JP4404096B2 - ギヤ位置判定装置及び変速指示装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン（内燃機関）と手動変速操作が可能な変速機とが搭載された車両において、変速機の現状ギヤ段を判定するギヤ位置判定装置、及び、そのギヤ位置判定装置のギヤ段判定結果に基づいて運転者に変速の指示を行う変速指示装置に関する。

エンジンを搭載した車両においては、必要な走行トルクや車速を得るために、エンジン出力を変速機により変速して車輪に伝達している。車両に搭載される変速機としては、エンジンと駆動輪との間の変速比を自動的に最適設定する自動変速機（オートマチックトランスミッション）と、手動変速機（マニュアルトランスミッション）とがある。

自動変速機としては、例えば、クラッチ及びブレーキと遊星歯車装置とを用いてギヤ段を設定する遊星歯車式変速機や、変速比を無段階に調整するベルト式無段変速機（ＣＶＴ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）がある。

また、自動変速機が搭載された車両においては、車速及びアクセル開度（またはスロットル開度）に応じた最適なギヤ段を得るための変速線（ギヤ段の切り換えライン）を有する変速マップがＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等に記憶されており、車速及びアクセル開度に基づいて変速マップを参照して目標ギヤ段を算出し、その目標ギヤ段に基づいてギヤ段（変速段）を自動的に設定している。

一方、手動変速機を搭載した車両は、基本的には、任意のギヤ段を選択することができるので、エンジン回転数が高回転になるまでシフトアップを遅らせることによって駆動力に優れた走行を行うことが可能になる等、走りの自由度が高いという利点がある。その反面、ギヤ段の設定を運転者が任意に行うので、ギヤ段の選択や変速操作のタイミングとしては個人差が大きい。このため、最適とされるギヤ段とは異なるギヤ段が設定されて走行している可能性がある。例えばギヤ段を高めていく操作（シフトアップ操作）において、最適とされるギヤ段よりも低いギヤ段（ローギヤ側）に設定されている場合には燃費の悪化に繋がり、逆に、最適とされるギヤ段よりも高いギヤ段（ハイギヤ側）に設定されている場合には十分な加速性能が得られないことになる。

このような手動変速機の不都合を解消する装置として、変速指示装置（ＧＳＩ）が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

車両に装備される変速指示装置では、例えば、車速及びエンジン負荷（例えばアクセル開度）等の車両の走行状態に応じて燃費の向上を図る上で最適なギヤ段（目標ギヤ段）が設定された変速マップ（例えば、上記自動変速機と略同様な変速線を有する変速マップ）をＥＣＵ等に記憶しておき、車速及びアクセル開度に基づいて変速マップを参照して目標ギヤ段を算出し、その目標ギヤ段と運転者が実際に設定している変速機のギヤ段とを比較判定し、その判定結果に基づいて変速指示を出力して運転者に知らせている。

具体的には、運転者が設定しているギヤ段（現状ギヤ段）が、目標ギヤ段よりも下位であるときには、シフトアップランプの点灯等によってシフトアップを指示し、現状ギヤ段が目標ギヤ段よりも上位であるときにはシフトダウンランプの点灯等によってシフトダウンを指示することで、変速機を変速すべきことを運転者に知らせている。また、変速マップから算出される目標ギヤ段と運転者が設定しているギヤ段とが同じである場合、シフトアップランプ及びシフトダウンランプの双方の消灯等によって、現在の設定ギヤ段が適切なギヤ段である旨の変速指示を運転者に与えている。

このような変速指示装置においては、変速機の現状ギヤ段を判定する必要がある。そのギヤ段判定方法として、変速機のギヤ段を検出するギヤ位置センサを設け、このギヤ位置センサの出力信号に基づいて現状ギヤ段を判定するという方法がある。しかし、ギヤ位置センサを別途設置すると、ギヤ位置センサの費用が余分にかかる上、センサの設置に手間・時間を要する。

このような点を解消するため、車両に一般に装備されているセンサ等によって検出されるエンジン回転数及び車速を利用し、そのエンジン回転数と車速との比［エンジン回転数／車速］（ギヤ比に相当、以下「ＮＶＲ」ともいう）に基づいて現状ギヤ位置を判定するという方法が採用されている（例えば、特許文献３参照）。また、現状ギヤ段判定に用いる車速は、車輪の回転速度を車輪速センサ（例えば電磁ピックアップセンサ）で検出し、その車輪速センサが出力するパルスから車速を算出している。
特開昭６２−９４４２７号公報 特開２００３−１９９１２号公報 特開平４−１０９０６０号公報

ところで、ＮＶＲに基づいて現状ギヤ段を判定する場合、エンジン回転数と車速の算出周期・精度が異なるため、急減速時・急加速時に現状ギヤ段を誤判定することがある。

具体的に説明すると、車輪速センサの出力（車輪速パルス）から車速を算出する場合、ノイズ等による車速誤算出を防止するため、車輪速パルスの数回分（例えば４〜５パルス）の平均を求めて車速を算出している。このため、急減速や急加速の際にエンジン回転数が急変したときに、そのエンジン回転数の算出に対し車速の算出遅れが生じるため、ＮＶＲが理論値からずれてしまい、現状ギヤ段を誤判定する場合がある。特に、低車速時（エンジン回転数が低い時）には、車輪速パルスのパルス間隔が広いためパルスの更新が遅くなり、車速算出の応答遅れが大きくなって現状ギヤ段の誤判定が生じやすくなる。

このような急減速時・急加速時の現状ギヤ段の誤判定について具体的に説明する。

−ＮＶＲ−
まず、ＮＶＲについて説明する。ＮＶＲは、上記したように［エンジン回転数／車速］であり、例えば図９に示すように、理論上のＮＶＲは１ｓｔ〜５ｔｈの各ギヤ段において一定である。この理論上のＮＶＲから実際のＮＶＲが大きくずれていないときには、現状ギヤ段を適正に判定することができる。

また、ＮＶＲに基づいて現状ギヤ段を判定する場合、例えば図７、図８に示すように、各ギヤ段（１ｓｔ〜５ｔｈ）に対してＮＶＲ領域が設定されたマップ等を用い、現状のＮＶＲがどのＮＶＲ領域に入っているのかを判断して現状ギヤ段を判定している。

−急減速時−
例えば、ギヤ段が１ｓｔに設定されている状態で急減速を行うと、エンジン回転数が急激に低下する。このエンジン回転数の低下に車速算出が追従できる場合、実際のＮＶＲが理論値からずれることはない。もしくは、実際のＮＶＲの理論値に対するずれは少なくて済む。

しかしながら、車輪速パルスから車速を算出する場合、上記したように、急減速時に車速算出の応答遅れが生じるため、エンジン回転数の減少度合に比べて車速の減少度合が小さくなって、図１０に示すように、実際のＮＶＲ：１ｓｔ（減速）が理論上のＮＶＲ：１ｓｔよりも小さくなる。そして、理論上のＮＶＲ：１ｓｔに対する実際のＮＶＲ：１ｓｔのずれが大きくなると、実際のＮＶＲ：１ｓｔが２ｎｄのＮＶＲ領域に入ってしまい、変速機に実際に設定されているギヤ段が１ｓｔであるのに現状ギヤ段を２ｎｄと誤判定してしまう。このような誤判定が生じると、マップ等から算出される目標ギヤ段が１ｓｔとなった場合に、誤判定による現状ギヤ段（２ｎｄ）と目標ギヤ段（１ｓｔ）とが異なるためシフトダウン指示（誤指示）が出てしまう。

また、ギヤ段が２ｎｄに設定されている状態で急減速を行ったときにも、図１０に示すように、実際のＮＶＲ：２ｎｄ（減速）が３ｒｄのＮＶＲ領域に入ってしまい、現状ギヤ段を３ｒｄと誤判定する場合がある。さらに、他のギヤ段においても、同様に現状ギヤ段の誤判定が生じる場合がある。

−急加速時−
例えば、最高ギヤ段（例えば５ｔｈ）が設定されている状態で急加速を行うと、エンジン回転数が急激に上昇するが、エンジン回転数の算出に対し車速の算出遅れがあると、そのエンジン回転数の急激な上昇に車速算出が追従できず、エンジン回転数の上昇度合に比べて車速の上昇度合が小さくなり、図１１に示すように、実際のＮＶＲ：５ｔｈ（加速）が理論上のＮＶＲ：５ｔｈよりも大きくなる。そして、理論上のＮＶＲ：５ｔｈに対する実際のＮＶＲ：５ｔｈのずれが大きくなると、実際のＮＶＲ：５ｔｈが４ｔｈのＮＶＲ領域に入ってしまい、変速機に実際に設定されているギヤ段が５ｔｈであるのに現状ギヤ段を４ｔｈ（最大ギヤ段−１）と誤判定してしまう。このような誤判定が生じると、マップ等から算出される目標ギヤ段が最高ギヤ段（５ｔｈ）となった場合に、誤判定による現状ギヤ段（４ｔｈ）と目標ギヤ段（５ｔｈ）とが異なるためシフトアップ指示（誤指示）が出てしまう。

また、ギヤ段が４ｔｈに設定されている状態で急加速を行ったときにも、図１１に示すように、実際のＮＶＲ：４ｔｈ（加速）が３ｒｄのＮＶＲ領域に入ってしまい、現状ギヤ段を３ｒｄと誤判定する場合がある。さらに、他のギヤ段においても、同様に現状ギヤ段の誤判定が生じる場合がある。

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、車両の急減速時・急加速時における現状ギヤ段の誤判定を防止することが可能なギヤ位置判定装置を提供すること、及び、車両の急減速時・急加速時の誤指示を防止することが可能な変速指示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明のギヤ位置判定装置は、エンジンと手動変速操作が可能な変速機とが搭載された車両に適用され、前記変速機のギヤ段を判定するギヤ位置判定装置において、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサと、車輪速センサと、前記エンジン回転数センサの出力信号から算出されるエンジン回転数と前記車輪速センサの出力信号から算出される車速との比に基づいて現状ギヤ段の判定を行うギヤ段判定手段と、車速変化勾配を検出する車速変化検出手段とを備え、前記ギヤ段判定手段は、前記車速変化検出手段によって検出される車速変化勾配が所定値以上であり、前記エンジン回転数センサの出力信号から算出されるエンジン回転数と前記車輪速センサの出力信号から算出される車速との比が上位または下位のギヤ段を判定する領域に変化したときに、前記エンジン回転数センサの出力信号から算出されるエンジン回転数と前記車輪速センサの出力信号から算出される車速との比に基づく現状ギヤ段の判定を禁止することを特徴としている。

本発明のギヤ位置判定装置において、ギヤ段判定手段の具体的な処理として、エンジン回転数センサの出力信号から算出されるエンジン回転数と車輪速センサの出力信号から算出される車速との比に基づく現状ギヤ段の判定を禁止する場合に、現状ギヤ段を、当該現状ギヤ段判定禁止前のギヤ段（前回値）に保持するか、あるいは、現状ギヤ段が不定であると判断するという処理を挙げることができる。

本発明のギヤ位置判定装置によれば、急減速や急加速によって車速変化勾配が所定値以上になったことを条件に、エンジン回転数センサの出力信号から算出されるエンジン回転数と車輪速センサの出力信号から算出される車速との比（ＮＶＲ）に基づく現状ギヤ段の判定を禁止して、例えば現状ギヤ段を前回値（Ｎ速）に保持しているので、急減速時（急加速時）の車速算出の応答遅れにより、実際のＮＶＲが理論上のＮＶＲよりも小さく（大きく）なって、実際のＮＶＲが現在のギヤ段（Ｎ速）とは異なるギヤ段（［Ｎ＋１速］または［Ｎ−１速］）のＮＶＲ領域に変化しても、それに関係なく適正な現状ギヤ段を保持することができ、現状ギヤ段の誤判定を防止できる。これによって、変速機の変速指示において、例えば、変速機のギヤ段を１ｓｔに設定しているときにシフトダウン指示が出るという不都合や、最高ギヤ段に設定しているときにシフトアップ指示が出るという不都合を解消することができる。

さらに、本発明のギヤ位置判定装置では、前記車速変化勾配が所定値以上であり、エンジン回転数と車速との比が、上位または下位のギヤ段を判定する領域に変化（具体的には、Ｎ速のＮＶＲ領域から上位［Ｎ＋１速］または下位［Ｎ−１速］のＮＶＲ領域への変化）したときに、ＮＶＲに基づく現状ギヤ段の判定を禁止するという構成を採用しており、このような構成により、急減速時（急加速時）の車速算出の応答遅れにより、実際のＮＶＲが理論上のＮＶＲよりも小さく（大きく）なっても、ＮＶＲ領域の変化があるまでは、ＮＶＲに基づく現状ギヤ段の判定を禁止しないので、現状ギヤ段判定の禁止を適切に行うことができる。

ここで、車速変化勾配を検出する具体的な手段として、車両の前後加速度を検出する加速度検出手段（加速度センサ）を設け、その加速度検出手段によって検出される加速度の絶対値が所定値以上である場合に、エンジン回転数と車速との比に基づく現状ギヤ段の判定を禁止するようにしてもよい。

本発明の変速指示装置は、エンジンと手動変速操作が可能な変速機とが搭載された車両に適用され、車両の走行状態に応じて運転者に変速指示を行う変速指示装置において、上記した特徴を有するギヤ位置判定装置と、前記ギヤ位置判定装置のギヤ段判定手段によって判定される現状ギヤ段に基づいて運転者に変速指示を行う変速指示制御手段とを備えていることを特徴としている。

このような構成の変速指示装置によれば、現状ギヤ段の誤判定による誤った変速指示が出ること防止することができ、例えば変速機のギヤ段を１ｓｔに設定しているときにシフトダウン指示が出るという不都合や、最高ギヤ段に設定しているときにシフトアップ指示が出るという不都合を解消することができる。

本発明の変速指示装置の具体的な構成として、車両の走行状態に基づいて算出された変速機の目標ギヤ段と、前記ギヤ位置判定装置のギヤ段判定手段によって判定された現状ギヤ段とを比較判定し、その比較判定結果に基づいて変速指示を行うという構成を挙げることができる。より具体的には、車速とアクセル開度、または、車速とスロットル開度に基づいてマップを参照して目標ギヤ段を算出し、その算出した目標ギヤ段と現状ギヤ段とを比較判定するという構成を挙げることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、本発明を適用する車両について図１を参照して説明する。

この例の車両には、エンジン（内燃機関）１、手動変速機２、コンビネーションメータ３及びＥＣＵ１００が、図１に示すレイアウトで配置されている。なお、図１において車体は仮想線で示している。

手動変速機２は、例えば前進５段階（１ｓｔ〜５ｔｈ）の変速ギヤを有するものであって、手動で変速操作を行うためのシフトノブ２１が車室内に突出配置されている。

コンビネーションメータ３は車室内の運転席前方のダッシュボードに設置されている。コンビネーションメータ３には、図２に示すように、スピードメータ３３、タコメータ３４、ウォータテンパラチャゲージ３５、フューエルゲージ３６、オドメータ３７、トリップメータ３８、及び、各種のウォーニングインジケータランプなどが配置されている。

そして、この例では、車両の走行状態に応じて燃費向上等を図る上で適した手動変速機２のギヤポジション選択を指示する変速指示装置を装備している。以下、この変速指示装置について説明する。

コンビネーションメータ３には、変速指示用の表示部として、手動変速機２のギヤ段をアップ要求する際に点灯するシフトアップランプ３１、ギヤ段をダウン要求する際に点灯するシフトダウンランプ３２が配置されている。これらシフトアップランプ３１及びシフトダウンランプ３２は、例えばＬＥＤ等で構成されており、ＥＣＵ１００によって点灯／消灯が後述する動作で制御される。

ＥＣＵ１００は、図３に示すように、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３及びバックアップＲＡＭ１０４などを備えている。

ＲＯＭ１０２には、車両の基本的な運転に関する制御の他、車両の走行状態に応じて燃費向上等を図る上で適した手動変速機２のギヤ段の選択を指示する変速指示制御を実行するためのプログラムを含む各種プログラムなどが記憶されている。この変速指示制御の具体的な内容については後述する。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ１０３はＣＰＵ１０１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ１０４はエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

これらＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、及び、バックアップＲＡＭ１０４はバス１０６を介して互いに接続されるとともに、インターフェース１０５と接続されている。

インターフェース１０５には、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ１１、車輪の回転速度を検出する車輪速センサ１２、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１３、クラッチペダルの近傍に配置されたクラッチスイッチ１４、及び、車両の前後加速度（前後Ｇ）を検出する加速度センサ１５などの各種センサが接続されている。また、インターフェース１０５には、コンビネーションメータ３のシフトアップランプ３１及びシフトダウンランプ３２などが接続されている。そして、ＥＣＵ１００は、上記した各種センサの検出信号に基づいて、下記の「変速指示制御」を実行する。

なお、この例に用いるエンジン回転数センサ１１はパルス信号を出力するセンサ（例えば電磁ピックアップセンサ）であり、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数センサ１１が出力するパルス信号を取り込み、取り込んだパルス信号のパルス間隔に基づいてエンジン回転数を算出する。

また、車輪速センサ１２もパルス信号を出力するセンサ（例えば電磁ピックアップセンサ）であり、ＥＣＵ１００は、車輪速センサ１２が出力するパルス信号（車輪速パルス）を取り込み、取り込んだパルス信号のパルス間隔に基づいて車速を算出する。ただし、車速については、ノイズ等による車速誤算出を防止するため、車輪速パルスの数回分（例えば４〜５パルス）の平均を求めて車速を算出する。

以上のエンジン回転数センサ１１、車輪速センサ１２、加速度センサ１５、及び、ＥＣＵ１００などによってギヤ位置判定装置が構成されている。また、エンジン回転数センサ１１、車輪速センサ１２、加速度センサ１５、ＥＣＵ１００、及び、変速指示用の表示部としてのシフトアップランプ３１、シフトダウンランプ３２などによって変速指示装置が構成されている。

−変速指示制御−
まず、この例の変速指示制御に用いる変速マップ及びギヤ段の判定マップについて説明する。

変速マップは、図４に示すように、車速及びアクセル開度をパラメータとし、それら車速及びアクセル開度に応じて、燃費の向上を図る上で最適なギヤ段（目標ギヤ段）を求めるための複数の領域が設定されたマップであって、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１０２内に記憶されている。変速マップの各領域は複数の変速線（ギヤ段の切り換えライン）によって区画されている。

図４に示す変速マップにおいて、シフトアップ線（変速線）を実線で示し、シフトダウン線（変速線）を破線で示している。また、シフトアップ及びシフトダウンの各切り換え方向を図中に数字と矢印とを用いて示している。

ギヤ段の判定マップは、手動変速機２の現状ギヤ段を判定するためのマップであって、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１０２内に記憶されている。このギヤ判定マップには、例えば図７及び図８に示すように、１ｓｔ〜５ｔｈの各ギヤ段を判定するためのＮＶＲ領域が設定されており、エンジン回転数及び車速に基づく実際のＮＶＲが、例えば、１ｓｔのＮＶＲ領域にあるときには、現状ギヤ段が１ｓｔと判定され、１ｓｔのＮＶＲ領域から２ｎｄのＮＶＲ領域に変化（ＮＶＲ領域変化）したときには、現状ギヤ段が２ｎｄであると判定される。

次に、変速指示装置で実行する変速指示制御の基本動作について説明する。

まず、ＥＣＵ１００は、手動変速機２の現状ギヤ段（実際のギヤ段）を判定する。具体的には、エンジン回転数センサ１１の出力信号からエンジン回転数を算出するとともに、車輪速センサ１２の出力信号から車速を算出し、それらエンジン回転数と車速との比（ＮＶＲ）に基づいてマップ（図７、図８参照）を参照して現状ギヤ段を判定する。

また、ＥＣＵ１００は、車輪速センサ１２及びアクセル開度センサ１３の出力信号に基づいて車速及びアクセル開度を算出し、これら車速及びアクセル開度に基づいて、燃費向上等を図るうえで望ましい走行をするための目標ギヤ段を、図４の変速マップを参照して算出する。そして、その目標ギヤ段と上記処理で算出した現状ギヤ段とを比較して変速操作が必要か否かを判定する。

その判定結果により、変速の必要がなく現状維持が望ましい場合（目標ギヤ段と現状ギヤ段とが同じで、ギア段が適切に設定されている場合）には、シフトアップランプ３１及びシフトダウンランプ３２を共に消灯する。なお、この変速指示用のランプ３１，３２の消灯も、現状ギヤ段が適切なギヤ段である旨の運転者に知らせるため情報であり、本発明でいう「変速指示」に含まれる。

一方、ギヤ段を変更するのが望ましい場合であってシフトアップを要求する場合には、図５（ａ）に示すようにシフトアップランプ３１のみを点灯する。具体的には、例えば手動変速機２のギヤ段が２ｎｄの状態で走行している状況から、車速が上昇して、例えば図４に示す点Ａから点Ｂに変化した場合、変速線［２→３］を跨ぐ変化となるので、変速マップから算出される目標ギヤ段が３ｒｄとなり、現状のギヤ段（２ｎｄ）とは異なる。このような状況のときには、シフトアップランプ３１のみを点灯して運転者にシフトアップ指示を行う。

また、ギヤ段を変更するのが望ましい場合であってシフトダウンを要求する場合には、図５（ｂ）に示すようにシフトダウンランプ３２のみを点灯する。具体的には、例えば、手動変速機２のギヤ段が２ｎｄの状態で走行している状況から、走行抵抗の増大（例えば上り坂走行時）等により車速が低下して、例えば、図４に示す点Ｃから点Ｄに変化した場合、変速線［１←２］を跨ぐ変化となるので、変速マップから算出される目標ギヤ段が１ｓｔとなり、現状のギヤ段（２ｎｄ）とは異なる。このような状況のときには、シフトダウンランプ３２のみを点灯して運転者にシフトダウン指示を行う。

ところで、ＮＶＲに基づいて現状ギヤ段を判定する場合、エンジン回転数と車速の算出速度（パルスの更新速度）等が異なるため、急減速時・急加速時に現状ギヤ段を誤判定することがある。この点について以下に説明する。

まず、この例では、上述したように、ノイズ等による車速誤算出を防止するため、車輪速センサ１２の出力パルス（車輪速パルス）の数回分（例えば４〜５パルス）の平均を求めて車速を算出している。このため、急減速や急加速の際にエンジン回転数が急変したときに、そのエンジン回転数の算出に対し車速の算出遅れが生じる。このような車速算出の応答遅れにより、急減速時にはＮＶＲが通常（理論上の値）よりも小さくなるため、現状ギヤ段を誤判定することがあり、また、急加速時にはＮＶＲが通常（理論上の値）よりも大きくなるため、現状ギヤ段を誤判定することがある。

具体的には、例えば、手動変速機２のギヤ段が１ｓｔの状態であるときに急減速を行うと、図７に示すように、実際の車速（算出値）が理論上の値よりも大きくなるため、実際のＮＶＲ［エンジン回転数／車速］が理論上の値よりも小さくなり、その実際のＮＶＲが１ｓｔのＮＶＲ領域から２ｎｄのＮＶＲ領域に変化（ＮＶＲ領域の変化）したときに、手動変速機２に実際に設定されているギヤ段が１ｓｔであるのに現状ギヤ段が２ｎｄであると誤判定する（図７に示す現状ギヤ段の破線部分を参照）。このようなギヤ段誤判定が生じると、図４に示す変速マップから算出される目標ギヤ段が１ｓｔとなった場合に、誤判定による現状ギヤ段（２ｎｄ）と目標ギヤ段（１ｓｔ）とが異なるためシフトダウンランプ３２が点灯してしまう（誤指示）。

こうした状況になると、現在設定しているギヤ段が１ｓｔ（最低ギヤ段）であるのにも関わらず、シフトダウン指示が出るため、運転者は、その変速指示に不信感を持ったり、「故障」と判断する場合がある。

なお、手動変速機２のギヤ段が１ｓｔ以外のギヤ段に設定されている状態で急減速を行ったときにも、同様に、ＮＶＲ領域の変化（例えば［２ｎｄのＮＶＲ領域］→［３ｒｄのＮＶＲ領域］）があったときに現状ギヤ段を誤判定する場合がある。

次に、急加速の場合について説明する。例えば、手動変速機２のギヤ段が５ｔｈの状態であるときに急加速を行うと、図８に示すように、車速算出の応答遅れによって実際の車速（算出値）が理論上の値よりも小さくなるため、実際のＮＶＲ［エンジン回転数／車速］が理論上の値よりも大きくなり、その実際のＮＶＲが、５ｓｔのＮＶＲ領域から４ｔｈのＮＶＲ領域へと変化（ＮＶＲ領域の変化）したときに、手動変速機２に実際に設定されているギヤ段が５ｔｈであるのに現状ギヤ段が４ｔｈであると誤判定する（図８に示す現状ギヤ段の破線部分を参照）。このようなギヤ段誤判定が生じると、図４に示す変速マップから算出される目標ギヤ段が５ｔｈとなった場合に、誤判定による現状ギヤ段（４ｔｈ）と目標ギヤ段（５ｔｈ）とが異なるためシフトアップランプ３１が点灯してしまう（誤指示）。

こうした状況になると、現在設定しているギヤ段が最高ギヤ段（５ｔｈ）であるのにも関わらず、シフトアップ指示が出るため、運転者は、その変速指示に不信感を持ったり、「故障」と判断する場合がある。

なお、手動変速機２のギヤ段が５ｔｈ以外のギヤ段に設定されている状態で急加速を行ったときにも、同様に、ＮＶＲ領域の変化（例えば［４ｔｈのＮＶＲ領域］→［３ｒｄのＮＶＲ領域］）があったときに現状ギヤ段を誤判定する場合がある。

そこで、この例では、急減速時・急加速時の現状ギヤ段誤判定を防止するため、車速変化勾配（具体的には減速Ｇまたは加速Ｇの絶対値）が所定値以上であり、かつ、ＮＶＲ領域の変化があったときには、ＮＶＲに基づく現状ギヤ段の判定を禁止し、現状ギヤ段を前回値（ギヤ段判定禁止前の現状ギヤ段）に保持するという制御を行う点に特徴がある。

その具体的な制御（変速指示制御）の例を、図６のフローチャート、図７及び図８のタイミングチャートを参照して説明する。なお、図６の変速指示制御ルーチンはＥＣＵ１００において所定時間（例えば数ｍｓ）毎に繰り返して実行される。

まず、ステップＳＴ１において、クラッチスイッチ１４の出力信号に基づいて、クラッチが完全継合であるか否かを判定する。その判定結果が否定判定である場合（クラッチ断の場合）、現状ギヤ段を特定することができなくなり（現状ギヤ段不定）、変速指示算出が不能となるので、ステップＳＴ９において、変速指示用のシフトアップランプ３１及びシフトダウンランプ３２を共に消灯する。この後に、このルーチンを一旦終了する。ステップＳＴ１の判定結果が肯定判定である場合はステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２では、加速度センサ１５の出力信号から得られる減速Ｇ（減速加速度）の絶対値が所定の閾値未満であるか否かを判定し、その判定結果が肯定判定である場合つまり急減速時でない場合はステップＳＴ３に進む。ステップＳＴ２の判定結果が否定判定である場合（減速Ｇの絶対値が閾値以上である場合）は、急減速時であると判断してステップＳＴ６に進む。

ステップＳＴ３では、加速度センサ１５から得られる加速Ｇ（加速加速度）の絶対値が所定の閾値未満であるか否かを判定し、その判定結果が肯定判定である場合つまり急加速時でない場合はステップＳＴ４に進む。ステップＳＴ３の判定結果が否定判定である場合（加速Ｇの絶対値が閾値以上である場合）は、急加速時であると判断してステップＳＴ６に進む。

なお、ステップＳＴ２の判定に用いる閾値（急減速を判定する閾値）は、急減速時の車速算出の応答遅れにより、実際のＮＶＲが理論上のＮＶＲよりも小さくなる現象が生じる減速Ｇを実験・計算等によって求め、その結果を考慮して適切な値を設定すればよい。

また、ステップＳＴ３の判定に用いる閾値（急加速を判定する閾値）についても、同様に、急加速時の車速算出の応答遅れにより、実際のＮＶＲが理論上のＮＶＲよりも大きくなる現象が生じる加速Ｇを実験・計算等によって求め、その結果を考慮して適切な値を設定すればよい。

ステップＳＴ４では、手動変速機２の現状ギヤ段（実際のギヤ段）を判定する。具体的には、車輪速センサ１２及びエンジン回転数センサ１１の出力信号に基づいてエンジン回転数及び車速を算出し、それらエンジン回転数と車速との比（ＮＶＲ）に基づいて判定マップ（図７、８参照）を参照して現状ギヤ段を判定する。

次に、ステップＳＴ５において、変速指示の算出を行って変速指示用のランプの点灯／消灯を行う。具体的には、車輪速センサ１２及びアクセル開度センサ１３の出力信号に基づいて車速及びアクセル開度を算出し、それら車速及びアクセル開度に基づいて、図４の変速マップを参照して目標ギヤ段を算出し、その目標ギヤ段と、上記ステップＳＴ４で判定した現状ギヤ段（実際のギヤ段）とが同じであるか否かを判定し、現状ギヤ段と目標ギヤ段とが同じである場合、シフトアップランプ３１及びシフトダウンランプ３２を共に消灯する。

また、現状ギヤ段が目標ギヤ段とは異なる場合であって、現状ギヤ段（Ｎ速）よりも目標ギヤ段が上位である場合（目標ギヤ段がＮ＋１速である場合）は、図５（ａ）に示すようにシフトアップランプ３１のみを点灯し、現状ギヤ段（Ｎ速）よりも目標ギヤ段が下位である場合（目標ギヤ段がＮ−１速である場合）は、図５（ｂ）に示すようにシフトダウンランプ３２のみを点灯する。このような変速指示用のランプの点灯／消灯を行った後、このルーチンを一旦終了する。

一方、ステップＳＴ２の判定結果が否定判定（減速Ｇの絶対値が閾値以上）、または、ステップＳＴ３の判定結果が否定判定（加速Ｇの絶対値が閾値以上）である場合は、ステップＳＴ６において、ＮＶＲ領域の変化があるか否かを判定する。具体的には、実際のＮＶＲが、Ｎ速のＮＶＲ領域からＮ＋１速またはＮ−１速のＮＶＲ領域に変化した否かを判定し、その判定結果が否定判定である場合はステップＳＴ４に戻る。ステップＳＴ６の判定結果が肯定判定である場合はステップＳＴ７に進む。

ステップＳＴ７では、急減速・急加速時にＮＶＲ領域の変化があっても、その変化に関係なく、ＮＶＲに基づく現状ギヤ段判定を禁止して、現状ギヤ段を前回値に保持する。

具体的には、図７に示すように、急減速時に実際のＮＶＲ（実線）が１ｓｔのＮＶＲ領域から２ｎｄのＮＶＲ領域に変化した場合、従来の制御では、現状ギヤ段が２ｎｄに変化する（図７に破線で示す現状ギヤ段の変化）。これに対し、この例の制御では、実際のＮＶＲが１ｓｔのＮＶＲ領域から２ｎｄのＮＶＲ領域に変化した場合であっても、その変化に関係なく、ＮＶＲに基づく現状ギヤ段判定を禁止して、現状ギヤ段を前回値（１ｓｔ）に保持する。

また、図８に示すように、急加速時に実際のＮＶＲ（実線）が５ｔｈのＮＶＲ領域から４ｔｈのＮＶＲ領域に変化した場合、従来の制御では、現状ギヤ段が４ｔｈに変化する（図８に破線で示す現状ギヤ段の変化）。これに対し、この例の制御では、実際のＮＶＲが５ｔｈのＮＶＲ領域から４ｔｈのＮＶＲ領域に変化した場合であっても、その変化に関係なく、ＮＶＲに基づく現状ギヤ段判定を禁止して、現状ギヤ段を前回値（５ｔｈ）に保持する。

次に、ステップＳＴ８において、変速指示の算出を行って変速指示用のランプの点灯／消灯を行う。具体的には、車輪速センサ１２及びアクセル開度センサ１３の出力信号に基づいて車速及びアクセル開度を算出し、それら車速及びアクセル開度に基づいて、図４の変速マップを参照して目標ギヤ段を算出し、その目標ギヤ段と、上記ステップＳＴ７において保持した現状ギヤ段（前回値）とが同じであるか否かを判定し、現状ギヤ段（前回値）と目標ギヤ段とが同じである場合、シフトアップランプ３１及びシフトダウンランプ３２を共に消灯する。

また、現状ギヤ段（前回値）が目標ギヤ段とは異なる場合であって、現状ギヤ段（Ｎ速）よりも目標ギヤ段が上位である場合（目標ギヤ段がＮ＋１速である場合）は、図５（ａ）に示すようにシフトアップランプ３１のみを点灯し、現状ギヤ段（Ｎ速）よりも目標ギヤ段が下位である場合（目標ギヤ段がＮ−１速である場合）は、図５（ｂ）に示すようにシフトダウンランプ３２のみを点灯する。このような変速指示用のランプの点灯／消灯を行った後、このルーチンを一旦終了する。

以上の制御によれば、「減速Ｇの絶対値が所定の閾値以上」かつ「ＮＶＲ領域の変化有り」という条件が成立したときには、ＮＶＲに基づく現状ギヤ段の判定を禁止して、現状ギヤ段を前回値（例えば１ｓｔ）に保持しているので、現状ギヤ段の誤判定を防止することができる。これによって「運転者が手動変速機２のシフト段を最低ギヤ段（１ｓｔ）に設定しているときに、シフトダウン指示が出てしまう」という不具合を解消することができる。さらに、１ｓｔ以外のギヤ段については、誤ったシフトダウン指示を防止できるので、燃費・排気エミッション・ドライバビリティの悪化を抑制することができる。

また、「加速Ｇの絶対値が所定の閾値以上」かつ「ＮＶＲ領域の変化有り」という条件が成立したときには、ＮＶＲに基づく現状ギヤ段の判定を禁止して、現状ギヤ段を前回値（例えば５ｔｈ）に保持しているので、現状ギヤ段の誤判定を防止することができる。これによって、「運転者が手動変速機２のシフト段を最高ギヤ段（５ｔｈ）に設定しているときに、シフトアップ指示が出てしまう」という不具合を解消することができる。さらに最高ギヤ段（５ｔｈ）以外のギヤ段については、誤ったシフトアップ指示を防止できるので、この場合も、燃費・排気エミッション・ドライバビリティの悪化を抑制することができる。

なお、以上の例において、手動変速機２のギヤ段が１ｓｔに設定されている状態で急加速を行ったときに、実際のＮＶＲ：１ｓｔが１ｓｔのＮＶＲ領域外となることがあるが（図１０参照）、この場合、現状ギヤ段不定と判断し、変速指示用のシフトアップランプ３１及びシフトダウンランプ３２を共に消灯して誤指示を防止すればよい。

−他の実施形態−
以上の例では、車速変化勾配を検出する手段として加速度センサ１５を適用し、その加速度センサ１５によって検出される前後Ｇ（絶対値）が所定の閾値以上であることを条件に、ＮＶＲに基づく現状ギヤ段の判定を禁止しているが、本発明はこれに限られることなく、車輪速センサ１２の出力信号から得られる車速の単位時間当たりの変化量を刻々と算出し、その車速の単位時間当たりの変化量つまり車速変化勾配が所定の閾値以上であることを条件に、ＮＶＲに基づく現状ギヤ段の判定を禁止するようにしてもよい。

以上の例では、「減速Ｇまたは加速Ｇの絶対値が所定の閾値以上」かつ「ＮＶＲ領域の変化有り」の条件が成立したときに、ＮＶＲに基づく現状ギヤ段の判定を禁止して、現状ギヤ段を前回値に保持（図６のステップＳＴ７の処理）しているが、本発明はこれに限られることなく、上記条件が成立したときに、現状ギヤ段を不定とし、変速指示算出不能として誤指示を防止するようにしてもよい。

以上の例では、シフトアップランプ３１及びシフトダウンランプ３２の各点灯によって変速指示を運転者に知らせるようにしているが、これに限られることなく、変速指示用の各ランプ３１，３２を点滅するようにしてもよい。また、発光色を単一色あるいは２種類以上の発光体を埋め込んで２種類以上の色が出せるようにしておき、発光色毎に意味を持たせるようにしてもよい。さらに、変速指示用の各ランプ３１，３２に替えて、変速指示用の音や音声等を出力するようにしてもよい。

また、変速指示制御に用いる変速マップについても、図４に示したものに限られず、他の任意の形態の変速線が設定された変速マップを変速指示制御に用いてもよい。

以上の例では、前進５段変速の手動変速機２のギヤ位置判定及び変速指示に本発明を適用した例を示したが、これに限られることなく、他の任意の変速段の手動変速機のギヤ位置判定・変速指示制御にも本発明は適用可能である。

また、手動式変速に限られることなく、例えば手動変速機能付の自動変速機のギヤ位置判定・変速指示制御にも本発明は適用可能である。この手動変速機能付の自動変速機は、一般的に普及しているものであるが、例えば前方に押す操作と後方に押す操作とでシフトアップとシフトダウンを行うシーケンシャル型シフトと呼ばれるものが挙げられる。

以上の例では、コンビネーションメータ３に変速指示用のシフトアップランプ３１及びシフトダウンランプ３２を設置した例を示したが、それらの設置位置は特に限定されるものではない。これら変速指示用の各ランプ３１，３２は、例えばコンビネーションメータ３内に設置せずに、その近傍等に設置することが可能である他、一般的に公知のナビケーションシステムや、フロントガラスに情報を投影するヘッドアップディスプレイシステムを用いて表示することが可能である。

本発明を適用する車両の要部構成を示す側面図である。 コンビネーションメータを拡大して示す正面図である。 本発明の実施形態の制御系の構成を示すブロック図である。 変速指示制御に用いる変速マップを示す図である。 シフトアップランプ及びシフトダウンランプの点灯状態を示す図であって、（ａ）はシフトアップ時を示す図、（ｂ）はシフトダウン時を示す図である。 変速指示制御の処理内容を示すフローチャートである。 変速指示制御の動作を示すタイミングチャートである。 変速指示制御の動作を示すタイミングチャートである。 エンジン回転数と車速との比（ＮＶＲ）を示す図である。 急減速・急加速時の実際のＮＶＲと理論上のＮＶＲとを示す図である。 急減速・急加速時の実際のＮＶＲと理論上のＮＶＲとを示す図である。

符号の説明

１ エンジン（内燃機関）
１１ エンジン回転数センサ
１２ 車輪速センサ
１３ アクセル開度センサ
１４ クラッチスイッチ
１５ 加速度センサ
２ 手動変速機
３ コンビネーションメータ
３１ シフトアップランプ
３２ シフトダウンランプ
１００ ＥＣＵ

Claims (6)

1. エンジンと手動変速操作が可能な変速機とが搭載された車両に適用され、前記変速機のギヤ段を判定するギヤ位置判定装置であって、
   前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサと、車輪速センサと、前記エンジン回転数センサの出力信号から算出されるエンジン回転数と前記車輪速センサの出力信号から算出される車速との比に基づいて現状ギヤ段の判定を行うギヤ段判定手段と、車速変化勾配を検出する車速変化検出手段とを備え、
   前記ギヤ段判定手段は、前記車速変化検出手段によって検出される車速変化勾配が所定値以上であり、前記エンジン回転数センサの出力信号から算出されるエンジン回転数と前記車輪速センサの出力信号から算出される車速との比が、上位または下位のギヤ段を判定する領域に変化したときに、前記エンジン回転数センサの出力信号から算出されるエンジン回転数と前記車輪速センサの出力信号から算出される車速との比に基づく現状ギヤ段の判定を禁止することを特徴とするギヤ位置判定装置。
2. 請求項１記載のギヤ位置判定装置において、
   前記ギヤ段判定手段は、前記エンジン回転数センサの出力信号から算出されるエンジン回転数と前記車輪速センサの出力信号から算出される車速との比に基づく現状ギヤ段の判定を禁止する場合、現状ギヤ段を、当該現状ギヤ段判定禁止前のギヤ段に保持することを特徴とするギヤ位置判定装置。
3. 請求項１記載のギヤ位置判定装置において、
   前記ギヤ段判定手段は、前記エンジン回転数センサの出力信号から算出されるエンジン回転数と前記車輪速センサの出力信号から算出される車速との比に基づく現状ギヤ段の判定を禁止する場合、現状ギヤ段が不定であると判断することを特徴とするギヤ位置判定装置。
4. エンジンと手動変速操作が可能な変速機とが搭載された車両に適用され、前記車両の走行状態に応じて運転者に変速指示を行う変速指示装置であって、
   請求項１〜３のいずれか１つに記載のギヤ位置判定装置と、前記ギヤ位置判定装置のギヤ段判定手段によって判定される現状ギヤ段に基づいて運転者に変速指示を行う変速指示制御手段とを備えていることを特徴とする変速指示装置。
5. 請求項４記載の変速指示装置において、
   前記変速指示制御手段は、前記車両の走行状態に基づいて算出された変速機の目標ギヤ段と、前記ギヤ段判定手段によって判定された現状ギヤ段とを比較判定し、その比較判定結果に基づいて変速指示を行うことを特徴とする変速指示装置。
6. 請求項５記載の変速指示装置において、
   前記変速指示制御手段は、車速とアクセル開度、または、車速とスロットル開度に基づいてマップを参照して目標ギヤ段を算出することを特徴とする変速指示装置。

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