专利名称：车辆用控制装置和车辆用控制方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆用控制装置和一种车辆用控制方法，所述车辆用控制装置和所述车辆用控制方法用于基于包括与车辆所要求的驱动力相当的值在内的车辆状态，根据用于判定有级式自动变速器的档位的预存储换档模式切换所述有级式自动变速器的档位。更具体地说，本发明涉及一种提供有多个换档模式并从所述多个换档模式中选择一个换档模式的技术。
背景技术：
通常，自动变速器的操作被控制成使得根据预先储存的换档图(换档表)即所谓的换档模式使用加速器踏板操作量(或节气门开度)和车速作为参数获得基于实际加速器踏板的操作量或实际车速所确定的档位。在日本专利公报No.2002-187460中公开了在车辆中实现这种技术的示例。同时，日本专利公报No.07-277038中公开的车辆也是已知的，其中档位和发动机转矩的控制(在下文中，称之为“驱动力要求控制”)被执行成通过使用车辆所要求的驱动力作为加速器踏板操作量可获得更适当的驱动力，所述加速器踏板操作量是用于设定换档模式的参数之一。基于包括加速器踏板操作量或车辆是否在上坡/下坡路上行驶在内的车辆状态计算车辆所要求的驱动力(在下文中，适当时称之为“要求驱动力”)。
然而，当选择可获得所要求的驱动力的档位时，发动机转速变为高转速区域中的速度。因此，由于驾驶员所感觉到的不舒适感觉可能会使其驾驶性能恶化，可能会降低燃料效率，并且可能会增加有毒废气(CO2、NOX等)量。另一方面，当选择高于可获得油泵损失的档位的档位以使得发动机转速不会变为高转速时，可能不会获得所要求的驱动力，并且可能无法以期望方式驾驶车辆。
发明内容
针对上述情况提出本发明。本发明的目的是提供一种车辆用控制装置，它包括有级式自动变速器和换档控制装置，所述换档控制装置基于包括与车辆要求的驱动力相当的值在内的车辆状态，根据具有用于判定是否执行从一个档位到相邻档位换档的换档线的预存储换档模式来控制所述自动变速器的操作。所述车辆用控制装置具有多个换档模式，并且基于车辆状态，从所述多个换档模式中适当地选择一个换档模式，以便维持由驱动力要求控制获得的适当驱动力与驾驶性能的提高、燃料效率的提高以及有毒废气(CO2、NOX等)量的抑制之间的平衡。
依照本发明的一个方面，提供了一种车辆用控制装置，它包括有级式自动变速器和换档控制装置，所述换档控制装置基于包括与车辆所要求的驱动力相当的值在内的车辆状态，根据具有用于判定是否执行从一个档位到相邻档位换档的换档线的预存储换档模式来控制所述自动变速器的操作。所述车辆用控制装置包括换档模式选择装置，它用于基于所述车辆状态，从至少包括有第一换档模式和第二换档模式的多个换档模式中选择一个换档模式。在第一换档模式中，所述换档线设定成使得由所述档位的变速比和发动机输出特性确定的车辆的驱动力在从一个档位到相邻档位换档时连续和平滑地变化。在第二换档模式中，所述换档线设定成使得用于获得所述车辆的驱动力的发动机转速不在预定的高转速区域。
依照本发明的另一个方面，提供了一种车辆用控制方法，所述车辆包括有级式自动变速器和换档控制装置，所述换档控制装置基于包括与车辆所要求的驱动力相当的值在内的车辆状态，根据具有用于判定是否执行从一个档位到相邻档位换档的换档线的预存储换档模式来控制所述自动变速器的操作。所述控制方法包括以下步骤储存第一换档模式，在所述第一换档模式中，所述换档线设定成使得由所述档位的变速比和发动机输出特性确定的车辆的驱动力在从一个档位到相邻档位换档时连续和平滑地变化；储存第二换档模式，在所述第二换档模式中，所述换档线设定成使得用于获得所述车辆的驱动力的发动机转速不在预定的高转速区域；以及基于所述车辆状态选择所述第一换档模式或所述第二换档模式。
上述车辆用控制装置和车辆用控制方法是用于包括有级式自动变速器和用于基于包括与车辆所要求的驱动力相当的值在内的车辆状态，根据具有用于判定是否执行从一个档位到相邻档位换档即是否执行所谓的驱动力要求控制的换档线的预存储换档模式来控制所述自动变速器的操作的换档控制装置的车辆用控制装置和车辆用控制方法。在所述控制装置和控制方法中，基于所述车辆状态，从至少包括有第一换档模式和第二换档模式的多个换档模式中选择一个换档模式。在所述第一换档模式中，所述换档线设定成使得由所述档位的变速比和发动机输出特性确定的车辆的驱动力在从一个档位到相邻档位换档时连续和平滑地变化。在所述第二换档模式中，所述换档线设定成用于获得所述车辆的驱动力的发动机转速不在预定的高转速区域。因此，当选择第一换档模式时，尽管选择可获得车辆所要求的驱动力的档位，但是与该驱动力相对应的发动机转速变成高转速区域中的转速，这样会导致其中由于发动机转动导致操作感觉恶化，即由于驾驶员所感觉到的不舒适感觉导致驾驶性能恶化、燃料效率降低并且有毒废气(CO2、NOX等)量增加的区域。另一方面，当选择第二换档模式时，尽管避免了其中与驱动力相对应的发动机转速变成其中由于发动机转动而导致操作感觉恶化的高转速区域中的转速的区域，但是也不会获得所要求的驱动力。因此，通过换档控制装置根据由换档模式选择装置基于车辆状态选择的换档模式控制自动变速器的操作。因此，能够实现维持通过驱动力要求控制实现的适当驱动力的获得与驾驶性能的提高、燃料效率的提高以及有毒废气(CO2、NOX等)量的抑制之间的平衡的控制。
在车辆用控制装置和车辆用控制方法中，当执行其中以与加速器踏板操作量无关的方式控制车速的自动车速控制时，可基于车辆行驶状态，从多个换档模式中选择一个换档模式，同时由所述自动车速控制控制车速。
依照上述车辆用控制装置和车辆用控制方法，在其中以与加速器踏板操作量无关的方式控制车速的自动车速控制期间，基于车辆行驶状态，从多个换档模式中选择一个换档模式。因此，在控制车速的同时由换档控制装置根据换档模式控制自动变速器的操作。因此，能够实现维持通过驱动力要求控制实现的适当驱动力的获得与驾驶性能的提高、燃料效率的提高以及有毒废气(CO2、NOX等)量的抑制之间的平衡的控制。
在车辆用控制装置和车辆用控制方法中，在其中以与加速器踏板操作量无关的方式控制车速的自动车速控制期间，可基于驾驶员的要求，从多个换档模式中选择一个换档模式。
依照上述车辆用控制装置和车辆用控制方法，在其中以与加速器踏板操作量无关的方式控制车速的自动车速控制期间，基于驾驶员的要求，从多个换档模式中选择一个换档模式。因此，在控制车速的同时由换档控制装置根据换档模式控制自动变速器的操作。因此，能够实现维持通过驱动力要求控制实现的适当驱动力的获得与驾驶性能的提高、燃料效率的提高以及有毒废气(CO2、NOX等)量的抑制之间的平衡的控制。
在车辆用控制装置和车辆用控制方法中，可基于由换档控制装置执行的自动变速器的操作是换高档还是换低档，从多个换档模式中选择一个换档模式。
依照上述车辆用控制装置和车辆用控制方法，基于由换档控制装置执行的自动变速器的操作是换高档还是换低档，从多个换档模式中选择一个换档模式。因此，当所述操作是换低档以便增加驱动力时，通过驱动力要求控制获得适当的驱动力。另一方面，当所述操作是换高档以便减小驱动力时，实现了通过驱动力要求控制实现的驾驶性能的提高、燃料效率的提高以及有毒废气(CO2、NOX等)量的抑制。
在车辆用控制装置和车辆用控制方法中，当自动变速器的操作是换低档时，可选择第一换档模式，并且所述换档控制装置可根据第一换档模式执行换低档。
依照上述车辆用控制装置和车辆用控制方法，当自动变速器的操作是换低档时，选择第一换档模式，并且所述换档控制装置根据第一换档模式执行换低档。因此，通过驱动力要求控制获得了适当的驱动力。另外，当所述操作是其中需要增加驱动力的换低档时，即使与该驱动力相对应的发动机转速处于高转速区域中，也可抑制驾驶员的不舒适感觉。
在车辆用控制装置和车辆用控制方法中，所述第一换档模式和第二换档模式中的每一个可具有用作用于判定是否执行从一个档位到相邻档位换档的换档线的换高档线和换低档线。另外，在选择第二换档模式的情况下，当车辆状态在换档控制装置根据第二换档模式的换高档线将自动变速器的档位增加到n档之后进入由第一换档模式限定的n档区域时，可由第一换档模式取代第二换档模式。
依照上述车辆用控制装置和车辆用控制方法，所述第一换档模式和第二换档模式中的每一个具有用于判定是否执行从一个档位到相邻档位换档的换档线的换高档线和换低档线。另外，在选择第二换档模式的情况下，当车辆状态在换档控制装置根据第二换档模式的换高档线将自动变速器的档位增加到n档之后进入由第一换档模式限定的n档区域时，由第一换档模式取代第二换档模式。在换档控制装置根据第二换档模式的换高档线将自动变速器的档位增加到n档之后，在车辆状态进入由第一换档模式限定的n档区域之前，由第一换档模式取代第二换档模式，从而避免自动变速器的档位不稳定。也就是说，可避免这样的情况发生，即，当档位切换为n档并且因此不能执行到“n-1”档的换低档时，车辆状态相对于第一换档模式的换低档线处于换低档侧(“n-1”档侧)。
在车辆用控制装置和车辆用控制方法中，在第一换档模式中，所述换高档线和所述换低档线可设定成使得由换档控制装置执行的自动变速器的换高档和换低档形成滞后。在选择第二换档模式的情况下，当换档控制装置根据第二换档模式的换高档线增加自动变速器的档位时，可由第一换档模式的换高档线取代第二换档模式的换高档线。当车辆状态已朝向换高档侧越过第一换档模式的换高档线时，可由第一换档模式的换低档线取代第二换档模式的换低档线。
依照上述车辆用控制装置和车辆用控制方法，在第一换档模式中，所述换高档线和所述换低档线设定成使得换档控制装置所执行的自动变速器的换高档和换低档形成滞后。在选择第二换档模式的情况下，当换档控制装置根据第二换档模式的换高档线增加自动变速器的档位时，由第一换档模式的换高档线取代第二换档模式的换高档线。当车辆状态已朝向换高档侧越过第一换档模式的换高档线时，由第一换档模式的换低档线取代第二换档模式的换低档线。因此，在车辆状态已穿过第一换档模式所形成的滞后区域之后，换档模式切换为第一换档模式。因此，可避免第一换档模式中的换档振动(不稳定，hunting)，也就是说，可在换高档之后所执行的换低档中可靠地实现滞后。
另外，在车辆用控制装置和车辆用控制方法中，当自动变速器的操作是换高档时，可选择第二换档模式，并且所述换档控制装置可根据第二换档模式执行换高档。
依照上述车辆用控制装置和车辆用控制方法，当自动变速器的操作是换高档时，选择第二换档模式，并且所述换档控制装置根据第二换档模式执行换高档。因此，实现了通过驱动力要求控制实现的驾驶性能的提高、燃料效率的提高以及有毒废气(CO2、NOX等)量的抑制。另外，在其中所要求的驱动力较小的换高档的情况中，即使驱动力不足，也可抑制驾驶员所感觉到的不舒适感觉。
在车辆用控制装置和车辆用控制方法中，所述第一换档模式和第二换档模式中的每一个可具有用作用于判定是否执行从一个档位到相邻档位换档的换档线的换高档线和换低档线。在选择第一换档模式的情况下，当车辆状态在换档控制装置根据第一换档模式的换低档线将自动变速器的档位降低到m档之后进入由第二换档模式限定的m档区域时，可由第二换档模式取代第一换档模式。
依照上述车辆用控制装置和车辆用控制方法，所述第一换档模式和第二换档模式中的每一个具有用于判定是否执行从一个档位到相邻档位换档的换档线的换高档线和换低档线。在选择第一换档模式的情况下，当车辆状态在换档控制装置根据第一换档模式的换低档线将自动变速器的档位降低到m档之后进入由第二换档模式限定的m档区域时，由第二换档模式取代第一换档模式。在换档控制装置根据第一换档模式的换低档线将自动变速器的档位降低到m档之后，在车辆状态进入由第二换档模式限定的m档区域中之前，由第二换档模式取代第一换档模式，从而避免自动变速器的档位不稳定。也就是说，可避免这样的情况发生，即，当档位切换为m档并且因此不能执行到“m+1”档的换高档时，车辆状态相对于第二换档模式的换高档线处于换高档侧(“m+1”档侧)。
而且，在车辆用控制装置和车辆用控制方法中，在第二换档模式中，所述换高档线和所述换低档线设定成使得由换档控制装置执行的自动变速器的换高档和换低档形成滞后。在换档模式选择装置选择第一换档模式的情况下，当换档控制装置根据第一换档模式的换低档线降低自动变速器的档位时，换档模式选择装置可用第二换档模式的换低档线取代第一换档模式的换低档线。而且，当车辆状态已朝向换低档侧越过第二换档模式的换低档线时，换档模式选择装置可用第二换档模式的换高档线取代第一换档模式的换高档线。
依照上述车辆用控制装置和车辆用控制方法，在第二换档模式中，所述换高档线和所述换低档线设定成使得由换档控制装置执行的自动变速器的换高档和换低档形成滞后。在换档模式选择装置选择第一换档模式的情况下，当换档控制装置根据第一换档模式的换低档线降低自动变速器的档位时，换档模式选择装置用第二换档模式的换低档线取代第一换档模式的换低档线。而且，当车辆状态已朝向换低档侧越过第二换档模式的换低档线时，换档模式选择装置用第二换档模式的换高档线取代第一换档模式的换高档线。因此，在车辆状态已穿过第二换档模式所形成的滞后区域之后，换档模式切换为第二换档模式。因此，可避免第二换档模式中的换档振动，也就是说，可在换低档之后所执行的换高档中可靠地实现滞后。
参考以下附图，通过阅读本发明示例性实施例的以下详细描述可更好地理解上述和其它目的、特征、优点、技术和工业意义，其中
图1是示出应用本发明的动力传输装置的视图；图2A是示出在给定速度下相对于节气门开度的驱动力曲线的示例的图表，其中比较了通过执行驱动力要求控制的本实施例中的换低档所改变的驱动力与通过现有技术中的换低档所改变的驱动力；图2B是示出输出驱动力随时间的变化的图表，其中比较了通过执行驱动力要求控制的本实施例中的换低档所改变的驱动力与通过现有技术中的换低档所改变的驱动力；图3是示出换档控制功能的主要部分的功能框图，所述换档控制功能通过驱动力要求控制确定自动变速器的档位，并且所述换档控制功能包含在与距离控制电脑和防抱死制动电脑相连接的发动机控制电脑中，所述距离控制电脑和防抱死制动电脑中的每一个具有用作车辆用控制装置的功能；图4A是示出优先考虑要求驱动力的一个换档模式(第一换档模式)的示例的图表；图4B是示出优先考虑操作感觉和燃料效率的一个换档模式(第二换档模式)的示例的图表；图5A是示出换档模式的四个状态的视图；图5B是示出相邻档位即n档和“n-1档的第一换档模式和第二换档模式的换档线，以及n档下的马力的极限线的图表，如图4中的情况一样；图6是示出在由车速和档位设定的车速下在本实施例中通过驱动力要求控制使用第一换档模式的换低档和使用第二换档模式的换高档的驱动力图(表)，其中使用节气门开度和驱动力作为参数预先储存该驱动力图；图7是示出在由于进一步踏下加速器踏板而进行的换低档期间驱动力随时间的变化的图表；图8是示出在换高档期间发动机转速和驱动力相对于车速的变化的视图；图9是表示驱动力图(表)的图6的另一种模式，其中示出在给定车速下通过驱动力要求控制使用第一换档模式的换低档和使用第二换档模式的换高档；以及图10是用于描述换档控制功能的主要部分的流程图，所述换档控制功能通过驱动力要求控制确定自动变速器的档位，并且所述换档控制功能包含在与距离控制电脑和防抱死制动电脑相连接的发动机控制电脑中。
具体实施例方式
在以下的描述和附图中，将参照示例性实施例详细地描述本发明。
图1是示出应用本发明的动力传输装置10的视图。图1是用于描述发动机控制电脑80(在下文中，将称之为“ECU80”)的输入/输出系统的主要部分的框图，所述ECU80用作电子控制单元，即用于包含动力传输装置10的车辆的控制单元，所述车辆例如是前置发动机前轮驱动(FF)车辆和前置发动机后轮驱动(FR)车辆。在图1中，发动机12是诸如汽油机、柴油机之类的内燃机，并且是通过燃烧燃料产生驱动力的驱动力源。发动机12所产生的驱动力经由用作液压动力传输装置的液力变矩器14输入自动变速器16中，并且从输出轴18处经由末级减速齿轮单元(减速齿轮单元、差速齿轮单元)(未示出)、车轴(车桥)等传输到驱动轴。在下文中，在本实施例中，驱动力F是施加到驱动轮接触的路面的驱动力/制动力。
自动变速器16是所谓的有级式自动变速器，其中从多个档位中可选择性地获得一个档位，也就是说，档位可切换。自动变速器16在预定变速比γ下增加或降低输入其中的转速，并且输出已增加或降低的转速。自动变速器16例如是行星齿轮式的有级式自动变速器，其中根据诸如离合器和制动器之类的液压摩擦接合装置的操作组合可选择性地获得多个档位，其中每个离合器和制动器通过液压致动器接合。在自动变速器16中，例如，实现了六个前进档、一个倒档和空档中的一个，并且执行根据每个档位的变速比γ的速度改变。自动变速器16的每个液压摩擦接合装置由液压控制回路22控制，所述液压控制回路22使用主压力(line pressure)作为初始压力。所述主压力是通过从与发动机12机械相连并且由发动机12直接驱动的机械油泵20中产生的液压压力而获得的。所述主压力是用于接合自动变速器16的每个液压摩擦接合装置的最大接合压力。
进气管24和排气管26与发动机12相连接。其打开/关闭由节气门致动器28控制的电子节气门30被设在进气管24中。基本上，电子节气门30被控制成使得其开度变为与加速器踏板操作量Acc相对应的节气门开度θTH，所述加速器踏板操作量Acc表示驾驶员所要求的输出量。
另外，例如靠近于驾驶员座位设置了包括换档杆40并且用作换档范围选择操作装置的换档操作装置38。换档杆40被设置成其可被操纵到以下位置中的一个处与用于实现其中自动变速器16中的动力传输线路被中断的空档状态并且用于锁定自动变速器16的输出轴18的P范围相对应的停车位置“P”；与用于后退行驶的R范围相对应的后退行驶位置“R”；与用于实现其中自动变速器16中的动力传输线路被中断的空档状态的N范围相对应的空档位置“N”；与其中档位以自动换档模式在从第一档到第六档的范围内自动地切换的D范围相对应的前进行驶位置“D”(最快速度范围位置)；与其中档位在从第一档到第五档的范围内自动切换并且在每个档位上施加发动机制动的5th范围相对应的第五发动机制动行驶位置“5”；与其中档位在从第一档到第四档的范围内自动切换并且在每个档位上施加发动机制动的4th范围相对应的第四发动机制动行驶位置“4”；与其中档位在从第一档到第三档的范围内自动切换并且在每个档位上施加发动机制动的3rd范围相对应的第三发动机制动行驶位置“3”；与其中档位在第一档与第二档之间自动切换并且在每个档位上施加发动机制动的2nd范围相对应的第二发动机制动行驶位置“2”；以及与其中车辆在第一档下行驶并且施加发动机制动的L范围相对应的第一发动机制动行驶位置“L”。
下面将详细地描述从P范围到L范围的每个换档范围。P范围和N范围中的每一个是在未使得车辆行驶时选择的非行驶范围。R范围是用于使得车辆倒退的倒退范围。D范围、5th范围、4th范围、3rd范围、2nd范围和L范围中的每一个是用于使得车辆前进行驶的前进行驶范围(在下文中，称之为“前进范围”)。D范围也是最快速度行驶范围。5th范围、4th范围、3rd范围、2nd范围和L范围中的每一个不仅用作用于增加车辆的驱动力F的范围而且还用作用于发动机制动行驶的发动机制动行驶范围(在下文中，称之为“发动机制动范围”)。
在车辆中，设置有曲轴位置传感器32，所述曲轴位置传感器32检测与发动机转速NE相对应的曲轴转角(位置)ACR(°)和曲轴位置；涡轮转速传感器34，所述涡轮转速传感器34检测液力变矩器14的涡轮转速NT，即，自动变速器16的输入转速NIN；输出轴转速传感器36，所述输出轴转速传感器36检测输出轴18的转速NOUT；换档位置传感器42，所述换档位置传感器42检测换档杆40的操作位置PSH；加速器踏板操作量传感0器46，所述加速器踏板操作量传感器46检测加速器踏板操作量Acc，即根据与表示驾驶员所要求的输出量的值相对应的踏下量操纵的加速器踏板44的操作量；节气门位置传感器48，所述节气门位置传感器48检测电子节气门30的节气门开度θTH；进气量传感器50，所述进气量传感器50检测发动机12的进气量QAIR；等。以下信号从这些传感器中传输到ECU80表示与发动机转速NE相对应的曲轴转角(位置)ACR(°)和曲轴位置的信号；表示涡轮转速NT(＝输入转速NIN)的信号；表示与车速V相对应的输出轴转速NOUT的信号；表示换档杆操作位置PSH的信号；表示加速器踏板操作量Acc的信号；表示节气门开度θTH的信号；表示进气量QAIR的信号；等。
以下信号从ECU80中输出用于驱动节气门致动器28以便获得与加速器踏板操作量Acc相对应的节气门开度θTH的信号；用于控制要根据进气量QAIR从燃料喷射阀52中喷射的燃料喷射量FEFI的喷射信号；用于控制点火器54执行的发动机16的点火正时的点火信号；用于控制用于驱动液压控制回路22中的换档阀的换档电磁阀以便切换自动变速器16的档位的信号；用于驱动用于控制主压力的线性电磁阀的指令信号；等。
ECU80包括所谓的微电脑，所述微电脑具有CPU、ROM、RAM、输入/输出接口等。ECU80根据预先储存在ROM中的程序同时使用RAM的临时存储功能处理信号。例如，在发动机12的输出控制中，由节气门致动器28使用主要包含在ECU80中的发动机电脑82(在下文中，称之为“E-CPU82”)控制电子节气门30的节气门开度θTH(％)，燃料喷射阀52被控制以便控制燃料喷射量，并且点火器54被控制以便控制点火正时。在节气门开度控制中，节气门致动器28根据预先储存的使用例如与加速器踏板的操作量相对应的加速器踏板操作量Acc(％)和节气门开度θTH作为参数的图(关系图)，基于实际加速器踏板操作量Acc(％)被驱动，并且节气门开度θTH随着加速器踏板操作量Acc增加而增加。应该注意的是，E-CPU82可以与加速器踏板操作量Acc无关的方式控制电子节气门30的节气门开度θTH。
在其中自动变速器16的档位被自动切换的换档控制中，取代预先储存的使用例如加速器踏板操作量Acc(％)或节气门开度θTH(％)以及车速V(km/h)作为参数的图(关系图)，即所谓的换档模式(其中所述换档模式通常由包含在ECU80中的变速器电脑(在下文中，称之为AT-CPU84)使用)的换档图，使用预先储存的使用所要求驱动力FDEM(N)和车速V(km/h)作为参数的换档模式(例如，参考图4A和图4B)。根据该换档模式，基于实际要求驱动力FDEM(N)和车速V(km/h)确定要在自动变速器16中获得的档位，并且液压控制回路22的电磁阀被驱动以便能够获得所确定的档位和接合状态。然后，通过E-CPU82所执行的发动机12的输出控制获得与所要求驱动力FDEM(N)相对应的发动机转矩TE。用于获得车辆的所要求驱动力FDEM(N)的上述控制是所谓的驱动力要求控制。
图2A和2B示出通过其中执行驱动力要求控制的本实施例中的换低档改变的驱动力F与通过其中根据使用加速器踏板操作量Acc(或节气门开度θTH)和车速V(km/h)作为参数的换档模式执行换档控制的现有技术中的换低档所改变的驱动力F之间的比较。图2A中的实线分别示出在“n+1”档和n档中相对于节气门开度θTH的驱动力F(N)。在图2A中粗实线所示的实施例中，由E-CPU82以与加速器踏板操作量Acc无关的方式控制电子节气门30的节气门开度θTH(％)以使得驱动力F根据要求驱动力FDEM连续和平滑地增加，其中所述驱动力FDEM在从“n+1”档到n档的换低档之前和之后连续和平滑地增加。与之相反，在虚线所示的现有技术中，由于驱动力F没有随所要求驱动力FDEM增加，因此驱动力F由于通过换低档从“n+1”档到n档的变速比的变化而突然地增加(发生过冲)。图2B示出驱动力F随时间的变化。如图2B所示，在粗实线所示的实施例中，不会发生过冲，并且驱动力F连续和平滑地变化。在虚线所示的现有技术中，由于换低档会导致发生过冲。图2B中的A部分示出所谓的下冲，所述下冲根据自动变速器16的换档过渡周期期间的液压摩擦接合装置的接合操作和脱离操作之间的重叠量而发生。因此，通过驱动力要求控制可抑制在现有技术中可能发生的由于过冲而导致的不舒适感觉，因此提高驾驶性能。
换档模式的换档线用于判定实际车速V是否已越过表示实际要求驱动力FDEM的水平线，也就是说用于判定实际车速V是否已超过数值(换档点车速)VS，在所述数值VS下应执行换档线上的换档。换档模式的换档线被预先储存为上述数值VS的延续部分(continuation)，即，换档点车速。同时，换档模式的换档线用于判定实际要求驱动力FDEM(N)是否已越过表示实际车速V的竖直线，也就是说，用于判定实际要求驱动力FDEM(N)是否已超过数值K，在所述数值K下应执行换档线上的换档。换档模式的换档线被预先储存为上述数值K的延续部分，在所述数值K下应执行换档。
另外，ECU80具有以与加速器踏板操作量无关的方式执行用于控制车速的自动车速控制即所谓的巡航控制的功能。在自动车速控制中，提供了在车辆间距离与车速成比例的情况下保持本车辆与前方车辆之间的距离的功能。更具体地说，除ECU80以外，本实施例中的车辆还包括距离控制电脑86(在下文中，称之为“D-CPU86”)和防抱死制动电脑88(在下文中，称之为“S-CPU88”)，用作用于自动车速控制的电子控制单元。
在例如转向盘的右侧上设置有巡航控制开关56。巡航控制开关56包括用于确定巡航控制的操作(ON)/未操作(OFF)的主开关；用于在执行巡航控制的同时设定车速(ON)的车速设定开关；用于将所设定的车速改变为更高速度的加速开关；用于输出用于解除巡航控制的操作的解除信号的解除开关；等。车辆间距离切换开关58在巡航控制期间将本车辆与前方车辆之间的距离设定为相对于车速预先设定的给定车辆间距离。给定车辆间距离具有三个级“远”、“中等”和“近”。来自于这些开关的操作信号被传输到ECU80。
在车辆的前部中设置有激光雷达传感器60。激光雷达传感器60计算本车辆正在行驶的行车道上是否存在前方车辆，本车辆与前方车辆之间的距离，与前方车辆的相对速度等，并且将计算结果传输到D-CPU86。例如，激光雷达传感器60包括激光发射器、光线接收部、光线发射部、微电脑等。所述微电脑计算从由激光发射器输出的激光光线被向前辐射直到在前方车辆的反光镜等上反射的激光光线返回到光线接收部时的时间，以及入射角。
制动器开关64检测制动器踏板62的下压，即，用于解除巡航控制的一个解除操作。表示制动器开关64的接通/断开的制动器信号BRE被传输到S-CPU88。从S-CPU88中输出用于驱动制动器致动器66的信号，其中制动器致动器66用于致动制动器。
在下文中，将详细描述巡航控制的示例，更具体地说，将详细描述使用激光雷达传感器60的激光巡航控制的示例。将使用四个控制状态，即恒速控制、减速控制、跟踪控制和加速控制的流程进行描述。首先，将描述恒速控制。例如，在巡航控制开关56的主开关接通的状态下，在车辆以80(km/s)的速度行驶时，通过将巡航控制开关56的车速设定开关接通而将80(km/s)的车速储存为给定车速。然后，储存80(km/s)的给定车速并且开始控制。当不存在前方车辆时，从ECU80中输出信号。该信号用于驱动用以调节电子节气门30的节气门开度θTH的节气门致动器28以获得给定车速。
接下来，将描述减速控制。当根据从激光雷达传感器60中传输的计算结果检测出前方车辆时，即当确定本车辆跟随的车辆时，将车速从上述给定车速降低到前方车辆的车速(目标跟踪车速V*)。此时，当减速要求信号从D-CPU86输入ECU80中时，ECU80输出用于驱动用以调节电子节气门30的节气门开度θTH的节气门致动器28的信号以获得目标跟踪车速V*。另外，当需要更大程度地降低车速时，通过自动变速器16的换低档操纵发动机制动器，或者S-CPU88通过根据来自于D-CPU86的要求驱动制动器致动器66而操纵制动器。
接下来，将描述跟踪控制。ECU80根据来自于D-CPU86的要求信号输出用于驱动用以调节电子节气门30的节气门开度θTH的节气门致动器28的信号以使得车辆间距离与车速成比例，车辆间距离切换开关58根据前方车辆的车速，基于从雷达激光传感器60中传输的计算结果，将所述车辆间距离设定为三个级“远”、“中等”和“近”中的一个。
接下来，将描述加速控制。当由于本车辆跟随的车辆变换车道或本车辆变换车道而判定出不存在前方车辆时，从ECU80中输出用于驱动用以调节电子节气门30的节气门开度θTH的节气门致动器28的信号以使得车速逐渐增加从而等于给定车速，然后车辆保持在给定车速下行驶。
下面将描述其中使用激光雷达传感器60的激光巡航控制被解除的情况的示例。在以下的情况中解除使用激光雷达传感器60的激光巡航控制巡航控制开关56的解除开关被接通以便输出解除信号的情况；巡航控制开关56的主开关被断开的情况；制动器踏板62被踏下并且制动器开关64被接通的情况；换档杆40从例如位置“D”、“5”和“4”中的一个位置被操纵到除位置“D”、“5”和“4”以外的一个位置的情况；换档杆操作位置PSH被切换为除位置“D”、“5”和“4”以外的一个位置的情况；在用于车辆的控制装置中已发生异常性的情况，例如，在激光雷达传感器60中已发生异常性的情况；等。
图3是示出换档控制功能的主要部分的功能框图，其中所述换档控制功能通过驱动力要求控制确定自动变速器的档位，并且所述换档控制功能包含在与D-CPU86和S-CPU88相连接的ECU80中，D-CPU86和S-CPU88中的每一个具有用作车辆用控制装置的功能。在图3中，车辆信息读取装置100从包含在车辆中的各个传感器中读取当前车辆信息。车辆信息读取装置100读取发动机曲轴转角Aca、发动机转速NE、涡轮转速NT(＝输入转速NIN)、与车速V相对应的输出轴转速NOUT、换档杆操作位置PSH、加速器踏板操作量Acc、节气门开度θTH、进气量QAIR、巡航控制开关56的主开关的接通/断开状态、巡航控制开关56的车速设定开关的接通状态、由巡航控制开关56的解除开关产生的解除信号、预先设定为三个级“远”、“中等”和“近”中的一个的给定车辆间距离、本车辆正在行驶的行车道上是否存在前方车辆、本车辆与前方车辆之间的距离、与前方车辆的相对速度的计算结果、表示与制动器踏板62是否踏下相对应的接通/断开的制动器信号BRE，等。车辆信息读取装置100从曲轴位置传感器32、涡轮转速传感器34、输出轴转速传感器36、换档位置传感器42、加速器踏板操作量传感器46、节气门位置传感器48、进气量传感器50、巡航控制开关56、车辆间距离切换开关58、激光雷达传感器60、制动器开关64等中读取上述信息。
自动车速控制装置102以与加速器踏板操作量Acc无关的方式自动地控制车速V。自动车速控制装置102执行例如使用激光雷达传感器60的激光巡航控制。
自动车速控制判定装置104基于由车辆信息读取装置100读取的车辆信息例如巡航控制开关56的主开关的接通/断开状态、巡航控制开关56的车速设定开关的接通状态、由巡航控制开关56的解除开关产生的解除信号、以及制动器信号BRE等，判定是否由自动车速控制装置102执行自动车速控制。
换档位置判定装置106基于例如由车辆信息读取装置100读取的换档杆操作位置PSH是否处于“D”位置，判定车辆是否正在自动变速器16的“D”范围中行驶。
要求驱动力计算装置108基于用于由自动车速控制装置102执行的自动车速控制的目标跟踪车速V*、驾驶员的要求、例如车辆是否在上坡路/下坡路上行驶的车辆状态等，计算车辆所要求的实际要求驱动力FDEM。要求驱动力计算装置108计算车辆所要求的实际要求驱动力FDEM，以便执行所谓的驱动力要求控制，在所述驱动力要求控制中，取代使用加速器踏板操作量Acc或节气门开度θTH作为共用参数，通过使用车辆所要求的实际要求驱动力FDEM作为用于设定换档模式的共用参数，确定可获得更适当的驱动力F的档位和发动机转矩NE，其中所述换档模式用在用于自动地切换自动变速器16的档位的换档控制中。例如，要求驱动力计算装置108计算目标车辆加速度G*(＝KG×(V*-V)；KG是通过试验等获得的常数，以使得可迅速获得目标跟踪车速V*)；并且计算所要求驱动力FDEM(＝m×G*；m是负载)。另外，要求驱动力计算装置108基于驾驶员的要求例如加速器踏板操作量Acc，获得要求驱动力FDEM。例如，要求驱动力计算装置108基于实际加速器踏板操作量Acc和车速V，根据用于单义地(univocally)限定要求驱动力FDEM的图(关系图)，获得要求驱动力FDEM，其中所述图使用加速器踏板操作量Acc和车速V作为参数被预先储存。
换档模式储存装置110将用在驱动力要求控制中的多种类型的换档模式储存在例如包含在ECU80中的ROM中。例如，换档模式储存装置110具有第一换档模式SP1和第二换档模式SP2。在第一换档模式SP1中，所述换档线设定成使得车辆的驱动力F在从一个档位到相邻档位换档时连续和平滑地变化。在第二换档模式SP2中，所述换档线设定成使得用于获得所述车辆的驱动力F的发动机转速NE不在高转速区域。在下文中，将详细描述第一换档模式SP1和第二换档模式SP2。
在诸如自动变速器16的有级式变速器中，需要选择适当的档位以获得车辆所要求的要求驱动力FDEM。通常，从可获得要求驱动力FDEM的档位中选择可获得最佳燃料效率的档位。然而，当选择可获得要求驱动力FDEM的档位时，发动机转速NE可变成高转速，并且驾驶员(乘客)可感觉到不舒适的感觉。因此，取决于具体情况，尽管实际驱动力F变得小于要求驱动力FDEM，也可选择使得发动机转速NE变为低转速的档位。在这种情况下，提高了驾驶性能，即，提高了驾驶员所感觉到的由于发动机转动的操作感觉，抑制了换档振动，提高了燃料效率，并且抑制了有毒废气(CO2、NOX等)量。
例如，在其中第一档的变速比γ1为“3.00”、第二档的变速比γ1为“2.00”、第三档的变速比γ3为“1.40”、末级减速齿轮单元的减速比i为“3.00”、驱动轮半径rD(轮胎半径)为0.3(m)、最大发动机转矩TEMAX为400(Nm)、以及最大发动机转速NEMAX为6000(rpm)的车辆中，当车速V为85(km/h)时，也就是说，当输出轴转速NOUT为2500(rpm)，并且要求驱动力FDEM为6000(N)(应该注意的是，液力变矩器14的变矩比为1.0)时，在第一档下最大驱动力FMAX(＝TEMAX×γ×i/rD)为12000(N)，在第二档下最大驱动力FMAX为8000(N)，并且在第三档下最大驱动力FMAX为5600(N)。另外，在第一档下发动机转速NE(＝NOUT×γ)为7500(rpm)、在第二档下发动机转速NE为5000(rpm)、在第三档下发动机转速NE为3500(rpm)。由于在第三档下不能获得要求驱动力FDEM，并且在第一档下发动机转速超过最大发动机转速NEMAX，因此将第二档选择为可获得要求驱动力FDEM的档位。然而，在第二档下发动机转速NE变为5000(rpm)的高转速。因此，如上所述，尽管实际驱动力F变得小于要求驱动力FDEM，也可选择第三档。在选择第二档的情况下，优先考虑要求驱动力的获得(在下文中，称之为“优先考虑要求驱动力”)。在选择第三档的情况下，优先考虑良好操作感觉和高燃料效率的获得(在下文中，称之为“优先考虑操作感觉和燃料效率”)。这样，制备其中优先考虑要求驱动力的换档模式和其中优先考虑操作感觉和燃料效率的换档模式。
图4A示出优先考虑要求驱动力的换档模式的示例。图4B示出优先考虑操作感觉和燃料效率的换档模式的示例。取代使用要求驱动力FDEM作为参数，使用与要求驱动力FDEM对应的要求马力(目标马力)EDEM(kW)(＝要求驱动力FDEM×驱动轮半径rD×驱动轮速度ND×2π/60/1000)作为一个参数设定这些换档模式。通过使用马力EDEM作为一个参数，可清楚地指示换档模式，这是由于马力E较线性地增加到高发动机转速侧上的数值。与之相反，驱动力F(发动机转矩TE)易于相对于发动机转速NE下降，尤其是在高发动机转速侧上。使用要求驱动力FDEM作为用于设定换档模式的参数。然而，取代要求驱动力FDEM，可使用与要求驱动力FDEM相对应的以下数值中的一个车辆加速度G、相对于路面的加速度、车速V(输出轴转速NOUT)、车轴上的转矩(驱动转矩TD)、传动轴(propellershaft)上的转矩、输出轴18上的转矩TOUT、液力变矩器14的涡轮轴(即，自动变速器16的输入轴)上的转矩TIN、发动机转矩TE等。由要求驱动力计算装置108计算与要求驱动力FDEM相对应的这些数值。
图4A示出优先考虑要求驱动力的换档模式。在该换档模式中，由虚线示出的用于换低档的换低档线(在下文中，称之为“低档线”)被设置在每个档位处的换档线不会超过每个档位处的马力E的极限线的区域中，而不是液力变矩器14和自动变速器16所产生的热量非常大的区域中，也不是发动机12的燃料效率和废气的燃烧性等较为恶劣的区域中。考虑到相对于低档线的滞后，粗实线所示的用于换高档的换高档线(在下文中，称之为“高档线”)被设置成防止换档振动。在优先考虑要求驱动力的换档模式中，换档线被设置成使得在换档之前和之后可连续和平滑地输出驱动力，这是由于每个档位处的换档线处于换档线不会超过每个档位处的马力E的极限线的区域中。也就是说，在该换档模式中，换档线被设定成使得在从一个档位到相邻档位换档时车辆的驱动力F连续和平滑地变化。在该换档模式中，所有的驱动力区域都可使用。另外，在其中优先考虑要求驱动力的图4A中的换档模式是作为第一换档模式SP1被储存在换档模式储存装置110中的换档模式的一个示例。在其中要求马力EDEM较小的区域中可获得满意的操作感觉的情况下，当可获得要求驱动力FDEM时，其中优先考虑要求驱动力的图4A中的换档模式可被设定为与其中优先考虑操作感觉和燃料效率的图4B中的换档模式相同的数值。在这种情况下，选择其中可获得最优燃料效率的换档模式。
图4B示出优先考虑操作感觉和燃料效率的换档模式。在这种换档模式中，由粗实线所示的用于换高档的高档线被设定在除与驱动力F相对应的发动机转速NE变为高转速并且驱动性能恶化的区域以外的区域中。考虑到相对于高档线的滞后，虚线所示的用于换低档的低档线被设定成避免换档振动。另外，换档模式可被设定成可获得最优燃料效率。驾驶性能恶化的区域是图4B中的阴影区域所示的区域，其中每个档位处的高档线超过每个档位处的马力E的极限线。因此，在优先考虑操作感觉和燃料效率的换档模式中，换档线被设定成用于获得所述车辆的驱动力F的发动机转速NE不在预定的高转速区域中，也就是说，驾驶性能恶化、燃料效率减小、废气恶化等的区域。在驾驶性能恶化的区域(图4B中的阴影区域)中，马力E未被输出。因此，当要求驱动力FDEM被设定为要求马力EDEM(N)为图4B中的阴影区域中的数值时，产生了其中用于要求驱动力FDEM的驱动力F未被输出的盲区。另外，在其中优先考虑操作感觉和燃料效率的图4B中的换档模式是作为第二换档模式SP2被储存在换档模式储存装置110中的换档模式的一个示例。
在自动车速控制装置102所执行的自动车速控制期间，换档模式选择判定装置112判定用于选择后面所述的换档控制装置116所执行的自动变速器16的换档控制所用的换档模式的条件。例如，换档模式选择判定装置112通过判定是否满足用于选择例如第一换档模式SP1的条件，判定是否满足用于选择储存在换档模式储存装置110中的第一换档模式SP1(优先考虑要求驱动力的换档模式)和第二换档模式SP2(优先考虑操作感觉和燃料效率的换档模式)中的一个换档模式的条件。也就是说，当满足用于选择第一换档模式SP1的条件时，换档模式选择判定装置112判定满足用于选择第一换档模式SP1的条件。另一方面，当满足用于选择第二换档模式SP2的条件时，换档模式选择判定装置112判定不满足用于选择第一换档模式SP1的条件。
当满足以下条件的至少一种时选择第一换档模式SP1(优先考虑要求驱动力的换档模式)。
(a)当前车速V和目标车速V*之间的差值或本车辆与前方车辆之间的当前距离与设定车辆间距离之间的差值为接近于目标值的预定阈值。例如，当目标车速V*为80(km/h)，当前车速V和目标车速V*之间的差值在±5到6(km/h)的范围内。也就是说，当选择第一换档模式SP1时，差值基本在目标值处。
(b)由于道路的倾斜度使得要求驱动力FDEM已改变或者当目标车速V*为常数时当前车辆间距离之间的差值已改变。也就是说，甚至在当本车辆暂时停止跟随前方车辆时，例如，当在选择第一换档模式SP1的情况下未获得上述状态(a)时，其中优先考虑要求驱动力的状态不需要被解除。
(c)由于由目标车速V*或道路倾斜增大导致要求驱动力FDEM的增加，已执行了换低档，并且仍未执行接下来的换高档(即，在由于目标车速V*或道路倾斜增大导致要求驱动力FDEM的增加已执行了换低档之后到执行接下来的换高档的期间)。也就是说，当由于要求高驱动力而执行换低档时，换高档未必是必需的。如果选择第二换档模式SP2时，当在换低档之后执行换高档时，可出现换档振动。因此，需要优先考虑要求驱动力直到执行了第一换档模式SP1中的换高档。
(d)当优先考虑操作感觉和燃料效率时，在档位下输出的驱动力F与要求驱动力FDEM之间的差值大于一阈值。也就是说，当驱动力F与要求驱动力FDEM之间的差值较大时，认为要求驱动力F是不足的，因此需要优先考虑要求驱动力以使得可迅速地执行换低档。
(e)目标车速与当前车速之间的差值低于一设定值，并且要求驱动力FDEM增加。例如，来自于驾驶员的要求增加要求驱动力FDEM，例如，设定的车速通过巡航控制开关56的加速开关的操作被更新，同时当选择优先考虑要求驱动力的换档模式时当前车速基本在目标值处。
当满足以下条件的至少一种时选择第二换档模式SP2(其中优先考虑操作感觉和燃料效率的换档模式)。
(a)当前车速和目标车速之间的差值或本车辆与前方车辆之间的当前车辆间距离与目标车辆间距离之间的差值等于或大于阈值。也就是说，当选择第二换档模式SP2时，当前车速或当前车辆间距离不接近目标值。在这种情况下，即使驱动力不足达到一定程度，也需要尽可能多地优先考虑操作感觉和燃料效率，这是由于车速仅需高于当前车速。
(b)例如，通过加速器踏板或巡航控制开关56的加速开关的操作，驾驶员执行的按钮操作作出加速的要求。也就是说，在选择第二换档模式SP2的情况下，当车速变得高于当前车速时，即使驱动力不足达到一定程度，驾驶员可感觉到加速的感觉，并且也需要尽可能多地优先考虑操作感觉和燃料效率。
(c)当优先考虑操作感觉和燃料效率时，在档位下可输出的驱动力F大于风压情况下的行驶阻力。也就是说，当优先考虑操作感觉和燃料效率时，档位下的加速大于一阈值。换句话说，当前档位下的最大驱动力FMAX具有储备能力。
(d)在预定周期内车速变得等于或高于阈值。也就是说，由于在加速中存在风压，因此可突然增加车速。
(e)驾驶员要求安静或高燃料效率。例如，驾驶员通过按钮操作和仪表板操作从输入装置(诸如设在驾驶员座位附近的开关和仪表板)中直接作出这样的要求。
(f)当优先考虑操作感觉和燃料效率时，在档位下输出的驱动力F与要求驱动力FDEM之间的差值小于阈值。也就是说，甚至当满足用于选择第一换档模式SP1的上述条件(a)-(e)中至少一个时，也需要尽可能多地优先考虑操作感觉和燃料效率。
(g)在预定周期内要求驱动力FDEM变得等于或小于设定值。也就是说，需要尽可能多地优先考虑操作感觉和燃料效率，这是由于当突然降低要求驱动力FDEM时驱动力F变得不足。例如，由于车辆行驶的道路从上坡路改变为平路，或从平路改变为下坡路，在本车辆跟随前方车辆的同时道路的倾斜度减小；目标车速减小；或由于车辆间距离变小而逐渐降低车速。
上述阈值和设定值是通过试验等预先设定的，以使得根据用于选择第一换档模式SP1或第二换档模式SP2的条件适当地选择换档模式。
换档模式选择装置114基于自动车速控制装置102所执行的自动车速控制期间的车辆状态自动地选择用于换档控制装置116所执行的自动变速器16的换档控制的换档模式。换档模式选择装置114基于车辆状态自动地选择换档模式，所述车辆状态例如包括车辆间距离和道路倾斜度在内的车辆行驶状态，或诸如通过按钮操作或加速器踏板操作的来自于驾驶员的要求，例如换档模式选择判定装置112所执行的判定结果。例如，当换档模式选择判定装置112判定满足用于选择第一换档模式SP1的条件时，换档模式选择装置114选择第一换档模式SP1作为换档模式。另一方面，当换档模式选择判定装置112判定不满足用于选择第一换档模式SP1的条件时，即，换档模式选择判定装置112判定满足用于选择第二换档模式SP2的条件时，换档模式选择装置114选择第二换档模式SP2作为换档模式。
在没有执行自动车速控制装置102的自动车速控制并且换档位置判定装置106判定车辆正在自动变速器16的“D”范围中行驶的情况下，换档模式选择装置114基于换档控制装置116所执行的自动变速器16的换档控制是换高档还是换低档，自动地选择用于换档控制的换档模式。自动变速器16的换档控制是换高档还是换低档用作不同于诸如车辆行驶状态或驾驶员的要求等车辆状态的车辆状态。例如，在根据由于进一步踏下加速器踏板44而导致的要求驱动力FDEM的增加而执行换低档(这是通过要求驱动力计算装置108而实现的)的换档控制的情况下，换档模式选择装置114选择第一换档模式SP1作为换档模式。另一方面，在根据由于松开加速器踏板44而导致的要求驱动力FDEM的减小而执行换高档(这是通过要求驱动力计算装置108而实现的)的换档控制的情况下，换档模式选择装置114选择第二换档模式SP2作为换档模式。当由于进一步踏下加速器踏板44而导致自动变速器16的换档操作为换低档时，可获得驱动力F。因此，甚至当发动机转速NE变成高转速时，也不易于降低驾驶性能。另一方面，当由于松开加速器踏板44而导致自动变速器16的换档操作为换高档时，即使驱动力F比要求驱动力FDEM小到一定程度，也需要提高驾驶性能。也就是说，当需要增加驱动力F时换档模式选择装置114选择第一换档模式SP1，并且当需要减小驱动力F时换档模式选择装置114选择第二换档模式SP2。
此外，换档模式选择装置114具有用作换档模式的状态的四个状态。换档模式选择装置114基于示为由车速V和要求驱动力FDEM(例如换档模式图中所示的要求马力EDEM)确定的车辆状态的车辆状态选择换档模式的四个状态中的一个。也就是说，换档模式选择装置114切换这四个状态中的换档模式的状态。
图5A和图5B示出换档模式的四个状态；第一换档模式SP1和第二换档模式SP2的换档线，所述换档线处于一个档位与相邻档位之间，即n档和“n-1”档之间；以及n档下的马力的极限线，如实线MAXn所示。如图5A所示，换档模式的四个状态与以下状态(a)到(d)相对应。
(a)当当前档位为“n-1”档时(状态1)，第二换档模式SP2的高档线和低档线都用作n档的高档线和n-1速度的低档线。
(b)当当前档位为n档时(状态2)，第一换档模式SP1的高档线用作n档的高档线而第二换档模式SP2的低档线用作n-1速度的低档线。
(c)当当前档位为n档时(状态3)，第一换档模式SP1的高档线和低档线都用作n档的高档线和n-1速度的低档线。
(d)当当前档位为“n-1”档时(状态4)，第一换档模式SP1的高档线用作n档的高档线而第二换档模式SP2的低档线用作n-1速度的低档线。
在换档模式处于“状态1”中的情况下，当自动变速器16的档位根据第二换档模式SP2的高档线UP2增加时，换档模式选择装置114将换档模式的状态切换为“状态2”。当车辆状态已朝向换高档侧越过第一换档模式SP1的高档线UP1时，换档模式选择装置114将换档模式的状态切换为“状态3”。在换档模式处于“状态3”中时，当自动变速器16的档位根据第一换档模式SP1的低档线DN1降低时，换档模式选择装置114将换档模式的状态切换为“状态4”。当车辆状态已朝向换低档侧越过第二换档模式SP2的低档线DN2时，换档模式选择装置114将换档模式的状态切换为“状态1”。
因此，在换档模式处于“状态1”中时，在自动变速器16的档位根据第二换档模式SP2的高档线UP2增加之后，在车辆状态进入由第一换档模式SP1所限定的n档之前，即，在车辆状态已越过第一换档模式SP1的高档线UP1之前，换档模式选择装置114将换档模式的状态切换为“状态3”。因此，可避免自动变速器16的档位不稳定。也就是说，可避免这样的情况，即，车辆状态相对于第一换档模式SP1的低档线DN1处于换低档侧(即，“n-1”档侧)、“n-1”档的低档线变得不存在、不能执行到“n-1”档的换低档。另外，在车辆状态已穿过第一换档模式SP1的高档线UP1与低档线DN1所形成的滞后区域之后，换档模式被切换为第一换档模式SP1。因此，可避免第一换档模式SP1中的换档振动，即，可在换高档之后执行的换低档中可靠地实现滞后。为了防止档位变得不稳定，当车辆状态已至少越过被假定为第一换档模式SP1的低档线DN1的线时，换档模式选择装置114将换档模式的状态切换为“状态3”。也就是说，当车辆状态处于图5B中在第二换档模式SP2的高档线UP2与第一换档模式SP1的低档线DN1之间形成的阴影区域中时，换档模式被保持在“状态2”中。为了防止档位变得不稳定，换档模式的状态可在不使用“状态2”的情况下从“状态1”切换为“状态3”。在这种情况下，当车辆状态处于阴影区域中时，换档模式被保持在“状态1”中。
同样，在换档模式处于“状态3”中时，在自动变速器16的档位根据第一换档模式SP1的低档线DN1降低之后，在车辆状态进入由第二换档模式SP2所限定的“n-1”档之前，即，在车辆状态已越过第二换档模式SP2的低档线DN2之前，换档模式选择装置114将换档模式的状态切换为“状态1”。因此，可避免自动变速器16的档位不稳定。也就是说，可避免这样的情况，即，当档位降低到“n-1”档时，车辆状态相对于第二换档模式SP2的高档线UP2处于换高档侧(即，n档侧)、n档的高档线变得不存在、不能执行n档的换高档。另外，在车辆状态已穿过第二换档模式SP2的高档线UP2与低档线DN2所形成的滞后区域之后，换档模式被切换为第二换档模式SP2。因此，可避免第二换档模式SP2中的换档振动，即，可在换低档之后执行的换高档中可靠地实现滞后。为了防止档位变得不稳定，当车辆状态已至少越过被假定为第二换档模式SP2的高档线UP2的线时，换档模式选择装置114将换档模式的状态切换为“状态1”。也就是说，当车辆状态处于图5B中在第二换档模式SP2的高档线UP2与第一换档模式SP1的低档线DN1之间所形成的阴影区域中时，换档模式被保持在“状态4”中。为了防止档位变得不稳定，换档模式的状态可在不使用“状态4”的情况下从“状态3”切换为“状态1”。在这种情况下，当车辆状态处于阴影区域中时，换档模式被保持在“状态3”中。
在下文中，将针对所选择的换档模式的状态切换，即由换档模式选择装置114根据点A到D的移动作出的切换作出描述，其中每个都被示为图5B中的车辆状态。当车辆状态从点A1变为点A2并且已越过第二换档模式SP2的高档线UP2时，档位从“n-1”档增加到n档并且换档模式的状态从“状态1”切换为“状态2”。然后，当车辆状态从点A2变为点A3并且已越过第一换档模式SP1的高档线UP1时，在档位保持在n档下的同时换档模式的状态从“状态2”切换为“状态3”。然后，当车辆状态从点A3变为点A4并且已越过第一换档模式SP1的低档线DN1时，档位从n档降低到“n-1”档并且换档模式的状态从“状态3”切换为“状态4”。
另外，当车辆状态从点B1变为点B2并且已越过第二换档模式SP2的高档线UP2时，档位从“n-1”档增加到n档并且换档模式的状态从“状态1”切换为“状态2”。然后，当车辆状态从点B2变为点B3并且已越过第二换档模式SP2的低档线DN2时，档位从n档降低到“n-1”档，并且换档模式的状态从“状态2”切换为“状态1”。在该切换过程中，在没有越过第一换档模式SP1的高档线UP1的情况下(在该情况中，没有越过被假定为第一换档模式SP1的低档线DN1的线)车辆状态从点B2变为点B3。因此，“n-1”档的低档线被保持在第二换档模式SP2的低档线DN2处。因此，防止档位不稳定。
此外，当车辆状态从点C1变为点C2并且已越过第一换档模式SP1的低档线DN1时，档位从n档降低到“n-1”档并且换档模式的状态从“状态3”切换为“状态4”。然后，当车辆状态从点C2变为点C3并且已越过第二换档模式SP2的低档线DN2时，档位保持在“n-1”档下，并且换档模式的状态从“状态4”切换为“状态1”。然后，当车辆状态从点C3变为点C4并且已越过第二换档模式SP2的高档线UP2时，档位从“n-1”档增加到n档并且换档模式的状态从“状态1”切换为“状态2”。
另外，当车辆状态从点D1变为点D2并且已越过第一换档模式SP1的低档线DN1时，档位从n档降低到“n-1”档，并且换档模式的状态从“状态3”切换为“状态4”。然后，当车辆状态从点D2变为点D3并且已越过第一换档模式SP1的高档线UP1时，档位从“n-1”档增加到n档，并且换档模式的状态从“状态4”切换为“状态3”。在该切换过程中，在没有越过第二换档模式SP1的低档线DN2的情况下，车辆状态从点D2变为点D3。因此，n档的高档线被保持在第一换档模式SP1的高档线UP1处。因此，防止档位不稳定。
换档控制装置116基于代表由与要求驱动力FDEM相对应的数值(例如实际要求马力EDEM)确定的车辆状态的车速V和与要求驱动力FDEM相对应的数值(例如实际要求马力EDEM)，根据换档模式选择装置114从多个换档模式中使用与要求驱动力FDEM相对应的数值(例如实际要求马力EDEM)和车速V作为参数所选择的换档模式，确定在自动变速器16中需要获得的档位，即，判定应执行从当前档位到所要实现的档位的换档，或换档模式状态。然后换档控制装置116控制自动变速器16的操作状态以使得可获得所判定的档位，也就是说，换档控制装置116向液压控制回路66输出用于切换液压摩擦接合装置(离合器和制动器)的接合状态的切换信号。
发动机控制装置118使用节气门致动器28控制电子节气门30的节气门开度θTH(％)以使得可获得用作要求马力EDEM的发动机转矩TE。而且，发动机控制装置118可通过使用燃料喷射阀52控制燃料喷射量，使用点火装置诸如点火器54控制点火正时等控制发动机转矩TE。例如，如图2A所示，根据在由车速和档位确定的给定车速下使用节气门开度θTH和驱动力F作为参数预先储存的驱动力图(表)确定用于获得实际要求驱动力FDEM的节气门开度θTH。
在图6中，在由车速和档位确定的给定车速下的预储存驱动力图(表)中示出本实施例中在驱动力要求控制中使用第一换档模式SP1的换低档和使用第二换档模式SP2的换高档。使用节气门开度θTH和驱动力F作为参数预先储存驱动力图。例如，在其中车辆行驶的道路从下坡路改变为平路或从平路改变为上坡路的情况下；在目标车速V*增加以便使得本车辆与前方车辆之间增加的距离等于设定车辆间距离的情况下；或在进一步踏下加速器踏板44的情况下，要求驱动力FDEM增加。此时，如粗实线所示，由换档控制装置116执行使用第一换档模式SP1的换低档，并且节气门开度θTH由发动机控制装置118控制以便获得要求驱动力FDEM。因此，根据要求驱动力FDEM输出连续和平滑的驱动力F，并且可连续地保持车辆间距离，本车辆可连续和平滑地跟随前方车辆，并且可连续和平滑地加速车速。另外，当驱动力F增加时，即使发动机转速NE变成高转速，也可避免驾驶员感到不舒适的感觉。因此，作为整个车辆可实现各方面协调的行驶。
图7示出当进一步踏下加速器踏板44时驱动力随时间的变化。图7中的粗实线示出使用第一换档模式SP1的换低档。与由虚线示出的使用第二换档模式SP2的换低档以及不同于驱动力要求控制并且由点划线示出的传统控制相比较，在该换低档中，根据实线所示的要求驱动力FDEM连续和平滑地输出驱动力F。
在图6中，阴影区域与图4B中的阴影区域所示的用于获得车辆的驱动力F的驾驶性能恶化的区域和其中与要求驱动力FDEM相对应的驱动力F未被输出的盲区相对应。也就是说，通过在图6中的驱动力图(表)中指示出图4B中的阴影区域获得了图6中的阴影区域。例如，在车辆行驶的道路从上坡路改变为平路或从平路改变为下坡路的情况下；在本车辆与前方车辆之间的距离变得短于设定车辆间距离并且车辆减速的情况下；或在松开加速器踏板44的情况下，要求驱动力FDEM降低。此时，如虚线所示，由换档控制装置116执行使用第二换档模式SP2的换高档，并且由发动机控制装置118执行用于获得要求驱动力FDEM的节气门开度θTH。因此，未使用驾驶性能恶化的区域。另外，即使驱动力F变得不足时，当要求驱动力FDEM降低时也可避免驾驶员感到不舒适的感觉。因此，作为整个车辆可实现各方面协调的行驶。
图8示出发动机转速NE和驱动力F相对于车速NOUT的变化。在图8中，粗实线示出使用第一换档模式SP1的换高档，而虚线示出使用第二换档模式SP2的换高档。实线A示出要求驱动力FDEM。实线F1到F5分别示出第一档到第五档下的最大驱动力FMAX。实线UP2是第二换档模式SP2的高档线。另外阴影区域是与图4B中的阴影区域相对应的用于获得车辆的驱动力F的驾驶性能恶化以及与用于获得要求驱动力FDEM的驱动力F未被输出的盲区相对应的区域。也就是说，通过在图8中的驱动力图中指示出第二换档模式SP2的高档线和图4B中的阴影区域而获得实线UP2和图8中的阴影区域。
如图8所示，在使用第一换档模式SP1的换高档中，发动机转速NE变为高转速并且驾驶性能恶化。与之相反，在使用第二换档模式SP2的换高档中，在发动机转速NE变为高转速之前执行换高档。因此提高了驾驶性能。在使用第二换档模式SP2的换高档中，从点A到点B，驱动力F相对于要求驱动力FDEM并非不足，并且可输出驱动力F。然而，从点B到点C，根据第二换档模式SP2的1-2高档线UP2(1-2)在点B处执行换高档。因此，如实线F2所示，在第二档下使得驱动力F等于最大驱动力FMAX2，并且驱动力F变得小于要求驱动力FDEM。从点B到点C，在使用第一换档模式SP1的换高档中，未执行换高档，并且驾驶性能恶化。然而，驱动力F相对于要求驱动力FDEM并非不足，并且可输出驱动力F。从点C到点E的状态、从点E到点G的状态以及相对于点G的高速侧上的状态中的每一个状态与从点A到点C的状态都是相同的。因此省略其描述。因此，根据车辆状态选择其中要求驱动力F与要求驱动力FDEM相一致的情况和其中尽管驱动力F小于要求驱动力FDEM但驾驶性能提高的情况，即，第一换档模式SP1和第二换档模式SP2中的一个。
图9是图6的另一种模式，其中在给定的车速下在驱动力图(表)中示出在本实施例中在驱动力要求控制中使用第一换档模式SP1的换低档和使用第二换档模式SP2的换高档。在换高档之后由发动机控制装置118执行的用于获得要求驱动力FDEM的节气门开度θTH的控制与图6中的不同。其它方面与图6中相同。因此，驱动力F相对于图9中阴影区域中的要求驱动力FDEM变得不足的事实与图6中的相同。
图10是用于描述换档控制功能的主要部分的流程图，所述换档控制功能用于确定在驱动力要求控制中自动变速器16的档位，所述换档控制功能包含在与D-CPU86和S-CPU88相连接的ECU80中。流程图中的程序在数秒到数十秒的短间隔下执行。
首先，在与车辆信息读取装置100相对应的步骤S1中，从包含在车辆中的各个传感器中读取当前车辆信息。例如，读取以下信息发动机曲轴转角Aca、发动机转速NE、涡轮转速NT(＝输入转速NIN)、与车速V相对应的输出轴转速NOUT、换档杆操作位置PSH、加速器踏板操作量Acc、节气门开度θTH、进气量QAIR、巡航控制开关56的主开关的接通/断开状态、巡航控制开关56的车速设定开关的接通状态、巡航控制开关56的解除开关所产生的解除信号、预先设定为三个级“远”、“中等”和“近”中的一个的设定车辆间距离、本车辆正在行驶的行车道上是否存在前方车辆、本车辆与前方车辆之间的距离、与前方车辆的相对速度的计算结果、表示与制动器踏板62是否踏下相对应的接通/断开的制动器信号BRE等。从曲轴位置传感器32、涡轮转速传感器34、输出轴转速传感器36、换档位置传感器42、加速器踏板操作量传感器46、节气门位置传感器48、进气量传感器50、巡航控制开关56、车辆间距离切换开关58、激光雷达传感器60、制动器开关64等中读取上述信息。
接下来，在与自动车速控制判定装置104相对应的步骤S2中，基于例如在步骤S1中读取的巡航控制开关56的主开关的接通/断开状态、巡航控制开关56的车速设定开关的接通状态、巡航控制开关56的解除开关所产生的解除信号以及制动器信号BRE等车辆信息，判定是否由自动车速控制装置102执行自动车速控制，例如，激光巡航控制。当在步骤S2中作出肯定判定时，在与要求驱动力计算装置108相对应的步骤S3中，使用用于激光巡航控制的目标车速V*计算车辆所要求的要求驱动力FDEM。例如，计算用于获得目标车速V*的目标车辆加速度G*(＝KG×(V*-V)；KG为常数，V为实际车速)，并且计算要求驱动力FDEM(＝m×G*；m是负载)。取代要求驱动力FDEM，可计算以下数值中的一种与要求驱动力FDEM相对应的要求马力(目标马力)EDEM、车辆加速度G、相对于路面的加速度、车速V(输出轴转速NOUT)、车轴上的转矩(驱动转矩TD)、传动轴上的转矩、输出轴18上的转矩TOUT、液力变矩器14的涡轮轴(即，自动变速器16的输入轴)上的转矩TIN以及发动机转矩TE。
接下来，在与换档模式选择判定装置112相对应的步骤S4中，判定是否满足用于选择储存在包含在ECU中的ROM中的用于驱动力要求控制的多个换档模式中的一个换档模式的条件。例如，判定是否满足用于选择第一换档模式SP1和第二换档模式SP2中的一个换档模式的条件。例如，当满足用于选择第一换档模式SP1的条件时，判定满足用于选择第一换档模式SP1的条件。当满足用于选择第二换档模式SP2的条件时，判定不满足用于选择第一换档模式SP1的条件。当在步骤S4中作出肯定判定时，在与换档模式选择装置114相对应的步骤S5中，选择第一换档模式SP1作为换档模式。当在步骤S4中作出否定判定时，在与换档模式选择装置114相对应的步骤S6中，选择第二换档模式SP2作为换档模式。
当在步骤S2中作出否定判定时，在与换档位置判定装置106相对应的步骤S7中，判定车辆是否正在自动变速器16的“D”范围中行驶，例如判定步骤S1中所读取的换档杆操作位置PSH是否处于“D”位置中。当在步骤S7中作出否定判定时，程序结束。另一方面，当在步骤S7中作出肯定判定时，在与要求驱动力计算装置108相对应的步骤S8中，取代步骤S3中所执行的要求驱动力FDEM的计算方法，基于驾驶员的要求或者例如车辆是否正在上坡路/下坡路上行驶的车辆状态，计算用于的车辆的要求驱动力FDEM。例如，基于作为驾驶员的要求的实际加速器踏板操作量Acc和车速V，根据用于单义地限定要求驱动力FDEM的图(关系图)获得要求驱动力FDEM，其中所述图使用加速器踏板操作量Acc和车速V作为参数被预先储存。
接下来，在与换档模式选择装置114相对应的步骤S9中，取代执行步骤S5和S6中的换档模式选择控制，当根据要求驱动力FDEM的增加执行换低档时，将第一换档模式SP1用作换档模式。当根据要求驱动力FDEM的降低执行换高档时，将第二换档模式SP2用作换档模式。另外，在包含在ECU中的ROM中，储存有换档模式的四个状态，所述四个状态是由第一换档模式SP1和第二换档模式SP2的高档线和低档线的组合构成的。基于由车速V和与要求驱动力FDEM相对应的数值(例如换档模式图中所示的要求马力EDEM)确定的车辆状态选择四个状态中的一个。也就是说，将换档模式的状态切换为这四个状态中的一个。
然后，在与换档控制装置116和发动机控制装置118相对应的步骤S10中，确定自动变速器的档位所变成的档位，即，基于与实际要求驱动力FDEM相对应的数值(例如要求马力EDEM)和车速V，根据步骤S5、S6或S9中选择的换档模式，作出从当前档位到目标档位换档的判定。然后，将用于控制自动变速器16的操作状态以便获得所确定的档位的切换信号，即，用于切换液压摩擦接合装置(离合器和制动器)的接合状态的切换信号输出到液压控制回路66。然后，由节气门致动器28控制电子节气门30的节气门开度θTH(％)以便可获得用于要求马力EDEM的发动机转矩TE。
如上所述，根据本实施例，包括自动变速器16；换档控制装置116(步骤S10)和发动机控制装置118(步骤S10)，所述换档控制装置116和发动机控制装置118基于包括与用于车辆的要求驱动力FDEM相对应的数值(例如要求马力(目标马力)EDEM)的车辆状态，根据预储存换档模式执行所谓的驱动力要求控制，即，控制自动变速器16的操作和发动机的输出以便获得与要求驱动力FDEM相对应的数值，其中所述预储存换档模式具有用于判定是否执行从一个档位到相邻档位换档的换档线。换档模式选择装置114(步骤S5、S6或S9)基于车辆状态自动地选择第一换档模式SP1和第二换档模式SP2中的一个。在第一换档模式SP1中，换档线设定成由所述档位的变速比和发动机输出特性确定的车辆的驱动力在从一个档位到相邻档位换档时连续和平滑地变化。在第二换档模式SP2中，所述换档线设定成用于获得所述车辆的驱动力F的发动机转速NE不在预定的高转速区域。因此，当使用第一换档模式SP1时，尽管选择可获得车辆的要求驱动力FDEM的档位，但是与驱动力F相对应的发动机转速NE变成高转速区域中的转速，并且产生了由于发动机转动感觉导致操作感觉恶化的区域。也就是说，由于驾驶员感觉到不舒适的感觉，因此驾驶性能恶化，燃料效率降低并且有毒废气(CO2、NOX等)量增加。另一方面，当使用第二换档模式SP2时，尽管防止了与驱动力F相对应的发动机转速NE变成高转速区域中的转速，并且可避免使用由于发动机转动导致操作感觉恶化的区域，但是不可获得要求驱动力FDEM。然后，根据换档模式选择装置114基于车辆状态选择的换档模式，由换档控制装置116控制自动变速器16的操作并且由发动机控制装置118控制发动机的输出。因此，能够实现维持由驱动力要求控制获得的适当驱动力与驾驶性能的提高、燃料效率的提高以及有毒废气(CO2、NOX等)量的抑制之间的平衡的控制。
另外，根据本实施例，在由用于以与加速器踏板操作量Acc无关的方式控制车速的自动车速控制装置执行的车速控制期间，换档模式选择装置114(步骤S5和S6)基于车辆行驶状态自动地选择第一换档模式SP1和第二换档模式SP2中的一个。因此，在车速控制期间，根据所选择的换档模式，由换档控制装置116(步骤S10)控制自动变速器16的操作并且由发动机控制装置118(步骤S10)控制发动机的输出。因此，能够实现维持由驱动力要求控制获得的适当驱动力与驾驶性能的提高、燃料效率的提高以及有毒废气(CO2、NOX等)量的抑制之间的平衡的控制。
另外，根据本实施例，在由用于以与加速器踏板操作量Acc无关的方式控制车速的自动车速控制装置执行的车速控制期间，换档模式选择装置114(步骤S5和S6)基于驾驶员的要求自动地选择第一换档模式SP1和第二换档模式SP2中的一个。因此，在车速控制期间，根据所选择的换档模式，由换档控制装置116(步骤S10)控制自动变速器16的操作并且由发动机控制装置118(步骤S10)控制发动机的输出。因此，能够实现维持由驱动力要求控制获得的适当驱动力与驾驶性能的提高、燃料效率的提高以及有毒废气(CO2、NOX等)量的抑制之间的平衡的控制。
另外，根据本实施例，换档模式选择装置114(步骤S9)基于由换档控制装置116执行的自动变速器16的操作是换高档还是换低档，自动地选择第一换档模式SP1和第二换档模式SP2中的一个。因此，当所述操作是换低档以便增加驱动力F时，所述驱动力连续和平滑地变化，并且由驱动力要求控制获得适当的驱动力。另一方面，当所述操作是换高档以便降低驱动力F时，通过驱动力要求控制可实现驾驶性能的提高、燃料效率的提高以及有毒废气(CO2、NOX等)量的抑制。
另外，根据本实施例，当自动变速器16的操作是换低档时，换档模式选择装置114(步骤S9)选择第一换档模式SP1，并且换档控制装置116(步骤S10)根据第一换档模式执行换低档。因此，通过驱动力要求控制可获得适当的驱动力。另外，在其中需要增加驱动力的换低档的情况中，即使与驱动力F相对应的发动机转速NE处于高转速区域中，也可抑制驾驶员的不舒适感觉。
另外，根据本实施例，当自动变速器16的操作是换高档时，换档模式选择装置114(步骤S9)选择第二换档模式SP2，并且换档控制装置116(步骤S10)根据第二换档模式执行换高档。因此，通过驱动力要求控制可实现驾驶性能的提高、燃料效率的提高以及有毒废气(CO2、NOX等)量的抑制。在其中驱动力F的要求量较小的换高档的情况中，即使驱动力F不足，也可抑制驾驶员的不舒适感觉。
另外，根据本实施例，第一换档模式SP1和第二换档模式SP2中的每一个具有用作用于判定是否执行从一个档位到相邻档位换档的换档线的换高档线和换低档线。在换档模式选择装置114(步骤S9)选择第二换档模式SP2的情况下，当车辆状态在换档控制装置116(步骤S10)根据第二换档模式SP2的换高档线将自动变速器16的档位增加到n档之后进入由第一换档模式SP1限定的n档区域时，换档模式选择装置114用第一换档模式SP1取代第二换档模式SP2。因此，在换档控制装置116根据第二换档模式SP2的换高档线将自动变速器16的档位增加到n档之后，在车辆状态进入由第一换档模式SP1限定的n档区域中之前，换档模式选择装置114用第一换档模式SP1取代第二换档模式SP2，从而避免自动变速器16的档位不稳定。也就是说，可避免这样的情况发生，即，当档位切换为n档并且因此不能执行到“n-1”档的换低档时，车辆状态处于相对于第一换档模式SP1的换低档线的换低档侧(“n-1”档侧)。
另外，根据本实施例，第一换档模式SP1和第二换档模式SP2中的每一个具有用作用于判定是否执行从一个档位到相邻档位换档的换档线的换高档线和换低档线。在换档模式选择装置114(步骤S9)选择第一换档模式SP1的情况下，当车辆状态在换档控制装置116(步骤S10)根据第一换档模式SP1的换低档线将自动变速器16的档位降低到m档之后进入由第二换档模式SP2限定的m档区域时，换档模式选择装置114用第二换档模式SP2取代第一换档模式SP1。因此，在换档控制装置116(步骤S10)根据第一换档模式SP1的换低档线将自动变速器16的档位降低到m档之后，换档模式选择装置114用第二换档模式SP2取代第一换档模式SP1。因此，在换档控制装置116根据第一换档模式SP1的换低档线将自动变速器的档位降低到m档之后，在车辆状态进入由第二换档模式SP2限定的m档区域中之前，换档模式选择装置114用第二换档模式SP2取代第一换档模式SP1，从而避免自动变速器16的档位不稳定。也就是说，可避免这样的情况发生，即，当档位切换为m档并且因此不能执行到“m+1”档的换高档时，车辆状态处于相对于第二换档模式SP2的换高档线的换高档侧(“m+1”档侧)。
另外，根据本实施例，在第一换档模式SP1中，所述换高档线和所述换低档线设定成使得由换档控制装置116执行的自动变速器16的换高档和换低档形成滞后。在换档模式选择装置114(步骤S9)选择第二换档模式SP2的情况下，当换档控制装置116根据第二换档模式SP2的换高档线增加自动变速器16的档位时，换档模式选择装置114将第一换档模式SP1的换高档线用作换高档线。当车辆状态已朝向换高档侧越过第一换档模式SP1的换高档线时，换档模式选择装置114用第一换档模式SP1的换低档线取代第二换档模式SP2的换低档线。因此，在车辆状态已穿过由第一换档模式SP1所形成的滞后区域之后，换档模式切换为第一换档模式SP1。因此，可避免第一换档模式SP1中的换档振动，也就是说，可在换高档之后执行的换低档中可靠地实现滞后。
另外，根据本实施例，在第二换档模式SP2中，所述换高档线和所述换低档线设定成使得由换档控制装置116(步骤S10)执行的自动变速器16的换高档和换低档形成滞后。在换档模式选择装置114(步骤S9)选择第一换档模式SP1的情况下，当换档控制装置116根据第一换档模式SP1的换低档线执行换低档时，换档模式选择装置114将第二换档模式SP2的换低档线用作换低档线。当车辆状态已朝向换低档侧越过第二换档模式SP2的换低档线时，可用第二换档模式SP2的换高档线取代第一换档模式SP1的换高档线。因此，在车辆状态已穿过由第二换档模式SP2形成的滞后区域之后，换档模式切换为第二换档模式SP2。因此，可避免第二换档模式SP2中的换档振动，也就是说，可在换低档之后执行的换高档中可靠地实现滞后。
在下文中，将描述用于设定图4A和图4B中所示的换档模式的基本原理。当例如轮胎与路面相接触的点处的驱动力F、车轴上的转矩(驱动转矩TD)、车辆加速度G、可感加速度、车速V(输出轴转速NOUT)等与车辆有关的直接物理值用作用于实现要求驱动力(FDEM)的目标时，易于控制车辆。然而，所述物理值包括惯性转矩、传输损失等。然而，当在自动变速器16的换档控制中考虑发动机12的燃烧状态和从发动机中输出的马力EE(发动机转矩TE)时，不易于考虑到惯性转矩、传输损失等。在本实施例中，将与车辆有关的直接的即实际的物理值用作目标。然而，在用于基于换档模式的换档判定的参数中，没有考虑惯性转矩、传输损失等。因此，考虑到惯性转矩、传输损失等设定了图4A和图4B中所示的换档模式。在以下的描述(a)到(d)中将描述具体的设定方法。应该注意的是，在以下的描述(a)到(d)中，由于轮胎与路面相接触的点处的驱动力F用作用于实现要求驱动力(FDEM)的目标，因此在轮胎与路面相接触的点处，要求转矩被转化为驱动力。当车轴上的转矩(驱动转矩TD)用作用于实现要求驱动力(FDEM)的目标时，该要求转矩被转化为车轴上的驱动力。然后，考虑发动机特性，使用通过用发动机驱动力乘以车速所获得的数值(发动机驱动力×车速)制备换档模式。当使用涡轮轴上的转矩(驱动力)制备换档模式时，可考虑燃料效率和发动机转矩TE的上限设定换档模式。
例如，以下述方法设定从“n-1”档到n档的高档线。
(a)驱动系统中的惯性(kg)＝[(轮胎惯性力矩)+(末级减速齿轮单元的减速比i)2×{(末级减速齿轮单元的惯性力矩)+(n档的变速比γ)2×(n档下自动变速器的惯性力矩)}]/(轮胎动载荷半径)2(b)车辆加速度G(m/s2)＝(要求驱动力FDEM)/(车辆重量m)(c)用于设定高档线的驱动力F(N)＝{(涡轮轴上的驱动力)×(n档下自动变速器的变速器效率)-(摩擦部件/单向离合器的阻力(drag))-(油泵损失)}×(末级减速齿轮单元的变速器效率)-(末级减速齿轮单元的阻力)-(制动器的阻力)-(车轮轴承的阻力)-(驱动系统中的惯性)×(车辆加速度G)(d)用于设定高档线的马力E(kW)＝(用于设定高档线的驱动力F)×(轮胎半径rD)×(轮胎轮转速ND)×2π/60/1000。
因此，如上所述，要求驱动力FDEM转化为要求马力(目标马力)EDEM(kW)(＝要求驱动力FDEM×驱动轮半径rD×驱动轮转速ND×2π/60/1000，并且要求马力EDEM可按照原样用作换档模式的参数。因此，减小了作用在车载装置例如ECU80上的计算载荷。
接下来，将描述本发明所涉及的另一个实施例。应该注意的是，与上述实施例相同的部分使用相同的附图标记，因此这里省略对其的描述。
取代使用换档模式选择档位的情况，将描述不使用换档模式选择档位的方法。在这种情况下，换档模式选择判定装置112根据例如用于选择优先考虑要求驱动力的换档模式的条件和用于选择优先考虑操作感觉和燃料效率的换档模式的条件，判定是优先考虑要求驱动力还是优先考虑操作感觉和燃料效率。换档模式选择装置114基于由换档模式选择判定装置112作出的判定结果选择档位。
当作出应优先考虑要求驱动力的换档模式的判定时，从可获得要求驱动力FDEM的档位中选择可实现最优燃料效率并且有毒废气量较小的档位。
具体的选择方法如下所述。
(a)涡轮轴转速NT＝当前输出轴转速NOUT×变速比γ
(b)涡轮转矩TT＝要求驱动力FDEM×驱动轮半径rD/末级减速齿轮单元的减速比i/变速比γ(c)基于预先测量的能量(capacity)系数和变矩比或速度比之间的并在表中指示出的关系计算用于{(涡轮轴转速NT)2/涡轮转矩TT}的变矩比或速度比。根据所述表，基于{(涡轮轴转速NT)2/涡轮转矩TT}的实际值获得液力变矩器的变矩比或速度比。
(d)发动机转矩TE＝凸轮转矩TT/变矩比(e)发动机转速NE＝涡轮轴转速NT/速度比(f)最大驱动力FMAX＝发动机转速NE下的最大发动机转矩TEMAX×变矩比×变速比γ×末级减速齿轮单元的减速比i/驱动轮半径rD计算数值(a)到(f)。
(g)最大驱动力FMAX≥要求驱动力FDEM，并且发动机转速NE≤最大发动机转速NEMAX满足这些等式的档位是可获得要求驱动力FDEM的档位。
(h)与这些档位相关，基于发动机转速NE和发动机转矩TE，根据预先为(发动机转速NE×发动机转矩TE)的每个数值制备的燃料消耗图(关系)和废气图(关系)获得每个档位下的燃料消耗量和废气排放量。
(i)评价值＝a×燃料消耗量+b×有毒物质A排放量+c×有毒物质B排放量(应该注意的是，a、b和c是系数并且根据其重要水平设定)。
计算评价值，并且选择最小的评价值。应该注意的是，在设定换档模式时可考虑该选择方法。
在优先考虑操作感觉和燃料效率的情况下，如此选择档位，即，避免使用驾驶性能恶化、燃料效率降低、废气恶化等档位的区域。该设定方法与用于设定图4B中优先考虑操作感觉和燃料效率的换档模式的方法相同。通过从图4A的优先考虑要求驱动力的换档模式中去除其中驾驶性能恶化、燃料效率降低、废气恶化等区域(即，图4B中的阴影区域)而设定图4B中的换档模式。在这种情况下，甚至可选择驱动力不足的档位。也就是说，甚至可选择相对于可实现要求驱动力FDEM的档位的高速侧上的档位。代替使用图5A和图5B中所示的换档模式的四个状态选择档位的方法，可使用选择优先考虑要求驱动力的档位或优先考虑操作感觉和燃料效率的档位的上述方法。
这里，将描述从优先考虑要求驱动力的换档模式中去除其中驾驶性能恶化、燃料效率降低、废气恶化等的区域的方法。例如，通过从优先考虑要求驱动力的换档模式中去除以下区域而设定优先考虑操作感觉和燃料效率的换档模式。
(a)其中发动机转速NE导致的操作感觉相对于每个档位下的驱动力F不好的区域。通过感官评价来评价发动机转速NE导致的操作感觉。
(b)其中燃料效率的减小量相对于驱动力F的不足较大的区域。例如，其中以下等式(i)到(iv)的至少一个的答案等于或大于一预定阈值的区域。该预定阈值是根据驱动力F的不足所导致的燃料效率中的减小的偏差预先设定的。
(i)[{实现要求驱动力FDEM的“n+1”档下的燃料消耗量}-{n档下的燃料消耗量}]/{(要求驱动力FDEM)-(n档下的驱动力F)}(ii)[{实现要求驱动力FDEM的“n+1”档下的燃料消耗量}/{n档下的燃料消耗量}]/{(要求驱动力FDEM)-(n档下的驱动力F)}(iii)[{实现要求驱动力FDEM的“n+1”档下的燃料消耗量}-{n档下的燃料消耗量}]/{(要求驱动力FDEM)/(n档下的驱动力F)}(iv)[{实现要求驱动力FDEM的“n+1”档下的燃料消耗量}/{(要求驱动力FDEM}]-{(n档下的燃料消耗量)/(n档下的驱动力F)}(c)其中废气相对于驱动力F的不足恶化的区域。例如，当用废气代替燃料消耗量时，其中以下等式(i)到(iv)的至少一个的答案等于或大于一预定阈值的区域。该区域可以与获得其中燃料效率减少量较大的区域的方法相同的方式获得。
(d)其中换档振动的抑制、自动变速器16的每个接合装置的耐久性和换档时间的适当长度互不相容的区域。因为由发动机转速NE的减小产生的惯性转矩变高，因此当执行换高档的发动机转速NE变高时换档振动增大。另外，在抑制换档振动的企图中当发动机转速NE的变化程度减小时，换档时间变长并且自动变速器16的接合装置等的耐久性降低。
至此，已参照附图描述了本发明的实施例。应该注意的是，可以其它实施例实现本发明。
例如，在上述实施例中，如图10的流程所示，根据相同的流程控制在自动车速控制期间的换档模式的选择和其中不执行自动车速控制的在D范围中行驶期间的换档模式的选择。然而，也可根据不同的流程控制这些选择。例如。可根据除步骤S7、S8和S9以外的图10中流程的程序执行自动车速控制期间换档模式的选择。另外，可根据图10中流程中的步骤S1、S7、S8、S9和S10执行其中不执行自动车速控制的在D范围中行驶期间的换档模式的选择。在这种情况下，在发动机电脑(E-CPU)82中无需包含用于自动车速控制的功能，例如用于执行巡航控制的功能。
在上述实施例中，将图4A和图4B中所示的第一换档模式SP1和第二换档模式SP2用作示例。在考虑与车辆、发动机、变速器等的兼容性的情况下，可制备各种类型的换档模式，并且可从两种或更多种换档模式中选择换档模式。另外，可将相同类型的第一换档模式SP1和第二换档模式SP2用在自动车速控制期间的换档模式的选择和其中不执行自动车速控制的在D范围中行驶期间的换档模式的选择中。在使用不同类型的第一换档模式SP1和不同类型的第二换档模式SP2的情况下，也可实现本发明。另外，当车辆在其中不执行自动车速控制的D范围中行驶时，在使用优先考虑操作感觉和燃料效率的换档模式的假定下，可执行控制以选择多个换档模式，例如选择第一换档模式SP1和第二换档模式SP2。
另外，已在假定巡航控制为使用激光雷达传感器60的激光巡航控制的基础上描述了上述实施例中的巡航控制的控制方法。然而，巡航控制的各种其它实施例都是可行的。例如，激光雷达传感器60可为毫米波雷达。如果不需要跟随前方车辆的功能，则无需提供雷达传感器60和距离控制电脑86(D-CPU)。另外激光巡航控制的上述流程仅是示例，也可通过其它实施例执行激光巡航控制。
另外，在上述实施例中，发动机电脑(E-CPU)82和变速器电脑(AT-CPU)84包含在发动机控制电脑(ECU)80中。然而，也可独立提供E-CPU82和AT-CPU84。这同样适用于距离控制电脑(D-CPU86和防抱死制动电脑(S-CPU)88。
另外，在上述实施例中，自动变速器16是具有通过诸如离合器和制动器等液压摩擦接合装置的组合而获得的六个前进档和一个倒档的有级式自动变速器。然而，自动变速器16也可为具有五个前进档的变速器、具有七个前进档的变速器等。常啮式平行双轴变速器是已知的手动变速器。然而，也可使用其中可通过选择缸和换档缸切换档位的自动变速器。本发明可适用于自动变速器16为其中可选择性地切换多个档位的有级式自动变速器的情况。另外，作为自动变速器16的摩擦接合元件的离合器和制动器可为电磁摩擦接合装置，诸如电磁离合器和磁道量离合器等。
一种车辆用控制装置和车辆用控制方法，它们用于基于车辆状态，从至少包括有第一换档模式(SP1)和第二换档模式(SP2)的多个换档模式中选择一个换档模式。在第一换档模式(SP1)中，所述换档线设定成由所述档位的变速比和发动机输出特性确定的车辆的驱动力在从一个档位到相邻档位换档时连续和平滑地变化，在第二换档模式(SP2)中，所述换档线设定成用于获得所述车辆的驱动力的发动机转速不在预定的高转速区域。依照所述控制装置和所述控制方法，能够实现维持适当驱动力(F)的获得与驾驶性能的提高、燃料效率的提高以及有毒废气(CO2、NOX等)量的抑制之间的平衡的控制。
权利要求
1.一种车辆用控制装置，它包括有级式自动变速器(16)和换档控制装置(116)，所述换档控制装置基于包括与车辆所要求的驱动力(FDEM)相当的值在内的车辆状态，根据具有用于判定是否执行从一个档位到相邻档位换档的换档线的预存储换档模式来控制所述自动变速器(16)的操作，其特征在于，它还包括换档模式选择装置(114)，它用于基于所述车辆状态，从至少包括有第一换档模式(SP1)——其中所述换档线设定成使得由所述档位的变速比和发动机输出特性确定的车辆的驱动力(F)在从一个档位到相邻档位换档时连续和平滑地变化——和第二换档模式(SP2)——其中所述换档线设定成使得用于获得所述车辆的驱动力(F)的发动机转速(NE)不在预定的高转速区域——的多个换档模式中选择一个换档模式。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，它还包括自动车速控制装置(102)，它用于以与加速器踏板操作量无关的方式控制车速，其中所述换档模式选择装置(114)基于由所述自动车速控制装置(102)执行的车速控制期间的车辆行驶状态，从所述多个换档模式中选择一个换档模式。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，它还包括自动车速控制装置(102)，它用于以与加速器踏板操作量无关的方式控制车速，其中所述换档模式选择装置(114)基于由所述自动车速控制装置(102)执行的车速控制期间的来自于驾驶员的要求，从所述多个换档模式中选择一个换档模式。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述换档模式选择装置(114)基于所述自动变速器(16)的由所述换档控制装置(116)执行的操作是换高档还是换低档，从所述多个换档模式中选择一个换档模式。
5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，当所述自动变速器(16)的操作是换低档时，所述换档模式选择装置(114)选择所述第一换档模式(SP1)，并且所述换档控制装置(116)根据所述第一换档模式(SP1)执行换低档。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述第一换档模式(SP1)和所述第二换档模式(SP2)中的每一个具有用作用于判定是否执行从一个档位到相邻档位换档的换档线的换高档线和换低档线，并且在所述换档模式选择装置(114)选择所述第二换档模式(SP2)的情况下，当车辆状态在所述换档控制装置(116)根据所述第二换档模式(SP2)的所述换高档线将所述自动变速器(16)的档位增加到n档之后进入由所述第一换档模式(SP1)限定的n档区域时，所述换档模式选择装置(114)用所述第一换档模式(SP1)取代所述第二换档模式(SP2)。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，在所述第一换档模式(SP1)中，所述换高档线和所述换低档线设定成使得由所述换档控制装置(116)执行的所述自动变速器(16)的换高档和换低档形成滞后，并且在所述换档模式选择装置(114)选择所述第二换档模式(SP2)的情况下，当所述换档控制装置(116)根据所述第二换档模式(SP2)的所述换高档线增加所述自动变速器(16)的档位时，所述换档模式选择装置(114)用所述第一换档模式(SP1)的所述换高档线取代所述第二换档模式(SP2)的所述换高档线，并且当所述车辆状态已朝向换高档侧越过所述第一换档模式(SP1)的所述换高档线时，所述换档模式选择装置(114)用所述第一换档模式(SP1)的所述换低档线取代所述第二换档模式(SP2)的所述换低档线。
8.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，当所述自动变速器(16)的操作是换高档时，所述换档模式选择装置(114)选择所述第二换档模式(SP2)，并且所述换档控制装置(116)根据所述第二换档模式(SP2)执行换高档。
9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述第一换档模式(SP1)和所述第二换档模式(SP2)中的每一个具有用作用于判定是否执行从一个档位到相邻档位换档的换档线的换高档线和换低档线，并且在所述换档模式选择装置(114)选择所述第一换档模式(SP1)的情况下，当车辆状态在所述换档控制装置(116)根据所述第一换档模式(SP1)的所述换低档线将所述自动变速器(16)的档位降低到m档之后进入由所述第二换档模式(SP2)限定的m档区域时，所述换档模式选择装置(114)用所述第二换档模式(SP2)取代所述第一换档模式(SP1)。
10.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，在所述第二换档模式(SP2)中，所述换高档线和所述换低档线设定成使得由所述换档控制装置(116)执行的所述自动变速器(16)的换高档和换低档形成滞后，并且在所述换档模式选择装置(114)选择所述第一换档模式(SP1)的情况下，当所述换档控制装置(116)根据所述第一换档模式(SP1)的所述换低档线降低所述自动变速器(16)的档位时，所述换档模式选择装置(114)用所述第二换档模式(SP2)的所述换低档线取代所述第一换档模式(SP1)的所述换低档线，并且当所述车辆状态已朝向换低档侧越过所述第二换档模式(SP2)的所述换低档线时，所述换档模式选择装置(114)用所述第二换档模式(SP2)的所述换高档线取代所述第一换档模式(SP1)的所述换高档线。
11.一种车辆用控制方法，所述车辆包括有级式自动变速器(16)和换档控制装置(116)，所述换档控制装置基于包括与车辆所要求的驱动力(FDEM)相当的值在内的车辆状态，根据具有用于判定是否执行从一个档位到相邻档位换档的换档线的预存储换档模式来控制所述自动变速器(16)的操作，其特征在于，所述车辆用控制方法包括以下步骤储存第一换档模式(SP1)，在所述第一换档模式(SP1)中，所述换档线设定成使得由所述档位的变速比和发动机输出特性确定的车辆的驱动力(F)在从一个档位到相邻档位换档时连续和平滑地变化；储存第二换档模式(SP2)，在所述第二换档模式(SP2)中，所述换档线设定成使得用于获得所述车辆的驱动力(F)的发动机转速(NE)不在预定的高转速区域；以及基于所述车辆状态选择所述第一换档模式(SP1)或所述第二换档模式(SP2)。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，在以与加速器踏板操作量无关的方式控制车速的自动车速控制期间，基于车辆行驶状态选择所述第一换档模式(SP1)或所述第二换档模式(SP2)。
13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，在以与加速器踏板操作量无关的方式控制车速的自动车速控制期间，基于驾驶员的要求选择所述第一换档模式(SP1)或所述第二换档模式(SP2)。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的控制方法，其特征在于，在以与加速器踏板操作量无关的方式控制车速的自动车速控制期间，基于所述自动变速器(16)的操作是换高档还是换低档，选择所述第一换档模式(SP1)或所述第二换档模式(SP2)。
15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，当所述自动变速器(16)的操作是换低档时，选择所述第一换档模式(SP1)，并且根据所述第一换档模式(SP1)执行换低档。
16.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，所述第一换档模式(SP1)和所述第二换档模式(SP2)中的每一个具有用作用于判定是否执行从一个档位到相邻档位换档的换档线的换高档线和换低档线，并且在选择所述第二换档模式(SP2)的情况下，当所述车辆状态在根据所述第二换档模式(SP2)的所述换高档线将所述自动变速器(16)的档位增加到n档之后进入由所述第一换档模式(SP1)限定的n档区域时，用所述第一换档模式(SP1)取代所述第二换档模式(SP2)。
17.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，在所述第一换档模式(SP1)中，所述换高档线和所述换低档线设定成使得所述自动变速器(16)的换高档和换低档形成滞后，并且在选择所述第二换档模式(SP2)的情况下，当根据所述第二换档模式(SP2)的所述换高档线增加所述自动变速器(16)的档位时，用所述第一换档模式(SP1)的所述换高档线取代所述第二换档模式(SP2)的所述换高档线，并且当所述车辆状态已朝向换高档侧越过所述第一换档模式(SP1)的所述换高档线时，用所述第一换档模式(SP1)的所述换低档线取代所述第二换档模式(SP2)的所述换低档线。
18.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，当所述自动变速器(16)的操作是换高档时，选择所述第二换档模式(SP2)，并且根据所述第二换档模式(SP2)执行换高档。
19.根据权利要求18所述的控制方法，其特征在于，所述第一换档模式(SP1)和所述第二换档模式(SP2)中的每一个具有用作用于判定是否执行从一个档位到相邻档位换档的换档线的换高档线和换低档线，并且在选择所述第一换档模式(SP1)的情况下，当所述车辆状态在根据所述第一换档模式(SP1)的所述换低档线将所述自动变速器(16)的档位降低到m档之后进入由所述第二换档模式(SP2)限定的m档区域时，用所述第二换档模式(SP2)取代所述第一换档模式(SP1)。
20.根据权利要求19所述的控制装置，其特征在于，在所述第二换档模式(SP2)中，所述换高档线和所述换低档线设定成使得由所述换档控制装置执行的所述自动变速器的换高档和换低档形成滞后，并且在选择所述第一换档模式(SP1)的情况下，当根据所述第一换档模式(SP1)的所述换低档线降低所述自动变速器(16)的档位时，用所述第二换档模式(SP2)的所述换低档线取代所述第一换档模式(SP1)的所述换低档线，并且当所述车辆状态已朝向换低档侧越过所述第二换档模式(SP2)的所述换低档线时，用所述第二换档模式(SP2)的所述换高档线取代所述第一换档模式(SP1)的所述换高档线。
全文摘要
本发明涉及车辆用控制装置和车辆用控制方法。所述车辆用控制装置和车辆用控制方法用于基于车辆状态从至少包括有第一换档模式(SP1)和第二换档模式(SP2)的多个换档模式中选择一个换档模式。在第一换档模式(SP1)中，所述换档线设定成使得由所述档位的变速比和发动机输出特性确定的车辆的驱动力在从一个档位到相邻档位换档时连续和平滑地变化；在第二换档模式(SP2)中，所述换档线设定成使得用于获得车辆的驱动力的发动机转速不在预定的高转速区域。依照所述控制装置和控制方法，能够实现维持适当驱动力(F)的获得与驾驶性能的提高、燃料效率的提高以及有毒废气(CO
文档编号F16H61/10GK1644964SQ20041010287
公开日2005年7月27日 申请日期2004年12月24日 优先权日2003年12月24日
发明者桑原清二, 甲斐川正人 申请人:丰田自动车株式会社