JPWO2014115424A1 - 摩擦締結要素の温度推定演算装置 - Google Patents

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Abstract

車両の駆動力伝達系に介装され、完全締結/スリップ締結/開放の動作状態が達成されるクラッチ（２３）において、クラッチ（２３）の摩擦材間で生じる発熱量（Σｔ）に基づいて、単位時間当たりの上昇温度ΔT(up)を演算する発熱演算部（３２）と、クラッチ（２３）の摩擦材から放出される放熱量f(t)に基づいて、単位時間当たりの下降温度ΔT(down)を演算する放熱演算部（３３）と、クラッチ温度前回値Tpvに変化温度ΔTを加算することでクラッチ温度今回値Tnowを演算するクラッチ温度推定演算処理部（３１）と、を備える。放熱演算部（３３）は、クラッチ（２３）の摩擦材の周りを通過する潤滑油量を推定し、この推定潤滑油量を、摩擦材から潤滑油への熱伝達により放出される放熱量f(t)とする。

Description

本発明は、車両の駆動力伝達系に介装され、完全締結/スリップ締結/開放の動作状態が達成される摩擦クラッチや摩擦ブレーキによる摩擦締結要素の温度推定演算装置に関する。
従来、ロックアップクラッチの単位時間当たりの発熱量と、そのタービン回転速度とに基づいて、累積冷却温度を補正することで、表面温度の算出精度を向上させるようにした車両用摩擦係合装置の表面温度算出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１１−９９５１３号公報
しかしながら、従来の車両用摩擦係合装置の表面温度算出装置にあっては、タービン回転速度による放熱効果を考慮した温度推定になっているものの、ロックアップクラッチの摩擦材の周りを通過する潤滑油量による放熱効果を考慮していない。このため、クラッチ表面温度の実測値と算出値との間に大きな乖離が生じてしまう、という問題があった。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、摩擦材の周りを通過する潤滑油による放熱効果を考慮することで、摩擦締結要素の温度推定精度を向上させる摩擦締結要素の温度推定演算装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、車両の駆動力伝達系に介装され、完全締結/スリップ締結/開放の動作状態が達成される摩擦締結要素において、発熱演算手段と、放熱演算手段と、摩擦締結要素推定温度演算手段と、を備える。
前記発熱演算手段は、前記摩擦締結要素の摩擦材間で生じる発熱量に基づいて、単位時間当たりの上昇温度を演算する。
前記放熱演算手段は、前記摩擦締結要素の摩擦材から放出される放熱量に基づいて、単位時間当たりの下降温度を演算する。
前記摩擦締結要素推定温度演算手段は、前記上昇温度から前記下降温度を差し引いた温度を単位時間当たりの変化温度とし、前記摩擦締結要素の前回演算周期までの推定温度に前記変化温度を加算することで、今回の摩擦締結要素推定温度を演算する。
そして、前記放熱演算手段は、前記摩擦締結要素の摩擦材の周りを通過する潤滑油量を推定し、この推定潤滑油量に基づいて放熱量を演算する。
よって、摩擦締結要素推定温度演算手段において、発熱による上昇温度から放熱による下降温度を差し引いた温度を単位時間当たりの変化温度とし、摩擦締結要素の前回演算周期までの推定温度に変化温度を加算することで、今回の摩擦締結要素推定温度が演算される。このとき、放熱演算手段において、摩擦締結要素の摩擦材の周りを通過する潤滑油量が推定され、この推定潤滑油量に基づいて放熱量を演算し、単位時間当たりの下降温度が演算される。
すなわち、摩擦締結要素の摩擦材の周りを潤滑油が通過する際、摩擦材から潤滑油への熱伝達作用により、摩擦材で発生した摩擦熱が潤滑油に放出される。この放熱による温度低下を考慮しないと、摩擦締結要素推定温度が必要以上に高く評価されることになる。
これに対し、摩擦材の周りを通過する潤滑油量を放熱演算に取り込むことで、摩擦材から潤滑油への熱伝達による放熱分が、発熱演算と放熱演算による摩擦締結要素の温度推定に反映される。
このように、摩擦材の周りを通過する潤滑油による放熱効果を考慮することで、摩擦締結要素の温度推定精度を向上させることができる。
実施例１における摩擦締結要素の温度推定演算装置が適用された後輪駆動車（車両の一例）の駆動系及び制御系を示す全体システム図である。 実施例１のＡＴコントローラのクラッチ温度推定演算処理部にて実行されるクラッチ温度推定演算処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１のＡＴコントローラ内のクラッチ温度推定演算処理部のうち発熱演算部を示すブロック図である。 発熱演算部で算出される変速中における蓄熱発熱状況を示す油圧/発熱量特性図である。 実施例１のＡＴコントローラ内のクラッチ温度推定演算処理部のうち放熱演算部を示すブロック図である。 潤滑量算出部における潤滑量算出のうちライン圧に対する潤滑量のライン圧感度を求めるライン圧感度マップの一例(a)と、ソレノイド調圧に対する潤滑量の面圧感度を求める面圧感度マップの一例(b)と、を示す図である。 放熱量算出部における放熱量の算出に用いるマップ選択係数を決めるのに用いられる放熱量マップの一例を示す図である。 実施例１の放熱演算ベースとなる摩擦材周りの潤滑量に対する潤滑油量推定要素との関係を示す説明図である。 開放時(a)とスリップ締結中(b)と完全締結時(c)とで摩擦材周りの潤滑量の流れがどのように変化するかを示す作用説明図である。 実施例１の発熱演算において時間経過に対するクラッチ温度上昇の比較特性図(a)と、発熱中における摩擦材から相手材を介して外部へ熱が放出される放熱状況概要図(b)と、を示す。
以下、本発明の摩擦締結要素の温度推定演算装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
まず、構成を説明する。
実施例１における摩擦締結要素の温度推定演算装置を、「全体システム構成」、「クラッチ温度推定演算処理構成」、「発熱演算構成」、「放熱演算構成」に分けて説明する。
［全体システム構成］
図１は、実施例１における摩擦締結要素の温度推定演算装置が適用された後輪駆動車（車両の一例）の駆動系及び制御系を示す。以下、図１に基づいて、全体システム構成を説明する。
後輪駆動車の駆動系は、図１に示すように、エンジン１と、自動変速機２と、プロペラシャフト３と、ディファレンシャル４と、左ドライブシャフト５と、右ドライブシャフト６と、左後輪７と、右後輪８と、を有する。なお、９は左前輪、１０は右前輪であり、従動輪である。
前記自動変速機２は、ロックアップクラッチ２１を有するトルクコンバータ２２と、変速要素としての複数のクラッチ２３とギヤトレーンを有し、クラッチ架け替え制御により有段階の変速段を自動的に切り替える変速機構２４と、を備えている。ロックアップクラッチ２１は、エンジン出力軸２５と変速機入力軸２６との間に介装される。クラッチ２３は、変速機入力軸２６と変速機出力軸２７との間であって、選択された変速段でのトルク伝達経路に介装される。なお、図１では、１つのクラッチ２３のみを示す。
前記ロックアップクラッチ２１及び前記クラッチ２３は、何れも駆動力伝達系に介装され、完全締結/スリップ締結/開放の動作状態が達成される摩擦締結要素として、駆動系温度推定演算の対象とすることが可能である。但し、実施例１では、変速機構２４に介装された変速要素であり、湿式の多板摩擦クラッチや多板摩擦ブレーキにより構成されたクラッチ２３を、温度推定演算の対象として以下説明する。
後輪駆動車の制御系は、図１に示すように、ＡＴコントローラ１１と、車速センサ１２と、アクセル開度センサ１３と、タービン回転数センサ１４と、クラッチ２３の出力側回転数Noを検出するアウトプット回転数センサ１５と、ライン圧センサ１６と、ATF油温センサ１７と、イグニッションスイッチ１８と、を有して構成されている。
前記ＡＴコントローラ１１は、アップ変速及びダウン変速を制御する変速制御処理部３０と、クラッチ温度推定演算処理部３１と、を備える。そして、クラッチ温度推定演算処理部３１は、発熱演算部３２と放熱演算部３３を有する。
前記車速センサ１２とアクセル開度センサ１３は、ＡＴコントローラ１１にて変速制御を行う際、アップ変速線及びダウン変速線が決められた図外の変速マップ上での現在の運転点を決める変速情報として用いられる。ここで、変速マップとは、車速とアクセル開度を座標軸とし、アップ変速線とダウン変速線を設定したマップをいう。
前記タービン回転数センサ１４とアウトプット回転数センサ１５とライン圧センサ１６とATF油温センサ１７は、クラッチ温度推定演算を行う際、クラッチ相対回転数情報やライン圧情報やATF油温情報として用いられる。ここで、ライン圧PLとは、クラッチ２３の元圧となる油圧であり、図外のプレッシャレギュレータバルブでアクセル開度等に応じた調圧により作り出される。なお、プレッシャレギュレータバルブでの調圧動作のとき、ライン圧PLと共にドレーン油が作り出され、ライン圧PLが高いほど流量を増すドレーン油がクラッチ２３の潤滑油とされる。ATF油温とは、変速機構２４で変速油圧や潤滑油として用いる変速機作動油（ATF）の温度である。
［クラッチ温度推定演算処理構成］
図２は、ＡＴコントローラ１１のクラッチ温度推定演算処理部３１にて実行されるクラッチ温度推定演算処理の流れを示すフローチャートである。以下、クラッチ温度推定演算処理構成を示す各ステップについて説明する。なお、所定の演算周期毎に演算処理が繰り返し実行される。
ステップＳ０では、イグニッションスイッチオン操作によるスタートのとき、ATF油温センサ１７からのATF油温をクラッチ温度初期値とし、ステップＳ１へ進む。
ステップＳ１では、ステップＳ０でのTpv＝ATF油温、あるいは、ステップＳ１０でのイグニッションスイッチ１８がオンであるとの判断に続き、クラッチ温度前回値Tpvに、発熱演算による上昇温度ΔT(up)から放熱演算による下降温度ΔT(down)を差し引いた変化温度ΔTを加算することで、クラッチ温度今回値Tnowを推定算出し、ステップＳ２へ進む（摩擦締結要素推定温度演算手段）。
ここで、放熱演算のみが行われるときは、クラッチ温度前回値Tpvから下降温度ΔT(down)を差し引いてクラッチ温度今回値Tnowが推定算出される。（Ｓ１の式におけるΔT(up)を０とする。）仮にクラッチ温度今回値Tnowが、ATF油温以下として算出されるときは、クラッチ温度を初期化（クラッチ温度今回値Tnow＝ATF油温）し、ATF油温を下限温度としてクラッチ温度推定演算を管理する。
ステップＳ２では、ステップＳ１でのクラッチ温度今回値Tnowの推定算出に続き、クラッチ２３は完全締結状態、あるいは、開放状態であるか否かを判断する。Yes（完全締結/開放状態）の場合はステップＳ３へ進み、No（完全締結/開放状態以外）の場合はステップＳ４へ進む。
ここで、ＡＴコントローラ１１からクラッチ２３への指令がライン圧PLによる締結指令であるとき完全締結状態と判断し、ＡＴコントローラ１１からクラッチ２３への指令がクラッチ開放指令であるとき開放状態と判断する。
ステップＳ３では、ステップＳ２での完全締結/開放状態であるとの判断に続き、クラッチ２３の摩擦材から放出される放熱量に基づいて、単位時間当たりの下降温度ΔT(down)を演算し、ステップＳ１０へ進む（放熱演算手段）。
この放熱演算では、完全締結状態あるいは開放状態であるクラッチ２３の摩擦材の周りを通過する潤滑油量を推定し、この推定潤滑油量に基づいて、摩擦材から潤滑油への熱伝達により放出される放熱量を演算する。なお、ステップＳ３，Ｓ６，Ｓ９での詳しい放熱演算については後述する。
ステップＳ４では、ステップＳ２での完全締結/開放状態以外であるとの判断に続き、クラッチ２３はスリップ締結状態であるか否かを判断する。Yes（スリップ締結状態）の場合はステップＳ５へ進み、No（スリップ締結状態以外）の場合はステップＳ７へ進む。
ステップＳ５では、ステップＳ４でのスリップ締結状態であるとの判断に続き、クラッチ２３の摩擦材間で生じる発熱量に基づいて、単位時間当たりの上昇温度ΔT(up)を演算し、ステップＳ６へ進む（発熱演算手段）。
この発熱演算では、スリップ発熱中に、両プレート間の発熱部からベースプレートを介して外部に放出される放熱分を考慮する。なお、ステップＳ５，Ｓ８での詳しい発熱演算については後述する。
ステップＳ６では、ステップＳ５での発熱演算に続き、クラッチ２３の摩擦材から放出される放熱量に基づいて、単位時間当たりの下降温度ΔT(down)を演算し、ステップＳ１０へ進む（放熱演算手段）。この放熱演算では、スリップ締結状態であるクラッチ２３の摩擦材の周りを通過する潤滑油量を推定し、この推定潤滑油量に基づいて、摩擦材から潤滑油への熱伝達により放出される放熱量を演算する。
ステップＳ７では、ステップＳ４でのスリップ締結状態以外であるとの判断に続き、クラッチ２３は変速処理中であるか否かを判断する。Yes（変速処理中）の場合はステップＳ８へ進み、No（変速処理中以外）の場合はステップＳ１０へ進む。このステップＳ７にて、変速処理中以外と判断されたときは、所定のフェールセーフ処理に従う。
ステップＳ８では、ステップＳ７での変速処理中であるとの判断に続き、クラッチ２３の摩擦材間で生じる発熱量に基づいて、単位時間当たりの上昇温度ΔT(up)を演算し、ステップＳ９へ進む（発熱演算手段）。この発熱演算では、変速処理中に、両プレート間の発熱部からベースプレートを介して外部に放出される放熱分を考慮する。
ステップＳ９では、ステップＳ８での発熱演算に続き、クラッチ２３の摩擦材から放出される放熱量に基づいて、単位時間当たりの下降温度ΔT(down)を演算し、ステップＳ１０へ進む（放熱演算手段）。
この放熱演算では、変速処理中であるクラッチ２３の摩擦材の周りを通過する潤滑油量を推定し、この推定潤滑油量に基づいて、摩擦材から潤滑油への熱伝達により放出される放熱量を演算する。
ステップＳ１０では、ステップＳ３，Ｓ６，Ｓ９での放熱演算、あるいは、ステップＳ７での変速処理中以外であるとの判断に続き、イグニッションスイッチ１８がオフか否かを判断する。Yes（IGN-OFF）の場合はエンドへ進み、No（IGN-ON）の場合はステップＳ１へ戻る。
［発熱演算構成］
図３は、クラッチ温度推定演算処理部３１のうち発熱演算部３２を示し、図４は、発熱演算部３２で算出される発熱量（変速中における蓄熱発熱状況）を示す。以下、図３及び図４に基づき、発熱演算構成を説明する。
前記発熱演算部３２は、図３に示すように、クラッチトルク算出部３２ａと、クラッチ相対回転算出部３２ｂと、第２放熱係数算出部３２ｃと、発熱量算出部３２ｄと、除算部３２ｅと、を備えている。
前記クラッチトルク算出部３２ａは、下記の式によりクラッチトルクTcを算出する。
Tc＝μ×Ｎ×Ｄ×（Ａ×Pc−Ｆ）
但し、μ：摩擦材摩擦係数、Ｎ：クラッチ枚数、Ｄ：摩擦材有効径、Ａ：ピストン受圧面積、Pc：クラッチ圧、Ｆ：リターンスプリング荷重である。なお、クラッチ圧Pcは、ＡＴコントローラ１１から出力されるクラッチ圧指令により推定される。
前記クラッチ相対回転算出部３２ｂは、下記の式によりクラッチ相対回転数ΔＮを算出する。
ΔＮ＝ａ×No＋ｂ×Nt
但し、No：アウトプット回転数、Nt：タービン回転数、ａ，ｂはギヤ段、締結要素によって変動する係数である。
前記第２放熱係数算出部３２ｃは、下記の式により第２放熱係数を算出する。
Ｃ×Ｋ
但し、Ｃ：比熱、Ｋ：摺動面熱伝達係数である。
比熱Ｃは、摩擦材として用いた素材により決まる。摺動面熱伝達係数Ｋは、スリップ摩擦による発熱中、ベースプレートを介した熱伝達により両摩擦材から外部に放出される放熱分を実験等により測定し、測定値に基づき固定値（＞１）により与える。
前記発熱量算出部３２ｄは、下記の式により発熱量Σｔを算出する。
Σｔ＝Tc×ΔＮ
但し、Tc：クラッチトルク、ΔＮ：クラッチ相対回転数である。
ここで、変速中に締結される摩擦締結要素の発熱量Σｔは、図４に示すように、変速開始時刻t1から変速終了時刻t4の間のうち、クラッチ圧指令f(Pc)により特定されるクラッチ締結開始時刻t2からクラッチ締結完了時刻t3までの間での蓄積発熱量である。つまり、発熱量Σｔは、クラッチトルクTcにクラッチ相対回転数ΔＮを掛けて、時々刻々足し合わせる積分処理により求められ、積分なので相対回転の発生から相対回転がゼロになるまで上昇してゆく。
前記除算部３２ｅは、発熱量Σｔを第２放熱係数で除算した下記の式により発熱による上昇温度ΔT(up)を算出する。
ΔT(up)＝｛ΔＮ×μＮＤ×（Ａ×Pc−Ｆ）×Δｔ/1000｝／Ｃ×Ｋ …(1)
但し、Δｔは演算周期であり、上昇温度ΔT(up)は、演算周期Δｔによる単位時間当たりに上昇する温度をあらわす。
［放熱演算構成］
図５は、クラッチ温度推定演算処理部３１のうち放熱演算部３３を示し、図６(a)はライン圧感度マップの一例を示し、図６(b)は面圧感度マップの一例を示し、図７は放熱量マップの一例を示す。以下、図５〜図７に基づき、放熱演算構成を説明する。
前記放熱演算部３３は、図５に示すように、潤滑量算出部３３ａと、クラッチ温度推定部３３ｂと、第１放熱係数算出部３３ｃと、積算部３３ｄと、放熱量算出部３３ｅと、除算部３３ｆと、を備えている。
前記潤滑量算出部３３ａは、ライン圧感度算出部３３a1からのライン圧感度f(PL)と、面圧感度算出部３３a2からの面圧感度f(β)と、を掛け合わせた下記の式により、摩擦材周りの潤滑量f(Ｌ)を算出する。
f(Ｌ)＝f(β)×f(PL)
ここで、潤滑量のライン圧感度f(PL)とは、ライン圧PLが高いほど潤滑量が増加傾向であることを表す感度であり、ライン圧PLを検出（または推定）し、図６(a)に示すライン圧感度マップ（実験データに基づいて作成）を用いて求める。すなわち、潤滑量のライン圧感度f(PL)は、ライン圧PLの高さに比例して与えられるもので、線形特性にて変化しないものの、ライン圧PLが高いほど大きな値として求められる。
潤滑量の面圧感度f(β)とは、プレート隙間が密着するほど潤滑量が減少傾向であることを表す感度であり、ソレノイド調圧f(Pc)を読み込み、図６(b)に示す面圧感度マップを用いて求める。すなわち、潤滑量の面圧感度f(β)は、隣接する摩擦材の開き度合いにより与えられるもので、開放中に最も高い値とされ、締結中に最も低い値とされ、スリップ中に開放中の値から締結中の値まで徐々に低下する値として求められる。
前記クラッチ温度推定部３３ｂは、前回の処理にて推定されたクラッチ温度前回値Tpvを読み込み、これをクラッチ推定温度とする。
なお、クラッチ温度推定部３３ｂにおいては、下記の式により差温ΔＴを算出するようにしても良い。これは、差温が高いほど放熱効果が高いという特性を有するためであり、クラッチ温度前回値Tpvを用いるのは、ATF油温が一定あると仮定した場合、クラッチ温度前回値Tpvが差温を表すことによる。
ΔＴ＝Tpv−ATFtemp
但し、Tpv：クラッチ温度前回値、ATFtemp：ATF油温である。
前記第１放熱係数算出部３３ｃは、下記の式により第１放熱係数を算出する。
Ｃ×α
但し、Ｃ：比熱、α：有効潤滑流量係数である。
有効潤滑流量係数αは、
α＝締結時面圧／平均面圧
の式により求められる。ここで、「締結時面圧（＝スリップ締結〜完全締結）」とは、クラッチ２３に生じている面圧のことであり、クラッチ油圧に応じた面圧となる。「平均面圧」とは、クラッチ作動環境内での平均面圧（例えば、最大油圧/２のときの面圧）をいう。そして、有効潤滑流量係数αは、締結時面圧がクラッチ油圧に応じて変動するため、締結時面圧が平均面圧のとき１となり、平均面圧より低圧側では放熱に有利になる値（＜１）で与えられ、平均面圧より高圧側では放熱に不利になる値（＞１）で与えられる。
前記積算部３３ｄは、潤滑量f(Ｌ)とクラッチ温度前回値Tpvの積算値を求める。積算値は、潤滑量f(Ｌ)が多いほど摩擦材から潤滑油への熱伝達による放熱効果が大きく、かつ、クラッチ温度前回値Tpvが高いほど摩擦材から潤滑油への熱伝達による放熱効果が大きいため、放熱効果をあらわす指標になる。
前記放熱量算出部３３ｅは、クラッチ２３の状態が締結中、スリップ中、開放中の何れかであるかの情報と、クラッチ温度前回値Tpvと、図７に示す放熱量マップを用いて、マップ選択係数Ｂを求める。そして、このマップ選択係数Ｂと、潤滑量f(Ｌ)とクラッチ温度前回値Tpvの積算値により下記の式にて放熱量f(t)を算出する。
f(t)＝Ｂ×Tpv×f(Ｌ)
つまり、マップ選択係数Ｂは、図７に示すように、クラッチ温度とクラッチの状態とに応じた放熱係数を選択するもので、その傾きはクラッチの状態に応じてＢ１（完全締結中）＜Ｂ２（スリップ締結中）＜Ｂ３（開放中）の関係となっている。
前記除算部３３ｆは、放熱量f(t)を第１放熱係数で除算した下記の式により放熱による下降温度ΔT(down)を算出する。
ΔT(down)＝（f(t)×Δｔ/1000｝／Ｃ×α …(2)
但し、Δｔは演算周期であり、下降温度ΔT(down)は、演算周期Δｔによる単位時間当たりに下降する温度をあらわす。
そして、上記(1),(2)式により、単位時間当たりの変化温度ΔTは、
ΔT＝ΔT(up)−ΔT(down)
＝｛ΔＮ×μＮＤ（ＡPc−Ｆ）×Δｔ/1000｝／Ｃ×Ｋ−（f(t)×Δｔ/1000｝／Ｃ×α
…(3)
により与えられる。
［クラッチ温度の推定精度向上作用］
上記のように、実施例１では、放熱演算部３３は、クラッチ２３の摩擦材の周りを通過する潤滑油量を推定し、この推定潤滑油量に基づいて、摩擦材から潤滑油への熱伝達により放出される放熱量f(t)を演算する構成を採用した。
すなわち、クラッチ２３の摩擦材の周りを潤滑油が通過する際、摩擦材から潤滑油への熱伝達作用により、摩擦材で発生した摩擦熱が潤滑油に放出される。この放熱による温度低下を考慮しないと、クラッチ推定温度が必要以上に高く評価されることになる。
これに対し、摩擦材の周りを通過する潤滑油量を放熱演算に取り込むことで、摩擦材から潤滑油への熱伝達による放熱分が、発熱演算と放熱演算によるクラッチ２３の温度推定に反映される。このように、摩擦材から潤滑油への熱伝達による放熱効果を考慮したことで、クラッチ２３の温度推定精度が向上する。
［放熱による下降温度算出精度の向上作用］
放熱演算部３３による下降温度ΔT(down)の算出精度を向上させるには、放熱効果を発揮する摩擦材の周りを通過する潤滑油量を正確に把握する必要がある。以下、図８及び図９に基づき、放熱による下降温度算出精度の向上作用を説明する。
まず、図８に基づき、放熱演算ベースとなる摩擦材周りの潤滑量（プレート通過量）に対する潤滑油量推定要素との関係を説明する。
ある潤滑油温度における摩擦材周りの潤滑量とクラッチ面圧の関係は、図８の枠内の最大ライン圧PLmax及び最小ライン圧PLminにおける摩擦材周りの潤滑量の遷移特性に示すように、開放時のクラッチ面圧で最も潤滑量が多く、完全締結時のクラッチ面圧で最も潤滑量が少なく、その間の面圧状態では、開放時から完全締結時に向かって徐々に潤滑量が少なくなる特性を示す。
ここで、クラッチ面圧の大きさは、図８の変速時油圧指令特性及びクラッチ面圧特性に示すように、変速時のソレノイド指令により把握することができる。一方、ある潤滑油温度における摩擦材周りの潤滑量とライン圧（PL圧）の関係は、図８の枠内のPL圧の開放時特性及び完全締結時特性に示すように、最大ライン圧PLmaxのときに最も潤滑量が多く、最小ライン圧PLminのときに最も潤滑量が少なく、その間のライン圧状態では、最大ライン圧PLmaxから最小ライン圧PLminに向かって徐々に潤滑量が少なくなる特性を示す。
したがって、摩擦材周りの潤滑量を推定する際、「クラッチ面圧」と「ライン圧PL」と「潤滑油温度（潤滑油粘性）」が潤滑油量推定要素になる。
次に、クラッチ温度を変化させたときの摩擦材周りの潤滑量（プレート通過量）と放熱量の関係は、図８の右側枠外の関係特性に示すように、摩擦材周りの潤滑量が大きいほど放熱量は大きくなる。そして、クラッチ温度を低温から高温に変化させると、クラッチ温度が高温であるほど放熱量は大きくなる。
したがって、摩擦材周りの放熱量を推定する際、「クラッチ温度」が推定要素になる。なお、「クラッチ温度」に代え「クラッチ温度とATF油温の温度差」を用いても、温度差が大きくなればなるほど放熱量は大きくなる。
以上によりクラッチ温度と放熱量の関係は、図８の右側下の関係特性に示すように、クラッチが開放であるときは、クラッチ温度の上昇に対し大きな傾き勾配にて放熱量が増大し、クラッチが完全締結であるときは、クラッチ温度の上昇に対し小さな傾き勾配にて放熱量が増大する。なお、スリップ締結中は、クラッチ温度の上昇に対し完全締結勾配と開放勾配の中間的勾配にて放熱量が増大する。
上記のように、実施例１では、放熱演算において、クラッチ２３へ供給される締結圧の元圧であるライン圧PLが高圧であるほど、摩擦材の周りを通過する潤滑油量が多いと推定する構成を採用している。
したがって、ライン圧PLが高いほど潤滑量が多くなるという関係が放熱演算に反映され、ライン圧PLの大きさに応じて、放熱による下降温度ΔT(down)が精度良く推定される。
実施例１では、放熱演算において、クラッチ２３の隣接する摩擦材の間隔が広いほど、摩擦材の周りを通過する潤滑油量が多いと推定するする構成を採用している。
すなわち、開放時は、図９(a)に示すように、摩擦材の間隔が広いため、最も潤滑量f(Ｌ)が大きくなる。スリップ締結中は、図９(b)に示すように、摩擦材の間隔が変動するため、摩擦材の間隔が狭くなるほど潤滑量f(Ｌ)が小さくなる。完全締結時は、図９(c)に示すように、摩擦材の間隔が無くなるため、最も潤滑量f(Ｌ)が小さくなる。
したがって、摩擦材の間隔が広くなるほど潤滑量f(Ｌ)が多くなるという関係が放熱演算に反映され、摩擦材間隔の大きさに応じて、放熱による下降温度ΔT(down)が精度良く推定される。
実施例１では、放熱演算において、クラッチ２３の推定温度（クラッチ温度前回値Tpv）が高いほど、摩擦材から潤滑油への熱伝達による放熱量が多いと推定するする構成を採用している。
したがって、クラッチ温度が高温であるほど放熱量が多くなるという関係が放熱演算に反映され、クラッチ温度の高さに応じて、放熱による下降温度ΔT(down)が精度良く推定される。
実施例１では、クラッチ２３の摩擦材から潤滑油への熱伝達による放熱分をあらわす第１放熱係数（Ｃ×α）を演算する第１放熱係数算出部３３ｃを設け、放熱演算において、第１放熱係数（Ｃ×α）の大きさに応じて放熱量f(t)を補正演算する構成を採用している。
したがって、クラッチ面圧が低くて摩擦材周りの潤滑量が多いほど放熱量が高くなるという関係が放熱演算に反映され、クラッチ面圧の大きさに応じて、放熱による下降温度ΔT(down)が精度良く推定される。
実施例１では、第１放熱係数算出部３３ｃにおいて、摩擦材の素材により決まる比熱Ｃと、締結時面圧を平均面圧により除することで算出された有効潤滑流量係数αの積により第１放熱係数（Ｃ×α）を演算する構成を採用している。
すなわち、有効潤滑流量係数αは、平均面圧より低圧側では放熱に有利になる値（＜１）で与えられ、平均面圧より高圧側では放熱に不利になる値（＞１）で与えられる。これにより、摩擦材周りを流れる潤滑量のうち、放熱に使われる有効潤滑流量を、クラッチ面圧が低い領域では高めに評価し、逆に、クラッチ面圧が高い領域では低めに評価することで、実測値への一致性が高まる。
したがって、摩擦材周りを流れる潤滑量のうち、放熱に使われる有効潤滑流量を考慮することで、放熱による下降温度ΔT(down)が精度良く推定される。
［発熱による上昇温度算出精度の向上作用］
発熱演算部３２による上昇温度ΔT(up)の算出精度を向上させるには、発熱する摩擦材からベースプレートへの熱伝達により外部に放出される放熱を考慮する必要がある。以下、図１０に基づき、発熱中の放熱による下降温度算出精度の向上作用を説明する。
実施例１では、クラッチ２３の摩擦材が発熱しているとき、ベースプレートへの熱伝達により外部に放出される放熱分をあらわす第２放熱係数（Ｃ×Ｋ）を演算する第２放熱係数算出部３２ｃを設ける。そして、発熱演算において、第２放熱係数（Ｃ×Ｋ）が大きな値であるほど、発熱量Σｔを減少補正する演算を行う構成を採用している。
すなわち、発熱量Σｔを第２放熱係数（Ｃ×Ｋ）により除して上昇温度ΔT(up)を算出することで、図１０(a)に示すように、先行技術における時間に対するクラッチ温度特性の上昇勾配に比べ、実施例１における時間に対するクラッチ温度特性の上昇勾配が低く、より正確に推定可能となる。この第２放熱係数（Ｃ×Ｋ）のうち、摺動面熱伝達係数Ｋは、図１０(b)に示すように、スリップ摩擦による発熱中、ベースプレートを介しての熱伝達により外部に放出されるクラッチ２３からの放熱分をあらわしている。
したがって、発熱演算において、クラッチ２３の摩擦材が発熱しているとき、ベースプレートへの熱伝達により外部に放出される放熱分を考慮することで、発熱による上昇温度ΔT(up)が精度良く推定される。
次に、効果を説明する。
実施例１の摩擦締結要素の温度推定演算装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
(1) 車両の駆動力伝達系に介装され、完全締結/スリップ締結/開放の動作状態が達成される摩擦締結要素（クラッチ２３）において、
前記摩擦締結要素（クラッチ２３）の摩擦材間で生じる発熱量Σｔに基づいて、単位時間当たりの上昇温度ΔT(up)を演算する発熱演算手段（発熱演算部３２）と、
前記摩擦締結要素（クラッチ２３）の摩擦材から放出される放熱量f(t)に基づいて、単位時間当たりの下降温度ΔT(down)を演算する放熱演算手段（放熱演算部３３）と、
前記上昇温度ΔT(up)から前記下降温度ΔT(down)を差し引いた温度を単位時間当たりの変化温度ΔTとし、前記摩擦締結要素（クラッチ２３）の前回演算周期までの推定温度（クラッチ温度前回値Tpv）に前記変化温度ΔTを加算することで、今回の摩擦締結要素推定温度（クラッチ温度今回値Tnow）を演算する摩擦締結要素推定温度演算手段（クラッチ温度推定演算処理部３１）と、を備え、
前記放熱演算手段（放熱演算部３３）は、前記摩擦締結要素（クラッチ２３）の摩擦材の周りを通過する潤滑油量を推定し、この推定潤滑油量に基づいて、前記摩擦材から潤滑油への熱伝達により放出される放熱量f(t)を演算する。
このため、摩擦材の周りを通過する潤滑油による放熱効果を考慮することで、摩擦締結要素（クラッチ２３）の温度推定精度を向上させることができる。
(2) 前記放熱演算手段（放熱演算部３３）は、前記摩擦締結要素（クラッチ２３）へ供給される締結圧の元圧であるライン圧PLが高圧であるほど、摩擦材の周りを通過する潤滑油量が多いと推定する。
このため、(1)の効果に加え、ライン圧PLが高いほど潤滑量が多くなるという関係が放熱演算に反映され、ライン圧PLの大きさに応じて、放熱による下降温度ΔT(down)を精度良く推定することができる。
(3) 前記放熱演算手段（放熱演算部３３）は、前記摩擦締結要素（クラッチ２３）の隣接する摩擦材の間隔が広いほど、摩擦材の周りを通過する潤滑油量f(Ｌ)が多いと推定する。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、摩擦材の間隔が広くなるほど潤滑量f(Ｌ)が多くなるという関係が放熱演算に反映され、摩擦材間隔の大きさに応じて、放熱による下降温度ΔT(down)を精度良く推定することができる。
(4) 前記放熱演算手段（放熱演算部３３）は、前記摩擦締結要素（クラッチ２３）の推定温度（クラッチ温度前回値Tpv）が高いほど、前記摩擦材から潤滑油への熱伝達による放熱量が多いと推定する。
このため、(1)〜(3)の効果に加え、クラッチ温度が高温であるほど放熱量が多くなるという関係が放熱演算に反映され、クラッチ温度の高さに応じて、放熱による下降温度ΔT(down)を精度良く推定することができる。
(5) 前記摩擦締結要素（クラッチ２３）の摩擦材から潤滑油への熱伝達による放熱分をあらわす第１放熱係数（Ｃ×α）を演算する第１放熱係数演算手段（第１放熱係数算出部３３ｃ）を設け、
前記放熱演算手段（放熱演算部３３）は、前記第１放熱係数（Ｃ×α）の大きさに応じて放熱量f(t)を補正演算する。
このため、(1)〜(4)の効果に加え、クラッチ面圧が低くて摩擦材周りの潤滑量が多いほど放熱量が高くなるという関係が放熱演算に反映され、クラッチ面圧の大きさに応じて、放熱による下降温度ΔT(down)を精度良く推定することができる。
(6) 前記第１放熱係数演算手段（第１放熱係数算出部３３）は、前記摩擦材の素材により決まる比熱Ｃと、締結時面圧を平均面圧により除することで算出された有効潤滑流量係数αの積により第１放熱係数（Ｃ×α）を演算する。
このため、(5)の効果に加え、摩擦材周りを流れる潤滑量のうち、放熱に使われる有効潤滑流量を考慮することで、放熱による下降温度ΔT(down)を精度良く推定することができる。
(7) 前記摩擦締結要素（クラッチ２３）の摩擦材が発熱しているとき、ベースプレートへの熱伝達により外部に放出される放熱分をあらわす第２放熱係数（Ｃ×Ｋ）を演算する第２放熱係数演算手段（第２放熱係数算出部３２ｃ）を設け、
前記発熱演算手段（発熱演算部３２）は、前記第２放熱係数（Ｃ×Ｋ）が大きな値であるほど、発熱量Σｔを減少補正する演算を行う。
このため、(1)〜(6)の効果に加え、発熱演算において、摩擦締結要素（クラッチ２３）の摩擦材が発熱しているとき、ベースプレートへの熱伝達により外部に放出される放熱分を考慮することで、発熱による上昇温度ΔT(up)を精度良く推定することができる。
以上、本発明の摩擦締結要素の温度推定演算装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
実施例１では、温度推定の対象とする摩擦締結要素として、自動変速機２内に変速要素として有するクラッチ２３の例を示した。しかし、温度推定の対象とする摩擦締結要素としては、スリップロックアップ制御を行うロックアップクラッチや、発進時・エンジン始動時・EV走行時においてスリップ制御するハイブリッド車用クラッチ、等であっても良い。要するに、車両の駆動力伝達系に介装され、完全締結/スリップ締結/開放の動作状態が達成される摩擦締結要素であれば適用可能である。
実施例１では、発熱演算手段として、クラッチ２３の摩擦材間で生じる発熱量Σｔと第２放熱係数（Ｃ×Ｋ）に基づいて、単位時間当たりの上昇温度ΔT(up)を演算する発熱演算部３２の例を示した。しかし、発熱演算手段としては、クラッチの摩擦材間で生じる発熱量に基づいて、単位時間当たりの上昇温度を演算するものであっても良い。
実施例１では、放熱演算手段として、クラッチ２３の摩擦材から放出される放熱量f(t)と第１放熱係数（Ｃ×α）に基づいて、単位時間当たりの上昇温度ΔT(up)を演算する放熱演算部３３の例を示した。しかし、放熱演算手段としては、クラッチの摩擦材の周りを通過する潤滑油量を推定し、この推定潤滑油量に基づいて、摩擦材から潤滑油への熱伝達により放出される放熱量f(t)を演算するものであれば、具体的な放熱演算構成は、実施例１の放熱演算部３３に限定されることはない。例えば、クラッチの摩擦材の周りを通過する潤滑油量の推定手法として、実施例１で示した潤滑量推定要素の一部を用いるもの、または、実施例１で示した潤滑量推定要素以外の要素を加えるようにしたものであっても良い。

Claims (7)

  1. 車両の駆動力伝達系に介装され、完全締結/スリップ締結/開放の動作状態が達成される摩擦締結要素の温度推定演算装置において、
    前記摩擦締結要素の摩擦材間で生じる発熱量に基づいて、単位時間当たりの上昇温度を演算する発熱演算手段と、
    前記摩擦締結要素の摩擦材から放出される放熱量に基づいて、単位時間当たりの下降温度を演算する放熱演算手段と、
    前記上昇温度から前記下降温度を差し引いた温度を単位時間当たりの変化温度とし、前記摩擦締結要素の前回演算周期までの推定温度に前記変化温度を加算することで、今回の摩擦締結要素推定温度を演算する摩擦締結要素推定温度演算手段と、を備え、
    前記放熱演算手段は、前記摩擦締結要素の摩擦材の周りを通過する潤滑油量を推定し、この推定潤滑油量に基づいて、前記摩擦材から潤滑油への熱伝達により放出される放熱量を演算する
    摩擦締結要素の温度推定演算装置。
  2. 請求項１に記載された摩擦締結要素の温度推定演算装置において、
    前記放熱演算手段は、前記摩擦締結要素へ供給される締結圧の元圧であるライン圧が高圧であるほど、摩擦材の周りを通過する潤滑油量が多いと推定する
    摩擦締結要素の温度推定演算装置。
  3. 請求項１又は２に記載された摩擦締結要素の温度推定演算装置において、
    前記放熱演算手段は、前記摩擦締結要素の隣接する摩擦材の間隔が広いほど、摩擦材の周りを通過する潤滑油量が多いと推定する
    摩擦締結要素の温度推定演算装置。
  4. 請求項１から３までの何れか１項に記載された摩擦締結要素の温度推定演算装置において、
    前記放熱演算手段は、前記摩擦締結要素の推定温度が高いほど、前記摩擦材から潤滑油への熱伝達による放熱量が多いと推定する
    摩擦締結要素の温度推定演算装置。
  5. 請求項１から４までの何れか１項に記載された摩擦締結要素の温度推定演算装置において、
    前記摩擦締結要素の摩擦材から潤滑油への熱伝達による放熱分をあらわす第１放熱係数を演算する第１放熱係数演算手段を設け、
    前記放熱演算手段は、前記第１放熱係数の大きさに応じて放熱量を補正演算する
    摩擦締結要素の温度推定演算装置。
  6. 請求項５に記載された摩擦締結要素の温度推定演算装置において、
    前記第１放熱係数演算手段は、前記摩擦材の素材により決まる比熱と、締結時面圧を平均面圧により除することで算出された有効潤滑流量係数の積により第１放熱係数を演算する
    摩擦締結要素の温度推定演算装置。
  7. 請求項１から６までの何れか１項に記載された摩擦締結要素の温度推定演算装置において、
    前記摩擦締結要素の摩擦材が発熱しているとき、ベースプレートへの熱伝達により外部に放出される放熱分をあらわす第２放熱係数を演算する第２放熱係数演算手段を設け、
    前記発熱演算手段は、前記第２放熱係数が大きな値であるほど、発熱量を減少補正する
    演算を行う
    摩擦締結要素の温度推定演算装置。
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