JPH0835437A - パワートレイン制御装置および制御方法 - Google Patents
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Abstract
用いずに、入力軸トルクやギア比などを精度良く演算推
定し制御するパワートレイン制御装置および制御方法を
提供する。 【構成】自動変速機2が非変速時か変速中かを変速状態
検出部62で判別し、変速中ではエンジン特性推定部6
1で、新たにエンジントルクやエンジンパワートレイン
の慣性分の補正量、補機トルクを含めて同様にギア比と
入力軸トルクを演算推定する。このとき、補機トルク補
正のため、変速開始直前の非変速時のポンプトルクと変
速開始直後のエンジントルクの偏差を補機トルクとして
学習し、この値を変速中の補機トルクとして与え、入力
軸トルクを演算推定する。 【効果】自動変速機にタービンセンサやトルクセンサを
用いずに、入力軸トルクやギア比などを精度良く演算推
定し制御することができる。
Description
動変速機で変換し車軸に伝達する動力伝達機構に係わる
自動車用のパワートレイン制御装置及び制御方法に関す
るものである。
で変速し車輪に伝達するシステムを備える自動車におい
て、自動変速機の入力回転数を用いて当該システムの制
御を行うものとしては、文献「自動車技術、Vol42,N
o.8,1988,p1017」に記載されている「Holdモー
ド付き電子制御自動変速機」の方法が知られている。こ
れは、外周に溝の彫られた円盤を自動変速機の入力軸に
設置し、その溝の回転周期などを電磁ピックアップ(タ
ービンセンサ)によって検出し、自動変速機の入力軸回
転数を計測する。そして、当該入力軸回転数を用いてエ
ンジンや自動変速機の制御を行うものである。
力軸回転数の検出に前記円盤とタービンセンサを必要と
していたため、コストが高くなるということ、重量も増
加するという欠点がある。したがって、本発明の目的
は、自動変速機の入力軸回転数や入力軸トルクを、スロ
ットル開度やエンジン回転数などの入力情報から精度の
低下を招くことなく演算推定するパワートレイン制御装
置及び制御方法を提供することにある。
バータを備えた自動変速機と、少なくとも一つのマイク
ロコンピュータを内蔵し前記エンジンおよび前記自動変
速機を制御する制御装置とから構成されるパワートレイ
ン制御装置において、前記エンジンおよび前記自動変速
機を制御するために用いる自動変速機の入力軸トルクお
よびギア比の数値情報を求める演算推定手段を備えるこ
とにより達成できる。
とスリップ比の関係などからエンジンやトルクコンバー
タの各種特性を実験から求めるようにする。その後これ
らをマップ化し、エンジンや自動変速機を制御するため
に必要な制御因子を入力軸トルクやギア比などと関連付
けて数式化し、マイクロコンピュータで演算できるよう
にする。
る。
1はエンジン、2は自動変速機(以下、ATとい
う。)、3はプロペラシャフト、4は差動装置、5は駆
動輪、6はATの油圧回路、7はATのコントロールユ
ニット(以下、ATCUという。)、8はエンジンのコ
ントロールユニット(以下、ECUという。)、9はエ
アークリーナ、10はエアーフローセンサ、11はスロ
ットル制御器、12は吸入マニホールド、13はインジ
ェクタである。ATの内部にトルクコンバータ14とギ
アトレイン15が分かれてあり、自動変速機のミッショ
ン出力軸回転検出センサ17も付設されている。ECU
8はクランク角センサ21、エアーフローセンサ10、
スロットルセンサ18などの入力信号を受取り、エンジ
ン回転数などを演算する。そして、インジェクタ13に
開弁駆動信号を出力し燃料量を制御する。また、アイド
ルスピードコントロールバルブ19(以下、ISCバル
ブという。)に開弁駆動信号を出力し補正空気量を制御
する。図示していないが、点火プラグに点火信号を出力
し点火時期などを制御する。一方、ATCU7はミッシ
ョン出力軸回転検出センサ17、AT油温センサ22な
どの入力信号と、ECU8から貰うエンジン回転数,ス
ロットル開度などの情報から諸演算を実行する。そし
て、油圧回路6の切り換え電磁弁20に開弁駆動信号な
どを出力する。
略構成を図2に示す。前記制御部分は少なくともバス3
4を挟んで、CPU33と入出力インタフェース回路3
8、およびROM35とRAM36から構成されてい
る。図1に示したようなATCU7とECU8が結ばれてい
る場合はLAN制御回路37が追加される。以下、本実
施例のもっとも特徴的な部分を説明する。図3は、非変
速時の状態のギア比r(Gp)と自動変速機の入力軸ト
ルクTr(以下、タービントルクという。)の演算推定
ブロック図である。ギア位置信号であるGPを入力して
ブロック40でギア比r(Gp)を求める。一方、ミッ
ション出力軸回転検出センサ17からの自動変速機の出
力軸回転数(以下、VSPという。)を入力する。非変
速時の自動変速機は所定のギア比に完全に締結してい
る。従って、ブロック44でVSPにギア比r(Gp)
を掛けると、自動変速機の入力軸回転数Nt(以下、タ
ービン回転数という。)が正確に求まる。
ンジン回転数Neで割り、トルクコンバータ14のスリ
ップ比eを求める。
ータ14のポンプ容量係数τ特性(以下、e−τ特性と
いう。)よりポンプ容量係数τを求める。トルクコンバ
ータの入力トルク、すなわち、トルクコンバータの入力
トルクTpは(数3)式で表せる。
クコンバータの入力トルクTpを求める。ブロック47
では、予め記憶させておいたトルクコンバータ14のト
ルク比t特性(以下、e−t特性という。)よりトルク
比tを求める。ブロック48で(数4)式によって、タ
ービントルクTtを求める。
ルクTtとを高精度に演算推定することができる。
締結していたギアから次のギアに締結を移行する過渡状
態におけるギア比r(Gp)とタービントルクTtの演
算推定ブロック図である。ブロック50で、予め記憶さ
せておいたエンジントルク特性マップより、エンジント
ルクTeを求める。図4ではスロットル開度TVOとエ
ンジン回転数Neの入力情報から、Teを求める例を示
している。しかし、これに限定されることなく、エンジ
ン吸入空気量Qaとエンジン回転数Neの関係、あるい
は、インジェクタパルス幅Tiとエンジン回転数Neの
入力情報からもほぼ同様にエンジントルクTeを求める
ことができるが、ここでは省略する。ブロック51に
は、図3で求めた変速直前の非変速時のトルクコンバー
タの入力トルクTp値が格納されており、このTp値は
スイッチ75を介し常時ブロック76のラッチ部にTp
値が書かれる。ここで変速指令信号が出力された時に、
スイッチ75が開き、ブロック76でTp値が記憶(ラ
ッチ)される。次に、このTpとブロック50で求めた
Teの偏差をブロック52で計算する。
である。この補機トルクTaccは、変速指令信号が出
力された時に、開かれるスイッチ73を介して、ブロッ
ク74のラッチ部に書かれ、変速指令信号が出力された
時に一時記憶され、変速中は、この一時記憶されたTa
cc値が演算に利用される。また、ブロック50にて求
められたエンジントルクTeは、常にブロック53に入
力されている。ここで、エンジン等の慣性分を考慮し過
渡時の精度向上のために、ブロック70にてエンジン回
転数Neの微分値(すなわち、マイコンでの実際の処理
は、離散系のため前回のサンプリング値と今回のサンプ
リング値との差によって算出)を算出し、またエンジン
等の慣性モーメントと2πと掛けた値(ブロック72)
Ie・dωe/dt(以下、図示上では、dωe/dt
をωeと示す。)を使用し、ブロック53にて、ブロッ
ク50で求めたTeと前記Taccと、エンジン等の慣
性補正分の差をとり、これをその時点での変速中のトル
クコンバータの入力トルクTp′とする。
示しており、本実施例で示すアップシフト変速の場合
は、エンジン回転数が変速により下降するため、dωe
/dt(エンジン回転数変化の傾きが右下がり)が負数
となり、結果的には、Te−Taccに対し、Ie・d
ωe/dt分だけ加算することとなる。また、ダウンシ
フト変速では、上記とは逆に、変速によりエンジン回転
数変化が上昇するために、dωe/dt(エンジン回転
数変化の傾きが右上がり)が正数となり、Te−Tac
cに対しIe・dωe/dt分だけ減少することとな
る。また、慣性モーメントを示すIe値は、実際には、
主にエンジン慣性モーメントと、その他にトルクコンバ
ータ,変速機等の慣性モーメントが含まれており、変速
機の変速段に等のような車両の状態により、複数の記憶
されたIe値を適宜選択した方がより高い精度での推定
演算が可能となる。次に、ブロック54では、ブロック
45で計算するエンジン回転数Neの2乗とTp′か
ら、(数3)式の逆計算により、ポンプ容量係数τを求
める。そして、ブロック55の予め記憶させておいた逆
e−τ特性より、スリップ比eを求める。ブロック56
では、(数2)式の逆計算より、eとNeの積をとり、タ
ービン回転数Ntを求める。ブロック57では、(数
7)式よりギア比r(Gp)を求める。
を求める。そして、tとブロック53で求めておいたT
p′から(数8)式より、ブロック58で変速中のター
ビントルクTtを求める。
対し二つのeの値を取る領域が存在し、このままではe
を求めることができない。
演算に使用するeの値の限定領域を示している。すなわ
ち、通常、スリップ比eが小さい領域は、自動車を発進
させるような状態の時のみである。上記したような変速
中ではこのようなeの小さい領域は存在しない。したが
って、図5のo−o線より情報のみの逆e−τ特性を利
用すればよく、これを解決できる。
ービントルクTtを求めることができる。
を示したブロック図である。ブロック60は、図3で詳
述した非変速時の状態の演算推定ブロックを包含してい
る。いわゆる、トルクコンバータ特性利用推定部であ
る。点線で囲んだブロック61は、図4で詳述した変速
中の状態の演算推定ブロックを包含している、いわゆ
る、エンジントルクマップ利用推定部である。変速中か
否かの判断はブロック62の変速中検出部で行う。これ
には、CURGP(現時点のギア位置)とNXTGP(こ
れから変速しようとしているギア位置)の信号により行
う。すなわち、両者の信号が同一の場合には、変速は完
了していると判断し、同一でない場合には変速中と判断
するロジックである。この判断信号となるCURGPと
NXTGPの生成方法については図7で後述する。ブロ
ック62で変速中と判断した初回の場合、これを変速開
始と判断し、その信号をブロック61cに送る。ブロッ
ク61cでは、ブロック61aで求めた変速開始直後のエ
ンジントルクTeと、ブロック60で求めた非変速時の
最新のトルクコンバータの入力トルクTpより、(数5)
式を用いて補機トルクTaccを記憶する。
令が来るまで保持し、ブロック61dで行われる変速中
のトルクコンバータの入力トルクTp′の演算に利用す
る。また、ブロック61eでは、エンジン等の慣性モー
メントとエンジン回転数の微分値により、エンジン等の
慣性補正分を求める。したがって、ブロック61dで
は、以上の結果をもとに、Tp′=(Te−Tacc)
−Ie・dωe/dt …(数6)(数6)式を用い
て、トルクコンバータの入力トルクTp′を求める。ブ
ロック61bではこのTp′をもとに図4で説明したよ
うにして、ギア比r(Gp),タービントルクTtを求
める。
61で求めたタービントルクTtの切り換え器である。
ブロック64は、ブロック60とブロック61で求めた
ギア比r(Gp)の切り換え器である。この両切り換え
器の切り換え動作は、ブロック62の変速中信号とブロ
ック65のコースト・エンブレ、ロックアップ(以下、
L/Uという。)判定部からの信号によって行われる。
ここで、ロックアップとは、トルクコンバータのポンプ
インペラとタービンインペラが油圧により機械的に結合
した状態のことである。コースト・エンブレとは、エン
ジンブレーキ作動状態のことである。その切り換えロジ
ックは次のようになる。
では、ブロック60のようなトルクコンバータ特性利用
の推定は不可能になる。この時は、ブロック65からの
L/U信号によりブロック61cを動作させ、(数5)式
を用いて補機トルクTaccを演算し、記憶する。そし
て、このTacc値を、ブロック65からL/U信号停
止指令が出力されるまで保持する。ブロック61dでの
トルクコンバータの入力トルクTp′の演算と、ブロッ
ク61bでのTt,r(Gp)の演算に利用する。すな
わちL/U信号が出ている間はブロック61を利用して
求める。コースト・エンブレ時においては、トルクコン
バータのタービンインペラの車輪側からの回転駆動に伴
い、ポンプインペラが回転駆動され、エンジンも回転駆
動される。すなわち、トルクコンバータは通常とは逆の
駆動状態となるので、上述したe−t特性、e−τ特性
はそのまま利用することができなくなる。この逆駆動状
態の場合は、e−t特性、e−τ特性をあらかじめ実験
により求めて記憶させておき、この特性を利用して演算
推定をおこなう。
時、スロットル開度は全閉であり、エンジントルクTe
は小さな値でもあることから、略一定値とした特性を採
用している。
さない。そこでブロック66でタービントルクTt=p
(一定値)を用いるというものである。
イムチャートの一例を示している。図7はアップシフト
の場合を示している。出力軸回転数VSPとエンジン回
転数Ne、あるいは、出力軸回転数VSPとスロットル
開度TVOなどによって描かれ、そして記憶された変速
線図(シフトスケジュール)上のいずれかの変速線を実
運転点が横切ると変速指令が出る(図7のa点)。この
変速指令信号が出ている間は、前述した”変速中の状
態”と判断され、変速中の演算推定ロジックが実行され
る。a点以前は、図3で示した手順でギア比r(G
p)、タービン回転数Nt、スリップ比e、トルクコン
バータの入力トルクTp、タービントルクTtを演算し
て求める。a点以降は図4で示した手順でギア比r(G
p)やタービントルクTtなどを演算して求める。ま
ず、a点で求めたエンジントルクTeと、a点の直前に
求めておいたトルクコンバータの入力トルクTpより、
(数5)式により補機トルクTaccを求め、この値を
a−e期間、すなわち、変速中の期間記憶保持する。こ
のTacc値を用いて(数6)式により変速中のトルク
コンバータの入力トルクTp′を所定の演算周期ごとに
求める。同時にスリップ比e、タービン回転数Ntも求
める。b点に達すると、ギアの締結状態が変わりはじ
め、エンジン回転数Neがそれまでの上昇特性から、下
降特性に転移する。このNeの変化により、r(G
p)、e、Tp′、Tt、Ntは図示のようにb−d間
で大きく変化する。d点に達するとギアの締結が終了
し、エンジン回転数Neは再び上昇特性に転ずる。本実
施例では、変速指令信号の停止を次のような方法で行う
例を示している。ギア比r(Gp)に対し、所定のスラ
イスレベルS/Lを設け、演算して求めたr(Gp)が
S/L以下になったらタイマーtmをΔt時間だけ起動
し、e点で終了するように設定する。このタイマー終了
点を変速指令信号の停止点とするものである。しかし、
この方法にこだわる必要はなく、a点から任意の設定時
間でタイマーを働かせ停止させる方法でも良い。e点に
達すると再び“非変速時”のロジックに戻り、図3に示
した手順で各々の数値を演算推定する。ここまで、求め
てきたTtと、r(Gp)および終減速比を用いること
により駆動軸トルクを求めることができる。
ービン回転数や、自動変速機の入力軸トルク、すなわ
ち、タービントルクを精度の低下を招くことなく推定で
きるようにすることを外周に溝の彫られた円盤とタービ
ンセンサのような検出手段を用いなくても、安価で軽量
な自動車用のパワートレイン制御装置及び制御方法を提
供することができる。
6…油圧回路、7…ATCU、8…ECU、14…トル
クコンバータ、15…ギアトレイン、17…ミッション
出力軸回転検出センサ、18…スロットルセンサ、19
…ISCバルブ、21…クランク角センサ、22…AT
油温センサ。
Claims (8)
- 【請求項1】少なくとも一つのマイクロコンピュータを
内蔵し、エンジンと自動変速機とからなるパワートレイ
ンを制御するパワートレイン制御装置において、前記自
動変速機の入力軸トルクおよびギア比の数値情報を求め
る演算推定手段を備えたことを特徴とするパワートレイ
ン制御装置。 - 【請求項2】少なくとも一つのマイクロコンピュータを
内蔵し、エンジンと自動変速機とからなるパワートレイ
ンを制御するパワートレイン制御装置において、入力情
報を検出する入力情報検出手段と、前記入力情報と前記
エンジンの出力軸トルクの関係を示すエンジン特性マッ
プと前記自動変速機のポンプ容量係数または/およびト
ルク比を示すトルクコンバータ特性マップを記憶する記
憶手段と、前記自動変速機の入力軸回転数,スリップ
比,前記自動変速機のトルクコンバータの入力トルク、
前記エンジンまたは/および前記自動変速機の慣性モー
メント、及び、前記エンジンの補機トルクを求める計算
式を用いて、前記自動変速機の入力軸トルクおよびギア
比の数値情報を求める演算推定手段とを備えたことを特
徴とするパワートレイン制御装置。 - 【請求項3】請求項2の記載において、前記入力情報は
少なくともエンジン回転数,スロットル開度,自動変速
機の出力軸回転数,ギア位置信号の何れかひとつである
ことを特徴とするパワートレイン制御装置。 - 【請求項4】エンジンと自動変速機とからなるパワート
レインを制御するパワートレイン制御方法において、前
記自動変速機が所定のギア比に締結している非変速時
に、入力情報から、前記自動変速機のギア比,入力軸回
転数,スリップ比,非変速時のトルクコンバータの入力
トルク,前記自動変速機の入力軸トルクを推定し、前記
入力軸トルクおよび前記ギア比の数値情報に基づいて、
前記エンジンおよび前記自動変速機を制御することを特
徴とするパワートレイン制御方法。 - 【請求項5】エンジンと自動変速機とからなるパワート
レインを制御するパワートレイン制御方法において、前
記自動変速機が一定のギアに締結していない変速期間中
に、入力情報と、前記エンジンまたは/および前記自動
変速機の慣性モーメントを考慮した補正分を表す慣性補
正分演算値からエンジンの出力軸トルクを演算し、変速
開始直後の前記出力軸トルクと変速開始直前の非変速時
の前記自動変速機のトルクコンバータの入力トルクの数
値情報とから、前記エンジンの負荷となる補機トルクを
推定し、該補機トルクを記憶し、該補機トルクと前記出
力軸トルクの数値情報とから、変速中の前記トルクコン
バータの入力トルクを推定し、スリップ比と前記自動変
速機の入力軸トルクを推定し、前記入力情報を前記スリ
ップ比から、前記自動変速機の入力軸回転数と変速中の
ギア比を推定し、前記入力軸トルク及び前記ギア比の数
値情報に基づいて、前記エンジンおよび前記自動変速機
を制御することを特徴とするパワートレイン制御方法。 - 【請求項6】エンジンと自動変速機とからなるパワート
レインを制御するパワートレイン制御方法において、前
記自動変速機が非変速時、且つ、前記自動変速機のトル
クコンバータが直結状態の時には、入力情報から前記エ
ンジンの出力軸トルクを演算し、前記トルクコンバータ
が直結状態になった直後の前記出力軸トルクと、直結状
態になる直前の前記トルクコンバータの入力トルクの数
値情報とから、前記エンジンの負荷となる補機トルクを
推定し、該補機トルクを記憶し、前記エンジンまたは/
および前記自動変速機の慣性モーメントを考慮した補正
分を表す慣性補正分演算値により前記出力軸トルクを補
正して補正出力軸トルクを求め、該補正出力軸トルクと
前記補機トルクとから前記トルクコンバータが直結状態
の前記トルクコンバータの入力トルクを推定し、前記自
動変速機のスリップ比と入力軸トルクを推定し、前記入
力情報と前記スリップ比とから、前記トルクコンバータ
が直結状態のギア比を推定し、前記入力軸トルクおよび
前記ギア比の数値情報に基づいて、前記エンジンおよび
前記自動変速機を制御することを特徴とするパワートレ
イン制御方法。 - 【請求項7】請求項4の記載において、エンジンブレー
キが作用して車両の速度が減速状態に移行した時、前記
入力軸トルクの値に予め設定した所定値を与えるように
したことを特徴とするパワートレイン制御方法。 - 【請求項8】請求項2,5,6の少なくとも何れかひと
つの記載において、前記エンジンまたは/および前記自
動変速機の慣性モーメントを考慮した補正分を表す慣性
補正分演算値は、複数個記憶しており、車両の状態によ
り少なくとも何れかひとつを選択できることを特徴とす
るパワートレイン制御方法。
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|---|---|---|---|
| JP17231294A JP3524161B2 (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 自動変速機の制御方法および制御装置、並びに自動車 |
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- 1995-07-25 US US08/506,631 patent/US5658213A/en not_active Expired - Fee Related
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