JP5834874B2

JP5834874B2 - 路面勾配推定装置

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Publication number: JP5834874B2
Application number: JP2011274646A
Authority: JP
Inventors: 森山　英二; 英二森山; 正克岩瀬; 太一生駒
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2015-12-24
Anticipated expiration: 2031-12-15
Also published as: JP2013124031A

Description

本発明は、原動機と、複数の係合要素のうちの一方を解放し他方を係合するつかみ替えにより変速段の変更が可能な変速機とを備え、前記原動機からの動力を前記変速機を介して出力して走行する車両に搭載され、該車両が走行している路面の勾配を推定する路面勾配推定装置に関する。

従来、この種の路面勾配推定装置としては、駆動輪の駆動力と車両加速度とに基づいて路面勾配を推定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、自動変速機の入力軸であるタービンシャフトの回転数（回転速度）を検出する回転数センサ（回転速度センサ）を備えており、駆動輪の駆動力についてはタービントルク（入力トルク）からギヤ損失を減じたものにギヤ比を乗じることにより計算し、車両加速度については変速中でないときには今回と前回のタービン回転速度の偏差を自動変速機の現在のギア比で除することにより計算し変速中あるいは変速後所定時間経過前のときには前回設定された車両加速度を設定している。

特開平１０−１５３２５３号公報

上述した装置では、駆動輪への駆動力については変速機の入力トルクにギヤ損失を減じたものにギヤ比を乗じて計算されるが、変速中に計算に用いるギヤ比については言及されていない。ところで、複数の係合要素（クラッチやブレーキ）のうちの一方を解放し他方を係合するつかみ替えにより変速段を変更するタイプの変速機では、変速時に解放側の係合要素から係合側の係合要素へトルク伝達の受け渡しと入力軸の回転速度の変更とが生じ、駆動輪への駆動力が変動するため、計算される駆動力と実際の駆動力との間でズレが生じる場合があり、この場合、路面勾配を正確に推定することが困難となる。

本発明の路面勾配推定装置は、変速段を変更している最中でも路面勾配をより正確に推定することを主目的とする。

本発明の路面勾配推定装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の路面勾配推定装置は、
原動機と、複数の係合要素のうちの一方を解放し他方を係合するつかみ替えにより変速段の変更が可能な変速機とを備え、前記原動機からの動力を前記変速機を介して出力して走行する車両に搭載され、該車両が走行している路面の勾配を推定する路面勾配推定装置であって、
前記変速機の変速段が変更されている最中には、前記複数の係合要素のうち解放側の係合要素が伝達するトルクである解放側伝達トルクと係合側の係合要素が伝達するトルクである係合側伝達トルクとを演算し、該演算した解放側伝達トルクと係合側伝達トルクとの和の演算式を用いて前記変速機の出力軸に出力される出力トルクを演算し、該演算した出力トルクと前記車両の加速度とに基づいて前記路面の勾配を推定する
ことを要旨とする。

この本発明の路面勾配推定装置では、変速機の変速段が変更されている最中には、複数の係合要素のうち解放側の係合要素が伝達するトルクである解放側伝達トルクと係合側の係合要素が伝達するトルクである係合側伝達トルクとを演算し、演算した解放側伝達トルクと係合側伝達トルクとの和の演算式を用いて変速機の出力軸に出力される出力トルクを演算し、演算した出力トルクと車両の加速度とに基づいて路面の勾配を推定する。これにより、変速段を変更している最中に入力トルクに変速機のギヤ比を乗じて出力トルクを演算するものに比して、出力トルクをより正確に演算することができる。この結果、変速段を変更している最中であっても、路面勾配をより正確に推定することができる。

こうした本発明の路面勾配推定装置において、前記解放側伝達トルクは、変速前の変速段における変速比を前記変速機の入力軸から前記解放側の係合要素までの変速比で除して、さらに前記解放側の係合要素のトルク容量を乗じることにより演算され、前記係合側伝達トルクは、変速後の変速段における変速比を前記変速機の入力軸から前記係合側の係合要素までの変速比で除して、さらに前記係合側の係合要素のトルク容量を乗じることにより演算されるものとすることもできる。

また、本発明の路面勾配推定装置において、前記変速機の入力軸の回転速度が変速後の変速段に応じた回転速度に変更されている最中には、前記入力軸の前段側の慣性系の回転変化に基づいて前記出力軸に伝達されるトルクを演算するための慣性項を前記演算式に付加して前記出力トルクを演算するものとすることもできる。こうすれば、変速段を変更している最中に慣性系の回転変化に拘わらず路面勾配をより正確に推定することができる。

本発明の路面勾配推定装置を搭載する車両１０の構成の概略を示す構成図である。変速機構２６の構成の概略を示す構成図である。変速機構２６の作動表の一例を示す説明図である。変速機構２６の各回転要素の回転速度の関係を示す速度線図である。ＡＴＥＣＵ２９により実行される路面勾配推定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。ＡＴＥＣＵ２９により実行される非変速時出力トルク演算処理の一例を示すフローチャートである。ＡＴＥＣＵ２９により実行される第１パターン変速時出力トルク演算処理の一例を示すフローチャートである。ＡＴＥＣＵ２９により実行される第２パターン変速時出力トルク演算処理の一例を示すフローチャートである。実施例における第１パターン変速時の入力軸回転速度Ｎｉｎと油圧指令Ｐａｐｐ，Ｐｒｅｌと入力トルクＴｉｎと出力トルクＴｏｕｔの時間変化の様子を示す説明図である。実施例における第２パターン変速時の入力軸回転速度Ｎｉｎと油圧指令Ｐａｐｐ，Ｐｒｅｌと入力トルクＴｉｎと出力トルクＴｏｕｔの時間変化の様子を示す説明図である。

次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。

図１は自動変速機２０を搭載する車両１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は変速機構２６の構成の概略を示す構成図であり、図３は変速機構２６の作動表を示す説明図である。

実施例の自動車１０は、図１に示すように、ガソリンや軽油などの炭化水素系の燃料の爆発燃焼により動力を出力する内燃機関としてのエンジン１２と、クランク角センサ１５からのクランク角などのエンジン１２の運転状態に関するデータを入力してエンジン１２を運転制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）１６と、エンジン１２のクランクシャフト１４（図２参照）に接続されると共に左右の車輪１９ａ，１９ｂの車軸１８ａ，１８ｂに接続されてエンジン１２からの動力を変速して車軸１８ａ，１８ｂに伝達する自動変速機２０と、自動変速機２０を制御すると共に自動車１０が走行している路面の勾配を推定する実施例の路面勾配推定装置としても動作する変速機用電子制御ユニット（以下、ＡＴＥＣＵという）２９と、車両全体をコントロールするメイン用電子制御ユニット（以下、メインＥＣＵという）５０と、を備える。なお、メインＥＣＵ５０は、シフトレバー５１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ５２からのシフトポジションＳＰやアクセルペダル５３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル５５の踏み込みを検出するブレーキスイッチ５６からのブレーキスイッチ信号ＢＳＷ，車速センサ５８からの車速Ｖなどが入力されている。実施例では、シフトレバー５１のシフトポジションとして、駐車時に用いる駐車ポジション（Ｐポジション）、後進走行用のリバースポジション（Ｒポジション）、中立のニュートラルポジション（Ｎポジション）、前進走行用の通常のドライブポジション（Ｄポジション）、アクセルオフ時にエンジンブレーキを作用させるローポジション（Ｌポジション）やセカンドポジション（２ポジション）などが用意されている。また、メインＥＣＵ５０は、エンジンＥＣＵ１６やＡＴＥＣＵ２９と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ１６やＡＴＥＣＵ２９と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

自動変速機２０は、図２に示すように、エンジン１２からの動力を車軸１８ａ，１８ｂに伝達するトランスアクスル装置として構成されており、エンジン１２のクランクシャフト１４に接続された入力側のポンプインペラ２４ａと出力側のタービンランナ２４ｂとからなるロックアップクラッチ付きのトルクコンバータ２４と、トルクコンバータ２４のタービンランナ２４ｂに接続された入力軸２１と車軸１８ａ，１８ｂにギヤ機構２７とデファレンシャルギヤ２８とを介して接続された出力軸２２とを有し入力軸２１に入力された動力を変速して出力軸２２に出力する有段の変速機構２６と、変速機構２６を駆動制御する油圧回路４０（図１参照）と、を備える。

変速機構２６は、６段変速の有段変速機として構成されており、シングルピニオン式の遊星歯車機構３０とラビニヨ式の遊星歯車機構３５と３つのクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３と２つのブレーキＢ１，Ｂ２とワンウェイクラッチＦ１と、を備える。シングルピニオン式の遊星歯車機構３０は、外歯歯車としてのサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車としてのリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１は自動変速機２０のケースに固定されており、リングギヤ３２は入力軸２１に接続されている。ラビニヨ式の遊星歯車機構３５は、外歯歯車の２つのサンギヤ３６ａ，３６ｂと、内歯歯車のリングギヤ３７と、サンギヤ３６ａに噛合する複数のショートピニオンギヤ３８ａと、サンギヤ３６ｂおよび複数のショートピニオンギヤ３８ａに噛合すると共にリングギヤ３７に噛合する複数のロングピニオンギヤ３８ｂと、複数のショートピニオンギヤ３８ａおよび複数のロングピニオンギヤ３８ｂとを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア３９とを備え、サンギヤ３６ａはクラッチＣ１を介してシングルピニオン式の遊星歯車機構３０のキャリア３４に接続され、サンギヤ３６ｂはクラッチＣ３を介してキャリア３４に接続されると共にブレーキＢ１を介して自動変速機２０のケースに接続され、リングギヤ３７は出力軸２２に接続され、キャリア３９はクラッチＣ２を介して入力軸２１に接続されている。また、キャリア３９は、ワンウェイクラッチＦ１を介して自動変速機２０のケースに接続されてその回転が一方向に規制されると共にワンウェイクラッチＦ１に対して並列的に設けられたブレーキＢ２を介して自動変速機２０のケースに接続されている。

変速機構２６は、図３の作動表に示すように、クラッチＣ１〜Ｃ３の係合および解放ブレーキＢ１，Ｂ２の係合および解放により前進１速段〜６速段と後進段とニュートラルとを切り替えることができるようになっている。後進段は、クラッチＣ３とブレーキＢ２とを係合すると共にクラッチＣ１，Ｃ２とブレーキＢ１とを解放することにより形成することができる。また、前進１速段は、クラッチＣ１を係合すると共にクラッチＣ２，Ｃ３とブレーキＢ１，Ｂ２とを解放することにより形成することができる。この前進１速段は、エンジンブレーキ時には、ブレーキＢ２が係合される。前進２速段は、クラッチＣ１とブレーキＢ１とを係合すると共にクラッチＣ２，Ｃ３とブレーキＢ２とを解放することにより形成することができる。前進３速段は、クラッチＣ１，Ｃ３を係合すると共にクラッチＣ２とブレーキＢ１，Ｂ２とを解放することにより形成することができる。前進４速段は、クラッチＣ１，Ｃ２を係合すると共にクラッチＣ３とブレーキＢ１，Ｂ２とを解放することにより形成することができる。前進５速段は、クラッチＣ２，Ｃ３を係合すると共にクラッチＣ１とブレーキＢ１，Ｂ２とを解放することにより形成することができる。前進６速段は、クラッチＣ２とブレーキＢ１とを係合すると共にクラッチＣ１，Ｃ３とブレーキＢ２とを解放することにより形成することができる。また、ニュートラルは、クラッチＣ１〜Ｃ３とブレーキＢ１，Ｂ２をすべて解放することにより形成することができる。なお、前進１速段〜６速段と後進段のそれぞれにおける変速機構２６の各回転要素の回転速度の関係を示す速度線図を図４に示す。

ＡＴＥＣＵ２９は、詳細には図示しないが、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや処理データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートなどを備える。このＡＴＥＣＵ２９には、変速機構２６の入力軸２１に取り付けられた入力軸回転速度センサ４２からの入力軸回転速度Ｎｉｎなどが入力ポートを介して入力されており、油圧回路４０の図示しない各ソレノイドへの駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。また、ＡＴＥＣＵ２９は、前述したように、メインＥＣＵ５０やエンジンＥＣＵ１６と通信しており、互いに制御信号やデータをやり取りしている。

こうして構成された自動変速機２０の変速制御は、スロットル開度と車速Ｖとに基づいて変速段を決定するための変速マップとして、通常用マップと登坂路走行時にアップシフト変速線およびダウンシフト変速線を通常用マップに比して高車速側にシフトさせた登坂路用マップとを用意しておき、走行中の路面の勾配（路面勾配）θに基づいて通常用マップか登坂路用マップかのいずれかを選択し、選択した変速マップとスロットル開度と車速Ｖとに基づいて変速段を決定し、変速機構２６が決定した変速段となるように必要なクラッチ（ブレーキ）を係合したり解放したりすることにより行なう。クラッチの係合や解放は、解放側のクラッチに対する油圧指令Ｐｒｅｌや係合側のクラッチに対する油圧指令Ｐａｐｐを設定し、設定した油圧指令Ｐｒｅｌ，Ｐａｐｐに基づいて油圧回路４０の対応するソレノイドを駆動制御することにより行なう。

次に、こうして構成された自動車１０の動作、特に、路面勾配θを推定する際の動作について説明する。図５は、ＡＴＥＣＵ２９のＣＰＵにより実行される路面勾配推定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

路面勾配推定処理ルーチンが実行されると、ＡＴＥＣＵ２９のＣＰＵは、まず、エンジントルクＴｅやエンジン回転速度Ｎｅ，車速Ｖ，入力軸回転速度センサ４２からの入力軸回転速度Ｎｉｎ，変速機構２６の変速状態などの処理に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジントルクＴｅは、エンジン１２の図示しないスロットル開度に基づいて導出されたものをエンジンＥＣＵ１６からメインＥＣＵ５０を経由して通信により入力するものとした。また、エンジン回転速度Ｎｅは、クランク角センサ１５により検出されたクランクシャフト１４の回転角に基づいて演算されたものをエンジンＥＣＵ１６からメインＥＣＵ５０を経由して通信により入力するものとした。さらに、車速Ｖは、車速センサ５８により検出されたものをメインＥＣＵ５０から通信により入力するものとした。また、変速機構２６の変速状態は、変速段の変更（変速）が指示されていないときには現変速段およびそのギヤ比γｃを、変速が指示されているときには変速前の変速段およびそのギヤ比γｂｅと変速後の変速段およびそのギヤ比γａｆをそれぞれ変速機構２６の状態として記憶したものを入力するものとした。

こうして処理に必要なデータを入力すると、エンジントルクＴｅにエンジン回転速度Ｎｅを乗じたものを入力軸回転速度Ｎｉｎで除して入力軸２１に作用するトルクである入力トルクＴｉｎを演算し（ステップＳ１１０）、変速中であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。変速中でないと判定されると、図６の非変速時出力トルク演算処理を実行する（ステップＳ１３０）。非変速時出力トルク演算処理は、図６に示すように、現変速段のギヤ比γｃを出力トルク演算用のギヤ比γに設定し（ステップＳ３００）、入力トルクＴｉｎと設定したギヤ比γとに基づいて次式（１）により出力軸２２に出力されるトルクである出力トルクＴｏｕｔを演算することにより行なう（ステップＳ３１０）。ここで、式（１）中の「Ｌｏｓｓ」はギヤ損失を示し、「Ｇｄ」はデファレンシャルギヤ２８のギヤ比を示し、「ｒ」は車輪１９ａ，１９ｂのタイヤ半径を示し、「Ｒ」は走行抵抗を示し、「M」は車重を示す。

Tout=Tin×γ−Loss (1)

出力トルクＴｏｕｔを演算すると、演算した出力トルクＴｏｕｔに基づいて基準加速度αｂａｓｅを設定する（ステップＳ１４０）。ここで、基準加速度αは、例えば、平坦路を出力トルクＴｏｕｔで走行しているときに得られる加速度であり、出力トルクＴｏｕｔや車重、走行抵抗、デファレンシャルギヤ比、タイヤ径などに基づいて演算することができる。そして、入力した今回の車速Ｖと前回の車速との偏差をこのルーチンの実行時間間隔ΔＴで除して実際の加速度である実加速度αを演算し（ステップＳ１５０）、設定した基準加速度αｂａｓｅと実加速度αとの偏差に基づいて路面勾配θを推定して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。

ステップＳ１２０で変速中と判定されると、変速パターンを判定する（ステップＳ１７０）。ここで、変速パターンとしては、実施例では、エンジン１２がパワーオン状態でアップシフト変速するPowerOnUpやコースト状態でダウンシフト変速するCoastDown、エンジン１２がパワーオフ状態でアップシフト変速するPowerOffUp、運転者のシフト操作（Ｌポジションや２ポジションなど）によりダウンシフト変速するManualDown、エンジン１２がパワーオン状態でダウンシフト変速するPowerOnDownなどがある。いま、二つのクラッチ（ブレーキ）のうち一方を解放し他方を係合するつかみ替えにより変速段を変更する場合を考える。この場合、変速パターンがPowerOnUpとCoastDownとPowerOffUpとManualDownのいずれかのときにおける変速段の変更は、トルクの伝達を解放側のクラッチから係合側のクラッチへスリップ係合の状態で受け渡し（トルク相）、その後、係合側のクラッチの係合力を徐々に大きくして入力軸２１の回転速度を変速後の変速段に応じた回転速度に変更する（イナーシャ相）ことにより行なわれる。また、変速パターンがPowerOnDownのときにおける変速段の変更は、解放側のクラッチをスリップ係合させた状態でエンジン１２からの出力トルクによって入力軸２１の回転速度を変速後の変速段に応じた回転速度に変更し、入力軸２１の回転速度と変速後の変速段に応じた回転速度との偏差が所定値未満で回転同期したと判断されるときに係合側のクラッチを係合させることにより行なわれる。

ステップＳ１７０の変速パターンの判定結果がPowerOnDown以外のパターン、即ちPowerOnUpかCoastDownかPowerOffUpかManualDownかのいずれかのパターンであるときには（ステップＳ１８０）、図７の第１パターン変速時出力トルク演算処理を実行することにより出力トルクＴｏｕｔを演算し（ステップＳ１９０）、演算した出力トルクＴｏｕｔに基づいて路面勾配θを推定して（ステップＳ１４０〜Ｓ１６０）、本ルーチンを終了する。一方、変速パターンの判定結果がPowerOnDownのパターンであるときには（ステップＳ１８０）、図８の第２パターン変速時出力トルク演算処理を実行することにより出力トルクＴｏｕｔを演算し（ステップＳ２００）、演算した出力トルクＴｏｕｔに基づいて路面勾配θを推定して（ステップＳ１４０〜Ｓ１６０）、本ルーチンを終了する。以下、図７の第１パターン変速時出力トルク演算処理と図８の第２パターン変速時出力トルク演算処理の詳細について順に説明する。

図７の第１パターン変速時出力トルク演算処理では、まず、イナーシャ相の開始を判定する（ステップＳ４００）。イナーシャ相の開始は、入力軸回転速度Ｎｉｎの変化を検知することにより判定することができる。イナーシャ相が開始されていないと判定、即ち、トルク伝達を解放側のクラッチから係合側のクラッチへ受け渡している最中（トルク相）と判定されると、解放側のクラッチのトルク容量Ｔｒｅｌと係合側のクラッチのトルク容量Ｔａｐｐとを設定し（ステップＳ４１０）、変速前の入力トルクに対する解放側のクラッチに作用するトルクの比であるトルク比Ｋｒｅｌ（即ち、変速機の入力軸から解放側のクラッチまでのギヤ比）と変速後の入力トルクに対する係合側のクラッチに作用するトルクの比であるトルク比Ｋａｐｐ（即ち、変速機の入力軸から係合側のクラッチまでのギヤ比）を設定する（ステップＳ４２０）。ここで、トルク容量Ｔｒｅｌについては解放側のクラッチに対して設定されている油圧指令Ｐｒｅｌに基づいて推定し、トルク容量Ｔａｐｐについては係合側のクラッチに対して設定されている油圧指令Ｐａｐｐに基づいて推定するものとした。また、トルク比Ｋｒｅｌ，Ｋａｐｐについては、変速前後の変速段毎に予め求めて記憶しておき、変速前後の変速段が与えられたときに、記憶した関係から対応するトルク比Ｋｒｅｌ，Ｋａｐｐをそれぞれ導出することにより設定するものとした。そして、設定したトルク容量Ｔｒｅｌ，Ｔａｐｐとトルク比Ｋｒｅｌ，Ｋａｐｐとに基づいて次式（２）により出力トルクＴｏｕｔを演算して（ステップＳ４３０）、第１パターン変速時出力トルク演算処理を終了する。式（２）中の「γｂｅ」は変速前の変速段におけるギヤ比を示し、「γａｆ」は変速後の変速段におけるギヤ比を示す。ここで、式（２）において、右辺第１項は解放側のクラッチが伝達するトルクを意味し、右辺第２項は係合側のクラッチが伝達するトルクを意味する。即ち、出力トルクＴｏｕｔは、解放側のクラッチが伝達するトルクと係合側のクラッチが伝達するトルクとの和により計算することができる。

Tout=(γbe/Krel)・Trel+(γaf/Kapp)・Tapp (2)

ステップＳ４００でイナーシャ相が開始されたと判定されると、出力トルク演算用のギヤ比γに変速後の変速段におけるギア比γａｆを設定し（ステップＳ４４０）、前述した式（１）を用いて出力トルクＴｏｕｔを演算して（ステップＳ４５０）、第１パターン変速時出力トルク演算処理を終了する。イナーシャ相が開始されると、解放側のクラッチから係合側のクラッチへトルク伝達が受け渡されており、変速後の変速段におけるギヤ比をもって係合側のクラッチによりトルク伝達がなされていると考えることができるから、入力トルクＴｉｎと変速後のギヤ比γａｆとに基づいて出力トルクＴｏｕｔを演算することができる。

次に、図８の第２パターン変速時出力トルク演算処理について説明する。第２パターン変速時出力トルク演算処理では、まず、入力軸回転速度Ｎｉｎを角速度ωｉｎに変換して微分することにより入力軸２１の回転角加速度ｄωｉｎ／ｄｔを計算し（ステップＳ５００）、入力軸２１の回転速度が変速後の回転速度に同期しているか否かを判定する（ステップＳ５１０）。この判定は、例えば、入力軸回転速度Ｎｉｎと車速Ｖに変速後の変速段におけるギヤ比を乗じて得られる回転速度との偏差が所定値未満か否かを判定することにより行なうことができる。入力軸２１の回転速度が変速後の回転速度に未だ同期していないと判定されると（ステップＳ５１０）、解放側のクラッチのトルク容量Ｔｒｅｌと係合側のクラッチのトルク容量Ｔａｐｐとを設定し（ステップＳ５２０）、解放側のクラッチのトルク比Ｋｒｅｌと係合側のクラッチのトルク比Ｋａｐｐを設定する（ステップＳ５３０）。そして、設定したトルク容量Ｔｒｅｌ，Ｔａｐｐとトルク比Ｋｒｅｌ，Ｋａｐｐと計算した入力軸２１の回転角加速度ｄωｉｎ／ｄｔとに基づいて次式（３）により出力トルクＴｏｕｔを演算して（ステップＳ５４０）、第２パターン変速時出力トルク演算処理を終了する。ここで、式（３）の右辺第１項は前述した式（２）の右辺であり、式（３）の右辺第２項は慣性項である。式（３）中の「Ｉｉｎ」は入力軸２１よりも前段側の慣性系の慣性モーメントを示し、「Ａ」は変速前後の変速段毎に予め定められた係数である。変速パターンがPowerOnDownの場合には、前述したように、係合側のクラッチが係合されるまでは解放側のクラッチをスリップ係合させた状態で入力軸２１の回転速度を変速後の変速段に応じた回転速度に変更している状態であり、慣性系の回転速度の変化に伴って生じる慣性力が出力軸２２側に伝達される。したがって、こうした慣性力を出力トルクＴｏｕｔに反映させることにより、出力トルクＴｏｕｔをより正確に演算することができる。

Tout=(γbe/Krel)・Trel+(γaf/Kapp)・Tapp+A・(Iin・dωin/dt) (3)

ステップＳ５１０で係合側のクラッチが係合していると判定されると、第１パターン変速時出力トルク演算処理のステップＳ４１０〜Ｓ４３０と同様に、解放側のクラッチのトルク容量Ｔｒｅｌと係合側のクラッチのトルク容量Ｔａｐｐとを設定し（ステップＳ５５０）、解放側のクラッチのトルク比Ｋｒｅｌと係合側のクラッチのトルク比Ｋａｐｐとを設定し（ステップＳ５６０）、設定したトルク容量Ｔｒｅｌ，Ｔａｐｐとトルク比Ｋｒｅｌ，Ｋａｐｐとに基づいて前述した式（２）により出力トルクＴｏｕｔを演算して（ステップＳ５７０）、第２パターン変速時出力トルク演算処理を終了する。変速パターンがPowerOnDownの場合には、入力軸２１の回転速度が変速後の回転速度に同期したときに解放側のクラッチから係合側のクラッチへトルク伝達が受け渡されるから、前述した式（２）を用いることにより、出力トルクＴｏｕｔを正確に演算することができる。

図９は、実施例におけるアップシフト変速時の入力軸回転速度Ｎｉｎと油圧指令Ｐａｐｐ，Ｐｒｅｌと入力トルクＴｉｎと出力トルクＴｏｕｔの時間変化の様子を示す。実施例では、図９に示すように、時刻ｔ０に変速が開始されると、解放側のクラッチに対する油圧が一段低下した状態で待機するよう油圧指令Ｐｒｅｌを設定すると共に係合側のクラッチに対してファストフィルと低圧待機とが実行されるよう油圧指令Ｐａｐｐを設定する。これにより、解放側のクラッチはスリップ係合し、係合側のクラッチはストロークエンド圧付近で保持される。続いて、係合側のクラッチに対して待機状態から所定時間経過後の時刻ｔ１に解放側のクラッチに対する油圧が徐々に低下するように油圧指令Ｐｒｅｌを設定するスイープドレン処理を実行すると共に係合側のクラッチに対する油圧が徐々に上昇するように油圧指令Ｐａｐｐを設定するスイープアプライ処理を実行することにより、トルク伝達を解放側のクラッチから係合側のクラッチへ受け渡すトルク相を実行する。この間、解放側のクラッチが伝達するトルクと係合側のクラッチが伝達するトルクとの和により出力トルクＴｏｕｔが演算されるから、演算される出力トルクＴｏｕｔはトルク相におけるトルクの引き込みに追従して低下し、出力トルクＴｏｕｔと実際の出力トルクとは略一致する。そして、時刻ｔ２に入力軸回転速度Ｎｉｎが低下し始めてイナーシャ相が開始されると、係合側のクラッチに対する油圧を緩やかに上昇させるよう油圧指令Ｐａｐｐを設定し、係合側のクラッチのスリップ係合によって入力軸２１の回転速度を変速後の変速段に応じた回転速度に変更するイナーシャ相を実行する。この間、トルク伝達は係合側のクラッチのみで行なわれることから、入力トルクＴｉｎと変速後の変速段におけるギヤ比γａｆとに基づいて出力トルクＴｏｕｔを演算することにより、出力トルクＴｏｕｔの演算値と実際値とを略一致させることができる。このように、変速中であっても演算される出力トルクＴｏｕｔを実際の出力トルクと略一致させることができるから、路面勾配θを正確に推定することができる。なお、イナーシャ相では、出力トルクの変動を抑制するためにエンジン１２のトルクを一時的に低下させるリダクション処理を実行しており、この間、入力トルクＴｉｎも低下し、この入力トルクＴｉｎに基づいて出力トルクＴｏｕｔが演算される。

図１０は、実施例における第２パターン変速時の入力軸回転速度Ｎｉｎと油圧指令Ｐａｐｐ，Ｐｒｅｌと入力トルクＴｉｎと出力トルクＴｏｕｔの時間変化の様子を示す説明図である。図１０に示すように、係合側のクラッチに対してファストフィルと低圧待機とが実行されるよう油圧指令Ｐａｐｐを設定して係合側のクラッチはストロークエンド圧付近で保持し、解放側のクラッチに対する油圧を低下させて解放側のクラッチをスリップ係合させる。時刻ｔ１に解放側のクラッチのスリップ係合により入力軸２１の回転速度の上昇が開始されると、解放側のクラッチに対する油圧指令Ｐｒｅｌを低圧で待機させ、入力軸２１の回転速度を変速後の変速段に応じた回転速度まで上昇させる。ここで、変速パターンがPowerOnDownの場合には、エンジン１２がパワーオンの状態でダウンシフト変速を行なうため、解放側のクラッチをスリップ係合させた状態でエンジン１２からのトルクによって入力軸２１の回転速度を変速後の変速段に応じた回転速度まで上昇させる。したがって、出力トルクＴｏｕｔは解放側のクラッチが伝達するトルクと係合側のクラッチが伝達するトルクと慣性系から伝達されるトルクとの和により演算することができる。入力軸２１の回転速度が変速後の変速段に応じた回転速度に略一致すると、係合側のクラッチに対する油圧指令Ｐａｐｐを徐々に上昇させるスイープアプライ処理を実行することにより、トルク伝達を解放側のクラッチから係合側のクラッチへ受け渡す。この間、入力軸２１の回転速度は変化しないから、解放側のクラッチが伝達するトルクと係合側のクラッチが伝達するトルクとの和により出力トルクＴｏｕｔが演算することができる。

以上説明した実施例の路面勾配推定装置によれば、自動変速機２０の出力軸２２に出力される出力トルクＴｏｕｔを演算し、演算した出力トルクＴｏｕｔに基づいて得られる基準加速度αｂａｓｅと実加速度αとに基づいて路面勾配θを推定するものにおいて、二つのクラッチ（ブレーキ）のうち一方を解放し他方を係合するつかみ替えにより変速段を変更する場合に、解放側のクラッチが伝達する伝達トルクと係合側のクラッチが伝達する伝達トルクとの和（式（２））により出力トルクＴｏｕｔを演算するから、出力トルクＴｏｕｔの演算値と実際値との乖離を少なくすることができ、変速段を変更している最中であっても路面勾配θの推定をより正確に行なうことができる。しかも、変速パターンがPowerOnDownの場合には、入力軸２１の回転速度が変速後の回転速度まで変化している最中に解放側のクラッチが伝達する伝達トルクと係合側のクラッチが伝達する伝達トルクと和の演算式に対して慣性項を付加した式（３）により出力トルクＴｏｕｔを演算するから、変速パターンに拘わらず出力トルクＴｏｕｔをより正確に演算することができる。

実施例では、変速パターンがPowerOnDown以外のパターン（PowerOnUpかCoastDownかPowerOffUpかManualDownかのいずれかのパターン）の場合、イナーシャ相の最中には、変速後の変速段におけるギヤ比γａｆを出力トルク演算用のギヤ比γとして入力トルクＴｉｎとギヤ比γとに基づいて前述した式（１）により出力トルクＴｏｕｔを演算するものとしたが、式（１）に代えて式（２）に慣性項を付加した式（３）を用いて出力トルクＴｏｕｔを演算するものとしてもよい。

実施例では、変速パターンがPowerOnDown以外のパターン（PowerOnUpかCoastDownかPowerOffUpかManualDownかのいずれかのパターン）の場合、イナーシャ相が開始されるまでは（トルク相）、慣性項を含まない前述した式（２）を用いて出力トルクＴｏｕｔを演算するものとしたが、慣性項を含む式（３）を用いて出力トルクＴｏｕｔを演算するものとしてもよい。この場合、トルク相では入力軸２１の回転速度に変化は生じないから、慣性項は値０となり、実質的には式（２）と同一となる。同様に、変速パターンがPowerOnDownの場合、入力軸２１の回転速度が変速後の回転速度に同期されるまでは慣性項を含む式（３）により出力トルクＴｏｕｔを演算し、入力軸２１の回転速度が変速後の回転速度に同期された後は慣性項を含まない式（２）により出力トルクＴｏｕｔを演算するものとしたが、入力軸２１の回転速度が変速後の回転速度に同期された後であっても慣性項を含む式（３）により出力トルクＴｏｕｔを演算するものとしてもよい。

実施例では、本発明の路面勾配推定装置を前進１速〜６速の６段変速の変速機構２６を備えるものに適用するものとしたが、これに限定されるものではなく、４段変速や５段変速，８段変速など、如何なる段数の変速機に適用するものとしてもよい。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例のエンジン１２が本発明の「原動機」に相当し、自動変速機２０が「変速機」に相当する。ここで、「原動機」としては、内燃機関としてのエンジン１２に限定されるものではなく、走行用の動力を出力可能な電動機としたり、内燃機関と電動機とを組み合わせたハイブリッドシステムとしても構わない。また、「変速機」としては、トルクコンバータを備えるものに限定されるものではなく、トルクコンバータレスで発進クラッチを備えるものとしても構わない。この場合、変速機の入力軸はタービンシャフトではなく発進クラッチの出力軸とするものとしてもよい。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、自動車産業に利用可能である。

１０自動車、１２エンジン、１４クランクシャフト、１５クランク角センサ、１６エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、１８ａ，１８ｂ車軸、１９ａ，１９ｂ車輪、２０自動変速機、２１入力軸、２２出力軸、２４トルクコンバータ、２４ａポンプインペラ、２４ｂタービンランナ、２６変速機構、２７ギヤ機構、２８デファレンシャルギヤ、２９変速機用電子制御ユニット（ＡＴＥＣＵ）、３０シングルピニオン式の遊星歯車機構、３１サンギヤ、３２リングギヤ、３３ピニオンギヤ、３４キャリア、３５ラビニヨ式の遊星歯車機構、３６ａ，３６ｂサンギヤ、３７リングギヤ、３８ａショートピニオンギヤ、３８ｂロングピニオンギヤ、３９キャリア、４０油圧回路、４２入力軸回転速度センサ、５０メイン電子制御ユニット（メインＥＣＵ）、５１シフトレバー、５２シフトポジションセンサ、５３アクセルペダル、５４アクセルペダルポジションセンサ、５５ブレーキペダル、５６ブレーキスイッチ、５８車速センサ、Ｃ１〜Ｃ３クラッチ、Ｂ１，Ｂ２ブレーキ。

Claims

原動機と、複数の係合要素のうちの一方を解放し他方を係合するつかみ替えにより変速段の変更が可能な変速機とを備え、前記原動機からの動力を前記変速機を介して出力して走行する車両に搭載され、該車両が走行している路面の勾配を推定する路面勾配推定装置であって、
前記変速機の変速段が変更されている最中には、前記複数の係合要素のうち解放側の係合要素が伝達するトルクである解放側伝達トルクと係合側の係合要素が伝達するトルクである係合側伝達トルクとを演算し、該演算した解放側伝達トルクと係合側伝達トルクとの和の演算式を用いて前記変速機の出力軸に出力される出力トルクを演算し、該演算した出力トルクと前記車両の加速度とに基づいて前記路面の勾配を推定するものであり、
前記解放側伝達トルクは、変速前の変速段における変速比を前記変速機の入力軸から前記解放側の係合要素までの変速比で除して、さらに前記解放側の係合要素のトルク容量を乗じることにより演算され、
前記係合側伝達トルクは、変速後の変速段における変速比を前記変速機の入力軸から前記係合側の係合要素までの変速比で除して、さらに前記係合側の係合要素のトルク容量を乗じることにより演算される
ことを特徴とする路面勾配推定装置。
請求項１記載の路面勾配推定装置であって、
前記変速機の入力軸の回転速度が変速後の変速段に応じた回転速度に変更されている最中には、前記入力軸の前段側の慣性系の回転変化に基づいて前記出力軸に伝達されるトルクを演算するための慣性項を前記演算式に付加して前記出力トルクを演算する
ことを特徴とする路面勾配推定装置。