JP2002286535A - 車両重量の推定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 車両の荷物の積み込み、積み下ろし等があっ
ても正確に車両重量の推定できる車両重量の推定装置を
提供すること。 【解決手段】 車輪速信号２、エンジン回転数信号３、
変速機のタービン回転数信号４、スロットル開度信号５
から車両重量を推定するコントローラ１０を備えた車両
重量推定装置において、車両のパーキングブレーキスイ
ッチの作動信号２２又は車両のパワーテイクオフ装置の
作動信号２４を検出したときに、既に検出した車両重量
に関する推定値を抹消し、新たに車両重量を推定するこ
とを特徴とする車両重量の推定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、これに限定する意
図はないが、例えば車両の自動変速機の変速制御に使用
される車両重量の推定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両重量の推定装置として、特開
平１１−２１１５４８号公報に開示されたものがある。
これには、ある条件下で車両重量を推定する方法が記載
されている。一般的に、車両重量の推定値の精度を向上
させるためには、推定された重量値の複数のデータを平
均化することが考えられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】推定された重量値の複
数のデータを平均化する場合、平均値演算中に車両の荷
物の積み込み、或いは積み下ろし等があったときは、デ
ータの平均値の精度が大きく低下するという問題が発生
する。

【０００４】車両重量推定値の平均値の精度を向上させ
るため、車両の自動変速機のシフトレンジがパーキング
レンジにあるときに、車両が荷物の積み込み又は積み下
ろしに好適な駐車状態であると判断し、演算した推定値
の平均値をキャンセルして、新たに車両重量を推定する
ものはあった。

【０００５】これによれば、車両の自動変速機のシフト
レンジをパーキングレンジにした上で、荷物の積み込み
或いは積み下ろしが成された場合はよいが、車両の自動
変速機のシフトレンジがパーキングレンジ以外のレンジ
にされたまま荷物の積み込み或いは積み下ろしが行われ
た場合まで対応できていない。

【０００６】又、工事用トラック、コンクリートミキサ
ー車のような、パワーテイクオフ装置付車両の場合、車
両が走行しながら積荷を下ろす場合もあるため、車両の
駐車を検出して新たに車両重量を推定するものでは、こ
れらの車両には適用できない。

【０００７】そこで本発明は、上記問題点を解決すべ
く、車両の荷物の積み込み、積み下ろし等があっても正
確に車両重量を推定できる車両重量の推定装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、車両の挙動を検出する車両挙動検
出手段と、前記車両挙動検出手段の検出情報から車両重
量を推定する車両重量推定手段を備えた車両重量推定装
置において、車両のパーキングブレーキスイッチの作動
信号又は車両のパワーテイクオフ装置の作動信号を検出
したときに、既に検出した車両重量に関する推定値を抹
消し、前記車両重量推定手段によって、新たに車両重量
を推定することを特徴とする車両重量の推定装置とし
た。

【０００９】請求項１の発明によると、車両のパーキン
グブレーキスイッチの作動信号又は車両のパワーテイク
オフ装置の作動信号を検出したときに、既に検出した車
両重量に関する推定データを抹消し、新たに車両重量を
推定するため、車両の荷物の積み込み、積み下ろし等が
あっても正確に車両重量を推定できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１１】図１は、車両登坂時の力学的な状態図を示
しており、ここで、坂道の路面勾配をθ，商用車の重量
をｍとした場合、路面の斜面分力はｍｇｓｉｎθとな
る。また、このときのタイヤトルクをＴｒ，タイヤ半径
をｒ，Ｓ（Ｖ）を空力抵抗トルクＴａと転がり抵抗トル
クＴｒを含んだ車速依存関数（２次関数），重力加速度
をｇとすれば、斜面方向の加速度αは、運動方程式より
ｍα ＝ Ｔｒ ／ ｒ− ｍｇｓｉｎθ − Ｓ
（Ｖ）となる。この場合、駆動トルク（ここでは、タイ
ヤトルクをいう）Ｔはセンサを用いて求めることも推定
により求めることが可能であり、例えば、プロペラシャ
フトに設けられたトルクセンサからの出力により求めて
も良いし、センサを用いずにエンジントルクマップ、ト
ルクコンバータトルクマップ等の特性マップから求めて
も良い。

【００１２】この式を用いて車両重量推定は車両挙動が
発生するとき、つまり、変速機８が１速から２速へとシ
フトアップする（１−２速変速）ときに、車両重量と路
面勾配により推定演算を行うようにした。具体的には、
変速前の状態における車両加速度α１とそのときの駆動
トルクＴ１、変速後における車両加速度α２とそのとき
の駆動トルクＴ２、変速前の車両または車輪速度Ｖ１、
変速後の車両または車輪速度Ｖ２とすると、次式のよう
に表わされる。

【００１３】 α１ ＝ Ｔ１／ｒｍ − ｇｓｉｎθ − Ｓ（Ｖ１）／ｍ ・・（１） α２ ＝ Ｔ２／ｒｍ − ｇｓｉｎθ − Ｓ（Ｖ２）／ｍ ・・（２） 上式より、Ｖ１とＶ２が略等しければ、 ｍ ＝ （Ｔ１−Ｔ２）／（α１−α２）ｒ ・・・（３） となって、車両重量ｍを求めることができる。また、車両重量ｍを（１）式へ 代入すると、 ｓｉｎθ＝（Ｔ１／ｒｍ−Ｓ（Ｖ１）／ｍ−α１）／ｇ ≒ θ・・（４） の式から路面勾配θを求めることができる。

【００１４】この場合、（３）式において車両加速度の
変化が少ない場合、分母の精度が悪化してしまい、推定
誤差が大きくなってしまうため、駆動トルク変化が大き
く車両加速度が大きく変化する１−２速変速時に上記の
推定を行うようにすることにより車両重量ｍと路面勾配
θを別々に推定することが可能となる。

【００１５】図２は、本発明による車両重量の推定装置
を含んだ車両制御装置の構成図である。この図におい
て、コントローラ１０にはバッテリ１２からの電源がイ
グニッション（ＩＧ）スイッチ１１がオンされることに
より供給され、コントローラ１０は電源が供給されると
動作可能となる。尚、このコントローラ１０は車両に設
けられた補助ブレーキ、エンジン、変速機を制御する各
種の制御装置に付加して設けても、別体で設けても良
い。図２にあるように、コントローラ１０は、車両重量
推定手段１１０を備えている。

【００１６】コントローラ１０には車輪に設けられた車
輪速センサからの車輪速信号２、エンジン回転数信号
３、変速機のタービン回転数信号４、スロットル開度信
号５が入力され、これらの信号を基に車両重量や路面勾
配推定をコントローラ１０内部の車両重量推定手段１１
０で行い、コントローラ１０は補助ブレーキアクチュエ
ータ７に対して補助ブレーキ制御信号を出力、変速機８
に対して変速機制御信号を出力、エンジン６に対してエ
ンジン制御信号を出力したりして、車両の状態に応じた
車両制御を行う。この場合、車両制御への応用として
は、補助ブレーキ制御があげられ、この補助ブレーキ制
御は例えばリターダに適用できる。自動変速機を備えた
商用車ではエンジンブレーキが効きにくく、これを補う
ものがリターダである。リターダには発電型のものや流
体損失を利用したものなどがあるが、従来ではドライバ
が下り坂に応じてリターダを作用させるスイッチを操作
して手動により操作していたが、路面勾配により自動的
にリターダが動作するようにすれば、ブレーキ回数を減
らすことが可能となり、また、ドライバへの負担が軽減
されるので、安全性を向上させることができる。

【００１７】また、変速機制御にも応用でき、変速機制
御は下り坂等ではロックアップクラッチ制御を併用して
行い、シフトダウン要求を出すことよりも強いエンジン
ブレーキにより車速を落とすことができる。

【００１８】更には、エンジン制御にも応用することが
でき、エンジン制御においては燃料カットすることでエ
ンジンブレーキをより強くすることができると共に、ト
ラック等の商用車では排気ブレーキを制御することでエ
ンジンブレーキをさらに強くすることが車両重量および
路面勾配の正確な推定値を基に適切な条件の基で駆動力
または制動力を制御できるようになる。

【００１９】なお、図２において、エンジン６、補助ブ
レーキアクチュエータ７、及び変速機８は本発明による
車両重量の推定装置を構成するものではない。

【００２０】更に、コントローラ１０にはパーキングブ
レーキスイッチ信号２２、及び工事用トラックの荷台の
昇降や、コンクリートミキサー車のミキサー装置等のパ
ワーテイクオフ装置の作動を指示するパワーテイクオフ
スイッチ信号２４が入力され、これらに基づいて、コン
トローラ１０が車両の荷物の積み込み又は積み下ろしを
検出する。

【００２１】次に、コントローラ１０の処理について、
図３のフローチャートを参照して説明する。コントロー
ラ１０に電源が投入されると、最初にステップＳ１０１
でイニシャル処理が行われる。このイニシャル処理では
コントローラ内部のメモリチェックおよび必要メモリに
初期値が設定され、コントローラ１０が正常に動作する
かのチェックがなされる。次のステップＳ１０２では入
力処理が行われ、コントローラ１０に入力される車輪速
ＶＸ、スロットル開度θ、エンジン回転数Ｎｅ、変速機
のタービン回転数Ｎｔ等がＩ／Ｏポートから入力され、
コントローラ内部の必要メモリに記憶される。尚、ここ
では、車輪速を車速情報として入力しているが、変速機
８からの車速信号を入力しても良い。

【００２２】ステップＳ１０３では加速度演算が行われ
る。

【００２３】加速度演算は図５に示されるように、今回
の車輪速値をＶＸ（ｎ），前回の車輪速値をＶＸ（ｎ−
１），演算時間の間隔をΔＴａ（ｎ），ＤＶＸを加速度
出力，ＫＤＶＸを定数とした場合、ステップＳ３０１に
示される式により求まり、その後、ノイズ等を除去する
ためにステップＳ３０２に示す加速度フィルタを通す。
加速度フィルタは、今回の加速度演算出力をＤＶＸ
（ｎ），加速度フィルタの変化量をΔＤＶＦ（ｎ），今
回の加速度フィルタ出力をＤＶＦ（ｎ），前回の加速度
フィルタ出力をＤＶＦ（ｎ−１），今回のテンポラリ値
をＢ（ｎ），前回のテンポラリ値をＢ（ｎ−１），定数
をＫ＊，Ｋ２とした場合、 ΔＤＶＦ（ｎ）＝（ＤＶＸ（ｎ）−ＤＶＦ（ｎ−１）＋Ｂ（ｎ−１））・Ｋ２ ・・・（５） Ｂ（ｎ）＝ΔＤＶＦ（ｎ）＝ＤＶＸ（ｎ）・Ｋ＊ ・・・（６） ＤＶＦ（ｎ）＝ＤＶＸ（ｎ−１）−ΔＤＶＦ（ｎ）・・・（７） の式で求めることが可能である。

【００２４】次のステップＳ１０４とステップＳ１０６
では後述する車両重量推定と勾配推定が車速情報と駆動
トルクに基づき行われ、推定された車両重量と勾配を基
にステップＳ１０７では車両制御が行われ、ステップＳ
１０２に戻り、ステップＳ１０２からステップＳ１０７
の同じ処理を繰り返す。

【００２５】ステップＳ１０５では、後述するように推
定された車両重量値の平均値を演算するとともに、車両
の荷物の積み込み又は積み下ろしを検出している。

【００２６】ステップＳ１０７の車両制御では車両重量
と路面勾配に応じてリターダや排気ブレーキの制御、変
速機８のシフト制御、スロットル開度制御といった車両
制御を適切な条件の基で行うことが可能となる。

【００２７】次に、本発明の車両重量推定について、図
４を参照して説明する。ステップＳ２０１では変速機８
を制御する変速機コントローラから出力される１速から
２速へのシフトアップ要求があるかが判定され、この要
求信号が出力されていれば、ステップＳ２０２におい
て、ポインタｉに１を代入してステップＳ２０３におい
て、２速への変速が完了するのに必要な時間（変速後に
過渡的な状態から安定な状態となるまで時間）をカウン
トする同期タイマをクリヤし、ステップＳ２０８に移
る。

【００２８】一方、ステップＳ２０１において１−２速
変速要求が出力されていなければ、ステップＳ２０４に
おいてポインタｉの状態が判定される。ここで、ポイン
タｉに１が代入されていない場合には、この処理を終了
する。しかし、ポインタｉに１が代入されているときに
は、ステップＳ２０５において同期タイマをインクリメ
ントする。その後、ステップＳ２０６において同期タイ
マが２速への変速が完了して状態が安定になる時間（同
期時間）を経過したかが判定される。ここで、同期タイ
マの時間がこの時間をこえていない場合にはこの処理を
終了するが、同期が完了し安定状態となったとき、ステ
ップＳ２０７を行う。ステップＳ２０７では今度ポイン
タｉに２を代入する。

【００２９】次のステップＳ２０８ではポインタｉで示
されるメモリ位置に、加速度を記憶する。つまり、変速
前の加速度α１と変速後の加速度α２が、それぞれポイ
ンタｉで指定されるメモリに記憶されるものとなる。

【００３０】ステップＳ２０９では駆動トルク演算を行
う。この駆動トルク演算はトルクセンサにより求める方
法もあるが、ここでは、以下に示す方法により求めてい
る。つまり、トルクコンバータのタービン回転数をＮ
ｔ，エンジン回転数をＮｅとした場合、トルクコンバー
タの速度比ｅ（＝Ｎｔ／Ｎｅ）を求め、速度比ｅから入
力容量係数のマップ（図７参照）により容量係数Ｃｐを
求め、容量係数Ｃｐとエンジン回転Ｎｅから、ポンプト
ルクＴｐをＴｐ＝Ｃｐ・Ｎｅ２の式により求める。ま
た、速度比ｅからトルク比ｔを図７に示すマップにより
求め、トルク比ｔにポンプトルクＴｐに掛けてタービン
トルクＴｔを求める。その後、予め定まっているギヤ比
ＧｒをタービントルクＴｔに掛けて変速機の駆動トルク
（プロペラトルク）Ｔ０を求める。このＴ０にデフ比Ｄ
を掛けてタイヤトルクＴｒを求める。この場合、駆動ト
ルクＴ０を図８に示すようにスロットル開度θをパラメ
ータとしたエンジントルクに、トルク比ｔを掛けて求め
ることもできる。

【００３１】その後、ステップＳ２１０において加速度
の場合と同じように駆動トルクＴをポインタｉで示され
るメモリ位置に記憶することにより、変速前の駆動トル
クＴ１と変速後の駆動トルクＴ２がそれぞれのメモリに
記憶される。ステップＳ２１１ではポインタｉが２であ
るかが判定され、ポインタｉが２でない場合にはこの処
理を終了するが、ポインタｉに２が代入されているとき
には、ステップＳ２１２において記憶された車両加速度
と駆動トルクの値から車両重量ｍがステップＳ２１２に
示される式によって推定される。つまり、車両重量の推
定には２速に変速される前の加速度および駆動トルク
と、２速に変速後の加速度および駆動トルクの値により
推定が可能となる。

【００３２】また、路面の勾配推定の処理を図６に示す
が、路面勾配θは車両重量ｍが求められれば、（１）式
に推定により求められた車両重量ｍを代入することによ
り、ステップＳ４０１に示す式で推定することが可能で
ある。

【００３３】以上のことから、車両加速度と駆動トルク
が求まれば、車両重量ｍと路面勾配θの推定が行え、こ
の推定値を基にエンジン制御、補助ブレーキ制御、変速
機制御において車両重量ｍと路面勾配θに基づく適切な
制御が可能となる。

【００３４】次に、図９に基づいて、推定された車両重
量の平均値演算について説明する。図９のステップＳ５
０１において、車両重量ｍが推定されたと判定される
と、ステップＳ５０２において新たな推定値が前回まで
の推定値の積算値に加えられる。その後、ステップＳ５
０３において、車両重量の推定値の平均値ｍａが演算さ
れる。ステップＳ５０４においてｎがインクリメントさ
れた後、ステップＳ５０５においてｎが所定値ｋ以上で
あるか否か判定され、ｎがｋ以上であるときは推定値の
平均値が信頼できるものとされて、図３にあるステップ
Ｓ１０６へと進む。ステップＳ５０５においてｎが所定
値ｋ未満である場合、ｎが少なくて推定値の平均値が信
頼できる値ではないと判断され、平均値演算が継続され
る。

【００３５】ステップＳ５０６において、車両のパーキ
ングブレーキスイッチが作動されたか否か判定され、パ
ーキングブレーキスイッチが作動されたと判定された場
合、ステップＳ５０７において再びパーキングブレーキ
スイッチが非作動状態とされたか否かが判定される。ス
テップＳ５０７において再びパーキングブレーキスイッ
チが非作動状態とされたことが検出されると、車両に荷
物が積み込まれたと判定され、ステップＳ５１０におい
て、それまでに演算された車両重量の推定値の平均値ｍ
ａ、及びｎの値がキャンセルされ、再び車両重量の推定
が行われる。

【００３６】一方、ステップＳ５０６において、車両の
パーキングブレーキスイッチが作動されていないと判定
された場合、ステップＳ５０８において車両のパワーテ
イクオフ装置の作動を指示するＰＴＯスイッチが作動さ
れたか否かが判定される。ＰＴＯスイッチが作動された
と判定された場合、ステップＳ５０９において再びＰＴ
Ｏスイッチが非作動状態とされたか否かが判定される。
ステップＳ５０９において再びＰＴＯスイッチが非作動
状態とされたことが検出されると、車両から荷物が積み
下ろされたと判定され、ステップＳ５１０において、そ
れまでに演算された車両重量の推定値の平均値、及びｎ
の値がキャンセルされ、再び車両重量の推定が行われ
る。

【００３７】なお、本実施の形態においては勾配推定が
行われているが、これは本発明について必ずしも必要な
ものではない。又、車両重量の推定についても、本実施
の形態に記載されたものに限られたものではなく、種々
の変更が可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、車両のパ
ーキングブレーキスイッチの作動信号又は車両のパワー
テイクオフ装置の作動信号を検出したときに、既に検出
した車両重量に関する推定データを抹消し、新たに車両
重量を推定するため、車両の荷物の積み込み、積み下ろ
し等があっても正確に車両重量を推定でき、パワーテイ
クオフ装置付車両のように、車両を駐車せずに荷物の積
み下ろしを行う車両にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両重量の推定方法の説明図である。

【図２】車両制御装置の全体図である。

【図３】コントローラの制御を表すフローチャート図で
ある。

【図４】図３に示す車両重量推定のフローチャート図で
ある。

【図５】図３に示す加速度演算のフローチャート図であ
る。

【図６】図３に示す勾配推定のフローチャート図であ
る。

【図７】トルクコンバータの速度比ｅと容量係数Ｃｐ・
トルク比ｔとの関係を示した図である。

【図８】スロットル開度θをパラメータとしたエンジン
トルク特性を示すグラフである。

【図９】図３に示す車両重量平均値演算のフローチャー
ト図である。

【符号の説明】

２・・・車輪速信号 ３・・・エンジン回転数信号 ４・・・変速機のタービン回転数信号 ５・・・スロットル開度信号 １０・・・コントローラ ２２・・・パーキングブレーキスイッチの作動信号 ２４・・・パワーテイクオフ装置の作動信号 １１０・・・車両重量推定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 浩明 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 Ｆターム(参考） 3J552 MA01 NA01 NB01 PA51 PA54 TA10 VA32Z VB02Z VB20W VC01Z VC03Z VD11W

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の挙動を検出する車両挙動検出手段
   と、前記車両挙動検出手段の検出情報から車両重量を推
   定する車両重量推定手段を備えた車両重量推定装置にお
   いて、車両のパーキングブレーキスイッチの作動信号又
   は車両のパワーテイクオフ装置の作動信号を検出したと
   きに、既に検出した車両重量に関する推定値を抹消し、
   前記車両重量推定手段によって、新たに車両重量を推定
   することを特徴とする車両重量の推定装置。