JP2016187015A - 油温推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油温の推定精度を向上させる。【解決手段】油温推定装置は、作動油を有する油圧駆動装置を駆動するソレノイドに実際に印加されている駆動電流の検出値である検出電流値と、駆動電流の推定値である推定電流値との偏差に抵抗値推定パラメータを乗じて積分補償して、ソレノイドのコイルの推定の抵抗値である推定抵抗値を算出する抵抗値推定部と、推定抵抗値に基づいてソレノイドの温度であるソレノイド温度を推定する温度推定部と、検出電流値に基づいてソレノイドの自己発熱の飽和した温度である自己発熱飽和温度を推定する飽和温度推定部と、ソレノイド温度と自己発熱飽和温度とに基づいて作動油の温度である油温を推定する推定部とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、油温推定装置に関する。

従来、ソレノイドのコイルに駆動電流を印加することによって駆動する油圧駆動装置において、作動油の油温を推定する技術が知られている。例えば、特許文献１には、ソレノイドの抵抗値と、冷却水温とによって油温を高温、常温、及び、低温のいずれかであることを判定する技術が開示されている。

特開平７−７１５７４号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、油温を高温、常温、及び、低温のいずれかであると判定するだけなので、油温の推定精度が十分でないといった課題がある。

上述した課題を解決するために、本発明は、作動油を有する油圧駆動装置を駆動するソレノイドに実際に印加されている駆動電流の検出値である検出電流値と、駆動電流の推定値である推定電流値との偏差に抵抗値推定パラメータを乗じて積分補償して、ソレノイドのコイルの推定の抵抗値である推定抵抗値を算出する抵抗値推定部と、推定抵抗値に基づいてソレノイドの温度であるソレノイド温度を推定する温度推定部と、検出電流値に基づいてソレノイドの自己発熱の飽和した温度である自己発熱飽和温度を推定する飽和温度推定部と、ソレノイド温度と自己発熱飽和温度とに基づいて作動油の温度である油温を推定する推定部とを備える油温推定装置である。

本発明にかかる油温推定装置は、検出電流値と推定電流値との偏差を積分補償して算出した推定抵抗値に基づいて油温を推定しているので、ソレノイドが過渡状態でも油温の推定精度を向上できる。

図１は、実施形態の油温推定装置を含むソレノイド制御ＥＣＵを示すブロック図である。 図２は、油温推定装置を有するマイクロコンピュータのブロック図である。 図３は、ソレノイド温度マップの一例を示す図である。 図４は、自己発熱マップの一例を示す図である。 図５は、自己発熱温度の一次遅れ特性の一例を示す図である。 図６は、ソレノイドのコイルに流れる電流の一例を示す図である。 図７は、油温推定装置による油温の推定処理を説明するフローチャートである。

以下の例示的な実施形態や変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が部分的に省略される。実施形態や変形例に含まれる部分は、他の実施形態や変形例の対応する部分と置き換えて構成されることができる。また、実施形態や変形例に含まれる部分の構成や位置等は、特に言及しない限りは、他の実施形態や変形例と同様である。

＜実施形態＞
図１は、実施形態の油温推定装置を含むソレノイド制御ＥＣＵを示すブロック図である。図１に示すように、ソレノイド１０は、ソレノイド制御ＥＣＵ（electronic control unit）１２によって駆動電流が印加されて、油圧駆動装置を駆動する。例えば、ソレノイド１０は、ソレノイド制御ＥＣＵ（electronic control unit）１２によって制御されたコイルの電磁力によって作動油の油路を開閉する油圧駆動装置に設けられる。具体的には、ソレノイド１０は、コイルに駆動電流が印加された通電状態ではバルブを開け、電流がほとんど印加されていない非通電状態ではバルブを閉じるように駆動する。ソレノイド制御ＥＣＵ１２は、マイクロコンピュータ１４と、駆動回路１６と、電流検出部１８とを備える。

マイクロコンピュータ１４は、ソレノイド制御ＥＣＵ１２の中核として機能して、ソレノイド１０の制御全般を司る。マイクロコンピュータ１４は、ＣＰＵ、揮発性のメモリ及び不揮発性のメモリを含む記憶部等を有する。マイクロコンピュータ１４は、ソレノイド１０を駆動させるための制御指令に基づく目標の駆動電流値と、実際のソレノイド１０の駆動電流の検出値である検出電流値ｉｆｂ（ｋ）との偏差に基づいて電流フィードバック制御を行う。そして、例えばＰＷＭ（pulse width modulation）制御などによって、駆動回路１６に印加される電圧をスイッチングすることによって駆動電流を制御する。また、マイクロコンピュータ１４は、後述する油温推定装置３０としても機能する。

駆動回路１６は、ＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor）等のパワー半導体を用いたスイッチング回路と、マイクロコンピュータ１４の出力信号をパワー半導体へドライブするドライバ回路とを有する。

電流検出部１８は、ソレノイド１０に実際に流れる電流を検出する。電流検出部１８は、検出した電流の値である検出電流値ｉｆｂ（ｋ）をマイクロコンピュータ１４へ出力する。電流検出部１８は、例えば、ホールＩＣ等を有する電流センサ等によって電流を検出する。

図２は、油温推定装置３０を有するマイクロコンピュータ１４のブロック図である。図３は、ソレノイド温度マップの一例を示す図である。図４は、自己発熱マップの一例を示す図である。図５は、自己発熱温度の一次遅れ特性の一例を示す図である。図６は、ソレノイドのコイルに流れる電流の一例を示す図である。図２に示すように、マイクロコンピュータ１４は、油温推定装置３０と、記憶部３２とを備える。

油温推定装置３０は、ソレノイド１０によって駆動される油圧駆動装置の作動油の温度である油温を推定する。油温推定装置３０は、抵抗値推定部３４と、温度推定部３６と、飽和温度推定部３８と、推定部４０とを備える。各機能部は、マイクロコンピュータ１４を中核として、ハードウエアとソフトウエアとの協働により実現される。図２は、機能ブロックとしての構成を示したものであり、各機能部は必ずしも独立して存在する必要はない。

抵抗値推定部３４は、ソレノイド１０に実際に印加されている駆動電流の検出値である検出電流値ｉｆｂ（ｋ）と、駆動電流の推定値である推定電流値との偏差を算出する。例えば、抵抗値推定部３４は、電流検出部１８から検出電流値ｉｆｂ（ｋ）を取得して、検出電流値ｉｆｂ（ｋ）と推定電流値との偏差を算出する。抵抗値推定部３４は、当該偏差に予め定められた抵抗値推定パラメータｒを乗じて積分補償する。これにより、抵抗値推定部３４は、ソレノイド１０のコイルの推定の抵抗値である推定抵抗値Ｋｒ（ｎ）を算出して、推定する。抵抗値推定部３４は、算出した推定抵抗値Ｋｒ（ｎ）を温度推定部３６へ出力する。

温度推定部３６は、推定抵抗値Ｋｒ（ｎ）に基づいてソレノイド１０の温度であるソレノイド温度Ｔｃｏを推定する。例えば、温度推定部３６は、抵抗値推定部３４から推定抵抗値Ｋｒ（ｎ）を取得する。温度推定部３６は、取得した推定抵抗値Ｋｒ（ｎ）に対応するソレノイド温度Ｔｃｏを、記憶部３２に格納されたソレノイド温度マップ４８から抽出する。図３に示すように、ソレノイド温度マップ４８は、複数のソレノイド温度Ｔｃｏと、複数の推定抵抗値Ｋｒ（ｎ）とが関連付けられたデータである。このようにして、温度推定部３６は、推定抵抗値Ｋｒ（ｎ）からソレノイド温度Ｔｃｏを推定する。温度推定部３６は、推定したソレノイド温度Ｔｃｏを推定部４０へ出力する。

飽和温度推定部３８は、検出電流値ｉｆｂ（ｋ）に基づいてソレノイド１０の自己発熱の飽和した温度である自己発熱飽和温度Ｔｓｅｌを推定する。例えば、飽和温度推定部３８は、電流検出部１８から検出電流値ｉｆｂ（ｋ）を取得する。飽和温度推定部３８は、取得した検出電流値ｉｆｂ（ｋ）に対応する自己発熱飽和温度Ｔｓｅｌを自己発熱マップ５０から抽出する。図４に示すように、自己発熱マップ５０は、複数の検出電流値ｉｆｂ（ｋ）と、複数の自己発熱飽和温度Ｔｓｅｌとが関連付けられたデータである。このようにして、飽和温度推定部３８は、検出電流値ｉｆｂ（ｋ）から自己発熱飽和温度Ｔｓｅｌを推定する。飽和温度推定部３８は、推定した自己発熱飽和温度Ｔｓｅｌを推定部４０へ出力する。

推定部４０は、ソレノイド温度Ｔｃｏと自己発熱飽和温度Ｔｓｅｌとに基づいて、作動油の温度である油温Ｔ０を推定する。例えば、推定部４０は、自己発熱飽和温度Ｔｓｅｌと、自己発熱飽和温度Ｔｓｅｌへの温度変化の遅れを示す一時遅れ成分（１／θｓ＋１）との乗算値を算出する。推定部４０は、ソレノイド温度Ｔｃｏと、自己発熱飽和温度Ｔｓｅｌ及び一時遅れ成分（１／θｓ＋１）の乗算値との差から油温Ｔ０を推定する。推定部４０は、算出部４２と、減算器４４と、判断部４６とを有する。

算出部４２は、自己発熱飽和温度Ｔｓｅｌを飽和温度推定部３８から取得する。算出部４２は、一次遅れ特性（１／θｓ＋１）を設定する。θの一例は、予め定められた時定数である。例えば、時定数θは、図５に示すように、実験的に求めたソレノイド１０の目標の駆動電流値毎の自己発熱飽和温度Ｔｓｅｌの特性を近似することによって設定される。即ち、算出部４２は、目標の駆動電流値に応じて、一次遅れ特性（１／θｓ＋１）を算出する。ｓの一例は、伝達関数におけるラプラス変換演算子である。算出部４２は、自己発熱飽和温度Ｔｓｅｌと一時遅れ特性（１／θｓ＋１）とを乗じて自己発熱余剰温度Ｔｓｏｌを算出する。算出部４２は、自己発熱余剰温度Ｔｓｏｌを減算器４４へ出力する。

減算器４４は、温度推定部３６からソレノイド温度Ｔｃｏを取得するとともに、算出部４２から自己発熱余剰温度Ｔｓｏｌを取得する。減算器４４は、ソレノイド温度Ｔｃｏから自己発熱余剰温度Ｔｓｏｌを減算した温度を通電時油温Ｔ１として算出する。減算器４４は、通電時油温Ｔ１を判断部４６へと出力する。通電時油温Ｔ１とは、ソレノイド１０が駆動している通電状態において、油温Ｔ０として推定される値である。

判断部４６は、温度推定部３６からソレノイド温度Ｔｃｏを取得して、当該ソレノイド温度Ｔｃｏを非通電時油温Ｔ２とする。非通電時油温Ｔ２とは、ソレノイド１０が駆動していない非通電状態において、油温Ｔ０として推定される値である。判断部４６は、減算器４４から通電時油温Ｔ１を取得する。判断部４６は、電流検出部１８から検出電流値ｉｆｂ（ｋ）を取得する。判断部４６は、電流検出部１８から取得した検出電流値ｉｆｂ（ｋ）と、予め定められた電流閾値とを比較して、通電状態か、非通電状態かを判断する。ここで、図６に実線で示すように、マイクロコンピュータ１４は、駆動回路１６を介して、通電状態においては油圧駆動装置のバルブを開けることができる電流（例えば、１Ａ）をソレノイド１０に供給するとともに、非通電状態においては油圧駆動装置のバルブが開かない程度の電流（例えば、０．１Ａ）をソレノイド１０に供給する。尚、図６において、一点鎖線は設定された電流値であって、実線が実際にソレノイド１０のコイルに流れる電流値である。判断部４６は、通電状態では、ソレノイド温度Ｔｃｏと自己発熱飽和温度Ｔｓｅｌとに基づいて算出した通電時油温Ｔ１を油温Ｔ０として推定して出力する。一方、判断部４６は、非通電状態では、ソレノイド温度Ｔｃｏである非通電時油温Ｔ２を油温Ｔ０として推定して出力する。

記憶部３２は、揮発性のメモリ、及び、不揮発性のハードディスクドライブまたはフラッシュメモリ等のメモリを有する。記憶部３２は、油温推定装置３０とデータを送受信可能に接続されている。記憶部３２は、油温推定に必要なデータであるソレノイド温度マップ４８、自己発熱マップ５０、一次遅れ特性に関するデータ、抵抗値推定パラメータｒ、及び、油温推定処理に必要なプログラム等を記憶する。

図７は、油温推定装置による油温の推定処理を説明するフローチャートである。図７に示すように、油温の推定処理が開始すると、抵抗値推定部３４は、目標の駆動電流値に対応する電圧指示値Ｖｒを取得する（Ｓ１０）。電圧指示値Ｖｒは、マイクロコンピュータ１４が駆動回路１６に指令して、ソレノイド１０に印加する電圧の値である。

抵抗値推定部３４、飽和温度推定部３８、及び、判断部４６は、電流検出部１８から検出電流値ｉｆｂ（ｋ）を取得する（Ｓ１２）。

抵抗値推定部３４は、電圧指示値Ｖｒ（ｋ）、検出電流値ｉｆｂ（ｋ）及び抵抗値推定パラメータｒに基づいて、推定抵抗値Ｋｒ（ｎ）を算出する（Ｓ１４）。具体的には、抵抗値推定部３４は、式（１）に各値を代入して推定抵抗値Ｋｒ（ｎ）を算出する。尚、抵抗値推定部３４は、ｋ＝１における推定抵抗値の初期値であるＫｒ（０）として、外気温センサから取得した温度情報を活用し、ソレノイド１０の抵抗値をソレノイド温度マップ４８から抽出して代入する。式（１）の右辺における“Ｖｒ（ｋ）／Ｋｒ（ｋ−１）”が、推定電流値に相当する。抵抗値推定部３４は、算出した推定抵抗値Ｋｒ（ｎ）を温度推定部３６へと出力する。

温度推定部３６は、推定抵抗値Ｋｒ（ｎ）に対応するソレノイド温度Ｔｃｏをソレノイド温度マップ４８から抽出する（Ｓ１６）。温度推定部３６は、抽出したソレノイド温度Ｔｃｏを推定部４０の減算器４４及び判断部４６へと出力する。

飽和温度推定部３８は、電流検出部１８から取得した検出電流値ｉｆｂ（ｋ）に対応する自己発熱飽和温度Ｔｓｅｌを自己発熱マップ５０から抽出する（Ｓ１８）。飽和温度推定部３８は、抽出した自己発熱飽和温度Ｔｓｅｌを、推定部４０の算出部４２へ出力する。

算出部４２は、自己発熱飽和温度Ｔｓｅｌを取得すると、一次遅れ特性（１／θｓ＋１）を算出する。算出部４２は、自己発熱飽和温度Ｔｓｅｌに一時遅れ特性（１／θｓ＋１）を乗じて、自己発熱余剰温度Ｔｓｏｌを算出する（Ｓ２０）。算出部４２は、自己発熱余剰温度Ｔｓｏｌを減算器４４へ出力する。

減算器４４は、ソレノイド温度Ｔｃｏ及び自己発熱余剰温度Ｔｓｏｌを取得すると、式（２）に基づいて、通電時油温Ｔ１を算出する（Ｓ２２）。減算器４４は、算出した通電時油温Ｔ１を判断部４６へ出力する。

判断部４６は、電流検出部１８から取得した検出電流値ｉｆｂ（ｋ）に基づいて、ソレノイド１０が通電状態か否かを判断する（Ｓ２４）。例えば、判断部４６は、検出電流値ｉｆｂ（ｋ）と、予め設定されて記憶部３２に記憶されている電流閾値との比較結果に基づいて、ソレノイド１０のコイルが通電されているか否かを判断する。

判断部４６は、検出電流値ｉｆｂ（ｋ）が電流閾値未満の場合、ソレノイド１０のコイルが通電されていないと判断して（Ｓ２４：Ｎｏ）、温度推定部３６から非通電時油温Ｔ２として取得したソレノイド温度Ｔｃｏをソレノイド１０の油温Ｔ０として出力する（Ｓ２６）。一方、判断部４６は、検出電流値ｉｆｂ（ｋ）が電流閾値以上の場合、ソレノイド１０のコイルが通電されていると判断して（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、減算器４４から取得した通電時油温Ｔ１をソレノイド１０の油温Ｔ０として出力する（Ｓ２８）。

上述したように、油温推定装置３０では、検出電流値ｉｆｂ（ｋ）と推定電流値との偏差を積分補償することによって、推定抵抗値Ｋｒ（ｎ）を推定しているので、検出電流値ｉｆｂ（ｋ）が変動している通電開始時及び通電終了時の電流の過渡状態（図６の期間ＴＲ参照）、及び、外乱の影響下でも推定抵抗値Ｋｒ（ｎ）を算出できる。これにより、油温推定装置３０では、ソレノイド１０が過渡状態でも油温Ｔ０を精度よく推定することができる。

油温推定装置３０では、通電時油温Ｔ１を算出する過程で、自己発熱飽和温度Ｔｓｅｌの一次遅れ特性（１／θｓ＋１）を採用している。これにより、油温推定装置３０では、ソレノイド１０に電圧が印加されてから検出電流値ｉｆｂ（ｋ）が安定するまでの間の過渡状態でも、油温Ｔ０を精度よく推定することができる。

油温推定装置３０では、ソレノイド１０を駆動させない非通電状態でも、バルブが開かない程度の電流を流しているので、当該非通電状態でも推定抵抗値Ｋｒ（ｎ）を推定することができる。これにより、油温推定装置３０では、非通電状態でも、当該推定抵抗値Ｋｒ（ｎ）によって、油温Ｔ０を精度よく推定できる。

油温推定装置３０では、ソレノイド１０に印加する電圧の指示値である電圧指示値Ｖｒを推定抵抗値Ｋｒ（ｋ−１）で除算して算出した推定電流値に基づいて、推定抵抗値Ｋｒ（ｎ）を算出する。これにより、油温推定装置３０は、電圧指示値Ｖｒによって、精度よく推定抵抗値Ｋｒ（ｎ）を算出できる。

上述した実施形態は適宜変更してよい。

例えば、推定部４０は、一時遅れ特性（１／θｓ＋１）を考慮することなく、通電時油温Ｔ１を推定してもよい。この場合、自己発熱飽和温度Ｔｓｅｌが自己発熱余剰温度Ｔｓｏｌとなる。従って、推定部４０は、次の式（３）に基づいて、通電時油温Ｔ１を算出する。

１０…ソレノイド、３０…油温推定装置、３４…抵抗値推定部、３６…温度推定部、３８…飽和温度推定部、４０…推定部、Ｋｒ…推定抵抗値、Ｔ０…油温、Ｔ１…通電時油温、Ｔ２…非通電時油温、Ｔｃｏ…ソレノイド温度、Ｔｓｅｌ…自己発熱飽和温度、Ｔｓｏｌ…自己発熱余剰温度、Ｖｒ…電圧指示値、ｉｆｂ…検出電流値、ｒ…抵抗値推定パラメータ

Claims (4)

1. 作動油を有する油圧駆動装置を駆動するソレノイドに実際に印加されている駆動電流の検出値である検出電流値と、前記駆動電流の推定値である推定電流値との偏差に抵抗値推定パラメータを乗じて積分補償して、前記ソレノイドのコイルの推定の抵抗値である推定抵抗値を算出する抵抗値推定部と、
   前記推定抵抗値に基づいて前記ソレノイドの温度であるソレノイド温度を推定する温度推定部と、
   前記検出電流値に基づいて前記ソレノイドの自己発熱の飽和した温度である自己発熱飽和温度を推定する飽和温度推定部と、
   前記ソレノイド温度と前記自己発熱飽和温度とに基づいて前記作動油の温度である油温を推定する推定部と
   を備える油温推定装置。
2. 前記推定部は、
   前記自己発熱飽和温度と、前記自己発熱飽和温度への温度変化の遅れを示す一時遅れ成分との乗算値を算出して、
   前記ソレノイド温度と、前記乗算値との差から前記油温を推定する
   請求項１に記載の油温推定装置。
3. 前記推定部は、
   前記ソレノイドが駆動している通電状態では前記ソレノイド温度と前記自己発熱飽和温度とに基づいて前記油温を推定して、
   前記ソレノイドが駆動していない非通電状態では前記ソレノイドの温度を前記油温として推定する
   請求項１または２に記載の油温推定装置。
4. 前記抵抗値推定部は、前記ソレノイドに印加する電圧の指示値である電圧指示値を前記推定抵抗値で除算して前記推定電流値を算出する請求項１から３のいずれか１項に記載の油温推定装置。

Images