JPH0694899B2

JPH0694899B2 - 自動変速機の制御装置

Info

Publication number: JPH0694899B2
Application number: JP63149376A
Authority: JP
Inventors: 伊知郎酒井; 康久新井; 弘樹松井; 雅貴山本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1988-06-17
Filing date: 1988-06-17
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2009-11-24
Also published as: JPH023739A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は自動変速機の制御装置に関し、より具体的には
ファジィ制御理論を応用することによって従来の手動変
速機において行われていたエキスパート運転者の判断・
操作に類似する制御を可能とする自動変速機の制御装置
に関する。

（従来の技術）車両の変速機にあっては従来は手動変速機が用いられ、
運転者が四囲の状況を考慮しつつ運転状態に応じて変速
時期を判断し、クラッチペダルとシフトレバーを操作し
て変速していた。しかしながら、斯る手動による変速は
煩瑣であることから自動変速機が開発され、昨今におい
ては販売される乗用車の過半に装着されるに至ってい
る。而して、斯る自動変速機の制御装置にあっては油圧
回路にシフトバルブを設けて当該バルブの一端にスロッ
トル開度に比例したスロットル圧を作用させると共に他
端に車速に比例するガバナ圧を作用させ、両者の圧力比
に応じてギヤクラッチへ油圧を供給／遮断して自動的に
ギヤの切り換えを行っていた。又、その後の電子制御化
に伴ってマイクロ・コンピュータで制御装置を構成し、
そのメモリに格納した変速マップをスロットル開度と車
速とから検索して変速点を検出し、ソレノイドバルブを
励磁／非励磁して前記のシフトバルブを駆動してギヤの
切り換えを行っている。

而して、従来の自動制御装置においては以前の手動変速
機であれば運転車自身が判断・操作していた変速時点が
スロットル開度と車速とから一義的に決定されるため、
どうしても不自然な変速が生じることは否めなかった。
例えば、登板時において運転者が平地走行と同じ様にス
ロットル開度をクルーズ開度に戻した場合、走行車速に
よってはシフトアップしてしまい、そのため余裕駆動力
が不足して再度アクセルペダルを踏んでシフトダウンす
ることとなり、シフトダウン、シフトアップの繰り返し
が生じて運転者にビジー感を与える如き不都合があっ
た。この様な不都合は、キャンピングカー等を牽引する
場合、積載等によって車両重量が増加する場合乃至は機
関充填効率が悪化する高地走行時等にも発生する。

ここで運転者が何故アクセルペダルを踏んでスロットル
弁を開くかを考えてみると、このスロットル弁を開いて
示した運転者の加速要求に対して車両の走行が追随する
ことを期待するからに他ならない。即ち、前述の如き不
都合が発生するのは換言すれば余裕駆動力が減少して車
両の制御性が十分確保されていないにも関わらず制御装
置において変速指令が出されることに起因する。従っ
て、そのためには制御装置において駆動力と走行抵抗と
を確実に把握し、駆動力が走行抵抗を上回って余裕駆動
力が存在することを確認してシフトアップすべきである
にも関わらず其の様になされていないことに起因する。

この点から近時特開昭60−143133号公報記載の技術が提
案されており、その技術にあってはアクセルペダル踏込
量から運転者の要求するトルクを求め、別途算出した登
板抵抗を減算して要求加速度を算出している。更に、複
数個の最良燃費変速線図の中から検出した登板抵抗に対
応する変速線図を選択すると共に、その変速線図上の一
定加速走行軌跡データから要求加速度を実現すべくスロ
ットル開度を制御し、更に其の変更されたスロットル開
度と車速とから変速線図を検索して変速判断を行い、変
更前の加速度を維持すべく構成している。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記従来技術にあっては、運転者の要求
するトルクを勘案して変速判断を行うも、その変速判断
はあくまでも予め設定しておいた変速線図に基づいてな
されるのであって設定してある状況にしか対応すること
が出来ず、又いづれにしてもスロットル開度と車速とか
ら変速時点が一義的に決定される点で先に記した従前の
技術と同様の批判を免れ難いものであった。

これが手動変速機車両であれば運転者が変速動作を行う
場合には登板中であることを認識して不用意なシフトア
ップを避ける筈である。即ち、手動変速機車両において
は運転者が四囲の状況を含む車両の運転状態を把握し、
車両が出力している駆動力を認識すると共にシフトした
場合の駆動力の増減をも予見し、体得した種々の経験則
を取捨選択してシフト時期を判断した筈である。即ち、
前記した不都合は、従来の制御においては人間の判断・
動作が等閑視されていて制御中に反映されていないこと
に起因するものである。即ち、従来の自動変速制御技術
においては基本的にスロットル開度と車速とから変速時
点を機械的に決定するものであり、車両の運転状態を多
変数で捉えて変速時点を判断するものではないことか
ら、上記した不都合が生じるのは避け難いものであっ
た。

従って、本発明の目的は従来技術における上記した欠点
を解消することにあり、手動変速機車両でエキスパート
運転者が判断・操作していた変速動作をファジィ制御理
論を応用して自動変速制御に取り込み、よって人間の意
思決定に類似した判断・動作を可能とする自動変速機の
制御装置を提供することにある。

より具体的には、ファジィ制御理論を用いて制御値を決
定すると共に、その制御値を適正に決定できるようにし
た自動変速機の制御装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段及び作用）上記の目的を達成するために本発明に係る自動変速機の
制御装置は第１図に示す如く、機関回転数、スロットル
開度、スロットル開速度、車速及び車両加速度を含む機
関乃至は車両の運転状態を検出する運転状態検出手段
１、現在段から変速可能な全てのギヤ段について、該ギ
ヤ段に変速すれば生じるであろう運転状態の変化を、路
面傾斜角に基づいて算出された走行抵抗を通じて求めら
れる余裕駆動力の変化及び機関回転数の変化も含めて予
測する運転状態予測手段２、前記検出されるべき運転状
態及び予測されるべき運転状態変化について予めファジ
ィ集合におけるメンバーシップ関数を設定するメンバー
シップ関数設定手段３、前記検出値及び予測値と設定さ
れたメンバーシップ関数とから複数個のファジィ・プロ
ダクション・ルールの１つを選択して変速ギヤ段を決定
する変速ギヤ段決定手段４、及び、前記変速ギヤ段決定
手段の出力に応じて変速機構を駆動する駆動手段５を備
えると共に、前記変速ギヤ段決定手段は、所定の運転状
態において特定のファジィ・プロダクション・ルールの
選択を禁止する如く構成した。

（実施例）以下、添付図面に即して本発明の実施例を説明する。

第２図は本発明に係る自動変速機の制御装置を全体的に
示す概略図であり、同図に従って説明すると、符号10は
内燃機関の本体を示す。機関本体10には吸気路12が接続
されており、その先端側にはエアクリーナ14が取着され
る。而して、該エアクリーナ14から導入された吸気は、
車両運転席床面のアクセルペダル（図示せず）に連動し
て作動するスロットル弁16を介して流量を調節されて機
関本体に至る。該吸気路12の燃焼室（図示せず）付近の
適宜位置には燃料噴射弁（図示せず）が設けられて燃料
を供給しており、吸入空気は燃料と混合されて燃焼室内
に入りピストン（図示せず）で圧縮された後点火プラグ
（図示せず）を介して着火されて爆発し、ピストンを駆
動する。該ピストン駆動力は回転運動に変換されて機関
出力軸18から取り出される。

機関本体10の後段にはトランスミッション20が接続され
ており、機関出力軸18は其処でトルクコンバータ22に接
続され、そのポンプインペラ22aに連結される。トルク
コンバータ12のタービンランナ22bはメインシャフト
（ミッション入力軸）24に連結される。メインシャフト
24にはカウンタシャフト（ミッション出力軸）26が並置
されており、両シャフト間には１速ギヤG1、２速ギヤG
2、３速ギヤG3及び４速ギヤG4並びにリバースギヤG_Rが
設けられると共に、それぞれのギヤには多板式の油圧ク
ラッチC_L1，C_L2，C_L3，C_L4（リバースギヤのクラッチは
図示の簡略化のため省略した）が対応して設けられる。
又、１速ギヤG1にはワンウェイクラッチ28が装着され
る。これらの油圧クラッチには油圧源（図示せず）とタ
ンク（図示せず）とを結ぶ油路30が接続されており、そ
の途中にA,B2個のシフトバルブ32,34が介挿されてお
り、該シフトバルブは２個の電磁ソレノイド36,38の励
磁／非励磁状態によって位置を変え、前記したクラッチ
群への圧油の供給／排出を制御する。尚、トルクコンバ
ータ22はロックアップ機構40を備えており、後述する制
御ユニットの指令に応じてタービンランナ22bと機関出
力軸18とを直結する。而して、カウンタシャフト26はデ
ィファレンシャル装置42を介してリアアクスル44に接続
されており、その両端には後輪46が取着される。尚、斯
る機関本体10及びトランスミッション20並びにディファ
レンシャル装置42はシャシ（図示せず）に取り付けられ
ており、そのシャシ上にフレーム（図示せず）が取り付
けられて車両を構成する。

而して、前記吸気路12のスロットル弁16の付近には其の
開度を検出するポテンショメータ等からなるスロットル
センサ50が設けられると共に、機関本体10付近のディス
トリビュータ（図示せず）等の回転部には電磁ピックア
ップ等からなるクランク角センサ52が設けられピストン
のクランク角位置を検出して所定クランク角度毎に信号
を出力する。更に、車体フレーム（図示せず）の適宜位
置には車両の傾斜角、即ち当該車両が走行する路面の傾
斜角を検出する傾斜角センサ54が設けられると共に、ト
ランスミッション20の適宜位置にはリードスイッチ等か
らなる車速センサ56が設けられて車両の走行速度を検出
する。これらセンサ50,52,54,56の出力は、変速制御ユ
ニット60に送出される。更に、該制御ユニットにはレン
ジセレクタの選択位置を検出するレンジセレクタスイッ
チ62及びシフト位置（ギヤ段）を検出するシフトポジシ
ョンスイッチ64の出力も送出される。

第３図は該変速制御ユニット60の詳細を示すブロック図
であるが、同図に示す如くスロットルセンサ50及び傾斜
角センサ54の出力は制御ユニットに入力された後、先ず
レベル変換回路68に入力されて適宜レベルに増幅され、
マイクロ・コンピュータ70に入力される。マイクロ・コ
ンピュータ70は、入力ポート70a、A/D変換回路70b、CPU
70c、ROM70d及びRAM70e及び出力ポート70f並びに一群の
レジスタ及びカウンタ（共に図示せず）を備えており、
前記レベル変換回路68の出力は其のA/D変換回路70bに入
力してデジタル値に変換されてRAM70eに一時格納され
る。同様に、クランク角センサ52等の出力も変速制御ユ
ニット内において波形整形回路72で波形整形された後、
入力ポート70aを介してマイクロ・コンピュータ内に入
力されてRAM70eに一時記憶される。CPU70cは此れ等の実
測値及び其れ等から算出した演算値に基づいて後述の如
く変速指令値を決定して出力ポート79fから第１出力回
路74及び／又は第２出力回路76に送出し、電磁ソレノイ
ド36,38を励磁／非励磁してシフト位置を切り換える乃
至ホールドする。尚、ギヤ段の切り換えは例えば、両ソ
レノイドが非励磁（オフ）された場合には４速ギヤが係
合される如くに行われるが、斯る電磁ソレノイドを介し
ての変速動作自体は公知であり、本願の特徴とするとこ
ろではないので、詳細な説明は省略する。

続いて、第４図以下のフロー・チャートを参照して本制
御装置の動作を説明する。

ここで、具体的な説明に入る前に本制御装置の特徴を概
略的に説明すると、本発明に係る制御装置の特徴は、フ
ァジィ制御理論を応用して人間の意思決定に近い形で変
速時点を決定する如く構成した点にある。即ち、本発明
の特徴は制御装置自体の構成にあるのではなく、その制
御装置の動作、即ち制御方法にある。尚、ファジィ制御
理論自体は近時種々の分野で応用されつつあるので、そ
の詳細な説明は省略するが、簡単に云えば制御対象の状
態認識をあいまいに把握すると共に、その状態認識に基
づいて制御値を決定する制御規則（「プロダクションル
ール」と称される）自体も「もし〜ならば〜せよ」と云
う形で言語表現され、そのプロダクションルールの中で
は状況判断の基準乃至は操作の内容があいまい量（ファ
ジィラベル乃至変数として示される）として扱われてお
り、メンバーシップ関数で定量化されているものであ
る。即ち、人間の行っているあいまいな情報を用いたも
のでありながら、柔軟で適応性の高い制御動作をファジ
ィ理論でモデル化し、ファジィ推論を用いて制御値を算
出するものであり、斯る如く人間の有している知識を表
現し易いことから熟練者の知識・判断をコンピュータシ
ステム中に取り込む所謂エキスパートシステムに馴染み
易いものである。本制御装置はこの様な理論を前提とす
る。

従って、本制御装置にあっては自動変速機の制御システ
ムの設計時にファジィ制御理論の導入に必要なプロダク
ションルールの作成等の作業を行うと共に、実走時には
其の制御アルゴリズムに基づいて制御値を決定するもの
であり、具体的には以下の如くに行われる。

（１）プロダクションルールの作成後述の如く、「リーズナブルな回転数でクルーズを目指
している場合はシフトせず」等の言語表現されたルール
を適宜個数作成する。このルールの作成に際しては、手
動変速機車両におけるエキスパート運転者の判断・操作
を分析し、それから帰納される経験則を取捨選択して行
う。

（２）パラメータ及びメンバーシップ関数の決定それと同時に、制御対象の状態をどの様なパラメータか
ら認識するか決定すると共に、前記のプロダクションル
ールの夫々に付いて使用するパラメータ（変数）を選択
し、更にパラメータのメンバーシップ関数を定めて評価
基準を決定する（斯るメンバーシップ関数で表現された
状態をファジィラベルと称する）。このパラメータとし
て本制御装置においてはセンサを通じて検出される物理
量たる実測値及び其れを微分する等して得られる算出値
を用いる。パラメータとして具体的には、機関回転数、
スロットル開度、車速、スロットル変化量、加速度等を
使用し、第10図に示す如く、座標において横軸（以下
「定義域」と称する）にパラメータを適宜な波形（前記
メンバーシップ関数）を与え、縦軸に“0"から“1.0"ま
での値（「メンバーシップ値（グレード）」と称する）
を付す。

以上が車両設計時の準備作業である。尚、準備段階にお
いては此れと共に、決定したパラメータを検出するため
のセンサの選択、前記した制御ユニットのマイクロ・コ
ンピュータのメモリへの制御ルールの格納或いは演算手
順の命令の格納等が行われる。

（３）実走時の制御走行中にあってはマイクロ・コンピュータにおいてCPU7
0cは、パラメータを検出（算出）し、制御ルールを参照
し、ファジィ推論を行っていづれかの制御ルールを選択
し、それに基づいて制御結果、例えば１速アップを決定
した後、所定の電磁ソレノイド36,38を励磁／非励磁し
て１速上のギヤを係合させることになる。尚、このファ
ジィ推論においては各制御ルール毎に関係するパラメー
タについてメンバーシップ値を算出し、その最小値を其
の制御ルールの評価値とし、全制御ルールの中で評価値
が最大である制御ルールを選択する。斯るミニ・マック
ス演算自体はファジィ推論で良く用いられるところであ
る。

続いて、第４図以下を参照して本制御装置の動作を説明
する。第４図は本制御装置の動作を概略的に示すメイン
ルーチン・フロー・チャートである。尚、このプログラ
ムは例えば、10ms乃至40ms等の適宜な周期で起動され
る。

先ず、S10において今回プログラム起動時に前述したセ
ンサが検出した実測値を読み込んで格納する。この実測
値としては、機関回転数Ne（rpm）（前述したクランク
角センサ52の出力を所定時間積算して算出する）、車速
Ｖ（km/h）、スロットル開度θ_TH（度）、走行路面の傾
斜角tanθ、現在のシフト位置（ギヤ段）信号S_FT0（ミ
ッションの入力軸回転数と出力軸回転数との比、或いは
機関回転数、スロットル開度、車速等から算出する）、
シフト後経過時間t_SFT（ｓ）（これはセンサ出力ではな
く、マイクロ・コンピュータのタイマカウンタで時間計
測して求める。即ち、マイクロ・コンピュータにおいて
はシフト指令がなされると適宜なフラグレジスタのビッ
トをオンするので、それがオンされてからの経過時間を
計測して求める）及びレンジ位置信号P_RANGEが用いられ
る。

続いて、S12においてレンジセレクタがＤレンジにある
ことを確認した後、S14において現在変速動作中である
か否か判断する。この判断作業は、前述のシフト指令フ
ラグを参照して行う。S14において変速中ではないこと
が確認された場合にはS16に進んで変速指令値を決定す
る。これに付いては後述する。尚、S12,14で否定及び肯
定された場合は本プログラムを直ちに終了する。

第５図は変速指令値を決定するサブルーチン・フロー・
チャートである。同図に従って説明すると、先ずS100に
おいて前回プログラム起動時に検出したセンサ出力値の
中から車速Ｖ（km/h）及びスロットル開度θ_TH（度）を
読み出して加速度α（km/h/s）（車速偏差）及びスロッ
トル変化量Δθ_TH（度/s）並びに加速度変化量Δα（km
/h/s/s）を算出する。即ち、加速度及びスロットル変化
量は第６図に示す如く、今回のプログラム起動時（時刻
ｎとする）の値と前回のプログラム起動時の値（時刻n-
1とする）の値との偏差（単位時間ｎ−（n-1）で除した
１次微分値）を求めて行う。又加速度変化量は加速度を
更に時間で微分して求める。尚、実際の演算において
は、加速度は“km/h/0.1s"で、スロットル変化量は“度
/0.1s"で、加速度変化量は“km/h/0.1s/0.1s"で算出す
る。

続いて、S102において変速後回転数Ne-SFTを算出する。
これは現在段以外のギヤ段、本実施例では前進４段なの
で、或るギヤ段からの他の３段にシフトしたと仮定した
場合に機関回転数がどの様に変化するかを推定的に算出
するものであり、具体的には第７図サブルーチン・フロ
ー・チャートに従って算出される。

第７図に従って説明すると、先ずS200で車速Ｖを読み出
した後、S202で現在のシフト位置S_FT0を読み出し、S204
で変速後のシフト位置を計数するカウンタの値S_FT1を初
期化してS_FT1＝１とする（S_FT1＝１が第１速を意味す
る）。次いで、S206において第１速と現在のシフト位置
S_FT0との差を求めてダウン可能な最大変速段数を算出す
る。これは第８図に示す如く、いま第３速にあるとする
と、−２速分となる。続いて、S208において第１速のギ
ヤ比G/Rを予めマイクロ・コンピュータのROM70dに格納
しておいたデータから読み出し、S210で第１速が現在の
シフト位置ではないことを確認した後、S212で変速後回
転数Ne-SFTを以下の如く算出する。

Ne-SFT＝（Ｖ×1000×G/R）／（60×6.28×ｒ）〔rp
m〕 ∵V:車速、1000,60,6.28:車速をギヤ比から算出するた
めの定数、G/R:ギヤ比（当該ギヤ段の）、r:タイヤ有効
半径（ｍ）続いて、S214において当該ギヤ段（第１速）と現在段と
の差から変速段数を算出し、斯る作業を第４速に達する
まで繰り返し（S216,218）、最上段に達した後、S220で
アップ可能な変速段数を算出して終了する。第８図は此
れ等の算出例を示す。

再び第５図に戻ると、続いてS104でファジィプロダクシ
ョンルールの検索を行う。第９図は其のサブルーチン・
フローチャートであるが、同図の説明に入る前に第10図
を参照して本実施例で使用するルールに付いて簡単に説
明する。尚、このルール及び使用パラメータ乃至メンバ
ーシップ関数等は、車両の制御系の設計時に予め決定し
ておくことは前述した通りである。

第10図はこのファジィプロダクションルールを詳細に示
す説明図であるが、本実施例の場合には44個のルールが
使用される。以下、説明する。

ルール１使用ファジィラベル結論スロットル変化量Δθ_TH〔シフトせず度/0.1s。具体的にはWOT/8/0.1s。以下同じ。

尚WOT＝84度〕加速度α〔km/h/0.1s。以下同じ〕機関回転数Ne〔rpm。以下同じ〕ルール含意「リーズナブルな回転数でクルーズを目指している場合
はシフトせず」即ち、妥当な回転数でクルーズを目指しているならばス
ロットル開度の変化はないであろうし、加速度も一定し
ている筈であり、機関回転数も2000rpm以下ならクルー
ズとして妥当機関回転数に付いて云えば2000〜4000rpm
は程度によりクルーズとして妥当であり、4000rpm以上
であればクルーズとしては妥当ではないと解される）と
予想されるので、実際の運転状態から其の満足度を評価
し、他の全てのルールの満足度を上廻る評価を得た場合
には、このルールが採択されることになる。

斯るルールの評価手法に付いては第９図に関して後述す
るが、簡単に述べておくと、ルール１において検出（又
は演算）されたパラメータの値が定義域上に合致する位
置を捜して垂線を延ばし、波形と交差する縦軸上のメン
バーシップ値（より具体的には「グレード」と称され
る）を読み取る。例を挙げると、いま実際の値が、Δθ
TH＝０（度/0.1s）、α＝０（km/h/0.1s）、Ne＝3000
（rpm）とする。これを第10図のファジィラベルに当て
はめると、破線で示す如く、ΔθTHのグレードは1.0、
αのグレードは1.0、Neのグレードは0.5となる。斯る場
合には最小値のグレードが、少なく共その範囲について
も他の全てのファジィラベルも満足していると云う意味
で関係するファジィラベル全体を示す評価となり、結果
としてルール１の評価は0.5となる。続いて、全てのル
ールに付いて同様の評価を行い、最大の評価値を得たル
ールを満足度が最も高いと云う意味で採択し、そのルー
ルで示す結論に従ってシフト位置が決定される。従っ
て、もしルール１が採択された場合にはシフトしないこ
とになる。

続いて、ルール２以降に付いて説明する。

ルール２ファジィラベル結論機関回転数Neのみ１速アップルールの含意「高回転では１速アップして機関を保護する」これは機関保護のルールであり、機関回転数が6000rpm
を超えるレッドゾーンに入るときは機関を保護するため
に１速アップするものである。尚、“１速アップ”なる
表現は１速分のシフトアップ、例えば２速であれば３速
に移ることを意味し、第１速に移ることを意味しない。
これは他のルールにおいても同様である。

ルール３ファジィラベル結論シフト後経過時間tSFT〔ｓ〕シフトせずスロットル変化量ΔθTH ルールの含意「シフト後すぐにはチェンジを行なわない」シフト後すぐにスロットルバルブが大きく踏まれないう
ちは運転者は変速意図を持たないと推定し、所定時間、
例えば1.6〜2.5秒程度の不感帯を設けるものである。

ルール４（ルール5,6）ファジィラベル結論現在のシフト位置S_FT0 ３速ダウン車速Ｖ〔km/h。以下同じ〕（２速、１速ダウン）スロットル開度θTH〔度。

以下同じ。尚、WOT ＝84度〕ルール含意「全閉・極低車速の場合は１速へ」ルール４からルール６まではスロットルが全閉で且つ車
速が極低速の場合に第１速にシフトダウンするルールで
あり、本ルールが現在シフト位置が第４速のとき、次の
ルール５が第３速のとき、ルール６が第２速のときであ
る。これらのルールは、シフトのイニシャル動作であ
る。

ルール７（ルール８）ファジィラベル結論現在のシフト位置S_FT0 ２速ダウン車速Ｖ（１速ダウン）スロットル開度θTH ルールの含意「全閉・低車速の場合は２速へ」本ルール及び次のルールはルール４〜６に類似するルー
ルであり、車速がそれ程戻っていない場合であっても尚
低速の場合には第２速へシフトする例を示す。

ルール９ファジィラベル結論スロットル開度θTH シフトせずスロットル変化量ΔθTH ルールの含意「スロットルが急激に戻った場合シフトの意志なしとし
て変速せず」これは制御が弛緩するのを防止するためのものであっ
て、主として制御テクニック上のものである。

ルール10 ファジィラベル結論現在のシフト位置S_FT0 第１速から第２速へアップ加速度変化量Δα〔km/h/ 0.1s/0.1s。以下同じ〕コントロールタフネスCT （第２速）変速後回転数Ne-SFT〔rpm。以下同じ〕（第２速）加速度α スロットル変化量ΔθTH ルールの含意「加速中の第１速から第２速へのシフトアップは加速度
がサチレートし、シフト後のコントロール性が良ければ
行う」加速度が増加して飽和しつつあり、スロットルは戻して
いない（踏んでいる途中）状態であれば第２速にアップ
する。而して、この場合にはアップすることから行先段
たる第２速でのコントロールタフネスを検索すると共
に、変速後回転数に付いても第２速での算出値を参照し
て評価する。

尚、このルールにおいては更に、コントロールタフネス
なる概念をパラメータとして使用し、シフトアップした
場合の状況をも予測した上で決定する。ここでコントロ
ールタフネスに付いて説明すると、これは発明者達の造
語に係る語であって、「スロットル開度θTHの変化に対
する車両の反応の適切度を表す係数」を意味するものと
して使用する。斯る概念は本発明が前述した如くに登板
時或いはキャンピングカー牽引時のシフトが頻繁に繰り
返されるビジー感を解消することを一つの目的とすると
ころから案出されたものである。即ち、上記した不都合
は駆動力から車両の外因的な負荷たる走行抵抗を減算し
て得られる余裕駆動力が十分確保されないことから生じ
るものであり、而して余裕駆動力の減少は駆動力自体が
減少するシフトアップ時において顕著となる。

この点に付いて第11図の駆動力線図を参照して説明する
と、いま機関回転数がNe0で走行しているとすると、全
開駆動力との差分たる余裕馬力相当分は図示の如くに示
される。この場合、走行抵抗は登板時においては勾配抵
抗が加わることから平坦路走行時よりも増加する。而し
て、この状態でスロットル開度がクルーズ開度に戻され
ると、従来の制御装置においては車速とスロットル開度
とから変速点が一義的に決定されることから自動的にシ
フトアップし、そのため機関回転数はNe1に低下し、全
開駆動力も低下することから余裕馬力相当分も減少し、
結果として再度シフトダウンが行われることとなる。斯
る如く、アップ、ダウン、アップが繰り返されて運転者
に煩瑣な感じを与えていたことは前述した通りである。

即ち、この場合には余裕馬力相当分に対して走行抵抗が
大きく、運転者の要求に対して車両が適切に反応するこ
とが出来ない状態にあり、斯る状態をシフト判断時に勘
案することが出来れば無意味なシフトアップを回避する
ことが出来る筈である。従って、本制御装置においては
此の車両の反応の適切度を余裕駆動力から捉えてコント
ロールタフネスなる概念で示すと共に、シフトアップの
判断に際しては斯る概念を考慮して決定することとし
た。このコントロールタフネスは余裕馬力相当分を検出
することが出来るものであればどの様なパラメータを用
いても良いが、本発明においては走行抵抗、特にその中
の勾配抵抗を使用して把握した。即ち、第12図に示す如
く、走行路の勾配は通常tanθ（＝高さh/長さ１）で示
される。この勾配tanθに基づいて第13図（ａ）乃至
（ｄ）に示す如く、各速度段についてメンバーシップ関
数μを定義した。各図とも定義域（横軸）に勾配（＋側
は登りを、−側は下りを示す）をとると共に、縦軸には
メンバーシップ値を定めている。概説すると、勾配が零
（平地）のときは余裕駆動力の減少が少ないことからメ
ンバーシップ値を1.0とすると共に、第１速は駆動力が
比較的大きいことからメンバーシップ値1.0が連続する
勾配範囲が大きく且つ勾配の増加にも関わらずメンバー
シップ値の減少が小さい大略台形状にする。更に、速度
段が上がるにつれてメンバーシップ関数を三角形状に狭
小化させ、特に最高段の場合には三角形を先鋭化させる
如く定義した。斯るコントロールタフネスのファジィラ
ベルは速度段毎にROM70d内に格納されており、実際の演
算に際してはシフト先の速度段に付いて算出する。例え
ば、ルール10の場合は、第１速から第２速へのアップを
予定しているので、第２速に付いて算出することにな
る。

ルール11 ファジィラベル結論現在のシフト位置S_FT0 シフトせず加速度変化量Δα 加速度α スロットル変化量ΔθTH ルールの含意「加速中と考えられないときはルール10の適用を行わな
い」本ルールはルール10の補足として設けられるものであ
り、加速中と考えられない場合にはルール10の採択を禁
止するために設けられたものである。即ち、ファジィ推
論においてプロダクションルールは評価値が最大となっ
たものが自動的に選択されるため、加速中ではなく従っ
てルール10の評価値もそれ程高くない場合であっても他
のルールの評価値が更に低ければルール10が採択されて
しまい、結果的に不適当な制御値が決定されてしまう。
それを避けるために本ルールにおいてはルール10のファ
ジィラベルの一、具体的には加速度αのメンバーシップ
関数があいまい集合で云うところの補集合をなしてい
る。即ち、加速度αはルール10においては増加方向にあ
る場合に（加速中を意味する）グレードが高くなる様に
設定されているのに対し、本ルールにあっては減少して
いる場合にグレードが大きくなる如くに決められてい
る。その結果、ルール10と類似した運転状態ではあるが
加速中でない点で大きく相違する際にはルール11におい
て加速度αのグレードが高くなり、よってルール10の採
択を妨げることが出来る。尚、本ルールにおいてはシフ
トを予定していないため、変速後回転数及びコントロー
ルタフネスに付いては参照しない。

ルール12 ファジィラベル結論現在のシフト位置S_FT0 変速せず加速度変化量Δα 加速度α スロットル変化量ΔθTH ルールの含意「加速度がサチレートしないと変速は行わない」本ルールもルール10と対をなすものであって、加速度変
化量Δαから加速度αが飽和していないことが判断され
れば未だ加速することが出来るので、変速しない旨定め
る。従って、本ルールにおいても加速度変化量Δαがル
ール10のそれと補集合をなしており、本条件に合致する
運転状態におけるルール10の採択を妨げる。

ルール13 ファジィラベル結論現在のシフト位置S_FT0 変速せず車速Ｖルールの含意「極低速では第２速にシフトアップする必要はないの
で、変速は行わない」ルール４〜８に類似するルールである。

ルール14 ファジィラベル結論現在のシフト位置S_FT0 １速アップスロットル変化量ΔθTH 車速Ｖ加速度α コントロールタフネス（第２速）ルールの含意「加速力が弱いときは車速によってシフトアップする」これは緩加速時のルールであり、スロットル操作がな
く、車速も安定していて運転者に加速の意図が余り見ら
れない運転状態、即ち緩やかに加速されている運転状態
において燃費向上のため１速分アップするものである。
前記の如く、急加速のときは加速度が飽和するので、そ
れを指標としてシフトアップを決定することが出来る
が、緩加速のときは斯る現象が見られないことから車速
を指標としてシフトアップを決定する。第２速へのアッ
プを予定するので、第２速のコントロールタフネスも評
価する。

ルール15 ファジィラベル結論現在のシフト位置S_FT0 １速アップ加速度変化量Δα （第２速から第３速へ）コントロールタフネスCT（第３速）変速後回転数Ne-SFT（第３速）加速度α スロットル変化量ΔθTH 「加速中の第２速から第３速へのシフトアップは加速度
がサチレートし、シフト後の車両のコントロールタフネ
スが良ければ行う」これは前記したルール10と同様のものであって、相違す
る点はルール10が第１速から第２速へのアップを規定し
ていたのに対し、第２速から第３速へのアップを規定す
る点のみである。従って、詳細な説明は省略する。尚、
ルール16,17もルール11,12に類似しており、ルール15の
補足的なものである。

ルール18 ファジィラベル結論現在のシフト位置S_FT0 変速せず機関回転数Ne スロットル変化量ΔθTH ルールの含意「加速を意図したスロットル操作が行われても回転数が
十分高いときは加速していくので、シフトしない」運転者がアクセルペダルをポンと踏んで加速を意図した
ときに本制御装置は其の意図を認識する。而して、その
場合にシフトダウンして駆動力を増して加速するか、或
いはダウンすることなく加速するかを回転数から判断す
る。即ち、回転数が高い場合には駆動力が大きいので、
シフトチェンジすることなく加速可能だからである。

ルール19 ファジィラベル結論現在のシフト位置S_FT0 １速アップスロットル変化量ΔθTH 車速Ｖ加速度α コントロールタフネスCT（第３速）ルールの含意「加速力が弱い場合は車速によってシフトアップする」ルール14に類似する規定であり、相違する点は現在のシ
フト位置が第２速であることと、その結果車速Ｖが30km
/hでメンバーシップ値1.0と上がっている点であり、残
余は同様である。

ルール20 ファジィラベル結論現在のシフト位置S_FT0 変速せずスロットル変化量ΔθTH 車速Ｖ加速度α ルールの含意「上と同じ場合でも車速が満たされていない場合はシフ
トアップしない」ルール14において斯る補足規定を設けず、ルール19にお
いて設けた理由は、ルール14は第１速にあることを予定
しているのに対して、ルール19は第２速にあることを予
定していることから、第２速の方が駆動力が減少するた
めに車速が満足されていることを要求したためである。
従って、ルール20の車速Ｖは、ルール19のそれの補集合
（低速側に付いてのみ）である如くに設定される。

ルール21〜26 これはルール15〜20に類似するものであって相違する点
は第３速から第４速へのシフトアップを意図する点のみ
である。

ルール27 ファジィラベル結論現在のシフト位置S_FT0 変速せず機関回転数Ne スロットル変化量ΔθTH ルールの含意「加速を意図したスロットル操作が行われえも回転数が
十分高いときには加速するので、ダウンせず」これはルール24と類似しており、同旨である。

ルール28 ファジィラベル結論スロットル開度θTH ３速アップスロットル変化量ΔθTH 加速度α コントロールタフネスCT（第４速）変速後回転数Ne-SFT（第４速）ルールの含意「加速からクルーズに移ろうとする意図が明確でシフト
アップ後のコントロール性が良いなら（３速）アップ」これは、加速度αから加速中であることが示されると共
に、スロットル開度θTHはクルーズ開度に戻されてお
り、且つ第４速で変速後回転数Ne-SFTも2000rpm付近に
入ることが予想される運転状態において、第４速でのコ
ントロールタフネスが良いならば３速アップして最高段
にシフトするものである。従って、本ルールで予定する
のは、現在のシフト位置が第１速にある場合である。

ルール29 ファジィラベル結論スロットル開度θTH 変速せずスロットル変化量ΔθTH 加速度α ルールの含意「前条件が加速ではないときはアップせず」これはルール28の補足であり、ルール28に類似する運転
状態であっても車速Ｖから加速状態が検知されない場
合、アップを回避するものである。従ってルール29の加
速度αはルール28の補集合をなしている。斯る構成によ
って従来技術に見られた如き不都合を回避することが出
来る。

ルール30〜33 前記したルール28,29と同様の趣旨であって予定する現
在のシフト位置が相違する点で異なるのみである。

ルール34 ファジィラベル結論現在のシフト位置S_FT0 ３速ダウンスロットル開度θTH 変速後回転数Ne-SFT（第１速）車速Ｖルールの含意「（スロットルが全開ならば変速後回転数が極端に高く
なければ）キックダウン」本ルールから最後のルール48まではキックダウンのルー
ルである。本ルールにおいては現在のシフト位置S_FT0が
第４速であり、スロットルが大きく踏み込まれ、第１速
での変速後回転数Ne-SFTも極めて高くなることがないこ
とが予想され、且つ車速Ｖが低い場合には３速ダウンし
て最下段にキックダウンするものである。尚、ルール35
〜37も同様に第４速にある場合のキックダウンであって
それぞれの車速の状態によりルールを分けて構成し、ス
ロットル開度等の相違に応じて、それぞれダウンの程度
を２速あるいは１速に止めるものである。

又、ルール38〜42は現在のシフト位置が第３速にある場
合のキックダウンを定めたものであり、ルール43〜44は
第２速にある場合のキックダウンを予定するものであっ
て、ルール35〜37と同種の規定である。

以上を前提として第９図のファジィプロダクションルー
ルの検索サブルーチン・フロー・チャートの説明に入る
と、先ずS300においてルール総数Ｎを読み取る。本実施
例の場合にはルール総数は44個である。

続いて、S302においてルールN₀を計数するカウンタをイ
ニシャライズして初期値を“ｎ＝1"（ルール１を意味）
にセットする。続いて、S304でマイクロ・コンピュータ
のRAM70eのメンバーシップ値μの演算欄（図示せず）を
初期化し、メンバーシップ値μ０＝1.0とする。

続いて、S306においてｎ番目のルールの結論部（変速段
数）を読み取る。従って、第１回のプログラム起動時に
おいてはルール１の結論たる“0"（シフトせず）が読み
取られることになる。

続いて、S308において読み取った変速段数が、第７図フ
ロー・チャートで算出されたダウン可能な最大変速段数
を超えるか否か判断し、もし当該ルールの予定する変速
段数が最大変速段数を超える場合には仮令そのルールが
選択されたとしても意味がないので、S310に移行して当
該ルールのメンバーシップ値μ０を0.0とする。又、S30
8で最大ダウン可能変速段数を超えていると判断される
場合は続いてS312において当該ルールの結論がアップ可
能な最大変速段数以内かどうか判断し、それを超える場
合には同様の理由からS310に移行する。

S312においても肯定された場合は続いてS316においてフ
ァジィラベルの総数Ｌを読み取り、S316においてファジ
ィラベルの個数を計数するカウンタの値１を初期値“1"
にセットする。このファジィラベルの個数は、例えばル
ール１にあっては４個と読み取られる。

続いて、S318においてｎ番目のルールの１番目のラベル
に付いて其のメンバーシップ値μn1を読み取る。これは
前述の如く、実際に検出した乃至は其れから演算した値
を定義域上にあてはめ、そこから上方に上げた垂線と波
形とが交差する位置のメンバーシップ値を読み取る作業
を意味し、初回プログラム起動時なのでルール１のΔθ
TH＝０（度/0.1s）、α＝０（km/h/0.1s）、Ne＝3000
（rpm）の中の最初の値、ΔθTHに付いてμ11＝1.0と読
み取ることを意味する。続いて、S320においてS304で初
期設定したμ０と全ステップで読み取ったμn1を比較
し、μn1がμ０より小さければS322においてμ０の値を
μn1に書き替え、次のS324においてラベルN₀をインクリ
メントし、S318に戻って同一のルール内において全ての
ファジィラベルのメンバーシップ値を順次読み取り、S3
26で読み終わったことが確認された後はS328において最
小メンバーシップ値μ０を其のルールｎのメンバーシッ
プ値μ0nとする。尚、S320でμ０の方がμn1より小さい
と判断された場合には直ちにS324にジャンプすると共
に、前述したS308,312で否定された場合にはメンバーシ
ップ値0.0がそのルールの最小値とされる（S310）。以
上のS300〜328において一のルールの最小メンバーシッ
プ値が選択される。

続いて、S330においてルール数ｎをインクリメントし、
次のS332においてルール総数に達したと判断される迄繰
り返し、達した後はS334に進んでメンバーシップ値が最
大となるルールを選択し、そのルールを採用する（S33
6）。

その後、再び第４図に戻り、S18において選択したルー
ルの結論に従って出力処理を行って変速する。即ち、出
力回路74、76を介してソレノイド36、38を励磁／非励磁
して所望のギヤ段を係合させる乃至はホールドする。

本実施例は上記の如く、スロットル開度乃至は車速等の
実測値のみならず、運転者の期待に対する車両側の反応
適合度をも勾配抵抗から定量的に測定してパラメータと
なすと共に、それらのパラメータに基づいてエキスパー
ト運転者の手動変速機車両で見られた判断・操作を分析
して帰納される制御則を複数個設定し、ファジィ推論を
通じて制御則を評価して最適制御値を選択する如く構成
したので、四囲の状況を含む車両の運転状態を多変数で
捉えて瞬時に処理し、よって手動変速機車両での熟練運
転者の判断・操作に類似する自動変速制御が可能となる
ものである。即ち、ファジィ手法を用いた制御によって
人間の手動変速動作に似たより適切な制御が可能とな
り、前記従来技術に見られた如き設定データに拘束され
る、乃至はスロットル開度と車速とから変速時点が機械
的に決定される等の不都合がない。又、開示したルール
を更に増やすことにより、エミッション対策に対応した
変速制御を実現することも可能であり、更にはユーザの
求める変速制御特性に一層フレキシブルに応えることが
出来る。この意味において、従来技術とは目的、構成及
び効果において全て異なるものである。

第14図乃至第15図は本発明の第２の実施例を示してお
り、第１実施例と相違する点は、先ずルール数を減少し
たことにある。これは第１実施例においては現在のシフ
ト位置毎に独立してルールを規定したのに対し、シフト
位置に関わりなく共通に規定することによって個数を削
減した。第２の点は、第１実施例においては所定の条件
下において選択されるのが望ましくないルールについて
は補集合を設けて対処していたのに対し、選択されたル
ールのメンバーシップ値を適宜設定した基準値、例えば
“0.5"と比較し、それ未満であれば当該ルールの採択を
中止し、前回採択されたルールをそのまま使用する如く
構成した点にある。

以下、これらの点に付いて簡単に説明すると、第14図は
第２実施例のルールを示す説明図であるが、図示の如く
にルール数は18個に減少している。個々のルールに付い
ては第１実施例と類似しているので、対応する第１実施
例ルールを示すに止める。尚、ここで使用するパラメー
タ及び単位も第１実施例と同種である。

ルール13〜18 ルール34〜44 次にルール選択の禁止に付いて説明すると、第15図は第
２実施例でのルール検索のサブルーチンを示すフロー・
チャートであって、第１実施例の第９図フロー・チャー
トを一部変更したものである（従って、変更部分のみ示
すに止めた）。以下説明すると、S332でルールの検索が
全て終了したと判断され、S334でメンバーシップ値が最
大となるルールが選択された後、S334aにおいて選択ル
ールのメンバーシップ値μ０を所定の基準値μref、例
えば前述した0.5と比較し、それを超えていればS336に
おいて当該ルールを採用すると共に、超えていない場合
はS334bに進んで今回のシフトをホールドするものであ
る。

第２実施例の場合には上述した如く、第１実施例の利点
に加えて、制御ルールが減少したことによってマイクロ
・コンピュータのメモリ容量を低減することが出来ると
共に、演算時間を短縮化することが出来る利点を備え
る。尚、ルール選択の禁止自体に関しては結果として評
価値が絶対的には低いにも関わらず相対的には高いルー
ルの選択を禁止することが出来る点では第１実施例と同
様であるので、利点も同様である。

（発明の効果）本発明に係る自動変速機の制御装置は、機関回転数、ス
ロットル開度、スロットル開速度、車速及び車両加速度
を含む機関乃至は車両の運転状態を検出する運転状態検
出手段、現在段から変速可能な全てのギヤ段について、
該ギヤ段に変速すれば生じるであろう運転状態の変化
を、路面傾斜角に基づいて算出された走行抵抗を通じて
求められる余裕駆動力の変化及び機関回転数の変化も含
めて予測する運転状態予測手段、前記検出されるべき運
転状態及び予測されるべき運転状態変化について予めフ
ァジィ集合におけるメンバーシップ関数を設定するメン
バーシップ関数設定手段、前記検出値及び予測値と設定
されたメンバーシップ関数とから複数個のファジィ・プ
ロダクション・ルールの１つを選択して変速ギヤ段を決
定する変速ギヤ段決定手段、及び、前記変速ギヤ段決定
手段の出力に応じて変速機構を駆動する駆動手段を備え
ると共に、前記変速ギヤ段決定手段は、所定の運転状態
において特定のファジィ・プロダクション・ルールの選
択を禁止する如く構成したので、四囲の状況を含む車両
の運転状態を多変数で捉えてファジィ推論を通じて瞬時
に処理することによって手動変速機車両においてエキス
パート運転者が行っていた変速判断・操作に類似する判
断・動作を制御中に実現することが出来、従来の装置に
比して一層的確に変速判断を行うことが出来る。また、
所定の運転状態において特定のファジィ・プロダクショ
ン・ルールの選択を禁止することで、不適切な制御値が
決定されることがない。よって、従来技術に見られる如
き予め設定された変速線図に基づいてスロットル開度と
車速とから機械的に変速時点を判断することがないた
め、刻々変化する運転状態に即応した変速制御を実現す
ることが出来る。更には、変速ルールを適宜決定するこ
とにより、エミッション対策に対応した変速制御或いは
ユーザ個々が求める変速特性に個別に応えることが出来
る変速制御を実現することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図は本発
明に係る自動変速機の制御装置の全体構成を示す概略
図、第３図は其の制御ユニットの詳細を示すブロック
図、第４図は該ユニットの動作たる変速メインルーチン
を示すフロー・チャート、第５図はその中の変速指令値
決定サブルーチンを示すフロー・チャート、第６図はそ
の中のパラメータ演算を説明する説明図、第７図は第５
図フロー・チャートの変速後回転数の算出サブルーチン
を示すフロー・チャート、第８図は其の算出例を示す説
明図、第９図は第５図フロー・チャートのファジィプロ
ダクションルール検索サブルーチンを示すフロー・チャ
ート、第10図は其のルールを示す説明図、第11図は該ル
ール中に使用されるコントロールタフネスの前提を示す
駆動力線図、第12図はコントロールタフネスの表す勾配
抵抗の説明図、第13図（ａ）乃至（ｄ）は各シフト位置
毎にメンバーシップ関数を与えたコントロールタフネス
を示す説明図、第14図は本発明の第２実施例で用いられ
るファジィプロダクションルールを示す説明図及び第15
図は該第２実施例でのルール検索スサブルーチンの要部
フロー・チャートである。 10……内燃機関本体、16……スロットル弁、18……機関
出力軸、20……トランスミッション、22……トルクコン
バータ、24……メインシャフト、26……カウンタシャフ
ト、30……油路、32,34……シフトバルブ、36,38……電
磁ソレノイド、42……ディファレンシャル装置、46……
後輪、50……スロットルセンサ、52……クランク角セン
サ、54……傾斜角センサ、56……車速センサ、60……変
速制御ユニット、62……レンジセレクタスイッチ、64…
…シフトポジションスイッチ、70……マイクロ・コンピ
ュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】a.機関回転数、スロットル開度、スロット
ル開速度、車速及び車両加速度を含む機関乃至は車両の
運転状態を検出する運転状態検出手段、 b.現在段から変速可能な全てのギヤ段について、該ギヤ
段に変速すれば生じるであろう運転状態の変化を、路面
傾斜角に基づいて算出された走行抵抗を通じて求められ
る余裕駆動力の変化及び機関回転数の変化も含めて予測
する運転状態予測手段、 c.前記検出されるべき運転状態及び予測されるべき運転
状態変化について予めファジィ集合におけるメンバーシ
ップ関数を設定するメンバーシップ関数設定手段、 d.前記検出値及び予測値と設定されたメンバーシップ関
数とから複数個のファジィ・プロダクション・ルールの
１つを選択して変速ギヤ段を決定する変速ギヤ段決定手
段、及び e.前記変速ギヤ段決定手段の出力に応じて変速機構を駆
動する駆動手段、を備えると共に、前記変速ギヤ段決定手段は、所定の運
転状態において特定のファジィ・プロダクション・ルー
ルの選択を禁止することを特徴とする自動変速機の制御
装置。
【請求項２】前記禁止は、該複数個のファジィ・プロダ
クション・ルールのメンバーシップ関数に補集合を設け
て行うことを特徴とする請求項１項記載の自動変速機の
制御装置。
【請求項３】前記禁止は、選択したファジィ・プロダク
ション・ルールのメンバーシップ値を基準値と比較し、
それを超えないときは一旦選択したルールを廃棄して行
うことを特徴とする請求項２項記載の自動変速機の制御
装置。
【請求項４】前記ファジィ・プロダクション・ルールが
手動変速機付き車両でなされる運転者の操作・判断に基
づいて作成されることを特徴とする請求項１乃至３項の
いずれかに記載の自動変速機の制御装置。