JP2005247234A - 自動車の診断装置，制御装置、およびパワートレイン - Google Patents

Abstract

【課題】
自動車パワートレインにおいて、所定の要素（エンジン，モータ，トルクコンバータ，クラッチ，変速機，最終減速ギア等）から出力される実際のエネルギーを検出し、該要素の異常診断を行うことにより異常を速やかに検出して乗員に報知する。
【解決手段】
要素の出力トルクを検出するトルクセンサ７の信号を入力する入力部と、前記入力部からの信号に基づき前記要素の出力パラメータを求める出力パラメータ決定部とを有し、前記出力パラメータ決定部で求めた出力パラメータに応じて当該要素の異常診断を行う。また、前記出力パラメータと、前記トルクセンサとは異なる手段を用いて求めた前記要素の参照出力パラメータとを比較することにより、当該要素の異常診断を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車パワートレイン、およびその診断装置，制御装置に関する。

自動車システムにおいては、駆動力源（エンジン，モータ等）から駆動輪（タイヤ）まで動力を伝達するパワートレイン（動力伝達系）が重要なファクタである。

このパワートレインの各要素の異常判定を行うシステムとして、各種センサ，自動変速機の各部およびエンジンの各部の異常判定情報をエンジンコントローラで一括管理するものが知られており（例えば特許文献１参照）、これら異常判定情報を一括表示することにより乗員による異常認識が可能となる。

特開平７−２９５６２７号公報

自動車パワートレインの異常は走行性能に多大な影響を及ぼす。本発明は、パワートレインを構成する要素（エンジン，モータ，トルクコンバータ，クラッチ，変速機，最終減速ギア等）の異常を速やかに検出することを目的とする。

パワートレインを構成する要素の異常は、最初に当該要素の効率悪化となって表れる。例えば、要素の一部が故障し、効率が悪化していなければ出力される推定出力エネルギーや目標出力エネルギー等の参照出力パラメータよりも実際の出力パラメータが低下している場合には、効率が悪化していると考えることができる。

そこで、要素の出力トルクを検出するトルクセンサの信号に基づき当該要素の出力パラメータを求め、当該出力パラメータに応じて前記要素の異常診断を行う。

また、当該出力パラメータと、上記トルクセンサとは異なる手段を用いて求めた前記要素の参照出力パラメータとを比較することにより、前記要素の異常診断を行う。

パワートレインを構成する要素の異常を速やかに検出することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る自動車システムの構成図である。

図１に示す自動車パワートレインにおいては、駆動力源としてエンジン１が設けられており、前記エンジン１の動力がトルクコンバータ５，変速機８，最終減速ギア９を介して駆動輪１０まで伝達される構成となっている。

エンジン１では、吸気管１５に設けられた電子制御スロットル２（スロットルバルブ,駆動モータ，スロットルセンサからなる）により吸入空気量が制御され、前記空気量に見合う燃料量が燃料噴射装置（図示しない）から噴射される。また、前記空気量および燃料量から決定される空燃比，エンジン回転数などの信号から点火時期が決定され、点火装置（図示しない）により点火される。前記燃料噴射装置には燃料が吸気ポートに噴射される吸気ポート方式あるいはシリンダ内に直接噴射される筒内噴射方式があるが、エンジンに要求される運転域（エンジントルク，エンジン回転数で決定される領域）を比較して、燃費が低減でき、かつ排気性能が良い方式のエンジンを選択することが望ましい。

エンジン１と変速機８の入力軸１２の間に介装されるトルクコンバータ５の内部には図示しないタービンランナー，ポンプインペラー，ステータの３種類の羽根車があり、この中に油が満たされている。このうちのポンプインペラーがエンジン１のクランク軸１１に、タービンランナーが入力軸１２に接続されており、この間の動力伝達を油が行う。ステータはこの中の油の流れを変える働きをしている。エンジン１の動力をトルクコンバータ５を介して伝達すると、油すなわち流体を利用して力の受け渡しをすることになるので、クランク軸１１と入力軸１２の多少の回転差を吸収することができ、車が停車している状態から動力を伝達することができる。

変速機８は入力軸１２の回転数を所定の減速比により減速させて出力軸１３まで伝達する機構である。自動車が走行する状態は周囲の環境や運転者の意図によって大きく変化する。例えば、発進して加速するときと、高速で巡航するときではエンジン１の回転数と駆動輪１０の回転数の比率を変えなければ、エンジン１の動力を効率良く使うことができないため、変速機８により入力軸１２と出力軸１３の回転数比、すなわち減速比を切り換える必要がある。変速機には、運転者が切り換え操作を行う手動変速機（ＭＴ：Manual
Transmission）と、運転状態を自動的に判断して最適な減速比に変速する自動変速機がある。一般に、ＡＴ（Automatic Transmission）と称する自動変速機は、遊星歯車と摩擦クラッチを用いて数段階の変速比を走行状態に合わせて自動的に減速比を選択する機構であり、トルクコンバータと組み合わせて幅広く使用されている。近年では、効率向上の観点から、減速比を連続的に変えることのできる無段変速機(ＣＶＴ：Continuously VariableTransmission）や、従来の手動変速機の機構を自動化した自動ＭＴも製品化されており、今後、変速機のさらなる性能向上が期待されている。

変速機８の出力軸１３には最終減速ギア９が接続されており、最終減速ギア９は出力軸１３の回転数を最終的に駆動輪１０の回転数に適合させる。エンジン１および変速機８が車両に対して縦方向に搭載されているときは、この最終減速ギア９で回転方向の変換も行う。

次に、本発明の自動車パワートレイン診断装置において、パワートレインの要素の１つであるトルクコンバータを診断する場合について説明する。

図１の診断装置１００には、出力パラメータ決定手段１０１と、診断手段１０２と、報知手段１０３が設けられている。診断装置１００は、図示しない入力処理部，出力処理部およびコンピュータから構成されるが、エンジン１を制御するエンジンコントローラや、トルクコンバータ５および変速機８を制御する変速機コントローラを備えている場合には、これらのコントローラの一部を診断装置１００として使用することも可能である。また、診断装置１００には、回転数センサ３によって検出されたエンジン１の回転数ＮＥ、トルクセンサ４によって検出されたエンジン１の実トルクＲＴＥ、回転数センサ６によって検出された入力軸１２の回転数ＮＩ、トルクセンサ７によって検出された入力軸１２の実トルクＲＴＩ等が入力される。

次に、図１２を用いて、トルクセンサの構成例について説明する。図１２は、トルクセンサの概略図であり、本願の全ての実施形態で適用可能である。

励磁コイル１２０２には交流電流を通電し、交流磁界が発生させられ、トルク伝達軸
１２０１の表面を円周方向に交流磁化させる。検出コイル１２０３は、励磁コイル1202と直交する方向、つまりトルク伝達軸１２０１の表面の軸方向における交流磁化成分を検出する。トルク検出は、強磁性体であるトルク伝達軸１２０１の磁歪効果を利用している。図１２に示すように、トルク伝達軸１２０１にトルクＴが印加されると軸方向に対して
４５°方向に引っ張り応力＋σ、および圧縮応力−σが発生する。励磁コイル１２０２により発生させられた円周方向の磁化ベクトルが、磁歪効果により応力発生方向である45°方向に回転させられ、磁化ベクトルの軸方向成分が生ずる。この磁化ベクトルの軸方向成分は印加トルクの増加に伴って大きくなる。したがって、磁化ベクトルの軸方向成分を検出する検出コイル１２０３からの誘起電圧が、軸に加わるトルクに対応することになる。このような磁歪式コイル型トルクセンサは、高感度，高応答性，非接触検出という長所があり、自動車用トルクセンサとして実用性が高い。

次に、図２を用いて、出力パラメータ決定手段１０１について説明する。

図２は、出力パラメータ決定手段１０１の処理内容を示すフローチャートである。ステップ２０１において、図示しない入力部（コネクタや無線通信手段。尚、以下全ての出力パラメータ決定手段には図示しない入力部を有する）を通じて診断装置１００に入力されるエンジン１の実トルクＲＴＥや入力軸１２の実トルクＲＴＩ等の各パラメータを読み込む。次にステップ２０２において、所定の要素から出力される実トルクＲＴＯに基づいて関数ｆにより出力パラメータＲＰＯを演算または選択することにより決定する。出力パラメータＲＰＯは、トルクや回転数等のエネルギーを示すパラメータであり、診断する要素や診断目的に応じて最適なパラメータを用いて演算するか、またはパラメータそのものを選択することが望ましい。図１記載の実施例においては、入力軸１２の実トルクＲＴＩを出力パラメータとして選択し、トルクコンバータ５の特性によって決まる入力軸１２の目標トルクＴＴＩ（参照出力パラメータ）を参照して比較することによりトルクコンバータ５の診断を行う。

次に、図３を用いて、診断手段１０２について説明する。

図３は、トルクコンバータ５を診断する場合の診断手段１０２の処理内容を示すフローチャートである。

ステップ３０１において、各パラメータを読み込み、ステップ３０２において、トルクコンバータ５の速度比ＲＴＳＰＤを（１）式に従い演算する。

ＲＴＳＰＤ＝ＮＩ÷ＮＥ …（１）
次に、ステップ３０３において、ステップ３０２で演算された速度比ＲＴＳＰＤに応じてトルクコンバータ５のトルク比ＲＴＴＲＱを（２）式に従い演算する。

ＲＴＴＲＱ＝ｇ（ＲＴＳＰＤ） …（２）
ここで、関数ｇはトルクコンバータの特性によって決まる関数である。速度比からトルク比を求める方法は、例えば特開平０９−２４２８５３号他で知られているのでここでは詳述しない。

次に、ステップ３０４において、ステップ３０３で演算されたトルク比ＲＴＴＲＱとエンジン１の実トルクＲＴＥに応じて入力軸１２の目標トルクＴＴＩを（３）式に従い演算する。

ＴＴＩ＝ＲＴＥ×ＲＴＴＲＱ …（３）
次に、ステップ３０５において、ステップ３０４で演算された目標トルクＴＴＩと入力軸１２の実トルクＲＴＩを比較し、（４）式によりトルクコンバータ５が正常か否かの判定を行う。

ＴＴＩ−ＲＴＩ＞所定値 …（４）
（４）式が不成立の場合には、トルクコンバータ５が正常であると判断してステップ
３０６に進み、診断フラグｆＮＧＥＣをクリアして終了する。ステップ３０５において
（４）式が成立している場合には、トルクコンバータ５が正常でないと判断してステップ３０７に進み、診断フラグｆＮＧＥＣをセットして終了する。

ここで参照出力パラメータであるＴＴＩは、トルクセンサ７とは異なる手段である回転数センサ３および６と、トルクコンバータ５の特性に基づいて求めている。この場合、回転数センサはトルクコンバータ５の入力エネルギーである回転数を検出するエネルギーセンサとして動作する。

図１の報知手段１０３には、診断フラグｆＮＧＥＣが入力される。報知手段１０３は、診断フラグｆＮＧＥＣの値に応じて警告灯や警報などにより乗員にトルクコンバータ５が正常であるか否かを乗員に報知する。例えば、診断フラグｆＮＧＥＣがクリアされている場合には、トルクコンバータ５が正常であると判断されているため、警告灯を点灯しない、あるいは警報を鳴らさないといった処理を行う。また、診断フラグｆＮＧＥＣがセットされている場合には、トルクコンバータ５が正常でないと判断されているため、警告灯を点灯させる、あるいは警報を鳴らすといった処理を行う。

以上説明したように、自動車パワートレインの要素から出力されるトルクを検出するトルクセンサの信号に応じて該要素の出力パラメータを演算し、前記出力パラメータに応じて該要素の診断を行うことにより、該要素に異常が発生した場合に乗員にその異常を報知することが可能となる。

また、図１で示した実施例においては、入力側のトルク、すなわちエンジン１のトルクを検出するためにトルクセンサ４を使用しているが、エンジン１の制御に使用される各種信号を用いて図４に示すような演算方法によりエンジン１の推定トルクＴＥを演算することも可能である。

図４は、エンジントルクの推定方法を示す制御ブロック図である。

ブロック４０１は、エンジン１の内部トルクＴｅｉを演算するマップであり、吸気管内の空気量ＴＰとエンジン回転数ＮＥに基づいて内部トルクＴｅｉを演算する。図４で示した実施例では、空気量ＴＰを用いているが、吸気管内圧力，吸気管内流量，スロットル開度等のパラメータを用いても良い。内部トルクＴｅｉは、点火時期を最適化し、空燃比がストイキ状態での燃焼によって発生したトルクに相当する。ブロック４０２は、空燃比制御により燃料を増減した場合のエンジン１のトルク効率ηｅｌを演算するテーブルであり、（５）式に従い演算された当量比λに基づいてηｅｌを演算する。

λ＝理論空燃比１４.７÷実空燃比 …（５）
ブロック４０３は、燃料カット状態判定部であり、燃料カット制御により各気筒に供給する燃料を停止した場合のエンジン１のトルク効率ηｅｃを演算する。ブロック４０４は、点火時期を制御した場合のエンジン１のトルク効率ηｅａを演算するテーブルであり、点火時期リタード量ＡＤＶに基づいてηｅａを演算する。

エンジン１の推定トルクＴＥは、ブロック４０１で演算された内部トルクＴｅｉに、ブロック４０２，４０３，４０４で演算されたエンジン１のトルク効率ηｅｌ，ηｅｃ，
ηｅａを乗算し、推定される外乱（摩擦損失，ポンプ損失，冷却損失等）を減算することにより演算される。

次に、エンジン１の推定トルクＴＥを用いてエンジン１の診断を行う場合について図５を用いて説明する。

図５は、エンジン１を診断する場合の診断手段１０２の処理内容を示すフローチャートである。

ステップ５０１において、各パラメータを読み込み、ステップ５０２において、エンジン１の推定トルクＴＥを（６）式に従い演算する。

ＴＥ＝ｈ（ＮＥ，ＴＰ，λ，ＡＤＶ） …（６）
ここで、関数ｈはエンジン１の特性によって決まる関数であり、図４で示した演算方法などによって決定される。次に、ステップ５０３において、ステップ５０２で演算されたエンジン１の推定トルクＴＥとトルクセンサ４によって検出されたエンジン１の実トルクＲＴＥを比較し、（７）式によりエンジン１が正常か否かの判定を行う。

ＴＥ−ＲＴＥ＞所定値 …（７）
（７）式が不成立の場合には、エンジン１が正常であると判断してステップ５０４に進み、診断フラグｆＮＧＥＣをクリアして終了する。ステップ５０３において（７）式が成立している場合には、エンジン１が正常でないと判断してステップ５０５に進み、診断フラグｆＮＧＥＣをセットして終了する。

図１の報知手段１０３には、診断フラグｆＮＧＥＣが入力される。報知手段１０３は、診断フラグｆＮＧＥＣの値に応じて警告灯や警報などにより乗員にエンジン１が正常であるか否かを乗員に報知する。例えば、診断フラグｆＮＧＥＣがクリアされている場合には、エンジン１が正常であると判断されているため、警告灯を点灯しない、あるいは警報を鳴らさないといった処理を行う。また、診断フラグｆＮＧＥＣがセットされている場合には、エンジン１が正常でないと判断されているため、警告灯を点灯させる、あるいは警報を鳴らすといった処理を行う。

以上説明したように、トルクセンサによって検出されたエンジンの実トルクと制御状態に応じて演算されたエンジンの推定トルクを比較することにより駆動力源であるエンジンの診断を行うことができ、該エンジンに異常が発生した場合に乗員にその異常を報知することが可能となる。

図１〜図５で示した実施例においては、駆動力源としてエンジンを用いているが、駆動力源としてモータを使用した場合について、図６および図７を用いて説明する。

図６は、駆動力源としてモータを使用した場合の本発明の一実施形態に係る自動車システムの構成図である。

図６に示す自動車パワートレインにおいては、駆動力源としてモータ６０１が設けられており、前記モータ６０１の動力が最終減速ギア６０９を介して駆動輪６１０まで伝達される構成となっている。

モータ６０１は交流電源によって駆動される交流モータであり、バッテリ６１５の電力により駆動される。インバータ６１６は直流を交流に変換してモータ６０１のトルク／回転数を制御するコントローラである。モータ６０１として直流電源によって駆動される直流モータを使用する場合には、前記インバータ６１６の代わりに直流モータ用の制御回路によってモータ６０１を制御する。交流モータ，直流モータにはそれぞれ一長一短があるので、要求される動力性能に応じてコストパフォーマンスに優れたモータを選択することが望ましい。

モータ６０１の出力軸６１３には最終減速ギア６０９が接続されており、最終減速ギア６０９は出力軸６１３の回転数を最終的に駆動輪６１０の回転数に適合させる。モータ
６０１が車両に対して縦方向に搭載されているときは、この最終減速ギア６０９で回転方向の変換も行う。

次に、図６で示した本発明の自動車パワートレイン診断装置において、パワートレインの要素の１つであり、駆動力源でもあるモータ６０１を診断する場合について説明する。

図６の診断装置６１００には、出力パラメータ決定手段６１０１と、診断手段６１０２と、報知手段６１０３が設けられている。診断装置６１００は、図示しない入力処理部，出力処理部およびコンピュータから構成されるが、モータ６０１を制御するインバータ
６１６を備えている場合には、インバータ６１６の一部を診断装置６１００として使用することも可能である。また、診断装置６１００には、回転数センサ６０３によって検出されたモータ６０１（出力軸６１３）の回転数ＮＭ，トルクセンサ６０４によって検出されたモータ６０１（出力軸６１３）の実トルクＲＴＭ，インバータ６１６によって制御されるモータ６０１の駆動電圧ＶＭおよび駆動電流ＩＭ等が入力される。

出力パラメータ決定手段６１０１の処理内容については、図１の出力パラメータ決定手段１０１と同様であり、要素の出力トルクＲＴＯはモータ６０１の実トルクＲＴＭである。例えば、モータ６０１の出力エネルギーとして出力パラメータＲＰＯを（８）式に従い演算する。

ＲＰＯ＝ＫＴ×ＮＭ×ＲＴＭ …（８）
ここで、ＫＴは回転数［ｒ／min ］×トルク［Ｎｍ］を仕事率［Ｗ］に変換する係数である。

次に、図７を用いて、診断手段６１０２について説明する。

図７は、モータを診断する場合の診断手段６１０２の処理内容を示すフローチャートである。

ステップ７０１において、各パラメータを読み込み、ステップ７０２において、モータ６０１に入力するエネルギーＴＰＩを（９）式に従い演算する。

ＴＰＩ＝ＶＭ×ＩＭ …（９）
次に、ステップ７０３において、ステップ７０２で演算された入力エネルギーＴＰＩに応じてモータ６０１の実効率ηｒを（１０）式に従い演算する。

ηｒ＝ＲＰＯ÷ＴＰＩ …（１０）
次に、ステップ７０４において、モータ６０１の理想効率ηｉを（１１）式に従い演算する。

ηｉ＝ｊ（ＮＭ）×ｋ（ＶＭ，ＩＭ） …（１１）
ここで、関数ｊおよびｋはモータ６０１およびインバータ６１６の特性によって決定され、関数ｊはモータ６０１の回転数等に応じてモータ６０１の単体効率を演算する関数であり、関数ｋはモータ６０１を駆動する電圧／電流に応じてインバータ６１６の単体効率を演算する関数である。次に、ステップ７０５において、ステップ７０３で演算された実効率ηｒとステップ７０４で演算された理想効率ηｉを比較し、（１２）式によりモータ６０１が正常か否かの判定を行う。

ηｉ−ηｒ＞所定値 …（１２）
（１２）式が不成立の場合には、モータ６０１が正常であると判断してステップ７０６に進み、診断フラグｆＮＧＥＣをクリアして終了する。ステップ７０５において（１２）式が成立している場合には、モータ６０１が正常でないと判断してステップ７０７に進み、診断フラグｆＮＧＥＣをセットして終了する。

ここではηｒが出力パラメータであり、ηｉが参照出力パラメータである。

報知手段６１０３には、診断フラグｆＮＧＥＣが入力される。報知手段６１０３は、診断フラグｆＮＧＥＣの値に応じて警告灯や警報などにより乗員にモータ６０１が正常であるか否かを乗員に報知する。例えば、診断フラグｆＮＧＥＣがクリアされている場合には、モータ６０１が正常であると判断されているため、警告灯を点灯しない、あるいは警報を鳴らさないといった処理を行う。また、診断フラグｆＮＧＥＣがセットされている場合には、モータ６０１が正常でないと判断されているため、警告灯を点灯させる、あるいは警報を鳴らすといった処理を行う。

以上説明したように、回転数と実トルクから求めたモータの出力エネルギーと駆動電圧と駆動電流から求めたモータの入力エネルギーに応じて実効率を演算し、モータの特性によって決定される理想効率と実効率を比較することにより、駆動力源であるモータの診断を行うことができ、該モータに異常が発生した場合に乗員にその異常を報知することが可能となる。

次に、図１に示す自動車パワートレインにおいて、トルクコンバータの代わりにクラッチを用いた場合について、図８および図９を用いて説明する。

図８は、クラッチを診断する場合の本発明の一実施形態に係る自動車システムの構成図である。

エンジン１と変速機８の入力軸１２の間にはクラッチ８０５が設けられている。従来の手動変速機ではその操作を一般にクラッチペダルにより運転者が行うが、前述の自動ＭＴ等では変速機コントローラ等により自動的に操作が行われる。

図８の診断装置８００には、出力パラメータ決定手段８１０と、診断手段８２０と、報知手段８３０が設けられている。また、診断装置８００には、回転数センサ３によって検出されたエンジン１の回転数ＮＥ，回転数センサ６によって検出された入力軸１２の回転数ＮＩ,トルクセンサ７によって検出された入力軸１２の実トルクＲＴＩ,クラッチ８０５のストロークＰＳＣ等が入力される。

クラッチ８０５は乾式単板クラッチであり、図示しないクラッチカバーとクラッチディスクで構成される。クラッチカバーはエンジン１の図示しないフライホイールに固定されており、カバー本体，クラッチディスクと摺動するプレッシャープレート、およびプレッシャープレートに軸方向荷重を与えるスプリングで構成される。クラッチディスクはフライホイールとクラッチカバーの間に存在し、変速機８の入力軸１２に軸方向に摺動可能に取り付けられている。クラッチディスクは回転方向に適切な剛性とヒステリシスを発生させるダンパ部と、フライホイールおよびプレッシャープレートと摺動するフェーシング部で構成される。手動変速機の場合、運転者がクラッチペダルを踏み込むと入力軸１２に結合されているクラッチディスクへの押付け荷重が除去され、クラッチ８０５が解放された状態になる。クラッチペダルを離すと、クラッチディスクへの押付け荷重を発生させているクラッチカバー内のばね反力によりペダルが戻りクラッチ８０５が係合状態となる。クラッチ８０５によって伝達されるトルクはプレッシャープレートに軸方向荷重を与えるスプリングによって決定されるため、自動ＭＴにおいてはクラッチ８０５のストローク（手動変速機のペダルストロークに相当する値）を制御することによって伝達されるトルクを調節する。

出力パラメータ決定手段８１０の処理内容については、図１の出力パラメータ決定手段１０１と同様であり、図８記載の実施例においては、入力軸１２の実トルクＲＴＩを出力パラメータとして選択し、クラッチ８０５の目標トルクＴＣを参照して比較することによりクラッチ８０５の診断を行う。

次に、図９を用いて、診断手段８２０について説明する。

図９は、クラッチ８０５を診断する場合の診断手段８２０の処理内容を示すフローチャートである。

ステップ９０１において、各パラメータを読み込み、ステップ９０２においてエンジン１の推定トルクＴＥを前述の（６）式に従い演算する。ステップ９０３において、クラッチ８０５の目標トルクＴＣを（１３）式に従い演算する。

ＴＣ＝ｍ（ＡＰＳ，ＶＳＰ，ＮＥ，ＴＥ） …（１３）
ここで、関数ｍは運転者のアクセルペダル開度ＡＰＳ，車速ＶＳＰ，エンジン１の回転数ＮＥおよび推定トルクＴＥに応じて目標トルクＴＣを決定する関数である。クラッチ
８０５のストロークを検出するセンサを備えている場合には、このストロークに応じてクラッチ８０５の目標トルクＴＣを決定しても良い。次に、ステップ９０４において、ステップ９０３で演算された目標トルクＴＣと入力軸１２の実トルクＲＴＩを比較し、(１４)式によりクラッチ８０５が正常か否かの判定を行う。

ＴＣ−ＲＴＩ＞所定値 …（１４）
（１４）式が不成立の場合には、クラッチ８０５が正常であると判断してステップ905に進み、診断フラグｆＮＧＥＣをクリアして終了する。ステップ９０４において、(１４)式が成立している場合には、クラッチ８０５が正常でないと判断してステップ９０６に進み、診断フラグｆＮＧＥＣをセットして終了する。

ここではＲＴＩが出力パラメータであり、ＴＣが参照出力パラメータである。

報知手段８３０には、診断フラグｆＮＧＥＣが入力される。報知手段８３０は、診断フラグｆＮＧＥＣの値に応じて警告灯や警報などにより乗員にクラッチ８０５が正常であるか否かを乗員に報知する。例えば、診断フラグｆＮＧＥＣがクリアされている場合には、クラッチ８０５が正常であると判断されているため、警告灯を点灯しない、あるいは警報を鳴らさないといった処理を行う。また、診断フラグｆＮＧＥＣがセットされている場合には、クラッチ８０５が正常でないと判断されているため、警告灯を点灯させる、あるいは警報を鳴らすといった処理を行う。

以上説明したように、クラッチの目標トルクと実トルクを比較することにより、クラッチの診断を行うことができ、該クラッチに異常が発生した場合に乗員にその異常を報知することが可能となる。図８，図９記載の実施例においては、乾式単板クラッチを例に挙げて説明したが、従来ＡＴに用いられている湿式多板クラッチや、ＣＶＴおよびＨＥＶ
（Hybrid Electric Vehicle ）等に用いられている電磁クラッチに関しても同様の診断が可能である。

次に、図１０および図１１を用いて、変速機を診断する場合について説明する。

図１０は、変速機を診断する場合の本発明の一実施形態に係る自動車システムの構成図である。

自動車パワートレインの構成は、図８に示した場合と同様である。

図１０の診断装置１０００には、出力パラメータ決定手段１０１０と、診断手段1020と、報知手段１０３０が設けられている。診断装置１０００は、図示しない入力処理部，出力処理部およびコンピュータから構成されるが、エンジン１を制御するエンジンコントローラや、クラッチ８０５および変速機８を制御する変速機コントローラを備えている場合には、これらのコントローラの一部を診断装置１０００として使用することも可能である。また、診断装置１０００には、回転数センサ３によって検出されたエンジン１の回転数ＮＥ，回転数センサ１００３によって検出された出力軸１３の回転数ＮＯ，トルクセンサ１００４によって検出された出力軸１３の実トルクＲＴＯＴ等が入力される。

出力パラメータ決定手段１０１０の処理内容については、図１の出力パラメータ決定手段１０１と同様であり、要素の出力トルクＲＴＯは出力軸１３の実トルクＲＴＯＴである。例えば、変速機８の出力エネルギーとして出力パラメータＲＰＯは（１５）式に従い演算する。

ＲＰＯ＝ＮＯ×ＲＴＯＴ …（１５）
次に、図１１を用いて、診断手段１０２０について説明する。

図１１は、変速機８を診断する場合の診断手段１０２０の処理内容を示すフローチャートである。

ステップ１１０１において、各パラメータを読み込み、ステップ１１０２において、変速機８に入力するエネルギーＴＰＩを（１６）式に従い演算する。

ＴＰＩ＝ＮＥ×ＴＥ …（１６）
なお、（１６）式はクラッチ８０５が締結している場合において適用される。クラッチ８０５が締結していない場合は、入力軸１２の回転数およびトルクを検出または推定することにより入力エネルギーＴＰＩを演算しても良い。次に、ステップ１１０３において、変速機８の実効率ηｒを（１７）式に従い演算する。

ηｒ＝ＲＰＯ÷ＴＰＩ …（１７）
次に、ステップ１１０４において、変速機８の理想効率ηｉを（１８）式に従い演算する。

ηｉ＝ｎ（ＧＰ） …（１８）
ここで、関数ｎは変速機８のギア位置ＧＰ（１速，２速，…）や制御状態に応じて理想効率ηｉを決定する関数である。変速機の種類によっては各変速段で効率が異なるため、関数ｎは変速機の種類／特性に応じて決定することが望ましい。次に、ステップ１１０５において、ステップ１１０３で演算された実効率ηｒとステップ１１０４で演算された理想効率ηｉを比較し、（１９）式により変速機８が正常か否かの判定を行う。

ηｉ−ηｒ＞所定値 …（１９）
（１９）式が不成立の場合には、変速機８が正常であると判断してステップ１１０６に進み、診断フラグｆＮＧＥＣをクリアして終了する。ステップ１１０５において（１９）式が成立している場合には、変速機８が正常でないと判断してステップ１１０７に進み、診断フラグｆＮＧＥＣをセットして終了する。

ここではηｒが出力パラメータであり、ηｉが参照出力パラメータである。

報知手段１０３０には、診断フラグｆＮＧＥＣが入力される。報知手段１０３０は、診断フラグｆＮＧＥＣの値に応じて警告灯や警報などにより乗員に変速機８が正常であるか否かを乗員に報知する。例えば、診断フラグｆＮＧＥＣがクリアされている場合には、変速機８が正常であると判断されているため、警告灯を点灯しない、あるいは警報を鳴らさないといった処理を行う。また、診断フラグｆＮＧＥＣがセットされている場合には、変速機８が正常でないと判断されているため、警告灯を点灯させる、あるいは警報を鳴らすといった処理を行う。

以上説明したように、変速機から出力する実トルクから求めた出力エネルギーと、変速機に入力するトルクから求めた入力エネルギーに応じて変速機の実効率を演算し、変速機の特性等によって決定される理想効率と実効率を比較することにより変速機の診断を行うことができ、該変速機に異常が発生した場合に乗員にその異常を報知することが可能となる。

このように、駆動力源と駆動輪を含む複数の要素を有し、前記複数の要素によって前記駆動力源から前記駆動輪までトルクを伝達する自動車パワートレインの診断装置または診断方法であって、前記複数の要素のうち少なくとも１つの要素から出力されるトルクを検出するトルクセンサの信号に応じて該要素の出力パラメータを演算し、前記出力パラメータに応じて該要素の診断を行う。

好ましくは、該要素の制御状態に応じて参照パラメータを演算し、前記出力パラメータと前記参照パラメータを比較することにより該要素の診断を行う。

また好ましくは、前記診断手段によって該要素の異常が検出されたときに該要素の異常を乗員に報知する。

このことにより、該要素の異常を速やかに検出して乗員に報知することができる。

本発明の一実施形態に係る自動車システムの構成図である。 出力パラメータ決定手段の処理内容を示す制御フローチャートである。 トルクコンバータを診断する場合の診断手段の処理内容を示す制御フローチャートである。 エンジントルクの推定方法を示す制御ブロック図である。 エンジンを診断する場合の診断手段の処理内容を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る自動車システムの構成図である。 モータを診断する場合の診断手段の処理内容を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る自動車システムの構成図である。 クラッチを診断する場合の診断手段の処理内容を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る自動車システムの構成図である。 変速機を診断する場合の診断手段の処理内容を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に用いるトルクセンサの構成例である。

符号の説明

１…エンジン、４，７…トルクセンサ、５…トルクコンバータ、８…変速機、９…最終減速ギア、１０…駆動輪、１１…クランク軸、１２…入力軸、１３…出力軸、１４…車軸、１００…診断装置、１０１…出力パラメータ決定手段、１０２…診断手段、１０３…報知手段。

Claims (6)

1. 自動車のパワートレインを構成する要素を診断する自動車の診断装置であって、
   前記要素の出力トルクを検出するトルクセンサの信号を入力する入力部と、前記入力部からの信号に基づき前記要素の出力パラメータを求める出力パラメータ決定部とを有し、
   前記出力パラメータ決定部で求めた出力パラメータに応じて当該要素の異常診断を行う自動車の診断装置。
2. 請求項１記載の自動車の診断装置であって、
   前記出力パラメータと、前記トルクセンサとは異なる手段を用いて求めた前記要素の参照出力パラメータとを比較することにより、当該要素の異常診断を行う自動車の診断装置。
3. 請求項２記載の自動車の診断装置であって、
   前記トルクセンサとは異なる手段は、前記要素の入力エネルギーを検出または演算する手段である自動車の診断装置。
4. 請求項１に記載の自動車の診断装置であって、
   前記要素はエンジン，モータ，トルクコンバータ，クラッチ，変速機の少なくともいずれか一つである自動車の診断装置。
5. 自動車のパワートレインを構成する要素を制御する自動車の制御装置であって、
   前記要素の出力トルクを検出するトルクセンサの信号を入力する入力部と、
   前記入力部からの信号に基づき前記要素の出力パラメータを求める出力パラメータ決定部と、
   前記出力パラメータ決定部で求めた出力パラメータに応じて当該要素の異常診断を行う診断部とを有する自動車の制御装置。
6. 駆動力源と駆動輪を含む複数の要素を有し、前記複数の要素によって前記駆動力源から前記駆動輪までトルクを伝達する自動車パワートレインであって、
   前記要素の出力軸に設けられたトルクセンサと、
   前記要素のエネルギー入力部に設けられ、当該入力エネルギーを検出するエネルギーセンサと、
   前記トルクセンサの信号に基づき前記要素の出力パラメータを求め、前記エネルギーセンサの信号に基づき前記要素の参照出力パラメータを演算し、当該出力パラメータと当該参照出力パラメータを比較することにより、当該要素の異常診断を行う診断装置と、
   を有する自動車のパワートレイン。
   
   

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