JP2000213981A - Vehicle mass calculation device - Google Patents

Vehicle mass calculation device

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JP2000213981A
JP2000213981A JP1901099A JP1901099A JP2000213981A JP 2000213981 A JP2000213981 A JP 2000213981A JP 1901099 A JP1901099 A JP 1901099A JP 1901099 A JP1901099 A JP 1901099A JP 2000213981 A JP2000213981 A JP 2000213981A
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driving force
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gradient
signal
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喜三郎 早川
Hiroyuki Yoshida
浩之 吉田
Masataka Osawa
正敬 大澤
Masuji Oshima
満寿治 大嶋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To remove the influence of a resistance caused by a grade when calculating a vehicle mass from a driving force by an engine, a traveling resistance and an acceleration of the vehicle. SOLUTION: A true driving force F of a vehicle is calculated by drawing a traveling resistance from a vehicle driving force by an engine at a true driving force calculation part 26. An acceleration α in a forward/backward direction of the vehicle is calculated by an acceleration sensor 30. A relationship of the driving force F, the acceleration α, the vehicle mass M and a road grade Θis represented by a formula: α=F/M-gsinΘ. Since the grade Θ only has a low frequency component which is not timely and rapidly varied, an influence of the grade Θ can be removed from the true driving force F and the acceleration α by processing with high pass filters 28, 32 of a predetermined cut off frequency. The vehicle mass can be determined by the formula based on the true driving force F and the acceleration α after filter-processing without receiving the influence of the grade Θ.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動変速機の変速
タイミングの決定などに利用される車両質量を算出する
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for calculating a vehicle mass used for determining a shift timing of an automatic transmission.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、自動変速機の変速制御は、アクセ
ルペダルの操作量や車速のみならず、走行中の道路の勾
配や車両の質量など、様々な因子に基づき変速タイミン
グ、変速段を決定し、より効率がよく、搭乗者の感性に
適合した制御を実現しようとしている。
2. Description of the Related Art At present, the shift control of an automatic transmission determines a shift timing and a shift speed based on not only the operation amount of an accelerator pedal and a vehicle speed but also various factors such as a gradient of a running road and a mass of a vehicle. The aim is to achieve more efficient control that is suited to the passenger's sensitivity.

【0003】従来、自動変速機は、いわゆる自家用乗用
車を中心に普及してきたが、現在タクシーや路線バスな
ど業務用の車両にも普及している。自家用乗用車の場
合、搭乗者数が比較的少ないので、車両の質量が大きく
変化するということがあまりなく、変速機の制御におい
て車両質量を変数として取り扱う必要性がそれほど高く
はなかった。しかし、路線バスなどは、搭乗者数によっ
て、車両の質量が大きく変化するので、変速制御におい
ても、車両の質量を固定値とせず、変数として取り扱う
ことが好ましい。また、乗用車においても、近年いわゆ
るミニバン形式の乗車定員の比較的多い車両が普及し、
これらの車両においても車両質量を変数として取り扱う
必要が生じてきている。また、従来のいわゆる4ドアセ
ダン形式の乗用車においても、より精度の高い変速制御
の要請がある。
[0003] Conventionally, automatic transmissions have prevailed mainly in so-called private passenger cars, but are now also prevalent in commercial vehicles such as taxis and route buses. In the case of a private car, the number of occupants is relatively small, so that the mass of the vehicle does not change much. Therefore, it is not necessary to treat the vehicle mass as a variable in the control of the transmission. However, in the case of a route bus or the like, the mass of the vehicle greatly changes depending on the number of passengers. Therefore, it is preferable to treat the mass of the vehicle as a variable instead of a fixed value even in the shift control. In recent years, as for passenger cars, vehicles with a relatively large number of so-called minivan-type passengers have become widespread,
In these vehicles, it is necessary to treat the vehicle mass as a variable. There is also a demand for more accurate shift control in a conventional so-called four-door sedan type passenger car.

【0004】車両質量を測定する方法として、車両の静
的な状態におけるサスペンションのストローク量を測定
する方法や、サスペンションに設けられた荷重センサに
より測定する方法が考えられるが、これらの方法では、
測定を実行するのは、車両が静止した状態に限定され
る。
As a method of measuring the vehicle mass, a method of measuring a stroke amount of a suspension in a static state of the vehicle and a method of measuring with a load sensor provided on the suspension are conceivable.
The measurement is performed only when the vehicle is stationary.

【0005】車両走行中において車両質量を測定する方
法として、加速度と駆動力の関係に基づく方法が知られ
ている。すなわち、所定の駆動力を発生しているときに
得られる加速度が小さければ車両質量が大きいと判断
し、加速度が大きければ車両質量が小さいと判断する方
法である。
[0005] As a method of measuring the vehicle mass while the vehicle is running, a method based on the relationship between acceleration and driving force is known. That is, it is a method of determining that the vehicle mass is large if the acceleration obtained when the predetermined driving force is generated is small, and determining that the vehicle mass is small if the acceleration is large.

【0006】特開平6−147304号公報において
は、アクセルペダルを踏み込んだときの車両の加速度、
車両の速度およびスロットルバルブの開度を示す時系列
の信号を入力とするニューラルネットワークにより、車
両質量の算出を行う技術が開示されている。また、特開
平6−201523号公報には、一定の勾配の道路を走
行中かつスロットルバルブ開度の変化が小さな状態にお
いて、車両の加速度、速度、スロットルバルブ開度を検
出し、スロットルバルブ開度が異なる二つの状態におけ
る比較を行うことによって、車両質量の測定を行ってい
る。これらの方法によれば、車両の走行中に車両質量を
求めることができる。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-147304, the acceleration of a vehicle when an accelerator pedal is depressed,
2. Description of the Related Art There is disclosed a technique for calculating a vehicle mass using a neural network that inputs a time-series signal indicating a vehicle speed and a throttle valve opening degree. Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-201523 discloses that, while traveling on a road having a constant gradient and a change in the throttle valve opening is small, the acceleration, speed, and throttle valve opening of the vehicle are detected and the throttle valve opening is detected. The vehicle mass is measured by comparing two different states. According to these methods, the vehicle mass can be obtained while the vehicle is running.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平6−1
47304号公報では、道路の勾配に関する考察は何ら
なされておらず、平地でなければ正確な車両質量の算出
を行うことができない。また、特開平6−201523
号公報においては、比較する二つの状態の勾配が等しく
なければ、正確な車両質量の算出を行うことができな
い。以上のように、前述の二つの公報に開示された技術
によれば、車両質量を正確に求めるためには、道路の勾
配を正確に検出しなければならないという問題があっ
た。
However, Japanese Patent Application Laid-Open No.
In Japanese Patent No. 47304, no consideration is given to the gradient of a road, and accurate calculation of vehicle mass cannot be performed unless the ground is flat. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-201523
In the publication, accurate calculation of the vehicle mass cannot be performed unless the gradients of the two states to be compared are equal. As described above, according to the techniques disclosed in the above two publications, there is a problem that the gradient of the road must be accurately detected in order to accurately determine the vehicle mass.

【0008】本発明は、車両の動的な状態において、道
路の勾配に影響されることなく、車両質量の算出を行う
ことを目的とする。
An object of the present invention is to calculate a vehicle mass in a dynamic state of a vehicle without being affected by a gradient of a road.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明にかかる車両質量算出装置は、車両の前後
方向の加速度を算出し、加速度信号を得る加速度算出手
段と、原動機による駆動力から駆動力信号を得る駆動力
算出手段と、前記加速度信号から道路勾配の影響を除去
し、処理加速度信号を得る第1の信号処理手段と、前記
駆動力信号から道路勾配の影響を除去し、処理駆動力信
号を得る第2の信号処理手段と、前記処理加速度信号と
前記処理駆動力信号に基づき車両質量を算出する車両質
量算出手段と、を有している。
In order to solve the above-mentioned problems, a vehicle mass calculating apparatus according to the present invention calculates acceleration in the front-rear direction of a vehicle and obtains an acceleration signal. A driving force calculating unit that obtains a driving force signal from a force, a first signal processing unit that obtains a processed acceleration signal by removing an influence of a road gradient from the acceleration signal, and a driving signal calculating unit that removes an effect of a road gradient from the driving force signal. A second signal processing means for obtaining a processing driving force signal; and a vehicle mass calculating means for calculating a vehicle mass based on the processing acceleration signal and the processing driving force signal.

【0010】車両に働く力と車両の加速度の関係は、運
動方程式
The relationship between the force acting on the vehicle and the acceleration of the vehicle is expressed by the equation of motion.

【数1】 (車両に働く力)=(車両の質量)×(車両の加速度) で表され、前記働く力と前記加速度が分かれば、車両質
量を算出することができる。車両に働く力の中には、原
動機による駆動力、転がり抵抗などの摩擦抵抗、空気抵
抗、さらに道路勾配による抵抗などが含まれる。勾配に
よる抵抗以外の力は、走行速度、スロットルバルブ開度
などの条件が定まればあらかじめ求めておくことができ
るものである。一方、勾配による抵抗は、車両がそのと
き走行している道路の勾配であるから、車両本体の特性
ではないので、あらかじめ求めておくことはできない。
しかし、一定の勾配の道路(平坦路も含む)を走行して
いる場合には、勾配による抵抗は定数となり、時系列に
おいては、直流成分しか有さない。したがって、この成
分を除去すれば、勾配の影響を受けない運動方程式を得
ることができる。また、一定の勾配でなくても、勾配の
変化が、勾配による抵抗に与える周波数帯を特定できれ
ば、この周波数帯を除去して、勾配の影響を受けない運
動方程式を得ることができる。さらには、転がり抵抗な
どの摩擦抵抗、空気抵抗なども変化の周波数は低く、道
路勾配と同様に影響を除去することができる。
## EQU00001 ## (force acting on the vehicle) = (mass of the vehicle) .times. (Acceleration of the vehicle). If the acting force and the acceleration are known, the vehicle mass can be calculated. The forces acting on the vehicle include driving force of the prime mover, frictional resistance such as rolling resistance, air resistance, and resistance due to road gradient. The force other than the resistance due to the gradient can be obtained in advance if conditions such as the running speed and the throttle valve opening are determined. On the other hand, the resistance due to the gradient is not a characteristic of the vehicle body because it is a gradient of a road on which the vehicle is traveling at that time, and therefore cannot be obtained in advance.
However, when the vehicle is traveling on a road with a constant gradient (including a flat road), the resistance due to the gradient becomes a constant, and has only a DC component in a time series. Therefore, if this component is removed, an equation of motion that is not affected by the gradient can be obtained. In addition, even if the gradient is not constant, if a frequency band in which the change in the gradient gives resistance to the gradient can be specified, the frequency band can be removed and an equation of motion that is not affected by the gradient can be obtained. Furthermore, the frictional resistance such as the rolling resistance, the air resistance, and the like also have a low frequency of change, and the influence can be removed as in the case of the road gradient.

【0011】したがって、第1および第2の信号処理手
段は、勾配の影響が表れる周波数帯域を除去するフィル
タとすることができる。さらに、前述のように、一定勾
配の影響は直流成分として現れ、勾配に変化がある場合
であっても低周波成分であると考えられるので、低周波
成分を除去するハイパスフィルタであることが好まし
い。
Therefore, the first and second signal processing means can be a filter for removing a frequency band in which the influence of the gradient appears. Furthermore, as described above, the effect of the constant gradient appears as a DC component, and is considered to be a low-frequency component even when the gradient changes, so that a high-pass filter that removes the low-frequency component is preferable. .

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態(以下
実施形態という)について説明する。車両の前後方向の
運動方程式は、車両質量をM、加速度をα、車両に働く
力のうち道路勾配による力を除いたものをF、道路勾配
をΘ、重力加速度をgとすれば、
Embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described below. The equation of motion of the vehicle in the front-rear direction is as follows, where M is the vehicle mass, α is the acceleration, F is the force acting on the vehicle, excluding the road gradient force, 道路 is the road gradient, and g is the gravitational acceleration.

【数2】M×α=F−MgsinΘ ・・・(1) と表される。力Fは、原動機による駆動力から走行抵抗
を差し引いたものであり、以降これを正味駆動力と記
す。原動機による駆動力と、アクセルペダルの操作量や
スロットルバルブ開度などの運転者の要求操作量、原動
機の回転速度、総変速比などとの関係をあらかじめ求め
ておけば、ある原動機の運転状態における駆動力を算出
することができる。また、走行抵抗は、転がり抵抗など
の車両速度に影響を受けない摩擦抵抗と、ほぼ車両速度
の2乗に比例する空気抵抗の和であり、その車両の特性
としてあらかじめ求めておけば、ある車両速度のときの
走行抵抗も、算出することができる。したがって、走行
中のある時点における、車両の正味駆動力Fは、算出す
ることが可能である。車両の加速度αは、速度センサの
微分値として、または加速度センサの出力として得るこ
とができる。
## EQU2 ## M × α = F−MgsinΘ (1) The force F is obtained by subtracting the running resistance from the driving force of the prime mover, and is hereinafter referred to as a net driving force. If the relationship between the driving force of the prime mover, the amount of operation required by the driver such as the operation amount of the accelerator pedal and the throttle valve opening, the rotation speed of the prime mover, the total gear ratio, etc. is obtained in advance, the operation in a certain prime mover The driving force can be calculated. The running resistance is the sum of the frictional resistance that is not affected by the vehicle speed, such as rolling resistance, and the air resistance that is approximately proportional to the square of the vehicle speed. The running resistance at speed can also be calculated. Therefore, the net driving force F of the vehicle at a certain point during traveling can be calculated. The acceleration α of the vehicle can be obtained as a differential value of the speed sensor or as an output of the acceleration sensor.

【0013】車両質量Mは、搭乗者数、積載された荷物
の量などの変化を考慮して、初期質量mに対して変化す
る値とする。車両質量変動パラメータをθとすれば、車
両質量Mは、
The vehicle mass M is a value that changes with respect to the initial mass m in consideration of changes in the number of passengers, the amount of loaded luggage, and the like. If the vehicle mass variation parameter is θ, the vehicle mass M is

【数3】M=θm ・・・(2) と表される。式(2)より式(1)は、## EQU3 ## M = θm (2) From equation (2), equation (1) is

【数4】α=F/(θm)−gsinΘ ・・・(3) と書き直せる。勾配一定の道路(平坦路はΘ=0)を走
行中であれば、式(3)において、勾配抵抗にかかる項
(−gsinΘ)は定数となり、加速度αの直流成分のみ
に影響する。したがって、加速度αを表す信号と正味駆
動力Fを表す信号から直流成分を除いた信号を用いれ
ば、一定勾配の影響を受けない運動方程式を得ることが
できる。
Α = F / (θm) −g sinΘ (3) If the vehicle is traveling on a road with a constant slope (平坦 = 0 on a flat road), in equation (3), the term (−g sin Θ) relating to the slope resistance becomes a constant and affects only the DC component of the acceleration α. Therefore, by using a signal obtained by removing the DC component from the signal representing the acceleration α and the signal representing the net driving force F, a motion equation that is not affected by a constant gradient can be obtained.

【0014】しかし、道路勾配Θは一定ではなく、一般
的には変化するものであるが、その変化は比較的緩やか
な変化であり、加速度αの低周波成分にのみ影響する。
したがって、加速度αと正味駆動力Fを表すそれぞれの
信号について、直流成分だけでなくある周波数以下の信
号を除去することで、勾配が変化する場合であっても、
勾配の影響を受けない運動方程式を得ることができる。
所定の周波数以下の信号を除去した加速度をα、正味駆
動力をとすれば、式(3)は、
However, although the road gradient Θ is not constant and generally changes, the change is relatively gradual and affects only the low-frequency component of the acceleration α.
Therefore, for each signal representing the acceleration α and the net driving force F, even if the gradient changes by removing not only the DC component but also a signal below a certain frequency,
An equation of motion that is not affected by the gradient can be obtained.
Assuming that the acceleration from which a signal below a predetermined frequency is removed is α and the net driving force is F , equation (3)

【数5】α/(θm)−gsinΘ ・・・(4) と書き直せる。ここで、項(−gsinΘ)は、除去しき
れなかった勾配抵抗または加速度α、正味駆動力Fの測
定誤差に起因する項と考えれられる。誤差を含む値から
真値を求める方法は、公知の方法があり、これを用い
て、車両質量変動パラメータθまたは車両質量Mを求め
ることができる。
Α = F / (θm) −g sin Θ (4) Here, the term (−g sin Θ ) is considered to be a term caused by a measurement error of the gradient resistance or acceleration α and the net driving force F that cannot be completely removed. There is a known method for obtaining a true value from a value including an error, and the vehicle mass variation parameter θ or the vehicle mass M can be obtained using the known method.

【0015】次に、勾配の影響が、どの程度の周波数ま
で表れるかについて検討する。前述するように、勾配が
一定であれば、加速度αに与える影響は直流成分のみで
あるから、勾配がある値から別の値に変化する間の周波
数特性のみ検討すればよい。すなわち、ある周波数以下
の信号を除去すれば、自ずと直流成分が除去され、一定
勾配のときの勾配の影響も排除される。道路勾配が変化
する部分における衝撃緩和の道路設計の基準として道路
構造令がある。衝撃緩和が必要ないということは、それ
だけ勾配変化が少ないと考えられるから、前記道路構造
令に示された勾配変化が、勾配変化の最も大きい例、す
なわちより高周波の影響を与える場合と考えることがで
きる。したがって、この道路構造令に示された勾配変化
について除去できるようなカットオフ周波数を設定すれ
ば、他の道路の勾配変化の影響も除去できる。
Next, it will be examined to what frequency the effect of the gradient appears. As described above, if the gradient is constant, only the DC component has an effect on the acceleration α. Therefore, only the frequency characteristics during the period when the gradient changes from one value to another value may be considered. That is, if a signal below a certain frequency is removed, the DC component is naturally removed, and the influence of the gradient at a constant gradient is also eliminated. There is a road structure decree as a standard of road design for impact mitigation in a portion where the road gradient changes. The fact that impact mitigation is not required means that the slope change is considered to be small, so it may be considered that the slope change indicated in the road structure order is the largest example of the slope change, that is, the case where a higher frequency is affected. it can. Therefore, by setting a cutoff frequency that can remove the gradient change indicated in this road structure order, the influence of the gradient change on other roads can also be removed.

【0016】図1には、道路構造令に定める勾配の変化
する部分の仕様が示されている。図2に示すような、勾
配ΘAから勾配ΘBに変化する道路において、干渉部分の
長さ孤ABの長さが定められている。図1に示す必要縦
断曲線長Lは、
FIG. 1 shows the specification of a portion where the gradient changes according to the Road Structure Ordinance. As shown in FIG. 2, the road changes from the gradient theta A gradient theta B, length length of arc AB of the interference portion is defined. The required longitudinal curve length L shown in FIG.

【数6】 で表される。必要縦断曲線長4.4m/%の道路を、設
計速度の2倍の速度に相当する80km/hで通過した
ときの勾配Θの時間変化を示す関数Θ(t)を周波数分析
すると、図3の実線で示される周波数分布が得られる。
なお、図3中一点鎖線で示す分布は、通過速度がより低
い場合のものである。このように、道路の勾配が変化し
ている部分を、設計速度の2倍の速度で通過しても、関
数Θ(t)は、ほぼ周波数1Hz以下の成分しか有してい
ない。したがって、この周波数帯域を除去できるハイパ
スフィルタを用いて、加速度の信号α、正味駆動力の信
号Fを処理すれば、勾配の影響を除去することができ
る。図4に示されるように、実際の道路(右側の図に示
されるような勾配の道路)を通過した際の勾配変化の関
数Θ(t)について周波数分析しても、ほぼ1Hz以下の
成分のみ有していることが分かる。すなわち、勾配の変
化がもつ周波数成分は高々2Hzしかない。一方、駆動
力の変化は、2Hz以上の領域においても、勾配の変化
に比べて、大きな成分を有している。図5は、駆動力の
変化にほぼ対応するスロットルバルブ開度の変化を周波
数分析した例を示す図である。(a)に示す走行状態に
おける、スロットルバルブ開度の周波数分析の結果が
(b)に示されている。そこで、2Hzのカットオフ周
波数を有するハイパスフィルタで処理した加速度αおよ
び正味駆動力、すなわち加速度と正味駆動力の高周波
成分において、式(4)を用いて車両質量M(=θm)
を算出すことができる。なお、前記カットオフ周波数の
値(2Hz)は、走行実験などにより適切な値の定める
ことができ、2Hzに限定されるものではない。
(Equation 6) It is represented by A frequency analysis of a function Θ (t) showing a time change of a gradient と き when passing through a road having a required vertical curve length of 4.4 m /% at 80 km / h, which is twice as fast as the design speed, is shown in FIG. The frequency distribution shown by the solid line is obtained.
The distribution indicated by the dashed line in FIG. 3 is for the case where the passing speed is lower. As described above, even when the vehicle passes through a portion where the gradient of the road is changing at twice the design speed, the function Θ (t) has only a component having a frequency of approximately 1 Hz or less. Therefore, if the acceleration signal α and the net driving force signal F are processed using a high-pass filter capable of removing this frequency band, the influence of the gradient can be removed. As shown in FIG. 4, even if the frequency analysis is performed on the function Θ (t) of the gradient change when passing through an actual road (a road having a gradient as shown in the right-side diagram), only a component of approximately 1 Hz or less is obtained. It turns out that it has. That is, the frequency component of the change in the gradient is only 2 Hz at most. On the other hand, the change in the driving force has a larger component than the change in the gradient even in a region of 2 Hz or more. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a frequency analysis of a change in the throttle valve opening substantially corresponding to a change in the driving force. (B) shows the result of frequency analysis of the throttle valve opening in the running state shown in (a). Therefore, in the acceleration α and the net driving force F 2 processed by the high-pass filter having the cutoff frequency of 2 Hz, that is, in the high-frequency components of the acceleration and the net driving force, the vehicle mass M (= θm) is calculated using Expression (4).
Can be calculated. The value (2 Hz) of the cutoff frequency can be set to an appropriate value by a driving experiment or the like, and is not limited to 2 Hz.

【0017】次に、車両質量変動パラメータθの算出方
法の一例について説明する。式(4)に関し、項(−g
sinΘ)を残差eとすれば、式(4)は、
Next, an example of a method of calculating the vehicle mass fluctuation parameter θ will be described. Regarding equation (4), the term (−g
Assuming that sin ) is the residual e, equation (4) becomes

【数7】α(k)=(k)/(θm)+e(k) ・・・(5) と表すことができる。ただし、kは、サンプリング回数
を示す。
Α (k) = F (k) / (θm) + e (k) (5) Here, k indicates the number of times of sampling.

【0018】式(5)より車両質量変動パラメータθを
算出すれば、車両質量Mを求めることができる。式
(5)において、残差e(k)を無視すれば、直ちにパラ
メータθを求めることができるが、残差e(k)が無視で
きない場合、逐次最小二乗法を用いるなどしてパラメー
タθの推定をすることができる。推定に用いる入力u
を、
By calculating the vehicle mass variation parameter θ from equation (5), the vehicle mass M can be obtained. In the equation (5), if the residual e (k) is ignored, the parameter θ can be obtained immediately. However, if the residual e (k) cannot be ignored, the parameter θ of the parameter An estimate can be made. Input u used for estimation
To

【数8】u=/m ・・・(6) と置くと、推定ゲインknは、## EQU8 ## If u = F / m (6), the estimated gain kn becomes

【数9】 kn(k+1)=Pn(k)u(k+1)/{λ+u(k+1)Pn(k)u(k+1)} ・・・(7) と表せる。ここで、Pnは推定ゲインパラメータで初期
値は十分大きな整数例えば1000と選び、
Kn (k + 1) = Pn (k) u (k + 1) / {λ + u (k + 1) Pn (k) u (k + 1)} (7) Here, Pn is an estimated gain parameter, and an initial value is selected as a sufficiently large integer, for example, 1000.

【数10】 Pn(k+1)={1−kn(k+1)u(k+1)}Pn(k)/λ ・・・(8) により逐次更新する。また、λは忘却係数で、例えば
0.99と選ぶ。以上より車両質量変動パラメータθ
は、
Pn (k + 1) = {1−kn (k + 1) u (k + 1)} Pn (k) / λ (8) Λ is a forgetting factor, for example, 0.99. From the above, the vehicle mass fluctuation parameter θ
Is

【数11】 θ(k+1)=θ(k)+kn(k+1){y(k+1)−u(k+1)θ(k)} ・・・(9) と表せる。ここで、y(k+1)=α(k)である。したがっ
て、サンプリング周期(k+1)において推定される車両質
量Mはθ(k+1)mと表される。
(11) θ (k + 1) = θ (k) + kn (k + 1) {y (k + 1) −u (k + 1) θ (k)} (9) Here, y (k + 1) = α (k). Therefore, the vehicle mass M estimated in the sampling period (k + 1) is represented as θ (k + 1) m.

【0019】図6には、本実施形態の車両質量測定装置
の構成ブロック図が示されている。エンジン駆動力算出
部10は、スロットルバルブ開度センサ12、エンジン
回転速度センサ14の検出値から、これらの検出値に対
応するエンジン出力をエンジン出力記憶部16から読み
出す。さらに、変速段センサ18の検出値から、変速比
に基づき駆動輪出力求め、タイヤ動半径などから駆動輪
におけるエンジンによる車両の駆動力を算出する。エン
ジン出力記憶部16には、あらかじめスロットルバルブ
開度とエンジン回転速度に対応するエンジン出力が記憶
されている。さらに、定常値だけでなく過渡特性も考慮
したデータが記憶されることが好ましい。一方、走行抵
抗算出部20は、車両速度センサ22の検出値から、こ
の検出値に対応する走行抵抗を走行抵抗記憶部24から
読み出し、走行抵抗を算出する。走行抵抗記憶部24
は、走行抵抗を車両速度に対するマップとして記憶して
もよく、また走行抵抗曲線を示す関数として記憶してお
くこともできる。正味駆動力算出部26は、エンジンに
よる車両の駆動力から走行抵抗を減じることにより、勾
配抵抗を除く車両に働く力(正味駆動力)を算出する。
正味駆動力の時系列信号Fを、ハイパスフィルタ28を
通過させることにより、処理正味駆動力信号を得る。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the vehicle mass measuring apparatus according to the present embodiment. The engine driving force calculation unit 10 reads an engine output corresponding to these detection values from the engine output storage unit 16 from the detection values of the throttle valve opening sensor 12 and the engine rotation speed sensor 14. Further, a drive wheel output is calculated based on the gear ratio based on the detected value of the gear position sensor 18, and a driving force of the engine by the engine on the drive wheel is calculated based on the tire radius. The engine output corresponding to the throttle valve opening and the engine speed is stored in the engine output storage unit 16 in advance. Further, it is preferable that data considering not only steady values but also transient characteristics is stored. On the other hand, the running resistance calculation unit 20 reads the running resistance corresponding to the detected value from the running speed storage unit 24 from the detected value of the vehicle speed sensor 22, and calculates the running resistance. Running resistance storage unit 24
May store the running resistance as a map for the vehicle speed, or may be stored as a function indicating the running resistance curve. The net driving force calculation unit 26 calculates a force (net driving force) acting on the vehicle excluding the gradient resistance by subtracting the running resistance from the driving force of the vehicle by the engine.
The processed net driving force signal F is obtained by passing the time series signal F of the net driving force through the high-pass filter 28.

【0020】一方、加速度センサ30の出力の時系列信
号αも、ハイパスフィルタ32を通過させて、処理加速
度信号αを得る。加速度は、車両速度センサ22の出力
値を微分することによっても得られる。逆に、車両速度
は、加速度センサ30の出力値を積分することによって
も得ることができる。
On the other hand, the time-series signal α output from the acceleration sensor 30 is also passed through the high-pass filter 32 to obtain a processed acceleration signal α . The acceleration can also be obtained by differentiating the output value of the vehicle speed sensor 22. Conversely, the vehicle speed can also be obtained by integrating the output value of the acceleration sensor 30.

【0021】処理正味駆動力信号および処理加速度信
αに基づき車両質量算出部34にて車両質量を算出す
ることができる。前述のように、逐次最小二乗法により
車両質量の算出を行う場合は、車両質量の変動パラメー
タθを変動パラメータ推定部36が推定し、これと車両
質量の初期値mに基づき車両質量Mが算出される。
The vehicle mass can be calculated by the vehicle mass calculator 34 based on the processed net driving force signal F and the processed acceleration signal α . As described above, when calculating the vehicle mass by the sequential least squares method, the fluctuation parameter estimation unit 36 estimates the fluctuation parameter θ of the vehicle mass, and calculates the vehicle mass M based on this and the initial value m of the vehicle mass. Is done.

【0022】図7および図8は、車両の本実施形態によ
り車両質量の算出例である。図7に示される変化する勾
配の道路を同図に示されるスロットル開度で、走行した
ときの車両質量の算出結果が図8に示されている。図8
より、勾配が変化していても車両質量が真値に近づいて
いくことが分かる。
FIGS. 7 and 8 show examples of calculating the vehicle mass according to this embodiment of the vehicle. FIG. 8 shows the calculation result of the vehicle mass when the vehicle travels on the road with the changing gradient shown in FIG. 7 at the throttle opening shown in FIG. FIG.
From this, it can be seen that the vehicle mass approaches the true value even if the gradient changes.

【0023】なお、図6に示す各算出部は、実際には、
所定のプログラムに従い作動するCPU(中央処理装
置)であり、各記憶部はROM(リードオンリーメモ
リ)などの周知の記憶手段である。また、図6に示す実
施形態においては、原動機をエンジンとして説明した
が、電動機およびエンジンと電動機の組合せなど、原動
機の形態はどのようなものであってもよい。さらに、本
実施形態では、原動機による駆動力から走行抵抗を差し
引いた正味駆動力の信号をハイパスフィルタに入力した
が、走行抵抗の変化の周波数が道路勾配の変化の周波数
と同等以下であれば、原動機の駆動力の信号をハイパス
フィルタに入力してもよい。
Note that each calculation unit shown in FIG.
It is a CPU (Central Processing Unit) that operates according to a predetermined program, and each storage unit is a well-known storage unit such as a ROM (Read Only Memory). In the embodiment shown in FIG. 6, the prime mover is described as an engine. However, the prime mover may have any form such as an electric motor and a combination of an engine and an electric motor. Furthermore, in the present embodiment, the signal of the net driving force obtained by subtracting the running resistance from the driving force of the prime mover is input to the high-pass filter, but if the frequency of the changing running resistance is equal to or less than the frequency of the changing road gradient, The signal of the driving force of the prime mover may be input to the high-pass filter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 道路の衝撃緩和に必要な勾配変化の仕様を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing specifications of a gradient change required for cushioning a road.

【図2】 図1に示される道路勾配の変化する部分の縦
断曲線を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a longitudinal curve of a portion where a road gradient shown in FIG. 1 changes.

【図3】 図1に示される道路勾配の変化する部分を所
定の速度で通過したときの勾配の時間変化を示す関数Θ
(t)を周波数分析した結果を示す図である。
FIG. 3 is a function を showing a time change of a gradient when the vehicle passes through a changing portion of the road gradient shown in FIG. 1 at a predetermined speed.
It is a figure showing the result of having performed frequency analysis of (t).

【図4】 図示する道路勾配を通過したときの勾配の時
間変化を示す関数Θ(t)を周波数分析した結果を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram showing a result of frequency analysis of a function Θ (t) indicating a time change of a gradient when the vehicle passes through an illustrated road gradient.

【図5】 スロットルバルブ開度(駆動力)の時間変化
の周波数分析結果を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a frequency analysis result of a time change of a throttle valve opening (driving force).

【図6】 本実施形態の車両質量算出装置の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a vehicle mass calculation device according to the present embodiment.

【図7】 シミュレーション条件を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing simulation conditions.

【図8】 図7に示す条件で行った本実施形態のシミュ
レーションの結果を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a result of a simulation of the present embodiment performed under the conditions shown in FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

26 正味駆動力算出部、28,32 ハイパスフィル
タ、30 加速度センサ、34 車両質量算出部。
26 Net driving force calculator, 28, 32 High pass filter, 30 acceleration sensor, 34 Vehicle mass calculator.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大澤 正敬 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 大嶋 満寿治 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masataka Osawa 41-cho, Yokomichi, Nagakute-machi, Aichi-gun, Aichi Prefecture Inside Toyota Central Research Institute, Inc. (72) Inventor Masuji Oshima Nagakute-machi, Aichi-gun, Aichi No. 41, Changchun Yokomichi 1 Toyota Central Research Laboratory Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 車両の前後方向の加速度を算出し、加速
度信号を得る加速度算出手段と、 原動機による駆動力から駆動力信号を得る駆動力算出手
段と、 前記加速度信号から道路勾配の影響を除去し、処理加速
度信号を得る第1の信号処理手段と、 前記駆動力信号から道路勾配の影響を除去し、処理駆動
力信号を得る第2の信号処理手段と、 前記処理加速度信号と前記処理駆動力信号に基づき車両
質量を算出する車両質量算出手段と、を有する車両質量
算出装置。
1. An acceleration calculating means for calculating an acceleration signal in a longitudinal direction of a vehicle to obtain an acceleration signal, a driving force calculating means for obtaining a driving force signal from a driving force of a motor, and removing an influence of a road gradient from the acceleration signal. A first signal processing means for obtaining a processing acceleration signal; a second signal processing means for removing an influence of a road gradient from the driving force signal to obtain a processing driving signal; and the processing acceleration signal and the processing drive A vehicle mass calculating unit configured to calculate a vehicle mass based on the force signal.
【請求項2】 請求項1に記載の車両質量算出装置であ
って、 前記第1の信号処理手段は、所定周波数以下の帯域を除
去する第1のハイパスフィルタであり、 前記第2の信号処理手段は、前記所定周波数以下の帯域
を除去する第2のハイパスフィルタである、車両質量算
出装置。
2. The vehicle mass calculating device according to claim 1, wherein the first signal processing means is a first high-pass filter that removes a band below a predetermined frequency, and wherein the second signal processing is performed. The means is a second high-pass filter that removes a band below the predetermined frequency.
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