JP2010276074A - 部品温度推定装置および部品温度推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの上昇を抑制しつつ、車両に搭載される部品の温度を精度高く推定する。
【解決手段】
ＥＣＵは、初期温度を算出するステップ（Ｓ１００）と、熱源温度を推定するステップ（Ｓ１０２）と、車両状態を取得するステップ（Ｓ１０４）と、熱伝達率補正量を算出するステップ（Ｓ１０６）と、温度補正量を算出するステップ（Ｓ１０８）と、上昇温度を算出するステップ（Ｓ１１０）と、下降温度を算出するステップ（Ｓ１１２）と、クラッチ温度を推定するステップ（Ｓ１１４）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両に搭載された部品の温度を推定する技術に関し、特に部品の近傍に設けられる熱源の影響を考慮して精度高く部品の温度を推定する技術に関する。

従来、駆動系に用いられるクラッチの温度を、クラッチに対する入力エネルギに基づいて推定する技術が公知である。

たとえば、特開２００２−１６８２７０号公報（特許文献１）は、温度センサを用いることなく低コストでありながら、実クラッチ温度に近いクラッチ温度情報を得ることができるクラッチ温度推定装置を開示する。このクラッチ温度推定装置は、駆動系に設けられ、滑り締結を含む締結制御が行われる駆動系クラッチの温度を推定するクラッチ温度推定装置において、駆動系クラッチの入出力軸間の相対回転速度差を検出するクラッチ回転速度差検出手段と、駆動系クラッチを介して伝達される駆動トルクを推定するクラッチ伝達トルク推定手段と、クラッチ回転速度差とクラッチ伝達トルクにより駆動系クラッチに加わる入力エネルギを算出する入力エネルギ算出手段と、算出された入力エネルギの大きさに応じ、時間の経過と共に上昇したり下降したりするクラッチ温度の変動を予測し、この温度変動予測に基づいてクラッチ推定温度を算出するクラッチ推定温度算出手段とを備え、入力エネルギの判断しきい値を加算判断基準値として設定し、入力エネルギ算出手段により算出された入力エネルギが設定された加算判断基準値以上かどうかを判断するクラッチ温度加減判断手段を設け、クラッチ推定温度算出手段を、入力エネルギが加算判断基準値以上であると判断された場合には、その時のクラッチ推定温度に温度上昇量を加算し、また、入力エネルギが加算判断基準値未満であると判断された場合には、その時のクラッチ推定温度に温度下降量を減算することでクラッチ推定温度を算出する手段としたことを特徴とする。

上述した公報に開示されたクラッチ温度推定装置によると、駆動系クラッチに加わる入力エネルギをクラッチの相対滑り（相対回転速度差）とクラッチ伝達トルクにより算出し、入力エネルギの大きさによるクラッチ温度の変動予測に基づいてクラッチ推定温度が算出される。つまり、入力エネルギが大きく変動するような場合、指令トルクが低くなる毎にクラッチ推定温度がリセットされることなく、入力エネルギの大きさにより推定温度を上昇させたり下降させたりというように、実クラッチ温度の変化推移に追従する推定動作により精度の高いクラッチ温度推定が行われる。よって、温度センサを用いることなく低コストでありながら、実クラッチ温度に近いクラッチ温度情報を得ることができる。

特開２００２−１６８２７０号公報

しかしながら、クラッチの周囲に熱源（たとえば、排気管）が設けられる場合には、熱源から伝達される熱の影響によりクラッチの温度が変動するため、クラッチの温度を正確に推定できないという問題がある。上述した公報においてはこのような問題について何ら考慮されておらず、解決することができない。また、温度センサを用いてクラッチの温度を直接検出することも考えられるが、部品点数が増加し、コストの上昇の要因となる。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、コストの上昇を抑制しつつ、車両に搭載される部品の温度を精度高く推定する部品温度推定装置および部品温度推定方法を提供することである。

第１の発明に係る部品温度推定装置は、車両に搭載された熱源に対して予め定められた距離を有するように配置された部品の温度を推定するための部品温度推定装置である。この部品温度推定装置は、熱源の温度を推定するための第１の推定手段と、第１の推定手段によって推定された熱源の温度と、熱源から部品への熱伝達の程度と、部品の作動状態とに基づいて部品の温度を推定するための第２の推定手段とを含む。第５の発明に係る部品温度推定方法は、第１の発明に係る部品温度推定装置と同様の構成を有する。

第１の発明によると、熱源（たとえば、排気管）の温度と、熱源から部品（たとえば、クラッチ）への熱伝達の程度と、部品の作動状態とに基づいて部品の温度を推定することにより、熱源から伝達される熱の影響による部品の温度の変動分を考慮して部品の温度を精度高く推定することができる。そのため、温度センサを用いて直接的に部品の温度を検出する必要がないため、部品点数の増加を抑制することができる。その結果、コストの上昇を抑制することができる。したがって、コストの上昇を抑制しつつ、車両に搭載される部品の温度を精度高く推定する部品温度推定装置および部品温度推定方法を提供することができる。

第２の発明に係る部品温度推定装置においては、第１の発明の構成に加えて、第２の推定手段は、部品の作動による発熱量に基づいて部品の温度の上昇量を算出するための第１の算出手段と、部品の放熱量に基づいて部品の温度の下降量を算出するための第２の算出手段と、熱源の温度と熱伝達の程度とに基づいて部品の温度補正量を算出するための第３の算出手段と、上昇量、下降量および温度補正量に基づいて部品の温度を推定するための手段とを含む。第６の発明に係る部品温度推定方法は、第２の発明に係る部品温度推定装置と同様の構成を有する。

第２の発明によると、部品（たとえば、クラッチ）の作動状態に基づく発熱量と放熱量とにより部品の温度の上昇量と下降量とを算出し、熱源（たとえば、排気管）の温度と、熱源から部品への熱伝達状態とに基づいて温度補正量を算出するができる。これにより、熱源から伝達される熱の影響による部品の温度の変動分を考慮して部品の温度を精度高く推定することができる。

第３の発明に係る部品温度推定装置は、第１または２の発明の構成に加えて、走行風の風量に対応する車両の速度と、走行風の温度と、走行風の湿度とのうちの少なくともいずれか１つに基づいて熱伝達の程度を補正するための補正手段をさらに含む。第７の発明に係る部品温度推定方法は、第３の発明に係る部品温度推定装置と同様の構成を有する。

第３の発明によると、走行風の風量に対応する車両の速度と、走行風の温度と、走行風の湿度とのうちの少なくともいずれか１つが変化した場合に、熱源から部品への熱伝達の程度は変化する。そのため、走行風の風量に対応する車両の速度と、走行風の温度と、走行風の湿度とのうちの少なくともいずれか１つに基づいて熱伝達の程度を補正することにより、熱源から伝達される熱の影響による部品の温度の変動分を精度高く算出することができるため、部品の温度の推定精度を向上させることができる。

第４の発明に係る部品温度推定装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、車両は、内燃機関と変速機とを含む。部品は、内燃機関と変速機とを連結するクラッチである。熱源は、内燃機関から変速機側に向けて配設される排気管である。第８の発明に係る部品温度推定方法は、第４の発明に係る部品温度推定装置と同様の構成を有する。

第４の発明によると、排気管の温度と、排気管からクラッチへの熱伝達の程度と、クラッチの作動状態とに基づいてクラッチの温度を推定することにより、排気管から伝達される熱の影響による部品の温度の変動分を考慮して部品の温度を精度高く推定することができる。

本実施の形態に係る部品温度推定装置が搭載された車両の全体構成図である。 本実施の形態に係る部品温度推定装置であるＥＣＵの機能ブロック図である。 気温と熱伝達率補正量との関係を示す図である。 車速と熱伝達率補正量との関係を示す図である。 本実施の形態に係る部品温度推定装置であるＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る部品温度推定装置であるＥＣＵの動作を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に示すように、本実施の形態に係る部品温度推定装置が搭載された車両１０は、エンジン２０と、クラッチ３０と、変速機４０と、プロペラシャフト５０と、ディファレンシャルギヤ６０と、ドライブシャフト７０と、車輪８０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを含む。

エンジン２０には、吸気システム９０が設けられる。吸気システム９０は、一方端がエンジン２０の吸気ポート（図示せず）に接続される吸気通路９４と、吸気通路９４の他方端に設けられるエアクリーナ９２と、吸気通路９４の途中に設けられる電子スロットル９６とを含む。

電子スロットル９６は、吸気通路９４の吸入空気の流量を調整するスロットルバルブ９８と、スロットルバルブ９８の開度を検出するスロットルポジションセンサ１１６と、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づいてスロットルバルブ９８を駆動させるためのスロットルモータ（図示せず）とを含む。スロットルポジションセンサ１１６は、検出したスロットルバルブ９８の開度を示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

エアフローメータ１０２は、吸気通路９４の途中であって、電子スロットル９６よりもエアクリーナ９２側に設けられる。エアフローメータ１０２は、吸気通路９４を流通する空気の流量（以下、吸入空気量と記載する）を検出する。エアフローメータ１０２は、検出した吸入空気量を示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

エンジン２０においては、吸気通路９４から流通する空気と、燃料噴射装置（図示せず）から噴射される燃料との混合気を気筒内で燃焼させることにより、動力を発生させる。エンジン２０は、発生した動力をクラッチ３０に伝達する。また、エンジン２０の出力は、ＥＣＵ１００からのエンジン制御信号に基づいて制御される。

エンジン２０には、排気システム１５０が設けられる。排気システム１５０は、排気管１５２，１５４と、触媒コンバータ（図示せず）と、消音器（図示せず）とを含む。

排気管１５２，１５４には、エンジン２０からの排気が流通し、触媒コンバータおよび消音器を流通した後に車両１０の外部に排出される。本実施の形態において排気管１５２，１５４のそれぞれの一方端は、たとえば、２つのバンクを有するエンジン２０の各バンクの排気ポートにそれぞれ接続される。そのため、クラッチ３０は、排気管１５２，１５４の間に位置することとなる。エンジン２０の負荷が高くなるほど排気温度が高くなるため、排気管１５２，１５４の温度も上昇することとなる。

クラッチ３０の入力軸は、エンジン２０の出力軸（クランクシャフト）に連結される。クラッチ３０の出力軸は、変速機４０の入力軸に連結される。本実施の形態において、クラッチ３０は、乾式クラッチであるとして説明するが湿式クラッチであってもよい。また、クラッチ３０は、運転者のクラッチペダルの操作により作動するものであってもよいし、油圧あるいは電動アクチュエータを用いて作動するものであってもよい。

クラッチ３０は、入力軸側および出力軸側にそれぞれ連結される少なくとも２つの摩擦係合要素を含む。クラッチ３０は、２つの摩擦係合要素を係合させることでエンジン２０と変速機４０との間を動力伝達状態とする。また、クラッチ３０は、係合した２つの摩擦係合要素の係合力を弱めて、２つの摩擦係合要素を解放させることでエンジン２０と変速機４０との間を動力遮断状態とする。クラッチ３０は、排気管１５２，１５４に対して予め定められた距離を有するように設けられ、作動により熱を発生させる。

変速機４０は、クラッチ３０を経由して伝達されるエンジン２０の動力を変速してプロペラシャフト５０に伝達する。変速機４０は、手動変速機であるとして説明するが、自動変速機であってもよい。

プロペラシャフト５０は、変速機４０とディファレンシャルギヤ６０とを接続する。プロペラシャフト５０は、変速機４０から伝達される動力をディファレンシャルギヤ６０に伝達する。

ディファレンシャルギヤ６０には、一方端が車輪８０に接続されるドライブシャフト７０の他方端が接続される。ディファレンシャルギヤ６０は、車両１０の旋回走行時において、ドライブシャフト７０を介在して連結される左右の車輪８０の回転差を吸収する差動装置である。

ＥＣＵ１００には、水温センサ１０４と、エンジン回転数センサ１０６と、車輪速センサ１０８と、気温センサ１１２と、湿度センサ１１４とが接続される。

水温センサ１０４は、エンジン２０の内部を流通する冷却水の温度（以下、水温と記載する）を検出する。水温センサ１０４は、検出された水温を示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

エンジン回転数センサ１０６は、エンジン２０の出力軸の回転数（以下、エンジン回転数と記載する）を検出する。エンジン回転数センサ１０６は、検出されたエンジン回転数を示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

車輪速センサ１０８は、車輪８０の回転数（以下、車輪速と記載する）を検出する。車輪速センサ１０８は、車輪速を示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

気温センサ１１２は、気温を検出し、検出された気温を示す信号をＥＣＵ１００に送信する。湿度センサ１１４は、湿度を検出し、検出された湿度を示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

なお、気温センサ１１２および湿度センサ１１４は、車両１０の外部に設けられ、車両１０の周囲の気温および湿度あるいは車両１０に接触する走行風の温度および湿度を検出するようにしてもよいし、エンジンルーム内に設けられ、エンジンルーム内に導入される走行風の温度および湿度を検出するようにしてもよい。

以上のような構成を有する車両１０のように、クラッチ３０の周囲に熱源である排気管１５２，１５４が設けられるため、熱源から伝達される熱の影響によりクラッチ３０の温度が変動する場合がある。そのため、クラッチ３０の作動状態に基づくクラッチ３０の推定温度の精度が悪化する場合がある。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ１００が、熱源である排気管１５２，１５４の温度を推定し、推定された排気管１５２，１５４の温度と、排気管１５２，１５４からクラッチ３０への熱伝達の程度と、クラッチ３０の作動状態とに基づいてクラッチ３０の温度を推定する点に特徴を有する。

具体的には、ＥＣＵ１００は、クラッチ３０の発熱量および放熱量に基づいてクラッチ３０の温度の上昇量および下降量を算出する。また、ＥＣＵ１００は、推定された排気管１５２，１５４の温度と、排気管１５２，１５４からクラッチ３０への熱伝達の程度とに基づいて、クラッチ３０の温度の補正量を算出する。そして、ＥＣＵ１００は、算出された上昇量、下降量および補正量に基づいてクラッチ３０の温度を推定する。

なお、排気管１５２，１５４からクラッチ３０への熱伝達の程度とは、排気管１５２，１５４において発生した熱量のうちのクラッチ３０に伝達される熱量の割合であって、以下の説明においては、熱伝達率と記載する。

ＥＣＵ１００は、走行風の風量に対応する車両１０の速度と、走行風の温度と、走行風の湿度とのうちの少なくともいずれか１つに基づいて熱伝達率を補正する。

図２に、本実施の形態に係る部品温度推定装置であるＥＣＵ１００の機能ブロック図を示す。ＥＣＵ１００は、初期温度算出部２００と、熱源温度推定部２０２と、車両状態取得部２０４と、熱伝達率補正量算出部２０６と、温度補正量算出部２０８と、上昇温度算出部２１０と、下降温度算出部２１２と、クラッチ温度推定部２１４とを含む。

初期温度算出部２００は、クラッチ３０の初期温度を算出する。具体的には、初期温度算出部２００は、水温センサ１０４により検出される水温に基づいてクラッチ３０の初期温度を算出する。初期温度算出部２００は、たとえば、エンジン２０が停止中である場合、あるいは、エンジン２０が停止してから予め定められた時間が経過している場合に、水温センサ１０４により検出された水温に基づいてクラッチ３０の初期温度を算出する。

初期温度算出部２００は、水温センサ１０４により検出された水温の値をそのままクラッチ３０の初期温度の値として算出するようにしてもよいし、検出された水温の値に予め定められた係数を乗じた値をクラッチ３０の初期温度の値として算出するようにしてもよい。

熱源温度推定部２０２は、クラッチ３０の近傍の熱源である排気管１５２，１５４の温度を推定する。具体的には、熱源温度推定部２０２は、エンジン２０の負荷に基づいて排気管１５２，１５４の温度を推定する。熱源温度推定部２０２は、たとえば、吸入空気量を入力値としてエンジン２０の負荷を推定し、推定されたエンジン２０の負荷に基づいて排気管１５２，１５４の温度を推定する。

熱源温度推定部２０２は、たとえば、クラッチ３０の初期温度と同様に、エンジン２０の停止中あるいはエンジン２０が停止してから予め定められた時間の経過した後に、水温センサ１０４により検出された水温の値に基づいて排気管１５２，１５４の初期温度を設定する。熱源温度推定部２０２は、初期温度の設定後であって、かつ、エンジン２０が始動した後に、予め定められた計算周期毎に排気管１５２，１５４の温度の変動分を吸入空気量（エンジン２０の負荷）に基づいて算出し、積算するようにしてもよい。なお、吸入空気量に代えて吸気管圧力を用いてもよい。熱源の温度の推定としては、上述の方法に特に限定されるものではなく、その他の周知技術を用いて熱源の温度を推定するようにしてもよい。

車両状態取得部２０４は、車両１０の外環境および走行状態を取得する。本実施の形態においては、車両１０の外環境とは、走行風の気温および走行風の湿度であり、車両１０の走行状態とは、たとえば、走行風の風量に対応する車速であるとして説明するが、特にこれらに限定されるものではなく、たとえば、加速度、エンジン２０の出力トルクあるいはクラッチ３０の伝達トルクであってもよい。

本実施の形態においては、車両状態取得部２０４は、気温センサ１１２および湿度センサを用いて気温および湿度を取得し、車輪速センサ１０８を用いて車輪速を取得する。車両状態取得部２０４は、取得した車輪速に基づいて車速を算出することにより、車速を取得する。また、車両状態取得部２０４は、吸入空気量に基づいてあるいはエンジン２０の制御システムから通信によりエンジン２０の出力トルクを取得するようにしてもよい。

熱伝達率補正量算出部２０６は、取得した車両１０の外環境および走行状態に基づいて熱伝達率補正量を算出する。本実施の形態においては、熱伝達率補正量算出部２０６は、気温センサ１１２により取得された気温Ｔａに基づいて熱伝達率補正量Ｃａを算出する。たとえば、熱伝達率補正量算出部２０６は、気温センサ１１２により取得された気温Ｔａと、図３に示すマップに基づいて熱伝達率補正量Ｃａを算出する。

図３の縦軸は熱伝達率補正量Ｃａを示し、横軸は、気温Ｔａを示す。図３に示すマップにおいて、気温Ｔａと熱伝達率補正量Ｃａとの関係は、気温Ｔａ（１）である場合の熱伝達率補正量Ｃａ（１）が、気温Ｔａ（１）よりも高い気温Ｔａ（２）である場合の熱伝達率補正量Ｃａ（２）よりも低い関係となる。すなわち、図３に示すマップは、気温Ｔａが高くなるほど熱伝達率補正量Ｃａも上昇する関係を示す。

熱伝達率補正量算出部２０６は、たとえば、気温センサ１１２により気温Ｔａ（３）が取得された場合には、取得された気温Ｔａ（３）と図３に示すマップとから熱伝達率補正量Ｃａ（３）を算出する。

同様に、熱伝達率補正量算出部２０６は、車輪速センサ１０８により取得された車輪速から車速Ｖを算出し、算出された車速Ｖに基づいて熱伝達率補正量Ｃｂを算出する。たとえば、熱伝達率補正量算出部２０６は、車速Ｖと、図４に示すマップに基づいて熱伝達率補正量Ｃｂを算出する。

図４の縦軸は熱伝達率補正量Ｃｂを示し、横軸は車速Ｖを示す。図４に示すマップにおいて、車速Ｖと熱伝達率補正量Ｃｂとの関係は、車速Ｖ（１）である場合の熱伝達率補正量Ｃｂ（１）が車速Ｖ（１）よりも高い車速Ｖ（２）である場合の熱伝達率補正量Ｃｂ（２）よりも高い関係となる。すなわち、図４に示すマップは、車速Ｖが高くなるほど熱伝達率補正量Ｃｂは下降する関係を示す。

熱伝達率補正量算出部２０６は、たとえば、車速Ｖ（３）が算出された場合に、算出された車速Ｖ（３）と図４に示すマップとから熱伝達率補正量Ｃｂ（３）を算出する。

なお、図３および図４に示すマップは、一例であり車両の種類あるいはエンジン２０の種類等により実験的に適合される。

また、本実施の形態においては、熱伝達率補正量算出部２０６は、気温Ｔａに基づいて熱伝達率補正量Ｃａを算出し、車速Ｖに基づいて熱伝達率補正量Ｃｂを算出するとして説明したが、特に、気温および車速に限定して熱伝達率補正量を算出するものではなく、気温および車速に加えてまたは代えて湿度、エンジントルク等に基づいて同様に熱伝達率補正量を算出するようにしてもよい。

温度補正量算出部２０８は、熱伝達率補正量算出部２０６により算出された熱伝達率補正量Ｃａ，Ｃｂに基づいてクラッチ３０の温度補正量を算出する。温度補正量算出部２０８は、たとえば、熱源である排気管１５２，１５４とクラッチ３０との距離等により予め定められる熱伝達率を、熱伝達率補正量算出部２０６により算出された熱伝達率補正量Ｃａ，Ｃｂの加算により補正する。温度補正量算出部２０８は、排気管１５２，１５４の前回の推定温度を基準とした温度上昇量により発生した熱量を算出し、算出された熱量と補正された熱伝達率とに基づいてクラッチ３０に伝達される熱量を算出する。温度補正量算出部２０８は、排気管１５２，１５４からクラッチ３０に伝達される熱量に基づいてクラッチ３０の温度補正量を算出する。温度補正量算出部２０８は、たとえば、熱量の補正量と熱量を温度に変換する予め定められた換算式とに基づいて温度補正量を算出すればよい。

本実施の形態において、熱源は、排気管１５２，１５４の２つあるため、各熱源からの熱伝達による温度補正量をそれぞれ算出し、その和より最終的な温度補正量を算出してもよいし、あるいは、同一の熱量を発生する２つの熱源を１つの熱源とみなして温度補正量を算出するようにしてもよい。

上昇温度算出部２１０は、クラッチ３０の作動状態に基づいてクラッチ３０の上昇温度を算出する。なお、上昇温度とは、前回の計算から今回の計算までの予め定められた計算周期において上昇が予測される温度変化量を示す。

上昇温度算出部２１０は、たとえば、エンジン２０からクラッチ３０に対して入力されるエネルギと、クラッチ３０の滑り量とに基づいて上昇温度を算出する。

上昇温度算出部２１０は、エンジン２０の出力トルク等に基づいてエンジン２０からクラッチ３０に対して入力されるエネルギを推定する。また、上昇温度算出部２１０は、クラッチ３０の入力軸回転数（すなわち、エンジン回転数）と、クラッチ３０の出力軸回転数との差によりクラッチ３０の滑り量を算出する。

上昇温度算出部２１０は、クラッチ３０に対して入力されるエネルギと、クラッチ３０の滑り量とに基づいてクラッチ３０においての発熱量を推定し、推定された発熱量に基づいてクラッチ３０の上昇温度を算出する。

クラッチ３０に対して入力されるエネルギと、クラッチ３０の滑り量と、発熱量との関係および発熱量と上昇温度との関係は、それぞれ予めマップ等により定めておけばよい。上昇温度算出部２１０は、たとえば、クラッチ３０に入力されるエネルギがしきい値よりも大きい場合に上昇温度を算出するようにしてもよい。なお、上昇温度算出部２１０は、特に上記した方法に限らず、周知の技術を用いて、クラッチ３０の作動状態に基づくクラッチ３０の上昇温度を算出すればよい。

下降温度算出部２１２は、クラッチ３０の作動状態に基づいてクラッチ３０の下降温度を算出する。なお、下降温度とは、前回の計算から今回の計算までの予め定められた計算周期において下降が予測される温度変化量を示す。

下降温度算出部２１２は、たとえば、クラッチ３０から外気への放熱の程度、あるいは、クラッチ３０からエンジン２０あるいは変速機４０への熱伝達の程度等に基づいてクラッチ３０においての放熱量を推定し、推定された放熱量に基づいてクラッチ３０の下降温度を算出する。下降温度算出部２１２は、たとえば、クラッチ３０に入力されるエネルギがしきい値以下の場合に下降温度を算出するようにしてもよい。なお、下降温度算出部２１２は、特に上記した方法に限らず、周知の技術を用いて、クラッチ３０の作動状態に基づくクラッチ３０の下降温度を算出すればよい。

クラッチ温度推定部２１４は、上昇温度算出部２１０にて算出された上昇温度と、下降温度算出部２１２にて算出された下降温度と、温度補正量算出部２０８にて算出された温度補正量とに基づいてクラッチ３０の温度を推定する。クラッチ温度推定部２１４は、たとえば、前回算出された推定値と上昇温度と下降温度と温度補正量との和を、今回のクラッチ３０の温度の推定値として算出するようにしてもよい。クラッチ温度推定部２１４にて推定されたクラッチ３０の温度は、クラッチ３０の制御に用いられたり、警告制御に用いられたりする。クラッチ３０の制御は、たとえば、クラッチ３０の温度が予め定められた温度以上である場合には、強制的にクラッチ３０の係合状態あるいは解放状態を維持する制御を含む。警告制御は、クラッチ３０の温度が予め定められた温度以上であることを車両１０の乗員に通知するための通知装置（たとえば、スピーカや表示装置）の制御を含む。

本実施の形態において、初期温度算出部２００と、熱源温度推定部２０２と、車両状態取得部２０４と、熱伝達率補正量算出部２０６と、温度補正量算出部２０８と、上昇温度算出部２１０と、下降温度算出部２１２と、クラッチ温度推定部２１４とは、いずれもＥＣＵ１００のＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両１０に搭載される。

図５を参照して、本実施の形態に係る部品温度推定装置であるＥＣＵ１００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ１００は、クラッチ３０の初期温度を算出する。Ｓ１０２にて、熱源である排気管１５２，１５４の温度を推定する。Ｓ１０４にて、ＥＣＵ１００は、外環境（気温Ｔａ）および車両１０の走行状態（車速Ｖ）を取得する。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ１００は、気温Ｔａおよび車速Ｖに基づいて熱伝達率補正量Ｃａ，Ｃｂを算出する。Ｓ１０８にて、ＥＣＵ１００は、温度補正量を算出する。Ｓ１１０にて、ＥＣＵ１００は、上昇温度を算出する。Ｓ１１２にて、ＥＣＵ１００は、下降温度を算出する。Ｓ１１４にて、ＥＣＵ１００は、前回の計算にて推定されたクラッチ３０の温度と、初期温度と、温度補正量と、上昇温度と、下降温度との和によりクラッチ３０の温度を推定する。

Ｓ１１６にて、ＥＣＵ１００は、終了条件が成立したか否かを判定する。終了条件とは、たとえば、ＩＧオフなどのＥＣＵ１００の停止条件が成立するという条件であってもよいし、クラッチ３０の温度の推定が不要となる条件が成立するという条件であってもよい。終了条件が成立すると（Ｓ１１６にてＹＥＳ）、この処理は終了する。もしそうでないと（Ｓ１１６にてＮＯ）、処理はＳ１０２に戻される。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る部品温度推定装置であるＥＣＵ１００の動作について図６を参照して説明する。

車両１０が走行を開始すると、クラッチ３０の初期温度が算出され（Ｓ１００）、熱源である排気管１５２，１５４の温度が推定される（Ｓ１０２）。このとき、エンジン２０の負荷が低い場合には排気温度が低いため、図６の排気管１５２，１５４の推定温度の変化に示すように、排気管１５２，１５４の温度も低くなる。

車両１０の外環境（気温Ｔａ）および車両１０の走行状態（車速Ｖ）が取得され（Ｓ１０４）、取得された車両１０の外環境および車両１０の走行状態に基づいて熱伝達率補正量Ｃａ，Ｃｂが算出される（Ｓ１０６）。

算出された熱伝達率補正量Ｃａ，Ｃｂに基づいて温度補正量が算出され（Ｓ１０８）、クラッチ３０における発熱量に基づいて上昇温度が算出され（Ｓ１１０）、クラッチ３０における放熱量に基づいて下降温度が算出され（Ｓ１１２）、算出された初期温度と、温度補正量と、上昇温度と、下降温度との和よりクラッチ３０の温度が推定される（Ｓ１１４）。終了条件が成立しない限り（Ｓ１１６にてＮＯ）、クラッチ３０の温度の推定処理が繰返される。

たとえば、車両１０が発進および停止を繰返したり、低車速時のように継続的あるいは断続的にクラッチ３０の半係合状態が維持される場合においては、エンジン２０からクラッチ３０に入力されたエネルギがクラッチ３０の滑りにより生じる摩擦熱として変換される。そのため、エンジン２０からクラッチ３０に入力されたエネルギが上昇するほど摩擦熱に変換されるエネルギが増加するためクラッチ３０の実温度は上昇する。

このとき、エンジン２０の負荷は低いため、排気管１５２，１５４の温度は、クラッチ３０の実温度に影響を与えない温度Ｔｂ（１）を維持することとなる。そのため、クラッチ３０の推定温度は、排気管１５２，１５４の熱影響の考慮の有無に関係なく、クラッチ３０の実温度の変化とほぼ一致することとなる。

運転者がアクセルペダルの踏み込み量を増加させるなどしてエンジン２０の負荷が高められた場合には、排気温度が上昇することにより排気管１５２，１５４の温度も上昇することとなる。このとき、クラッチ操作あるいはクラッチ制御が実行されず、クラッチ３０が完全に係合した状態が維持される場合には、エンジン２０からクラッチ３０に入力されたエネルギは、クラッチ３０において摩擦熱に変換されることなくそのまま変速機４０に伝達される。そのため、クラッチ３０においては、放熱量が発熱量を上回ることとなるため、クラッチ３０の実温度は下降していく。このとき、排気管１５２，１５４の温度は、クラッチ３０の実温度に影響を与える温度まで上昇していないため、クラッチ３０の推定温度は、下降温度が上昇温度を上回ることとなるため、排気管１５２，１５４の熱影響の考慮の有無に関係なく、クラッチ３０の実温度の変化とほぼ一致することとなる。

時間Ｔ（０）にて、排気管１５２，１５４の温度がＴｂ（０）よりも高いＴｂ（１）以上になると、排気管１５２，１５４において発生した熱がクラッチ３０に伝達されることとなる。そのため、クラッチ３０の実温度は上昇することとなる。

排気管１５２，１５４の熱影響を考慮しない場合には、クラッチ３０が完全に係合した状態が維持されるため、エンジン２０からクラッチ３０に入力されたエネルギが、クラッチ３０において摩擦熱に変換されることなくそのまま変速機４０に伝達されていることから下降温度が上昇温度を上回り、クラッチ３０の推定温度は、図６の破線に示すようにクラッチ３０の実温度を下回るように変化する。

一方、排気管１５２，１５４の熱影響を考慮する場合には、排気管１５２，１５４の温度の増加により温度補正量が増加するため、クラッチ３０の推定温度の変化は、図６の実線に示すように、クラッチ３０の実温度の上昇変化とほぼ一致することとなる。

以上のようにして、本実施の形態に係る部品温度推定装置によると、熱源である排気管の温度と、排気管からクラッチへの熱伝達率と、クラッチの作動状態とに基づいてクラッチの温度を推定することにより、排気管から伝達される熱の影響によるクラッチの温度の変動分を考慮してクラッチの温度を精度高く推定することができる。そのため、温度センサを用いて直接的に部品の温度を検出する必要がないため、部品点数の増加を抑制することができる。その結果、コストの上昇を抑制することができる。したがって、コストの上昇を抑制しつつ、車両に搭載される部品の温度を精度高く推定する部品温度推定装置および部品温度推定方法を提供することができる。

さらに、クラッチにおける発熱量と放熱量とに基づいてクラッチの温度の上昇量と下降量とを算出し、排気管の温度と、排気管からクラッチへの熱伝達率とに基づいて温度補正量を算出することにより、排気管から伝達される熱の影響によるクラッチの温度の変動分を考慮してクラッチの温度を精度高く推定することができる。

本実施の形態においては、クラッチ３０を温度推定の対象として説明したが、特に、クラッチ３０に限定されるものではなく、車両１０に搭載され、排気管等の熱源に対して予め定められた距離を有するように設けられ、作動によって熱を発生させる部品であれば、特にクラッチ３０に限定されるものではない。

また、本実施の形態においては、ＦＲ（Front engine Rear drive）であって、かつ、エンジンに設定された２つのバンクから変速機４０側に向けて設けられる２つの排気管１５２，１５４の間にクラッチ３０が位置するというレイアウトを一例として説明したが、特にこのようなレイアウトに限定されるものではない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 車両、２０ エンジン、３０ クラッチ、４０ 変速機、５０ プロペラシャフト、６０ ディファレンシャルギヤ、７０ ドライブシャフト、８０ 車輪、９０ 吸気システム、９２ エアクリーナ、９４ 吸気通路、９６ 電子スロットル、９８ スロットルバルブ、１００ ＥＣＵ、１０２ エアフローメータ、１０４ 水温センサ、１０６ エンジン回転数センサ、１０８ 車輪速センサ、１１２ 気温センサ、１１４ 湿度センサ、１１６ スロットルポジションセンサ、１５０ 排気システム、１５２，１５４ 排気管、２００ 初期温度算出部、２０２ 熱源温度推定部、２０４ 車両状態取得部、２０６ 熱伝達率補正量算出部、２０８ 温度補正量算出部、２１０ 上昇温度算出部、２１２ 下降温度算出部、２１４ クラッチ温度推定部。

Claims (8)

1. 車両に搭載された熱源に対して予め定められた距離を有するように配置された部品の温度を推定するための部品温度推定装置であって、
   前記熱源の温度を推定するための第１の推定手段と、
   前記第１の推定手段によって推定された前記熱源の温度と、前記熱源から前記部品への熱伝達の程度と、前記部品の作動状態とに基づいて前記部品の温度を推定するための第２の推定手段とを含む、部品温度推定装置。
2. 前記第２の推定手段は、
   前記部品の作動による発熱量に基づいて前記部品の温度の上昇量を算出するための第１の算出手段と、
   前記部品の放熱量に基づいて前記部品の温度の下降量を算出するための第２の算出手段と、
   前記熱源の温度と前記熱伝達の程度とに基づいて前記部品の温度補正量を算出するための第３の算出手段と、
   前記上昇量、前記下降量および前記温度補正量に基づいて前記部品の温度を推定するための手段とを含む、請求項１に記載の部品温度推定装置。
3. 前記部品温度推定装置は、走行風の風量に対応する前記車両の速度と、前記走行風の温度と、前記走行風の湿度とのうちの少なくともいずれか１つに基づいて前記熱伝達の程度を補正するための補正手段をさらに含む、請求項１または２に記載の部品温度推定装置。
4. 前記車両は、内燃機関と変速機とを含み、
   前記部品は、前記内燃機関と前記変速機とを連結するクラッチであって、
   前記熱源は、前記内燃機関から前記変速機側に向けて配設される排気管である、請求項１〜３のいずれかに記載の部品温度推定装置。
5. 車両に搭載された熱源に対して予め定められた距離を有するように配置された部品の温度を推定するための部品温度推定方法であって、
   前記熱源の温度を推定するステップと、
   前記熱源の温度を推定するステップにて推定された前記熱源の温度と、前記熱源から前記部品への熱伝達の程度と、前記部品の作動状態とに基づいて前記部品の温度を推定するステップとを含む、部品温度推定方法。
6. 前記部品の温度を推定するステップは、
   前記部品の作動による発熱量に基づいて前記部品の温度の上昇量を算出するステップと、
   前記部品の放熱量に基づいて前記部品の温度の下降量を算出するステップと、
   前記熱源の温度と前記熱伝達の程度とに基づいて前記部品の温度補正量を算出するステップと、
   前記上昇量、前記下降量および前記温度補正量に基づいて前記部品の温度を推定するステップとを含む、請求項５に記載の部品温度推定方法。
7. 前記部品温度推定方法は、走行風の風量に対応する前記車両の速度と、前記走行風の温度と、前記走行風の湿度とのうちの少なくともいずれか１つに基づいて前記熱伝達の程度を補正するステップをさらに含む、請求項５または６に記載の部品温度推定方法。
8. 前記車両は、内燃機関と変速機とを含み、
   前記部品は、前記内燃機関と前記変速機とを連結するクラッチであって、
   前記熱源は、前記内燃機関から前記変速機側に向けて配設される排気管である、請求項５〜７のいずれかに記載の部品温度推定方法。

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