(57)【要約】【課題】変速制御時のオーバーシュートを抑制する無段変速機の変速比制御システムを提供することを目的とする。【解決手段】到達変速比と、前記所定の動特性を表す時定数とに基づき実変速比が目標通り追従しているときの規範応答変速比を演算する目標変速比演算手段Ｂ３３と、無段変速機の変速制御機構のアクチュエータの変位に基づく変速比と前記規範応答変速比との偏差に基づき規範応答変速比を補正する目標変速比切換手段Ｂ３４と、この目標変速比切換手段で演算した補正規範応答変速比と実変速比との偏差に基づき変速比指令値の補正量を演算する変速比指令値補正量演算手段Ｂ３４ａと、前記補正量に基づき前記変速比指令値を補正する変速比指令値補正手段Ｂ３５と、補正後の変速比指令値に基づき前記アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ駆動制御手段Ｂ４とを備える。【選択図】　　図４
2004144263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転状態に応じて決まる到達変速比に無段変速機の実変速比が所定の動特性で追従するよう変速比指令値を演算する変速比指令値演算手段と、
前記到達変速比と、前記所定の動特性を表す時定数とに基づき実変速比が目標通り追従しているときの規範応答変速比を演算する目標変速比演算手段と、
無段変速機の変速制御機構のアクチュエータの変位に基づく変速比と前記規範応答変速比との偏差に基づき規範応答変速比を補正する目標変速比切換手段と、
この目標変速比切換手段で演算した補正規範応答変速比と実変速比との偏差に基づき前記変速比指令値の補正量を演算する変速比指令値補正量演算手段と、
前記補正量に基づき前記変速比指令値を補正する変速比指令値補正手段と、
補正後の変速比指令値に基づき前記アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ駆動制御手段とを備えたことを特徴とする無段変速機の変速比制御システム。
【請求項２】
運転状態に応じて決まる到達変速比に無段変速機の実変速比が所定の動特性で追従するよう変速比指令値を演算する変速比指令値演算手段と、
前記到達変速比と、前記所定の動特性を表す時定数とに基づき実変速比が目標通り追従しているときの規範応答変速比を演算する目標変速比演算手段と、
変速制御機構の移動速度が所定速度に到達してからの経過時間に基づき前記規範応答変速比を補正する目標変速比切換手段と、
この目標変速比切換手段で演算した補正規範応答変速比と実変速比との偏差に基づき前記変速比指令値の補正量を演算する変速比指令値補正量演算手段と、
前記補正量に基づき前記変速比指令値を補正する変速比指令値補正手段と、
補正後の変速比指令値に基づき無段変速機の変速制御機構のアクチュエータを駆動制御するアクチュエータ駆動制御手段とを備えたことを特徴とする無段変速機の変速比制御システム。
【請求項３】
前記実変速比と規範応答変速比との偏差が所定値以上のときに、前記規範応答変速比を実変速比に補正することを特徴とする請求項１に記載の無段変速機の変速比制御システム。
【請求項４】
前記変速制御機構の移動速度が所定速度に到達してからの経過時間が所定時間以上のときに前記規範応答変速比を実変速比に補正することを特徴とする請求項２に記載の無段変速機の変速比制御システム。
【請求項５】
前記補正規範応答変速比の算出は、下式に基づき行なわれることを特徴とする請求項１または２に記載の無段変速機の変速比制御システム。
【数９】
2004144263.tif 000012
ここで、
ｉＰＫ：補正規範応答変速比
Ｋ：無段変速機の変速制御機構のアクチュエータの変位に基づく変速比と所定の変速比応答に対応する規範応答変速比との偏差または変速制御機構の移動速度が所定速度に到達してからの経過時間に対応する分配量
ｉＰＭ：規範応答変速比
ｉＰＲ：実変速比
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速機の変速制御システム、特に目標変速比と実変速比との偏差に基づく変速比応答遅れを防止する変速制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
変速比応答遅れを防止する従来技術として、目標変速比と実変速比との偏差を積分した値に基づき演算される積分補正量がしきい値以上の時に、応答性補償部に積算された積分値をリセットすることで変速比応答遅れを防止する技術がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−８１５３８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術においては目標変速比と実変速比との偏差が大きくなった場合に、応答性補償部に偏差の積分値が蓄積され、目標変速比に対して実変速比がオーバーシュートすることが考えられる。
【０００５】
そこで本発明は、目標変速比に対する実変速比のオーバーシュート量を低減する無段変速機の変速制御システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、運転状態に応じて決まる到達変速比に無段変速機の実変速比が所定の動特性で追従するよう変速比指令値を演算する変速比指令値演算手段と、前記到達変速比と、前記所定の動特性を表す時定数とに基づき実変速比が目標通り追従しているときの規範応答変速比を演算する目標変速比演算手段と、無段変速機の変速制御機構のアクチュエータの変位に基づく変速比と前記規範応答変速比との偏差に基づき規範応答変速比を補正する目標変速比切換手段と、この目標変速比切換手段で演算した補正規範応答変速比と実変速比との偏差に基づき前記変速比指令値の補正量を演算する変速比指令値補正量演算手段と、前記補正量に基づき前記変速比指令値を補正する変速比指令値補正手段と、補正後の変速比指令値に基づき前記アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ駆動制御手段とを備える。
【０００７】
また、本発明は、運転状態に応じて決まる到達変速比に無段変速機の実変速比が所定の動特性で追従するよう変速比指令値を演算する変速比指令値演算手段と、前記到達変速比と、前記所定の動特性を表す時定数とに基づき実変速比が目標通り追従しているときの規範応答変速比を演算する目標変速比演算手段と、変速制御機構の移動速度が所定速度に到達してからの経過時間に基づき前記規範応答変速比を補正する目標変速比切換手段と、この目標変速比切換手段で演算した補正規範応答変速比と実変速比との偏差に基づき前記変速比指令値の補正量を演算する変速比指令値補正量演算手段と、前記補正量に基づき前記変速比指令値を補正する変速比指令値補正手段と、補正後の変速比指令値に基づき無段変速機の変速制御機構のアクチュエータを駆動制御するアクチュエータ駆動制御手段とを備える。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、無段変速機の変速制御機構のアクチュエータの変位に基づく変速比と前記規範応答変速比との偏差に基づき規範応答変速比を補正し、または変速制御機構の移動速度が所定速度に到達してからの経過時間に基づき前記規範応答変速比を補正し、この補正した規範応答変速比と実変速比との偏差に基づき前記変速比指令値の補正量を演算し、補正量に基づき前記変速比指令値を補正するため、規範応答変速比を算出する偏差または経過時間に応じて補正することができるため、偏差の積分値の蓄積を抑制し、例えば、規範応答変速比と実変速比との偏差が所定量より大きい場合には規範応答変速比を実変速比となるように補正することで、偏差の積分値の蓄積量をキャンセルすることができ、規範応答に対する実変速応答のオーバーシュート量を抑制することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
図１は本発明に係る無段変速機の変速比制御システムの概略構成を示し、変速比制御システムは、無段変速機４と、その変速比を制御するＣＶＴコントロールユニット１とから構成される。
【００１１】
無段変速機４は、前後進切替機構１０及びトルクコンバータ１１を介して図示しないエンジンに接続される変速機構部１７と、変速機構部１７への油圧供給を制御する油圧コントロールユニット３と、油圧コントロールユニット３内の図示しない変速制御弁を駆動するステップモータ２（変速制御機構のアクチュエータ）とを備える。なお、油圧コントロールユニット３へは、図示しないが油圧源の油圧が油圧ラインを介して導かれる。
【００１２】
変速機構部１７は、プーリ溝幅を変更可能な一対の可変プーリ５、６と、それらに掛け回されるＶベルト７とを備えたいわゆるＶベルト式無段変速機構であり、可変プーリ５、６のプーリ溝幅を変更することで変速比を無段階に変更することができる。
【００１３】
油圧コントロールユニット３内の変速制御弁はステップモータ２の角位置に応じて駆動され、可変プーリ５、６の可動円錐板の背面に設けられた油圧シリンダ８、９に供給される油圧が調整される。この結果、可変プーリ５、６のプーリ溝幅が相反的に変更され、変速機構部１７の変速比が変更される。
【００１４】
ＣＶＴコントロールユニット１にはスロットル開度センサ１２からのスロットル開度信号ＴＶＯ、インヒビタースイッチ１３からのシフトレバー位置信号、油温センサ１４からの油温信号の他、変速機構部１７の入力回転速度センサ１５からの入力回転速度信号Ｎｐｒｉ、出力回転速度センサ１６からの出力回転速度信号Ｎｓｅｃ等が入力される。ＣＶＴコントロールユニット１は、これら各種入力信号に基づき最終的な変速比である到達変速比ｉＰＴを演算すると共に、変速機構部１７の実変速比ｉＰＲが所定の動特性で到達変速比ｉＰＴに近づくよう変速比指令値ｉＰＣＦを演算し、ステップモータ２を制御する。
【００１５】
ＣＶＴコントロールユニット１の内部構成を図２示す。
【００１６】
この図に示すように、ＣＶＴコントロールユニット１は、到達変速比演算部Ｂ１と、実変速比演算部Ｂ２と、変速比指令値演算部Ｂ３と、変速比指令値変換部Ｂ４とから構成される。
【００１７】
到達変速比演算部Ｂ１は、上述したスロットル開度信号ＴＶＯ、入力回転速度信号Ｎｐｒｉ、出力回転速度信号Ｎｓｅｃ等に基づき到達変速比ｉＰＴを演算し、それを変速比指令値演算部Ｂ３に出力する。到達変速比ｉＰＴは、運転状態に応じて決定され、例えば、図３に示すようなスロットル開度ＴＶＯをパラメータとして出力回転速度Ｎｓｅｃに応じた到達変速比ｉＰＴを設定したマップを参照することによって決定される。
【００１８】
実変速比演算部Ｂ２は、変速機構部１７の入力回転速度Ｎｐｒｉと出力回転速度Ｎｓｅｃから次式（１）、
【００１９】
【数１】
2004144263.tif 000003
【００２０】
により、変速機構部１７の実変速比ｉＰＲを演算し、それを変速比指令値演算部Ｂ３に出力する。
【００２１】
変速比指令値演算部Ｂ３は、到達変速比ｉＰＴと実変速比ｉＰＲに基づき設計者が希望する変速比応答を実現するための変速比指令値ｉＰＣを演算し、それを変速比指令値変換部Ｂ４に出力する。
【００２２】
変速比指令値変換部Ｂ４は、変速比指令値ｉＰＣをステップモータ２の角位置と変速機構部１７の変速比との関係を規定する図５に示すようなマップを参照して角位置指令値θＣに変換し、それをステップモータ２に出力する。
【００２３】
次に、図２から図４を参照しながら、ＣＶＴコントロールユニット１が実行する変速比制御について詳述する。
【００２４】
図４は変速比指令値演算部Ｂ３のブロック線図である。変速比指令値演算部Ｂ３は、動特性補償部Ｂ３１と応答性補償部Ｂ３２から構成される。また、図中に変速比指令値変換部Ｂ４、制御対象である無段変速機４（ステップモータ２、油圧コントロールユニット３及び変速機構部１７）を示している。
【００２５】
ここで無段変速機４の動特性は次式（２）に示すような一時遅れとむだ時間で表すことができる。
【００２６】
【数２】
2004144263.tif 000004
【００２７】
ただし、
Ｌ　：むだ時間
ｓ　：微分演算子
ＫＰ　：無段変速機４のゲイン
ＴＰ　：無段変速機４の動特性を表す時定数
ｉＰＲ　：実変速比
ｓＤ　：変速方向
ＰＬ　：ライン圧力（油圧コントロールユニット３へ導かれる油圧）
ステップモータ２の角位置に対する変速機構部１７の変速比は図５に示すように比例関係にないので、無段変速機４のゲインＫＰは変速機構部１７の実変速比ｉＰＲに応じて算出される。
【００２８】
また、無段変速機４の動特性を表す時定数ＴＰは、実変速比ｉＰＲ、変速方向ｓＤ（アップシフト方向またはダウンシフト方向）、ライン圧力ＰＬに応じて変化するので、実変速比ｉＰＲ、変速方向ｓＤ、ライン圧力ＰＬから同定実験に基づき作成した図６に示すマップを参照して算出される。なお、変速方向ｓＤの判定方法は、特開平８−３３８５１５号公報に変速制御弁の変位量に基づき変速制御弁の開口方向を演算する方法として開示されている。
【００２９】
以上のことを踏まえ、図４に示す変速比指令値演算部Ｂ３の各要素について説明する。
【００３０】
まず、動特性補償部Ｂ３１について説明すると、動特性補償部Ｂ３１はいわゆるフィードフォワード補償器であり、設計者が希望する変速比応答が次式（３）、
ただし、
ＴＴ：設計者が希望する変速比応答を得るための時定数
で与えられるとすると、実変速比ｉＰＲが動特性ＧＴ（ｓ）で到達変速比ｉＰＴに近づくよう、次式（４）に基づき動特性補償出力ｉＰＦＦ（変速比指令値）を演算する。つまり、動特性補償部Ｂ３１は１次／１次フィルタで構成される。
【００３１】
【数４】
2004144263.tif 000005
【００３２】
ただし、
ＴＰ：無段変速機４の動特性を表す時定数
ＴＴ：設計者が希望する変速比応答を得るための時定数時定数
ＴＴは到達変速比ｉＰＴと後述する規範応答変速比ｉＰＭとの偏差に基づき予め設定された図７に示すようなマップにより決定される。
【００３３】
次に、応答性補償部Ｂ３２について説明する。この応答性補償部Ｂ３２は目標変速比演算部Ｂ３３と動特性補償入力切換部Ｂ３４と動特性補償出力補正部Ｂ３５等から構成される。
【００３４】
目標変速比演算部Ｂ３３では、最終変速比としての到達変速比ｉＰＴを入力とし設計者が希望する変速比応答である規範応答に対応する変速比ｉＰＭを次式（５）に基づき演算する。この規範応答変速比ｉＰＭは実変速比ｉＰＲが到達変速比ｉＰＴに至るまでの過渡的な目標値である。
【００３５】
【数５】
2004144263.tif 000006
【００３６】
ただし、ＴＴ：設計者が希望する変速比応答を表す時定数
なお、次式（６）に示すように無段変速機４のむだ時間相当の遅れを考慮してもよい。
【００３７】
【数６】
2004144263.tif 000007
【００３８】
次に本発明の特徴的な構成である動特性補償入力切換部Ｂ３４の制御内容について、図８に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３９】
まずステップ１で、図５に示すようなマップから後述するステップモータ角位置θＣに対応する変速比ｉＰθを算出する。
【００４０】
ステップ２で、規範応答変速比ｉＰＭとステップモータ角位置θＣから、下式を用いて変速偏差ｉＰｄｉｆを算出する。
【００４１】
【数７】
2004144263.tif 000008
【００４２】
または規範応答変速比ｉＰＭと実変速比ｉＰＲから、下式を用いて変速偏差ｉＰｄｉｆを算出してもよい。
【００４３】
【数８】
2004144263.tif 000009
【００４４】
続くステップ３では図９に示すようなマップから変速偏差ｉＰｄｉｆに対応する分配量Ｋを算出する。ここで分配量Ｋは、規範応答変速比ｉＰＭと実変速比ｉＰＲとの変速偏差ｉＰｄｉｆがある場合に、規範応答変速比ｉＰＭに加味される変速偏差ｉＰｄｉｆの割合を示しており、分配量Ｋ＝０で変速偏差ｉＰｄｉｆ分は０とし、Ｋ＝１で変速偏差ｉＰｄｉｆ分をすべて加味する、言い換えるとＫ＝１の場合は規範応答変速比ｉＰＭとして実変速比ｉＰＲを用いるようにすることを示す。
【００４５】
つまり、図９に示すように分配量Ｋのマップは、変速偏差ｉＰｄｉｆに応じて分配量Ｋの値が異なっており、本マップでは変速偏差ｉＰｄｉｆ＝０．０２まで分配量Ｋ＝０、変速偏差ｉＰｄｉｆ＝０．０５で分配量Ｋ＝１を設定する。変速偏差ｉＰｄｉｆ＝０．０２から０、０５までの間は分配量Ｋと変速偏差ｉＰｄｉｆは比例関係にあり、変速偏差ｉＰｄｉｆが０．０５以上では分配量Ｋ＝１とする。ここで、図９において、分配量Ｋ＝０の区間は、本ロジックの不感帯部分を示し、Ｋ＝１の区間は積分停止区間を示す。したがって変速偏差ｉＰｄｉｆの積分値の蓄積は変速偏差ｉＰｄｉｆ＝０．０２から０、０５までの間のみとなり、実変速比ｉＰＲの応答が規範応答変速比ｉＰＭの応答に対してオーバーシュートすることを抑制できる。なお、式（７）に対応する分配量算出マップと式（８）に対応する分配量算出マップとはそれぞれ別個に設定される。
【００４６】
ステップ４では、規範応答変速比ｉＰＭを分配量Ｋに基づいて補正する補正規範応答変速比ｉＰＫを次式より算出し、減算器Ｂ３４ａに出力する。
【００４７】
【数９】
2004144263.tif 000010
【００４８】
このように、図５に示すような「ステップモータ位置と変速比」とのマップに基づいて実ステップモータ角位置から算出される変速比ｉＰθと規範応答変速比ｉＰＭとの変速偏差ｉＰｄｉｆが規定値（本実施形態では０．０５）以上となった場合、言い換えると実ステップモータ角位置が規範応答に対応するステップモータ角位置より所定量だけ進んだ場合、規範応答を実変速比に切り換えるので、動特性補償出力補正部（フィードバック補償器）Ｂ３５による補正を停止し、積分値は一定値以上積分されず、不要な積分値を蓄積しない。したがって、動特性補償入力切換部Ｂ３４での大きな積分値に基づく余分な補正を無くすことができ、応答性が向上し、目標変速比に対するオーバーシュートを抑制することができる。
【００４９】
また、図５に示すような「ステップモータ位置と変速比」とのマップに基づいて実ステップモータ角位置から算出される変速比ｉＰθと規範応答変速比ｉＰＭとの変速偏差ｉＰｄｉｆに応じて規範応答変速比ｉＰＭを補正する変速偏差ｉＰｄｉｆの配分を連続的に切り換えるため、動特性補償出力補正部Ｂ３５での入力切換時の不連続点をなくし、変速ショックのない良好な変速応答を得ることができる。
【００５０】
第２の実施形態としての動特性補償入力切換部Ｂ３４の制御内容について、図１０に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５１】
まずステップ１１では、図示しない角度センサを用いてステップモータの移動角速度を検出し、続いて、移動速度が３００ｐｐｓ（Ｐｕｌｓｅ　ｐｅｒ　ｓｅｃｏｎｄ）かどうかを判定し（ステップ１２ａ）、イエスの場合には、３００ｐｐｓに達した時刻をｔ１として記憶し、ステップ１２ｂに進み、移動速度が３００ｐｐｓであるときに立てるフラグ３００ｆｌａｇ＝１であるか判定する。
【００５２】
移動速度が３００ｐｐｓに達しない場合には、ステップ１２ｃに進み、現時点の時刻をｔ１として記憶するとともに、３００ｆｌａｇ＝０を立ててステップ１３に進む（ステップ１２ｄ）。
【００５３】
ステップ１２ｂで、フラグを判定し、１であればステップ１３に進み、０であれば、ステップ１２ｅに進み、現時点の時刻をｔ１として記憶するとともに、３００ｆｌａｇ＝０を立ててステップ１３に進む（ステップ１２ｆ）。
【００５４】
ステップ１３では、ステップ１３時点での時刻ｔから時刻ｔ１を減算し、その飽和時間Δｔを算出する。
【００５５】
続くステップ４で飽和時間Δｔに対応する分配量Ｋを図１１に示すようなマップから算出する。
【００５６】
ステップ５で式（９）を用いて補正規範応答ｉＰＫを演算する。
【００５７】
したがって、この第２の実施形態では、ステップモータの移動速度が最高速度に達したとき、言い換えると変速アクチュエータの動作速度が飽和したときに動特性保証入力切換部Ｂ３４の入力を実変速比ｉＰＲに切り換えるため、不要な積分値を蓄積することなく、規範応答変速比に対するオーバーシュート量を低減することができる。
【００５８】
また、飽和時間Δｔに応じて規範応答変速比に加算する変速偏差の配分を連続的に切り換えるため、動特性補償出力補正部Ｂ３５での入力切換時の不連続点をなくし、変速ショックのない良好な変速応答を得ることができる。
【００５９】
動特性補償出力補正部Ｂ３５では、減算器３４ａで算出された補正規範応答変速比ｉＰＫと実変速比ｉＰＲとの偏差ｉＰＥＲＲ（＝ｉＰＫ−ｉＰＲ）を入力として、特願平１１−３５３１３５号のように、積分特性を有し、無段変速機４の動特性を表す時定数ＴＰの変化およびむだ時間Ｌに対し安定性が補償されているフィルタＧＦＢを用いて、動特性補償出力補正値ｉＰＦＢ（変速比指令値補正量）を算出する。
【００６０】
動特性補償出力補正値ｉＰＦＢと動特性補償部Ｂ３１から出力される動特性補償出力ｉＰＦＦから変速比指令値ｉＰＣは下式により加算器Ｂ３６で算出される。変速比指令値ｉＰＣは変速比指令値変換部Ｂ４に入力される。
【００６１】
【数１０】
2004144263.tif 000011
【００６２】
式（１０）から算出される変速比指令値ｉＰＣを用いることにより、パラメータ変動や外乱の影響を受けにくく、かつ設計者が希望する変速比応答を得ることができる。
【００６３】
なお、変速機構部１７の変速比とステップモータ２の角位置は比例関係にないので、変速比指令値変換部Ｂ４において図５に示したマップを参照して変速比指令値ｉＰＣをステップモータ角位置指令値θＣに変換し、この指令値θＣを制御対象としてのステップモータ２に送信し、変速制御を行う。
【００６４】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る変速比制御システムの概略構成図である。
【図２】ＣＶＴコントロールユニットの内部構成を示すブロック線図である。
【図３】到達変速比を算出するマップの一例である。
【図４】変速比指令値演算部のブロック線図である。
【図５】ステップモータの角位置と無段変速比の関係を規定するマップの一例である。
【図６】実変速比と変速方向とライン圧と無段変速機の動特性を表す時定数との関係を規定するマップである。
【図７】規範応答時定数を規定するためのマップの一例である。
【図８】動特性補償入力切換部の処理内容を説明するためのフローチャートである。
【図９】偏差量と分配量との関係を表す図である。
【図１０】動特性補償入力切換部の処理内容を説明するための他のフローチャートである。
【図１１】他の偏差量と分配量との関係を表す図である。
【符号の説明】
１：ＣＶＴコントロールユニット
３：油圧コントロールユニット
４：無段変速機
Ｂ１：到達変速比演算部
Ｂ２：実変速比演算部
Ｂ３：変速比指令値演算部
Ｂ４：変速比指令値変換部
Ｂ３１：動特性補償部
Ｂ３２：応答性補償部
Ｂ３３：目標変速比演算部
Ｂ３４：動特性補償入力切換部
Ｂ３５：動特性補償出力補正部
【図１】
2004144263.tif 000013
【図２】
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【図３】
2004144263.tif 000015
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004144263.tif 000021
【図１０】
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【図１１】
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