出力回転速度Ｎｏｕｔから次式により算出する。

ｒＩ＝Ｎｉｎ／Ｎｏｕｔ（１）

車両加速度算出部２７は車速センサ３７が検出する車速ＶＳＰに基づいて車両の加速度αを算出する。車両の加速度αは車速ＶＳＰの微分値であるので、所定時間当たりの車速ＶＳＰの変化量を求め、求めた値を車両の加速度αとすればよい。

走行負荷算出部２８は、次式（２）の運動方程式に基づき車両駆動力Ｆｄと車両加速度αから走行負荷（Ｎ）を算出する。

Ｆ＝Ｍ・α＝Ｆｄ−Ｒ−Ｘ＝Ｆｄ−（Ｒ＋Ｘ）（２）
ただし、Ｍ：車両重量；
Ｒ：ころがり抵抗（空気抵抗を含む）（Ｎ）；
Ｘ：登坂路走行や牽引状態で増える抵抗（Ｎ）。

式（２）において、
Ｒ＋Ｘ＝Ｒｄｒｖ（３）
とおき、Ｒｄｒｖを「走行負荷」と定義する。式（３）から分かるように、走行負荷は牽引状態によって増える抵抗だけでなく、登坂路走行によって増える抵抗をも含む。比較例では転がり抵抗Ｒまでは考慮しているが、登坂路走行や牽引状態で増える抵抗Ｘについては考慮していない。走行負荷Ｒｄｒｖは次式（４）で得られる。

Ｒｄｒｖ＝Ｆｄ−Ｍ・α （４）

式（４）は式（２）式を変換することで得られる。車両駆動力Ｆｄと車両加速度αは前述の方法で算出する。これらを車両重量Ｍとともに式（４）に代入すれば、走行負荷Ｒｄｒｖを算出できる。

基本最低エンジン回転速度算出部２９は、走行負荷ＲｄｒｖからＦＩＧ．６に示す特性の予めコントローラ３１のＲＯＭに格納されたマップを参照して、基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０を算出する。基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０は最ロー変速比の無段変速機２を介して車両４１を駆動する場合に必要な車両駆動力が得られる最低のエンジン回転速度を意味する。基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０は、平坦路であるか登坂路であるか、及び牽引状態であるか牽引状態でないかを考慮して決められる。すなわち、これらは走行負荷Ｒｄｒｖとして、ＦＩＧ．６の基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０のマップのパラメータに用いられている。図に示すように走行負荷Ｒｄｒｖが大きくなるほど、高い基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０が必要とされる。

再びＦＩＧ．４を参照すると、コントローラ３１は、ステップＳ１で基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０を算出した後、ステップＳ２で牽引フラグから車両４１が牽引状態にあるか否かを判定する。

ＦＩＧ．５を参照すると、コントローラ３１はこの判定に用いる牽引フラグを、転がり抵抗算出部５２、減算部５３、比較部５４とで構成される牽引状態判定部５１において設定する。この図に示す各ブロックもコントローラの各機能を、仮想的なユニットとして示したものであり、物理的な存在を意味しない。

ころがり抵抗算出部５２は、車速ＶＳＰからＦＩＧ．７に示す特性のあらかじめコントローラ３１のＲＯＭに格納されたマップを参照して、転がり抵抗Ｒ（Ｎ）を算出する。なお、転がり抵抗Ｒには車両の空気抵抗も含まれる。減算部５３は式（３）に基づき、走行負荷Ｒｄｒｖから転がり抵抗Ｒを差し引くことで、登坂路走行や牽引状態による増加抵抗Ｘ（Ｎ）を算出する。

比較部５４は登坂路走行や牽引状態による増加抵抗Ｘとしきい値（Ｎ）を比較する。登坂路走行や牽引状態で増える抵抗Ｘがしきい値以上の場合には、牽引状態であると判断し、牽引状態フラグを１に設定する。なお、牽引状態フラグはエンジンの始動時または車両の運転開始時にゼロに初期設定される。ここで、牽引状態であると判断される場合には、牽引状態での登坂路走行時の他に、牽引状態での平坦路走行や非牽引状態での登坂路走行が含まれる。一方、登坂路走行や牽引状態による増加抵抗Ｘがしきい値未満の場合には、非牽引状態であると判断し、牽引状態フラグをゼロにリセットする。

しきい値は、エンジン回転速度下限値として牽引状態のＮｅｍｉｎ２を用いるか、非牽引状態のＮｅｍｉ１を用いるかを判別するための値である。しきい値は予め適合により設定しておく。

再びＦＩＧ．４を参照すると、コントローラ３１はステップＳ２で牽引判定部５１から出力される牽引状態フラグを判定する。牽引フラグが１の場合は、コントローラ３１はステップＳ３の処理を行なう。牽引フラグがゼロの場合は、コントローラ３１はステップＳ７の処理を行なう。

ステップＳ３で、コントローラ３１は車速センサ３７が検出する車速ＶＳＰからＦＩＧ．８の実線に示す特性の予めＲＯＭに格納されたマップを参照して、牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ２を算出する。ＦＩＧ．８の実線に示すように牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ２は車速ＶＳＰが大きくなるほど高くなる値である。ＦＩＧ．８のマップはあらかじめ適合により設定しておく。

コントローラ３１は次のステップＳ４で、基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０と牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ２とを比較する。基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０が牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ２以上の場合には、コントローラ３１はステップＳ５で最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔとして牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ２を設定する。ここで、最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔとして牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ２を設定するのは、騒音抑制を考慮しているためである。

一方、ステップＳ４で、基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０が牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ２未満の場合には、コントローラ３１はステップＳ６で最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔとして基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０を設定する。目標エンジン回転速度が基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０以上である限りは、牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ２を下回っても再加速に関する問題は生じない。再加速に支障がない限り、騒音抑制のために目標エンジン速度を低くすることが望ましい。そこで、コントローラ３１はステップＳ６で最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔとして基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０を設定する。

一方、ステップＳ７でコントローラ３１は、車速センサ３７により検出される車速ＶＳＰからＦＩＧ．８の破線に示す特性の予めＲＯＭに格納されたマップを参照して、非牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１を算出する。図の破線に示すように非牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１も車速ＶＳＰが高くなるほど高くなる値である。牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ２はこの非牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１よりも全ての車速域で高くなっている。

ステップＳ８でコントローラ３１は、基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０と非牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１を比較する。基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０が非牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１以上の場合には、コントローラ３１はステップＳ９で、最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔとして非牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１を設定する。基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０が非牽引状態のエンジン回転速度下限値Ｎｅｍｉｎ１未満の場合には、コントローラ３１はステップＳ１０で、最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔとして基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０を設定する。

以上のようにして設定した最低エンジン回転速度ＮｅｂｅｓｔはＲＡＭに記憶させておく。

ＦＩＧ．９を参照して、コントローラ３１が最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔを用いて実行する無段変速機２の変速制御ルーチンを説明する。コントローラ３１は車両の走行中にこのルーチンを一定間隔、例えば１０ミリ秒ごと、に実行する。

ステップＳ２１でコントローラ３１は、車速ＶＳＰ、アクセル開度ＡＰＯからＦＩＧ．１０に示す特性のマップを参照して、基本目標エンジン回転速度Ｎｅ＊を算出する。

ステップＳ２２でコントローラ３１は基本目標エンジン回転速度Ｎｅ＊を最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔと比較する。基本目標エンジン回転速度Ｎｅ＊が最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ以下の場合には、コントローラ３１は目標エンジン回転速度Ｎｅ＊＊を最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔで制限すべくに、目標エンジン回転速度Ｎｅ＊＊として最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔを設定する。

目標エンジン回転速度Ｎｅ＊＊として最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔを設定するのは、次の理由からである。すなわち、前述のように最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔは、最ロー変速比の無段変速機２を介して車両４１を駆動する場合に必要な車両駆動力が得られるように設定された最低のエンジン回転速度である。基本目標エンジン回転速度Ｎｅ＊が最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ以下の場合に、目標エンジン回転速度Ｎｅ＊＊として基本目標エンジン回転速度Ｎｅ＊を設定すると、最ロー変速比の無段変速機２を介して車両４１を駆動する際に、必要な車両駆動力が得られなくなる。そこで、目標エンジン回転速度Ｎｅ＊＊として、基本目標エンジン回転速度Ｎｅ＊に代えて最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔを設定することで、最ロー変速比の無段変速機２を介して車両４１を駆動する際の車両駆動力が不足しないようにするのである。

一方、基本目標エンジン回転速度Ｎｅ＊が最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ以上の場合は、目標エンジン回転速度Ｎｅ＊＊として基本目標エンジン回転速度Ｎｅ＊をそのまま出力しても、最ロー変速比の無段変速機２を介して車両４１を駆動する際に、必要な車両駆動力を得ることができる。つまり、目標エンジン回転速度Ｎｅ＊＊を最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔに制限する必要がないので、基本目標エンジン回転速度Ｎｅ＊をそのまま目標エンジン回転速度Ｎｅ＊＊として出力する。

ステップＳ２５でコントローラ３１は、目標エンジン回転速度＊＊を、回転速度センサ３６により検出される変速機出力回転速度Ｎｏｕｔで除算することにより、つまり次式（５）により無段変速機２の目標変速比ｔＩを算出する。

ｔＩ＝Ｎｅ＊＊／Ｎｏｕｔ（５）

ステップＳ２６でコントローラ３１は、目標変速比ｔＩを油圧アクチュエータ１０への指令信号に変換して出力する。

この実施形態では、走行負荷に基づきコントローラ３１が、ＦＩＧ．４の最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔの算出ルーチンを実行する。すなわちステップＳ２で車両の走行負荷が所定値以上かどうかを判定し、車両の走行負荷が所定値以上の場合は、ステップＳ５又はＳ６で最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔを設定する。車両の走行負荷が所定値未満の場合は、ステップＳ９またはＳ１０で最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔを設定する。ステップＳ９またはＳ１０で設定される最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔを第２の値、ステップＳ５またはＳ６で設定される最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔを第１の値とすると、第２の値は第１の値より大きい。コントローラ３１はこのようにして設定した最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔを用いて、ＦＩＧ．９の変速制御ルーチンの実行により、ステップＳ２１−Ｓ２５で無段変速機２の目標変速比ｔＩを決定し、ステップＳ２６で無段変速機２の変速比をも目標変速比ｔＩへと制御する。

したがって、牽引状態での登坂など走行負荷が増大した状態での走行においては、非牽引状態のように走行負荷が小さい状態における最低エンジン回転速度が適用されず、走行負荷が増大した状態での走行においても好ましい再加速性能を維持することができる。

詳細には、コントローラ３１は、第１の値と第２の値とを走行負荷に応じて設定する。すなわち、ステップＳ６とＳ１０で用いる基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０をＦＩＧ．５に示す走行負荷算出部２８が算出する走行負荷Ｒｄｒｖに基づき算出する。そのため、走行負荷Ｒｄｒｖの変化に応じて最適の基本最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔ０を算出することができ、車両の再加速性能とエンジン騒音の抑制という相反する課題を同時に満たすうえで好ましい効果が得られる。

さらに、この発明の第１の実施形態による変速比制御装置は、内燃エンジン１の負荷としてアクセルペダル踏み込み量センサ３２が検出したアクセル開度ＡＰＯと、エンジンの回転速度Ｎｅを検出するクランク角センサ３４と、車速ＶＳＰを検出する車速センサ３７とを備えている。コントローラ３１はＦＩＧ．５に示す駆動力算出部２６において、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転速度Ｎｅからマップを参照してエンジントルクを算出する。駆動力算出部２６においてはさらに、エンジントルクと無段変速機２の実変速比とから車両の駆動力Ｆｄが計算される。一方、車両加速度算出部２７において車速ＶＳＰから車両加速度αが算出される。そして、走行負荷算出部２８において、駆動力Ｆｄと車両加速度αから走行負荷Ｒｄｒｖが算出される。

アクセルペダル踏み込み量センサ３２と、クランク角センサ３４と、車速センサ３７とは、変速比制御装置においても使用されていたセンサであるしたがって、新たなセンサ等を追加することなく走行負荷Ｒｄｒｖを求めることができる。また、このような計算方法により、別の車両４２を牽引することによって増加する抵抗や登坂路を登坂することによって増加する抵抗についても、走行負荷Ｒｄｒｖに含めることができる。

次にＦＩＧ．１１を参照して、この発明の第２の実施形態を説明する。

ＦＩＧ．１１はこの発明の第２の実施形態によるコントローラ３１が実行する牽引状態フラグ設定ルーチンを示す。第１の実施形態においては、牽引判定部５１で牽引状態フラグを設定していたが、この実施形態では、コントローラ３１が牽引状態フラグ設定ルーチンを実行することで牽引状態フラグを設定する。コントローラ３１は車両の走行中にこの牽引状態フラグ設定ルーチンを一定間隔、例えば１０ミリ秒ごと、に実行する。

この実施形態においては、ＦＩＧ．１に示すように、車両が備えるナビゲーションシステム３８からコントローラ３１に車両が走行する路面の勾配θ（％）が入力される。コントローラ３１は、ステップＳ３１で路面勾配θ（％）をしきい値としての１０（％）と比較する。なお、路面勾配θは、走行路面上の２点の高さの差と距離から次式（６）によりｔａｎθとして求める。

ｔａｎθ＝（２点の高さの差）／（２点を結ぶ距離）（６）

路面勾配θは次式（７）により求めることができる。

θ＝ａｒｃｔａｎ｛（２点の高さの差）／（２点を結ぶ距離）｝（７）

式（７）で用いるａｒｃｔａｎの関数をナビゲーションシステム３８に予め組み込んでおくことも好ましい。さて、コントローラ３１はステップＳ３１で路面勾配θが１０（％）以上であれば、牽引状態であると判断して、ステップＳ３２で牽引状態フラグを１にセットする。牽引状態フラグは内燃エンジン１の始動時または車両の運転開始時にゼロに初期設定される。ステップＳ３１で路面勾配θが１０（％）未満の場合には、コントローラ３１は牽引状態でないと判断して、ステップＳ３３で牽引状態フラグをゼロにリセットする。

走行負荷Ｒｄｒｖに基づいて牽引状態にあるか否かを判定する第１の実施形態のコントローラ３１は、牽引状態での登坂路走行にかぎらず、牽引状態での平坦路走行や非牽引状態での登坂路走行についても、牽引状態と判定する可能性がある。この実施形態によれば、路面勾配θに基づいて牽引状態かどうかを判定するので、牽引状態での平坦路走行時に牽引状態と判定されることはない。この実施形態は、したがって、第１の実施形態の簡易版に相当する。この実施形態によるコントローラ３１は、ＦＩＧ．１１の牽引状態フラグ設定ルーチンの実行により設定した牽引状態フラグを用いてＦＩＧ．４の最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔの算出ルーチンを実行する。

この実施形態によれば簡易な構成でこの発明を実行することが可能である。

ＦＩＧ．１２を参照して、この発明の第３の実施形態を説明する。

第１の実施形態及び第２の実施形態によるコントローラ３１は、ドライバの意思に関係なく車両が牽引状態にあるかどうかを判定していた。この実施形態においては、ＦＩＧ．１に示すように車両の運転席にドライバが操作する牽引スイッチ３９が設けられる。コントローラ３１は牽引スイッチ３９のＯＮ／ＯＦＦに基づいて車両が牽引状態にあるかどうかを判定する。

そのために、この実施形態によるコントローラ１３は、第２の実施形態のＦＩＧ．１１の牽引状態フラグ設定ルーチンに代えて、ＦＩＧ．１２の牽引状態フラグ設定ルーチンを実行する。他の構成は、第２の実施形態のコントローラ１３と同じである。

この実施形態では、牽引状態と非牽引状態の最低エンジン回転速度の切り換えを実質的にドライバにゆだねることとなる。すなわち、牽引状態での登坂路走行に必要な駆動力を得たいとドライバが思えば、ドライバは牽引スイッチ３９をＯＦＦからＯＮに切換える。

ＦＩＧ．１２を参照すると、コントローラ１３はステップＳ４１で牽引スイッチ３９がＯＮかどうかを判定する。牽引スイッチ３９がＯＮの場合は、コントローラ３１は牽引状態であると判断し、ステップＳ３２で牽引状態フラグを１に設定する。牽引状態フラグは他の実施形態と同様に内燃エンジン１の始動時または車両の運転開始時にゼロに初期設定される。一方、ステップＳ４１で牽引スイッチ３９がＯＮでない場合は、コントローラ３１は牽引状態でないと判断し、ステップＳ３３で牽引状態フラグをゼロにリセットする。

この実施形態によるコントローラ３１は、ＦＩＧ．１２の牽引状態フラグ設定ルーチンの実行により設定した牽引状態フラグを用いてＦＩＧ．４の最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔの算出ルーチンを実行する。

この実施形態によれば、ドライバの要求に応じた最低エンジン回転速度の切り換えを行なうことができる。

ＦＩＧＳ．１３と１４を参照して、この発明の第４の実施形態を説明する。

ＦＩＧ．１３を参照すると、この実施形態では、車両４１と被駆動車両４２とを一対のカプラー４３と４４で結合する。カプラー４３と４４は操作に応じて締結され、解放される。

一対のカプラー４３と４４が締結されているかどうかを判定するため、この実施形態による変速比制御装置は、一対のカプラー４３と４４が締結された状態でＯＮになり、一対のカプラー４３と４４の非締結状態でＯＦＦとなる締結スイッチ４５を備える。運転席にも、締結スイッチ４５からの信号に応じて、一対のカプラー４３と４４が締結状態で点灯し、非締結状態で消灯するランプを設けておく。コントローラ３１は締結スイッチ４５からの信号に基づいて、コントローラ３１が牽引状態にあるかどうかの判定を行なう。

この実施形態によるコントローラ１３は、第２の実施形態のＦＩＧ．１１の牽引状態フラグ設定ルーチンに代えて、ＦＩＧ．１４の牽引状態フラグ設定ルーチンを実行する。他の構成は、第２の実施形態のコントローラ１３と同じである。

ＦＩＧ．１４を参照すると、コントローラ３１はステップＳ５１では締結スイッチ４５がＯＮかどうかを判定する。締結スイッチ４５がＯＮであれば、コントローラ３１は牽引状態であると判断し、ステップＳ３２で牽引状態フラグを１にセットする。牽引状態フラグは他の実施形態と同様に内燃エンジン１の始動時または車両の運転開始時にゼロに初期設定される。一方、ステップＳ５１で締結スイッチ４５がＯＮでない場合には、コントローラ３１は牽引状態でないと判断し、ステップＳ３３で牽引状態フラグをゼロにリセットする。

この実施形態によるコントローラ３１は、ＦＩＧ．１４の牽引状態フラグ設定ルーチンの実行により設定した牽引状態フラグを用いてＦＩＧ．４の最低エンジン回転速度Ｎｅｂｅｓｔの算出ルーチンを実行する。

この実施形態によれば、カプラー４３と４４の締結状態と非締結状態を確実に最低エンジン回転速度の切り換え反映させることができる。

以上の説明に関して２０１２年４月２日を出願日とする日本国における特願２０１２−８４０２０号、の内容をここに引用により合体する。

以上、この発明をいくつかの特定の実施例を通じて説明してきたが、この発明は上記の各実施例に限定されるものではない。当業者にとっては、クレームの技術範囲でこれらの実施例にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。

以上のように、この発明の変速比制御によれば、車両が別の車両を牽引して登坂路を走行する際の再加速性能を改善することができる。別の車両を牽引する機会の多い牽引用車両にこの発明を適用することで、車両の再加速性能の維持と騒音の抑制に関して好ましい効果を期待することができる。

この発明の実施例が包含する排他的性質あるいは特長は以下のようにクレームされる。

Claims

内燃エンジンと内燃エンジンに接続された自動変速機を備える車両、のための変速比制御装置において；
車両の走行負荷を検出する車両走行負荷検出センサと；
次のようにプログラムされたプログラマブルコントローラ：
走行負荷が所定値以上かどうかを判定し；
走行負荷が所定値以上でない場合には、最低エンジン回転速度を第１の値に設定し；
走行負荷が所定値以上の場合には、最低エンジン回転速度を、第１の値より大きな第２の値に設定し；
内燃エンジンの回転速度が最低エンジン回転速度以上となるように、自動変速機の目標変速比を設定し；
自動変速機の変速比を目標変速比へと制御する、
とを備える、変速比制御装置。
コントローラは第１の値と第２の値を走行負荷に応じて設定するようさらにプログラムされる、請求項１の変速比制御装置。
車両走行負荷検出センサは、内燃エンジンの負荷を検出するエンジン負荷センサと、内燃エンジンの回転速度を検出する回転速度センサと、車両の速度を検出する車速センサとで構成され、
コントローラは内燃エンジンの負荷と内燃エンジンの回転速度から車両の駆動力を計算し、車両の速度から車両の加速度を計算し、車両の駆動量と車両の加速度から走行負荷を計算するようさらにプログラムされる、請求項１または２の変速比制御装置。
車両走行負荷検出センサは、車両の走路面の勾配を検出する路面勾配検出センサで構成され、
コントローラは：
走路面の勾配と予め定めた路面勾配のしきい値とを比較し；
走路面の勾配がしきい値以上の場合に、車両の走行負荷が所定値より大きいと判定するよう、さらにプログラムされる、請求項１から３のいずれかの変速比制御装置。
車両は車室を備え、車両走行負荷検出センサは、車室内に設けられた、ドライバが操作する牽引スイッチで構成され、
コントローラは、牽引スイッチがオンの場合に、車両の走行負荷が所定値より大きいと判定するよう、さらにプログラムされる、請求項１から３のいずれかの変速比制御装置。
車両は、車両と車両に牽引される牽引車両とを連結するカプラーを備え、
車両走行負荷検出センサは、カプラーが牽引車両を連結するとオンになり、カプラーが牽引車両を切り離すとオフになるスイッチで構成され、
コントローラは、スイッチがオンの場合に、車両の走行負荷が所定値より大きいと判定するよう、さらにプログラムされる、請求項１から３のいずれかの変速比制御装置。
内燃エンジンと内燃エンジンに接続された自動変速機を備える車両、のための変速比制御装置において；
車両の走行負荷を検出する手段と；
走行負荷が所定値以上かどうかを判定する手段と；
走行負荷が所定値以上でない場合には、最低エンジン回転速度を第１の値に設定する手段と；
走行負荷が所定値以上の場合には、最低エンジン回転速度を、第１の値より大きな第２の値に設定する手段と；
内燃エンジンの回転速度が最低エンジン回転速度以上となるように、自動変速機の目標変速比を設定する手段と；
自動変速機の変速比を目標変速比へと制御する手段と、
とを備える、変速比制御装置。
内燃エンジンと内燃エンジンに接続された自動変速機を備える車両、のための変速比制御方法において；
車両の走行負荷を検出し；
走行負荷が所定値以上かどうかを判定し；
走行負荷が所定値以上でない場合には、最低エンジン回転速度を第１の値に設定し；
走行負荷が所定値以上の場合には、最低エンジン回転速度を、第１の値より大きな第２の値に設定し；
内燃エンジンの回転速度が最低エンジン回転速度以上となるように、自動変速機の目標変速比を設定し；
自動変速機の変速比を目標変速比へと制御する、
変速比制御方法。