JP2009085291A - 自動変速機の制御装置、制御方法、その方法を実現させるプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンと自動変速機とを備えた車両において、運転者が要求する走行特性を適確に実現する。
【解決手段】ＥＣＵは、車速Ｖ、アクセル開度ＡＣＣおよび走行環境情報に基づいて、運転者が要求する走行特性に関する指標（要求特性指標）Ａを算出するステップ（Ｓ１０４）と、要求特性指標Ａに基づいて、目標エンジン回転数領域Ｂを算出するステップ（Ｓ１０６）と、各ギヤ段へ変速した場合の推定エンジン回転数ＮＥ（Ｎ）を推定するステップ（Ｓ１１２）と、目標エンジン回転数領域Ｂに含まれる推定エンジン回転数ＮＥ（Ｎ）に対応するギヤ段であって、かつ現在のギヤ段に変速比が最も近いギヤ段への変速指令をオートマチックトランスミッションに出力するステップ（Ｓ１１６）とを含むプログラムを実行する。
【選択図】図５

Description

本発明は、自動変速機の制御に関し、特に、エンジンを備えた車両に搭載される自動変速機の制御に関する。

エンジンの動力がトルクコンバータを経由して伝達される自動変速機を備えた車両が公知である。このような車両の走行時においては、車速およびアクセル開度に応じて最適なエンジンの出力特性が得られる変速比が設定され、その変速比に変速されるように自動変速機が制御される。しかしながら、この制御方法では、運転者の意志が必ずしも変速比の設定に反映されないという問題がある。この問題を解決する技術が、たとえば特表２００５−５０８７８８（特許文献１）に開示されている。

この公報に開示されたシステムは、連続的に調整可能なトランスミッションを有する車両において機関トルクとトランスミッション変速比とを設定するシステムである。このシステムは、アクセルペダル位置および車両速度に基づいて運転者意志を表わす信号（運転者出力意志）を求め、運転者意志を表わす信号を考慮して目標機関トルクを検出し、運転者意志を表わす信号を考慮して目標トランスミッション変速比を検出する。

この公報に開示されたシステムによると、アクセルペダル位置および車両速度に基づいて運転者意志を表わす信号を求めるため、運転者意志を表わす信号のスケーリングをたとえばパーセントで行うことができる。たとえば、運転者意志を表わす信号が１００パーセントの場合に最大可能推力が所望され、０パーセントの場合に最小の推力が所望されていることを意味するものとすることができる。このような運転者意志を表わす信号を考慮して、目標機関トルクおよび目標トランスミッション変速比が検出される。そのため、運転者の意志に基づいて、機関制御およびトランスミッション制御を燃費に関して最適化し、燃料消費の低減を実現することができる。
特表２００５−５０８７８８

ところで、自動変速機のギヤ段を設定する際の重要な要素として、エンジン回転数がある。一般的に、エンジン回転数が低いと静粛性や燃料消費効率が向上し、エンジン回転数が最大トルク回転数（エンジンの出力トルクが最大となる回転数）あるいは最大パワー回転数（エンジンの出力パワーが最大となる回転数）付近であると、エンジンの応答性が向上し、スポーティな走行が可能となる。しかしながら、特許文献１に開示されたシステムにおいては、運転者の意志が変速後のエンジン回転数に直接反映されないため、運転者が要求する走行特性が実現できない場合が考えられる。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジンと自動変速機とを備えた車両において、運転者が要求する走行特性を適確に実現することができる自動変速機の制御装置、制御方法、その方法を実現するプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。

第１の発明に係る制御装置は、エンジンを備えた車両に搭載される自動変速機を制御する。この制御装置は、車両の状態に基づいて、運転者が要求する走行特性に関する指標を算出するための算出手段と、指標に基づいて、エンジン回転数の目標値および目標領域のいずれかを設定するための設定手段と、エンジン回転数が目標値になる状態およびエンジン回転数が目標領域に含まれる状態のいずれかの状態になるように、自動変速機を制御するための制御手段とを含む。第８の発明に係る制御方法は、第１の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。

第１または８の発明によると、車両の状態に基づいて運転者が要求する走行特性に関する指標が算出され、算出された指標に基づいて、エンジン回転数の目標値および目標領域のいずれかが設定される。これにより、たとえば、算出された指標が静粛性を重視するものであればエンジン回転数の目標値（または目標領域）を低く設定し、算出された指標がスポーティ性を重視するものであればエンジン回転数の目標値（または目標領域）を高く設定することができる。このように設定された目標値にエンジン回転数がなるように、あるいは、このように設定された目標領域にエンジン回転数が含まれるように、自動変速機が制御される。そのため、変速後のエンジン回転数を、運転者が要求する走行特性を実現することが可能な値に制御することができる。その結果、エンジンと自動変速機とを備えた車両において、運転者が要求する走行特性を適確に実現することができる自動変速機の制御装置および制御方法を提供することができる。

第２の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、算出手段は、運転者が静粛性および燃料消費効率よりもスポーティ性を重視していると推定される場合には推定されない場合に比べて、目標値および目標領域のいずれかが高く設定されるように指標を算出するための手段を含む。第９の発明に係る制御方法は、第２の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。

第２または９の発明によると、運転者がスポーティ性を重視していると推定される場合に、エンジン回転数の目標値および目標領域のいずれかが高く設定されるように指標が算出される。これにより、たとえばエンジン回転数が最大トルク回転数あるいは最大パワー回転数付近の高い値に制御され、エンジンの応答性が向上し、運転者が要求するスポーティな走行を実現することができる。逆に、運転者が静粛性および燃料消費効率を重視していると推定される場合には、エンジン回転数の目標値および目標領域のいずれかが低く設定されるように指標が算出される。これにより、エンジン回転数が低い値に制御され、運転者が要求する静粛性および燃料消費効率を実現することができる。

第３の発明に係る制御装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、算出手段は、運転者が要求する加速の度合い、加速の度合いの変化度合い、車両の速度、車両の加速度、および車両の走行環境の少なくともいずれかに基づいて、指標を算出するための手段を含む。第１０の発明に係る制御方法は、第３の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。

第３または１０の発明によると、運転者が要求する加速の度合い（たとえばアクセル開度）、加速の度合いの変化度合い（たとえばアクセル開度の時間変化量）、車両の速度、車両の加速度、および車両の走行環境（走行道路や走行位置など）の少なくともいずれかに基づいて、指標が算出される。そのため、たとえば、アクセル開度やアクセル開度の時間変化量が大きかったり、車両の速度や加速度が大きかったり、走行道路の登り勾配が急であったりする場合には、運転者がスポーティ性あるいは大きなトルクやパワーを出力することを重視しているとして、エンジン回転数の目標値および目標領域がより高く設定されるように指標を算出することができる。逆に、走行道路が曲がりくねった道路であったり、走行位置が市街地であったり、走行位置がカーブ手前であったりする場合には、運転者がスポーティ性あるいは大きなトルクやパワーを出力することよりも静粛性および燃料消費効率を重視しているとして、エンジン回転数の目標値および目標領域がより低く設定されるように指標を算出することができる。そのため、運転者が要求する走行特性を適確に実現することができる。

第４の発明に係る制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、設定手段は、エンジンの出力トルクが最大となる回転数およびエンジンの出力パワーが最大となる回転数のいずれかよりも目標値および目標領域のいずれかを低く設定するための手段を含む。第１１の発明に係る制御方法は、第４の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。

第４または１１の発明によると、エンジン回転数の目標値および目標領域のいずれかが、エンジンの出力トルクが最大となる回転数およびエンジンの出力パワーが最大となる回転数のいずれかよりも低く設定される。そのため、変速後のエンジン回転数が、運転者が要求する走行特性の実現に必要ない高い値になることを抑制することができる。

第５の発明に係る制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、自動変速機は、複数の変速段を有する有段変速機である。設定手段は、目標領域を設定するための手段を含む。制御装置は、自動変速機の出力軸回転数に関する値を検出するための手段と、少なくとも出力軸回転数に関する値と各変速段の変速比とに基づいて、変速後のエンジン回転数を各複数の変速段ごとに推定するための推定手段とをさらに含む。制御手段は、推定された変速後のエンジン回転数が目標領域に含まれる変速段に変速されるように、自動変速機を制御するための手段とを含む。第１２の発明に係る制御方法は、第５の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。

第５または１２の発明によると、有段変速機においては、変速比を無段階に設定することはできず、各変速段ごとに変速比が予め決められている。そこで、エンジン回転数の目標領域が設定される。自動変速機の出力軸回転数に関する値が検出され、少なくとも出力軸回転数に関する値と各変速段の変速比とに基づいて、変速後のエンジン回転数が各複数の変速段ごとに推定される。推定された変速後のエンジン回転数が目標領域に含まれる変速段に変速されるように、自動変速機が制御される。これにより、有段変速機において、変速後のエンジン回転数を、運転者が要求する走行特性を実現することができる領域に含まれる値にすることができる。

第６の発明に係る制御装置においては、第５の発明の構成に加えて、推定手段は、出力軸回転数に関する値に加えて、出力軸回転数に関する値の時間変化量および予め定められた変速時間に基づいて、変速後の出力軸回転数を推定するための手段と、推定された出力軸回転数と各変速段の変速比に基づいて、各変速後のエンジン回転数を推定するための手段を含む。第１３の発明に係る制御方法は、第６の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。

第６または１３の発明によると、たとえば、変速前の出力軸回転数に関する値に、出力軸回転数に関する値の時間変化量と変速時間との積を加えた値を、変速後の出力軸回転数として推定することができる。このように推定された変速後の出力軸回転数に基づいて、変速後のエンジン回転数を推定することができる。そのため、変速後のエンジン回転数を、変速時間を考慮して精度よく推定することができる。

第７の発明に係る制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、自動変速機は、無段変速機である。設定手段は、目標値を設定するための手段を含む。制御装置は、自動変速機の出力軸回転数に関する値を検出するための手段をさらに含む。制御手段は、目標値と出力軸回転数に関する値とに基づいて、目標変速比を算出するための手段と、目標変速比に変速されるように、自動変速機を制御するための手段とを含む。第１４の発明に係る制御方法は、第７の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。

第７または１４の発明によると、無段変速機においては、変速比を無段階に設定することができる。そこで、エンジン回転数の目標値が設定される。自動変速機の出力軸回転数に関する値が検出され、目標値と出力軸回転数に関する値とに基づいて、目標変速比が算出される。目標変速比に変速されるように、自動変速機が制御される。これにより、無段変速機において、変速後のエンジン回転数を、運転者が要求する走行特性を実現することができる値にすることができる。

第１５の発明に係るプログラムにおいては、第８〜１４のいずれかの発明に係る制御方法をコンピュータに実行させる。第１６の発明に係る記録媒体は、第８〜１４のいずれかの発明に係る制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した媒体である。

第１５または１６の発明によると、コンピュータ（汎用でも専用でもよい）を用いて、第８〜１４のいずれかの発明に係る制御方法を実現することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載した車両１０について説明する。この車両１０は、ＦＦ（Front engine Front drive）車両である。なお、ＦＦ以外の車両であってもよい。

車両１０は、エンジン１００と、トルクコンバータ２１０と、オートマチックトランスミッション２００と、駆動輪１２と、ディファレンシャルギヤ１４と、ドライブシャフト１６と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４００とを含む。

エンジン１００は、インジェクタ（図示せず）から噴射された燃料と空気との混合気を、シリンダの燃焼室内で燃焼させる内燃機関である。燃焼によりシリンダ内のピストンが押し下げられて、クランクシャフトが回転させられる。

オートマチックトランスミッション２００は、プラネタリギヤユニット３００と、油圧回路２２０とを含む。オートマチックトランスミッション２００は、トルクコンバータ２１０を経由してエンジン１００に連結される。油圧回路２２０は、プラネタリギヤユニット３００内部のクラッチ要素およびブレーキ要素の作動状態を、ＥＣＵ４００からの変速指令に応じて制御する。これにより、オートマチックトランスミッション２００は、所望のギヤ段を形成し、クランクシャフトの回転数を所望の回転数に変速する。

オートマチックトランスミッション２００の出力ギヤは、ディファレンシャルギヤ１４と噛合っている。ディファレンシャルギヤ１４にはドライブシャフト１６がスプライン嵌合などによって連結される。ドライブシャフト１６を経由して、左右の駆動輪１２に動力が伝達される。

ＥＣＵ４００には、車速センサ５０と、シフトレバー５２のポジションスイッチ５４と、アクセルペダル５６のアクセル開度センサ５８と、ブレーキペダル６０のストロークセンサ６２と、電子スロットルバルブ１１４のスロットル開度センサ６４と、エンジン回転数センサ６６と、入力軸回転数センサ７０と、出力軸回転数センサ７２とが、ハーネスなどを介在させて接続されている。

車速センサ５０は、ドライブシャフト１６の回転数から車両１０の車速Ｖを検出し、検出結果を表わす信号をＥＣＵ４００に送信する。

ポジションスイッチ５４は、シフトレバー５２の位置（シフトポジション）ＳＰを検出し、検出結果を表わす信号をＥＣＵ４００に送信する。シフトポジションＳＰに対応して、オートマチックトランスミッション２００のギヤ段が自動で形成される。また、運転者の操作に応じて、運転者が任意のギヤ段を選択できるマニュアルシフトモードを選択できるように構成してもよい。

アクセル開度センサ５８は、アクセルペダル５６の開度（アクセル開度）ＡＣＣを検出し、検出結果を表わす信号をＥＣＵ４００に送信する。

ストロークセンサ６２は、ブレーキペダル６０のストローク量（ブレーキストローク量）ＢＳを検出し、検出結果を表わす信号をＥＣＵ４００に送信する。

スロットル開度センサ６４は、アクチュエータにより開度が調整される電子スロットルバルブ１１４の開度（スロットル開度）を検出し、検出結果を表わす信号をＥＣＵ４００に送信する。電子スロットルバルブ１１４により、エンジン１００に吸入される空気量（エンジン１００の出力）が調整される。

エンジン回転数センサ６６は、エンジン１００の出力軸（クランクシャフト）の回転数（エンジン回転数）ＮＥを検出し、検出結果を表わす信号をＥＣＵ４００に送信する。

入力軸回転数センサ７０は、オートマチックトランスミッション２００の入力軸回転数ＮＩＮを検出し、検出結果を表わす信号をＥＣＵ４００に送信する。出力軸回転数センサ７２は、オートマチックトランスミッション２００の出力軸回転数ＮＯＵＴを検出し、検出結果を表わす信号をＥＣＵ４００に送信する。なお、エンジン１００の出力軸は、トルクコンバータ２１０の入力軸に接続され、トルクコンバータ２１０の出力軸は、オートマチックトランスミッション２００の入力軸に接続されるため、エンジン回転数ＮＥは、トルクコンバータ２１０の入力軸の回転数と同じ回転数となる。また、入力軸回転数ＮＩＮは、トルクコンバータ２１０の出力軸の回転数と同じ回転数である。

さらに、ＥＣＵ４００には、走行環境センサ８０が、ハーネスなどを介在させて接続されている。走行環境センサ８０は、車両１０の走行環境情報を検出し、検出結果を表わす信号をＥＣＵ４００に送信する。走行環境情報とは、たとえば、走行道路の形状や勾配、走行位置が市街地であるか否か、カーブ手前であるか否かなどを表わす情報である。走行環境センサ８０は、たとえばナビゲーションシステムで構成される。

ＥＣＵ４００は、車速センサ５０、ポジションスイッチ５４、アクセル開度センサ５８、ストロークセンサ６２、スロットル開度センサ６４、エンジン回転数センサ６６、入力軸回転数センサ７０、出力軸回転数センサ７２、走行環境センサ８０などから送られてきた信号、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、車両１０が所望の走行状態となるように、機器類を制御する。

本実施の形態において、ＥＣＵ４００は、シフトレバー５２がＤ（ドライブ）ポジションに位置することにより、オートマチックトランスミッション２００のシフトレンジにＤ（ドライブ）レンジが選択された場合、１速〜６速段のうちのいずれかのギヤ段が形成されるように、オートマチックトランスミッション２００を制御する。１速〜６速段のうちのいずれかのギヤ段が形成されることにより、オートマチックトランスミッション２００は駆動輪１２に駆動力を伝達し得る。

図２を参照して、オートマチックトランスミッション２００内に設けられたプラネタリギヤユニット３００について説明する。

プラネタリギヤユニット３００は、クランクシャフトに連結された入力軸２１２を有するトルクコンバータ２１０に接続されている。プラネタリギヤユニット３００は、遊星歯車機構の第１セット３１０と、遊星歯車機構の第２セット３２０と、出力ギヤ３３０と、ギヤケース３４０に固定されたＢ１ブレーキ３４２Ａ、Ｂ２ブレーキ３４２ＢおよびＢ３ブレーキ３４２Ｃと、Ｃ１クラッチ３４４ＡおよびＣ２クラッチ３４４Ｂと、ワンウェイクラッチＦ３４６とを含む。

第１セット３１０は、シングルピニオン型の遊星歯車機構である。第１セット３１０は、サンギヤＳ（ＵＤ）３１２Ｓと、ピニオンギヤ３１２Ｐと、リングギヤＲ（ＵＤ）３１２Ｒと、キャリアＣ（ＵＤ）３１２Ｃとを含む。

サンギヤＳ（ＵＤ）３１２Ｓは、トルクコンバータ２１０の出力軸２１４に連結されている。ピニオンギヤ３１２Ｐは、キャリアＣ（ＵＤ）３１２Ｃに回転自在に支持されている。ピニオンギヤ３１２Ｐは、サンギヤＳ（ＵＤ）３１２ＳおよびリングギヤＲ（ＵＤ）３１２Ｒと噛合している。

リングギヤＲ（ＵＤ）３１２Ｒは、Ｂ３ブレーキ３４２Ｃによりギヤケース３４０に固定される。キャリアＣ（ＵＤ）３１２Ｃは、Ｂ１ブレーキ３４２Ａによりギヤケース３４０に固定される。

第２セット３２０は、ラビニヨ型の遊星歯車機構である。第２セット３２０は、サンギヤＳ（Ｄ）３２２Ｓと、ショートピニオンギヤ３２２Ｐと、キャリアＣ（１）３２２Ｃと、ロングピニオンギヤ３２４Ｐと、キャリアＣ（２）３２４Ｃと、サンギヤＳ（Ｓ）３２４Ｓと、リングギヤＲ（１）３２４Ｒとを含む。

サンギヤＳ（Ｄ）３２２Ｓは、キャリアＣ（ＵＤ）３１２Ｃに連結されている。ショートピニオンギヤ３２２Ｐは、キャリアＣ（１）３２２Ｃに回転自在に支持されている。ショートピニオンギヤ３２２Ｐは、サンギヤＳ（Ｄ）３２２Ｓおよびロングピニオンギヤ３２４Ｐと噛合している。キャリアＣ（１）３２２Ｃは、出力ギヤ３３０に連結されている。

ロングピニオンギヤ３２４Ｐは、キャリアＣ（２）３２４Ｃに回転自在に支持されている。ロングピニオンギヤ３２４Ｐは、ショートピニオンギヤ３２２Ｐ、サンギヤＳ（Ｓ）３２４ＳおよびリングギヤＲ（１）３２４Ｒと噛合している。キャリアＣ（２）３２４Ｃは、出力ギヤ３３０に連結されている。

サンギヤＳ（Ｓ）３２４Ｓは、Ｃ１クラッチ３４４Ａによりトルクコンバータ２１０の出力軸２１４に連結される。リングギヤＲ（１）３２４Ｒは、Ｂ２ブレーキ３４２Ｂにより、ギヤケース３４０に固定され、Ｃ２クラッチ３４４Ｂによりトルクコンバータ２１０の出力軸２１４に連結される。また、リングギヤＲ（１）３２４Ｒは、ワンウェイクラッチＦ３４６に連結されており、１速段の駆動時に回転不能となる。

ワンウェイクラッチＦ３４６は、Ｂ２ブレーキ３４２Ｂと並列に設けられる。すなわ
ち、ワンウェイクラッチＦ３４６のアウターレースはギヤケース３４０に固定され、インナーレースはリングギヤＲ（１）３２４Ｒに回転軸を経由して連結される。

図３に、各ギヤ段と、各クラッチ要素および各ブレーキ要素の作動状態との関係を表した作動表を示す。車速とスロットル開度（アクセル開度）とをパラメータとする変速マップ（図示せず）に基づいてギヤ段が決定されると、決定されたギヤ段を形成するように、
各ブレーキ要素および各クラッチ要素の状態がこの作動表に示された状態になるように制御される。たとえば、ギヤ段が１速段である場合には、図３に示すように、Ｃ１クラッチ３４４Ａが係合状態に制御される。その後、１速段から２速段へアップシフトする場合には、解放状態であったＢ１ブレーキ３４２Ａが係合状態になるように制御される。なお、本実施の形態においては、２つの入力クラッチを有する自動変速機に本発明を適用する場合について説明するが、入力クラッチの数量は２つに限定されるものではない。

図４を参照して、本実施の形態に係る制御装置の機能ブロック図について説明する。図４に示すように、この制御装置は、要求特性指標算出部４１０と、目標エンジン回転数算出部４２０と、変速指令部４３０とを含む。

要求特性指標算出部４１０は、車速Ｖ、アクセル開度ＡＣＣおよび走行環境情報に基づいて、運転者が要求する走行特性に関する指標（要求特性指標）Ａを算出する。要求特性指標Ａは、運転者がスポーティ性を重視している度合いが高いと推定されるほど大きく算出され、静粛性や燃料消費効率を重視している度合いが高いと推定されるほど小さく算出される。

目標エンジン回転数算出部４２０は、要求特性指標Ａに基づいて、目標エンジン回転数領域Ｂ（または目標エンジン回転数）を算出する。

変速指令部４３０は、エンジン回転数センサ６６からのエンジン回転数ＮＥと目標エンジン回転数算出部４２０が算出した目標エンジン回転数領域Ｂ（または目標エンジン回転数）とに基づいて変速比を設定し、設定された変速比に応じた変速指令をオートマチックトランスミッション２００に出力する。

このような機能ブロックを有する本実施の形態に係る制御装置は、デジタル回路やアナログ回路の構成を主体としたハードウェアでも、ＥＣＵに含まれるＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリとメモリから読み出されてＣＰＵで実行されるプログラムとを主体としたソフトウェアでも実現することが可能である。一般的に、ハードウェアで実現した場合には動作速度の点で有利で、ソフトウェアで実現した場合には設計変更の点で有利であると言われている。以下においては、ソフトウェアとして制御装置を実現した場合を説明する。なお、このようなプログラムを記録した記録媒体についても本発明の一態様である。

図５を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ４００が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ４００は、車速センサ５０からの車速Ｖ、アクセル開度センサ５８からのアクセル開度ＡＣＣ、エンジン回転数センサ６６からのエンジン回転数ＮＥを検出する。Ｓ１０２にて、ＥＣＵ４００は、走行環境センサ８０からの走行環境情報を検出する。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ４００は、車速Ｖ、アクセル開度ＡＣＣおよび走行環境情報に基づいて、要求特性指標Ａを算出する。たとえば、ＥＣＵ４００は、アクセル開度ＡＣＣやアクセル開度ＡＣＣの時間変化量が大きい場合、車速Ｖや車速Ｖの時間変化量（加速度）が大きい場合、走行道路の登り勾配が急である場合には、運転者が静粛性および燃料消費効率よりもスポーティ性あるいは大きなトルクやパワーを出力することを重視しているとして、要求特性指標Ａをより大きく算出する。逆に、走行道路が曲がりくねった道路である場合、走行位置が市街地である場合、走行位置がカーブ手前である場合には、運転者がスポーティ性あるいは大きなトルクやパワーを出力することよりも静粛性および燃料消費効率を重視しているとして、要求特性指標Ａをより小さく算出する。なお、要求特性指標Ａの算出方法はこれに限定されない。なお、本実施の形態においては、要求特性指標Ａを連続的に変化する値として説明するが、たとえば、要求特性指標Ａが離散的に変化する値であってもよい。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ４００は、要求特性指標Ａに基づいて、目標エンジン回転数領域Ｂを算出する。たとえば、ＥＣＵ４００は、図６に示すような、要求特性指標Ａをパラメータとするマップに基づいて、要求特性指標Ａに対する下限エンジン回転数と上限エンジン回転数とを特定し、下限エンジン回転数から上限エンジン回転数までの領域を、目標エンジン回転数領域Ｂとして算出する。図６に示すマップにおいては、要求特性指標Ａが高いほど、下限エンジン回転数および上限エンジン回転数が高くなる（すなわち目標エンジン回転数領域Ｂが高い領域になる）ように設定されている。また、最大トルク回転数（エンジン１００の出力トルクが最大となるエンジン回転数）ＮＥ（Ｔ）、あるいは最大パワー回転数（エンジン１００の出力パワーが最大となる回転数）ＮＥ（Ｐ）よりも目標エンジン回転数領域Ｂが低くなるように制限されている。なお、最大トルク回転数ＮＥ（Ｔ）および最大パワー回転数ＮＥ（Ｐ）のいずれで目標エンジン回転数領域Ｂを制限するかを、たとえば運転者が選択できるようにしてもよい。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ４００は、変速後の車速を推定する。たとえば、ＥＣＵ４００は、変速後の車速を、（現在の車速Ｖ）＋（車両加速度）×（予め定められた変速時間）と推定する。なお、車両加速度は、車速Ｖの時間変化量から算出される。予め定められた変速時間は、ＥＣＵ４００内部のＲＯＭなどに予め記憶されている。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ４００は、変速後のオートマチックトランスミッション２００の出力軸回転数を推定する。たとえば、ＥＣＵ４００は、変速後のオートマチックトランスミッション２００の出力軸回転数を、（変速後の車速）／（駆動輪１２の周寸法）×（ディファレンシャルギヤ１４のデフ比）と推定する。なお、変速後の出力軸回転数の推定方法はこれに限定されない。たとえば、ＥＣＵ４００は、出力軸回転数センサ７２で検出された出力軸回転数ＮＯＵＴの時間変化量を算出し、変速後のオートマチックトランスミッション２００の出力軸回転数を、（出力軸回転数ＮＯＵＴの時間変化量）×（予め定められた変速時間）と推定するようにしてもよい。

Ｓ１１２にて、ＥＣＵ４００は、各ギヤ段（Ｎ速段、Ｎ＝１、２、３、４、５、６）へ変速した場合の推定エンジン回転数ＮＥ（Ｎ）（ＮＥ（１）、ＮＥ（２）、ＮＥ（３）、ＮＥ（４）、ＮＥ（５）、ＮＥ（６））を推定する。ＥＣＵ４００は、ＮＥ（Ｎ）を、（変速後のオートマチックトランスミッション２００の出力軸回転数）×（Ｎ速段の変速比）と推定する。

Ｓ１１４にて、ＥＣＵ４００は、現在のギヤ段に対応する推定エンジン回転数ＮＥ（Ｎ）が、目標エンジン回転数領域Ｂに含まれなくなったか否かを判断する。目標エンジン回転数領域Ｂに含まれなくなったと判断されると（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、処理はＳ１１６に移される。そうでないと（Ｓ１１４にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１１６にて、ＥＣＵ４００は、目標エンジン回転数領域Ｂに含まれる推定エンジン回転数ＮＥ（Ｎ）に対応するギヤ段であって、かつ現在のギヤ段に変速比が最も近いギヤ段への変速指令をオートマチックトランスミッション２００に出力する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ４００により制御されるオートマチックトランスミッション２００の動作について説明する。

時刻ｔ（１）にて４速段で定速走行していた状態から、その後の時刻ｔ（２）にて、運転者がアクセルペダル５６を踏み込んで、アクセル開度ＡＣＣが増加した場合を想定する。なお、以下の説明においては、時刻ｔ（１）における要求特性指標ＡをＡ（ｔ１）と記載し、時刻ｔ（２）における要求特性指標ＡをＡ（ｔ２）と記載する。

時刻ｔ（２）の要求特性指標Ａ（ｔ２）が、車速Ｖ、アクセル開度ＡＣＣおよび走行環境情報に基づいて算出される（Ｓ１００、Ｓ１０２、Ｓ１０４）。この際、図７に示すように、時刻ｔ（２）にてアクセル開度ＡＣＣが増加しており運転者がスポーティ性を重視していると判断されて、要求特性指標ＡがＡ（ｔ１）からＡ（ｔ２）に増加する。これに伴って、時刻ｔ（２）における目標エンジン回転数領域Ｂ（ｔ２）が時刻ｔ（１）における目標エンジン回転数領域Ｂ（ｔ１）よりも高い領域に算出される（Ｓ１０６）。なお、図７においては、Ａ（ｔ２）に対応する上限エンジン回転数が、最大トルク回転数ＮＥ（Ｔ）を越えているため、目標エンジン回転数領域Ｂ（ｔ２）は、Ａ（ｔ２）に対応する下限エンジン回転数からＮＥ（Ｔ）までの領域として算出されている。

各ギヤ段へ変速した場合の推定エンジン回転数ＮＥ（Ｎ）、すなわちＮＥ（１）、ＮＥ（２）、ＮＥ（３）、ＮＥ（４）、ＮＥ（５）、およびＮＥ（６）が、変速時間を考慮して精度よく推定される（Ｓ１０８、Ｓ１１０、Ｓ１１２）。図７に示すように、現在のギヤ段である４速段の推定エンジン回転数ＮＥ（４）が目標エンジン回転数領域Ｂ（ｔ２）に含まれないため（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、エンジン回転数ＮＥが目標エンジン回転数領域Ｂ（ｔ２）に含まれる推定エンジン回転数ＮＥ（３）となるように、３速段へダウンシフトされる（Ｓ１１６）。

このように、アクセル開度ＡＣＣの増加に応じて、運転者がスポーティ性を重視していると判断されて、要求特性指標Ａが増加される。増加された要求特性指標Ａに応じて、目標エンジン回転数領域Ｂが高い領域に算出され、エンジン回転数ＮＥが目標エンジン回転数領域Ｂによるように、４速段から３速段へのダウンシフトが行なわれる。そのため、変速後のエンジン回転数を、運転者が要求する走行特性を実現することが可能な値に制御することができる。これにより、運転者が要求する走行が可能となる。

さらに、目標エンジン回転数領域Ｂを、最大トルク回転数ＮＥ（Ｔ）や最大パワー回転数ＮＥ（Ｐ）で制限している。そのため、変速後のエンジン回転数が、運転者が要求する走行特性の実現に必要ない高い値になることを抑制することができる。

さらに、オートマチックトランスミッション２００は有段変速機であり、変速比を無段階に設定することはできず、各変速段ごとに変速比が予め決められている。そこで、要求特性指標Ａに基づいて、目標エンジン回転数そのものではなく、目標エンジン回転数領域Ｂが設定される（Ｓ１０６）。目標エンジン回転数領域Ｂに含まれる推定エンジン回転数ＮＥ（Ｎ）に対応するギヤ段（３速段）に変速される（Ｓ１１６）。これにより、有段変速機において、変速後のエンジン回転数を、運転者が要求する走行特性を実現することができる領域に含まれる値にすることができる。

さらに、運転者の意志や走行環境に基づいて１つの要求特性指標Ａを算出し、算出された要求特性指標Ａに基づいて変速ギヤ段が決定される。すなわち、運転者の意志や走行環境に応じた変速ギヤ段を決定する場合において、複数の変速線マップを予め記憶しておく必要がない。そのため、ＥＣＵ４００のＲＯＭ容量を低減できる。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置によれば、運転者の意志や走行環境に基づいて要求特性指標Ａを算出し、要求特性指標Ａに基づいて、目標エンジン回転数領域Ｂが算出される。エンジン回転数ＮＥが目標エンジン回転数領域Ｂによるように、オートマチックトランスミッションが制御される。そのため、変速後のエンジン回転数を、運転者が要求する走行特性を実現することが可能な値に適確に制御することができる。これにより、運転者が要求する走行特性を実現することができる。

＜第２の実施の形態＞
図８〜図１０を参照して、本実施の形態に係る制御装置について説明する。本実施の形態に係る制御装置を搭載した車両１０１０は、上述の第１の実施の形態に係る車両１０の構成と比較して、オートマチックトランスミッション２００、ＥＣＵ４００、入力軸回転数センサ７０、および出力軸回転数センサ７２に代えて、オートマチックトランスミッション１２００、ＥＣＵ１４００、入力軸回転数センサ１０７０、および出力軸回転数センサ１０７２を含む点が異なる。これら以外の構成は、上述の第１の実施の形態に係る車両１０の構成と同じ構成である。同じ構成については同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

図８を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載した車両１０１０について説明する。

オートマチックトランスミッション１２００は、ベルト式の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）である。なお、オートマチックトランスミッション１２００は、ベルト式であることに限定されない。オートマチックトランスミッション１２００は、プーリユニット１３００と、油圧回路１２２０とを含む。

プーリユニット１３００は、入力側のプライマリプーリ１３１０と、出力側のセカンダリプーリ１３２０と、プライマリプーリ１３１０とセカンダリプーリ１３２０とに巻き掛けられた金属製のベルト１３３０とを含む。

プライマリプーリ１３１０は、プライマリシャフトに固定された固定シーブおよびプライマリシャフトに摺動のみ自在に支持されている可動シーブからなる。セカンダリプーリ１３２０は、セカンダリシャフトに固定されている固定シーブおよびセカンダリシャフトに摺動のみ自在に支持されている可動シーブからなる。

油圧回路１２２０は、ＥＣＵ１４００からの変速指令に応じてプライマリプーリ１３１０（あるいはセカンダリプーリ１３２０）の可動シーブをスライドさせてプーリの溝幅を変化させ、ベルト１３３０の巻き掛け半径を変化させる。これにより、所望の変速比が無段階に形成される。

ＥＣＵ１４００には、入力軸回転数センサ１０７０および出力軸回転数センサ１０７２が、ハーネスなどを介在させて接続されている。

入力軸回転数センサ１０７０は、オートマチックトランスミッション１２００の入力軸回転数（すなわち、プライマリプーリ１３１０の回転数）を検出し、検出結果を表わす信号をＥＣＵ１４００に送信する。

出力軸回転数センサ１０７２は、オートマチックトランスミッション１２００の出力軸回転数（すなわち、セカンダリプーリ１３２０の回転数）を検出し、検出結果を表わす信号をＥＣＵ１４００に送信する。

図９を参照して、本実施の形態に係る制御装置を構成するＥＣＵ１４００が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、図９に示したフローチャートの中で、前述の図５に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについて処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

Ｓ２００にて、ＥＣＵ１４００は、要求特性指標Ａに基づいて、目標エンジン回転数を算出する。たとえば、ＥＣＵ１４００は、図１０に示すような、要求特性指標Ａをパラメータとするマップに基づいて、目標エンジン回転数を算出する。図１０に示すマップにおいては、要求特性指標Ａが高いほど、目標エンジン回転数が高くなるように設定されている。また、最大トルク回転数ＮＥ（Ｔ）あるいは最大パワー回転数ＮＥ（Ｐ）よりも目標エンジン回転数が低くなるように制限されている。なお、ＮＥ（Ｔ）およびＮＥ（Ｐ）のいずれで目標エンジン回転数を制限するかを、たとえば運転者が選択できるようにしてもよい。

Ｓ２０２にて、ＥＣＵ１４００は、目標エンジン回転数と変速後のオートマチックトランスミッション２００の出力軸回転数とに基づいて、目標変速比を算出する。ＥＣＵ１４００は、目標変速比を、（目標エンジン回転数）／（変速後のオートマチックトランスミッション１２００の出力軸回転数）として算出する。

Ｓ２０４にて、ＥＣＵ１４００は、目標変速比に応じた変速指令を、オートマチックトランスミッション１２００に出力する。

以上のように、本実施の形態に係るオートマチックトランスミッション１２００は無段変速機であり変速比を無段階に設定可能である。そこで、要求特性指標Ａに基づいて目標エンジン回転数が直接算出され（Ｓ２００）、変速後のエンジン回転数が目標エンジン回転数となるように目標変速比が算出され（Ｓ２０２）、目標変速比となるように、オートマチックトランスミッション１２００が制御される（Ｓ２０４）。これにより、無段変速機において、変速後のエンジン回転数を、運転者が要求する走行特性を実現することが可能な値に制御することができる。そのため、第１の実施の形態と同様に、運転者が要求する走行が可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係る制御装置が搭載される車両の構造を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオートマチックトランスミッションにおけるギヤトレーンを示すスケルトン図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオートマチックトランスミッションの作動表を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置を構成するＥＣＵの制御構造を示すフローチャートである。 要求特性指標Ａと目標エンジン回転数領域Ｂとの関係を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオートマチックトランスミッションの変速動作を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る制御装置が搭載される車両の構造を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る制御装置を構成するＥＣＵの制御構造を示すフローチャートである。 要求特性指標Ａと目標エンジン回転数との関係を示す図である。

符号の説明

１０，１０１０ 車両、１２ 駆動輪、１４ ディファレンシャルギヤ、１６ ドライブシャフト、５０ 車速センサ、５２ シフトレバー、５４ ポジションスイッチ、５６ アクセルペダル、５８ アクセル開度センサ、６０ ブレーキペダル、６２ ストロークセンサ、６４ スロットル開度センサ、６６ エンジン回転数センサ、７０，１０７０ 入力軸回転数センサ、７２，１０７２ 出力軸回転数センサ、８０ 走行環境センサ、１００ エンジン、１１４ 電子スロットルバルブ、２００，１２００ オートマチックトランスミッション、２１０ トルクコンバータ、２１２ 入力軸、２１４ 出力軸、２２０，１２２０ 油圧回路、３００ プラネタリギヤユニット、３１０ 第１セット、３１２Ｐ ピニオンギヤ、３２０ 第２セット、３２２Ｐ ショートピニオンギヤ、３２４Ｐ ロングピニオンギヤ、３３０ 出力ギヤ、３４０ ギヤケース、３４２Ａ Ｂ１ブレーキ、３４２Ｂ Ｂ２ブレーキ、３４２Ｃ Ｂ３ブレーキ、３４２Ａ Ｂ４ブレーキ、３４４Ａ Ｃ１クラッチ、３４４Ｂ Ｃ２クラッチ、３４６ ワンウェイクラッチＦ、４００，１４００ ＥＣＵ、４１０ 要求特性指標算出部、４２０ 目標エンジン回転数算出部、４３０ 変速指令部、１３００ プーリユニット、１３１０ プライマリプーリ、１３２０ セカンダリプーリ、１３３０ ベルト。

Claims (16)

1. エンジンを備えた車両に搭載される自動変速機の制御装置であって、
   前記車両の状態に基づいて、運転者が要求する走行特性に関する指標を算出するための算出手段と、
   前記指標に基づいて、エンジン回転数の目標値および目標領域のいずれかを設定するための設定手段と、
   エンジン回転数が前記目標値になる状態およびエンジン回転数が前記目標領域に含まれる状態のいずれかの状態になるように、前記自動変速機を制御するための制御手段とを含む、制御装置。
2. 前記算出手段は、前記運転者が静粛性および燃料消費効率よりもスポーティ性を重視していると推定される場合には推定されない場合に比べて、前記目標値および前記目標領域のいずれかが高く設定されるように前記指標を算出するための手段を含む、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記算出手段は、前記運転者が要求する加速の度合い、前記加速の度合いの変化度合い、前記車両の速度、前記車両の加速度、および前記車両の走行環境の少なくともいずれかに基づいて、前記指標を算出するための手段を含む、請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記設定手段は、前記エンジンの出力トルクが最大となる回転数および前記エンジンの出力パワーが最大となる回転数のいずれかよりも前記目標値および前記目標領域のいずれかを低く設定するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の制御装置。
5. 前記自動変速機は、複数の変速段を有する有段変速機であり、
   前記設定手段は、前記目標領域を設定するための手段を含み、
   前記制御装置は、
   前記自動変速機の出力軸回転数に関する値を検出するための手段と、
   少なくとも前記出力軸回転数に関する値と各前記変速段の変速比とに基づいて、変速後のエンジン回転数を各前記複数の変速段ごとに推定するための推定手段とをさらに含み、
   前記制御手段は、前記推定された変速後のエンジン回転数が前記目標領域に含まれる変速段に変速されるように、前記自動変速機を制御するための手段とを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の制御装置。
6. 前記推定手段は、
   前記出力軸回転数に関する値に加えて、前記出力軸回転数に関する値の時間変化量および予め定められた変速時間に基づいて、変速後の出力軸回転数を推定するための手段と、
   前記推定された出力軸回転数と各前記変速段の変速比に基づいて、各前記変速後のエンジン回転数を推定するための手段を含む、請求項５に記載の制御装置。
7. 前記自動変速機は、無段変速機であり、
   前記設定手段は、前記目標値を設定するための手段を含み、
   前記制御装置は、前記自動変速機の出力軸回転数に関する値を検出するための手段をさらに含み、
   前記制御手段は、
   前記目標値と前記出力軸回転数に関する値とに基づいて、目標変速比を算出するための手段と、
   前記目標変速比に変速されるように、前記自動変速機を制御するための手段とを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の制御装置。
8. エンジンを備えた車両に搭載される自動変速機の制御方法であって、
   前記車両の状態に基づいて、運転者が要求する走行特性に関する指標を算出する算出ステップと、
   前記指標に基づいて、エンジン回転数の目標値および目標領域のいずれかを設定する設定ステップと、
   エンジン回転数が前記目標値になる状態およびエンジン回転数が前記目標領域に含まれる状態のいずれかの状態になるように、前記自動変速機を制御する制御ステップとを含む、制御方法。
9. 前記算出ステップは、前記運転者が静粛性および燃料消費効率よりもスポーティ性を重視していると推定される場合には推定されない場合に比べて、前記目標値および前記目標領域のいずれかが高く設定されるように前記指標を算出するステップを含む、請求項８に記載の制御方法。
10. 前記算出ステップは、前記運転者が要求する加速の度合い、前記加速の度合いの変化度合い、前記車両の速度、前記車両の加速度、および前記車両の走行環境の少なくともいずれかに基づいて、前記指標を算出するステップを含む、請求項８または９に記載の制御方法。
11. 前記設定ステップは、前記エンジンの出力トルクが最大となる回転数および前記エンジンの出力パワーが最大となる回転数のいずれかよりも前記目標値および前記目標領域のいずれかを低く設定するステップを含む、請求項８〜１０のいずれかに記載の制御方法。
12. 前記自動変速機は、複数の変速段を有する有段変速機であり、
    前記設定ステップは、前記目標領域を設定するステップを含み、
    前記制御方法は、
    前記自動変速機の出力軸回転数に関する値を検出するステップと、
    少なくとも前記出力軸回転数に関する値と各前記変速段の変速比とに基づいて、変速後のエンジン回転数を各前記複数の変速段ごとに推定する推定ステップとをさらに含み、
    前記制御ステップは、前記推定された変速後のエンジン回転数が前記目標領域に含まれる変速段に変速されるように、前記自動変速機を制御するステップとを含む、請求項８〜１１のいずれかに記載の制御方法。
13. 前記推定ステップは、
    前記出力軸回転数に関する値に加えて、前記出力軸回転数に関する値の時間変化量および予め定められた変速時間に基づいて、変速後の出力軸回転数を推定するステップと、
    前記推定された出力軸回転数と各前記変速段の変速比に基づいて、各前記変速後のエンジン回転数を推定するステップを含む、請求項１２に記載の制御方法。
14. 前記自動変速機は、無段変速機であり、
    前記設定ステップは、前記目標値を設定するステップを含み、
    前記制御方法は、前記自動変速機の出力軸回転数に関する値を検出するステップをさらに含み、
    前記制御ステップは、
    前記目標値と前記出力軸回転数に関する値とに基づいて、目標変速比を算出するステップと、
    前記目標変速比に変速されるように、前記自動変速機を制御するステップとを含む、請求項８〜１１のいずれかに記載の制御方法。
15. 請求項８〜１４のいずれかに記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
16. 請求項８〜１４のいずれかに記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体。

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