(57)【要約】【課題】ドライバの意思に沿った自動変速を行う。【解決手段】本発明に係る自動変速制御装置は、エンジン１と変速機３を備えた車両に搭載され、車両加速度検出部９，１５と、アクセル開度検出部８，６と、検出された実車両加速度および実アクセル開度に基づいて車両目標加速度を推定する推定部９であって、実アクセル開度の単位時間当たりの偏差および偏差履歴により実アクセル開度の変化をＰＩＤ制御に見立てて車両目標加速度を推定する推定部と、推定された車両目標加速度に車両加速度を近づけるよう変速機を変速制御する変速制御部９，１０，１２とを備える。【選択図】図１
2018017371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと変速機を備えた車両に搭載され、前記変速機を自動変速するための自動変速制御装置であって、
車両加速度を検出するための車両加速度検出部と、
アクセル開度を検出するためのアクセル開度検出部と、
前記車両加速度検出部により検出された実車両加速度と、前記アクセル開度により検出された実アクセル開度とに基づいて、車両目標加速度を推定する推定部であって、前記実アクセル開度の単位時間当たりの偏差および当該偏差の履歴により前記実アクセル開度の変化をＰＩＤ制御に見立てて前記車両目標加速度を推定する推定部と、
推定された前記車両目標加速度に前記車両加速度を近づけるよう前記変速機を変速制御する変速制御部と、
を備えたことを特徴とする自動変速制御装置。
【請求項２】
前記変速制御部は、推定された前記車両目標加速度に前記車両加速度を近づけるようなギア段のうち、最も高いギア段に前記変速機を変速制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の自動変速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動変速制御装置に係り、特に、エンジンと変速機を備えた車両に搭載され、変速機を自動変速するための自動変速制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる自動変速制御装置として、燃料消費率（燃費ともいう）が最小となるようなギア段に自動変速する自動変速制御装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１８５３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような燃費優先の自動変速を行った場合、必ずしもドライバ（運転者）の意思通りに変速がなされない場合があった。例えばドライバがシフトアップしたくないのに勝手にシフトアップされてしまうことがあった。
【０００５】
そこで本発明はかかる事情に鑑みて創案され、その目的は、ドライバの意思に沿った自動変速を行うことができる自動変速制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の態様によれば、
エンジンと変速機を備えた車両に搭載され、前記変速機を自動変速するための自動変速制御装置であって、
車両加速度を検出するための車両加速度検出部と、
アクセル開度を検出するためのアクセル開度検出部と、
前記車両加速度検出部により検出された実車両加速度と、前記アクセル開度により検出された実アクセル開度とに基づいて、車両目標加速度を推定する推定部であって、前記実アクセル開度の単位時間当たりの偏差および当該偏差の履歴により前記実アクセル開度の変化をＰＩＤ制御に見立てて前記車両目標加速度を推定する推定部と、
推定された前記車両目標加速度に前記車両加速度を近づけるよう前記変速機を変速制御する変速制御部と、
を備えたことを特徴とする自動変速制御装置が提供される。
【０００７】
好ましくは、前記変速制御部は、推定された前記車両目標加速度に前記車両加速度を近づけるようなギア段のうち、最も高いギア段に前記変速機を変速制御する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ドライバの意思に沿った自動変速を行うことができるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の基本実施形態に係る車両の自動変速制御装置の概略図である。
【図２】比較例のブロック線図を示す。
【図３】エンジントルクマップを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る車両の自動変速制御装置の概略図である。本実施形態の自動変速制御装置は、エンジン（内燃機関）としてのディーゼルエンジン１と多段変速機３を備えた車両（図示せず）に搭載され、変速機３を自動変速するためのものである。エンジン１はクラッチ２を介して変速機３に連結される。変速機３は本実施形態では前進１２段を有するが、その段数は任意である。
【００１２】
エンジン１は、エンジン制御部もしくはエンジンコントローラをなすエンジン制御ユニット（ＥＣＵという）６によって制御される。ＥＣＵ６は、エンジンの回転速度（単位はｒｐｍ）を検出するためのエンジン回転センサ７と、アクセルペダル５の操作量（アクセル開度）を検出するためのアクセル開度センサ８との出力から実際のエンジン回転速度及びアクセル開度を検出し、主にこれらに基づいて燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御し、エンジン出力を制御する。なお検出されたエンジン回転速度及びアクセル開度をそれぞれ実エンジン回転速度及び実アクセル開度という。
【００１３】
クラッチ２及び変速機３は、変速機制御部もしくは変速機コントローラをなす変速機制御ユニット（ＴＭＣＵという）９によって制御される。ＥＣＵ６とＴＭＣＵ９とは互いにバスケーブル等を介して接続され、相互に連絡可能となっている。なお、ＥＣＵ６とＴＭＣＵ９を一体化して一つの制御ユニット（制御部もしくはコントローラ）によりエンジン１、クラッチ２および変速機３を制御するようにしてもよい。
【００１４】
クラッチ２にはクラッチアクチュエータ１０が連結される。ＴＭＣＵ９はクラッチアクチュエータ１０に信号を出力し、クラッチアクチュエータ１０を作動させることで、クラッチ２を自動断接する。なお本実施形態ではクラッチペダル１１によるクラッチ２のマニュアル断接も可能となっている。
【００１５】
また、変速機３にはギアシフトユニット（ＧＳＵという）１２が連結される。ＴＭＣＵ９はＧＳＵ１２に信号を出力し、ＧＳＵ１２を作動させることで、変速機３を自動変速する。変速機３には、そのギアポジションを検出するためのギアポジションセンサ２３が設けられ、ギアポジションセンサ２３の検出値はＴＭＣＵ９に送信される。なお本実施形態では、シフトレバー装置２９による変速機３のマニュアル変速も可能となっている。
【００１６】
変速機３を自動変速する際、ＴＭＣＵ９はまずクラッチアクチュエータ１０を作動させてクラッチ２を断し、次いでＧＳＵ１２を作動させて変速機３の変速操作（ギア抜き、ギアイン）を実行し、変速操作が完了したならば、再度クラッチアクチュエータ１０を作動させてクラッチ２を接続する。
【００１７】
また、車速を検出するための車速センサ１５が設けられ、ＴＭＣＵ９はこの車速センサ１５の出力から車速を検出する。本実施形態では車速センサ１５が変速機３に設けられるが、その設置位置は任意である。検出された車速を実車速という。ＴＭＣＵ９は、実車速に基づいて、単位時間当たりの車速変化量すなわち車両加速度を算出ないし検出する。この算出ないし検出された車両加速度を実車両加速度という。このように本実施形態では車速センサ１５の出力に基づいて車両加速度を検出するが、車両加速度の検出方法は任意であり、例えば車両に搭載された加速度センサにより車両加速度を検出してもよい。
【００１８】
次に、本実施形態における変速制御について説明する。かかる変速制御は主としてＥＣＵ６とＴＭＣＵ９により実行されるものである。ＥＣＵ６とＴＭＣＵ９を総称して「制御ユニット」と称する。
【００１９】
ＴＭＣＵ９は、実車両加速度と実アクセル開度とに基づいて車両目標加速度を推定し、推定された車両目標加速度に実際の車両加速度を近づけるよう変速機３を変速制御する。特にＴＭＣＵ９は、実アクセル開度の単位時間当たりの偏差および当該偏差の履歴により実アクセル開度の変化をＰＩＤ制御に見立てて車両目標加速度を推定する。
【００２０】
以下、車両目標加速度の推定方法を説明する。なお車両目標加速度とは、その名の通り、車両の加速度の目標値をいう。
【００２１】
図２には、本実施形態とは異なる、車両加速度をＰＩＤ制御により自動的にフィードバック制御する比較例のブロック線図を示す。図中、ｕ（ｔ）は目標車両加速度、ｙ（ｔ）は実際の車両加速度、ｅ（ｔ）は目標車両加速度と車両加速度の偏差（＝ｕ（ｔ）−ｙ（ｔ））である。ｔは現在値もしくは今回値を意味する。すなわちかかる制御は所定の単位時間すなわち演算周期τ（例えば１００ｍｓ）毎に繰り返し実行されるものである。
【００２２】
ここでは、予め定められた一定の目標車両加速度ｕ（ｔ）が与えられているものとする。このとき、加え合わせ点Ｐ１において目標車両加速度ｕ（ｔ）と車両加速度ｙ（ｔ）との偏差ｅ（ｔ）が算出され、この偏差ｅ（ｔ）からＰ項、Ｉ項、Ｄ項が算出され、これらが加え合わせ点Ｐ２で加算され、操作量としてのアクセル開度ＡＣ（ｔ）が求められる。アクセル開度ＡＣ（ｔ）は次式から算出される。
【００２３】
【数１】
2018017371.tif 000003
【００２４】
ここでＫpは比例ゲイン、Ｋiは積分ゲイン、Ｋdは微分ゲインである。
【００２５】
こうして求められたアクセル開度ＡＣ（ｔ）は所定の車両モデルに入力される。車両モデルからは車両加速度ｙ（ｔ）が出力される。すなわち車両モデルは、アクセル開度ＡＣ（ｔ）から車両加速度ｙ（ｔ）を求めるために両者を関連付けるための（あるいは前者を後者に変換するための）予め定められたモデルである。出力された車両加速度ｙ（ｔ）は引き出し点Ｐ３で分岐されて加え合わせ点Ｐ１に帰還される。
【００２６】
このようなロジックないしプロセスに従い、目標車両加速度と実際の車両加速度との偏差ｅ（ｔ）に基づいてアクセル開度を自動制御すれば、実際の車両加速度を目標車両加速度に近づけることができる。
【００２７】
一方、本実施形態の場合、アクセル開度は自動制御されるものではなく、ドライバがアクセルペダルをマニュアル操作することにより随時変更されるものである。また目標車両加速度も予め定められた一定値という訳ではない。
【００２８】
むしろ、実際の車両運転中、ドライバは、車両の状態や外部環境等を考慮しながら、随時最適なアクセル開度を決めている。例えばドライバは、現在の車両重量、積載荷重、道路状況（上り坂、下り坂、高速道、一般道、市街地、郊外、渋滞有無、障害物有無、信号状況、見通しの良し悪し等）等を総合的に判断してアクセル開度を決めている。そしてドライバが欲する車両加速度、すなわち目標車両加速度は、ドライバのみが認識している。従って本実施形態では、このようなドライバ自身が把握している目標車両加速度を実車両加速度と実アクセル開度とに基づいて推定する。
【００２９】
具体的には、図２に示して説明した上記プロセスを、ＴＭＣＵ９が逆算するように演算して目標車両加速度ｕ（ｔ）を推定する。ここで前記車両加速度(ｙ（ｔ）)は実車両加速度に置き換えられ、前記アクセル開度（ＡＣ（ｔ））は実アクセル開度に置き換えられる。ＴＭＣＵ９は、実アクセル開度の演算周期τ当たりの偏差および当該偏差の履歴により、実アクセル開度の変化をＰＩＤ制御に見立てて目標車両加速度ｕ（ｔ）を推定する。ＴＭＣＵ９は、実アクセル開度の偏差を演算時期毎に計算し、各演算時期の偏差のデータを偏差履歴として記憶しており、これら偏差および偏差履歴に基づき目標車両加速度ｕ（ｔ）を推定する。
【００３０】
例えば、ある演算時期ｔにおける実アクセル開度の偏差に比例ゲインＫp’を乗じた値が比例項となる。同様に、ある演算時期ｔにおける実アクセル開度の偏差積算値に積分ゲインＫi’を乗じた値が積分項となり、ある演算時期ｔにおける実アクセル開度の偏差微分値に微分ゲインＫd’を乗じた値が微分項となる。これら比例項、積分項、微分項の加算値に、実車両加速度ｙ（ｔ）を加えた値が目標車両加速度ｕ（ｔ）となる。なお必要に応じて、比例項、積分項、微分項の加算値を車両モデルに入力し、車両モデルの出力に実車両加速度ｙ（ｔ）を加えて目標車両加速度ｕ（ｔ）を求めてもよい。
【００３１】
実際の車両運転中には、ドライバ自身が把握している目標車両加速度と車両加速度との偏差は、アクセル開度の偏差として現れる。例えば目標車両加速度に対し実際の車両加速度が大きく不足している場合、ドライバは大きくアクセルペダルを踏み込むであろう（Ｐ制御）。次いで実際の車両加速度が目標車両加速度に近づきつつある場合、ドライバはゆっくりとアクセルペダルを戻していくであろう（Ｉ制御）。このように、目標車両加速度および車両加速度の偏差と、アクセル開度の偏差および偏差履歴とは互いに対応関係にある。従って、実アクセル開度の偏差および偏差履歴により実アクセル開度の変化をＰＩＤ制御に見立て、実車両加速度と実アクセル開度とに基づいて車両目標加速度を推定することにより、ドライバ自身が把握している目標車両加速度を好適に推定することができる。
【００３２】
次に、この推定された車両目標加速度に基づく本実施形態の変速制御方法を説明する。
【００３３】
図３は、ＴＭＣＵ９に記憶されたエンジントルクマップを示す。横軸はエンジン回転速度ＮＥ（ｒｐｍ）、縦軸はエンジントルクＴ（Ｎｍ）である。エンジントルクＴはエンジン１の出力トルクであり、正味平均有効圧Ｐｍｅに相当する。複数の線ａは等トルク線を示し、例えばアクセル開度が全開すなわち１００（％）のときの等トルク線ａ（最大トルク線）を「Ｔ１００」で表示する。他のＴ９０，Ｔ８０，Ｔ７０についても同様である。ここでは変速例として加速中のシフトダウンの場合を説明する。
【００３４】
図中のプロットＮは、現ギア段Ｎでの車両走行中における現在の実エンジン回転速度ＮＥと実エンジントルクＴを示す。なお実エンジントルクＴは、実エンジン回転速度ＮＥと実アクセル開度ＡＣとに基づきＥＣＵ６によって推定された値である。
【００３５】
現在、ドライバが想定している車両目標加速度に対し実際の車両加速度が比較的大きく不足しており（車両目標加速度と実車両加速度の差が所定値以上）、ドライバがアクセル開度を増加している最中であり（実アクセル開度ＡＣの演算周期当たりの増加量が所定値以上）、車両は加速中であり（実車両加速度の演算周期当たりの増加量が所定値以上）、プロットＮは破線矢印ｂで示すような軌跡に沿って移動中である。実アクセル開度ＡＣは８０（％）（所定値以上）である。
【００３６】
このプロットＮに基づき、プロットＮを通る等出力線（もしくは等馬力線）ｃが決定される。この等出力線ｃ上の値は、仮に変速したとしても同一のエンジン出力が得られるような値である。
【００３７】
次に、仮に変速した場合に実際の車両加速度（すなわち実車両加速度）を車両目標加速度に近づけることができるような変速先ギア段が探索される。ここでは実際の車両加速度が車両目標加速度に対し比較的大きく不足しており、このままだと実アクセル開度ＡＣがやがて１００（％）に達してしまうため、そうならないようにシフトダウンしてエンジン出力を増加させられるような変速先ギア段が探索される。
【００３８】
この際、プロットＮに対応する現在のエンジントルクＴNにエンジン回転速度ＮＥN（および必要な係数）を乗じて現在のエンジン出力ＰN（ｋＷ）を求める。そして、現ギア段Ｎより１段低いギア段Ｎ−１にシフトダウンしたと仮定した場合のエンジン回転速度ＮＥN-1を、現在のエンジン回転速度ＮＥNと、ギア段Ｎ−１のギヤ比とから求める。現在のエンジン出力ＰNを、シフトダウン後のエンジン回転速度ＮＥN-1（および必要な係数）で除して、シフトダウン後のエンジントルクＴN-1を求める。シフトダウン後のエンジン回転速度ＮＥN-1およびエンジントルクＴN-1から、ギア段Ｎ−１に対応するプロットＮ−１が定まる。
【００３９】
こうした演算をギア段Ｎ−２，Ｎ−３・・・についても繰り返すことにより、等出力線ｃ上の複数のギア段およびこれらに対応する複数のプロットを求める。そしてこれら複数のプロットないしギア段の中から、シフトダウン後にエンジン出力を増加でき、且つ最も高いギア段を最終的な変速先ギア段として選択、決定する。図示例では決定された変速先ギア段Ｎ−ｊ（ｊは１以上の整数）のプロットＮ−ｊを示す。最も高いギア段を変速先ギア段とするので、そうしない場合に比べてエンジン回転速度ＮＥを低く抑えることができ、燃費向上を図れる。
【００４０】
この変速先ギア段Ｎ−ｊに変速すると、本来ならばプロットＮ−ｊに移動するが、実アクセル開度ＡＣが８０（％）なので、実際には等トルク線Ｔ８０上のプロットＮ−ｊ’に移動する。すると同一の実アクセル開度ＡＣでありながら、ギア段Ｎのときよりも高いエンジン出力を得られ、言い換えれば余裕駆動力が生じ、実際の車両加速度をより増加させてより早く車両目標加速度に近づけることができる。
【００４１】
このように最適な変速先ギア段Ｎ−ｊが決定されたら、クラッチアクチュエータ１０およびＧＳＵ１２が作動され、変速機３が変速先ギア段Ｎ−ｊに変速制御される。これにより実際の車両加速度をできるだけ早く車両目標加速度に近づけ、かつ燃費上最も有利なギア段に変速機３を自動変速することができる。
【００４２】
以上説明したように本実施形態によれば、ドライバの意思に沿った自動変速を行うことができる。本実施形態において、ＴＭＣＵ９と車速センサ１５は車両加速度検出部をなし、ＥＣＵ６とアクセル開度センサ８はアクセル開度検出部をなし、ＴＭＣＵ９は推定部をなし、ＴＭＣＵ９とクラッチアクチュエータ１０とＧＳＵ１２は変速制御部をなす。
【００４３】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１  エンジン
２  クラッチ
３  変速機
６  エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）
８  アクセル開度センサ
９  変速機制御ユニット（ＴＭＣＵ）
１０  クラッチアクチュエータ
１２  ギアシフトユニット（ＧＳＵ）
１５  車速センサ
【図１】
2018017371.tif 000004
【図２】
2018017371.tif 000005
【図３】
2018017371.tif 000006