JP5190478B2 - 油温の推定装置及び油温の推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両に用いられる作動油の油温を推定する油温の推定装置及び油温の推定方法に関する。

車両に用いられる作動流体、例えば、エンジンオイルや、自動変速機のオートマチックフルード（ＡＴＦ）、パワーステアリング装置に用いられるパワーステアリングフルード、ブレーキ装置に用いられるブレーキフルード等の作動油は、温度によってその粘度（粘性抵抗）が変わるため、油温センサにより測定された油温に基づいて、油圧や油量の制御を行う。

車両に搭載される油温センサは様々なノイズの影響を受けるので、制御を行う制御装置は、ノイズによる影響を防止するために、油温を測定する油温センサの出力値に対してフィルタ処理を施し、フィルタ処理後の出力値に基づいて油温を推定する。

このように、油温の推定にフィルタを用いるものとして、温度を検出する素子温度センサの検出信号に対して、１次遅れフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の値に基づいて油温を求め、求めた油温を制御に用いるパワーステアリング装置が知られている（特許文献１参照。）。

特開２００５−７９５１号公報

前述した従来技術によると、油温に対してフィルタ処理を施して油温の変動に対する応答を遅れさせることによって、ノイズ等の影響を防止している。

ところで、油温は、その温度によって上昇率が異なることが知られている。エンジン等の車両の熱源から発生する熱はある程度一定であるので、例えば自動変速機に用いられるＡＴＦの温度は、寒冷地等では車両走行開始時には低温であるが、車両の走行によって熱源よって加熱され、次第にある程度の温度に収束する。

このとき、車両走行開始時の低温時には、熱源との温度の乖離が大きいため油温の上昇率は大きくなる。一方、油温がある程度上昇した後は、車両の熱源と油温との乖離が小さくなるため油温の上昇率は小さくなる。

そのため、高油温時において油温センサのノイズ除去を目的として設計されたフィルタを低油温時に適用した場合は、油温の変動に追従することができず、実油温に対する乖離が大きくなるという問題がある。一方で、低油温時において油温の変動に対する追従性を高めるように設計されたフィルタを高油温時に適用した場合は、ノイズに弱くなるという問題がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、低油温時と高油温時とでそれぞれ適切なフィルタ処理を施すことによって、推定する油温と実油温との乖離を小さくできると共に、ノイズの影響を防止できる油温の推定装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施態様によると、車両に用いられる作動油の油温に応じた出力値を出力する油温センサと、今回取得した出力値と前回取得した出力値とで加重平均を行うことによって、出力値の変動を所定の応答で遅らせる第１のフィルタ処理を行うフィルタ処理手段と、出力値に対応する油温が所定の閾値以上である場合は、フィルタ処理手段が行う処理を、今回取得した出力値と前回取得した出力値とで加重平均を行うとともに、今回取得した出力値の重み付けを軽くすることによって、出力値の変動を第１のフィルタ処理よりも応答が遅れる第２のフィルタ処理に切り換えるフィルタ切換手段と、第１又は第２のフィルタ処理がされた出力値に基づいて、作動油の油温を推定する油温推定手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によると、油温センサの出力値に対応する油温が所定の閾値以上である場合は、応答がより遅れるようにフィルタ処理を行うので、車両に用いられる作動油の油温は温度によって温度上昇率が異なるという作動油の特性に対して、油温が高い場合には応答を遅らせることによってノイズによる影響を防止し、油温が低い場合には応答の遅れを小さくすることによって実油温との乖離を小さくできる。また、今回の処理で推定された油温と前回の処理で推定された油温とで段差が生じることがない。

本発明の実施形態の車両の駆動装置の構成を示す説明図である。 本発明の実施形態の変速機コントローラの制御のフローチャートである。 本発明の実施形態の油温推定処理のヒステリシスを示す説明図である。

以下に、本発明の実施形態の油温推定装置を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態の車両の駆動装置の構成を示す説明図である。

本発明の実施形態の車両の駆動装置は、主に、駆動源としてのエンジン１０と、エンジン１０の駆動力を変速して出力する自動変速機２０と、この自動変速機２０の動作を制御する変速機コントローラ（ＡＴＣＵ）３０とから構成される。

エンジン１０は、燃料混合吸気を爆発させることによって、回転軸であるクランクシャフト１１を回転駆動する。クランクシャフト１１には、トルクコンバータ１２が接続されている。

トルクコンバータ１２は、ポンプ１２１、タービン１２２、ステータ１２３及びロックアップクラッチ１２４等から構成される。

クランクシャフト１１に接続されたポンプ１２１が回転することによって、作動油を介してステータ１２３によってトルク増幅された駆動力をタービン１２２に伝達する。タービン１２２はメインシャフト１３に接続されており、メインシャフト１３を回転させることによって自動変速機２０へと駆動力を伝達する。

ロックアップクラッチ１２４は、入力側であるクランクシャフト１１側と出力側のメインシャフト１３とを直結させることによって、駆動力の伝達効率を高める。

自動変速機２０は、遊星歯車機構又はベルト式無段変速機構、クラッチ等からなる変速機構２０１を備え、クラッチを締結・解放したり、又はベルトの掛け渡し径を変更したりすることによって変速比を変更して、アウトプットシャフト１４へと駆動力を伝達する。変速機構２０１及びトルクコンバータ１２の動作には、作動油（オートマチックトランスミッションフルード、以下「ＡＴＦ」と表記する）が用いられる。

アウトプットシャフト１４には、ファイナルギヤ２１が接続されている。ファイナルギヤ２１は差動装置２１１を備え、自動変速機２０から出力された駆動力を減速し、また、左右の差動を許容しながら左車軸２２及び右車軸２３へと伝達する。左車軸２２及び右車軸２３には、それぞれ車輪２４、２５が備えられている。

自動変速機２０の動作を制御する変速機コントローラ３０は、各種センサ及びスイッチからの入力信号に基づいて自動変速機２０の変速比を決定し、この決定に基づいて、変速機構２０１を制御する。

また、変速機コントローラ３０は、これら入力信号に基づいて、トルクコンバータ１２のロックアップクラッチ１２４の締結（スリップ締結も含む）及び解放を制御する。

変速機コントローラ３０は、スロットルバルブ開度センサ３１Ａ、ブレーキスイッチ３２Ａ、インヒビタスイッチ３３Ａ、車速センサ３４Ａ、ＡＴＦ油温センサ３５Ａ、エンジン水温センサ３６Ａ等からの信号が入力される。

スロットルバルブ開度センサ３１Ａは、エンジン１０のスロットルバルブ３１に備えられ、スロットルバルブの開度を検出する。ブレーキスイッチ３２Ａは、ブレーキペダル３２に備えられ、運転者によるブレーキペダルの操作を検出する。インヒビタスイッチ３３Ａは、シフトレバー３３に備えられ、運転者によるシフトレバーの操作を検出する。

車速センサ３４Ａは、車軸２２又は２３に備えられ、車両の走行速度を検出する。ＡＴＦ油温センサ３５Ａは、自動変速機２０に備えられ、自動変速機２０内部のＡＴＦの油温を検出する。エンジン水温センサ３６Ａは、エンジン１０の水温を検出する。

変速機コントローラ３０は、これら各種センサ及びスイッチからの入力信号に基づいて、トルクコンバータのロックアップ制御を行う。このロックアップ制御では、変速機コントローラ３０は、ロックアップクラッチ１２４を締結するためのアクチュエータに締結油圧を指示する。このアクチュエータが、指示された締結油圧に基づいて油圧を供給されることによって、ロックアップクラッチ１２４が、所望の締結圧で締結又は解放される。

作動油であるＡＦＴは、温度が高い場合には粘度が低く、温度が低い場合には粘度が高いという特性がある。そのため、ＡＴＦの油温によって、同一の指示油圧であってもアクチュエータの挙動が変化する。これを防ぐためには、ＡＴＦの油温に基づいて指示油圧を変更する。

ＡＴＦの油温は、ＡＴＦ油温センサ３５Ａによって計測される。ＡＴＦ油温センサ３５Ａは、油温を電圧値に変換して変速機コントローラ３０に出力する。この出力値には、センサ自体又は伝達の途中でノイズが含まれるため、変速機コントローラ３０は、このノイズによる影響を取り除くため、出力値の変動に対して応答が遅れるようにフィルタ処理を施す。例えば、前回のＡＴＦ油温センサ３５Ａの出力値と今回のＡＴＦ油温センサ３５Ａの出力値との加重平均によって応答を遅らせる。

そして、変速機コントローラ３０は、予め定めた出力値とＡＴＦ油温との対応テーブルを参照して、フィルタ処理されたＡＴＦ油温センサ３５Ａの出力値をＡＴＦ油温に変換する。このＡＴＦ油温に基づいて、ロックアップ制御を行う。例えば、ＡＴＦ油温が低い場合はＡＴＦの粘性が高いので、ロックアップクラッチ１２４のアクチュエータへの指示油圧を大側に補正することによって、必要な締結圧を確保できる。なお、ＡＴＦ油温センサ３５Ａの出力値と変速機コントローラ３０内部で変換される油温とは逆転の関係であり、ＡＴＦ油温センサ３５Ａの出力値が小さいほど油温は高くなる。

ところで、ＡＴＦ油温は、温度が低い場合には上昇率が大きいという特性がある。例えば、エンジン１０を停止した後長時間経過した後のいわゆるコールドスタート時には、熱源であるエンジン１０が発生する熱いよってＡＴＦ油温が上昇する。

この場合は、変速機コントローラ３０のフィルタ処理によって実際の油温とＡＴＦ油温センサ３５Ａによって計測された油温とに乖離が生じる場合がある。この乖離を小さくして、ＡＴＦ油温を正確に取得するためには、フィルタ処理によって応答が遅れ過ぎないようにすることが望ましい。

一方で、エンジン１０によって自動変速機２０が十分に暖機され、ＡＴＦ油温が一定温度以上に上昇した後は、ＡＴＦ油温の変動が小さくなる。この場合は、ノイズによる影響を防ぐために、フィルタ処理によって応答を遅らせることが望ましい。

そこで、本実施形態の変速機コントローラ３０は、以下に説明するような特徴的な構成によって、ＡＴＦ油温センサ３５Ａの出力値に基づいて、推定油温と実油温との乖離を小さくできると共に、ノイズによる影響を防ぐことができるように構成した。

図２は、本実施形態の変速機コントローラ３０が実行するＡＴＦ油温の推定処理のフローチャートである。

このフローチャートは、所定の周期（例えば１０ｍｓ間隔）で、変速機コントローラ３０によって実行される。

まず、変速機コントローラ３０は、ＡＴＦ油温センサ３５Ａが出力した値を取得する（Ｓ１０）。変速機コントローラ３０は、取得したＡＴＦ油温センサの出力値に基づいて、前述のような変換テーブルを用いて油温に変換する。

次に、変速機コントローラ３０は、この出力値に対応する油温が予め定めた閾値Ｔ１以上であるか否かを判定する（Ｓ２０）。油温が閾値Ｔ１以上であると判定した場合はステップＳ６０に移行する。油温が閾値Ｔ１未満であると判定した場合はステップＳ３０に移行する。

ステップＳ３０では、変速機コントローラ３０は、出力値に対応する油温が予め定めた閾値Ｔ２未満であるか否かを判定する。油温が閾値Ｔ１未満であると判定した場合はステップＳ４０に移行する。油温が閾値Ｔ１以上であると判定した場合はステップＳ５０に移行する。

ステップＳ４０からＳ６０では、取得した出力値に対して行うフィルタ処理を実行する。

具体的には、取得した出力値に対応する油温が閾値Ｔ２未満である場合は、変速機コントローラ３０は、ステップＳ４０において、取得した出力値に対して低温側フィルタ処理を実施する。

低温側フィルタ処理は、今回取得した出力値と、前回本フローチャートを実行したときに取得した出力値とを加重平均する加重平均処理を行う。この際に、油温の変動に対する応答の遅れが、後述する高温側フィルタ処理よりも小さくなるように加重平均を行う。

具体的には、フィルタ処理後の出力値Ｔｔは、今回取得した出力値Ｔ（ｎ）と前回取得した出力値Ｔ（ｎ−１）とを用いて、次の数式（１）により求める。

Ｔｔ＝（ｋ・Ｔ（ｎ）＋ｌ・Ｔ（ｎ−１））／２ ・・・ （１）
なお、ｋ、ｌは重み付け係数

この数式（１）において、重み付け係数ｋ、ｌを適宜設定することによって、実油温との乖離が小さくなるように、出力値の変動を所定の応答で遅らせる。

取得した出力値に対応する油温が閾値Ｔ２以上閾値Ｔ１未満である場合は、変速機コントローラ３０は、ステップＳ５０において、前回本フローチャートを実行したときに決定したフィルタ処理（高温側フィルタ処理又は低温側フィルタ処理）を、取得した出力値に対して実施する。

また、取得した出力値に対応する油温が閾値Ｔ１以上である場合は、変速機コントローラ３０は、ステップＳ６０において、取得した出力値に対して高温側フィルタ処理を実施する。

高温側フィルタ処理では、今回取得した出力値と前回取得した出力値との加重平均処理において、前述した低温側フィルタ処理よりも油温の変動に対する応答が遅れるように設定する。

具体的には、前述の数式（１）において、今回取得した出力値Ｔ（ｎ）の重み付け係数ｋを、ステップＳ４０における低温側フィルタ処理における重み付け係数ｋよりも軽くなるように、重み付け係数ｋ及びｌを設定する。このように、出力値の変動を低温側フィルタ処理の応答よりも遅らせることによって、ノイズによる影響を防止する。

このように、変速機コントローラ３０が、取得した出力値に対して高温側フィルタ処理又は低温側フィルタ処理を実行することによって、フィルタ処理手段が構成される。また、取得した出力値に対応する温度が閾値Ｔ１以上である場合に、閾値Ｔ２未満である場合に実施するフィルタ（低温側フィルタ処理）よりも、より応答を遅れさせるフィルタ処理（高温側フィルタ処理）を実施することによって、フィルタ切換手段が構成される。

次に、変速機コントローラ３０は、これらステップＳ４０からＳ６０の処理によってフィルタ処理が施された出力値Ｔｔに基づいて、前述のような変換テーブルを用いて、出力値の電圧に対応する油温に変換する（Ｓ７０）。この変換された油温が、現在のＡＴＦ油温の推定値となる。この処理の後、本フローチャートによる処理を終了して、他の制御に移行する。

この図２に示す油温推定処理のように、変速機コントローラ３０が、ＡＴＦ油温センサ３５Ａから取得した出力値に基づいて油温を推定することによって、油温の推定装置が構成される。

なお、ステップＳ４０からＳ６０において、高温側フィルタ処理及び低温側フィルタ処理を切り換えているが、切り換えは重み付け係数ｋ及びｌを変更するだけであるので、今回の処理で推定された油温と前回の処理で推定された油温とで段差が生じることはない。

また、運転開始後に本フローチャートによる処理を実行した場合（前回の出力値を持っていない場合）は、ステップＳ２０及びＳ３０の初期値を低温側として。まず低温側フィルタ処理が実行されるように設定する。

図３は、本実施形態の変速機コントローラ３０によるＡＴＦ油温の推定処理におけるフィルタ処理の切換を示す説明図である。

ＡＴＦ油温センサ３５Ａの出力値に対応する油温が閾値Ｔ２未満である場合は、低温側フィルタ処理が実行される。その後、油温が徐々に上昇して閾値Ｔ２を上回った場合も、低温側フィルタ処理が継続される。そして、閾値Ｔ１以上となったときに高温側フィルタ処理に切り換えられる。

また、油温が閾値Ｔ１以上である場合は高温側フィルタ処理が実行される、その後、油温が徐々に下降して閾値Ｔ１未満となったときは、高温側フィルタ処理が継続される。そして、閾値Ｔ２未満となったときに低温側フィルタ処理に切り換えられる。

このように、閾値Ｔ１及び閾値Ｔ２によるヒステリシスを設定することによって、ＡＴＦ油温センサ３５Ａの出力値の変動によって短時間に制御が変化するハンチングを防ぐことができる。

以上のように、本発明の実施形態では、自動変速機２０の制御を行う変速機コントローラ３０が、自動変速機２０のＡＴＦの油温をＡＴＦ油温センサ３５Ａの出力値に基づいて推定する。

この際に、ＡＴＦ油温センサ３５Ａの出力値に対応する温度が閾値Ｔ１以上であれば高温側フィルタ処理を行い、ＡＴＦ油温センサ３５Ａの出力値に対応する温度が閾値Ｔ２未満であれば低温側フィルタ処理を行う。

このように、油温センサからの出力値に基づいて、応答の遅れ具合が異なるフィルタ処理を切り換えることによって、油温が低い場合と高い場合とで、それぞれ適切なフィルタ処理を行うことができる。

すなわち、油温が低い場合には、上昇率の大きい油温の変動に対して応答が遅れすぎないようにフィルタ処理を施して、実油温との乖離を防止することができる。また、油温が高い場合には、変動が小さい油温に対して応答を遅らせるようにフィルタ処理を施して、ノイズによる影響を防止することができる。

また、高温側及び低温側のフィルタ処理の切り換えは、閾値Ｔ１及び閾値Ｔ２によるヒステリシスを設定したので、フィルタ処理の切り換えのハンチングを防止することができる。

なお、以上説明した本発明の実施形態では、自動変速機２０におけるＡＴＦ油温の推定について説明したが、これに限られるものではない。車両に用いられる作動流体（例えば、エンジンオイル、パワーステアリングフルード、オートマチックトランスミッションフルード、ブレーキフルード等）の温度を温度センサに基づいて推定するものであれば、同様に適用することができる。また、作動流体だけでなく、冷却水や燃料の温度の推定にも適用することができる。

また、本発明の実施形態では、図２に示すフローチャートのステップＳ２０及びＳ３０において、取得した出力値に基づいてフィルタ処理を切り換えたが、前回の油温推定処理によって推定された油温に基づいて、フィルタ処理を切り換えるようにしてもよい。

また、本発明の実施形態では、前回取得し出力値と今回取得した出力値とで加重平均処理を行うことによってフィルタ処理を実現したが、これに限られない。例えば、１次遅れフィルタのような、高周波成分を除去して出力値の変動に対する応答を遅れさせるフィルタなど、出力値の変動に対する応答を遅らせるものであれば、どのようなフィルタを用いてもよい。

また、本発明の実施形態では、油温がＴ１以上である状態から油温が徐々に低下して閾値Ｔ２未満となったときに低温側フィルタ処理に切り換えた。これに対して、一旦高温側フィルタ処理を実行した後は、油温が低下して閾値Ｔ２未満となっても低温側フィルタ処理に切り換えないように制御してもよい。

このように制御することで、油温が一時的に低下しても車両の運転中は再び油温が高温側に上昇する可能性が高いので、ノイズによる影響の防止を優先させることができる。なお、車両が運転を停止したときは、低温側フィルタ処理が実行できるように制御を切り換える。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

１０ エンジン
１２ トルクコンバータ
２０ 自動変速機
３０ 変速機コントローラ（ＡＴＣＵ）
３５Ａ ＡＴＦ油温センサ

Claims (3)

1. 車両に用いられる作動油の油温に応じた出力値を出力する油温センサと、
   今回取得した前記出力値と前回取得した前記出力値とで加重平均を行うことによって、前記出力値の変動を所定の応答で遅らせる第１のフィルタ処理を行うフィルタ処理手段と、
   前記出力値に対応する油温が所定の閾値以上である場合は、前記フィルタ処理手段が行う処理を、今回取得した前記出力値と前回取得した前記出力値とで加重平均を行うとともに、今回取得した前記出力値の重み付けを軽くすることによって、前記出力値の変動を前記第１のフィルタ処理よりも応答が遅れる第２のフィルタ処理に切り換えるフィルタ切換手段と、
   前記第１又は第２のフィルタ処理がされた前記出力値に基づいて、前記作動油の油温を推定する油温推定手段と、
   を備えることを特徴とする油温の推定装置。
2. 前記フィルタ切換手段は、ヒステリシスを有するように前記閾値が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の油温の推定装置。
3. 車両に用いられる作動油の油温に応じた出力値を出力する油温センサからの出力値を取得し、
   取得した前記出力値に対応する油温が第１の閾値未満である場合は、当該出力値に対して、今回取得した前記出力値と前回取得した前記出力値とで加重平均を行うことによって、前記出力値の変動を所定の応答で遅らせる第１のフィルタ処理を行い、
   取得した前記出力値に対応する油温が前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値以上である場合は、当該出力値に対して、今回取得した前記出力値と前回取得した前記出力値とで加重平均を行うとともに、今回取得した前記出力値の重み付けを軽くすることによって、前記出力値の変動を前記第１のフィルタ処理よりも応答が遅れる第２のフィルタ処理を行い、
   取得した前記出力値に対応する油温が前記第１の閾値以上、かつ、前記第２の閾値未満である場合は、前回実行された前記第１又は第２のフィルタ処理を行い、
   前記第１又は第２のフィルタ処理がされた前記出力値に基づいて、前記作動油の油温を推定することを特徴とする油温の推定方法。

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