JP2000055723A - 車両の質量推定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車種を選ばずに車両の質量を測定する。連結
されるトレーラの如何にかかわらずトラクタ側でトレー
ラも含めた連結車の質量を推定する。 【解決手段】 エンジン回転速度に対する燃料噴射量の
関係を車両質量をパラメータとしてマップに用意してお
き、エンジン回転速度と燃料噴射量をエンジン回転速度
センサおよび噴射量センサから実測し、そのマップ上に
トレースすることによりおおよその車両質量を推定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車の姿勢安定制
御に関する。本発明は、ヨーあるいはロールなど走行中
の車両の挙動に基づいて、車両の姿勢を安定な方向に自
動的に制御する装置に利用する。本発明は、例えば、車
両が走行中に横すべり状態になる可能性があることを自
動的に検知演算して、全部または一部の車輪のブレーキ
圧力を自動的に制御することにより、その車両を横すべ
りが生じる可能性の小さい状態に回復させる自動制御装
置に利用することができる。本発明は、例えば高速走行
中の大きいハンドル操作など、車両の特性を越える運転
操作により車両が運転者の意図しない挙動に達したとき
に自動的に安定な状態を回復させる姿勢制御に関する。
本発明は、バス、トラックなど商業車両の横転防止に利
用する。

【０００２】

【従来の技術】従来からブレーキの電子制御装置や車両
安定化制御装置（ＶＳＣ：Vehicle Stability Control)
などが知られている。ブレーキにかかわる電子制御装置
の代表的なシステムはＡＢＳ（Antilock Brake System)
である。これは車輪に車輪回転センサを設けて車輪回転
を検出し、ブレーキ圧力が大きいときに車輪回転が停止
すると、車輪と路面との間にスリップがあったものとし
て、ブレーキ圧力を断続制御するものである。ＡＢＳは
乗用車あるいは貨物車に広く普及し、ブレーキをかけな
がらもハンドルがきく装置として広く知られるところと
なった。車両安定化制御装置（ＶＳＣ）の代表的な装置
としては、横すべり防止装置が知られている。これは、
運転者が操作入力する操舵角（ハンドル角度）から、運
転者が進もうとしている針路を読取り、その針路に対し
て車速が大きすぎると、運転者がブレーキペダルを踏ま
なくとも自動的に減速のための制御がなされ、さらに針
路から外れないように左右のブレーキ圧力を配分するな
どの制御が行われる装置である。

【０００３】すでに知られている車両姿勢安定化装置
（ＶＳＣ）（特開昭６３−２７９９７６号公報、特開平
２−１１２７５５号公報など）をさらに説明すると、車
両の走行中に運転者が操舵を行うと、車両の向きが変化
し車両にロールが生じる。このとき操舵による旋回内輪
のタイヤが路面のグリップ限界を越えると、内輪がいわ
ゆるホイール・リフト傾向となり、車両が横すべりをは
じめる。例えば、直線走行状態から運転者が左に操舵を
行うと車両は右に傾斜する。このとき、正常な状態では
その操舵に応じて車両が旋回するが、走行速度に対して
操舵の速さが大きすぎると、車両は右に傾斜しながら左
車輪が浮きぎみな状態となり、運転者の意図する方向よ
り右寄りに進行することになる。このような車両の挙動
は、走行レーンの逸脱や、極端な場合には車両の横転を
招く原因となる。

【０００４】通常走行状態において、操舵の大きさと速
さ、車両の速度、車両の横移動の速さ、および車両の向
きの変化の速さ（ヨーレイト、垂直軸まわりの車両の回
転加速度）を検出して演算することにより、車輪の横す
べり開始点または内輪のホイールリフト開始点を予測
し、横すべりあるいはホイールリフトが始まる前に車輪
のブレーキ圧力を制御する装置が開発された。この車輪
のブレーキ圧力制御は、必ずしも全輪同一のブレーキ圧
力ではなく、一つの車輪について大きいあるいは小さい
ブレーキ圧力を印加して、車両の横すべりを防止するも
のである。このような装置は、原理的な構造や設計のみ
ならず、経済性および耐久性などもよく検討され、乗用
車については市販品に実装される段階に達した。

【０００５】従来の姿勢制御装置を図６ないし図８を参
照して説明する。図６は従来の姿勢制御の全体構成例を
示す図である。車両１は姿勢制御装置の被制御対象であ
る。車両１には、操舵、制動、加速、その他運転操作入
力が与えられ、それに対する応答が車両の挙動である。
この車両１には姿勢制御装置２が搭載される。そしてこ
の姿勢制御装置２は車両安定化制御装置（ＶＳＣ）３お
よび電子制御制動装置４を含む。この電子制御制動装置
４は従来のＡＢＳ手段に代表される装置である。

【０００６】その車両の挙動をデータとして観測するた
めに、その車両１に搭載されたセンサ類１１からは挙動
データが出力される。挙動データは、速度、横方向加速
度、ヨーレイト、ロールレイト、車輪回転情報、その他
である。

【０００７】車両安定化制御装置３は、運転操作入力お
よび挙動データを入力として、車両の挙動を予測演算
し、その結果を電子制御制動装置４に与える。電子制御
制動装置４は、同じく運転操作入力および挙動データを
取込み、それに加えて車両安定化制御装置（ＶＳＣ）３
の出力を取込み、車両１に対する運転操作入力および外
乱入力に対する安全方向への自動制御出力を送出し、こ
れは修正入力となる。

【０００８】図７は従来の姿勢制御装置のシステム構成
図である。制御装置５１はプログラム制御されるコンピ
ュータ回路を含む車両に搭載された電子装置であり、車
両の運転操作入力およびその車両の挙動データを入力と
しその車両の運動状態を演算出力する車両安定化制御装
置（ＶＳＣ）と、この車両安定化制御装置の演算出力に
したがって運転操作入力および外乱入力を安全側に修正
する修正入力をその車両に与える制御手段とを含む。

【０００９】この車両にはヨーレイトセンサ５２、横方
向加速度センサ５３、ロールレイトセンサ６０、および
前後方向加速度センサ６１が実装され、これらの各検出
出力は制御装置５１に接続されている。前輪５４ｆおよ
び後輪５４ｒにはそれぞれ車輪回転センサ５５が取付け
られ、これらの検出出力も制御装置５１に接続される。
ブレーキ・ブースタ・アクチュエータ５６にはブレーキ
圧センサ５７が取付けられ、この検出出力は同じく制御
装置５１に接続される。操舵ハンドル５８には操舵角セ
ンサ５９が取付けられ、その出力は制御装置５１に接続
される。内燃機関を制御するガバナ６２にはガバナセン
サ６３が組み込まれ、ガバナ６２の状態を検出しその検
出出力は制御装置５１に接続される。図８は前記各セン
サの車両への実装例を示す斜視図である。図７および図
８には２軸構造の車両が示されているが、大型車両の場
合には３軸あるいは４軸構造が用いられる。また、トラ
クタ側とトレーラ側とから構成された連結車にも姿勢制
御装置２は搭載される。

【００１０】このようなＡＢＳおよび車両姿勢安定化装
置（ＶＳＣ）では、共にブレーキ圧力制御が重要な制御
要素として挙げられる。このとき、ブレーキ圧力の値を
如何なる値とするかは、車両の質量によって決定され
る。すなわち、質量の大きさと慣性の力の大きさとは比
例するため、質量の大きさとブレーキ圧力の大きさとは
これもまた比例する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように、車両の質
量を推定することはＡＢＳおよび車両姿勢安定化装置に
とって重要なことである。この車両の質量は積載貨物の
量あるいは搭乗者数により変動する。これに応じてブレ
ーキ制御のためのブレーキ流体圧力を変更設定しなけれ
ばならない。従来からブレーキ流体圧力は慣れた運転者
の感覚にしたがって、ブレーキペダルをどの程度に強く
踏むかという調節により行われているが、ＡＢＳや車両
安定化装置のようにブレーキ流体圧力が直接に制御出力
となる制御装置では、あらかじめその車両の現在の質量
を制御パラメータとして制御装置に入力しておくことが
必要である。

【００１２】従来は、軸重センサにより車体を車軸に対
して支持するバネの変位を測定することにより現在の車
両質量を推定する装置が用いられていた。しかし、バネ
定数は車種毎に異なるので軸重センサの定数を車種毎に
設定することが必要であることから割高になる。また、
トラクタの場合には、連結されたトレーラも個別に軸重
センサを設けなければ、トラクタ側の軸重センサのみで
は全体の質量を計測することはできない。このため、軸
重センサによらない車両質量の推定方法または装置の開
発が望まれている。

【００１３】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、車種を選ばずに車両の質量を測定することが
できる質量推定装置を提供することを目的とする。本発
明は、連結されるトレーラの如何にかかわらずトラクタ
側でトレーラも含めた連結車の質量を推定することがで
きる質量推定装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、当該車両のエ
ンジン回転速度に対する燃料噴射量の関係を車両質量を
パラメータとしてマップを作成し、このマップをあらか
じめ用意しておき、エンジン回転速度と燃料噴射量をエ
ンジン回転速度センサおよび噴射量センサから実測し、
そのマップ上にトレースすることによりおおよその車両
質量を推定することを特徴とする。このとき、前記マッ
プは、一定条件下で作成されたものであるから、車両の
前後方向の傾斜を検出する勾配センサ、車輪回転速度を
検出する車輪回転センサ、アクセルストロークを検出す
るアクセルストロークセンサの出力を用いて前記一定条
件を満足していることを確認した上で車両質量を推定す
ることが必要である。

【００１５】すなわち、本発明は車両の質量推定装置で
あって、本発明の特徴とするところは、エンジン回転速
度に対する燃料噴射量の関係を車両質量をパラメータと
してあらかじめ記録したマップを備え、車両の勾配セン
サ、車輪回転センサ、アクセルストロークセンサおよび
エンジン回転センサの各出力により限定される一定条件
の下に、前記エンジン回転速度に対する燃料噴射量の特
徴に近似する特徴を有するマップを選択することにより
車両質量を推定する手段を備えるところにある。前記一
定条件は、車両が停車している状態から車両が発進しク
ラッチがミートした直後に成立する条件であることが望
ましい。

【００１６】このように、あらかじめ車両に備えられて
いる各種センサを用いて車両の質量を推定することがで
きるため、本発明を実現するために新たに車両に搭載す
る装備品としては演算を行うためのコンピュータ装置だ
けでよい。このコンピュータ装置のハードウェアは、い
ずれの車種であっても同一のものを用いることができ
る。したがって、車種を選ばずに車両の質量を測定する
ことができる。また、本発明の車両の質量推定に用いる
各種センサは、トラクタ側に備えられているセンサなの
で、連結されるトレーラの如何にかかわらずトラクタ側
でトレーラも含めた連結車の質量を推定することができ
る。また、複雑な演算を用いることなく、簡単なマップ
参照手順を実行することにより、車両の質量を推定する
ことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図１を参照し
て説明する。図１は本発明実施例の車両の質量推定装置
の要部ブロック構成図である。本発明実施例の車両の質
量推定装置は図７および図８に示す制御装置５１内に実
装される。

【００１８】本発明は車両の質量推定装置であって、本
発明の特徴とするところは、図１に示すように、エンジ
ン回転速度に対する燃料噴射量の関係を車両質量をパラ
メータとしてあらかじめ記録したマップ７０を備え、車
両の勾配センサとしての前後方向加速度センサ６１、車
輪回転センサ５５、アクセルストロークセンサ６４およ
びエンジン回転センサ６５の各出力により限定される一
定条件の下に、前記エンジン回転速度に対する燃料噴射
量の特徴に近似する特徴を有するマップを選択すること
により車両質量を推定する手段である制御装置５１を備
えるところにある。前記一定条件は、車両が停車してい
る状態から車両が発進しクラッチがミートした直後に成
立する条件である。

【００１９】

【実施例】本発明実施例を図１ないし図５を参照して説
明する。図２ないし図５は本発明実施例のマップの作成
手順を説明するための図である。図１に示すように、前
後方向加速度センサ６１、車輪回転センサ５５、アクセ
ルストロークセンサ６４、エンジン回転センサ６５、ガ
バナセンサ６３を用いてそれぞれ平坦地であるか否か
（Ｓ１）、発進状態であるか否か（Ｓ２）、アクセルス
トローク（Ｓ３）、エンジン回転速度（Ｓ４）、燃料噴
射量（Ｓ５）を検出する。

【００２０】また、検出されたエンジン回転速度および
燃料噴射量の値にしたがって、プロットによりマップ７
０上に曲線が描かれる。マップ７０は、横軸にエンジン
回転速度（ｒｐｍ）をとり、縦軸に燃料噴射量（ｍｍ³
／ｓｔ（ストローク））をとる。

【００２１】さらに、車両の状態が質量推定を行う条件
を満足しているか否かを前後方向加速度センサ６１、車
輪回転センサ５５、アクセルストロークセンサ６４、エ
ンジン回転センサ６５の各出力値を読込み（Ｓ６）、そ
の出力値にしたがって判定する（Ｓ７）。

【００２２】すなわち、車両の状態が、平坦地における
停車からの発進状態であるか否かを前後方向加速度セン
サ６１の出力値および車輪回転センサ５５の出力値から
判定する。なお、ここでは前後方向加速度センサ６１
は、加速度の測定を行う目的ではなく、勾配を検出する
ための勾配センサとして用いている。

【００２３】すなわち、前後方向加速度センサ６１が勾
配０°付近を示し、車輪回転センサ５５が車速零を示
し、この状態から車輪回転センサ５５の出力が車速の増
加を示せば、この車両は平坦地における停車からの発進
状態にあると判定できる。

【００２４】また、クラッチが完全にミート（接続）さ
れた状態であるか否かの判定をエンジン回転センサ６５
の出力値により行う。エンジン回転センサ６５の出力値
が１０００〜２０００ｒｐｍの範囲内であればクラッチ
が完全にミートされた状態と判定できる。

【００２５】マップ７０は、さまざまなアクセルストロ
ークに対応して多数の枚数が用意されており、それぞれ
のマップには、１０ｔ、１５ｔ、２０ｔ、２５ｔの目盛
りが水平方向の直線として設定されている。アクセルス
トロークの違いによって燃料噴射量は変化するため、ア
クセルストロークセンサ６４の出力にしたがって、多数
のマップの中から現在のアクセルストロークに対応する
マップが選択される（Ｓ８）。図１では、プロットが質
量２０ｔ近傍に描かれており、質量推定値として２０ｔ
を出力する。

【００２６】ここで、図２ないし図５を参照してマップ
７０の作成手順について説明する。図２は質量推定値１
０ｔであり、アクセルストロークが１００％踏み込まれ
た場合の例である。図２（ａ）は、横軸に時間をとり、
縦軸にエンジン回転速度をとる。図２（ａ）は、クラッ
チ回転速度も併記してあり、クラッチがミートしてから
１０００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍの範囲内を質量推定区
間として設定する。これは、１０００ｒｐｍ以下の燃料
噴射量は発進の仕方によって変動するためである。図２
（ｂ）は、横軸に時間をとり、縦軸に燃料噴射量をと
る。この質量推定区間では、図２（ｂ）に示すように、
燃料噴射量はほぼピークレベル付近にある。本発明の車
両の質量推定装置では、燃料噴射量が車両の質量に応じ
て変化する点に着目する。図２（ｂ）に示す質量推定区
間における燃料噴射量のレベルを平均すると、その平均
値は１０ｔを示す直線９０にほぼ近似する。このように
して、アクセルストローク１００％であり質量推定値１
０ｔの場合には、図２（ｂ）に示すように、１０ｔを示
す直線９０がマップ７０に設定される。

【００２７】さらに、図３は質量推定値２０ｔであり、
アクセルストロークが１００％踏み込まれた場合の例で
ある。図３（ｂ）を見ると、質量推定区間における燃料
噴射量の平均値は２０ｔを示す直線９１にほぼ近似して
いることがわかる。このようにして、アクセルストロー
ク１００％であり質量推定値２０ｔの場合には、図３
（ｂ）に示すように、２０ｔを示す直線９１がマップ７
０に設定される。同様に、図４は質量推定値１０ｔであ
り、アクセルストロークが６０％踏み込まれた場合の例
であり、図４（ｂ）に示す直線９２がマップ７０に設定
される。図５は質量推定値２０ｔであり、アクセルスト
ロークが６０％踏み込まれた場合の例であり、図５
（ｂ）に示す直線９３がマップ７０に設定される。この
ようにして、制御装置５１には、さまざまなアクセルス
トロークに対応する多数のマップ７０が設定される。

【００２８】なお、図２（ｃ）、図３（ｃ）、図４
（ｃ）、図５（ｃ）は、それぞれ横軸に時間をとり、縦
軸にアクセルストロークをとる。一般に、質量推定区間
は、発進直後の加速中の区間であり、アクセルストロー
クはほぼ一定となるため、質量推定に適していることが
わかる。なお、質量推定区間内でアクセルストロークが
変化した場合には、複数のマップ７０の中からそのアク
セルストロークに対応したマップ７０を選択することに
より対応することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
車種を選ばずに車両の質量を測定することができる。ま
た、連結されるトレーラの如何にかかわらずトラクタ側
でトレーラも含めた連結車の質量を推定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の車両の質量推定装置の要部ブロ
ック構成図。

【図２】本発明実施例のマップの作成手順を説明するた
めの図。

【図３】本発明実施例のマップの作成手順を説明するた
めの図。

【図４】本発明実施例のマップの作成手順を説明するた
めの図。

【図５】本発明実施例のマップの作成手順を説明するた
めの図。

【図６】従来の姿勢制御の全体構成例を示す図。

【図７】従来の姿勢制御装置のシステム構成図。

【図８】各センサの車両への実装例を示す斜視図。

【符号の説明】

１ 車両 ２ 姿勢制御装置 ３ 車両安定化制御装置（ＶＳＣ） ４ 電子制御制動装置 （ＥＢＳ） １１ センサ類 ５１ 制御装置 ５２ ヨーレイトセンサ ５３ 横方向加速度センサ ５４ｆ 前輪 ５４ｒ 後輪 ５５ 車輪回転センサ ５６ ブレーキ・ブースタ・アクチュエータ ５７ ブレーキ圧センサ ５８ 操舵ハンドル ５９ 操舵角センサ ６０ ロールレイトセンサ ６１ 前後方向加速度センサ ６２ ガバナ ６３ ガバナセンサ ６４ アクセルストロークセンサ ６５ エンジン回転センサ ７０ マップ ９０〜９３ 直線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン回転速度に対する燃料噴射量の
   関係を車両質量をパラメータとしてあらかじめ記録した
   マップを備え、 車両の勾配センサ、車輪回転センサ、アクセルストロー
   クセンサおよびエンジン回転センサの各出力により限定
   される一定条件の下に、前記エンジン回転速度に対する
   燃料噴射量の特徴に近似する特徴を有するマップを選択
   することにより車両質量を推定する手段を備えたことを
   特徴とする車両の質量推定装置。
2. 【請求項２】 前記一定条件は、車両が停車している状
   態から車両が発進しクラッチがミートした直後に成立す
   る条件である請求項１記載の車両の質量推定装置。