WO2020013158A1

WO2020013158A1 - 自動変速機の制御装置

Info

Publication number: WO2020013158A1
Application number: PCT/JP2019/027075
Authority: WO
Inventors: 謙岡原
Original assignee: ジヤトコ株式会社
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2019-07-09
Publication date: 2020-01-16
Also published as: JPWO2020013158A1; JP7036922B2

Abstract

本発明の自動変速機の制御装置では、走行状態に基づいて無段変速機構（CVT）の目標変速比を演算し、無段変速機構（CVT）の実変速比との偏差に基づいて積分補償器（301）を用いてフィードバック制御するフィードバック制御部（103）を有し、フィードバック制御部は、過渡的な外乱の発生が推定されるときに積分補償器（301）の作動を停止し、その後、偏差の変動が収束したと判断したときは、停止した積分補償器（301）の作動を再開することとした。

Description

自動変速機の制御装置

　本発明は、車両に搭載される無段変速機構を備えた自動変速機の制御装置に関する。

　従来、特許文献１には、変速比を連続的に変更する無段変速機を制御するにあたり、目標変速比と実変速比との偏差を積分する積分補償器を用いてフィードバック制御を行う技術が開示されている。そして、実変速比の変化量が所定値未満の間は、積分補償器の積分作動を停止することで、制御におけるオーバーシュートを抑制している。

　ここで、無段変速機をフィードバック制御するにあたり、油圧応答遅れなど、過渡期にのみ発生し、安定期では消失する外乱（以降、過渡的な外乱と呼称する。）が存在する。よって、従来技術のように、実変速比の変化量が小さいときに積分補償器を停止し、実変速比の変化量が大きいときに積分補償器を作動させたとしても、過渡的外乱に対して実施した積分補償によって、安定期に入っても新たな偏差を生じてしまい、制御におけるオーバーシュートが生じるという問題があった。
　本発明は上記課題に着目してなされたもので、変速制御の安定性を確保可能な自動変速機の制御装置を提供することを目的とする。

特開平１１－２３０３１９号公報

　上記目的を達成するため、本発明の無段変速機構を変速制御する自動変速機の制御装置では、走行状態に基づいて前記無段変速機構の目標変速比を演算し、前記無段変速機構の実変速比との偏差に基づいて積分補償器を用いてフィードバック制御するフィードバック制御部を有し、前記フィードバック制御部は、過渡的な外乱の発生が推定されるときに前記積分補償器の作動を停止し、その後、前記偏差の変動が収束したと判断したときは、停止した前記積分補償器の作動を再開する。

　すなわち、過渡的な外乱の発生が推定されたときに積分補償器を停止することで、過渡的な外乱による影響を抑制し、また、偏差の変動が収束した後は、過渡的な外乱が小さくなっているため、この段階で積分補償器を再開してもオーバーシュートが助長されることはなく、安定したフィードバック制御を実現できる。また、積分補償器の再開により定常偏差を解消することで安定したフィードバック制御を実現できる。

実施例１の無段変速機の制御装置を表すシステム図である。実施例１のコントロールユニット内の概略を表す制御ブロック図である。実施例１のフィードバック制御部の構成を表す制御ブロック図である。実変速比irがHi側で車両停止した後、アクセルを全開まで踏み込んだ急発進時における変速比の変化を表すタイムチャートである。実施例１の積分停止状態に入るか否かを判定する積分停止入り判定処理を表すフローチャートである。実施例１の変速が収束を経験したか否かを判定する収束経験判定処理を表すフローチャートである。実施例１の積分停止作動処理を表すフローチャートである。実施例１の積分停止作動処理を表すタイムチャートである。

　〔実施例１〕
　図１は実施例１の自動変速機の制御装置を表すシステム図である。実施例１の車両は、内燃機関であるエンジン1と、自動変速機とを有し、ディファレンシャルギヤを介して駆動輪であるタイヤ8に駆動力を伝達する。自動変速機からタイヤ8へと接続する動力伝達経路を総称してパワートレーンPTと記載する。

　自動変速機は、トルクコンバータ2と、オイルポンプ3と、前後進切替機構4と、ベルト式無段変速機構CVTとを有する。トルクコンバータ2は、エンジン1に連結されオイルポンプ3を駆動する駆動爪と一体に回転するポンプインペラ2bと、前後進切替機構4の入力側（ベルト式無段変速機構CVTの入力軸）と接続されるタービンランナ2cと、これらポンプインペラ2bとタービンランナ2cとを一体的に連結可能なロックアップクラッチ2aとを有する。前後進切替機構4は、遊星歯車機構と複数のクラッチ4aから構成されており、クラッチ4aの締結状態によって前進と後進とを切り替える。ベルト式無段変速機構CVTは、前後進切替機構4の出力側（無段変速機の入力軸）と接続されたプライマリプーリ5と、駆動輪と一体に回転するセカンダリプーリ6と、プライマリプーリ5とセカンダリプーリ6との間に巻回され動力伝達を行うベルト7と、各油圧アクチュエータに対して制御圧を供給するコントロールバルブユニット20と、を有する。

　コントロールユニット10は、運転者の操作によりレンジ位置を選択するシフトレバー11からのレンジ位置信号（以下、レンジ位置信号をそれぞれPレンジ，Rレンジ，Nレンジ，Dレンジと記載する。）と、アクセルペダル開度センサ12からのアクセルペダル開度信号（以下、APO）と、ブレーキスイッチ17からのブレーキペダルON・OFF信号と、プライマリプーリ5の油圧を検出するプライマリプーリ圧センサ15からのプライマリプーリ圧信号と、セカンダリプーリ6の油圧を検出するセカンダリプーリ圧センサ16からのセカンダリプーリ圧信号と、プライマリプーリ5の回転数を検出するプライマリプーリ回転数センサ13からのプライマリ回転数信号Npriと、セカンダリプーリ6の回転数を検出するセカンダリプーリ回転数センサ14からのセカンダリ回転数信号Nsecと、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ18からのエンジン回転数Neと、車両の前後加速度Gを検出するGセンサ19からの加速度信号Gとを読み込む。尚、プライマリ回転数信号Npriは、Dレンジの場合、クラッチ4aの締結によりタービン回転数と一致することから、以下、タービン回転数Ntとも記載する。

　コントロールユニット10は、レンジ位置信号に応じたクラッチ4aの締結状態を制御する。具体的にはPレンジもしくはNレンジであればクラッチ4aは解放状態とし、Rレンジであれば前後進切替機構4が逆回転を出力するようにコントロールバルブユニット20に制御信号を出力し、後進クラッチ（もしくはブレーキ）を締結する。また、Dレンジであれば前後進切替機構4が一体回転して正回転を出力するようにコントロールバルブユニット20に制御信号を出力し、前進クラッチ4aを締結する。また、セカンダリ回転数信号Nsecに基づいて車速VSPを算出する。

　図２は実施例１のコントロールユニット内における制御構成を表すブロック図である。コントロールユニット10は、目標変速比演算部101と、偏差演算部102と、フィードバック制御部103と、ノッチフィルタ104と、加算部105と、指令信号発散検出部106と、油振検知部107と、車両振動検出部108と、位相補償制御部109と、ロックアップクラッチ2aの締結状態を制御するロックアップ制御部110と、を有する。

　目標変速比演算部101では、APO信号と車速VSPとに基づいて最適な燃費状態を達成可能な変速マップから目標変速比ir*を演算する。偏差演算部102では、無段変速機構CVTの状態を表す実値であるプライマリ回転数信号Npriとセカンダリ回転数信号Nsecとに基づく実変速比irを検出し、実変速比irと目標変速比ir*との偏差Δirを演算する。フィードバック制御部103では、設定された目標変速比ir*と無段変速機構CVTの状態を表す実値である実変速比irとが一致するようにプーリ油圧を制御するソレノイドに対するフィードバック指令信号を演算する。尚、フィードバック制御部103内の詳細については後述する。

　ノッチフィルタ104は、フィードバック制御部103により演算された指令信号のうち、パワートレーンPTの共振周波数領域に該当する周波数領域の位相を進ませると共に、高周波側のゲインを低減した位相補償信号を演算する。加算部105では、フィードバック指令信号に位相補償信号を加算して最終的な指令信号を演算する。指令信号発散検出部106では、最終的な指令信号が低周波数領域を表す周波数（例えば、1Hz付近）で振動しているか否かを検知し、振動していない場合は振動フラグF1をOFFとし、発散している場合は振動フラグF1をONとする。ここで、指令信号の発散は、振幅が所定値以上の状態が所定時間継続したか否かに基づいて検知する。

　油振検知部107では、まず、プライマリプーリ圧センサ15及びセカンダリプーリ圧センサ16によって検出された電圧信号を油圧信号に変換し、バンドバスフィルタ処理によってDC成分（制御指令に応じた変動成分）を除去し、振動成分のみを抽出する。そして、振動成分の振幅を算出し、プライマリプーリ圧もしくはセカンダリプーリ圧のいずれかの振幅が所定振幅以上の状態が所定時間以上継続した場合には、油振フラグF2をONとする。一方、油振フラグF2がONの状態で、振幅が所定振幅未満の状態が所定時間以上継続した場合には、油振フラグF2をOFFとする。

　車両振動検出部108では、Gセンサ19により検出された前後加速度Gの振動成分を抽出し、振動成分の振幅が所定値以上の状態が所定時間以上継続した場合には、パワートレーンPTの共振周波数領域で振動していると判断し、共振フラグF3をONとする。一方、振動成分の振幅が所定未満の状態が所定時間以上継続した場合には、共振フラグF3をOFFとする。

　位相補償制御部109では、振動フラグF1，油振フラグF2，共振フラグF3の情報及びレンジ位置信号を読み込むと共に、VSPとAPOにより規定される動作点を演算する。そして、エンジン始動後、各種フラグが全てOFFの場合には、ノッチフィルタ104での位相補償信号の出力を許可する信号を出力する。一方、いずれか一つのフラグがONとなった場合には、ノッチフィルタ104での位相補償信号の出力を禁止する信号を出力すると共に、ロックアップクラッチ2aを解放する指令を出力する。

　図３は実施例１のフィードバック制御部の構成を表す制御ブロック図である。フィードバック制御部103は、偏差Δirを積分して積分値を演算する積分補償器301と、積分値に積分ゲインKiを乗算して積分成分を演算する積分ゲイン乗算部302と、偏差Δirに比例ゲインを乗算して比例成分を演算する比例ゲイン乗算部303と、積分成分と比例成分を加算してフィードバック制御成分を演算する加算部304と、積分補償器301の作動・停止を判断する積分停止判断部305と、を有する。

　次に、積分停止判断部305について説明する。フィードバック制御部における積分成分は、定常的な偏差を解消する。しかしながら、図４に示すように、急変速時のように目標変速比ir*がステップ的に変化し、実変速比irとの間で過渡的な偏差が生じる場合、偏差解消後も積分成分が残ってしまい、実変速比irが目標変速比ir*に対してオーバーシュートし、車両挙動に影響を及ぼすおそれがある。よって、過渡的な外乱の発生が推定されるときに積分補償器を停止することとした。

　実施例１では、過渡的な外乱の発生が推定されたときには積分を停止し、偏差が収束したと判定してから積分を開始することとした。

　図５は、実施例１の過渡的な外乱の発生を推定し積分停止状態に入るか否かを判定する積分停止入り判定処理を表すフローチャートである。
　ステップS1では、制御開始時か否かを判定し、制御開始時であればステップS4に進んで積分停止入り判定が成立とする。
　ステップS2では、制御初期化時か否かを判定し、制御初期化時のときはステップS4に進んで積分停止入り判定が成立とし、それ以外のときはステップS3に進む。
　ステップS3では、変速速度が閾値を超えているか否かを判定し、閾値を超えているときはステップS4に進んで積分停止入り判定が成立とし、それ以外の場合はステップS5に進んで積分停止入り判定が不成立とする。尚、ステップS1，S2，S3については、必ずしも３つ行う必要はなく、いずれか一つ以上に基づいて積分停止入り判定を実施してもよい。

　図６は、実施例１の変速が収束を経験したか否かを判定する収束経験判定処理を表すフローチャートである。
　ステップS11では、偏差の微分値である速度偏差VΔirの絶対値が所定値a1以上か否かを判定し、所定値a1以上の場合はステップS15に進んで収束経験の判定が成立とする。所定値a1以上とは、偏差Δirが一度大きく変動したことを表し、その後、収束に向かって作動すると考えられるからである。一方、所定値a1未満では、偏差Δirが変動しておらず、収束に向かって作動する経験を経ないと考えられるからである。
　ステップS12では、積分停止入り判定が成立しているか否かを判定し、成立している場合はステップS14に進んで収束経験の判定を不成立とする。積分停止後の収束を判定するため、積分が停止していなければ、収束を判定する必要が無いからである。
　ステップS13では、前回の制御周期において収束経験の判定が成立していたか否かを判断し、成立していた場合はステップS15において収束経験の判定を成立とする。一方、前回の制御周期において収束経験の判定が不成立の場合はステップS14に進んで収束経験の判定を不成立とする。
　以上の収束経験の有無を判定することで、過渡的な外乱の発生が推定されるときに誤って偏差が収束したと判定してしまうことを回避する。

　図７は、実施例１の積分停止作動処理を表すフローチャートである。
　ステップS21では、ブレーキ作動の有無を判定し、ブレーキが作動した場合はステップS27に進み、積分補償器301を作動する。すなわち、急ブレーキによってLow側に急速に変速させたい場面では、オーバーシュートを許容してでも変速を優先させるためである。
　ステップS22では、速度偏差VΔirの絶対値が所定値a1未満か否かを判定し、所定値a1未満の場合はステップS23に進み、それ以外の場合はステップS25に進む。
　ステップS23では、偏差Δirの二回微分である加速度偏差GΔirが収束を表す所定値b1未満か否かを判断し、所定値b1未満の場合はステップS24に進み、それ以外の場合はステップS25に進む。
　ステップS24では、収束経験の判定が成立しているか否かを判断し、成立しているときは過渡的な外乱の発生が推定されないと判断してステップS27に進む。
　ステップS25では、積分停止入り判定は成立しているか否かを判断し、成立しているときはステップS28に進んで積分補償器301を停止し、成立していないときはステップS26に進む。
　ステップS26では、前回の制御周期において積分を停止していたか否かを判断し、停止していた場合はステップS28において積分補償器301を停止する。一方、前回の制御周期において積分を停止していない場合はステップS27に進んで積分補償器301を作動する。

　図８は、実施例１の積分停止作動処理を表すタイムチャートである。本タイムチャートは、目標変速比ir*がLow、実変速比irがHiで偏差Δirが大きい状態から開始する。

　過渡的な外乱の発生が推定されるときは、ステップS1で示す条件が成立し、積分停止入り判定が成立する。そして、過渡的な外乱の発生の推定時点におけるVΔirの絶対値が所定値a1より小さいため、収束経験の判定は不成立であると判定される。また、加速度偏差GΔirの絶対値が所定値b1より小さいため、図７のフローチャートのステップS21→S22→S23→S24→S25→S28へと進み、積分補償器301を停止する。これにより、比例成分に基づいてフィードバック制御がなされ、オーバーシュートを回避する。尚、積分補償器301を停止した状態で速度偏差VΔirの絶対値が所定値a1を超えると、収束経験の判定が成立する。

　時刻t1において、速度偏差VΔirが所定値a1より小さくなると、ステップS5において積分停止入り判定が不成立となる。しかしながら、加速度偏差GΔirが所定値b1より大きいため、ステップS22→S23→S25→S26→S28へと進み、継続して積分補償器301を停止する。これにより、積分補償器301の作動が再開してオーバーシュートが大きくなることを回避する。
　同様に、時刻t2において、加速度偏差GΔirが所定値b1より小さくなったとしても、速度偏差VΔirの絶対値が所定値a1より大きいため、ステップS22→S25→S26→S28へと進み、継続して積分補償器301を停止する。

　時刻ｔ３において、定常偏差Δirは残っているものの、速度偏差VΔir及び加速度偏差GΔirが共に小さくなり、偏差GΔirが収束したときは、ステップS22→S23→S24→S27へと進み、積分補償器301の作動を再開する。これにより、オーバーシュートを回避しつつ、定常偏差を積分補償器301によるフィードバック制御によって解消することができる。

　以上説明したように、実施例にあっては下記に列挙する作用効果が得られる。
　（１）プライマリプーリ5とセカンダリプーリ6との間にベルトを巻装し、プライマリプーリ5とセカンダリプーリ6とにおけるベルト挟持圧を制御して変速する無段変速機構CVTを制御するコントロールユニット10であって、走行状態に基づいて目標変速比ir*を演算する目標変速比演算部101と、目標変速比ir*と実変速比irとの偏差に基づいて積分補償器301を用いてフィードバック制御するフィードバック制御部103と、を有し、積分停止判断部305（フィードバック制御部）は、過渡的な外乱の発生が推定されるときに積分補償器301の作動を停止し、その後、偏差Δirの変動が収束したと判断したときは、停止した積分補償器301の作動を再開する。
　すなわち、制御開始時や、制御初期化時、或いは急変速時といった過渡的な外乱の発生が推定されるときに積分補償器301を停止することで、過渡的な外乱による影響を抑制し、また、偏差Δirの変動が収束した後は、過渡的な外乱が小さくなっているため、この段階で積分補償器301を再開してもオーバーシュートが助長されることはなく、安定したフィードバック制御を実現できる。また、積分補償器301の再開により定常偏差を解消することで安定したフィードバック制御を実現できる。

　（２）積分停止判断部305は、速度偏差VΔir（偏差の変化速度）の絶対値及び加速度偏差GΔir（偏差の変化加速度）の絶対値が所定値a1，b1より小さいときに、偏差Δirの変動が収束したと判断する。
　すなわち、速度偏差VΔirの絶対値のみで収束状態を判断すると、収束途中でも収束したと誤判定するおそれがある。これに対し、加速度偏差GΔirの絶対値を併用することで、収束途中の誤判定を防止できる。また、加速度偏差GΔirの絶対値のみで収束状態を判断する場合に生じる誤判定も、速度偏差VΔirの絶対値を併用することで、収束途中の誤判定を防止できる。

　（３）積分停止判断部305は、フィードバック制御の開始後、速度偏差VΔirの絶対値が所定値a1以上となった後に、偏差Δirの変動が収束したと判断する。
　すなわち、過渡的な外乱の発生が推定されるときは、まだ収束を開始していない状態であり、この段階で速度偏差VΔirの絶対値や加速度偏差GΔirの絶対値のみを用いて判定すると、収束していると誤判定してしまう。これに対し、速度偏差VΔirの絶対値が所定値a1以上となった後で、はじめて収束状態を判定することで、過渡的な外乱の発生が推定されるときにおける誤判定を回避できる。

Claims

　無段変速機構を変速制御する自動変速機の制御装置であって、
　走行状態に基づいて前記無段変速機構の目標変速比を演算し、前記無段変速機構の実変速比との偏差に基づいて積分補償器を用いてフィードバック制御するフィードバック制御部を有し、
　前記フィードバック制御部は、過渡的な外乱の発生が推定されるときに前記積分補償器の作動を停止し、その後、前記偏差の変動が収束したと判断したときは、停止した前記積分補償器の作動を再開する自動変速機の制御装置。
　請求項１に記載の自動変速機の制御装置において、
　前記フィードバック制御部は、前記フィードバック制御の開始時に過渡的な外乱の発生と推定する自動変速機の制御装置。
　請求項１または２に記載の自動変速機の制御装置において、
　前記フィードバック制御部は、前記フィードバック制御の初期化時に過渡的な外乱の発生と推定する自動変速機の制御装置。
　請求項１ないし３いずれか一つに記載の自動変速機の制御装置において、
　前記フィードバック制御部は、前記目標変速比の変化速度の絶対値が所定値よりも大きいときに、過渡的な外乱の発生と推定する自動変速機の制御装置。
　請求項１ないし４いずれか一つに記載の自動変速機の制御装置において、
　前記フィードバック制御部は、前記偏差の変化速度の絶対値及び前記偏差の変化加速度の絶対値が所定値より小さいときに、前記偏差の変動が収束したと判断する自動変速機の制御装置。
　請求項５に記載の自動変速機の制御装置において、
　前記フィードバック制御部は、前記フィードバック制御の開始後、前記偏差の変化速度の絶対値が所定値以上となった後に、前記偏差の変動が収束したと判断する自動変速機の制御装置。