JP2012202437A - 車両の流体温度推定装置及びその流体温度推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の流体温度の推定精度を向上させる。
【解決手段】本発明は、車両の流体温度推定装置であって、流体に少なくとも一部が接する電磁弁と、電磁弁の作動状態に基づいて電磁弁の温度を推定する電磁弁温度推定手段Ｓ１１と、流体の流速に基づいて、電磁弁の温度と流体の温度との乖離量を推定する乖離量推定手段Ｓ１４と、電磁弁の温度と乖離量とに基づいて流体の温度を推定する流体温度推定手段Ｓ１５と、を備え、乖離量推定手段Ｓ１４は、流体の流速が高いほど乖離量が小さいと推定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の流体温度を推定する技術に関する。

車両において、例えば自動変速機には、変速機構の作動に供する油圧を発生させるため、また変速機構の潤滑及び冷却のため、作動油が充填される。作動油は温度によって粘性が変化するので、変速機を所望の作動状態に制御するためには作動油の油温を検出する必要がある。しかし、油温を検出する油温センサを設けるとコストが上昇する。

そこで、特許文献１には、自動変速機への供給油圧を制御するソレノイドのコイル抵抗値を検出し、コイル抵抗値からソレノイドのコイル温度を推定して作動油の油温を推定することが記載されている。

特開２００４−３１６８４８公報

しかし、上記従来の技術では、ソレノイドのコイル温度と作動油の温度との乖離が生じることを考慮していないので、作動油の温度推定精度が低い。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、車両の流体温度の推定精度を向上させることを目的とする。

本発明のある態様によれば、車両の流体温度推定装置であって、流体に少なくとも一部が接する電磁弁と、電磁弁の作動状態に基づいて電磁弁の温度を推定する電磁弁温度推定手段と、流体の流速に基づいて、電磁弁の温度と流体の温度との乖離量を推定する乖離量推定手段と、電磁弁の温度と乖離量とに基づいて流体の温度を推定する流体温度推定手段と、を備え、乖離量推定手段は、流体の流速が高いほど乖離量が小さいと推定する、ことを特徴とする車両の流体温度推定装置が提供される。

また、本発明の別の態様によれば、流体に少なくとも一部が接する電磁弁を備える車両の流体温度推定方法であって、電磁弁の作動状態に基づいて電磁弁の温度を推定する手順と、流体の流速に基づいて、電磁弁の温度と流体の温度との乖離量を推定する手順と、電磁弁の温度と乖離量とに基づいて流体の温度を推定する手順と、を備え、乖離量を推定する手順は、流体の流速が高いほど乖離量が小さいと推定する、ことを特徴とする車両の流体温度推定方法が提供される。

これらの態様によれば、流体の流速に基づいて電磁弁の温度と流体の温度との乖離量を推定し、乖離量に応じて流体温度を推定するので、流体の温度推定精度を向上させることができる。

本実施形態に係る車両の流体温度推定装置の概略構成図である。 変速機ケースの断面を簡略化して示す断面図である。 第１実施形態における作動油の温度推定手順を説明するフローチャートである。 第２実施形態における作動油の温度推定手順を説明するフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

初めに、第１実施形態について説明する。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１は、本実施形態における車両の駆動系を示す概略構成図である。無段変速機１０は、プライマリプーリ１１と、セカンダリプーリ１２と、ベルト１３と、ＣＶＴコントロールユニット２０（以下「ＣＶＴＣＵ」という）と、油圧コントロールユニット３０とを備え、ライン圧を元圧として変速動作を行う。

プライマリプーリ１１は、この無段変速機１０にエンジン１の回転を入力する入力軸側のプーリである。プライマリプーリ１１は、入力軸１１ｄと一体となって回転する固定円錐板１１ｂと、この固定円錐板１１ｂに対向配置されてＶ字状のプーリ溝を形成するとともに、プライマリプーリシリンダ室１１ｃへ作用する油圧によって軸方向へ変位可能な可動円錐板１１ａとを備える。プライマリプーリ１１は、前後進切り替え機構３、ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータ２を介してエンジン１に連結され、そのエンジン１の回転を入力する。プライマリプーリ１１の回転速度は、プライマリプーリ回転速度センサ２６によって検出される。

ベルト１３は、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２に巻き掛けられ、プライマリプーリ１１の回転をセカンダリプーリ１２に伝達する。ベルト１３は、リンクやピンによって多数のブロックを帯状に連結して構成されるチェーンベルトであり、以下の明細書中では単に「ベルト」と記載する。なお、チェーンベルトに限らず、帯状のリングによって多数のエレメントを連結したＶベルト等であってもよい。

セカンダリプーリ１２は、ベルト１３によって伝達された回転をディファレンシャル４に出力する。セカンダリプーリ１２は、出力軸１２ｄと一体となって回転する固定円錐板１２ｂと、この固定円錐板１２ｂに対向配置されてＶ字状のプーリ溝を形成するとともに、セカンダリプーリシリンダ室１２ｃへ作用する油圧に応じて軸方向へ変位可能な可動円錐板１２ａとを備える。なお、セカンダリプーリシリンダ室１２ｃの受圧面積は、プライマリプーリシリンダ室１１ｃの受圧面積と略等しく設定されている。

セカンダリプーリ１２は、アイドラギア１４、アイドラシャフト、及びデフリングギア１５を介してディファレンシャル４に連結されており、このディファレンシャル４に回転を出力する。セカンダリプーリ１２の回転速度は、セカンダリプーリ回転速度センサ２７によって検出される。なお、このセカンダリプーリ１２の回転速度から車速を算出することができる。

ＣＶＴＣＵ２０は、インヒビタスイッチ２３、アクセルペダルストローク量センサ２４、プライマリプーリ回転速度センサ２６、セカンダリプーリ回転速度センサ２７等からの信号や、エンジンコントロールユニット２１からの入力トルク情報に基づいて、予め記憶されている変速線を参照してプーリ比（セカンダリプーリ１２の有効半径をプライマリプーリ１１の有効半径で除した値）や接触摩擦力を決定し、油圧コントロールユニット３０に指令を送信して、無段変速機１０を制御する。

油圧コントロールユニット３０は、ＣＶＴＣＵ２０からの指令に基づいてコントロールバルブ３１に対し、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２のソレノイド制御信号を指令する。

コントロールバルブ３１は、プライマリプーリ圧を制御するプライマリ圧制御用ソレノイド３２と、セカンダリプーリ圧を制御するセカンダリ圧制御用ソレノイド３３とを有する。コントロールバルブ３１は、油圧コントロールユニット３０から指令された制御信号に基づいて、オイルポンプ３４から供給されるライン圧を各プーリ１１、１２へと供給する。オイルポンプ３４はエンジン１の出力によって駆動される。

コントロールバルブ３１から供給される各プーリ１１、１２への供給油圧によって、可動円錐板１１ａ及び可動円錐板１２ａが回転軸方向に往復移動する。可動円錐板１１ａ及び可動円錐板１２ａが移動するとプーリ溝幅が変化する。すると、ベルト１３が、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２上で移動する。これによって、ベルト１３のプライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２に対する接触半径が変わり、変速比及びベルト１３の接触摩擦力がコントロールされる。

図２は、上述の無段変速機１０を収容する変速機ケース４０の断面を簡略化して示す断面図であり、変速機ケース４０を各プーリ１１、１２の軸に垂直な方向に切断した断面を示している。図２の線Ａより左側はデフリングギア１５における切断面を示し、線Ａより右側はコントロールバルブ３１における切断面を示す。

なお、図２では、変速機ケース４０、デフリングギア１５、コントロールバルブ３１、及びプライマリ圧制御用ソレノイド３２のみを示している。

変速機ケース４０内には作動油としてのＡＴＦが充填されており、変速機ケース４０の下部には重力によってＡＴＦが一時的に溜まる油溜りが形成される。ＡＴＦの上面は、例えば図２に点線で示す油面の位置まで達する。ここで、油溜りは、変速機ケースの下部内壁面と油面を示す点線との間に画成される空間を指している。

エンジン１の回転に伴ってオイルポンプ３４が駆動されると、油溜りに滞留するＡＴＦが吸い込まれ、加圧されてコントロールバルブ３１を介して各プーリ１１、１２へと供給される。車両走行時にはデフリングギア１５の回転によって油溜りのＡＴＦが攪拌され、各部の潤滑及び冷却に供される。

次に、図３を参照しながらＣＶＴＣＵ２０で行うＡＴＦ温度の推定について説明する。本実施形態では以下の手順をＣＶＴＣＵ２０において行っているが、油圧コントロールユニット３０で行ってもよく、また専用のコントロールユニットを備えていてもよい。

ステップＳ１１においてＣＶＴＣＵ２０は、プライマリ圧制御用ソレノイド３２（以下単に「ソレノイド３２」という）の温度Ｔｓを推定する。ソレノイド３２の温度Ｔｓは、例えばソレノイド３２の抵抗値Ｒに基づいて抵抗値Ｒが大きいほど高くなるように推定される。

ステップＳ１２においてＣＶＴＣＵ２０は、ソレノイド３２の自己発熱量を推定する。ソレノイド３２の自己発熱量は、以下の（１）式に基づいて、ソレノイド３２の電流値Ｉの２乗にソレノイド３２の抵抗値Ｒを積算することで推定される。

（ソレノイド３２の自己発熱量）＝Ｉ＾２×Ｒ ・・・（１）
ソレノイド３２の抵抗値Ｒは、ソレノイド３２の電圧、電流Ｉ、及びデューティ比から演算される。なお、本ステップではソレノイド３２の自己発熱量の推定に抵抗値Ｒを用いているが、自己発熱の大小を判断できればよく、電流値Ｉのみに基づいて自己発熱量を推定してもよい。

ステップＳ１３においてＣＶＴＣＵ２０は、車両の車速Ｖｓｐを読み込む。車速Ｖｓｐは、車速センサやセカンダリプーリ回転速度センサ２７によって検出してもよいし、プライマリプーリ１１の回転速度と変速比とからセカンダリプーリ１２の回転速度を演算して求めてもよい。

ステップＳ１４においてＣＶＴＣＵ２０は、ソレノイド３２の温度ＴｓとＡＴＦの温度Ｔａとの乖離量を推定する。ソレノイド３２の温度ＴｓとＡＴＦの温度Ｔａとの乖離量は、以下の（２）式に基づいて、ソレノイド３２の自己発熱量から伝熱係数ｆ（Ｖｓｐ）及びソレノイド３２とＡＴＦとの接触面積Ａを除算して推定される。

（乖離量）＝（Ｉ＾２×Ｒ）／（ｆ（Ｖｓｐ）×Ａ） ・・・（２）
ここで、伝熱係数ｆ（Ｖｓｐ）は、車速Ｖｓｐの一次関数として予め設定され、例えば、車速Ｖｓｐが高いほど大きくなるように演算される。また、ソレノイド３２とＡＴＦとの接触面積Ａは、ソレノイド３２の搭載位置、形状、大きさ等によって決定される値であり、予めＣＶＴＣＵ２０に記憶されている。

ＡＴＦの温度変化はソレノイド３２の温度変化に比べて緩慢であるので、ＡＴＦの温度Ｔａとソレノイド３２の温度Ｔｓとの間には乖離が生じる。乖離量は、ソレノイド３２に接するＡＴＦの流速が速いほど小さくなる。ＡＴＦの流速は、デフリングギア１５の回転速度が高いほどより多くのＡＴＦが攪拌されることから高くなる。そこで、車速Ｖｓｐに応じて車速Ｖｓｐが高いほど大きくなるように伝熱係数ｆ（Ｖｓｐ）を演算し、この伝熱係数ｆ（Ｖｓｐ）に基づいて乖離量を演算する。これにより、乖離量は車速Ｖｓｐが高いほどより小さい値として推定され、ＡＴＦの温度推定の精度が向上する。

ステップＳ１５においてＣＶＴＣＵ２０は、ＡＴＦの油温Ｔａを推定する。ＡＴＦの油温Ｔａは、以下の（３）式に基づいて演算される。

Ｔａ＝Ｔｓ−（Ｉ＾２×Ｒ）／（ｆ（Ｖｓｐ）×Ａ） ・・・（３）
（Ｉ＾２×Ｒ）は、ステップＳ１２において推定されたソレノイド３２の自己発熱量であり、（Ｉ＾２×Ｒ）／（ｆ（Ｖｓｐ）×Ａ）は、ステップＳ１４において推定されたソレノイド３２の温度とＡＴＦの温度との乖離量である。したがって、上記（３）式から明らかなように、ソレノイド３２の自己発熱量が小さいほどソレノイド３２の温度ＴｓとＡＴＦの温度Ｔａとの乖離量は小さくなる。

以上のように本実施形態では、ＡＴＦの流速に基づいてソレノイド３２の温度ＴｓとＡＴＦの温度Ｔａとの乖離量を推定し、乖離量に応じてＡＴＦの温度Ｔａを推定するので、ＡＴＦの温度推定精度を向上させることができる（請求項１に対応）。

また、ＡＴＦの流速を車速Ｖｓｐの関数として判断するので、車速Ｖｓｐに比例するデフリングギア１５の回転速度、すなわちＡＴＦの攪拌量に応じて流速を推定でき、流速に応じてソレノイド３２の温度ＴｓとＡＴＦの温度Ｔａとの乖離量を精度よく推定することができる。これにより、ＡＴＦの温度推定精度をさらに向上させることができる（請求項２に対応）。

さらに、ソレノイド３２の温度ＴｓとＡＴＦの温度Ｔａとの乖離の要因となるソレノイド３２の自己発熱量に応じて、発熱量が小さいほど乖離量が小さいと判断するので、乖離量を精度よく推定することができ、ＡＴＦの温度推定精度をさらに向上させることができる（請求項４に対応）。

次に、第２実施形態について説明する。

本実施形態では、ＣＶＴＣＵ２０で行うＡＴＦ温度Ｔａの推定手順が第１実施形態と異なる。図４は、本実施形態においてＣＶＴＣＵ２０で行うＡＴＦ温度Ｔａの温度推定手順を示すフローチャートである。

ステップＳ２１及びＳ２２は、それぞれ第１実施形態のステップＳ１１及びＳ１２と同一である。

ステップＳ２３においてＣＶＴＣＵ２０は、エンジン回転速度Ｎｅを読み込む。

ステップＳ２４においてＣＶＴＣＵ２０は、ソレノイド３２の温度ＴｓとＡＴＦの温度Ｔａとの乖離量を推定する。ソレノイド３２の温度ＴｓとＡＴＦの温度Ｔａとの乖離量は、以下の（４）式に基づいて、ソレノイド３２の自己発熱量から伝熱係数ｆ（Ｎｅ）及びソレノイド３２とＡＴＦとの接触面積Ａを除算して推定される。

（乖離量）＝（Ｉ＾２×Ｒ）／（ｆ（Ｎｅ）×Ａ） ・・・（４）
ここで、伝熱係数ｆ（Ｎｅ）は、エンジン回転速度Ｎｅの一次関数として予め設定され、例えば、エンジン回転速度Ｎｅが高いほど大きくなるように演算される。また、ソレノイド３２とＡＴＦとの接触面積Ａは、ソレノイド３２の搭載位置、形状、大きさ等によって決定される値であり、予めＣＶＴＣＵ２０に記憶されている。

ＡＴＦの温度Ｔａとソレノイド３２の温度Ｔｓとの乖離量はソレノイド３２に接するＡＴＦの流速が速いほど小さくなる。エンジン回転速度Ｎｅが高いほどオイルポンプ３４の吸入量が大きくなり、油溜り内のＡＴＦの流速が高くなる。そこで、エンジン回転速度Ｎｅが高いほど大きくなるように伝熱係数ｆ（Ｎｅ）を演算し、この伝熱係数ｆ（Ｎｅ）に基づいて乖離量を演算する。これにより、乖離量はエンジン回転速度Ｎｅが高いほどより小さい値として推定され、ＡＴＦの温度推定の精度が向上する。

なお、本実施形態ではエンジン回転速度Ｎｅに基づいてオイルポンプ３４の吸入量の大小を判断しているが、これに限らずその他の値に基づいてオイルポンプ３４の吸入量を判断してもよい。

ステップＳ２５においてＣＶＴＣＵ２０は、ＡＴＦの油温Ｔａを推定する。ＡＴＦの油温Ｔａは、以下の（５）式に基づいて演算される。

Ｔａ＝Ｔｓ−（Ｉ＾２×Ｒ）／（ｆ（Ｎｅ）×Ａ） ・・・（５）
すなわち、（Ｉ＾２×Ｒ）はソレノイド３２の自己発熱量、（Ｉ＾２×Ｒ）／（ｆ（Ｎｅ）×Ａ）はソレノイド３２の温度ＴｓとＡＴＦの温度Ｔａとの乖離量となる。

以上のように本実施形態では、第１実施形態と同様にＡＴＦの流速に基づいてソレノイド３２の温度ＴｓとＡＴＦの温度Ｔａとの乖離量を推定し、乖離量に応じてＡＴＦの温度Ｔａを推定するので、ＡＴＦの温度推定精度を向上させることができる（請求項１に対応）。

また、ＡＴＦの流速をエンジン回転速度Ｎｅの関数として判断するので、エンジン回転速度Ｎｅに比例するオイルポンプ３４の吸入量に応じて流速を推定でき、流速に応じてソレノイド３２の温度ＴｓとＡＴＦの温度Ｔａとの乖離量を精度よく推定することができる。これにより、ＡＴＦの温度推定精度をさらに向上させることができる（請求項３に対応）。

さらに、第１実施形態と同様にソレノイド３２の温度ＴｓとＡＴＦの温度Ｔａとの乖離の要因となるソレノイド３２の自己発熱量に応じて、発熱量が小さいほど乖離量が小さいと判断するので、乖離量を精度よく推定することができ、ＡＴＦの温度推定精度をさらに向上させることができる（請求項４に対応）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、第２実施形態では、デフリングギア１５の回転によって攪拌される油溜りに溜められるＡＴＦの温度Ｔａを推定する場合ついて示したが、デフリングギア１５の回転によって攪拌されない油溜りに溜められるＡＴＦの温度Ｔａを推定する場合にも適用可能であり、オイルポンプ３４の吸入量に基づいて油温Ｔａを推定することで油温Ｔａの推定精度を向上させることができる。

また、第１実施形態及び第２実施形態では、それぞれ車速Ｖｓｐ又はオイルポンプ３４の吸入量に基づいてＡＴＦの温度Ｔａを推定することを示したが、車速及びオイルポンプ３４の吸入量の両方に基づいてＡＴＦの温度Ｔａを推定することでさらに推定精度を向上させることができる。

さらに、第１実施形態及び第２実施形態では、ソレノイド３２としてプライマリ圧制御用ソレノイド３２を例に挙げて説明したが、その他のソレノイドを選択してＡＴＦの温度推定精度を向上させるようにしてもよい。

さらに、第１実施形態及び第２実施形態では、温度を推定する対象を無段変速機１０の作動油（ＡＴＦ）として説明したが、有段変速機などその他の変速機の作動油についても適用可能である。

１０ 無段変速機（自動変速機）
１５ デフリングギア
２０ ＣＶＴＣＵ（電磁弁温度推定手段、乖離量推定手段、流体温度推定手段）
３４ オイルポンプ
３２ プライマリ圧制御用ソレノイド（電磁弁）

Claims (5)

1. 車両の流体温度推定装置であって、
   流体に少なくとも一部が接する電磁弁と、
   前記電磁弁の作動状態に基づいて前記電磁弁の温度を推定する電磁弁温度推定手段と、
   前記流体の流速に基づいて、前記電磁弁の温度と前記流体の温度との乖離量を推定する乖離量推定手段と、
   前記電磁弁の温度と前記乖離量とに基づいて前記流体の温度を推定する流体温度推定手段と、
   を備え、
   前記乖離量推定手段は、前記流体の流速が高いほど前記乖離量が小さいと推定する、
   ことを特徴とする車両の流体温度推定装置。
2. 請求項１に記載の流体温度推定装置であって、
   前記車両は、前記流体を作動油とする自動変速機を備え、
   前記電磁弁は、前記自動変速機内のデフリングギアの回転によって攪拌される油溜りに少なくとも一部が油没する電磁弁であり、
   前記乖離量推定手段は、車速が大きいほど前記乖離量が小さいと推定する、
   ことを特徴とする車両の流体温度推定装置。
3. 請求項１に記載の流体温度推定装置であって、
   前記車両は、前記流体を作動油とする自動変速機と、前記自動変速機内の油溜り内の前記作動油を吸入する、前記車両の駆動源によって駆動されるオイルポンプとを備え、
   前記電磁弁は、前記油溜りに少なくとも一部が油没する電磁弁であり、
   前記乖離量推定手段は、前記オイルポンプの吸入量が大きいほど前記乖離量が小さいと推定する、
   ことを特徴とする車両の流体温度推定装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の流体温度推定装置であって、
   前記乖離量推定手段は、前記電磁弁の自己発熱が小さいほど前記乖離量が小さいと推定する、
   ことを特徴とする車両の流体温度推定装置。
5. 流体に少なくとも一部が接する電磁弁を備える車両の流体温度推定方法であって、
   前記電磁弁の作動状態に基づいて前記電磁弁の温度を推定する手順と、
   前記流体の流速に基づいて、前記電磁弁の温度と前記流体の温度との乖離量を推定する手順と、
   前記電磁弁の温度と前記乖離量とに基づいて前記流体の温度を推定する手順と、
   を備え、
   前記乖離量を推定する手順は、前記流体の流速が高いほど前記乖離量が小さいと推定する、
   ことを特徴とする車両の流体温度推定方法。

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