KR20180111995A - 자동 변속기의 제어 장치 - Google Patents

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KR20180111995A
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겐 오카하라
히로야스 다나카
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쟈트코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 자동 변속기의 제어 장치는, 무단 변속 기구(CVT)와, 주행 상태에 기초하여 목표 변속비를 연산하는 목표 변속비 연산부(101)와, 상기 무단 변속 기구(CVT)의 상태를 나타내는 실제 값에 기초하여 피드백 제어하는 피드백 제어부(103)와, 주행 상태에 기초하여 상기 피드백 제어의 위상 진각 보상을 행하는 위상 보상부(104)와, 차량의 불안정한 주행 상태를 검출하였을 때는, 상기 위상 보상부(104)에 의한 위상 진각 보상을 정지하는 위상 보상 제어부(109)를 구비한다. 본 발명은, 이에 의해 차량의 거동의 변화를 억제하는 것이 가능해지고, 나아가 운전자에게 주는 위화감을 억제할 수 있다.

Description

자동 변속기의 제어 장치
본 발명은, 차량에 탑재되는 무단 변속 기구를 구비한 자동 변속기의 제어 장치에 관한 것이다.
종래, 특허문헌 1에는, 목표 변속비로 되도록 제어할 때, 위상 진각 보상을 행하여 변속 제어를 행하는 기술이 개시되어 있다.
그러나 위상 진각 보상을 행할 때의 위상 진각량은, 주행 상태에 따라서 최적값이 상이하기 때문에, 주행 상태에 따라서는 적절한 위상 진각 보상을 행할 수 없어, 운전자에게 위화감을 줄 우려가 있었다.
일본 특허 공개 제2002-106700호 공보
본 발명은, 상기 과제에 착안하여 이루어진 것으로, 주행 상태에 상관없이 운전자에게 주는 위화감을 억제할 수 있는 자동 변속기의 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 자동 변속기의 제어 장치에서는, 무단 변속 기구와, 주행 상태에 기초하여 목표 변속비를 연산하는 목표 변속비 연산부와, 상기 무단 변속 기구의 상태를 나타내는 실제 값에 기초하여 피드백 제어하는 피드백 제어부와, 주행 상태에 기초하여 상기 피드백 제어의 위상 진각 보상을 행하는 위상 보상부와, 차량의 불안정한 주행 상태를 검출하였을 때는, 상기 위상 보상부에 의한 위상 진각 보상을 정지하는 위상 보상 제어부를 구비하였다.
따라서, 차량의 불안정한 상태를 검출하였을 때는, 위상 진각 보상을 정지하기 때문에, 운전자에게 주는 위화감을 억제할 수 있다.
도 1은 실시예 1의 무단 변속기의 제어 장치를 나타내는 시스템도이다.
도 2는 실시예 1의 컨트롤 유닛 내의 개략을 나타내는 제어 블록도이다.
〔실시예 1〕
도 1은 실시예 1의 자동 변속기의 제어 장치를 나타내는 시스템도이다. 실시예 1의 차량은, 내연 기관인 엔진(1)과, 자동 변속기를 갖고, 차동 기어를 통해 구동륜인 타이어(8)에 구동력을 전달한다. 자동 변속기로부터 타이어(8)로 접속하는 동력 전달 경로를 총칭하여 파워 트레인(PT)이라고 기재한다.
자동 변속기는, 토크 컨버터(2)와, 오일 펌프(3)와, 전후진 전환 기구(4)와, 무단 변속 기구(벨트식 무단 변속 기구)(CVT)를 갖는다. 토크 컨버터(2)는, 엔진(1)에 연결되어 오일 펌프(3)를 구동하는 구동 갈고리와 일체로 회전하는 펌프 임펠러(2b)와, 전후진 전환 기구(4)의 입력측(무단 변속 기구(CVT)의 입력축)과 접속되는 터빈 러너(2c)와, 이들 펌프 임펠러(2b)와 터빈 러너(2c)를 일체적으로 연결 가능한 로크업 클러치(2a)를 갖는다. 전후진 전환 기구(4)는, 유성 기어 기구와 복수의 클러치(4a)로 구성되어 있고, 클러치(4a)의 체결 상태에 따라 전진과 후진을 전환한다. 무단 변속 기구(CVT)는, 전후진 전환 기구(4)의 출력측(무단 변속기의 입력축)과 접속된 프라이머리 풀리(5)와, 구동륜과 일체로 회전하는 세컨더리 풀리(6)와, 프라이머리 풀리(5)와 세컨더리 풀리(6) 사이에 권회되어 동력 전달을 행하는 벨트(7)와, 각 유압 액추에이터에 대해 제어압을 공급하는 컨트롤 밸브 유닛(20)을 갖는다.
컨트롤 유닛(10)은, 운전자의 조작에 의해 레인지 위치를 선택하는 시프트 레버(11)로부터의 레인지 위치 신호(이하, 레인지 위치 신호를 각각 P 레인지, R 레인지, N 레인지, D 레인지라고 기재함)와, 액셀러레이터 페달 개방도 센서(12)로부터의 액셀러레이터 페달 개방도 신호(이하, APO)와, 브레이크 스위치(17)로부터의 브레이크 페달 ON·OFF 신호와, 프라이머리 풀리(5)의 유압을 검출하는 프라이머리 풀리압 센서(15)로부터의 프라이머리 풀리압 신호와, 세컨더리 풀리(6)의 유압을 검출하는 세컨더리 풀리압 센서(16)로부터의 세컨더리 풀리압 신호와, 프라이머리 풀리(5)의 회전수를 검출하는 프라이머리 풀리 회전수 센서(13)로부터의 프라이머리 회전수 신호(Npri)와, 세컨더리 풀리(6)의 회전수를 검출하는 세컨더리 풀리 회전수 센서(14)로부터의 세컨더리 회전수 신호(Nsec)와, 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 센서(18)로부터의 엔진 회전수 신호(Ne)와, 차량의 전후 가속도를 검출하는 G 센서(19)로부터의 가속도 신호(G)를 판독한다. 또한, 프라이머리 회전수 신호(Npri)는, D 레인지의 경우, 클러치(4a)의 체결에 의해 터빈 회전수와 일치한다는 점에서, 이하, 터빈 회전수(Nt)라고도 기재한다.
컨트롤 유닛(10)은, 레인지 위치 신호에 따른 클러치(4a)의 체결 상태를 제어한다. 구체적으로는 P 레인지 혹은 N 레인지이면 클러치(4a)는 해방 상태로 하고, R 레인지이면 전후진 전환 기구(4)가 역회전을 출력하도록 컨트롤 밸브 유닛(20)에 제어 신호를 출력하고, 후진 클러치(혹은 브레이크)를 체결한다. 또한, D 레인지이면 전후진 전환 기구(4)가 일체 회전하여 정회전을 출력하도록 컨트롤 밸브 유닛(20)에 제어 신호를 출력하고, 클러치(4a)를 체결한다. 또한, 세컨더리 회전수에 기초하여 차속(VSP)을 산출한다.
도 2는, 실시예 1의 컨트롤 유닛(10) 내에 있어서의 제어 구성을 나타내는 블록도이다. 컨트롤 유닛(10)은, 목표 변속비 연산부(101)와, 편차 연산부(102)와, 피드백 제어부(103)와, 위상 보상부(104)와, 가산부(105)와, 지령 신호 발산 검지부(106)와, 유압 진동 검지부(107)와, 차량 진동 검지부(108)와, 위상 보상 제어부(109)와, 로크업 클러치(2a)의 체결 상태를 제어하는 로크업 제어부(110)를 갖는다.
목표 변속비 연산부(101)에서는, APO 신호와 차속(VSP)에 기초하여 최적의 연비 상태를 달성 가능한 변속 맵으로부터 목표 변속비(ir*)를 연산한다. 편차 연산부(102)에서는, 무단 변속 기구(CVT)의 상태를 나타내는 실제 값인 프라이머리 회전수 신호(Npri)와 세컨더리 회전수 신호(Nsec)에 기초하는 실제 변속비(ir)를 검출하고, 실제 변속비(ir)와 목표 변속비(ir*)의 편차를 연산한다. 피드백 제어부(103)에서는, 설정된 목표 변속비(ir*)와 무단 변속 기구(CVT)의 상태를 나타내는 실제 값인 실제 변속비(ir)가 일치하도록 풀리 유압을 제어하는 솔레노이드에 대한 피드백 지령 신호를 연산한다.
위상 보상부(104)에서는, 피드백 제어부(103)에 의해 연산된 지령 신호에 대해, 주행 상태에 따른 위상 진각량 α를 연산하고, 위상 진각량 α에 기초하는 위상 보상 신호를 연산한다. 가산부(105)에서는, 피드백 지령 신호에 위상 보상 신호를 가산하여 최종적인 지령 신호를 연산한다. 지령 신호 발산 검지부(106)에서는, 최종적인 지령 신호가 발산되었는지 여부를 검지하고, 발산되지 않은 경우는 발산 플래그(F1)를 OFF로 하고, 발산된 경우는 발산 플래그(F1)를 ON으로 한다. 여기서, 지령 신호의 발산은, 주파수가 소정값 이상이고, 또한 진폭이 소정값 이상인 상태가 소정 시간 계속되었는지 여부에 기초하여 검지한다.
유압 진동 검지부(107)에서는, 먼저, 프라이머리 풀리압 센서(15) 및 세컨더리 풀리압 센서(16)에 의해 검출된 전압 신호를 유압 신호로 변환하고, 밴드 패스 필터 처리에 의해 DC 성분(제어 지령에 따른 변동 성분)을 제거하고, 진동 성분만을 추출한다. 그리고 진동 성분의 진폭을 산출하고, 프라이머리 풀리압 혹은 세컨더리 풀리압 중 어느 것의 진폭이 소정 진폭 이상인 상태가 소정 시간 이상 계속된 경우에는, 유압 진동 플래그(F2)를 ON으로 한다. 한편, 유압 진동 플래그(F2)가 ON인 상태에서, 진폭이 소정 진폭 미만인 상태가 소정 시간 이상 계속된 경우에는, 유압 진동 플래그(F2)를 OFF로 한다.
차량 진동 검지부(108)에서는, G 센서(19)에 의해 검출된 전후 가속도의 진동 성분을 추출하고, 진동 성분의 진폭이 소정값 이상인 상태가 소정 시간 이상 계속된 경우에는, 진동 플래그(F3)를 ON으로 한다. 한편, 진동 성분의 진폭이 소정 값 미만인 상태가 소정 시간 이상 계속된 경우에는, 진동 플래그(F3)를 OFF로 한다.
위상 보상 제어부(109)에서는, 발산 플래그(F1), 유압 진동 플래그(F2), 진동 플래그(F3)의 정보 및 레인지 위치 신호를 판독함과 함께, VSP와 APO에 의해 규정되는 동작점을 연산한다. 그리고 엔진 시동 후, 각종 플래그가 모두 OFF인 경우에는, 위상 보상부(104)에서의 위상 보상 신호의 출력을 허가하는 신호를 출력한다. 한편, 어느 하나의 플래그가 ON으로 된 경우에는, 위상 보상부(104)에서의 위상 보상 신호의 출력을 금지하는 신호를 출력함과 함께, 로크업 클러치(2a)를 해방하는 지령을 출력한다.
즉, 발산 플래그(F1), 유압 진동 플래그(F2), 진동 플래그(F3) 중 어느 것이 ON으로 된 경우, 위상 보상부(104)로부터 위상 보상 신호가 출력됨으로써, 오히려 지령 신호의 진동이 커질 우려가 있어, 진동이 증폭될 우려가 있다. 따라서, 위상 보상 신호의 출력을 금지함으로써, 피드백 제어만을 기능시키는 것으로 하였다. 이에 의해, 로버스트성이 높은 제어 구성을 얻을 수 있다. 또한, 로크업 클러치(2a)를 해방함으로써, 파워 트레인(PT)의 질량은, 엔진 질량이 가산된 질량으로부터 엔진 질량을 제외한 질량으로 변경할 수 있다. 공진 주파수는 파워 트레인(PT)의 질량과 상관을 갖기 때문에, 질량을 변경함으로써 공진 주파수를 이동시킬 수 있어, 진동을 억제할 수 있다.
또한, 위상 보상 제어부(109)에서는, 위상 보상부(104)로부터의 위상 보상 신호의 출력을 금지 후라도, 발산 플래그(F1) 또는 유압 진동 플래그(F2)가 ON으로 됨으로써 금지한 경우이며, 그 후, 모든 플래그가 OFF로 된 경우에는, 이하의 복귀 조건이 성립됨으로써 위상 보상부(104)로부터의 위상 보상 신호의 출력을 재개함과 함께, 로크업 클러치(2a)의 체결을 허가한다.
(복귀 조건 1) 동작점이 이동한 경우
(복귀 조건 2) 레인지 위치 신호가 변화된 경우
또한, 모든 플래그는, 이그니션 스위치가 오프로 되었을 때에 OFF로 리셋되기 때문에, 다음 이그니션 스위치가 온으로 되었을 때에는, 로크업 클러치(2a)의 체결이나 위상 보상 신호의 출력이 통상 제어대로 실행된다.
즉, 로크업 클러치(2a)는, 엔진(1)과 자동 변속기 사이의 동력 전달 경로를 직결하는 역할을 갖고, 연비의 개선에 기여한다. 따라서, 로크업 클러치(2a)를 해방시킨 채로는, 연비를 충분히 개선할 수 없을 우려가 있다. 공진 등의 진동 현상은, VSP나 APO에 의해 정해지는 동작점에 의존하여 발생하는 현상이기 때문에, 동작점이 진동 발생 시 동작점으로부터 다른 동작점으로 이동한 경우에는, 진동 발생 시 동작점에 있어서의 진동을 피할 수 있다. 따라서, 동작점이 변화된 경우는, 위상 보상 신호의 출력을 재개함과 함께 로크업 클러치(2a)의 재체결을 허가한다. 또한, D 레인지로부터 N 레인지 등으로 변경된 경우에는, 파워 트레인(PT)의 상태가 변경되기 때문에, 진동 현상을 피할 수 있을 가능성이 높다. 그래서 레인지 위치 신호가 변화된 경우에는, 위상 보상 신호의 출력을 재개함과 함께 로크업 클러치(2a)의 재체결을 허가한다. 이에 의해, 주행 중에 있어서의 위상 보상 및 로크업 클러치(2a)의 체결 상태를 확보하기 쉬워져, 제어성을 확보하면서 연비의 향상을 도모할 수 있다.
한편, 진동 플래그(F3)가 ON으로 된 경우에는, 가령 각 플래그가 모두 OFF로 된 경우라도, 이그니션 스위치가 오프로 될 때까지 위상 보상 신호의 출력을 금지함과 함께, 로크업 클러치(2a)의 체결을 금지한다. 즉, 발산 플래그(F1)나 유압 진동 플래그(F2)가 ON으로 된 상태에서는, 반드시 그 현상들이 차량 거동으로 나타나지는 않는다. 차량 거동으로 나타나기 전에 위상 보상 신호의 출력을 금지하고, 발산 플래그(F1)나 유압 진동 플래그(F2)가 OFF로 되면, 다시 위상 보상 신호의 출력을 개시하거나, 혹은 로크업 클러치(2a)를 체결할 기회를 부여해도, 차량 거동에 미치는 영향은 작다. 그러나 진동 플래그(F3)가 ON으로 된 경우는, 실제의 차량 거동에 진동이 발생한 상태이며, 다시, 위상 보상 신호의 출력을 개시하거나, 혹은 로크업 클러치(2a)의 체결을 허가한 경우에는, 실제로 차량 거동의 진동이 발생함으로써 운전자에게 위화감을 주기 쉽다. 그래서 진동 플래그(F3)가 ON으로 된 경우는, 가령, 그 후, 진동 플래그(F3)가 OFF로 전환되었다고 해도 로크업 클러치(2a)의 체결을 금지한다.
이상 설명한 바와 같이, 실시예에 있어서는 하기에 열거하는 작용 효과가 얻어진다.
(1) 프라이머리 풀리(5)와 세컨더리 풀리(6) 사이에 벨트(7)를 감아 장착하고, 프라이머리 풀리(5)와 세컨더리 풀리(6)에 있어서의 벨트 협지압을 제어하여 변속하는 무단 변속 기구(CVT)와, 주행 상태에 기초하여 목표 변속비(ir*)를 연산하는 목표 변속비 연산부(101)와, 무단 변속 기구(CVT)의 상태를 나타내는 실제 값에 기초하여 피드백 제어하는 피드백 제어부(103)와, 주행 상태에 기초하여 피드백 제어의 위상 진각 보상을 행하는 위상 보상부(104)와, 차량의 불안정한 주행 상태를 검출하였을 때는, 위상 보상부(104)에 의한 위상 진각 보상을 정지하는 위상 보상 제어부(109)를 구비하였다. 따라서, 제어의 안정화를 도모하는 것이 가능해져, 차량 거동을 안정화할 수 있다.
(2) 엔진(1)(동력원)과 무단 변속 기구(CVT) 사이에 설치되고, 로크업 클러치(2a)를 갖는 토크 컨버터(2)를 구비하고, 위상 보상 제어부(109)는 로크업 클러치(2a)가 체결되어 있을 때에 위상 진각 보상을 정지할 때는, 로크업 클러치(2a)를 해방한다. 따라서, 파워 트레인(PT)의 질량을 변경함으로써 공진 주파수를 변경하여, 진동을 억제할 수 있다. 또한, 차량 전후 가속도가 진동한 경우라도, 로크업 클러치(2a)를 해방함으로써 엔진(1)과 자동 변속기를 유체를 통해 접속할 수 있어, 구동륜과의 사이의 진동 현상을 억제할 수 있다.
(3) 위상 보상 제어부(109)는, 위상 진각 보상을 정지한 후, 차속(VSP)과 액셀러레이터 페달 개방도(APO)의 값에 기초하여 설정되는 동작점이 변화되었을 때는, 위상 진각 보상을 복귀시킨다. 즉, 동작점이 변화되면, 진동이 발생하는 주행 상태로부터 이탈할 가능성이 높기 때문에, 보다 많은 주행 상태에서 위상 보상 신호를 출력할 수 있다.
(4) 위상 보상 제어부(109)는, 위상 진각 보상을 정지한 후, 운전자가 조작하는 셀렉트 레버의 레인지 위치가 변화되었을 때는, 위상 진각 보상을 복귀시킨다. 즉, 레인지 위치가 변화되면, 진동이 발생하는 주행 상태로부터 이탈할 가능성이 높기 때문에, 보다 많은 주행 상태에서 위상 보상 신호를 출력할 수 있다.
(5) 위상 보상 제어부(109)는, 위상 진각 보상을 정지하였을 때의 차량의 불안정한 주행 상태에 따라서 위상 진각 보상의 복귀 조건을 변경한다. 즉, 차량의 불안정한 주행 상태라고 판단된 경우라도, 실제로 차량 거동으로서 불안정한 상태가 나타난 경우에는 복귀를 제한하고, 제어상 불안정한 상태가 되지만 실제로는 차량 거동에까지 반영되지 않은 경우에는 복귀를 재촉함으로써, 불안정한 상태를 회피하면서 위상 진각 보상 가능한 주행 상태를 확보할 수 있다.
(6) 위상 보상 제어부(109)는, 로크업 클러치(2a)를 해방한 후, 위상 진각 보상의 복귀 조건에 기초하여 로크업 클러치(2a)를 체결하는 체결 타이밍은, 위상 진각 보상을 정지하였을 때의 차량의 불안정한 주행 상태로서 차량의 전후 가속도가 진동한 주행 상태인 경우의 체결 타이밍보다, 위상 진각 보상을 정지하였을 때의 차량의 불안정한 주행 상태로서 피드백 제어부의 지령 신호의 발산 또는 유압 진동이 검지된 주행 상태인 경우의 체결 타이밍의 쪽이 더 빠르다. 구체적으로는, 진동 플래그(F3)가 ON으로 되고, 그 후 OFF로 된 경우는, 다음 번의 이그니션 스위치가 오프로 될 때까지는 로크업 클러치(2a)의 체결을 금지함으로써 실제로 차량 거동에 미치는 영향을 회피한다. 한편, 발산 플래그(F1)나 유압 진동 플래그(F2)가 ON으로 되고, 그 후 OFF로 된 경우는, 동작점 혹은 레인지 위치가 변화된 것을 조건으로 하여 로크업 클러치(2a)의 체결을 허가한다. 즉, 반드시 진동이 차량 거동으로 나타나고 있지는 않은 상태이면, 발산 플래그(F1)나 유압 진동 플래그(F2)가 OFF로 되면, 다시 로크업 클러치(2a)를 체결할 기회를 부여해도 차량 거동에 미치는 영향은 작다. 따라서, 차량 거동에 미치는 영향을 억제하면서, 로크업 클러치(2a)의 체결 상태를 확보하기 쉽게 함으로써 연비의 향상을 도모할 수 있다.

Claims (6)

  1. 무단 변속 기구와,
    주행 상태에 기초하여 목표 변속비를 연산하는 목표 변속비 연산부와,
    상기 무단 변속 기구의 상태를 나타내는 실제 값에 기초하여 피드백 제어하는 피드백 제어부와,
    주행 상태에 기초하여 상기 피드백 제어의 위상 진각 보상(phase lead compensation)을 행하는 위상 보상부와,
    차량의 불안정한 주행 상태를 검출하였을 때는, 상기 위상 보상부에 의한 위상 진각 보상을 정지하는 위상 보상 제어부를 구비한, 자동 변속기의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    동력원과 상기 무단 변속 기구 사이에 설치되고, 로크업 클러치를 갖는 토크 컨버터를 구비하고,
    상기 위상 보상 제어부는, 상기 로크업 클러치가 체결되어 있을 때에 위상 진각 보상을 정지할 때는, 상기 로크업 클러치를 해방하는, 자동 변속기의 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 위상 보상 제어부는, 상기 위상 진각 보상을 정지한 후, 차속과 액셀러레이터 페달 개방도의 값에 기초하여 설정되는 동작점이 변화되었을 때는, 상기 위상 진각 보상을 복귀시키는, 자동 변속기의 제어 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 보상 제어부는, 상기 위상 진각 보상을 정지한 후, 운전자가 조작하는 셀렉트 레버의 레인지 위치가 변화되었을 때는, 상기 위상 진각 보상을 복귀시키는, 자동 변속기의 제어 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 보상 제어부는, 위상 진각 보상을 정지하였을 때의 차량의 불안정한 주행 상태에 따라서 위상 진각 보상의 복귀 조건을 변경하는, 자동 변속기의 제어 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    동력원과 상기 무단 변속 기구 사이에 설치되고, 로크업 클러치를 갖는 토크 컨버터를 구비하고,
    상기 위상 보상 제어부는, 로크업 클러치를 해방한 후, 상기 위상 진각 보상의 복귀 조건에 기초하여 상기 로크업 클러치를 체결하는 체결 타이밍은, 상기 위상 진각 보상을 정지하였을 때의 차량의 불안정한 주행 상태로서 차량의 전후 가속도가 진동한 주행 상태인 경우의 체결 타이밍보다, 상기 위상 진각 보상을 정지하였을 때의 차량의 불안정한 주행 상태로서 상기 피드백 제어부의 지령 신호의 발산 또는 유압 진동이 검지된 주행 상태인 경우의 체결 타이밍의 쪽이 더 빠른, 자동 변속기의 제어 장치.
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