(57)【要約】【課題】自動変速機の変速制御装置に関し、ダウンシフトの要否を適切に判定し、加速の遅れを回避しつつ燃費を改善する。【解決手段】アクセル開度と車速に基づいて自動変速機３の変速段を定める変速段判定手段１１を設ける。変速段判定手段１１で判定された変速段が現在の変速段よりも低くなった時点での現在の変速段を維持した場合に実測または推定される車両１の走行状態が反映された第一物理量を算出する第一算出手段１５を設ける。さらに、前記の時点に前記変速段判定手段１１で判定された変速段にダウンシフトしたと仮定した場合に推定される車両１の走行状態が反映された第二物理量を算出する第二算出手段１６を設ける。  また、第一算出手段１５で算出された第一物理量と、第二算出手段１６で算出された第二物理量とに基づき、自動変速機３のダウンシフトを制限するダウンシフト制限手段１７を設ける。【選択図】図１
2014228034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された自動変速機のダウンシフト動作を制御する変速制御装置において、
運転者のアクセル操作または前記車両の速度に基づいて前記自動変速機の変速段を定める変速段判定手段と、
前記変速段判定手段で判定された変速段が前記自動変速機の現在における変速段よりも低くなった時点における現在の変速段を維持した場合に実測または推定される前記車両の走行状態が反映された第一物理量を算出する第一算出手段と、
前記変速段判定手段で判定された変速段が前記自動変速機の現在における変速段よりも低くなった時点に、前記変速段判定手段で前記判定された変速段にダウンシフトしたと仮定した場合に推定される前記車両の走行状態が反映された第二物理量を算出する第二算出手段と、
前記第一算出手段で算出された前記第一物理量と、前記第二算出手段で算出された前記第二物理量とに基づき、前記自動変速機のダウンシフトを制限するダウンシフト制限手段と、
を備えたことを特徴とする、自動変速機の変速制御装置。
【請求項２】
前記第一算出手段が、前記第一物理量として、前記変速段判定手段で判定された変速段が前記自動変速機の現在における変速段よりも低くなった時点における前記車両の位置を基準とした実相対変位に相関する物理量を算出し、
前記第二算出手段が、前記第二物理量として、前記変速段判定手段で判定された変速段が前記自動変速機の現在における変速段よりも低くなった時点に、前記変速段判定手段で前記判定された変速段にダウンシフトしたと仮定した場合に推定される、前記位置を基準とした仮想相対変位に相関する物理量を算出する
ことを特徴とする、請求項１記載の自動変速機の変速制御装置。
【請求項３】
前記ダウンシフト制限手段が、前記ダウンシフトを制限するための必要条件として、前記実相対変位から前記仮想相対変位を減じた変位差が正であることを判定する
ことを特徴とする、請求項２記載の自動変速機の変速制御装置。
【請求項４】
前記ダウンシフト制限手段が、前記ダウンシフトを制限するための十分条件として、前記実相対変位から前記仮想相対変位を減じた変位差の変化勾配が正であることを判定する
ことを特徴とする、請求項２又は３記載の自動変速機の変速制御装置。
【請求項５】
前記第一算出手段及び前記第二算出手段が、エンジン回転速度，エンジン出力，総減速比，走行抵抗，前記車両の等価慣性モーメント値，前記ダウンシフトに要する時間，及び前記変速段判定手段で判定された変速段が前記自動変速機の現在における変速段よりも低くなった時点からの経過時間に基づき、前記実相対変位及び前記仮想相対変位を算出する
ことを特徴とする、請求項２〜４の何れか１項に記載の自動変速機の変速制御装置。
【請求項６】
前記ダウンシフト制限手段は、アクセル開度又はアクセル開度変化率が所定値を超える場合に、前記第一物理量と前記第二物理量との差に基づく前記ダウンシフトの制限を解除する
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の自動変速機の変速制御装置。
【請求項７】
前記ダウンシフト制限手段は、無線通信により路側装置との間で自動料金収受を行う車載ＥＴＣ装置の作動時に、前記第一物理量と前記第二物理量との差に基づく前記ダウンシフトの制限を開始する
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の自動変速機の変速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された自動変速機のダウンシフト動作を制御する変速制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の自動変速機を制御する変速制御装置において、一時的に変速動作を制限することによって走行性能を改善する技術が知られている。例えば、アクセル開度に応じて自動変速機の変速段（ギヤ段）が設定される車両では、渋滞路の走行時にアクセルペダルが断続的に操作されると、アクセル開度の増減に伴って変速段が頻繁に変更され、車両がスムーズに走行できない場合がある。そこで、シフトアップ直後のシフトダウンや、シフトダウン直後のシフトアップを制限することで、変速段の過剰な切り替えを防止する技術が存在する。
【０００３】
また、車速とアクセル開度とに応じて自動変速機の変速段を設定する変速制御装置において、運転者の加速意思に応じて変速動作の要否を判定する技術も知られている。すなわち、通常の変速制御においてシフトダウンすべきアクセル開度状態であっても、アクセル開度変化量がある程度大きい場合には、運転者の加速意思があると判断してシフトダウンを禁止するものである（例えば、特許文献１参照）。このような制御により、シフトダウン動作に伴う加速遅れを回避でき、運転操作性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2002-227995号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の変速制御装置では、シフトダウンを制限すべきか否かの判定を適切に実施できない場合がある。例えば、高速道路の入口料金所に設置されたＥＴＣゲートを車両が通過する際には、ＥＴＣ路側装置の近傍で20[km/h]以下の速度まで減速したのちに再加速することになる。このとき、アクセル開度がほぼ一定であっても、車速が低下したことによってシフトダウンが発生することがある。このような変速段の切換動作は、ＥＴＣゲートを通過した直後の速やかな加速を阻害し、運転者に違和感を与えてしまう。また、ＥＴＣゲートの先には高速道路の本線に接続されたランプウェイが設けられているため、シフトダウンしてまで急加速する必要がないケースが多く、余計なシフトダウンによって燃費が悪化する。これらの状況は、自動変速機のシフトダウンに対する制限を強めることが好ましい状況であるといえる。
【０００６】
一方、ＥＴＣゲートを通過する際には常にシフトダウンを制限すればよいというものでもなく、自車両の運動状態と周囲の他車両の運動状態との関係によっては、ＥＴＣゲートを通過した直後にダウンシフトを実施して急加速した方がスムーズに走行できる場合もある。つまり、シフトダウンに対する制限を弱めることが好ましい状況もある。
【０００７】
本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、ダウンシフトの要否を適切に判定し、加速の遅れを回避しつつ燃費を改善することができるようにした自動変速機の変速制御装置を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）ここで開示する自動変速機の変速制御装置は、車両に搭載された自動変速機のダウンシフト動作を制御する変速制御装置において、運転者のアクセル操作または前記車両の速度に基づいて前記自動変速機の変速段を定める変速段判定手段を備える。また、前記変速段判定手段で判定された変速段が前記自動変速機の現在における変速段よりも低くなった時点における現在の変速段を維持した場合に実測または推定される前記車両の走行状態が反映された第一物理量を算出する第一算出手段を備える。
【０００９】
また、前記変速段判定手段で判定された変速段が前記自動変速機の現在における変速段よりも低くなった時点に、前記変速段判定手段で前記判定された変速段にダウンシフトしたと仮定した場合に推定される前記車両の走行状態が反映された第二物理量を算出する第二算出手段を備える。さらに、前記第一算出手段で算出された前記第一物理量と、前記第二算出手段で算出された前記第二物理量とに基づき、前記自動変速機のダウンシフトを制限するダウンシフト制限手段を備える。
【００１０】
ここで、上記の「前記変速段判定手段で判定された変速段が前記自動変速機の現在における変速段よりも低くなった時点」のことを「基準時刻」と定義する。
前記第一算出手段は、基準時刻における現在の変速段を維持した場合に実測または推定される前記車両の走行状態が反映された第一物理量を算出する。一方、前記第二算出手段は、基準時刻に、前記変速段判定手段で前記判定された変速段へとダウンシフトしたと仮定した場合に推定される前記車両の走行状態が反映された第二物理量を算出する。
【００１１】
なお、前記ダウンシフト制限手段が、前記第一物理量と前記第二物理量とに基づいて前記自動変速機のダウンシフトの要否を判定する条件判定手段と、前記条件判定手段での判定結果に応じて前記ダウンシフトを実施又は制限（禁止）する制御手段とを有することが好ましい。
【００１２】
（２）また、前記第一算出手段が、前記第一物理量として、前記変速段判定手段で判定された変速段が前記自動変速機の現在における変速段よりも低くなった時点における前記車両の位置を基準とした実相対変位に相関する物理量を算出することが好ましい。この場合、前記第二算出手段が、前記第二物理量として、前記変速段判定手段で判定された変速段が前記自動変速機の現在における変速段よりも低くなった時点に、前記変速段判定手段で前記判定された変速段にダウンシフトしたと仮定した場合に推定される、前記位置を基準とした仮想相対変位に相関する物理量を算出することが好ましい。
【００１３】
つまり、前記第一算出手段は、基準時刻における前記車両の位置を基準とした実相対変位に相関する物理量を、前記第一物理量として算出することが好ましい。同様に、前記第二算出手段は、基準時刻にダウンシフトしたと仮定した場合に推定される、前記位置を基準とした仮想相対変位に相関する物理量を、前記第二物理量として算出することが好ましい。
【００１４】
前記実相対変位に相関する物理量には、前記実相対変位だけでなく、これを時間微分した実速度や、さらにこれを時間微分した実並進加速度，ジャーク，基準時刻における車両の運動量を基準とした実相対運動量，基準時刻における車両の力学的エネルギーを基準とした実相対力学的エネルギー等が含まれる。同様に、前記仮想相対変位に相関する物理量には、前記仮想相対変位だけでなく、これを時間微分した仮想速度や、さらにこれを時間微分した仮想並進加速度，仮想ジャーク，仮想相対運動量，仮想力学的エネルギー等が含まれる。
【００１５】
なお、相対変位（前記実相対変位，前記仮想相対変位）に相関しない物理量の具体例としては、横加速度（すなわち、実横加速度，仮想横加速度），ヨーレート（実ヨーレート，仮想ヨーレート），ロールレート（以下同様），ヨー角，ロール角等が考えられる。
【００１６】
（３）また、前記ダウンシフト制限手段が、前記ダウンシフトを制限するための必要条件として、前記実相対変位から前記仮想相対変位を減じた変位差が正であることを判定することが好ましい。
つまり、前記ダウンシフトを制限するための必要条件として、前記実相対変位が前記仮想相対変位よりも大きいことを判定することが好ましい。言い換えると、前記実相対変位が前記仮想相対変位以下になった場合には、前記ダウンシフトの制限を解除することが好ましい。
【００１７】
（４）また、前記ダウンシフト制限手段が、前記ダウンシフトを制限するための十分条件として、前記実相対変位から前記仮想相対変位を減じた変位差の変化勾配が正であることを判定することが好ましい。
つまり、少なくとも前記変位差が増加中であれば、前記ダウンシフトを制限することが好ましい。
【００１８】
（５）また、前記第一算出手段及び前記第二算出手段が、エンジン回転速度，エンジン出力，総減速比，走行抵抗，前記車両の等価慣性モーメント値，前記ダウンシフトに要する時間，及び前記変速段判定手段で判定された変速段が前記自動変速機の現在における変速段よりも低くなった時点（すなわち前記基準時刻）からの経過時間に基づき、前記実相対変位及び前記仮想相対変位を算出することが好ましい。
【００１９】
（６）また、前記ダウンシフト制限手段は、アクセル開度又はアクセル開度変化率が所定値を超える場合に、前記第一物理量と前記第二物理量との差に基づく前記ダウンシフトの制限を解除することが好ましい。
（７）また、前記ダウンシフト制限手段は、無線通信により路側装置との間で自動料金収受を行う車載ＥＴＣ装置の作動時に、前記第一物理量と前記第二物理量との差に基づく前記ダウンシフトの制限を開始することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
開示の自動変速機の変速制御装置によれば、第一物理量と第二物理量とに基づいてダウンシフトを制限することで、ダウンシフトを制限すべきか否かを適切に判定することができる。つまり、ダウンシフトしなかった場合とダウンシフトした場合との走行状態を比較して、より有利な走行状態となる変速段を選択することができる。したがって、車両の加速性及び走行性を高めつつ、不要なダウンシフトを回避して燃費を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態に係る自動変速機の変速制御装置のブロック構成及びこの変速制御装置が適用された車両の構成を例示する図である。
【図２】本変速制御装置での仮シフトダウン要求の判定に係るシフトマップである。
【図３】本変速制御装置での演算内容を説明するための図であり、（ａ）は仮ダウンシフト要求の発生後もダウンシフトしなかった車両の走行状態を示し、（ｂ）は仮ダウンシフト要求の発生時にダウンシフトした場合の車両の走行状態を示す。
【図４】本変速制御装置で実施されるダウンシフト制限に係るフローチャート例である。
【図５】本変速制御装置の制御作用を説明するためのタイムチャートであって、ダウンシフトが有利になる場合の走行状態を示し、（ａ）はアクセル開度、（ｂ）は車速、（ｃ）は相対変位、（ｄ）は変位差である。
【図６】本変速制御装置の制御作用を説明するためのタイムチャートであって、ダウンシフトが有利にならない場合の走行状態を示し、（ａ）はアクセル開度、（ｂ）は車速、（ｃ）は相対変位、（ｄ）は変位差である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図面を参照して、車両に適用された自動変速機の変速制御装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。
【００２３】
［１．車両］
本実施形態の自動変速機の変速制御装置は、図１に示す車両１に適用される。車両１のパワートレーンには、エンジン２及び自動変速機３が設けられる。エンジン２は、ガソリンや軽油を燃焼とする内燃機関（例えばガソリンエンジン，ディーゼルエンジン等）である。エンジン２で発生した駆動力は、自動変速機３で変速，減速された後、図示しない各種の動力伝達機構を介して駆動輪に伝達される。また、自動変速機３は、エンジン２の出力回転速度を減速して駆動輪側に伝達する変速装置であり、例えばAT（トルコンAT），DCT，減速比が多段階に設定されたCVT等である。自動変速機３の変速段（ギヤ段）は、運転者の運転操作に応じて、クラッチ操作によることなく変速制御装置１０で自動的に制御される。
【００２４】
また、この車両１には、アクセル開度Aを検出するアクセル開度センサー４，車速V（実車速）を検出する車速センサー５，エンジン回転速度Neを検出するエンジン回転速度センサー６，車両１の前後方向の加速度G（前後加速度）を検出する加速度センサー７が設けられる。これらのセンサー４〜７での計測値は、変速制御装置１０に伝達される。
変速制御装置１０は、例えばマイクロプロセッサやROM，RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両１に設けられた車載ネットワーク網の通信ラインに接続される。変速制御装置１０は、自動変速機３のアップシフト動作及びダウンシフト動作を制御するものであるが、本実施形態ではダウンシフト時の制御について詳述する。
【００２５】
［２．変速制御装置］
変速制御装置１０は、運転者によるダウンシフトの要求の有無を判定する機能を持つ。この運転者によるダウンシフトの要求のことを「仮ダウンシフト要求」と呼ぶ。また、変速制御装置１０は、仮ダウンシフト要求が生じた場合に、実際の走行状態に対応する物理量と仮想的な走行状態に対応する物理量との両方を求め、これらの物理量に基づいてダウンシフトを制限するか、それともダウンシフトを実施するかを決定する機能を持つ。
【００２６】
上記の機能を実現するための要素として、変速制御装置１０には、仮判定部１１（変速段判定手段），第一算出部１５，第二算出部１６，ダウンシフト制限部１７が設けられる。これらの要素は、電子回路（ハードウェア）によって実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。
【００２７】
［２−１．仮判定部］
仮判定部１１は、仮ダウンシフト要求の有無を判断するとともに、仮ダウンシフト要求が生じた時刻の情報を取得するものである。ここでは、第一の仮ダウンシフト条件と第二の仮ダウンシフト条件とがともに成立した場合に、仮ダウンシフト要求が成立（発生）したものと判断される。また、仮ダウンシフト要求が不成立の状態から成立した状態に変化した時刻（仮ダウンシフト要求が生じた時刻）が取得される。仮判定部１１には、アクセル判定部１２，シフトマップ判定部１３，取得部１４（取得手段）が設けられる。
【００２８】
アクセル判定部１２は、第一の仮ダウンシフト条件を判定するものである。ここでは、運転者によるダウンシフトの要求の強弱を判断するための指標として、アクセル開度及びアクセル開度変化率の大きさが判定される。第一の仮ダウンシフト条件を、以下に例示する。
＝第一の仮ダウンシフト条件＝
条件Ａ：アクセル開度Aが、所定開度A1以下である（A≦A1）
条件Ｂ：アクセル開度変化率dA/dtが、所定値A2以下である（dA/dt≦A2）
ここで、条件Ａ，Ｂがともに成立する場合には、運転者によるダウンシフトの要求がそれほど強くない（緊急でない）ものと判断されて、第一の仮ダウンシフト条件が成立したと判断される。ここでの判断結果は、取得部１４に伝達される。
【００２９】
シフトマップ判定部１３は、第二の仮ダウンシフト条件を判定するものである。ここでは、エンジン回転速度Ne及びアクセル開度Aに対応する変速段が定められたシフトマップに基づき、自動変速機３の変速段が暫定的に定められて、第二の仮ダウンシフト条件の成否が判断される。具体的には、例えば以下の条件Ｃが成立するか否かが判定される。
＝第二の仮ダウンシフト条件＝
条件Ｃ：運転点が実際の変速段よりも低速段の領域に進入している
【００３０】
シフトマップとは、車両１の運転状態と自動変速機３の変速段とを対応付ける多次元マップである。図２に例示するシフトマップは、縦軸及び横軸をアクセル開度A及び車速Vとした座標平面内に各変速段の領域を設定した二次元のマップである。このマップ上では、ある時刻の車両１の運転状態がその時刻でのアクセル開度A及び車速Vに対応する座標平面上の点として表現される。この点を運転点と呼べば、運転点が各変速段の境界線を横切って低速段側の領域に進入したときに、「第二の仮ダウンシフト条件が成立した」と判断される。第二の仮ダウンシフト条件は、運転点が再び元の変速段に対応する領域に進入するまで成立し続けるものとする。ここでの判断結果は取得部１４に伝達される。
【００３１】
取得部１４は、第一及び第二の仮ダウンシフト条件がともに成立したときに、「仮ダウンシフト要求が成立した」と判断するとともに、仮ダウンシフト要求が成立し始めた時刻を取得するものである。この時刻の情報は、第一算出部１５及び第二算出部１６に伝達され、第一物理量及び第二物理量を算出する際の基準時刻として用いられる。
また、取得部１４は、第一及び第二の仮ダウンシフト条件の少なくとも何れかが不成立のときに、「仮ダウンシフト要求が消滅した（仮ダウンシフト要求がなくなった）」と判断し、その旨の情報を第一算出部１５及び第二算出部１６に伝達する。この場合、第一算出部１５及び第二算出部１６では、第一物理量及び第二物理量の算出が停止する。
【００３２】
［２−２．第一算出部］
第一算出部１５（第一算出手段）は、図３（ａ）に示すように、車両１が基準時刻以降もダウンシフトすることなく変速段を維持した場合に実測又は推定される車両１の走行状態が反映された第一物理量を算出するものである。第一物理量の値は、ダウンシフトが制限されている期間（すなわち、仮ダウンシフト要求が発生しており、かつ、実際にはダウンシフトしていない期間）中に算出されるものである。したがって、ここでいう第一物理量には、ダウンシフトを実施せずにそのまま走行し続けている車両１の実際の走行状態が反映される。ここで算出された第一物理量の情報は、ダウンシフト制限部１７に伝達される。
【００３３】
第一物理量の具体例としては、車両１の運動状態に対応する物理量が考えられる。例えば、基準時刻における車両１の位置を基準位置とした実相対変位X1や、実相対変位X1に相関する物理量〔例えば、実相対変位X1を時間微分したものに相当する実車速Vや、さらにこれを時間微分して得られる実並進加速度a1、さらにその時間微分値であるジャーク〕等である。その他の物理量としては、基準時刻における車両１の運動量を基準とした実相対運動量や、基準時刻における車両１の力学的エネルギーを基準とした実相対力学的エネルギー等を用いることが可能である。
【００３４】
ここで、実相対変位X1の算出手法を例示する。実相対変位X1は、実並進加速度a1を二回積分して求めることができる。また、実並進加速度a1は、エンジン回転速度Ne，エンジン出力，走行抵抗，車両１の等価慣性モーメント値，基準時刻からの経過時間に基づいて算出される。エンジン出力は、エンジン回転速度Ne及びアクセル開度Aに基づいて算出されるエンジントルクと、エンジン回転速度Neとの積に応じた値となる。また、走行抵抗は、車速Vと車両１が走行する路面傾斜角θとに基づいて算出される。なお、路面傾斜角θは、車両１の前後加速度Gに基づいて算出可能である。車両１の等価慣性モーメント値は、車両１に固有の所定値として予め与えられる。
【００３５】
車両１の駆動力は、エンジン出力と駆動輪回転速度とから算出される。また、車両１の駆動力から走行抵抗を減じて等価慣性モーメント値で除算した値は、車両１の実並進加速度a1に対応した値となる。したがって、車両１の実並進加速度a1は、エンジン回転速度Ne，エンジン出力，走行抵抗，等価慣性モーメント値，基準時刻からの経過時間の各パラメーターについての関数として記述可能である。
【００３６】
［２−３．第二算出部］
第二算出部１６（第二算出手段）は、図３（ｂ）に示すように、車両１が基準時刻にダウンシフトしたと仮定した場合に推定される車両１の走行状態が反映された第二物理量を算出するものである。第二物理量とは、仮にダウンシフトを実施したと仮定したときの車両１の走行状態が反映された仮想的な物理量である。ここで算出された第二物理量の情報は、ダウンシフト制限部１７に伝達される。
【００３７】
第二物理量の具体例としては、第一物理量と同様に、車両１の運動状態に対応する物理量が考えられる。例えば、基準時刻における車両１の位置を基準位置とした仮想相対変位X2や、仮想相対変位X2に相関する物理量〔例えば、仮想相対変位X2を時間微分したものに相当する仮想車速や、さらにこれを時間微分して得られる仮想並進加速度a2、仮想ジャーク〕等である。あるいは、基準時刻における車両１の運動量を基準とした仮想相対運動量や、基準時刻における車両１の力学的エネルギーを基準とした仮想相対力学的エネルギーを用いることも可能である。ただし、第二算出部１６で算出される第二物理量は、第一算出部１５で算出される第一物理量と同一の次元を持つ物理量とする。
【００３８】
ここで、仮想相対変位X2の算出手法を例示する。仮想相対変位X2は、仮想並進加速度a2を二回積分して求めることができる。また、仮想並進加速度a2は、上記のエンジン回転速度Ne，エンジン出力，走行抵抗，等価慣性モーメント値，基準時刻からの経過時間に加えて、車両１がダウンシフトした場合の総減速比と、ダウンシフトに要する時間とに基づいて算出される。車両１がダウンシフトした場合の総減速比は、自動変速機３のギヤ段毎に予め設定された値で与えられ、基準時刻における自動変速機３のギヤ段に基づいて求められる。また、ダウンシフトに要する時間も、自動変速機３のギヤ段毎に予め設定された値で与えられ、基準時刻におけるギヤ段に基づいて求められる。
【００３９】
仮想並進加速度a2の算定に係る仮想のエンジン回転速度Ne2は、車速センサー５で検出される車速Vに対応する駆動輪回転速度とシフトダウンした場合の総減速比とを乗じた値として算出される。ただし、基準時刻からダウンシフトに要する時間が経過するまでの間は、自動変速機３のクラッチ等が切断された状態となりうるため、仮想のエンジン回転速度Ne2が実際のエンジン回転速度Neと同一であるものとする。これにより、仮想のエンジン回転速度Ne2及びアクセル開度Aに基づいて仮想のエンジントルクが算出可能となり、仮想のエンジントルクと仮想のエンジン回転速度Ne2とを乗じた値が仮想のエンジン出力に対応する値となる。
【００４０】
車両１の仮想駆動力は、仮想のエンジン出力と駆動輪回転速度とから算出される。また、車両１の仮想駆動力から走行抵抗を減じて等価慣性モーメント値で除算した値は、車両１の仮想並進加速度a2に対応した値となる。したがって、車両１の仮想並進加速度a2は、仮想のエンジン回転速度Ne2，エンジン出力，走行抵抗，等価慣性モーメント値，基準時刻からの経過時間，ダウンシフトした場合の総減速比，ダウンシフトに要する時間の各パラメーターについての関数として記述される。
【００４１】
［２−４．ダウンシフト制限部］
ダウンシフト制限部１７は、第一物理量と第二物理量とに基づいて、変速段の状態を制御するものである。ダウンシフト制限部１７には、条件判定部１８と制御部１９とが設けられる。
【００４２】
条件判定部１８は、自動変速機３のダウンシフトを制限するか、それともダウンシフトを実施するかを判断するものである。ここでは、第一物理量と第二物理量との大小関係やこれらの差の値，比の値等に基づいて、ダウンシフトを制限するか、それともダウンシフトを実施するかが判定される。この判定に係る条件をダウンシフト制限条件と呼ぶ。本実施形態でのダウンシフト制限条件は、以下の通りである。ここでの判断結果は、制御部１９に伝達される。
＝ダウンシフト制限条件＝
条件Ｄ：実相対変位X1から仮想相対変位X2を減じた変位差が正である（X1-X2＞0）
条件Ｅ：変位差（X1-X2）の変化勾配が正である〔d(X1-X2)/dt＞0〕
【００４３】
条件判定部１８は、条件Ｄ，Ｅがともに成立しているときに、ダウンシフトを制限するものと判断する。一方、少なくとも何れかの条件が不成立であるときには、ダウンシフトを実施するものと判断する。条件Ｄは、実相対変位X1が仮想相対変位X2よりも大きいことを判定するものである。一方、条件Ｅは、実相対変位X1と仮想相対変位X2との変位差が増加中であることを判定するものである。本実施形態では、条件Ｄがダウンシフトを制限するための必要条件であり、条件Ｅがダウンシフトを制限するための十分条件である。
【００４４】
制御部１９は、条件判定部１８での判断結果に基づき、自動変速機３の変速段を制御するものである。ダウンシフトを制限するものと判断されているときには、仮ダウンシフト要求が発生する前の自動変速機３の変速段を維持するように、自動変速機３に制御信号を出力する。一方、ダウンシフトを実施するものと判断されたときには、自動変速機３をダウンシフトさせるための制御信号を出力する。これにより、例えば自動変速機３に内蔵されたクラッチ装置の摩擦係合要素が切断され、変速段が低速段側に切り換えられた後に、摩擦係合要素が接続される。
【００４５】
なお、本実施形態の制御部１９は、第一及び第二の仮ダウンシフト条件がともに成立したときにダウンシフトの制限を開始し、その制限が解除されるまでは自動変速機３の変速段を維持するように機能する。したがって、制御部１９は、条件判定部１８での判断結果に基づいて自動変速機３のダウンシフト制限を解除するものであるともいえる。
【００４６】
［３．フローチャート］
自動変速機３のダウンシフト制御に係るフローチャートを図４に例示する。このフローチャートは、予め設定された所定周期で繰り返し実施されるものとする。なお、ここでは自動変速機３のアップシフト制御については記載を省略している。
【００４７】
ステップＡ１０では、変速制御装置１０にアクセル開度A及びエンジン回転速度Neの情報が読み込まれ、アクセル開度変化率dA/dtが算出されるとともに、図２に示すようなシフトマップ上での運転点が把握される。アクセル開度変化率dA/dtの値は、例えば本フローの演算周期をΔtとおくと、アクセル開度Aの今回値から前回値を減じたものを演算周期Δtで除算した値に近似される。
【００４８】
ステップＡ２０では、シフトマップ判定部１３において、上記の条件Ｃ、すなわち、シフトマップ上の運転点が低速段側の領域に進入したか否かが判定される。ここで、運転点が低速段側の領域に進入していなければ、ダウンシフトが不要であると判断されて、そのままこのフローチャートの制御が終了する。一方、運転点が低速段側の領域に進入した場合には、第二の仮ダウンシフト条件が成立するものと判断されて、ステップＡ３０に進む。
【００４９】
ステップＡ３０では、上記の条件Ａ及び条件Ｂが判定される。すなわち、アクセル開度Aが所定開度A1以下であり、かつ、アクセル開度変化率dA/dtが所定値A2以下であるか否かが判定される。これらの条件がともに成立しない場合には、運転者が鋭い加速を意図していると解釈されてステップＡ８０に進み、制御部１９においてダウンシフトが実施される。反対に、これらの条件がともに成立する場合には、ダウンシフトを制限すべきか否かをより精度よく判断するためにステップＡ４０に進む。このとき、取得部１４では、基準時刻の情報が取得される。
【００５０】
ステップＡ４０では、第一算出部１５において、基準時刻における車両１の位置を基準とした実相対変位X1が算出される。また、第二算出部１６では、基準時刻に車両１がダウンシフトしたと仮定した場合の変位であって、基準時刻における車両１の位置を基準とした仮想相対変位X2が算出される。
【００５１】
そしてステップＡ５０では、条件判定部１８において、条件Ｄ、すなわち、実相対変位X1から仮想相対変位X2を減じた変位差が正である（X1-X2＞0である）か否かが判定される。この条件Ｄが成立している間は、ダウンシフトを制限した方が（すなわち、変速段を維持して低速段側に変更しない方が）、同一のエンジン出力で走行距離を稼ぐのに有利であると判断されて、ステップＡ６０に進む。一方、条件Ｄが不成立の場合には、これ以上ダウンシフトを制限したとしてもダウンシフトしない場合と比較して走行距離が伸びないと判断され、ステップＡ８０に進んでダウンシフトが実施される。なお、ステップＡ８０が実施されるまでにダウンシフトが制限されていた場合には、その制限が解除されることになる。
【００５２】
ステップＡ６０では、条件判定部１８において、条件Ｅ、すなわち、変位差（X1-X2）の変化勾配が正である〔d(X1-X2)/dt＞0である〕か否かが判定される。この条件Ｅが成立している間は、ダウンシフトを制限した方が、同一のエンジン出力で車両１の速度を稼ぐのに有利であると判断されて、ステップＡ７０に進む。一方、条件Ｅが不成立の場合には、これ以上ダウンシフトを制限したとしてもダウンシフトしない場合と比較して速度が伸びないと判断され、ステップＡ８０に進んでダウンシフトが実施される。
【００５３】
ステップＡ７０では、制御部１９において、ダウンシフトが制限される。つまり、運転点が実際の変速段よりも低速段の領域に進入しているにも関わらずダウンシフトが実施されず、仮ダウンシフト条件が成立する前の変速段が維持される。
【００５４】
［４．作用］
［４−１．ダウンシフトが有利になる場合］
図５（ａ）〜（ｄ）は、車両１が高速道路のＥＴＣゲートを通過する際の運動状態を説明するためのタイムチャートである。図５（ｂ）中に示す時刻t0〜t1間は、車両１がＥＴＣゲートを通過している状態に対応する。この期間の車速Vは例えば15[km/h]前後である。車両１がＥＴＣゲートを通過した時刻t1にアクセルペダルが踏み込まれると、図５（ａ）に示すように、アクセル開度Aが徐々に増加する。ここで、アクセル開度Aは所定開度A1以下、かつ、アクセル開度変化率dA/dtは所定値A2以下であり、条件Ａ，条件Ｂがともに成立しているものとする。
【００５５】
シフトマップ判定部１３では、エンジン回転速度Neとアクセル開度Aとに基づき、シフトマップ上での運転点が把握される。時刻t2に運転点が実際の変速段よりも低速段の領域に進入すると、仮ダウンシフト要求が発生する。一方、自動変速機３の変速段は、仮ダウンシフト条件が成立したときに直ちに低速段側に切り換えられるのではなく、ダウンシフトしなかった場合の走行状態とダウンシフトした場合の走行状態とが比較された上で、走行上有利な方が選択される。
【００５６】
例えば、仮ダウンシフト要求が発生した時刻t2における車両１の位置を基準として、ダウンシフトしなかった場合の車両１の実相対変位X1は、図５（ｃ）中に実線で示すように、そのときの車両１の総減速比に応じて上昇する。一方、時刻t2にダウンシフトした場合の仮想相対変位X2は、図５（ｃ）中に破線で示すように、ダウンシフトにかかる時間分のタイムラグを伴いつつ、ダウンシフトしなかった場合よりも迅速に上昇する。
【００５７】
これにより、実相対変位X1から仮想相対変位X2を減じた変位差（X1-X2）の値は、図５（ｄ）に示すように、時刻t2から一旦増加した後、時刻t3に極大値をとる。また、時刻t4にゼロとなり、その後は負の値となる。時刻t3は、図５（ｂ）に示すように、ダウンシフトしなかった場合の車速（実線）とダウンシフトした場合の車速（破線）とが同一となる時刻に相当する。また、時刻t4は、図５（ｃ）に示すように、実相対変位X1（実線）と仮想相対変位X2（破線）とが同一となる時刻に相当する。
【００５８】
本実施形態では、ダウンシフト制限条件として、変位差（X1-X2）の値が正であり、かつ、変位差の変化勾配（d(X1-X2)/dt）が正であることが判定されるため、自動変速機３がダウンシフトするのは時刻t3となる。
【００５９】
［４−２．ダウンシフトが有利にならない場合］
図６（ａ）〜（ｄ）は、ＥＴＣゲートの通過後におけるアクセルペダルの踏み込みが、上記の場合より軽微である場合の運動状態を説明するためのタイムチャートである。図６（ｂ）中に示す時刻t5〜t6間は、車両１がＥＴＣゲートを通過している状態に対応する。車両１がＥＴＣゲートを通過した時刻t6にアクセルペダルが踏み込まれると、図６（ａ）に示すように、アクセル開度Aが緩勾配で徐々に増加する。アクセル開度Aの増加勾配は、図５（ａ）に示すものと比較して小さいものとする。
【００６０】
時刻t7に運転点が実際の変速段よりも低速段の領域に進入すると、仮ダウンシフト要求が発生する。ここで、ダウンシフトしなかった場合の車両１の実相対変位X1は、図６（ｃ）中に実線で示すように、上記の場合と比較して緩やかに上昇する。一方、時刻t7にダウンシフトした場合の仮想相対変位X2も、上記の場合と比較して緩やかに上昇するものの、仮想相対変位X2の上昇が実相対変位X1の上昇に追いつかない場合がある。
【００６１】
これは、エンジン回転速度Neが高回転であるほど、同一のアクセル開度Aに対する要求負荷率が減少するためである。アクセル開度Aが小さいほど、第一算出部１５で算出される実際のエンジン出力に比して、第二算出部１６で算出される仮想のエンジン出力が減少する。これにより、仮想相対変位X2の変化勾配（仮想車速）が実相対変位X1の変化勾配（車速V）を超えにくくなり、図６（ｄ）に示すように、変位差（X1-X2）が単調に増加する。つまりこの場合、ダウンシフトを実施するよりも、ダウンシフトを制限し続けた方が走行上有利となる。
【００６２】
これに対し、本実施形態では、変位差（X1-X2）及びその変化勾配（d(X1-X2)/dt）が正である限り、ダウンシフトの制限が継続される。したがって、仮ダウンシフト要求が発生した時点の変速段がそのまま保持され、仮ダウンシフト要求が消滅するまでその状態が維持される。
【００６３】
［５．効果］
（１）上記の変速制御装置１０では、第一物理量として、例えば、基準時刻における車両１の位置を基準位置とした実相対変位X1や、実相対変位X1に相関する物理量〔実相対変位X1を時間微分したものに相当する実車速Vや、さらにこれを時間微分して得られる実並進加速度a1〕等が算出される。また、第二物理量としては、例えば、基準時刻における車両１の位置を基準位置とした仮想相対変位X2や、仮想相対変位X2に相関する物理量〔仮想相対変位X2を時間微分したものに相当する仮想車速や、さらにこれを時間微分して得られる仮想並進加速度a2〕等が算出される。そして、第一物理量と第二物理量とに基づいて、例えばこれらの差や比に基づいて、自動変速機３のダウンシフトが制限される。
【００６４】
このような制御構成により、ダウンシフトを制限すべきか否かを適切に判定することができる。つまり、ダウンシフトしなかった場合とダウンシフトした場合との走行状態を比較して、より有利な走行状態を選択することができる。したがって、ダウンシフトの要求が生じてからの加速性や走行性を高めつつ、不要なダウンシフトを回避して燃費を改善することができる。
【００６５】
例えば、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、仮ダウンシフト要求が発生した時点でダウンシフトを制限した後に、ダウンシフトが有利になった場合には、その時点で制限を解除することができ、ＥＴＣゲートを通過した直後の走行距離を伸ばすことができる。このことは、隣接するレーンを走行する他車両の挙動に応じてランプウェイに進入する順序を決定する際に、車両１がとりうる行動の選択幅を広げることができるというメリットにも繋がる。つまり、他車両を先行させてその後にスムーズに追従することも容易であり、あるいは、難なく車両１を先行させて他車両に先んずることも容易である。
【００６６】
また、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、ダウンシフトが有利にならない場合には、ダウンシフトの制限を継続させることができ、車両１の燃費を改善することができる。このことは、不要なギヤチェンジを削減して、変速ショックや車速V，前後加速度Gの急変を抑制できるというメリットにも繋がる。
【００６７】
（２）特に、上記の変速制御装置１０では、実相対変位X1に相関する物理量が第一物理量として用いられ、仮想相対変位X2に相関する物理量が第二物理量として用いられる。このような制御構成により、車両１の運動状態を定量的かつ適切に評価することができる。したがって、実相対変位X1や仮想相対変位X2に相関しない物理量を用いた場合と比較して、より適切に車両１の加速性や走行性を向上させつつ、燃費を改善することができる。
【００６８】
なお、相対変位に相関する物理量の具体例としては、車速，並進加速度，ジャーク（加速度の時間微分値），運動量，力学的エネルギー等が考えられる。一方、相対変位に相関しない物理量の具体例としては、横加速度，ヨーレート，ロールレート，ヨー角，ロール角等が考えられる。
【００６９】
（３）また、上記の変速制御装置１０では、ダウンシフトを制限するための必要条件として、実相対変位X1から仮想相対変位X2を減じた変位差が正である（X1-X2＞0である）ことを判定している。これにより、仮ダウンシフト要求が生じてからの走行距離をより稼ぐことのできる制御を適切に選択することができる。例えば、高速道路のＥＴＣレーンを通過した直後の所定時間内での走行距離をより伸ばしたいときに、直ちにダウンシフトした方が有利であるのか、それともダウンシフトせずに変速段を維持した方がよいのかを適切に判断することができる。これにより、隣接レーンを走行する他車両に先駆けて本線，ランプウェイ等に進入することができる。また、料金所から本線，ランプウェイ等に進入する際のシフトダウン頻度を削減できる。
【００７０】
（４）また、上記の変速制御装置１０では、ダウンシフトを制限するための十分条件として、実相対変位X1から仮想相対変位X2を減じた変位差の変化勾配〔d(X1-X2)/dt〕が正であることを判定している。これにより、ダウンシフトした場合と比較してダウンシフトしなかった場合に車両１が稼ぐことのできる先行距離の増加中には、その有利な走行状態を維持することができる。一方、先行距離が減少し始めたときにダウンシフト制限を解除することで、ダウンシフト後も有利な走行状態を維持しやすくなり、先行距離の減少を抑制することができる。
【００７１】
（５）また、上記の変速制御装置１０の第一算出部１５では、エンジン回転速度Ne，エンジン出力，走行抵抗，車両１の等価慣性モーメント値，基準時刻からの経過時間に基づいて実並進加速度a1が算出され、これを二回積分することによって実相対変位X1が算出される。同様に、第二算出部１６では、エンジン回転速度Ne，エンジン出力，走行抵抗，等価慣性モーメント値，基準時刻からの経過時間，総減速比，ダウンシフトに要する時間に基づいて仮想並進加速度a2が算出され、これを二回積分することによって仮想相対変位X2が算出される。これにより、実相対変位X1及び仮想相対変位X2を精度よく算出することができる。
【００７２】
［６．変形例］
上記の変速制御装置１０で実施される制御の変形例は、多種多様に考えられる。例えば、上述の実施形態に記載された第一の仮ダウンシフト条件，第二の仮ダウンシフト条件，ダウンシフト制限条件等は、実施の形態に応じて適宜変更してもよい。
なお、上述の実施形態の条件Ｄは、ダウンシフトを制限するための必要条件であることから、条件Ｄが不成立となった場合には、ダウンシフト制限を解除することが好ましい。一方、条件Ｅは、ダウンシフトを制限するための十分条件であることから、条件Ｅが成立する限りは、ダウンシフトを制限し続けることが好ましい。したがって、図５（ｄ）に示すグラフ中でダウンシフトの制限が解除されるタイミングが、時刻t3以降かつ時刻t4以前となるように、ダウンシフト制限条件を設定することが好ましい。
【００７３】
また、上述の実施形態では、自動変速機３のダウンシフトを制限するか否かを常に判断するような制御を例示したが、このような判断を特定の状況下のみで実施するような制御構成としてもよい。例えば、車両１がＥＴＣゲートを通過したときに、ダウンシフトを制限するか否かを判断することとしてもよい。この場合、無線通信により路側装置との間で自動料金収受を行う車載ＥＴＣ装置が作動したことを、ダウンシフト制限条件の一つとすればよい。このような制御により、車両１が徐行した状態から徐々に加速する際のダウンシフトを効果的に制限することができ、車両１の加速遅れを防止することができるとともに、燃費を改善することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１  車両
２  エンジン
３  自動変速機
４  アクセル開度センサー
５  車速センサー
６  エンジン回転速度センサー
７  加速度センサー
１０  変速制御装置
１１  仮判定部（変速段判定手段）
１２  アクセル判定部
１３  シフトマップ判定部
１４  取得部
１５  第一算出部（第一算出手段）
１６  第二算出部（第二算出手段）
１７  ダウンシフト制限部（ダウンシフト制限手段）
１８  条件判定部（条件判定手段）
１９  制御部（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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