JP2022044409A - 異常推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力伝達装置の異常箇所を特定する。【解決手段】車両の制御装置は、動力伝達装置の異常を推定する異常推定装置として機能する。制御装置には、入力変数が入力されることにより動力伝達装置における特定の異常候補箇所での異常発生確率を示す出力変数を出力する写像を規定する写像データが記憶されている。写像は、複数の入力変数の１つとして、動力伝達装置の出力軸が予め定められた単位角度回転するときに動力伝達装置から発生する異音の発生回数を示す発生回数変数を含んでいる。制御装置は、入力変数を取得する処理である取得処理と、取得処理により取得した入力変数を写像に入力することによって出力変数の値を出力する算出処理と、を実行する。【選択図】図３

Description

本発明は、異常推定装置に関する。

特許文献１に記載の車両は、駆動源としてのエンジンと、エンジンから駆動輪へと動力を伝達する動力伝達装置とを備えている。この動力伝達装置は、エンジンから駆動輪までの動力伝達経路上において複数のギアを備えている。

特開２０１６－２２２０９０号公報

特許文献１の動力伝達装置では、当該動力伝達装置に異常が生じると、駆動源から駆動輪へと動力が伝達されるときに異音が発生することがある。例えば、ギアが摩耗した場合、互いに噛み合うギアの歯と歯との間の隙間が過度に大きくなる。この場合、互いに噛み合うギアの歯と歯とが接触する際に発生する音が大きくなり、運転者等に異音として知覚されることがある。このように、動力伝達装置において異音の発生を伴う異常が発生した場合、異常箇所を特定してメンテナンス等を行うことが考えられる。しかしながら、動力伝達装置は複数のギアを備えているため、動力伝達装置の異常箇所を特定することは、容易でない。

上記課題を解決するための異常推定装置は、駆動源から駆動輪までの動力伝達経路上に位置する複数のギアを含む動力伝達装置が搭載された車両に適用され、前記動力伝達装置の異常を推定する異常推定装置であって、実行装置と、記憶装置と、を備え、前記記憶装置には、入力変数が入力されることにより前記動力伝達装置における特定の異常候補箇所での異常発生確率を示す出力変数を出力する写像を規定する写像データが記憶されており、前記写像は、複数の前記入力変数の１つとして、前記動力伝達装置の入力軸又は出力軸が予め定められた単位角度回転するときに前記動力伝達装置から発生する異音の発生回数を示す発生回数変数を含み、前記実行装置は、前記入力変数を取得する処理である取得処理と、前記取得処理により取得した前記入力変数を写像に入力することによって前記出力変数の値を出力する算出処理と、を実行する。

動力伝達装置が備える各部材は、動力伝達装置の入力軸又は出力軸の回転に対して所定の比でもって回転する。つまり、各部材は、動力伝達装置の入力軸又は出力軸が単位角度回転するに際して、どの程度の角度回転するのかが決まっている。したがって、異音の発生回数は、動力伝達装置における異常の発生箇所と関連している。

上記構成によれば、異常発生箇所と関連している異音の発生回数を示す発生回数変数が、写像の入力変数に含まれる。したがって、異常候補箇所での異常発生確率を示す出力変数として、正確な変数を得られる。そして、異常候補箇所での異常発生確率が正確に把握できれば、動力伝達装置における異常の発生箇所の特定に寄与できる。

車両の概略構成図。 自動変速機における変速段及び係合要素の関係を示す説明図。 推定制御を示すフローチャート。

以下、本発明の一実施形態を図１～図３にしたがって説明する。先ず、車両１００の概略構成について説明する。
図１に示すように、車両１００は、内燃機関１０、動力分割機構２０、自動変速機３０、駆動輪６９、油圧装置６５、第１モータジェネレータ６１、及び第２モータジェネレータ６２を備えている。

内燃機関１０は、当該内燃機関１０の出力軸であるクランクシャフト１１を備えている。クランクシャフト１１は、動力分割機構２０に連結している。動力分割機構２０は、サンギアＳ、リングギアＲ、及びキャリアＣを有する遊星歯車機構である。動力分割機構２０のキャリアＣは、クランクシャフト１１に連結している。サンギアＳは、第１モータジェネレータ６１の回転軸６１Ａに連結している。リングギアＲの出力軸であるリングギア軸ＲＡは、第２モータジェネレータ６２の回転軸６２Ａに連結している。また、リングギア軸ＲＡは、自動変速機３０に連結している。

自動変速機３０は、入力軸４１、及び出力軸４２を備えている。自動変速機３０の入力軸４１は、リングギア軸ＲＡに連結している。自動変速機３０の出力軸４２は、図示しないディファレンシャルギアを介して左右の駆動輪６９に連結している。したがって、本実施形態において、駆動源としての内燃機関１０から駆動輪６９までの動力伝達経路上には、動力分割機構２０及び自動変速機３０が位置している。そして、これら動力分割機構２０及び自動変速機３０は、いずれも複数のギアを備えている。

内燃機関１０が駆動して、動力分割機構２０のキャリアＣにクランクシャフト１１からトルクが入力されると、そのトルクがサンギアＳ側とリングギアＲ側とに分割される。第１モータジェネレータ６１が電動機として動作して、動力分割機構２０のサンギアＳにトルクが入力されると、そのトルクがキャリアＣ側とリングギアＲ側とに分割される。また、内燃機関１０のトルクがサンギアＳを介して第１モータジェネレータ６１に入力されると、第１モータジェネレータ６１が発電機として機能する。

第２モータジェネレータ６２が電動機として動作して、リングギア軸ＲＡにトルクが入力されると、そのトルクは自動変速機３０へと伝達される。また、駆動輪６９側からのトルクがリングギア軸ＲＡを介して第２モータジェネレータ６２に入力されると、第２モータジェネレータ６２が発電機として機能し、車両１００に回生制動力を発生させることが可能になっている。

自動変速機３０は、第１遊星ギア機構３０Ａ、第２遊星ギア機構３０Ｂ、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキ機構Ｂ１、第２ブレーキ機構Ｂ２、及びワンウェイクラッチＦ１を備えている。

さらに、第１遊星ギア機構３０Ａは、サンギア３１、リングギア３２、ピニオンギア３３、及びキャリア３４を備えている。サンギア３１は、ピニオンギア３３を介してリングギア３２に連結している。キャリア３４は、ピニオンギア３３を支持している。

サンギア３１は、第１ブレーキ機構Ｂ１に連結している。第１ブレーキ機構Ｂ１は、当該第１ブレーキ機構Ｂ１に供給されるオイルの圧力によって係合状態及び解放状態が切り替え可能である。具体的には、第１ブレーキ機構Ｂ１に供給されるオイルの圧力が高くなることで、第１ブレーキ機構Ｂ１が解放状態から係合状態へと切り替えられる。そして、第１ブレーキ機構Ｂ１が係合状態であるときには、サンギア３１の回転が制動される。

キャリア３４は、ワンウェイクラッチＦ１に連結している。ワンウェイクラッチＦ１は、キャリア３４の一方側への回転を規制しつつ他方側への回転を許容する。すなわち、ワンウェイクラッチＦ１は、キャリア３４の回転を規制する規制状態、又はキャリア３４の回転を許容する許容状態に切り替わる。また、キャリア３４は、第２ブレーキ機構Ｂ２に連結している。第２ブレーキ機構Ｂ２は、第１ブレーキ機構Ｂ１と同様に、当該第２ブレーキ機構Ｂ２に供給されるオイルの圧力によって係合状態及び解放状態が切り替え可能である。そして、第２ブレーキ機構Ｂ２が係合状態であるときには、キャリア３４の回転が制動される。

第２遊星ギア機構３０Ｂは、サンギア３６、リングギア３７、ピニオンギア３８、及びキャリア３９を備えている。サンギア３６は、ピニオンギア３８を介してリングギア３７に連結している。キャリア３９は、ピニオンギア３８を支持している。キャリア３９は、出力軸４２に連結している。

上記のように構成された各遊星ギア機構において、第１遊星ギア機構３０Ａのキャリア３４は、第２遊星ギア機構３０Ｂのリングギア３７に連結している。また、第１遊星ギア機構３０Ａのリングギア３２は、第２遊星ギア機構３０Ｂのキャリア３９に連結している。

第２遊星ギア機構３０Ｂのサンギア３６は、第１クラッチＣ１を介して入力軸４１に連結している。第１クラッチＣ１は、当該第１クラッチＣ１に供給されるオイルの圧力によって係合状態及び解放状態が切り替え可能である。具体的には、第１クラッチＣ１に供給されるオイルの圧力が高くなることで、第１クラッチＣ１が解放状態から係合状態へと切り替えられる。そして、第１クラッチＣ１が係合状態となることで、第２遊星ギア機構３０Ｂのサンギア３６が入力軸４１と共に回転する。

また、第１遊星ギア機構３０Ａのキャリア３４は、第２クラッチＣ２を介して入力軸４１に連結している。第２クラッチＣ２は、第１クラッチＣ１と同様に、当該第２クラッチＣ２に供給されるオイルの圧力によって係合状態及び解放状態が切り替え可能である。そして、第２クラッチＣ２が係合状態となることで、第１遊星ギア機構３０Ａのキャリア３４が入力軸４１と共に回転する。なお、本実施形態において、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキ機構Ｂ１、及び第２ブレーキ機構Ｂ２のそれぞれが、係合要素である。

図２に示すように、自動変速機３０では、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキ機構Ｂ１、及び第２ブレーキ機構Ｂ２における係合状態、解放状態の組み合わせと、ワンウェイクラッチＦ１における規制状態、許容状態の組み合わせとにより、変速段が切り替えられる。この自動変速機３０では、前進走行するための「１速」～「４速」の４個の変速段と、後進走行するための「Ｒ」の１個の変速段との合計５個の変速段を形成可能である。

なお、図２において、「〇」は、第１クラッチＣ１等の係合要素が係合状態であることや、ワンウェイクラッチＦ１が規制状態であることを示す。また、「（〇）」は、第２ブレーキ機構Ｂ２が係合状態又は解放状態であることを示す。さらに、空欄は、第１クラッチＣ１等の係合要素が解放状態であることや、ワンウェイクラッチＦ１が許容状態であることを示す。例えば、自動変速機３０の変速段が２速である場合、第１クラッチＣ１、及び第１ブレーキ機構Ｂ１が係合状態になっている一方、第２クラッチＣ２、及び第２ブレーキ機構Ｂ２が解放状態になり、ワンウェイクラッチＦ１が許容状態になっている。

図１に示すように、油圧装置６５は、オイルポンプ６６、及びオイルポンプ６６からのオイルが流通する油圧回路６７を備えている。オイルポンプ６６は、クランクシャフト１１のトルクを受けて動作するいわゆる機械式のオイルポンプである。油圧回路６７は、図示しないソレノイドバルブを複数備えている。油圧回路６７は、ソレノイドバルブを制御することにより、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキ機構Ｂ１、及び第２ブレーキ機構Ｂ２に供給するオイルの圧力を調整する。すなわち、本実施形態では、油圧回路６７のソレノイドバルブを制御することにより、オイルの圧力を通じて第１クラッチＣ１等の係合要素の係合状態及び開放状態を制御する。

図１に示すように、車両１００は、クランク角センサ７１、アクセルポジションセンサ７２、車速センサ７３、出力軸角センサ７４、マイク７５、表示器７６、及びアクセルペダル７７を備えている。クランク角センサ７１は、クランクシャフト１１の近傍に取り付けられている。クランク角センサ７１は、クランクシャフト１１の回転角であるクランク角ＳＣを検出する。アクセルポジションセンサ７２は、運転者が操作するアクセルペダル７７の操作量であるアクセル操作量ＡＣＣを検出する。車速センサ７３は、車両１００の速度である車速ＳＰを検出する。出力軸角センサ７４は、出力軸４２の近傍に取り付けられている。出力軸角センサ７４は、出力軸４２の回転角である出力軸角ＳＯＵＴを検出する。マイク７５は、自動変速機３０の近傍に取り付けられている。マイク７５は、当該マイク７５に伝わる音の音量ＮＳを検出する。本実施形態において、マイク７５は、音の大きさをデシベル（ｄＢ）に換算して、音量ＮＳとして検出する。表示器７６は、車両１００の運転者等に視覚情報を表示する。表示器７６の一例は、ディスプレイである。

車両１００は、制御装置９０を備えている。制御装置９０には、クランク角ＳＣを示す信号がクランク角センサ７１から入力される。制御装置９０には、アクセル操作量ＡＣＣを示す信号がアクセルポジションセンサ７２から入力される。制御装置９０には、車速ＳＰを示す信号が車速センサ７３から入力される。制御装置９０には、出力軸角ＳＯＵＴを示す信号が出力軸角センサ７４から入力される。制御装置９０には、音量ＮＳを示す信号がマイク７５から入力される。

制御装置９０は、ＣＰＵ９１、周辺回路９２、ＲＯＭ９３、記憶装置９４、及びバス９５を備えている。バス９５は、ＣＰＵ９１、周辺回路９２、ＲＯＭ９３、及び記憶装置９４を互いに通信可能に接続している。ＲＯＭ９３には、ＣＰＵ９１が各種の制御を実行するために各種のプログラムが予め記憶されている。記憶装置９４には、写像データ９４Ａが予め記憶されている。写像データ９４Ａによって規定される写像Ｍは、入力変数が入力されることにより自動変速機３０における特定の異常候補箇所での異常発生確率を示す出力変数を出力する。なお、写像Ｍの具体的な説明は後述する。

記憶装置９４は、制御装置９０に入力された、クランク角ＳＣ、アクセル操作量ＡＣＣ、車速ＳＰ、出力軸角ＳＯＵＴ、及び音量ＮＳを含むデータを一定期間に亘って記憶する。周辺回路９２は、内部の動作を規定するクロック信号を生成する回路、電源回路、リセット回路等を含む。本実施形態において、ＣＰＵ９１及びＲＯＭ９３が実行装置である。また、記憶装置９４が記憶装置である。制御装置９０は、自動変速機３０の異常を推定する異常推定装置として機能する。なお、本実施形態において、自動変速機３０が動力伝達装置である。

ＣＰＵ９１は、ＲＯＭ９３に記憶された各種のプログラムを実行することにより、内燃機関１０、第１モータジェネレータ６１、第２モータジェネレータ６２、自動変速機３０等を制御する。具体的には、ＣＰＵ９１は、アクセル操作量ＡＣＣ及び車速ＳＰに基づいて、車両１００が走行するために必要な出力の要求値である車両要求出力を算出する。ＣＰＵ９１は、車両要求出力に基づいて、内燃機関１０、第１モータジェネレータ６１、及び第２モータジェネレータ６２のトルク配分を決定する。ＣＰＵ９１は、内燃機関１０、第１モータジェネレータ６１、及び第２モータジェネレータ６２のトルク配分に基づいて、内燃機関１０の出力と、第１モータジェネレータ６１及び第２モータジェネレータ６２の力行及び回生とを制御する。

また、ＣＰＵ９１は、車速ＳＰ及び車両要求出力に基づいて、自動変速機３０において目標とする変速段である目標変速段を算出する。ＣＰＵ９１は、目標変速段に基づいて、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキ機構Ｂ１、及び第２ブレーキ機構Ｂ２に供給するオイルの圧力の目標値である目標圧力を算出する。そして、ＣＰＵ９１は、目標圧力に基づいて、油圧装置６５に制御信号Ｓ１を出力する。油圧装置６５は、制御信号Ｓ１に基づいて、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキ機構Ｂ１、及び第２ブレーキ機構Ｂ２に供給するオイルの圧力を変更する。例えば、図２に示すように、自動変速機３０の変更前の変速段が２速である場合、第１クラッチＣ１、及び第１ブレーキ機構Ｂ１が係合状態になっている一方、第２クラッチＣ２、及び第２ブレーキ機構Ｂ２が解放状態になり、ワンウェイクラッチＦ１が許容状態になっている。ここで、自動変速機３０の目標変速段が３速に設定されると、第２クラッチＣ２の目標圧力に基づいた制御信号Ｓ１に応じて、油圧装置６５から第２クラッチＣ２に供給されるオイルの圧力が徐々に高くなることで、第２クラッチＣ２が解放状態から係合状態になる。一方、第１ブレーキ機構Ｂ１の目標圧力に基づいた制御信号Ｓ１に応じて、油圧装置６５から第１ブレーキ機構Ｂ１に供給されるオイルの圧力が徐々に低くなることで、第１ブレーキ機構Ｂ１が係合状態から解放状態になる。その結果、自動変速機３０の変速段が２速から３速に変更される。

次に、ＣＰＵ９１が自動変速機３０の異常を推定する推定制御について説明する。
なお、ＲＯＭ９３には、推定制御を実行するためのプログラムである推定用プログラムが予め記憶されている。ＣＰＵ９１は、制御装置９０が起動している状態では、ＲＯＭ９３に記憶された推定用プログラムを実行することにより、推定制御を繰り返し行う。

本実施形態において、自動変速機３０の異常とは、当該自動変速機３０のギアの経年劣化等に起因して互いに噛み合うギアの歯と歯との隙間が過度に大きくなったり、ギアの歯が部分的に欠けたりすることである。また、この実施形態では、自動変速機３０の異常候補箇所は、サンギア３１及びピニオンギア３３のギア間、ピニオンギア３３及びリングギア３２のギア間、サンギア３６及びピニオンギア３８のギア間、ピニオンギア３８及びリングギア３７のギア間の合計４か所である。

図３に示すように、推定制御が開始されると、ＣＰＵ９１は、ステップＳ１１を実行する。ステップＳ１１において、ＣＰＵ９１は、音量ＮＳが予め定められた規定値Ａ以上であるか否かを判定する。規定値Ａは、例えば、車両１００の運転席において人間が知覚できる値として、予め試験及びシミュレーション等で定められている。ＣＰＵ９１は、音量ＮＳが規定値Ａ未満であると判定した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、再びステップＳ１１の処理を繰り返す。一方、ＣＰＵ９１は、音量ＮＳが規定値Ａ以上であると判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１２に進める。

ステップＳ１２において、ＣＰＵ９１は、その時点の自動変速機３０の変速段に基づいて、自動変速機３０の変速比ＧＲを取得する。変速比ＧＲとは、自動変速機３０の入力軸４１の回転数と出力軸４２の回転数との比である。また、ＣＰＵ９１は、ステップＳ１２の処理時点での車速ＳＰを取得する。ＣＰＵ９１は、ステップＳ１２の処理時点での車両要求出力に基づいて、入力軸４１に入力されるトルクである入力トルクＴｉｎを算出する。具体的には、ＣＰＵ９１は、車両要求出力が大きいほど入力トルクＴｉｎを大きい値として算出する。ＣＰＵ９１は、算出した各値を記憶装置９４に記憶させる。その後、ＣＰＵ９１は、処理をステップＳ１３に進める。

ステップＳ１３において、ＣＰＵ９１は、自動変速機３０の出力軸４２が３６０度、すなわち１回転するときに自動変速機３０から発生する異音の発生回数Ｚを算出する。具体的には、ＣＰＵ９１は、ステップＳ１１において音量ＮＳが規定値Ａ以上であると判定されてから所定期間の音量ＮＳの推移を取得する。所定期間としては、例えば数秒である。ＣＰＵ９１は、取得した音量ＮＳの推移から、音量ＮＳの極大値を特定する。なお、ここでいう極大値とは、音量ＮＳの推移上において、音量ＮＳが増加から減少に転じる値である。さらに、ＣＰＵ９１は、特定した音量ＮＳの極大値のうち規定値Ａ以上であるものの数をカウントし、これを期間内異音発生回数Ｚ１とする。また、ＣＰＵ９１は、出力軸角センサ７４が検出した出力軸角ＳＯＵＴに基づいて上記所定期間内の出力軸４２の回転角度を算出し、これを「３６０」で除算することにより期間内回転回数ＮＯＵＴ１を算出する。そして、ＣＰＵ９１は、期間内異音発生回数Ｚ１を期間内回転回数ＮＯＵＴ１で除算することにより、発生回数Ｚを算出する。ＣＰＵ９１は、算出した発生回数Ｚを記憶装置９４に記憶させる。その後、ＣＰＵ９１は、処理をステップＳ１４に進める。

ステップＳ１４において、ＣＰＵ９１は、上記所定期間内の音量ＮＳの平均値である平均音量ＮＳＡを算出する。この実施形態では、ＣＰＵ９１は、ステップＳ１３でカウントの対象となった音量ＮＳの極大値、すなわち、規定値Ａ以上の極大値の平均を、平均音量ＮＳＡとして算出する。ＣＰＵ９１は、算出した平均音量ＮＳＡを記憶装置９４に記憶させる。その後、ＣＰＵ９１は、処理をステップＳ２１に進める。

ステップＳ２１において、ＣＰＵ９１は、記憶装置９４にアクセスすることにより、各種の値を取得する。具体的には、ＣＰＵ９１は、発生回数Ｚ、平均音量ＮＳＡ、変速比ＧＲ、車速ＳＰ、及び入力トルクＴｉｎを取得する。なお、本実施形態において、ステップＳ２１の処理が取得処理である。その後、ＣＰＵ９１は、処理をステップＳ２２に進める。

ステップＳ２２において、ＣＰＵ９１は、ステップＳ２１の処理で取得した各種の値を、自動変速機３０の異常を推定する写像Ｍへの入力変数ｘ（１）～入力変数ｘ（５）として生成する。

具体的には、ＣＰＵ９１は、入力変数ｘ（１）に発生回数Ｚを代入する。ＣＰＵ９１は、入力変数ｘ（２）に平均音量ＮＳＡを代入する。ＣＰＵ９１は、入力変数ｘ（３）に変速比ＧＲを代入する。ＣＰＵ９１は、入力変数ｘ（４）に車速ＳＰを代入する。ＣＰＵ９１は、入力変数ｘ（５）に入力トルクＴｉｎを代入する。その後、ＣＰＵ９１は、処理をステップＳ２３に進める。

ステップＳ２３において、ＣＰＵ９１は、記憶装置９４に予め記憶されている写像データ９４Ａによって規定される写像Ｍに、ステップＳ２２の処理において生成された入力変数ｘ（１）～ｘ（５）及びバイアスパラメータとしての入力変数ｘ（０）を入力することによって、出力変数ｙ（ｉ）の値を算出する。その後、ＣＰＵ９１は、処理をステップＳ２４に進める。

写像データ９４Ａによって規定される写像Ｍの一例は、関数近似器であり、中間層が１層の全結合順伝搬型のニューラルネットワークである。具体的には、写像データ９４Ａによって規定される写像Ｍでは、入力変数ｘ（１）～入力変数ｘ（５）及びバイアスパラメータとしての入力変数ｘ（０）が、係数ｗＦｊｋ（ｊ＝１～ｍ、ｋ＝０～５）によって規定される線形写像にて変換された「ｍ」個の値のそれぞれが活性化関数ｆに代入されることによって、中間層のノードの値が定まる。また、係数ｗＳｉｊ（ｉ＝１～８）によって規定される線形写像によって中間層のノードの値が変換された値のそれぞれが活性化関数ｇに代入されることによって、出力変数ｙ（１）～出力変数ｙ（８）が定まる。

出力変数ｙ（１）及び出力変数ｙ（２）は、いずれもサンギア３１及びピニオンギア３３のギア間での異常発生確率を示す変数である。これらのうち出力変数ｙ（１）は、サンギア３１及びピニオンギア３３のギア間での異常のうち、程度が比較的に小さい異常の発生確率を示すものである。一方、出力変数ｙ（２）は、サンギア３１及びピニオンギア３３のギア間での異常のうち、程度が比較的に大きい異常の発生確率を示すものである。なお、程度の小さな異常とは、例えば、ギアの歯が摩耗して互いに噛み合う歯と歯との隙間が過度に大きくなったなどの異常である。また、程度の大きな異常とは、ギアの歯が欠けたなどの異常である。

出力変数ｙ（３）及び出力変数ｙ（４）は、いずれもピニオンギア３３及びリングギア３２のギア間での異常発生確率を示す変数である。これらのうち出力変数ｙ（３）は、ピニオンギア３３及びリングギア３２のギア間での異常のうち、程度が比較的に小さい異常の発生確率を示すものである。一方、出力変数ｙ（４）は、ピニオンギア３３及びリングギア３２のギア間での異常のうち、程度が比較的に大きい異常の発生確率を示すものである。

出力変数ｙ（５）及び出力変数ｙ（６）は、いずれもサンギア３６及びピニオンギア３８のギア間での異常発生確率を示す変数である。これらのうち出力変数ｙ（５）は、サンギア３６及びピニオンギア３８のギア間での異常のうち、程度が比較的に小さい異常の発生確率を示すものである。一方、出力変数ｙ（６）は、サンギア３６及びピニオンギア３８のギア間での異常のうち、程度が比較的に大きい異常の発生確率を示すものである。

出力変数ｙ（７）及び出力変数ｙ（８）は、いずれもピニオンギア３８及びリングギア３７のギア間での異常発生確率を示す変数である。これらのうち出力変数ｙ（７）は、ピニオンギア３８及びリングギア３７のギア間での異常のうち、程度が比較的に小さい異常の発生確率を示すものである。一方、出力変数ｙ（８）は、ピニオンギア３８及びリングギア３７のギア間での異常のうち、程度が比較的に大きい異常の発生確率を示すものである。

本実施形態において、ステップＳ２２及びステップＳ２３の処理が算出処理である。本実施形態では、活性化関数ｆの一例は、ＲｅＬＵ関数である。また、活性化関数ｇの一例は、ソフトマックス関数である。したがって、出力変数ｙ（１）～出力変数ｙ（８）のそれぞれは、「０」～「１」の値を取り得る。この実施形態では、出力変数ｙ（１）～出力変数ｙ（８）は、「１」に近いほど、異常発生確率が高いことを示す。また、出力変数ｙ（１）～出力変数ｙ（８）の合計値は、「１」である。

なお、写像データ９４Ａによって規定される写像Ｍは、例えば次のように生成されたものである。先ず、異常が認められない正常な自動変速機３０、異常箇所及びその異常箇所での摩耗等の状況が判明している複数の自動変速機３０を、試験用の自動変速機３０として用意する。試験用の自動変速機３０を同一車種の車両１００に搭載し、種々の条件で走行させつつ、発生回数Ｚ、平均音量ＮＳＡ、変速比ＧＲ、車速ＳＰ、及び入力トルクＴｉｎを取得する。そして、これらを入力変数ｘ（１）～入力変数ｘ（５）の訓練データとし、自動変速機３０の異常候補箇所毎の異常の有無、摩耗等の状況から推測される出力変数ｙ（１）～出力変数ｙ（８）の値を教師データとして、写像Ｍに入力し、学習させる。

具体的には、例えば、正常な自動変速機３０を試験用の自動変速機３０として使用したとき、入力変数ｘ（１）～入力変数ｘ（５）の訓練データに対して、出力変数ｙ（１）～出力変数ｙ（８）すべてが「０．１２５」である教師データを入力する。また、例えば、サンギア３１及びピニオンギア３３のギア間で異常が発生しており、そのギア間の摩耗の程度が比較的に小さい自動変速機３０を、試験用の自動変速機３０として使用したとする。この場合、入力変数ｘ（１）～入力変数ｘ（５）の訓練データに対して、出力変数ｙ（１）が「０．６」、出力変数ｙ（２）が「０．４」、その他の出力変数ｙ（３）～出力変数ｙ（８）が「０」である教師データを入力する。

ステップＳ２４において、ＣＰＵ９１は、出力変数ｙ（１）～出力変数ｙ（８）の中から最も大きい変数を、最大出力変数ｙｍａｘとして選択する。その後、ＣＰＵ９１は、処理をステップＳ２５に進める。

ステップＳ２５において、ＣＰＵ９１は、最大出力変数ｙｍａｘが予め定められた閾値Ｂよりも大きいか否かを判定する。例えば、閾値Ｂとしては、「０．５」である。ステップＳ２５において、ＣＰＵ９１は、最大出力変数ｙｍａｘが閾値Ｂよりも大きいと判定した場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、処理をステップＳ３１に進める。

ステップＳ３１において、ＣＰＵ９１は、出力変数ｙ（１）～出力変数ｙ（８）に基づいて、自動変速機３０の異常箇所を特定する。具体的には、ＣＰＵ９１は、出力変数ｙ（１）又は出力変数ｙ（２）を、最大出力変数ｙｍａｘとして選択した場合には、異常箇所として、サンギア３１及びピニオンギア３３のギア間を特定する。ＣＰＵ９１は、出力変数ｙ（３）又は出力変数ｙ（４）を、最大出力変数ｙｍａｘとして選択した場合には、異常箇所として、ピニオンギア３３及びリングギア３２のギア間を特定する。ＣＰＵ９１は、出力変数ｙ（５）又は出力変数ｙ（６）を、最大出力変数ｙｍａｘとして選択した場合には、異常箇所として、サンギア３６及びピニオンギア３８のギア間を特定する。ＣＰＵ９１は、出力変数ｙ（７）又は出力変数ｙ（８）を、最大出力変数ｙｍａｘとして選択した場合には、異常箇所として、ピニオンギア３８及びリングギア３７のギア間を特定する。その後、ＣＰＵ９１は、処理をステップＳ３２に進める。

ステップＳ３２において、ＣＰＵ９１は、自動変速機３０における異常の程度を推定する。ＣＰＵ９１は、出力変数ｙ（１）、出力変数ｙ（３）、出力変数ｙ（５）、及び出力変数ｙ（７）の何れかを最大出力変数ｙｍａｘとして選択した場合には、異常の程度が小さいと推定する。また、ＣＰＵ９１は、出力変数ｙ（２）、出力変数ｙ（４）、出力変数ｙ（６）、及び出力変数ｙ（８）の何れかを最大出力変数ｙｍａｘとして選択した場合には、異常の程度が大きいと推定する。その後、ＣＰＵ９１は、処理をステップＳ３３に進める。

ステップＳ３３において、自動変速機３０の異常箇所及びその異常の程度を表示器７６に表示させるための信号を当該表示器７６に出力する。その後、ＣＰＵ９１は、今回の推定制御を終了し、再びステップＳ１１の処理を実行する。

一方、ステップＳ２５において、ＣＰＵ９１は、最大出力変数ｙｍａｘが閾値Ｂ以下であると判定した場合（Ｓ２５：ＮＯ）、処理をステップＳ４１に進める。ステップＳ４１において、ＣＰＵ９１は、自動変速機３０の異常箇所を特定できないと判定する。その後、ＣＰＵ９１は、今回の推定制御を終了し、再びステップＳ１１の処理を実行する。

本実施形態の作用について説明する。
本実施形態において、自動変速機３０の入力軸４１に入力トルクＴｉｎが入力されると、変速段に応じた所定の変速比ＧＲで出力軸４２が回転する。また、特定の変速段において、出力軸４２の単位時間当たりの回転数と自動変速機３０を構成する各ギアの単位時間当たりの回転数との比は、一定である。

仮に、自動変速機３０の各ギアのいずれかにおいて異常が発生したとする。例えば、サンギア３１の歯の１つに過度な摩耗が生じたとする。この場合、サンギア３１の摩耗が生じた歯が、ピニオンギア３３の歯に噛み合うたびに、異音が発生する。したがって、サンギア３１の歯に過度な摩耗が生じた場合には、サンギア３１とピニオンギア３３との相対回転数に連動したタイミングで繰り返し異音が発生する。

本実施形態の効果について説明する。
（１）自動変速機３０が備える各ギアは、出力軸４２の回転に対して、変速段に応じた所定の比で回転する。つまり、各ギアは、出力軸４２の３６０度回転、すなわち出力軸４２の１回転当たりに、どの程度の角度回転するのかが決まっている。そして、各ギアの歯に過度な摩耗、歯欠けなどの異常が生じた場合、ギアの回転に連動したタイミングで繰り返し異音が発生する。したがって、出力軸４２の１回転当たりの異音の発生回数Ｚは、どのギアとどのギアとの噛み合わせ箇所で異常が発生しているのかと関連している。

上記実施形態では、このような異音の発生回数Ｚが写像Ｍの入力変数に含まれる。したがって、サンギア３１及びピニオンギア３３のギア間を始めとする４か所の異常候補箇所に関して、正確な異常発生確率を示す出力変数を得られる蓋然性が高い。そして、４か所の異常候補箇所での異常発生確率がわかれば、自動変速機３０における異常の発生箇所の特定に寄与できる。

（２）上記実施形態では、１か所の異常候補箇所に関し、程度の小さい異常及び程度の大きい異常の２種類の異常発生確率を出力変数として出力する。したがって、車両１００の運転者等は、異常候補箇所の異常の程度の大小に応じて、メンテナンスの緊急性等を判断できる。

（３）上記実施形態において、変速比ＧＲがわかれば、自動変速機３０の変速段も特定できる。また、変速段が特定できれば、自動変速機３０の出力軸４２の単位時間当たりの回転数と各ギアの単位時間当たりの回転数との比を正確に決定できる。上記実施形態では、入力変数の１つとして変速比ＧＲを採用することで、出力変数である異常発生確率の正確性向上が期待できる。

（４）上記実施形態において、自動変速機３０の各ギアは、互いに材質が異なっていたり、大きさが異なっていたりする。そのため、異常が生じたときに、異常に伴う異音の音量ＮＳに違いが生じることがある。上記実施形態では、入力変数の１つとして平均音量ＮＳＡを採用することで、出力変数である異常発生確率の正確性向上が期待できる。

また、ギアの歯の摩耗のように異常の程度が小さい場合に比較して、ギアの歯欠けのように異常の程度が大きい場合の方が、異音の大きさが大きいと予想される。平均音量ＮＳＡを入力変数とすることは、異常の程度を正確に判定する上でも好適である。

（５）上記実施形態において、自動変速機３０の入力軸４１の入力トルクＴｉｎが大きいほど、互いに噛み合うギアの歯同士が強く接触することになる。したがって、仮に自動変速機３０に異常が生じた場合には、入力トルクＴｉｎが大きいほど、異音の平均音量ＮＳＡが大きくなる傾向がある。上記実施形態によれば、平均音量ＮＳＡだけでなく入力トルクＴｉｎも入力変数として入力されるので、異常の程度を正確に反映した出力変数を得られる可能性が高まる。

（６）上記実施形態において、変速比ＧＲが同じであれば、車速ＳＰが大きいほど、自動変速機３０の各ギアは高速で回転している。したがって、仮に自動変速機３０に異常が生じた場合には、車速ＳＰが大きいほど、異音の平均音量ＮＳＡが大きくなる傾向がある。上記実施形態によれば、平均音量ＮＳＡだけでなく車速ＳＰも入力変数として入力されるので、異常の程度を正確に反映した出力変数を得られる可能性が高まる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
「発生回数変数について」
・上記実施形態において、写像Ｍに入力する発生回数変数は、上記実施形態の例に限らない。例えば、自動変速機３０が備える各ギアは、出力軸４２だけでなく、入力軸４１の回転に対して、変速段に応じた所定の比で回転する。そして、入力軸４１の１回転当たりの異音の発生回数は、どのギアとどのギアとの噛み合わせ箇所で異常が発生しているのかと関連している。そこで、出力軸４２を基準とした異音の発生回数Ｚに代えて、又は加えて入力軸４１が１回転するときの異音の発生回数をカウントし、その異音の発生回数を写像Ｍに入力する発生回数変数としてもよい。なお、この場合、自動変速機３０の入力軸４１が動力伝達装置の入力軸に相当する。

・また、例えば、写像Ｍに発生回数変数を入力するにあたっては、動力伝達装置の入力軸又は出力軸の単位角度は変更してもよい。具体例としては、出力軸４２が３６０度回転するときの異音の発生回数を必ずしも算出しなくてもよく、出力軸４２が１８０度回転するときの異音の発生回数を算出したり、出力軸４２が７２０度回転するときの異音の発生回数を算出したりしてもよい。すなわち、動力伝達装置の入力軸又は出力軸の単位角度は、任意の値に設定できる。

「入力変数について」
・上記実施形態において、写像Ｍに入力する入力変数は、上記実施形態の例に限らない。例えば、自動変速機３０の構造等によっては、車速ＳＰと異音の平均音量ＮＳＡとの相関が低いことがある。この場合、写像Ｍに入力する入力変数として、車速ＳＰを採用しなくても差し支えない。

・また、例えば、自動変速機３０の構造等によっては、入力トルクＴｉｎと平均音量ＮＳＡとの相関が低いことがある。この場合、写像Ｍに入力する入力変数として、入力トルクＴｉｎを採用しなくてもよい。

・例えば、平均音量ＮＳＡに代えて、所定期間内における音量ＮＳの複数の極大値のうちの特定の極大値を採用しても差し支えない。なお、特定の極大値としては、例えば、複数の極大値のうちの最大値が挙げられる。

・また、例えば、自動変速機３０の構造やマイク７５の位置等によっては、自動変速機３０の異常箇所に応じて変化する音量ＮＳの極大値の差が小さいことがある。この場合、平均音量ＮＳＡの算出を省略してもよい。この場合、写像Ｍには、入力変数として平均音量ＮＳＡは入力されない。

・さらに、例えば、写像Ｍに入力する入力変数として、変速比ＧＲを採用しなくてもよい。発生回数Ｚと異常が発生した箇所との間には、変速比ＧＲに拘わらずある程度の相関関係があるので、変速比ＧＲを採用しなくても出力変数として正確なものが得られる可能性がある。また、異常発生箇所に関する推定制御を、特定の変速段のときに限定して行うようにすれば、変速比ＧＲを入力変数として入力する必要性はない。

・写像Ｍに入力する入力変数は、上記実施形態で例示した各変数に限らず、別の変数を入力変数として採用することもできる。異常発生箇所との間に何らかの関連があれば、入力変数として好適である。また、異常発生箇所との間に明確な関連がないような変数であっても、入力変数として採用したときに、写像Ｍを学習させていくにつれて出力変数の正確性が向上することもある。

「出力変数について」
・出力変数の数は、適宜に増減できる。すなわち、異常候補箇所の数は、上記実施形態の例のような４つに限らない。異常候補箇所の数は、１～３つでもよいし、５つ以上でもよい。

・上記実施形態では、１つの異常候補箇所につき、異常の程度が大きい場合と異常の程度が小さい場合とで２つの異常発生確率を出力変数として出力していたが、これを統合してもよい。つまり、１つの異常候補箇所につき１つの異常発生確率を出力変数として出力してもよい。反対に、１つの異常候補箇所につき、３つ以上の異常発生確率を出力変数として出力してもよい。

「推定制御について」
・上記実施形態において、推定制御は上記実施形態の例に限らず、例えば、規定値Ａ及び閾値Ｂは任意の値に変更してもよい。なお、閾値Ｂを０．５未満としたとき、閾値Ｂを超える出力変数が複数得られることがあり得る。この場合、閾値Ｂを超えるすべての出力変数に対応する異常候補箇所を異常箇所として特定してもよいし、より大きな値の出力変数に対応する異常候補箇所を異常箇所として特定してもよい。

「写像について」
・上記実施形態において、写像Ｍの活性化関数は例示であり、上記実施形態の例に限らない。例えば、写像Ｍの活性化関数ｆとしては、シグモイド関数等を採用してもよい。

・上記実施形態において、ニューラルネットワークとして、中間層の数が１層のニューラルネットワークを例示したが、中間層の数が２層以上であってもよい。
・上記実施形態において、ニューラルネットワークとして、全結合順伝搬型のニューラルネットワークを例示したが、これに限らない。例えば、ニューラルネットワークとしては、回帰結合型ニューラルネットワークを採用してもよい。

・上記実施形態において、写像Ｍとしての関数近似器は、ニューラルネットワークに限らない。例えば、中間層を備えない回帰式であってもよい。
「動力伝達装置について」
・上記実施形態において、異常箇所の特定対象となる動力伝達装置は、自動変速機３０に限らない。例えば、動力分割機構２０は、内燃機関１０から駆動輪６９までの動力伝達経路上に位置するものであり、且つ複数のギアを含んでいる。したがって、自動変速機３０と同様に、発生回数Ｚと異常発生箇所との間に高い相関があると考えられる。そのため、上記実施形態の写像Ｍを用いた推定制御と同様の制御で、異常発生箇所を特定でき得る。この場合、例えばサンギアＳの回転角を角度センサにより検出し、そのサンギアＳの回転角が予め定められた単位角度回転するときに動力分割機構２０から発生する異音の発生回数を算出すればよい。なお、サンギアＳはクランクシャフト１１の回転に応じて回転する。したがって、サンギアＳを基準として異音の発生回数を算出するにあたっては、サンギアＳの回転角を直接検出しなくてもよく、例えばクランク角センサ７１により検出されるクランク角ＳＣを用いてもよい。

「異常推定装置について」
・上記実施形態は、異常推定装置としての制御装置９０が、車両１００に搭載されていたが、これに限らない。例えば、異常推定装置は、車両のメンテナンスを行うためのディーラー等に設置されていてもよい。この場合、車両の制御装置は、推定制御におけるステップＳ１１～ステップＳ１４の処理を行うことにより、発生回数変数を含む各種の値を記憶装置９４に記憶しておく。一方、ディーラー等に設置してある異常推定装置は、車両のメンテナンス等の際に車両の記憶装置９４に記憶された各種の値を取得する。そして、異常推定装置は、取得した各種の値を写像Ｍに入力して出力変数を算出することにより、自動変速機３０の異常箇所を特定できる。

・異常推定装置やマイク７５は、常時車両に搭載されている必要はない。例えば、異常の推定制御を実行したい場合にのみ、ケーブル等を介して異常推定装置やマイク７５を車両に接続してもよい。

「実行装置について」
・上記実施形態において、実行装置としては、ＣＰＵ９１及びＲＯＭ９３を備えてソフトウェア処理を実行するものに限らない。具体例としては、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部をハードウェア処理する、例えばＡＳＩＣ等の専用のハードウェア回路を備えてもよい。すなわち、実行装置は、以下の（ａ）～（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア実行装置や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。

「センサについて」
・マイク７５で音量ＮＳを検出するにあたって、ノイズ等を除去してもよい。例えば、バンドパスフィルタを用いて、マイク７５で収集した音波のうち特定の周波数帯のみを検出する。そして、この特定の周波数帯の音量ＮＳを検出してもよい。

・また、車両１００が走行する際には、自動変速機３０に異常が生じてなくてもバックグラウンドノイズが発生する。そこで、マイク７５で収集した音波からバックグラウンドノイズに相当する分を差し引いたものに基づいて、音量ＮＳを検出してもよい。

・車両１００のマイク７５に代えて、車両１００に加速度センサを搭載してもよい。異音が発生した場合には、多少なりとも車両１００が振動するので、その振動を加速度センサで検出することにより、異音が発生したこと、及びその発生回数Ｚを検出することもできる。特に、異音の周波数が低い場合、異音の音量ＮＳが大きい場合に、加速度センサの適用が好適である。

「車両について」
・上記実施形態において、車両としては、いわゆるシリーズ・パラレルハイブリッド車を例示したが、これに限らない。例えば、車両としては、シリーズハイブリッド車や、パラレルハイブリッド車であってもよい。

・上記実施形態において、車両としては、内燃機関とモータジェネレータとを備えるものに限らない。例えば、車両としては、内燃機関を備えるもののモータジェネレータを備えない車両であってもよい。さらに、例えば、車両としては、モータジェネレータを備えるものの内燃機関を備えない車両であってもよい。なお、この車両では、駆動源としてのモータジェネレータから駆動輪までの動力伝達経路上に複数のギアを有する動力伝達装置が設けられていればよい。

１０…内燃機関
２０…動力分割機構
３０…自動変速機
３１…サンギア
３２…リングギア
３３…ピニオンギア
３４…キャリア
３６…サンギア
３７…リングギア
３８…ピニオンギア
３９…キャリア
４１…入力軸
４２…出力軸
６１…第１モータジェネレータ
６２…第２モータジェネレータ
６５…油圧装置
６９…駆動輪
７５…マイク
９０…制御装置
９１…ＣＰＵ
９２…周辺回路
９３…ＲＯＭ
９４…記憶装置
９４Ａ…写像データ
１００…車両

Claims (1)

1. 駆動源から駆動輪までの動力伝達経路上に位置する複数のギアを含む動力伝達装置が搭載された車両に適用され、前記動力伝達装置の異常を推定する異常推定装置であって、
   実行装置と、記憶装置と、を備え、
   前記記憶装置には、入力変数が入力されることにより前記動力伝達装置における特定の異常候補箇所での異常発生確率を示す出力変数を出力する写像を規定する写像データが記憶されており、
   前記写像は、複数の前記入力変数の１つとして、前記動力伝達装置の入力軸又は出力軸が予め定められた単位角度回転するときに前記動力伝達装置から発生する異音の発生回数を示す発生回数変数を含み、
   前記実行装置は、前記入力変数を取得する処理である取得処理と、前記取得処理により取得した前記入力変数を写像に入力することによって前記出力変数の値を出力する算出処理と、を実行する
   異常推定装置。

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