JP2022030161A - 摩擦係合要素の熱負荷推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦係合要素の熱負荷を精度よく推定できる熱負荷推定装置を提供する。
【解決手段】記憶装置４６には、写像を規定する写像データが記憶されている。写像は、入力変数として、自動変速機２６の変速中に摩擦係合要素において互いに相対回転する部材の相対回転速度を示す変数である速度変数と、変速中に摩擦係合要素に供給される油圧を示す変数である油圧変数とを含んで且つ、出力変数として摩擦係合要素の熱負荷を含む。ＣＰＵ４２は、入力変数の値を取得して写像に入力することにより出力変数の値を算出する算出処理と、自動変速機２６の変速中における算出処理の実行態様を変更する変更処理とを実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、摩擦係合要素の熱負荷推定装置に関する。

下記の特許文献１には、摩擦係合要素において互いに相対回転する部材の相対回転速度と、摩擦係合要素の入力トルクと、機関回転速度とに基づいて当該摩擦係合要素の温度を推定する装置が記載されている。

特開２０１０－３８２２５号公報

ところで、摩擦係合要素においては、その温度や発熱量あるいは焼き付きの有無といった熱負荷を精度よく推定することが望まれる。

上記課題を解決する摩擦係合要素の熱負荷推定装置は、油圧にて動作する摩擦係合要素を有した変速機を備える車両に適用されて、前記変速機の変速時における前記摩擦係合要素の温度及び発熱量及び焼き付きの有無の少なくとも１つを熱負荷としたときに当該熱負荷を推定する装置である。この装置は、実行装置と、記憶装置とを備えている。前記記憶装置には、写像を規定する写像データが記憶されている。前記写像は、入力変数として、前記変速機の変速中に前記摩擦係合要素において互いに相対回転する部材の相対回転速度を示す変数である速度変数と、前記変速機の変速中に前記摩擦係合要素に供給される油圧を示す変数である油圧変数とを含んで且つ、出力変数として前記熱負荷を含んでいる。前記実行装置は、前記入力変数の値を取得して前記写像に入力することにより前記出力変数の値を算出する算出処理と、前記変速機の変速中における前記算出処理の実行態様を変更する変更処理と、を実行する。

摩擦係合要素において互いに相対回転する部材の相対回転速度が高いほど、摩擦係合要素の発熱量は多くなる。また、変速中において摩擦係合要素に供給される油圧が高いほど、摩擦係合要素の発熱量は多くなる。そこで、同構成では、変速中に摩擦係合要素で生じる熱量と関与する上記相対回転速度を示す速度変数や、上記油圧を示す油圧変数を入力変数として、それらの入力変数を、写像データによって規定される写像に入力することにより上記熱負荷を算出するようにしている。ここで、変速中には、摩擦係合要素の状態が解放状態から係合状態へと変化していくため、変速中において摩擦係合要素の発熱状態は種々変化する。そこで、同構成では、熱負荷を算出する算出処理の実行態様を変速中に変更するようにしている。そのため、摩擦係合要素の熱負荷を精度よく推定することができる。

また、上記熱負荷推定装置において、前記変速機にてトルク相が開始されてから変速が完了するまでの間の期間が予め定めた複数の期間に区分けされており、前記記憶装置には、前記期間に応じた各別の前記写像を規定する複数の写像データが記憶されている。そして、前記実行装置は、前記変更処理として、前記算出処理の実行に際して前記期間に応じた前記写像データを選択する処理を実行してもよい。

同構成によれば、上記写像データを、予め定めた上記期間に特化したものとすることができるため、摩擦係合要素の熱負荷を精度よく推定することができる。
また、上記熱負荷推定装置において、前記変速機にてトルク相が開始されてから前記摩擦係合要素のパッククリアランスが詰まるまでの期間を第１期間とする。また、前記摩擦係合要素の前記パッククリアランスが詰まってから前記変速機においてイナーシャ相が開始されるまでの期間を第２期間とする。また、前記イナーシャ相が開始されてから前記変速機の入力軸の回転速度の微分値が規定値以下になるまでの期間を第３期間とする。また、前記入力軸の回転速度の微分値が前記規定値以下になってから前記入力軸の回転速度が変速完了後の同期回転速度になるまでの期間を第４期間とする。そして、複数の前記期間は、前記第１期間及び前記第２期間及び前記第３期間及び前記第４期間のうちの少なくとも１つを含んでもよい。

変速中における摩擦係合要素の発熱状態は、上記第１期間、上記第２期間、上記第３期間、及び上記第４期間のそれぞれで異なることを本発明者は確認している。そこで、上述した複数の期間として、それら第１期間～第４期間のうちの少なくとも１つを含むことにより、当該期間における熱負荷を精度よく推定することができる。

また、上記熱負荷推定装置において、前記実行装置は、前記変更処理として、前記摩擦係合要素への油圧供給が開始されてから前記変速機においてトルク相が始まるまでは前記写像への前記入力変数の入力を禁止するとともに前記トルク相が開始されてから前記写像への前記入力変数の入力を行う処理を実行してもよい。

変速が開始されると摩擦係合要素への油圧供給が開始されるのであるが、その後、変速機においてトルク相が始まるまでの間は、摩擦係合要素において互いに相対回転する部材の間で摺動が起きないため、摩擦係合要素の発熱が起きにくい。そこで、同構成では、摩擦係合要素において発熱が起きにくい期間、つまりトルク相が開始されるまでは写像への入力変数の入力を禁止する一方、摩擦係合要素において発熱が起きるトルク相以降では写像への入力変数の入力を行うようにしている。従って、熱負荷の算出に際して、摩擦係合要素の発熱が起きにくい期間は除外されるようになるため、これにより摩擦係合要素の熱負荷を精度よく推定することができる。

また、上記熱負荷推定装置において、前記入力変数には、前記摩擦係合要素に供給される作動油の温度を示す変数である油温変数が含まれてもよい。
作動油の温度が変化すると摩擦係合要素の雰囲気温度が変化するため、摩擦係合要素の発熱量は変化する。この点、同構成では、入力変数に上記油温変数が含まれるため、作動油の温度が上記発熱量に与える影響を考慮して熱負荷が算出される。従って、入力変数に上記油温変数を含まない場合と比較して、熱負荷をより高精度に算出することができる。

また、上記熱負荷推定装置において、前記摩擦係合要素に供給される油圧は、前記車両の原動機の出力トルクが大きいときほど高い圧力となるように変更されるとともに、前記入力変数には、前記出力トルクを示す変数であるトルク変数が含まれてもよい。

同構成によれば、原動機の出力トルクが大きいとき、例えば急加速が要求されているような状況では油圧が高められるため、摩擦係合要素が解放状態から係合状態に変わるまでの時間は短くなり、これにより変速に要する時間が短縮されて素早い変速が可能になる。ここで、そうした出力トルクに応じた油圧の可変設定を行う場合には、出力トルクの大きさが摩擦係合要素の発熱量に関与する。この点、同構成では、入力変数に上記トルク変数が含まれるため、出力トルクが上記発熱量に与える影響を考慮して熱負荷が算出される。従って、入力変数に上記トルク変数を含まない場合と比較して、熱負荷をより高精度に算出することができる。

また、上記熱負荷推定装置において、前記変速機は前記摩擦係合要素を複数有しており、前記入力変数には、変速に際して係合される摩擦係合要素を示す変速変数が含まれてもよい。

同構成によれば、入力変数に上記変速変数が含まれることから、変速の際に係合動作した摩擦係合要素の熱負荷を精度よく算出することができる。

一実施形態にかかる摩擦係合要素の熱負荷推定装置の構成を示す図。 同実施形態にかかる制御装置が実行する処理を示すブロック図。 （Ａ）は同実施形態の変速時における変速比指令値の変化、（Ｂ）は変速時の入力軸回転速度の変化、（Ｃ）は変速時のアウトプットトルクの変化、（Ｄ）は変速時の油圧指令値の変化、（Ｅ）は変速時の単位発熱量の変化、（Ｆ）は変速時の総発熱量の変化をそれぞれ示すタイムチャート。 同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。

以下、摩擦係合要素の熱負荷推定装置にかかる実施形態について、図１～図５を参照して説明する。
図１に示すように、車両ＶＣが備える内燃機関１０のクランク軸１２には、動力分割装置２０が機械的に連結されている。動力分割装置２０は、内燃機関１０、第１モータジェネレータ２２、および第２モータジェネレータ２４の動力を分割する。動力分割装置２０は、遊星歯車機構を備えており、遊星歯車機構のキャリアＣにはクランク軸１２が機械的に連結されており、サンギアＳには第１モータジェネレータ２２の回転軸２２ａが機械的に連結されており、リングギアＲには第２モータジェネレータ２４の回転軸２４ａと自動変速機２６の入力軸２７ｉｎとが機械的に連結されている。なお、第１モータジェネレータ２２の端子には、第１インバータ２３の出力電圧が印加される。また、第２モータジェネレータ２４の端子には、第２インバータ２５の出力電圧が印加される。

自動変速機２６は、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２といった油圧で動作する複数の摩擦係合要素と、複数の遊星ギヤ機構と、ワンウェイクラッチＦ１とを備える多段式の変速機である。自動変速機２６では、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキＢ１、及び第２ブレーキＢ２における係合状態及び解放状態の組み合わせと、ワンウェイクラッチＦ１による回転規制状態及び回転許容状態の組み合わせとによって変速段が切り替えられる。なお、本実施形態の自動変速機２６は、前進４段後進１段の変速機となっているが、そうした変速段数は適宜変更可能である。

上記摩擦係合要素の基本構造はほぼ同一であり、周知の構造である。すなわち、摩擦係合要素には、互いに相対回転する第１プレート及び第２プレートが交互に配置されており、一方のプレートには摩擦材が貼り付けられている。そして、摩擦係合要素に油圧が供給されていない場合には、第１プレート及び第２プレートが離れており、それら第１プレート及び第２プレートの間でのトルク伝達が遮断される。

一方、摩擦係合要素に油圧が供給されると、第１プレートと第２プレートとの間のクリアランスであるパッククリアランスＰＣｔｃが詰まり、摩擦係合要素は係合開始直前状態の状態、すなわちパック詰めされた状態になる。このパック詰めが完了した後、さらに油圧が供給されると、第１プレート及び第２プレートは係合を開始することにより、第１プレート及び第２プレートの相対回転速度は徐々に小さくなっていき、摩擦係合要素のトルク容量が増大していく。そして最終的には、第１プレートと第２プレートとの間の相対回転速度が「０」になることで摩擦係合要素は完全に係合した状態になる。

自動変速機２６の出力軸２７ｏｕｔには、駆動輪３０が機械的に連結されている。
また、キャリアＣには、オイルポンプ３２の従動軸３２ａが機械的に連結されている。オイルポンプ３２は、オイルパン３４内のオイルを潤滑油として動力分割装置２０に循環させたり、同オイルを作動油として自動変速機２６に供給したりするポンプである。なお、オイルポンプ３２から吐出された作動油は、自動変速機２６内の油圧制御回路２８によってその圧力が調整されて、例えば上記摩擦係合要素に油圧を供給するための作動油などとして利用される。油圧制御回路２８は、複数のソレノイドバルブ２８ａを備えており、それら各ソレノイドバルブ２８ａの通電によって、作動油の流動状態や作動油の油圧を制御する回路である。

制御装置４０は、内燃機関１０を制御対象とし、その制御量であるトルクや排気成分比率等を制御すべく、内燃機関１０の各種操作部を操作する。また、制御装置４０は、第１モータジェネレータ２２を制御対象とし、その制御量であるトルクや回転速度等を制御すべく、第１インバータ２３を操作する。また、制御装置４０は、第２モータジェネレータ２４を制御対象とし、その制御量であるトルクや回転速度等を制御すべく、第２インバータ２５を操作する。

制御装置４０は、上記制御量を制御する際、クランク角センサ５０の出力信号Ｓｃｒや、第１モータジェネレータ２２の回転軸２２ａの回転角を検知する第１回転角センサ５２の出力信号Ｓｍ１、第２モータジェネレータ２４の回転軸２４ａの回転角を検知する第２回転角センサ５４の出力信号Ｓｍ２を参照する。また、制御装置４０は、油温センサ５６によって検出される上記作動油の温度である油温Ｔｏｉｌや、車速センサ５８によって検出される車速ＳＰＤ、アクセルセンサ６２によって検出されるアクセルペダル６０の踏み込み量であるアクセル操作量ＡＣＣＰを参照する。

制御装置４０は、ＣＰＵ４２、ＲＯＭ４４、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリである記憶装置４６、および周辺回路４８を備えており、それらがローカルネットワーク４９を介して通信可能とされている。ここで、周辺回路４８は、内部の動作を規定するクロック信号を生成する回路や、電源回路、リセット回路等を含む。制御装置４０は、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２が実行することにより制御量を制御する。ＣＰＵ４２およびＲＯＭ４４は実行装置を構成している。

図２に、制御装置４０が実行する処理を示す。図２に示す処理は、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。

駆動トルク設定処理Ｍ６は、アクセル操作量ＡＣＣＰを入力とし、アクセル操作量ＡＣＣＰが大きい場合に小さい場合よりも、駆動輪３０に付与すべきトルクの指令値である駆動トルク指令値Ｔｒｑ＊を大きい値に算出する処理である。

駆動力分配処理Ｍ８は、駆動トルク指令値Ｔｒｑ＊に基づき、内燃機関１０に対するトルク指令値Ｔｒｑｅ＊、第１モータジェネレータ２２に対するトルク指令値Ｔｒｑｍ１＊、および第２モータジェネレータ２４に対するトルク指令値Ｔｒｑｍ２＊を設定する処理である。これらトルク指令値Ｔｒｑｅ＊，Ｔｒｑｍ１＊，Ｔｒｑｍ２＊に相当するトルクが、内燃機関１０、第１モータジェネレータ２２および第２モータジェネレータ２４によってそれぞれ生成されることにより、駆動輪３０に付与されるトルクは、駆動トルク指令値Ｔｒｑ＊に相当する値になる。

変速比指令値設定処理Ｍ１０は、駆動トルク指令値Ｔｒｑ＊および車速ＳＰＤに基づき、自動変速機２６の変速比の指令値である変速比指令値Ｖｓｆｔ＊と、変速比の切り替えがアップシフトであるかダウンシフトであるかを示す切替変数ΔＶｓｆｔとを設定する。したがって、例えば変速比指令値Ｖｓｆｔ＊が３速を示して且つ切替変数ΔＶｓｆｔがアップシフトである場合、変速の種類は３速から４速への切り替えであることを示す。この変速比指令値Ｖｓｆｔ＊及び切替変数ΔＶｓｆｔは、変速に際して係合される摩擦係合要素を示す変速変数となる。

油圧指令値設定処理Ｍ１２は、変速比の切り替え時において、駆動トルク指令値Ｔｒｑ＊と、油温Ｔｏｉｌと、変速比指令値Ｖｓｆｔ＊および切替変数ΔＶｓｆｔとに基づき、切替に用いられるソレノイドバルブによって調整される油圧の指令値のベース値である油圧指令値Ｐ０＊を算出する。この油圧指令値設定処理Ｍ１２は、駆動トルク指令値Ｔｒｑ＊と、変速比指令値Ｖｓｆｔ＊と、切替変数ΔＶｓｆｔと、油温Ｔｏｉｌとを入力変数とし、油圧指令値Ｐ０＊を出力変数とするマップデータがＲＯＭ４４に予め記憶された状態でＣＰＵ４２により油圧指令値Ｐ０＊をマップ演算することにより実現される。なお、駆動トルク指令値Ｔｒｑ＊が大きいとき、例えば急加速が要求されているような状況では、油圧を高めることで摩擦係合要素が解放状態から係合状態に変わるまでの時間は短くなり、これにより変速に要する時間が短縮されて素早い変速が可能になる。そこで、駆動トルク指令値Ｔｒｑ＊が大きい場合には、同駆動トルク指令値Ｔｒｑ＊が小さい場合と比べて、算出される油圧指令値Ｐ０＊の値は高い圧力にされる。更に、油圧指令値設定処理Ｍ１２は、油圧指令値Ｐ０＊を各種の値で補正することにより最終的な油圧指令値Ｐ＊を算出する。

電流変換処理Ｍ１８は、油圧指令値Ｐ＊を、ソレノイドバルブ２８ａに流れる電流の指令値である電流指令値Ｉ＊に変換する処理である。
制御装置４０は、変速比指令値Ｖｓｆｔ＊の値が変化する場合、変速比指令値Ｖｓｆｔ＊及び切替変数ΔＶｓｆｔに応じて係合を開始する摩擦係合要素に対応するソレノイドバルブ２８ａの電流指令値Ｉ＊を変化させることにより、摩擦係合要素を解放状態から係合状態に切り替える。

図３に、変速時の各種値の変化を示す。なお、図３（Ａ）は変速比指令値Ｖｓｆｔ＊の変化、図３（Ｂ）は入力軸回転速度Ｎｉの変化、図３（Ｃ）はアウトプットトルクＴｒｑｏｕｔの変化、図３（Ｄ）は油圧指令値Ｐ＊の変化、図３（Ｅ）は単位時間当たりの発熱量である単位発熱量ΔＱの変化、図３（Ｆ）は単位発熱量ΔＱを積算した値である総発熱量Ｑｓの変化をそれぞれ示す。

この図３に示すように、時刻ｔ１において変速比指令値Ｖｓｆｔ＊の値が変化すると、時刻ｔ２において、今回の変速で係合させる摩擦係合要素に供給する油圧の指示値である油圧指令値Ｐ＊が出力される。

この油圧指令値Ｐ＊として、まず初めにクイックアプライ制御を実施するためのアプライ圧Ｐａが設定されることにより、同油圧指令値Ｐ＊は一旦増大されて摩擦係合要素に油圧供給が開始される（時刻ｔ２）。このクイックアプライ制御は周知の制御であり、解放状態の摩擦係合要素を係合状態に移行させる際、摩擦係合要素に作動油を速やかに供給するために油圧を一次的に増大させるためのものである。そして、油圧指令値Ｐ＊を規定時間だけアプライ圧Ｐａに設定した後、油圧指令値Ｐ＊は規定の待機圧Ｐｗにまで低下される（時刻ｔ３）。この待機圧Ｐｗは、上述したパック詰めを行うために必要な油圧である。

そして、時刻ｔ２において油圧供給を開始してから規定の時間が経過しており、パック詰めが完了したと判断できる程度の時間が経過すると（時刻ｔ５）、油圧指令値Ｐ＊を待機圧Ｐｗから徐々に増大させるスイープ制御が行われる。このスイープ制御の実行中に、イナーシャ相が始まることにより入力軸回転速度Ｎｉは、変速後の同期回転速度に向かって変化し始める（時刻ｔ６）。

そして、時刻ｔ８において、入力軸回転速度Ｎｉが変速後の同期回転速度になると、油圧指令値Ｐ＊は、摩擦係合要素の滑りを抑えるために必要な圧力である係合圧Ｐｋにまで急激に増大されて変速が完了する。

なお、時刻ｔ２において油圧供給を開始してから、時刻ｔ５においてパック詰めが完了するまでの間の時期である時刻ｔ４においてトルク相が開始されることにより、自動変速機２６の出力軸２７ｏｕｔに伝えられるアウトプットトルクＴｒｑｏｕｔは低下し始める。そして、時刻ｔ６においてイナーシャ相が開始されると、アウトプットトルクＴｒｑｏｕｔは増加し始める。

ところで、変速中には摩擦係合要素の状態が解放状態から係合状態へと変化していくため、変速中の摩擦係合要素の発熱状態は種々変化する。
より具体的には、図３に示すように、摩擦係合要素への油圧供給が開始されてから自動変速機２６においてトルク相が始まるまでの期間（時刻ｔ２～時刻ｔ４の期間）を初期期間Ｚ０とする。この初期期間Ｚ０では、変速が開始されて摩擦係合要素への油圧供給が開始されるのであるが、自動変速機２６においてトルク相が始まるまでの間は、摩擦係合要素において互いに相対回転する第１プレート及び第２プレートの間で摺動が起きないため、摩擦係合要素の発熱が起きにくい期間となっている。

ちなみに、時刻ｔ２において油圧供給を開始してから時刻ｔ４においてトルク相が開始されるまでの時間は、摩擦係合要素のパッククリアランスＰＣｔｃなどに相関する。そこで、自動変速機２６の出荷時にパッククリアランスＰＣｔｃを計測しておき、その計測値を記憶装置４６に記憶しておく。また、パッククリアランスＰＣｔｃは摩擦係合要素の係合回数の増加に応じて大きくなっていくため、そうした経時変化を考慮してパッククリアランスＰＣｔｃの値を更新していく。こうして更新されるパッククリアランスＰＣｔｃの値などに基づき、油圧指令値Ｐ＊を出力してからトルク相が開始されるまでの時間ＴＺ０を算出する。そして、油圧指令値Ｐ＊を出力してからの経過時間が時間ＴＺ０内であれば、現在、初期期間Ｚ０であると判定できる。

また、自動変速機２６においてトルク相が開始されてから摩擦係合要素のパッククリアランスが詰まるまでの期間（時刻ｔ４～時刻ｔ５の期間）を第１期間Ｚ１とする。ちなみに、時刻ｔ２において油圧供給を開始してから時刻ｔ５においてパッククリアランスが詰まるまでの時間、つまりパック詰めが完了するまでの時間も上記パッククリアランスＰＣｔｃなどに相関する。そこで、更新される上記パッククリアランスＰＣｔｃの値などに基づき、油圧指令値Ｐ＊を出力してからパッククリアランスが詰まるまでの時間ＴＺ１を算出する。そして、油圧指令値Ｐ＊を出力してからの経過時間が上記時間ＴＺ０から上記時間ＴＺ１までの間の時間であれば、現在、第１期間Ｚ１であると判定できる。

また、摩擦係合要素のパッククリアランスが詰まってから自動変速機２６においてイナーシャ相が開始されるまでの期間（時刻ｔ５～時刻ｔ６の期間）を第２期間Ｚ２とする。ちなみに、イナーシャ相が始まると、入力軸回転速度Ｎｉｎが大きく変化する。そこで、油圧指令値Ｐ＊を出力してからの経過時間が上記時間ＴＺ１を超えており、かつ入力軸回転速度Ｎｉｎが大きく変化するまでは、現在、第２期間Ｚ２であると判定できる。なお、本実施形態では、入力軸２７ｉｎの回転速度は第２モータジェネレータ２４の回転速度と同じになるように構成されている。そのため、ＣＰＵ４２は、出力信号Ｓｍ２に基づいて入力軸回転速度Ｎｉｎを算出する。

また、イナーシャ相が開始されてから自動変速機２６の入力軸回転速度Ｎｉｎの微分値が規定値α以下になるまでの期間（時刻ｔ６～時刻ｔ７の期間）、つまりイナーシャ相が開始されてから自動変速機２６の入力軸回転速度Ｎｉｎの変化が安定するまでの期間を第３期間Ｚ３とする。ちなみに、上記第２期間Ｚ２の通過後であり、且つ入力軸回転速度Ｎｉｎの微分値が上記規定値α以上になるまでは、現在、第３期間Ｚ３であると判定できる。

また、入力軸回転速度Ｎｉｎの微分値が上記規定値α以下になってから入力軸回転速度Ｎｉｎが変速完了後の同期回転速度になるまでの期間（時刻ｔ７～時刻ｔ８の期間）を第４期間Ｚ４とする。ちなみに、入力軸回転速度Ｎｉｎの微分値が上記規定値α以上であると判定されてから入力軸回転速度Ｎｉｎが変速完了後の同期回転速度になるまでは、現在、第４期間Ｚ４であると判定できる。

そして、本発明者は、各期間Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、及びＺ４毎に摩擦係合要素の発熱状態が異なることを確認している。
そこで、本実施形態の制御装置４０は、変速時における摩擦係合要素の温度及び発熱量及び焼き付きの有無といった熱負荷を推定するようにしているが、当該熱負荷を算出する算出処理の実行態様を変速中に変更する。以下、そうした処理について説明する。なお、以下の処理を実行する制御装置４０は、摩擦係合要素の熱負荷推定装置を構成している。

図４に、本実施形態にかかる制御装置４０が実行する処理の手順を示す。図４に示す処理は、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって、各処理のステップ番号を表現する。

図４に示す一連の処理において、ＣＰＵ４２は、まず、変速中であるか否かを判定する（Ｓ１０）。そして、変速中ではないと判定する場合、ＣＰＵ４２は本処理を一旦終了する。

一方、変速中であると判定する場合、ＣＰＵ４２は、現在、上記初期期間Ｚ０であるか否かを判定する（Ｓ２０）。そして、初期期間Ｚ０であると判定する場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４２は本処理を一旦終了する。

一方、初期期間Ｚ０ではないと判定する場合（Ｓ２０：ＮＯ）、ＣＰＵ４２は、各種の値を取得する取得処理を実行する（Ｓ３０）。具体的には、相対回転速度Ｎｒ、油圧指令値Ｐ＊、油温Ｔｏｉｌ、アクセル操作量ＡＣＣＰ、変速比指令値Ｖｓｆｔ＊、及び切替変数ΔＶｓｆｔを取得する。

相対回転速度Ｎｒは、自動変速機２６の変速中に摩擦係合要素において互いに相対回転する第１プレート及び第２プレートの相対回転速度であり、入力軸回転速度Ｎｉｎと「出力軸回転速度Ｎｏｕｔ×変速後のギヤ比」との差である。なお、ＣＰＵ４２は、車速ＳＰＤに基づいて出力軸回転速度Ｎｏｕｔを算出する。また、「変速後のギヤ比」として変速比指令値Ｖｓｆｔ＊を代入する。

次に、ＣＰＵ４２は、記憶装置４６に記憶された４種類の写像データＤＭのうちの１つを選択する選択処理を実行する（Ｓ４０）。
図５に、上記選択処理の手順を示す。

この選択処理を開始すると、ＣＰＵ４２は、現在、上記第１期間Ｚ１であるか否かを判定する（Ｓ４１）。そして、第１期間Ｚ１であると判定する場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４２は、第１写像データを選択して（Ｓ４４）、本処理を一旦終了する。第１写像データは、第１期間Ｚ１における摩擦係合要素の発熱量及び焼き付きの有無を推定するための写像データであり、第１期間Ｚ１におけるデータを訓練データとして学習された学習済みモデルである。

Ｓ４１の処理にて、第１期間Ｚ１ではないと判定する場合（Ｓ４１：ＮＯ）、ＣＰＵ４２は、現在、上記第２期間Ｚ２であるか否かを判定する（Ｓ４２）。そして、第２期間Ｚ２であると判定する場合（Ｓ４２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４２は、第２写像データを選択して（Ｓ４５）、本処理を一旦終了する。第２写像データは、第２期間Ｚ２における摩擦係合要素の発熱量及び焼き付きの有無を推定するための写像データであり、第２期間Ｚ２におけるデータを訓練データとして学習された学習済みモデルである。

Ｓ４２の処理にて、第２期間Ｚ２ではないと判定する場合（Ｓ４２：ＮＯ）、ＣＰＵ４２は、現在、上記第３期間Ｚ３であるか否かを判定する（Ｓ４３）。そして、第３期間Ｚ３であると判定する場合（Ｓ４３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４２は、第３写像データを選択して（Ｓ４６）、本処理を一旦終了する。第３写像データは、第３期間Ｚ３における摩擦係合要素の発熱量及び焼き付きの有無を推定するための写像データであり、第３期間Ｚ３におけるデータを訓練データとして学習された学習済みモデルである。

Ｓ４２の処理にて、第３期間Ｚ３ではないと判定する場合（Ｓ４３：ＮＯ）、ＣＰＵ４２は、第４写像データを選択して（Ｓ４７）、本処理を一旦終了する。第４写像データは、上記第４期間Ｚ４における摩擦係合要素の発熱量及び焼き付きの有無を推定するための写像データであり、第４期間Ｚ４におけるデータを訓練データとして学習された学習済みモデルである。

こうして写像データＤＭを選択すると、次に、ＣＰＵ４２は、選択した写像データＤＭによって規定される写像への入力変数に、Ｓ３０の処理にて取得した各値を代入する（Ｓ５０）。

すなわち、ＣＰＵ４２は、入力変数ｘ（１）に相対回転速度Ｎｒを代入し、入力変数ｘ（２）に油圧指令値Ｐ＊を代入し、入力変数ｘ（３）に油温Ｔｏｉｌを代入し、入力変数ｘ（４）にアクセル操作量ＡＣＣＰを代入し、入力変数ｘ（５）に変速比指令値Ｖｓｆｔ＊を代入し、ｘ（６）に切替変数ΔＶｓｆｔを代入する。

本実施形態において、入力変数ｘ（１）は、上記相対回転速度Ｎｒを示す速度変数である。入力変数ｘ（２）は、自動変速機２６の変速中に摩擦係合要素に供給される油圧を示す油圧変数である。入力変数ｘ（３）は、摩擦係合要素に供給される作動油の温度を示す油温変数である。入力変数ｘ（４）は、車載原動機の出力トルクを示すトルク変数である。なお、アクセル操作量ＡＣＣＰは車載原動機の出力トルクに関与する値であるため、本実施形態では、アクセル操作量ＡＣＣＰをトルク変数として採用しているが、このトルク変数として上記駆動トルク指令値Ｔｒｑ＊を採用してもよい。入力変数ｘ（５）及び入力変数ｘ（６）は、変速に際して係合される摩擦係合要素を示す変速変数である。

次に、ＣＰＵ４２は、上記写像に入力変数ｘ（１）、ｘ（２）、ｘ（３）、ｘ（４）、ｘ（５）、ｘ（６）を代入することによって、出力変数ｙ（ｉ）の値を算出する算出処理を実行する（Ｓ５０）。

本実施形態では、写像として関数近似器を例示し、詳しくは、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を例示する。具体的には、Ｓ５０の処理により値が代入された入力変数ｘ（１）～ｘ（６）とバイアスパラメータであるｘ（０）とが、係数ｗＦｊｋ（ｊ＝１～ｍ，ｋ＝０～６）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、２）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のそれぞれが変換された値が活性化関数ｇに代入されることによって、出力変数ｙ（１）及びｙ（２）の値が定まる。なお、本実施形態では、活性化関数ｆとして、ハイパボリックタンジェントを例示する。また、活性化関数ｇのうち、出力変数ｙ（１）に対応する部分についてはＲｅＬＵ関数を例示し、出力変数ｙ（２）に対応する部分についてはソフトマックス関数を例示する。

出力変数ｙ（１）及び出力変数ｙ（２）は、摩擦係合要素の熱負荷を示す変数であり、出力変数ｙ（１）は、上記単位発熱量ΔＱを示す。また、出力変数ｙ（２）は、摩擦係合要素の焼き付きの有無を判定するための判定値を示す。

次に、ＣＰＵ４２は、現在算出されている総発熱量Ｑｓに対して出力変数ｙ（１）に示される単位発熱量ΔＱを加算することにより、総発熱量Ｑｓを更新する（Ｓ７０）。
次に、ＣＰＵ４２は、Ｓ７０にて更新された総発熱量Ｑｓに対して、今回の算出対象となっている摩擦係合要素の熱容量Ｃを乗算することにより摩擦係合要素の上昇温度を算出するとともに、この算出した上昇温度を、現在算出されている当該摩擦係合要素の温度Ｔｋを加算することにより、摩擦係合要素の温度Ｔｋを更新する。なお、熱容量Ｃは予め求めた規定値である。また、摩擦係合要素の温度Ｔｋの初期値は、例えば油温Ｔｏｉｌとしてもよい。

次に、ＣＰＵ４２は、出力変数ｙ（２）に示される判定値が規定の閾値Ｙｒｅｆ以上であるか否かを判定する（Ｓ９０）。この閾値Ｙｒｅｆとしては、出力変数ｙ（２）の値が当該閾値Ｙｒｅｆ以上であることに基づき、摩擦係合要素に焼き付きが生じていることを適切に判定することのできる値が予め設定されている。

そして、出力変数ｙ（２）に示される判定値が閾値Ｙｒｅｆ未満であると判定される場合（Ｓ９０：ＮＯ）、ＣＰＵ４２は、本処理を一旦終了する。
一方、出力変数ｙ（２）に示される判定値が閾値Ｙｒｅｆ以上であると判定される場合（Ｓ９０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４２は、今回の変速で係合状態になった摩擦係合要素に焼き付きが発生したと判定して（Ｓ１００）、本処理を一旦終了する。

本実施形態の作用及び効果を説明する。
（１）摩擦係合要素において互いに相対回転する第１プレートと第２プレートとの相対回転速度Ｎｒが高いほど、摩擦係合要素の発熱量は多くなる。また、変速中において摩擦係合要素に供給される油圧が高いほど、摩擦係合要素の発熱量は多くなる。そこで、本実施形態では、変速中に摩擦係合要素で生じる熱量に関与する上記相対回転速度Ｎｒを示す速度変数や、油圧指令値Ｐ＊で示される油圧変数を入力変数として、それらの入力変数を、写像データによって規定される写像に入力することにより摩擦係合要素の発熱量や温度、あるいは焼き付きの有無といった熱負荷を算出するようにしている。ここで、変速中には、摩擦係合要素の状態が解放状態から係合状態へと変化していくため、変速中において摩擦係合要素の発熱状態は種々変化する。そこで、本実施形態では、熱負荷を算出する算出処理の実行態様を変速中に変更する変更処理を実行するようにしている。

より具体的には、変速中における摩擦係合要素の発熱状態は、上記第１期間Ｚ１、上記第２期間Ｚ２、上記第３期間Ｚ３、及び上記第４期間Ｚ４のそれぞれで異なることを本発明者は確認している。

そこで、自動変速機２６においてトルク相が開始されてから変速が完了するまでの間の期間（図３に示した時刻ｔ４～時刻ｔ８までの期間）が予め定めた複数の期間、つまり上記第１期間Ｚ１、第２期間Ｚ２、第３期間Ｚ３、及び第４期間Ｚ４に区分けされている。そして、記憶装置４６には、各期間に応じた各別の写像を規定する複数の写像データ、つまり第１写像データ、第２写像データ、第３写像データ、及び第４写像データが記憶されている。そして、ＣＰＵ４２は、上記変更処理として、上記算出処理の実行に際して上記の各期間に応じた写像データを選択する処理を実行する。従って、各写像データを、予め定めた各期間に特化したものとすることができるため、摩擦係合要素の熱負荷を精度よく推定することができる。

また、上述したように変速中において摩擦係合要素の発熱状態は種々変化するため、変速中の期間全体を通じて単一の写像で熱負荷を算出する場合には、写像の構造が複雑化しやすい。一方、本実施形態では、写像データを予め定めた上記期間に特化したものとすることができるため、写像の構造を簡素化しやすい。

（２）また、変速が開始されると摩擦係合要素への油圧供給が開始されるのであるが、その後、自動変速機２６においてトルク相が始まるまでの間は、摩擦係合要素において互いに相対回転する第１プレートと第２プレートとの間で摺動が起きないため、摩擦係合要素の発熱が起きにくい。

そこで、ＣＰＵ４２は、上記変更処理とは別の変更処理として、以下の処理を実行する。すなわち、摩擦係合要素への油圧供給が開始されてから自動変速機２６においてトルク相が始まるまでの期間である上記初期期間Ｚ０では、図３に示すＳ２０において肯定判定されることにより、図３に示すＳ３０以降の処理を実行しない。つまり写像への入力変数の入力を禁止する。一方、変速中であって（図３のＳ１０：ＹＥＳ）、かつ初期期間Ｚ０ではないと判定される場合（図３のＳ２０：ＮＯ）には、図３に示すＳ３０以降の処理を実行することにより、写像への入力変数の入力を行う処理を実行する。つまり、トルク相が開始されてから写像への入力変数の入力を行う処理を実行する。こうして本実施形態では、摩擦係合要素において発熱が起きにくい期間、つまりトルク相が開始されるまでは写像への入力変数の入力を禁止する一方、摩擦係合要素において発熱が起きるトルク相以降では写像への入力変数の入力が行われる。従って、熱負荷の算出に際して、摩擦係合要素の発熱が起きにくい期間は除外されるようになるため、これにより摩擦係合要素の熱負荷を精度よく推定することができる。

（３）作動油の温度が変化すると摩擦係合要素の雰囲気温度が変化するため、摩擦係合要素の発熱量は変化する。この点、本実施形態では、上記入力変数に、作動油の温度を示す油温変数としての油温Ｔｏｉｌが含まれるため、作動油の温度が上記発熱量に与える影響を考慮して熱負荷が算出される。従って、入力変数に上記油温変数を含まない場合と比較して、熱負荷をより高精度に算出することができる。

（４）本実施形態では、車載原動機の出力トルクに応じた油圧指令値Ｐ＊の可変設定を行うようにしているが、こうした出力トルクに応じた油圧の可変設定を行う場合には、出力トルクの大きさが摩擦係合要素の発熱量に関与する。この点、本実施形態では、上記入力変数に、車載原動機の出力トルクを示すトルク変数としてのアクセル操作量ＡＣＣＰが含まれるため、出力トルクが発熱量に与える影響を考慮して熱負荷が算出される。従って、入力変数に上記トルク変数を含まない場合と比較して、熱負荷をより高精度に算出することができる。

（５）上記入力変数には、変速に際して係合される摩擦係合要素を示す変速変数としての変速比指令値Ｖｓｆｔ＊及び切替変数ΔＶｓｆｔが含まれることから、変速の際に係合動作した摩擦係合要素の熱負荷を精度よく算出することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記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。

・図３において斜線で示すように、第１期間Ｚ１での総発熱量Ｑｓ１や、第２期間Ｚ２での総発熱量Ｑｓ２や、第３期間Ｚ３での総発熱量Ｑｓ３や、第４期間Ｚ４での総発熱量Ｑｓ４を出力変数として算出してもよい。なお、この場合の入力変数ｘ（１）、ｘ（２）、ｘ（３）、及びｘ（４）の値としては、各期間における平均値や最大値、あるいは区間開始直後の値と区間終了直後の値の組とした値などを採用すればよい。

・図３（Ｆ）に示される総発熱量Ｑｓの曲線ＣＲを模した値を出力変数にしてもよい。
・上記第１期間Ｚ１、上記第２期間Ｚ２、上記第３期間Ｚ３、及び第４期間Ｚ４のうちの少なくとも１つを設定して、その設定した期間に対応した写像データを用意してもよい。この場合でも、その設定した期間における摩擦係合要素の熱負荷を精度よく推定することができる。

・出力変数ｙ（１）及び出力変数ｙ（２）のいずれか一方を省略したり、温度Ｔｋの算出を省略したりしてもよい。
・車両ＶＣに通信機を備える。そして、通信機及び外部ネットワークを介して車両ＶＣは外部のデータ解析センタと相互通信可能にする。データ解析センタは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、記憶装置および通信機を備えている。そして、上記選択処理や上記算出処理をデータ解析センタのＣＰＵに行わせてもよい。この場合には、車両ＶＣのＣＰＵ４２で上記選択処理や上記算出処理を実行する場合と比較して、当該ＣＰＵ４２の演算負荷を軽減することができる。

・入力変数のうちで、油温変数、トルク変数、及び変速変数の少なくとも１つを省略してもよい。また、熱負荷に関与する他の変数を入力変数に加えてもよい。
・上記写像の活性化関数は例示であり、他の関数を採用してもよい。

・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。
・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。

・上記写像としての関数近似器は、回帰式であってもよい。これは上記ニューラルネットワークにおいて中間層を備えないものに相当する。
・実行装置としては、ＣＰＵ４２とＲＯＭ４４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、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たとえば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。

・車両ＶＣとしては、シリーズ・パラレルハイブリッド車に限らない。たとえば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。なお、車載原動機として、内燃機関とモータジェネレータとを備えるものにも限らない。たとえば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く、また、たとえば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。

１０…内燃機関
１２…クランク軸
２０…動力分割装置
２２…第１モータジェネレータ
２４…第２モータジェネレータ
２６…自動変速機
Ｃ１…第１クラッチ
Ｃ２…第２クラッチ
Ｂ１…第１ブレーキ
Ｂ２…第２ブレーキ
４０…制御装置

Claims (7)

1. 油圧にて動作する摩擦係合要素を有した変速機を備える車両に適用されて、前記変速機の変速時における前記摩擦係合要素の温度及び発熱量及び焼き付きの有無の少なくとも１つを熱負荷としたときに当該熱負荷を推定する装置であって、
   実行装置と、記憶装置とを備えており、
   前記記憶装置には、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、入力変数として、前記変速機の変速中に前記摩擦係合要素において互いに相対回転する部材の相対回転速度を示す変数である速度変数と、前記変速機の変速中に前記摩擦係合要素に供給される油圧を示す変数である油圧変数とを含んで且つ、出力変数として前記熱負荷を含み、
   前記実行装置は、
   前記入力変数の値を取得して前記写像に入力することにより前記出力変数の値を算出する算出処理と、
   前記変速機の変速中における前記算出処理の実行態様を変更する変更処理と、を実行する摩擦係合要素の熱負荷推定装置。
2. 前記変速機にてトルク相が開始されてから変速が完了するまでの間の期間が予め定めた複数の期間に区分けされており、
   前記記憶装置には、前記期間に応じた各別の前記写像を規定する複数の写像データが記憶されており、
   前記実行装置は、前記変更処理として、前記算出処理の実行に際して前記期間に応じた前記写像データを選択する処理を実行する
   請求項１に記載の摩擦係合要素の熱負荷推定装置。
3. 前記変速機においてトルク相が開始されてから前記摩擦係合要素のパッククリアランスが詰まるまでの期間を第１期間とし、
   前記摩擦係合要素の前記パッククリアランスが詰まってから前記変速機においてイナーシャ相が開始されるまでの期間を第２期間とし、
   前記イナーシャ相が開始されてから前記変速機の入力軸の回転速度の微分値が規定値以下になるまでの期間を第３期間とし、
   前記入力軸の回転速度の微分値が前記規定値以下になってから前記入力軸の回転速度が変速完了後の同期回転速度になるまでの期間を第４期間としたときに、
   複数の前記期間は、前記第１期間及び前記第２期間及び前記第３期間及び前記第４期間のうちの少なくとも１つを含む
   請求項２に記載の摩擦係合要素の熱負荷推定装置。
4. 前記実行装置は、前記変更処理として、前記摩擦係合要素への油圧供給が開始されてから前記変速機においてトルク相が始まるまでは前記写像への前記入力変数の入力を禁止するとともに前記トルク相が開始されてから前記写像への前記入力変数の入力を行う処理を実行する
   請求項１に記載の摩擦係合要素の熱負荷推定装置。
5. 前記入力変数には、前記摩擦係合要素に供給される作動油の温度を示す変数である油温変数が含まれる
   請求項１～４のいずれか１項に記載の摩擦係合要素の熱負荷推定装置。
6. 前記摩擦係合要素に供給される油圧は、前記車両の原動機の出力トルクが大きいときほど高い圧力となるように変更されるとともに、
   前記入力変数には、前記出力トルクを示す変数であるトルク変数が含まれる
   請求項１～５のいずれか１項に記載の摩擦係合要素の熱負荷推定装置。
7. 前記変速機は前記摩擦係合要素を複数有しており、
   前記入力変数には、変速に際して係合される前記摩擦係合要素を示す変速変数が含まれる
   請求項１～６のいずれか１項に記載の摩擦係合要素の熱負荷推定装置。

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