JP2014224568A - 温度センサの診断装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このような温度センサが故障した場合には、自動変速機の制御に支障をきたすことが懸念されるため、従来各種の故障診断手法が提案されている。
また、特許文献2には、熱電対温度センサの温度ドリフトの発生状況を診断する技術において、温度ドリフトが発生しうる温度での使用時間に温度に応じた重み付けを施し、重み付け後の使用時間の加算値から推定されたドリフト量に基づいて、温度ドリフトの発生状況を診断することが記載されている。
これに対し、例えば、温度変化の発生する運転状態を走行積算時間を用いて判別し、温度センサの出力電圧が所定時間にわたって実質的に変化しなかった場合に故障を判定することも考えられる。
しかし、このような技術においては、車両の運転状況によっては、発熱量と走行風などによる冷却量とがバランスして測定対象物(例えばATF)の実温度が実質的に一定となる場合もあり、このような場合には誤診断が懸念される。
本発明の課題は、温度センサの出力電圧スタック故障を適切に検出する温度センサの診断装置を提供することである。
請求項1に係る発明は、車両の走行用動力源が発生する駆動力を伝達する動力伝達装置に設けられる温度センサの診断装置であって、車両の運転状態に基づいて温度センサの出力電圧推定値を算出する出力電圧推定手段と、前記出力電圧推定値の変化量が第1の閾値以上でありかつ前記温度センサの出力電圧の変化量が第2の閾値以下である場合に前記温度センサの出力電圧スタック故障を判定する出力電圧スタック故障判定手段とを備えることを特徴とする温度センサの診断装置である。
(1)車両の運転状態に基づいて算出された出力電圧推定値の変化量が第1の閾値以上であるにも関わらず温度センサの出力電圧の変化量が第2の閾値以下である場合に、出力電圧スタック故障を判定することによって、温度センサの出力電圧スタック故障を適切に判定することができる。
(2)出力電圧推定値の変化量が第1の閾値以上でありかつ温度センサの出力電圧の変化量が第2の閾値以下である状態の持続時間に応じて判定を行うことによって、判定精度を向上することができる。
(3)出力電圧推定値を高外気温状態、低外気温状態の2水準について算出し、これらがいずれも第1の閾値以上である場合にのみ出力電圧スタック故障を判定することによって、判定精度をより向上することができる。
実施例の温度センサの診断装置は、例えば、乗用車等の自動車の自動変速機の油温センサの出力電圧スタック故障を診断するものである。
図1は、実施例の温度センサの診断装置を有する車両のパワートレーンの構成を示す模式図である。
図1に示すように、パワートレーン1は、エンジン10、トランスミッション20、エンジン制御ユニット30、トランスミッション制御ユニット40等を備えて構成されている。
エンジン10には、クランク角センサ11、水温センサ12等の各種センサが設けられている。
クランク角センサ11の出力は、エンジン制御ユニット30に伝達される。
エンジン制御ユニット30は、クランク角センサ11の出力に基づいて、クランクシャフトの回転速度を検出可能となっている。
水温センサ12は、エンジン10の冷却水の温度を検出する温度センサである。
トランスミッション20は、例えば、一対のプーリ間にチェーンを架け渡したバリエータを有するチェーン式の無段変速機(CVT)である。
回転センサ21は、トランスミッション20の入出力軸等、主要部分の回転速度をそれぞれ検出する複数のセンサ群である。
油温センサ22は、トランスミッション20の油圧作動油でありかつ潤滑油であるCVTフルード(ATF)の油温を検出するセンサ(ATF温度センサ)であって、サーミスタを備えている。
エンジン制御ユニット30は、CPU等の情報処理装置、RAMやROM等の記憶装置、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を備えて構成されている。
また、エンジン制御ユニット30は、例えばCAN通信システム等の車載LAN装置を用いて、トランスミッション制御ユニット40に、エンジン10の冷却水温、クランクシャフトの回転速度、出力トルク等の各種情報を伝達可能となっている。
トランスミッション制御ユニット40は、CPU等の情報処理装置、RAMやROM等の記憶装置、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を備えて構成されている。
トランスミッション制御ユニット40は、トランスミッション20の変速制御、ロックアップ制御、AWDトランスファの締結力制御等を行う。
トランスミッション制御ユニット40は、車両の運転状態に基づいて油温センサ22の出力電圧推定値を推定する出力電圧推定手段、及び、出力電圧推定値と油温センサ22の出力電圧とを比較して出力電圧スタック故障を判定する出力電圧スタック故障判定手段として機能する。
なお、以下説明する診断は、油温センサ22の出力電圧が予め設定された正常範囲から外れている場合、CAN通信システム等の通信系や各ECUにエラーが発生している場合、水温センサ12が故障している場合、エンジン故障警告がなされている場合等には実行しない。
この故障診断機能について、以下詳しく説明する。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。
トランスミッション制御ユニット40は、以下の条件a)〜c)が全て充足したか否かを判別し、全て充足した場合には、ステップS02に進み、いずれか一つでも充足しない場合には、一連の処理を終了(リターン)する。
a)エンジン水温≦所定値(例えば80℃)
b)高外気温時ATF温度センサ(油温センサ)推定電圧変化量絶対値
≧所定値(例えば、0.05[V/min])
c)低外気温時ATF温度センサ(油温センサ)推定電圧変化量絶対値
≧所定値(例えば、0.05[V/min])
高外気温時、低外気温時のATF温度センサ推定電圧変化量絶対値の算出方法については、後に詳しく説明する。
トランスミッション制御ユニット40は、油温センサ22の出力電圧の変化量の絶対値(油温センサ電圧変化量絶対値)を、予め設定された所定値(例えば、0.025[V/min])と比較し、所定値以下である場合には、ステップS03に進み、その他の場合には、ステップS04に進む。
油温センサ電圧変化量絶対値の算出方法については後に詳しく説明する。
トランスミッション制御ユニット40は、ステップS02においてATF温度センサ電圧変化量絶対値が所定値以下である状態の持続時間をカウントする故障カウンタのカウンタ値をカウントアップする。
その後、ステップS05に進む。
トランスミッション制御ユニット40は、故障カウンタのカウンタ値をゼロリセットする。
その後、ステップS05に進む。
トランスミッション制御ユニット40は、故障カウンタのカウンタ値を予め設定された所定値(例えば60秒に相当する値)と比較する。
故障カウンタのカウンタ値が所定値以上である場合にはステップS06に進み、その他の場合には一連の処理を終了(リターン)する。
トランスミッション制御ユニット40は、油温センサ22の出力電圧スタック故障判定を確定させ、一連の処理を終了する。
油温センサ電圧変化量絶対値は、式1から求められる。
油温センサ電圧変化量絶対値は、例えば、10msec毎に逐次算出される。
油温センサ電圧変化量絶対値[V/min]
=|油温センサ電圧変化量|[V/min] ・・・(式1)
油温センサ電圧変化量[V/min]=油温センサ電圧[n]−油温センサ電圧[n-1]
・・・(式2)
高外気温時油温センサ推定電圧変化量絶対値は、例えば、10msec毎に逐次算出される。
高外気温時油温センサ推定電圧変化量絶対値[V/min]
=|高外気温時油温センサ推定電圧変化量|[V/min] ・・・(式3)
高外気温時油温センサ推定電圧変化量[V/min]
=高外気温時油温センサ推定電圧[n]−高外気温時油温センサ推定電圧[n-1]
・・・(式4)
高外気温時油温センサ推定電圧[V]
=油温センサ電圧変換テーブル値(高外気温時ATF温度推定値)[V]
・・・(式5)
低外気温時油温センサ推定電圧変化量絶対値は、例えば、10msec毎に逐次算出される。
低外気温時油温センサ推定電圧変化量絶対値[V/min]
=|低外気温時油温センサ推定電圧変化量|[V/min] ・・・(式6)
低外気温時油温センサ推定電圧変化量[V/min]
=低外気温時油温センサ推定電圧[n]−低外気温時油温センサ推定電圧[n-1]
・・・(式7)
低外気温時油温センサ推定電圧[V]
=油温センサ電圧変換テーブル値(低外気温時ATF温度推定値)[V]
・・・(式8)
高外気温時ATF温度推定値とは、高温環境下(例えば外気温40℃)において、車両の運転状態履歴に基づいて算出される推定温度である。
なお、低外気温時ATF温度推定値も、外気温度を40℃から−40℃にする以外は、高外気温時ATF温度推定値と実質的に同様に算出される。
低外気温時ATF温度推定値とは、低温環境下(例えば外気温−40℃)において、車両の運転状態履歴に基づいて算出される推定温度である。
先ず、始動時判定の成立時には、高外気温時ATF温度推定値は、式9から求められる。
高外気温時ATF温度推定値[℃]=ATF油温[℃]・・・(式9)
高外気温時ATF温度推定値[℃]
=エンジン発熱量積算値(高温)[kW]×熱量温度変換係数(高温)・・・(式10)
ここで、熱量温度変換係数(高温)は、例えば、0.005[℃/kW]である。
エンジン発熱量積算値(高温)[n][kW]
=エンジン発熱量積算値(高温)[n-1][kW]+エンジン発熱量(高温)[kW/s]×0.01
・・・(式11)
エンジン発熱量(高温)[kW/s]
=エンジン仕事率損失[kW/s]
+ATFウォーマ発熱量(高温)[kW/s]−車速風冷却熱量(高温)[kW/s]
・・・(式12)
ATFウォーマ発熱量(高温)
=ATFウォーマ発熱量テーブル値(ATFウォーマ流量)[kW/s]×エンジン水温[℃]
−高外気温時ATF温度推定値[n-1]
÷(ATFウォーマ特性評価時油温[℃]
−ATFウォーマ特性評価時エンジン水温[℃])
×ATFウォーマ発熱量(高温)補正係数(1.0) ・・・(式13)
ATFウォーマ流量[L/min]=ATFウォーマ流量テーブル値(エンジン回転速度)
・・・(式14)
ここで、以下の各パラメータは、ATFウォーマの特性表から設定する。
ATFウォーマ発熱量テーブル値(ATFウォーマ流量)
ATF流量テーブル値
ATF特性評価時油温(例えば120℃)
ATF特性評価時エンジン水温(例えば80℃)
車速風冷却熱量(高温)[kW/s]
=車速[km/h]×1000[m/km]÷60[min/h]÷60[min/s]×開口面積[m2]×空気比熱[J/kg/K]
×空気密度[kg/m3]
×(高外気温時ATF温度推定値[n-1][℃]−高外気温時外気温度[℃])
×車速風冷却熱量(高温)補正係数÷1000 ・・・(式15)
ここで、各パラメータは下記設定とする。
空気比熱=1030[J/kg/K](湿度100%)
空気密度=1.293[kg/m3](0℃, 1atm)
高外気温時外気温度=40℃
開口面積=1.0[m2]
車速風冷却熱量(高温)補正係数=0.025
なお、低外気温時ATF温度推定値の算出に用いる車速風冷却熱量(低温)補正係数は、例えば、0.0101である。
エンジン仕事率損失[kW/s]=エンジン発生馬力[kW/s]-走行抵抗仕事率[kW/s]
・・・(式16)
エンジン仕事率損失は、0以上となるように下限リミッタ処理を行う。
エンジン発生馬力[kW/s]
=エンジントルク[N・m]×エンジン回転速度[rpm]×2π÷60[s/min]÷1000
・・・(式17)
ここで、式18を用いて、エンジン暖機途上のエンジントルク推定値ズレをトルクコンバータ特性から補正する。
エンジントルク[N・m]≦トルクコンバータ特性によるエンジントルク推定値[N・m]
・・・(式18)
トルクコンバータ特性によるエンジントルク推定値[N・m]
=エンジン回転速度[rpm]2
×トルクコンバータ容量係数テーブル値(トルクコンバータ速度比)[N・m/rpm2]
・・・(式19)
トルクコンバータ速度比=出力回転速度[rpm]÷入力回転速度[rpm] ・・・(式20)
走行抵抗仕事率[kW/s]
=慣性加速抵抗仕事率[kW/s]+空気抵抗仕事率[kW/s]+転がり抵抗仕事率[kW/s]
・・・(式21)
慣性加速抵抗仕事率[kW/s]
=慣性抵抗仕事率[kW/s]+加速抵抗仕事率[kW/s]・・・(式22)
慣性抵抗仕事率[kW/s]
=エンジン慣性抵抗仕事率[kW/s]+プライマリプーリ慣性抵抗仕事率[kW/s]
・・・(式23)
エンジン慣性抵抗仕事率[kW/s]
=エンジン慣性抵抗[N・m]×エンジン回転速度[rpm]×2π÷60[s/min]÷1000
・・・(式24)
エンジン慣性抵抗[N・m]
=エンジン回転加速度[rpm/s]×2π÷60[s/min]
×エンジン慣性抵抗係数[kg・m・s2]×9.8[m/s2] ・・(式25)
エンジン慣性抵抗係数は、エンジンクランク軸上慣性抵抗係数とトルクコンバータ入力側の慣性抵抗係数との和であり、一例として、0.011661[kg・m・s2]である。
プライマリプーリ慣性抵抗仕事率[kW/s]
=プライマリプーリ慣性抵抗[N・m]×プライマリプーリ回転速度[rpm]
×2π÷60[s/min]÷1000 ・・・(式26)
プライマリプーリ慣性抵抗[N・m]
=プライマリプーリ回転加速度[rpm/s]×2π÷60[s/min]
×プライマリプーリ慣性抵抗係数[kg・m・s2]×9.8[m/s2] ・・・(式27)
プライマリプーリ慣性抵抗係数は、プライマリプーリ軸上慣性抵抗係数とトルクコンバータ出力側慣性抵抗係数とFRクラッチ慣性抵抗係数の和であって、一例として0.0442[kg・m・s2]である。
加速抵抗仕事率[kW/s]
=車重[kg]×車体加速度[m/s2]×車速[km/h]
×1000[m/km]÷60[sec/min]÷60[sec]÷1000・・・(式28)
ここで、車体加速度[m/s2]≧-0.5[m/s2]の下限リミッタ処理が行われる。
このような下限リミッタ処理を行うのは、ブレーキ踏込時の車体加速度は-0.5[m/s2]以下であることから、ブレーキパッドが消費するエネルギを熱量に加算しないためである。
空気抵抗仕事率[kW/s]
=空気抵抗係数×空気密度[kg/m3]×前面投影面積[m2]
×(車速[km/h]×1000[m/km]÷60[sec/min]÷60[sec])3÷1000 ・・・(式29)
ここで、各パラメータは、車種等により異なるが、一例として下記の通りである。
空気抵抗係数=0.306
空気密度=1.293[kg/m3]
前面投影面積=2.29[m2]
転がり抵抗仕事率[kW/s]
=転がり抵抗係数×車重[kg]÷9.8[m/s2]
×車速[km/h]×1000[m/km]÷60[min/h]÷60[sec/min]÷1000 ・・(式30)
ここで、各パラメータは、車種等により異なるが、一例として下記の通りである。
転がり抵抗係数=0.04 (一般の敷石舗装路)
車重=1400[kg]
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
例えば、実施例の温度センサは、エンジンの回転出力を増減速するCVTの油温センサであるが、本発明はこれに限らず、手動変速機(MT)や、有段AT、DCT、AMT、AWDトランスファやディファレンシャルの油温センサ等の故障診断に用いることができる。
また、走行用動力源もエンジンに限らず、電動モータや、エンジンと電動モータとを組み合わせたハイブリッドシステムであってもよい。
10 エンジン 11 クランク角センサ
12 水温センサ 20 トランスミッション
21 回転センサ 22 油温センサ
30 エンジン制御ユニット 40 トランスミッション制御ユニット
Claims (3)
- 車両の走行用動力源が発生する駆動力を伝達する動力伝達装置に設けられる温度センサの診断装置であって、
車両の運転状態に基づいて温度センサの出力電圧推定値を算出する出力電圧推定手段と、
前記出力電圧推定値の変化量が第1の閾値以上でありかつ前記温度センサの出力電圧の変化量が第2の閾値以下である場合に前記温度センサの出力電圧スタック故障を判定する出力電圧スタック故障判定手段と
を備えることを特徴とする温度センサの診断装置。 - 前記出力電圧スタック故障判定手段は、前記出力電圧推定値の変化量が第1の閾値以上でありかつ前記温度センサの出力電圧の変化量が第2の閾値以下である状態が所定時間以上持続した場合に前記出力電圧スタック故障を判定すること
を特徴とする請求項1に記載の温度センサの診断装置。 - 前記出力電圧推定手段は、高外気温状態、低外気温状態の2水準について出力電圧推定値をそれぞれ算出し、
前記出力電圧スタック故障判定手段は、高外気温状態、低外気温状態の出力電圧推定値がいずれも前記第1の閾値以上である場合にのみ前記出力電圧スタック故障を判定すること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の温度センサの診断装置。
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