JP4136305B2 - 自動変速機の制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用自動変速機の制御装置及び制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、無段階自動変速機（以下、ＣＶＴという）の制御方法として、例えば特開昭６３ー５７９５３号公報等に開示されているように、ＣＶＴの変速比を、車速とスロットル開度とから求められる目標変速比に一致するように制御する方法等が用いられている。
【０００３】
図９は従来のＣＶＴの変速スケジュールを説明するための図であり、図９（ａ）はノーマルモードの変速スケジュールを、図９（ｂ）はノーマルモードよりエンジン回転数を高めに設定したスポーツモードの変速スケジュールを示している。図９において、縦軸はプライマリ回転数Ｎｐ（又はエンジン回転数Ｎｅ）を、横軸はセカンダリ回転数Ｎｓ（又は車速Ｖ）を示す。ここで、プライマリ回転数Ｎｐとはエンジンからの駆動力が入力されるＣＶＴの入力側プーリの回転数、セカンダリ回転数Ｎｓとは出力した駆動力を駆動輪へ伝達するＣＶＴの出力側プーリの回転数である。また、図９において、直線Ｔｖｏはスロットル開度を示す。図中では、便宜上スロットル開度Ｔｖｏを５段階に分け、全閉状態をLevel１、全開状態をLevel５としている。
【０００４】
従来のＣＶＴの制御方法では、図９に示す変速スケジュールに基づき、現時点でのスロットル開度Ｔｖｏとセカンダリ回転数Ｎｓに対応するプライマリ回転数Ｎｐを求め、このプライマリ回転数Ｎｐに一致するようにＣＶＴを制御する。
【０００５】
ＣＶＴがノーマルモードの場合、図９（ａ）に示すように、変速比Ｎｐ／ＮｓはＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａによって囲まれる領域で表される。すなわち、Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａ領域内であれば、変速比Ｎｐ／Ｎｓを無段階に変えることができる。また、ＣＶＴがスポーツモードの場合、図９（ｂ）に示すように、変速比Ｎｐ／ＮｓはＡ−Ｂ−Ｃ−Ｅ−Ｆ−Ａによって囲まれる領域で表される。すなわち、Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｅ−Ｆ−Ａ領域内であれば、変速比Ｎｐ／Ｎｓを無段階に変えることができる。この点、図９（ａ）に示すように、変速比Ｎｐ／Ｎｓが原点Ｏを通る複数本の直線（ｏ−ａ，ｏ−ｂ，ｏ−ｃ，ｏ−ｄ）で表され、変速比Ｎｐ／Ｎｓを段階的にしか変更することができない有段階の自動変速機と異なる。尚、図９に示すＣＶＴの変速スケジュールでは、直線ｏ−Ａ−Ｂが最も変速比の大きな部分を示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のＣＶＴの制御方法では、目標変速比Ｎｐ／Ｎｓを決定する際に道路勾配を考慮していないため、以下のような問題が生じる。
【０００７】
▲１▼通常、運転者は、車両がある程度の下り坂にさしかかった時に、車速を落とす目的でアクセルペダルを戻す。このため、図９（ａ）に示すＣＶＴの変速スケジュールによれば、車両が下り坂にさしかかる直前の動作点を（イ）点とすると、アクセルペダルを戻すことによりスロットル開度が閉じる方向に移動し、動作点が（ロ）点に移る。すなわち、変速比Ｎｐ／Ｎｓがトップ側に移動する。これにより、エンジンブレーキが効かなくなり、運転者の意図に反してよけい増速し、動作点が（ハ）点に移動する。このため、運転者が車速を落とすためにフットブレーキを多用してブレーキパットを摩耗させてしまい、フットブレーキが効かなくなることがある。
【０００８】
尚、動作点が（ハ）に移動したときに変速スケジュールをスポーツモードに切り換えることにより、十分なエンジンブレーキを得ることも可能である。すなわち、図９（ｂ）に示すように、車速が増加して動作点が（ハ）点に移動したときに、運転者が積極的にレンジをノーマルモードからスポーツモードに切り換えた場合には、動作点が（ハ）点から（ニ）点へ移行し、変速比Ｎｐ／Ｎｓが大きくなり十分なエンジンブレーキを得ることができる。しかしながら、不慣れな運転者は、積極的なレンジ切り換えを行うことができないことが多い。
【０００９】
▲２▼上り坂がある程度続く場合、車速を維持するためにアクセルペダルを踏み増しして、スロットル開度Ｔｖｏを開く方向に移動させ、エンジン回転数Ｎｅを上げる必要がある。これが、急な登り勾配にいたっては、かなりの踏み増しをしなければならない。この場合、図９に示すように、アクセルペダルの踏み増しと同時に、変速比Ｎｐ／Ｎｓが徐々にロー側に変速していくが、急な勾配であると、やはりレンジをノーマルモードからスポーツモードに切り換える必要がある。すなわち、ＣＶＴといえども路面の勾配に応じて、運転者がレンジの切り換えをする必要があるため、運転者に煩わしさを感じさせることになる。
【００１０】
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、下り勾配では勾配に適したエンジンブレーキが得られ、また上り勾配ではその勾配に適した車両駆動力が得られるように、路面状況に応じて自動的に変速比を制御する自動変速機の制御装置及び制御方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、自動車に搭載された自動変速機の、エンジンから駆動力が伝達される入力側回転体と、出力した駆動力を駆動輪へ伝達する出力側回転体との回転数比を変化させ、当該自動変速機の変速比を制御する自動変速機の制御装置であって、
前記自動車の車速を検出する車速検出部と、
前記自動車の走行中の路面勾配を推定する路面勾配推定部と、
前記路面勾配推定部で推定した走行中の路面勾配が予め設定されたしきい値を越えているか否かを判定する判定部と、
前記判定部で走行中の路面勾配が前記しきい値を越えたと判定されたときに前記車速検出部で検出した車速に基づいて、目標車速を設定する車速設定部と、
前記判定部で走行中の路面勾配がしきい値を越えていると判定されている場合に、車速が前記車速設定部で設定した目標車速となるように前記変速比を制御する制御部と、を備え、
前記路面勾配推定部は、前記出力側回転体から出力された前記駆動輪を駆動するための車両駆動トルクを算出する車両駆動トルク算出手段と、
前記車速検出部で検出した車速を基に走行抵抗トルクを求める走行抵抗トルク算出手段と、
前記自動車の加速度を求め、当該加速度を基に加速トルクを求める加速トルク算出手段と、
前記車両駆動トルク算出手段で算出した車両駆動トルクから前記走行抵抗トルク算出手段で算出した走行抵抗トルク及び前記加速トルク算出手段で算出した加速トルクを減じて勾配トルクを求め、当該勾配トルクを基に前記路面の勾配を求める勾配算出手段と、
を有することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記車速設定部が、前記判定部で走行中の路面勾配が前記しきい値を越えたと判定されたときに前記車速検出部で検出した車速に、当該車速に応じた係数を掛けた値を目標速度として設定することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記車速設定部が、前記判定部で走行中の路面勾配が前記しきい値を越えたと判定されたときに前記車速検出部で検出した車速に、前記路面勾配推定部で推定した走行中の路面勾配に応じた係数を掛けた値を目標速度として設定することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４記載の発明、請求項１記載の発明において、前記車速設定部が、前記判定部で走行中の路面勾配が前記しきい値を越えたと判定されたときに前記車速検出部で検出した車速に、当該車速に応じた係数と、前記路面勾配推定部で推定した走行中の路面勾配に応じた係数とを掛けた値を目標速度として設定することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１、２、３又は４記載の発明において、前記加速トルク算出手段が、前記車速検出部で検出した車速を時間微分して前記加速度を求めることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１、２、３、４又は５記載の発明において、前記入力側回転体が、前記エンジンから出力された駆動力がトルクコンバータを介して入力されるものであり、
前記車両駆動トルク算出手段は、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
前記入力側回転体の回転数を検出する入力回転数検出手段と、
前記出力側回転体の回転数を検出する出力回転数検出手段と、
前記入力回転体検出手段で検出した入力回転体回転数と前記出力回転体検出手段で検出した出力回転体回転数との比である変速比を求める変速比算出手段と、前記入力回転体検出手段で検出した入力回転体回転数と前記エンジン回転数検出手段で検出したエンジン回転数との比を算出して、前記トルクコンバータのスリップ比を求めるスリップ比算出手段と、
予め用意された前記トルクコンバータのスリップ比と、ポンプトルク及びタービントルクのトルク比との関係を示すマップから、前記スリップ比算出手段で算出したスリップ比に応じたトルク比を求めるトルク比算出手段と、
予め用意された前記トルクコンバータのスリップ比とポンプ容量係数との関係を示すマップから、前記スリップ比算出手段で算出したスリップ比に応じたポンプ容量係数を求めるポンプ容量係数算出手段と、を有し、
前記エンジン回転数検出手段で検出したエンジン回転数と、前記変速比検出手段で求めた変速比と、前記トルク比算出手段で求めたトルク比と、前記ポンプ容量係数算出手段で求めたポンプ容量係数とを基に、車輪駆動トルクを算出することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項７記載の発明は、自動車に搭載された自動変速機の、エンジンから駆動力が伝達される入力側回転体と、出力した駆動力を駆動輪へ伝達する出力側回転体との回転数比を変化させ、当該自動変速機の変速比を制御する自動変速機の制御方法であって、
前記自動車の車速と前記出力側回転体から出力された駆動輪を駆動するための車両駆動トルクとを検出し、
前記検出した車両駆動トルクから、前記検出した車速を基に求められる走行抵抗トルク及び加速トルクを減じて勾配トルクを求め、当該勾配トルクを基に前記自動車の走行中の路面勾配を推定し、
前記推定した走行中の路面勾配が予め設定されたしきい値を越えているか否かを判定し、
前記推定した走行中の路面勾配が前記しきい値を越えたと判定されたときの前記車速に基づいて、目標車速を設定し、
前記推定した走行中の路面勾配が前記しきい値を越えていると判定されている場合に、車速が前記設定した目標車速となるように前記変速比を制御することを特徴とするものである。
【００１８】
本発明は、前記構成により、走行中の路面勾配が所定のしきい値を越えている場合、車速が、走行中の路面勾配が所定のしきい値を越えたときの車速を基に設定された目標車速と一致するように、自動変速機の変速比を制御する。これにより、下り勾配では勾配に合わせたエンジンブレーキが自動的に得られ、また上り勾配では、勾配に対し適正な車両駆動力を自動的に得ることができる。
【００１９】
また、本発明において、走行中の路面勾配が所定のしきい値を越えたときの車速に、当該車速に応じた係数を掛けた値を目標車速として設定することにより、坂道進入時の車速が速すぎるような場合に、坂道走行中の車速を適正な速度に維持することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明の一実施形態である自動変速機の制御装置が適用された自動車の駆動システムを示す概略ブロック図である。
【００２２】
本実施形態が適用された自動車の駆動システムは、図１に示すように、エンジン１と、エンジン１の出力軸に連結されているＣＶＴ２と、駆動輪８と、駆動輪８を回転駆動するドライブシャフト７と、ＣＶＴ２の出力側から取り出されたエンジン１の駆動力をドライブシャフト７に伝えるデファレンシャルギア６と、エンジン１に空気を送り込む吸気管１１と、エンジン１からの排気ガスを外部に導く排気管１４と、エンジン１のシリンダーに燃料を噴射する燃料噴射弁１５と、ＣＶＴ２を操作する油圧回路１７と、油圧回路１７を制御する変速機制御弁１８と、エンジンコントロールユニット３０と、ＣＶＴコントロールユニット４０と、図示していないサスペンションに設けられた車重Ｗを検出する車重センサ２７と、を備えている。
【００２３】
エンジン１には、エンジン１の出力軸であるクランクシャフトの回転数Ｎｅを検出するクランク角センサ２３が設けられている。
【００２４】
ＣＶＴ２は、エンジン１のクランクシャフトに連結されているトルクコンバータ３と、トルクコンバータ３の出力軸に連結されている無段階変速機構４と、を有する。
【００２５】
トルクコンバータ３は、エンジン１のクランクシャフトに直結されているポンプ３ａと、無段階変速機構４の入力軸に直結されているタービン３ｂと、ポンプ３ａ及びタービン３ｂの間にオイルを介して設けらたステータ３ｃと、を有する。
【００２６】
無断階変速機構４は、トルクコンバータ３からの駆動力を受けるプライマリプーリ１９と、駆動輪８に駆動力を伝えるセカンダリプーリ２０と、プライマリプーリ１９が受けた駆動力をセカンダリプーリ２０に伝えるための金属製のベルト９と、から成り立っている。本実施形態の無断階変速機構４は、油圧回路１７によってプライマリプーリ１９の径が変化する。これにより、プライマリプーリ１９とセカンダリプーリ２０との回転数比、すなわち変速比が変わる。また、無段階変速機構４には、プライマリプーリ１９の回転数であるプライマリ回転数Ｎｐを検出するプライマリ回転センサ２９と、セカンダリプーリ２０の回転数であるセカンダリ回転数Ｎｓを検出するセカンダリ回転センサ２６とが設けられている。セカンダリ回転数Ｎｓは、車速に比例する。
【００２７】
吸気管１１には、空気を清浄化するエアクリーナ１０と、吸気管１１を通る空気量を調節するアイドルスピード弁１３と、図示していないアクセルペダルの動きに応じて吸気管１１を通る空気量を調節するスロットル弁１２と、吸気管１１を通過する空気量Ｑａを検出するエアフローセンサ２１と、スロットル弁１２の弁開度Ｔｖｏを検出するスロットル開度センサ２２と、が設けられている。本実施形態では、スロットル弁１２はアクセルペダルと機械的に連動するように設けられている。アクセルペダルの操作量とスロットル開度Ｔｖｏとは略１対１の関係にあり、アクセルペダルの操作量が０の時、スロットル開度Ｔｖｏも０（スロットル弁１２が閉じた状態）となる。したがって、スロットル開度Ｔｖｏを検出することは、間接的にアクセルペダルの操作量を検出することになる。尚、吸気管１１には、スロットル開度Ｔｖｏが０のときでもアイドリング状態を維持できるように、バイパス管（不図示）が設けられており、このバイパス管を介して空気がエンジン１に僅かに供給される。
【００２８】
エンジンコントロールユニット３０は、図２に示すように、各種演算を実行するＣＰＵ７１と、ＣＰＵ７１が演算を行うためのプログラムや各種データが記憶されているＲＯＭ７２と、一時的にデータが記憶されるＲＡＭ７３と、各種センサからの信号を受信すると共に各種弁等に信号を出力する入出力インターフェース回路７５と、ＡＴコントロールユニット４０との間でのデータの送受信を行うＬＡＮ制御回路７６と、エンジンコントロールユニット３０を構成する各デバイスを相互に信号の送受信ができるように接続するバス７４と、を有している。エンジンコントロールユニット３０は、エアーフローセンサ２１、スロットル開度センサ２２、クランク角センサ２３、およびＡＴコントロールユニット４０からの情報を基に、燃料噴射弁１５やアイドルスピード弁１３、または、図示されていない点火回路の制御等を実行する。
【００２９】
ＡＴコントロールユニット４０は、プライマリ回転センサ２９、セカンダリ回転センサ２６、車重センサ２７、ＡＴ油温センサ２８、およびエンジンコントロールユニット３０からの情報を基に、変速機操作弁１８の制御を実行する。尚、ＡＴコントロールユニット４０のハードウエア構成は、図２に示すエンジンコントロールユニット３０のハードウエア構成と基本的に同様である。
【００３０】
図３は、ＡＴコントロールユニット４０の構成を機能的に表した図である。ＡＴコントロールユニット４０は、図３に示すように、走行中の路面の勾配ｓｉｎθを推定する路面勾配推定部４１と、判定部１００と、目標車速を決定する目標車速決定部４７と、変速機操作弁１８を制御する制御部５０と、を有する。
【００３１】
路面勾配推定部４１は、駆動輪８を駆動するドライブシャフト７に伝達された駆動軸トルクＴｏを算出するトルク算出部４２と、平地走行抵抗トルクＴｒを算出する走行抵抗算出部４３と、車速微分演算部４４と、加速抵抗トルクＴαを算出する加速トルク算出部４５と、勾配算出部４６と、を有する。
【００３２】
トルク算出部４２は、プライマリ回転センサ２９から送られてくるプライマリ回転数Ｎｐと、セカンダリ回転数センサ２６から送られてくるセカンダリ回転数Ｎｓと、クランク角センサ２３から遅れてくるエンジン回転数Ｎｅを特定する情報及びスロットル開度センサ２２から遅れてくるスロットル開度Ｔｖｏと、に基づいて、駆動軸トルクＴｏを算出する。
【００３３】
図４は、トルク算出部４２の構成を機能的に表した図である。トルク算出部４２は、図４に示すように、プーリ変速比ｉｐを算出する除算部５６と、トルクコンバータ３のポンプ３ａに入力されたポンプトルクＴｐを算出するポンプトルク算出部８０と、エンジン１の出力軸トルクであるエンジントルクＴｅを算出するエンジントルク算出部８２と、選択部５７と、乗算部５８と、乗算部５９と、乗算部８３と、を有する。
【００３４】
除算部５６は、プライマリ回転数Ｎｐをセカンダリ回転数Ｎｓで割ってプーリ変速比ｉｐ（＝Ｎｐ／Ｎｓ）を算出する。
【００３５】
ポンプトルク算出部８０は、除算部５７と、トルクコンバータ３の入力（ポンプ３ａ）側のトルクと出力（タービン３ｂ）側のトルクとのトルク比ｔを算出するトルク比算出部５２と、トルクコンバータ３のポンプ容量係数Ｃｐを算出するポンプ容量係数算出部５３と、乗算部５４と、乗算部５５、とを有する。
【００３６】
除算部５７は、プライマリ回転数Ｎｐをエンジン回転数Ｎｅで割ってトルクコンバータ３の速度（スリップ）比ｅ（＝Ｎｐ／Ｎｅ）を算出する。
【００３７】
トルク比算出部５２は、図７に示すような、トルクコンバータ３の速度比ｅとトルク比ｔとの関係を示すマップを用いて、除算部５７で算出した速度比ｅに対応するトルク比ｔを求める。また、ポンプ容量係数算出部５３は、図７に示すような、トルクコンバータ３の速度比ｅとポンプ容量係数Ｃｐとの関係を示すマップを用いて、除算部５７で算出した速度比ｅに対応するポンプ容量係数Ｃｐを求める。
【００３８】
乗算部５４は、エンジン回転数Ｎｅを２乗してＮｅ２を算出する。乗算部５５は、ポンプ容量係数算出部５３で求めたポンプ容量係数Ｃｐに乗算部５４で算出したＮｅ２を掛ける。これにより、ポンプトルクＴｐ（＝Ｃｐ・Ｎｅ２）を算出する。
【００３９】
エンジントルク算出部８２は、図８に示すような、エンジン１のエンジン回転数Ｎｅとスロットル開度ＴｖｏとエンジントルクＴｅとの関係を示すマップを用いて、クランク角センサ２３で検出したエンジン回転数Ｎｅ及びスロットル開度センサ２２で検出したスロットル開度Ｔｖｏに対応するエンジントルクＴｅを求める。尚、ここでは、エンジントルクＴｅを求めるために、エンジン回転数Ｎｅとスロットル開度ＴｖｏとエンジントルクＴｅとの関係を示すマップを用いたが、このマップにおけるスロットル開度の代わりに、この値と相関関係のあるエアーフローセンサ２１で検出した吸気管１１を通過する空気量Ｑａや、エンジンコントロールユニット３０によって制御される燃料噴射弁１５からの燃料噴射量を用いてもよい。
【００４０】
選択部５７は、ポンプトルク算出部８０で算出したポンプトルクＴｐ及びエンジントルク算出部８２で算出したエンジントルクＴｅのいずれか一方を選択する。ここで選択した値は、駆動軸トルクＴｏを算出するのに用いられる。尚、本実施形態では、除算部５７で算出したトルクコンバータ３の速度比ｅが所定値（例えば０．９前後）より小さい場合にはポンプトルクＴｐを選択し、大きい場合にはエンジントルクＴｅを選択するように設定している。これは、以下の理由によるものである。
【００４１】
トルクコンバータ３の速度比ｅが大きいときは、トルクコンバータ３がロックアップしている場合等が考えられる。このような場合、速度比ｅからポンプ容量係数Ｃｐを精度よく求めることができない。ところで、エンジン１の出力軸とトルクコンバータ３のポンプ３ａとは直結されているので、ポンプトルクＴｐはエンジントルクＴｅと基本的に同様である。ただし、本実施形態が適用される車両にエアコン等が設置されており、これ等が作動している場合、ポンプトルクＴｐは、エアコン等を駆動するのに要するトルク分だけエンジントルクＴｅよりも小さくなる。そこで、本実施形態では、トルクコンバータ３の速度比ｅが所定値より小さい場合、すなわち、ポンプトルク算出部８０で算出したポンプトルクＴｐに含まれる誤差がエアコン等を駆動するのに要するトルク分よりも小さいと考えられる場合は、ポンプトルク算出部８０で算出したポンプトルクＴｐを用いて駆動軸トルクＴｏを算出することとし、トルクコンバータ３の速度比ｅが所定値より大きい場合、すなわち、ポンプトルク算出部８０で算出したポンプトルクＴｐに含まれる誤差がエアコン等を駆動するのに要するトルク分よりも大きいと考えられる場合は、エンジントルク算出部８２で算出したエンジントルクＴｅを用いて駆動軸トルクＴｏを算出することとしている。
【００４２】
乗算部５８は、選択部５７で選択したポンプトルクＴｐ又はエンジントルクＴｅにトルク比算出部５２で求めたトルクコンバータ３のトルク比ｔを掛ける。これにより、トルクコンバータ３のタービン３ｂから出力されたタービントルクＴｔ（＝Ｔｐ・ｔ or Ｔｅ・ｔ）を算出する。このタービントルクＴｔは、ＣＶＴ２の入力トルクに相当する。
【００４３】
乗算部５９は、乗算部５８で算出したタービントルクＴｔに乗算部５６で算出した速度比ｉｐを掛ける。これにより、ＣＶＴ２の出力トルクを算出する。
【００４４】
乗算部８３は、乗算部５９で算出したＣＶＴ２の出力トルクにＣＶＴ２の最終減速比ｉｆを掛ける。これにより、駆動軸トルクＴｏ（＝Ｔｔ・ｉｐ・ｉｆ）が求まる。
【００４５】
走行抵抗算出部４３は、セカンダリ回転センサ２６から送られてくるセカンダリ回転数Ｎｓと、車重センサ２７から送られてくる車重Ｗとに基づいて、平地走行抵抗トルクＴｒを算出する。平地走行抵抗トルクＴｒは次式で表される。
Ｔｒ＝（μｒ・Ｗ＋ｋａ・Ｖ２）・Ｒｔ
ここで、μｒはタイヤの転がり摩擦係数、ｋａは空気抵抗係数、Ｒｔはタイヤの動半径、Ｖは車速である。車速Ｖは、セカンダリ回転数Ｎｓと相関関係があり、セカンダリ回転数Ｎｓによって定まる値である。尚、ここでは車重センサ２７を設けて車重Ｗを得るようにしているが、車重Ｗの変化が少ない乗用車等に関しては、車重センサ２７で車重Ｗを検出する代わりに、当該乗用車の標準的な車重、例えば２名乗員時の車重等を用いてもよい。また、車重センサ２７で車重Ｗを検出する代わりに、走行中の道路勾配θおよび駆動軸トルクＴｏが変化していないことを条件として、ある時刻の車速Ｖと他の時刻の車速Ｖとの変化から、車重Ｗを推定するうようにしてもよい。
【００４６】
車速微分演算部４４は、セカンダリ回転数Ｎｓによって定まる車速Ｖを時間微分することにより加速度αを求める。加速トルク算出部４５は、車速微分演算部４４で求めた加速度αと、車重センサ２７から送られてくる車重Ｗとに基づいて、加速抵抗トルクＴαを算出する。加速抵抗トルクＴαは次式で表される。
Ｔα＝（Ｗ＋Ｗｋ）・α・Ｒｔ／ｇ
ここで、Ｗｋは回転慣性重量、Ｒｔはタイヤの動半径、ｇは重力加速度である。尚、ここでは、セカンダリ回転センサ２６で検出したセカンダリ回転数を時間微分して加速度を得ているが、車体に加速度センサを設けて、このセンサから直接得るようにしてもよい。
【００４７】
勾配算出部４６は、トルク算出部４６で算出した駆動軸トルクＴｏ、走行抵抗算出部４３で算出した平地走行抵抗トルクＴｒ、加速抵抗トルク算出部４５で算出した加速抵抗トルクＴα、および車重センサ２７から送られてくる車重Ｗに基づいて、走行中の路面勾配ｓｉｎθを算出する。
【００４８】
図５は、勾配算出部４６の構成を機能的に表した図である。駆動軸トルクＴｏと、平地走行抵抗トルクＴｒと、加速抵抗トルクＴαと、路面勾配トルクＴθとの間には、次式に示す関係がある。
Ｔｏ＝Ｔｒ＋Ｔα＋Ｔθ
そこで、本実施形態の勾配算出部４６では、図５に示すように、駆動軸トルクＴｏから減算部４６ａで平地走行抵抗トルクＴｒを減算し、その後、減算部４６ｂで加速抵抗トルクαを減算している。これにより、走行中の路面勾配トルクＴθを算出している。
【００４９】
また、路面勾配トルクＴθは次式で表される。
Ｔθ＝Ｗ・ｓｉｎθ・Ｒｔ
そこで、本実施形態の勾配算出部４６では、図５に示すように、乗算部４６ｃで車重センサ２７から送られてくる車重Ｗにタイヤの動半径Ｒｔを掛け、除算部４６ｄにおいて、乗算部４６ｂで算出した路面勾配トルクＴθを乗算部４６ｃで算出したＷ・Ｒｔで割ることにより、走行中の路面勾配ｓｉｎθを算出している。尚、算出したｓｉｎθがプラスの場合は走行中の路面が登り坂であることを示し、マイナスの場合は下り坂であることを示す。
【００５０】
判定部１００は、路面勾配推定部４１で推定された走行中の路面勾配ｓｉｎθの絶対値が予め設定されたしきい値（例えば｜ｓｉｎ３．５゜｜、約６％勾配に相当）を越えているか否かを判定する。そして、しきい値を越えている場合には、目標車速決定部４７へ信号を出力する。尚、判定部１００に、路面勾配推定部４１から送られてきたｓｉｎθの符号を判定する符号判定部を設け、判定した符号がプラスであるか又はマイナスであるかによって、即ち走行中の路面が登り坂であるか又は下り坂であるかによって、異なるしきい値を用いるようにしてもよい。
【００５１】
目標車速決定部４７は、判定部１００から信号が入力されている間、勾配算出部４６で算出した路面勾配ｓｉｎθと、セカンダリ回転センサ２６から送られてきたセカンダリ回転数Ｎｓとに基づき、目標セカンダリ回転数Ｎｓｔを決定する。尚、上述したように、セカンダリ回転数Ｎｓは車速に比例するので、目標車両速度は目標セカンダリ回転数Ｎｓｔによって特定される。
【００５２】
目標車速決定部４７は、先ず、判定部１００からの信号の入力開始時、すなわち、走行中の路面勾配ｓｉｎθの絶対値がしきい値を越えたときのセカンダリ回転数Ｎｓａを取得する。次に、このセカンダリ回転数Ｎｓａを基に目標セカンダリ回転数Ｎｓｔを求める。目標セカンダリ回転数Ｎｓａは、次式で表される。
Ｎｓｔ＝ｋ・Ｎｓａ
ここで、ｋはセカンダリ回転数Ｎｓａによって定まる定数であり、セカンダリ回転数Ｎｓａが大きい程小さくなる。本実施形態では、０＜ｋ≦１となるように設定した。
【００５３】
制御部５０は、図３に示すように、目標変速比算出部４８と変速操作指令出力部４９とを有する。
【００５４】
目標変速比算出部４８は、判定部１００において走行中の路面勾配ｓｉｎθの絶対値がしきい値を越えていると判定されている場合、すなわち、目標車速決定部４７で目標セカンダリ回転数Ｎｓｔが算出されている場合、この目標セカンダリ回転数Ｎｓｔと、プライマリ回転センサ２９から送られてきた現在のプライマリ回転数Ｎｐとを基に、目標変速比ｉｐｔ（＝Ｎｐ／Ｎｓｔ）を求める。また、判定部１００において走行中の路面勾配ｓｉｎθの絶対値がしきい値を越えていないと判定されている場合、すなわわち、目標車速決定部４７で目標セカンダリ回転数Ｎｓｔが算出されていない場合は、従来の技術で説明したような一般的なＣＶＴの変速制御方法を用いる。先ず、図９に示す変速スケジュールに基づき、セカンダリ回転センサ２６から送られてきた現在のセカンダリ回転数Ｎｓと、スロットル開度センサ２２から送られてきた現在のスロットル開度Ｔｖｏとに対応する目標プライマリ回転数Ｎｐｔを求める。次に、この目標プライマリ回転数Ｎｐｔと現在のセカンダリ回転数Ｎｓから目標変速比ｉｐｔ（＝Ｎｐｔ／Ｎｓ）を求める。
【００５５】
変速操作指令出力部４９は、目標変速比算出部４８で算出された目標変速比ｉｐｔを基に変速比制御弁１８の操作量を決定し、変速比制御弁１８を操作する。これにより、ＣＶＴ２のプライマリプーリ１９の径が油圧回路１７によって変化し、変速比が目標変速比ｉｐｔとなるように制御される。
【００５６】
次に、ＡＴコントローラ４０の動作について図６を参照して説明する。図６はＡＴコントローラ４０の動作を説明するためのフロー図である。
【００５７】
先ず、ステップ１０１では、路面勾配推定部４１から送られてきた走行中の路面勾配ｓｉｎθの絶対値が予めメモリに記憶されているしきい値より大きいか否かを判定する。走行中の路面勾配ｓｉｎθがしきい値より大きいと判定された場合は、ステップ１０２へ移行し、フラグが０であるか否かを判定する。ここで、フラグが０であれば走行中の路面勾配θが初めてしきい値を越えたことを意味し、フラグが１であれば走行中の路面勾配θが既にしきい値を越えていることを意味する。
【００５８】
ステップ１０２において、フラグが０であると判定した場合は、ステップ１０３へ移行し、セカンダリ回転センサ２６から送られてきた、走行中の路面勾配ｓｉｎθの絶対値がしきい値を越えたときのセカンダリ回転数Ｎｓａを基に、目標セカンダリ回転数Ｎｓｔを求め、メモリに記憶する。次に、フラグを１にし（ステップ１０４）、その後、ステップ１０５へ移行する。一方、ブロック１０２において、フラグが０でないと判定した場合は、ステップ１０３、１０４を飛び越えてブロック１０５に移行する。
【００５９】
次に、ブロック１０５では、プライマリ回転センサ２９から送られてきた現在のプライマリ回転数Ｎｐと、目標セカンダリ回転数Ｎｓａとを基に、目標変速比ｉｐｔを算出して、ＣＶＴ２がこの目標変速比ｉｐｔとなるように制御する。
【００６０】
上記のステップ１０２〜ステップ１０５の処理は、ステップ１０１において、走行中の路面勾配ｓｉｎθの絶対値がしきい値以下であると判定されるまで繰り返し行われる。そして、ステップ１０１において、走行中の路面勾配ｓｉｎθの絶対値がしきい値以下であると判定された場合は、フラグを０にリセットし（ステップ１０６）、図６に示すフローを終了する。
【００６１】
本実施形態では、走行中の路面勾配ｓｉｎθの絶対値が予め設定されたしきい値よりも大きくなっている場合に、走行中の路面勾配ｓｉｎθの絶対値が当該しきい値を越えた際に検出したセカンダリ回転数Ｎｓａを基に、目標セカンダリ回転数Ｎｓｔを設定している。そして、ＣＶＴ２のセカンダリ回転数Ｎｓが目標セカンダリ回転数Ｎｓｔとなるように、ＣＶＴの変速比を制御している。したがって、本実施形態によれば、坂道走行中の車速を、坂道進入時の車速に応じて決定される速度に維持することができるので、下り勾配では勾配に合わせたエンジンブレーキが自動的に得られ、また上り勾配では、勾配に対し適正な車両駆動力を自動的に得ることができる。
【００６２】
また、本実施形態では、走行中の路面勾配ｓｉｎθの絶対値がしきい値を越えた際に検出したセカンダリ回転数Ｎｓａに、当該セカンダリ回転数Ｎｓａに応じた係数ｋを掛けたものを、目標セカンダリ回転数Ｎｓｔとしている。したがって、本実施形態によれば、坂道への進入速度が速すぎるような場合に、坂道走行中の車速を適正な速度に維持することができる。
【００６３】
さらに、本実施形態では、エンジン回転数Ｎｅと、プライマリ回転数Ｎｐと、セカンダリ回転数Ｎｓとを基に車両駆動トルクＴｏを求め、また、セカンダリ回転数Ｎｓ及び車重Ｗを基に、走行抵抗トルクＴｒ及び加速トルクＴαを求めている。そして、車両駆動トルクＴｏから走行抵抗トルクＴｒ及び加速トルクＴαを減じて勾配トルクＴθを求め、勾配トルクＴθを基に路面勾配ｓｉｎθを求めるている。ここで、プライマリ回転数Ｎｐおよびセカンダリ回転数Ｎｓは、有段変速、無段変速にかかわらず、自動変速機の制御のために必要な情報である。また、エンジン回転数Ｎｅは、通常、車両の状態を示す情報の一つとして運転手等に提供されるものである。また、車重Ｗはセンサを設けて検出してもよいが、車重変化の少ない乗用車等においては、予め設定しておくこともできる。このように、本実施形態によれば、従来から用いられてきた車両の状態を示す情報を有効に利用して路面勾配を推定することができる。すなわち、本実施形態では、路面勾配を検出するための特別なセンサ（例えば車の前後の傾きを検出するセンサ）を設ける必要がなくなる。
【００６４】
尚、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形が可能である。たとえば、上記の実施形態では、走行中の路面勾配ｓｉｎθの絶対値がしきい値よりも大きくなっている場合に、走行中の路面勾配ｓｉｎθの絶対値が当該しきい値を越えた際に検出したセカンダリ回転数Ｎｓａに、当該セカンダリ回転数Ｎｓａに応じた係数を掛けた値を、目標セカンダリ回転数Ｎｓｔに設定している。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６５】
たとえば、走行中の路面勾配ｓｉｎθの絶対値がしきい値よりも大きくなっている場合に、走行中の路面勾配ｓｉｎθの絶対値が当該しきい値を越えた際に検出したセカンダリ回転数Ｎｓａに、現在走行中の路面勾配ｓｉｎθの絶対値に応じた係数ｑを掛けた値を、目標セカンダリ回転数Ｎｓｔに設定してもよい。ここで、係数ｑは勾配が急になるほど小さくなるように、また０＜ｑ≦１となるように設定することが好ましい。この場合、現在走行中の路面勾配の変化に応じて、車速を制御することができる。また、坂道の勾配が急な場合に、坂道走行中の車速を適正な速度に維持することができる。
【００６６】
また、たとえば、走行中の路面勾配ｓｉｎθの絶対値がしきい値よりも大きくなっている場合に、走行中の路面勾配ｓｉｎθの絶対値が当該しきい値を越えた際に検出したセカンダリ回転数Ｎｓａに、当該セカンダリ回転数Ｎｓａに応じた係数と、現在走行中の路面勾配ｓｉｎθの絶対値に応じた係数とを掛けた値を、目標セカンダリ回転数Ｎｓｔに設定してもよい。この場合、坂進入時の車両速度と現在走行中の路面勾配の変化とに応じて、車速を制御することができる。
【００６７】
また、上記の実施形態では、ＣＶＴの変速制御をするものについて説明したが、本発明は有段階、無段階にかかわらず、自動変速機の変速制御に適用できる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、車両走行中、下り勾配では勾配に合わせたエンジンブレーキが自動的に得られ、また上り勾配では、勾配に対し適正な車両駆動力を、運転者が自らレンジ切り換えを行うことなしに、自動的に得ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である自動変速機の制御装置が適用された自動車の駆動システムを示す概略ブロック図である。
【図２】エンジンコントロールユニットのハードウエア構成を示す図である。
【図３】ＡＴコントロールユニットの構成を機能的に表した図である。
【図４】トルク算出部の構成を機能的に表した図である。
【図５】勾配算出部の構成を機能的に表した図である。
【図６】ＡＴコントローラの動作を説明するためのフロー図である。
【図７】速度比ｅと容量係数Ｃｐ及びトルク比ｔとの関係を示す図である。
【図８】エンジン回転数Ｎｅと、エンジントルクＴｅと、スロットル開度Ｔｖｏとの関係を示す図である。
【図９】従来の自動変速機の変速スケジュールを示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ ＣＶＴ
３ トルクコンバータ
４ 無段階変速機構
６ デファレンシャルギア
７ ドライブシャフト
８ 駆動輪
１７ 油圧回路
１８ 変速機制御弁
２１ エアフローセンサ
２２ スロットル開度センサ
２３ クランク角センサ
２６ セカンダリ回転センサ
２７ 車重センサ
２９ プライマリ回転センサ
３０ エンジンコントロールユニット
４０ ＡＴコントロールユニット
４１ 路面勾配推定部
４２ トルク算出部
４３ 走行抵抗算出部
４４ 車速微分演算部
４５ 加速トルク算出部
４６ 勾配算出部
４７ 目標車速設定部
４８ 目標変速比算出部
４９ 変速操作指令出力部
５０ 制御部
１００ 判定部

Claims (8)

1. 自動車に搭載された自動変速機の変速比を制御する自動変速機の制御装置であって、
   前記自動車の車速を検出する車速検出部と、
   前記自動車の走行中の路面勾配を推定する路面勾配推定部と、
   前記路面勾配推定部で推定した走行中の路面勾配が予め設定された正の値となるしきい値を越えているか否かを判定する判定部と、
   前記変速比を制御する制御部と、を備え、
   前記路面勾配推定部は、
   前記自動車の駆動輪を駆動するための車両駆動トルクを算出する車両駆動トルク算出手段と、
   前記車速検出部で検出された車速および前記自動車の重量に基づいて、前記自動車の平地走行抵抗トルクを求める走行抵抗トルク算出手段と、
   前記車速の加速度を求め、当該加速度および前記自動車の重量に基づいて、前記自動車の加速度抵抗トルクを求める加速トルク算出手段と、
   前記車両駆動トルク算出手段で算出した車両駆動トルクから前記走行抵抗トルク算出手段で算出した平地走行抵抗トルク及び前記加速トルク算出手段で算出した加速抵抗トルクを減じて勾配トルクを求め、当該勾配トルクを基に前記路面勾配を求める勾配算出手段と、を有し、
   前記車両駆動トルク算出手段は、
   前記自動車のエンジンの回転数および燃料噴射弁の燃料噴射量に基づいて、前記エンジンの出力軸トルクであるエンジントルクを算出するエンジントルク算出手段と、
   前記エンジンと前記自動変速機との間に配置され、前記エンジンの出力軸トルクを前記自動変速機に伝達するトルクコンバータの、ポンプ（入力側）に入力されたポンプトルクを算出するポンプトルク算出手段と、
   前記トルクコンバータからの駆動トルクを受ける前記自動変速機の入力側回転体の回転数および前記エンジンの回転数の比であるスリップ比が、所定値より小さい場合は前記ポンプトルク算出手段で算出されたポンプトルクを選択し、大きい場合は前記エンジントルク算出手段で算出されたエンジントルクを選択して、選択したトルクを前記車両駆動トルクとして前記制御部に出力する選択手段と、を有し、
   前記制御部は、前記判定部で走行中の路面勾配が前記しきい値を越えていると判定されている場合、前記判定部で走行中の路面勾配が前記しきい値を越えたと判定されたときに、前記自動変速機に取り付けられたセカンダリプーリの回転センサによって検知したセカンダリ回転数から目標セカンダリ回転数を計算により求め、該目標セカンダリ回転数と現在のプライマリ回転数とを用いて目標変速比を求め、該目標変速比となるように前記変速比を制御すると共に、前記判定部で走行中の路面勾配が前記しきい値を越えていないと判定されている場合、所定の変速スケジュールに基づいて、現在の車速およびスロットル開度から設定される目標変速比となるように、前記変速比を制御すること
   を特徴とする自動変速機の制御装置。
2. 自動車に搭載された自動変速機の変速比を制御する自動変速機の制御装置であって、
   前記自動車の車速を検出する車速検出部と、
   前記自動車の走行中の路面勾配を推定する路面勾配推定部と、
   前記変速比を制御する制御部と、を備え、
   前記路面勾配推定部は、
   前記自動車のエンジンの回転数および燃料噴射弁の燃料噴射量に基づいて、前記自動車の駆動輪を駆動するための車両駆動トルクを算出する車両駆動トルク算出手段と、
   前記車速検出部で検出された車速および前記自動車の重量に基づいて、前記自動車の平地走行抵抗トルクを求める走行抵抗トルク算出手段と、
   前記車速の加速度を求め、当該加速度および前記自動車の重量に基づいて、前記自動車の加速度抵抗トルクを求める加速トルク算出手段と、
   前記車両駆動トルク算出手段で算出した車両駆動トルクから前記走行抵抗トルク算出手段で算出した平地走行抵抗トルク及び前記加速トルク算出手段で算出した加速抵抗トルクを減じて勾配トルクを求め、当該勾配トルクを基に前記路面勾配を求める勾配算出手段と、を有し、
   前記制御部は、前記路面勾配推定部で推定した走行中の路面勾配が予め設定された正の値となるしきい値を越えたと判定されたときに、前記自動変速機に取り付けられたセカンダリプーリの回転センサによって検知したセカンダリ回転数から目標セカンダリ回転数を計算により求め、該目標セカンダリ回転数と現在のプライマリ回転数とを用いて目標変速比を求め、該目標変速比となるように前記変速比を制御すること
   を特徴とする自動変速機の制御装置。
3. 請求項１または２記載の自動変速機の制御装置であって、
   前記制御部は、前記判定部で走行中の路面勾配が前記しきい値を越えたと判定されたときに、前記自動変速機に取り付けられたセカンダリプーリの回転センサによって検知したセカンダリ回転数に対して、当該セカンダリ回転数に応じた係数を掛けた値を前記目標セカンダリ回転数として設定すること
   を特徴とする自動変速機の制御装置。
4. 請求項１または２記載の自動変速機の制御装置であって、
   前記制御部は、前記判定部で走行中の路面勾配が前記しきい値を越えたと判定されたときに、前記自動変速機に取り付けられたセカンダリプーリの回転センサによって検知したセカンダリ回転数に対して、前記路面勾配推定部で推定した走行中の路面勾配に応じた係数を掛けた値を前記目標セカンダリ回転数として設定すること
   を特徴とする自動変速機の制御装置。
5. 請求項１または２記載の自動変速機の制御装置であって、
   前記制御部は、前記判定部で走行中の路面勾配が前記しきい値を越えたと判定されたときに、前記自動変速機に取り付けられたセカンダリプーリの回転センサにより検知したセカンダリ回転数に対して、該セカンダリ回転数に応じた係数と、前記路面勾配推定部で推定した走行中の路面勾配に応じた係数とを掛けた値を前記目標セカンダリ回転数として設定すること
   を特徴とする自動変速機の制御装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の自動変速機の制御装置であって、
   前記加速トルク算出手段は、前記車速検出部で検出した車速を時間微分して前記自動車の加速度を求めること
   を特徴とする自動変速機の制御装置。
7. 自動車に搭載された自動変速機の変速比を制御する自動変速機の制御方法であって、
   前記自動車のエンジンの回転数および燃料噴射弁の燃料噴射量に基づいて、前記エンジンの出力軸トルクであるエンジントルクを算出すると共に、前記エンジンと前記自動変速機との間に配置され、前記エンジンの出力軸トルクを前記自動変速機に伝達するトルクコンバータの、ポンプ（入力側）に入力されたポンプトルクを算出し、前記自動車の駆動輪を駆動するための車両駆動トルクとして、前記トルクコンバータからの駆動トルクを受ける前記自動変速機の入力側回転体の回転数および前記エンジンの回転数の比であるスリップ比が、所定値より小さい場合は前記ポンプトルクを選択し、大きい場合は前記エンジントルク算出手段で算出されたエンジントルクを選択し、
   前記自動車の車速および重量に基づいて、前記自動車の平地走行抵抗トルクを算出し、
   前記車速の加速度を求め、当該加速度および前記自動車の重量に基づいて、前記自動車の加速度抵抗トルクを算出し、
   算出した車両駆動トルクから算出した平地走行抵抗トルク及び加速抵抗トルクを減じて勾配トルクを求め、当該勾配トルクを基に前記自動車の走行中の路面勾配を推定し、
   推定した路面勾配が予め設定された正の値となるしきい値を越えているか否かを判定し、
   推定した路面勾配が前記しきい値を越えていると判定されている場合は、前記路面勾配が前記しきい値を越えたと判定されたときに、前記自動変速機に取り付けられたセカンダリプーリの回転センサによって検知したセカンダリ回転数から目標セカンダリ回転数を計算により求め、該目標セカンダリ回転数と現在のプライマリ回転数とを用いて目標変速比を求め、該目標変速比となるように前記変速比を制御し、一方、前記路面勾配が前記しきい値を越えていないと判定されている場合は、所定の変速スケジュールに基づいて、現在の車速およびスロットル開度から設定される目標変速比となるように、前記変速比を制御すること
   を特徴とする自動変速機の制御方法。
8. 自動車に搭載された自動変速機の変速比を制御する自動変速機の制御方法であって、
   前記自動車のエンジンの回転数および燃料噴射弁の燃料噴射量に基づいて、前記自動車の駆動輪を駆動するための車両駆動トルクを算出し、
   前記自動車の車速および重量に基づいて、前記自動車の平地走行抵抗トルクを算出し、
   前記車速の加速度を求め、当該加速度および前記自動車の重量に基づいて、前記自動車の加速度抵抗トルクを算出し、
   算出した車両駆動トルクから算出した平地走行抵抗トルク及び加速抵抗トルクを減じて勾配トルクを求め、当該勾配トルクを基に前記路面勾配を推定し、
   推定した走行中の路面勾配が予め設定された正の値となるしきい値を越えたと判定されたときに、前記自動変速機に取り付けられたセカンダリプーリの回転センサによって検知したセカンダリ回転数から目標セカンダリ回転数を計算により求め、該目標セカンダリ回転数と現在のプライマリ回転数とを用いて目標変速比を求め、該目標変速比となるように前記変速比を制御すること
   を特徴とする自動変速機の制御方法。

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