JP2005037163A - 自動車用パワーメータ - Google Patents
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Abstract
【課題】精度が良く使い勝手の良い自動車用パワーメータを提供すること。
【解決手段】自動車のエンジンの出力をタイヤに伝達する軸のトルクを検出するトルク検出手段１と、軸の回転数を検出する回転数検出手段４と、トルク検出手段１からの検出信号と、回転数検出手段４からの検出信号とに基づいて馬力を演算する演算手段６ａと、演算手段６ａで演算された馬力と、トルク検出手段１で検出されたトルクとを記憶する記憶手段８と、演算手段６ａで演算された馬力を（ＰＳ）および（ｋＷ）の単位で表示する第１の表示手段１１とを備えている。
【選択図】 図１
【解決手段】自動車のエンジンの出力をタイヤに伝達する軸のトルクを検出するトルク検出手段１と、軸の回転数を検出する回転数検出手段４と、トルク検出手段１からの検出信号と、回転数検出手段４からの検出信号とに基づいて馬力を演算する演算手段６ａと、演算手段６ａで演算された馬力と、トルク検出手段１で検出されたトルクとを記憶する記憶手段８と、演算手段６ａで演算された馬力を（ＰＳ）および（ｋＷ）の単位で表示する第１の表示手段１１とを備えている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用パワーメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、乗用車やバイク等の自動車の馬力を計測するには、被験車をシャーシダイナモに乗せて、外部から負荷を加えて行うのであり、シャーシダイナモの車への搭載は不可能であった。
【０００３】
また、自動車に搭載する自動車用パワーメータとして市販されているものとして、加速度センサを用いて馬力換算および表示を行うタイプのものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このタイプのものは、馬力換算の際に自動車の自重（車重）を入力したり、風力抵抗の減衰時間、スピード等のデータを入力する必要があり、また、搭乗人員の変化、風の影響、坂の影響等によって入力したデータが変化し、その結果、これらのデータに基づいて演算される馬力の指示値に大きな誤差を生じることがある。
【０００５】
また、このタイプの自動車用パワーメータでは、走行抵抗を求めるには、スピードの実測値を手動で入力する必要があった。すなわち、自動車を平坦路において走行させ、ある速度（たとえば、１００ｋｍ／ｈ）からクラッチを断（オートマチック車ではニュートラルレンジ）にし、一定時間経過毎にスピードメータの値をユーザーが視認して、時間毎のスピード値を手動でパワーメータに入力することにより、走行抵抗を演算して求めていた。
【０００６】
また、自動車の車重は、自動車全体を台秤りに載せて計測する方法や車体フレームに歪みゲージを固定し、そのたわみ量を測定して車重を計測する方法などによって計測されていた。
【０００７】
また、自動車が坂道を走行する際、坂道の傾斜角度を傾斜計を用いて計測していた。この傾斜計は、軸受を支点として指針と連結され可動する錘を用いて、錘と車体とがなす角度から坂道の傾斜角度を指針にてアナログ表示していたが、積載物の重さおよび積載位置によって車体角度が変化し、誤差を生じる原因となっていた。また、わずかな傾斜では、制約された表示計器の大きさでは十分な精度が得られなかった。
【０００８】
また、自動車の走行における効率を表示する計器として燃費計があるが、この燃費計では、燃料消費量を得るために車重を検出し、走行距離との演算で燃費を求めている。しかしながら、必要な重量値の分解能を得るまでのタイムラグによって、時々刻々変化する運転状況には反応しきれないこと、また重量値を計るセンサの経年変化と零点校正を頻繁に行う必要があることなどの欠点を有する。
【０００９】
よって本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、自動車の走行中の馬力を精度良く計測できかつ使い勝手の良い自動車用パワーメータを提供することを目的としている。
【００１０】
また、本発明は、計測された馬力を用いて精度良く車重を計測できる自動車用パワーメータを提供することを目的としている。
【００１１】
さらに、本発明は、計測された馬力を用いて精度良く効率を計測できる自動車用パワーメータを提供することを目的としている。
【００１２】
また、本発明は、計測された馬力を用いて精度良く走行抵抗を計測できる自動車用パワーメータを提供することを目的としている。
【００１３】
また、本発明は、計測された馬力を用いて精度良く坂道の傾斜角度を計測できる自動車用パワーメータを提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、図１の基本構成図に示すように、自動車のエンジンの出力をタイヤに伝達する軸のトルクを検出するトルク検出手段１と、前記軸の回転数を検出する回転数検出手段４と、前記トルク検出手段１からの検出信号と、前記回転数検出手段４からの検出信号とに基づいて馬力を演算する演算手段６ａと、前記演算手段６ａで演算された馬力と、前記トルク検出手段１で検出されたトルクとを記憶する記憶手段８と、前記演算手段６ａで演算された馬力を（ＰＳ）および（ｋＷ）の単位で表示する第１の表示手段１１とを備えたことを特徴とする自動車用パワーメータに存する。
【００１５】
請求項１記載の発明によれば、自動車のエンジンの出力をタイヤに伝達する軸のトルクを検出するトルク検出手段１と、軸の回転数を検出する回転数検出手段４と、トルク検出手段１からの検出信号と、回転数検出手段４からの検出信号とに基づいて馬力を演算する演算手段６ａと、演算手段６ａで演算された馬力と、トルク検出手段１で検出されたトルクとを記憶する記憶手段８と、演算手段６ａで演算された馬力を（ＰＳ）および（ｋＷ）の単位で表示する第１の表示手段１１とを備えているので、走行抵抗（搭乗人員数、風抵抗、坂道など）の変化を考慮して走行中リアルタイムで馬力を計測でき、計測された馬力は（ＰＳ）および（ｋＷ）の単位で表示され、その表示は、自動車用計器として搭乗者が認識できる。また、馬力を仏馬力（ＰＳ）と動力（ｋＷ）の２単位で認識することができ、利便性がある。
【００１６】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、自動車の走行速度を検出する車速検出手段５と、タイヤサイズを示すデータを含む演算条件データを設定入力する演算条件入力手段９と、前記車速検出手段５からの検出信号に基づいて加速度を演算し、演算された該加速度と、演算された前記馬力と、前記演算条件入力手段９で設定入力された前記演算条件データとに基づいて車重を演算する前記演算手段６ａと、前記演算手段６ａで演算された前記加速度および車重をさらに記憶する前記記憶手段８と、前記演算手段６ａで演算された前記車重を表示する第２の表示手段１２とを備えたことを特徴とする請求項１記載の自動車用パワーメータに存する。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、自動車の走行速度を検出する車速検出手段５と、タイヤサイズを示すデータを含む演算条件データを設定入力する演算条件入力手段９と、車速検出手段５からの検出信号に基づいて加速度を演算し、演算された加速度と、演算された前記馬力と、演算条件入力手段９で設定入力された演算条件データとに基づいて車重を演算する前記演算手段６ａと、演算手段６ａで演算された加速度および車重をさらに記憶する記憶手段８と、演算手段６ａで演算された車重を表示する第２の表示手段１２とを備えているので、走行抵抗（搭乗人員数、風抵抗、坂道など）の変化を考慮して走行中リアルタイムで馬力を計測できると共に、従来のように外部の台秤等を必要としないで搭乗人員の変化等を考慮した車重を認識することができ、それに応じて荷物の積載量も計測することが可能となり、運行管理が容易となる。
【００１８】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の発明は、前記演算手段６ａは、前記車速検出手段５からの検出信号があるとき、自動的に所定のタイミング毎に前記馬力の演算を行うと共に、前記車速検出手段５からの検出信号がないときに、車重計測指示手段９ａからの指示信号に基づき前記車重の演算を行うことを特徴とする請求項２記載の自動車用パワーメータに存する。
【００１９】
請求項３記載の発明によれば、演算手段６ａは、車速検出手段５からの検出信号があるとき、自動的に所定のタイミング毎に前記馬力の演算を行うと共に、車速検出手段５からの検出信号がないときに、車重計測指示手段９ａからの指示信号に基づき車重の演算を行うので、走行中に走行馬力を確認できると共に、停車時に車重を計測して確認することができる。
【００２０】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載の発明は、前記演算手段６ａは、さらに、演算された前記馬力と前記車速検出手段からの検出信号とに基づいて走行効率を演算し、前記記憶手段８は、演算された前記走行効率をさらに記憶し、前記第２の表示手段１２は、前記演算手段６ａで演算された前記走行効率をさらに表示することを特徴とする請求項２または３記載の自動車用パワーメータに存する。
【００２１】
請求項４記載の発明によれば、演算手段６ａは、さらに、演算された馬力と車速検出手段からの検出信号とに基づいて走行効率を演算し、記憶手段８は、演算された走行効率をさらに記憶し、第２の表示手段１２は、演算手段６ａで演算された走行効率をさらに表示するので、効率良く走行しているかどうかを運転者に知らしめることができ、時々刻々の運転状況に変化にも対応し得ると共に、経済的な運転が可能となる。
【００２２】
上記課題を解決するためになされた請求項５記載の発明は、前記第２の表示手段１２は、前記トルク検出手段１で検出されたトルク値をさらに表示することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の自動車用パワーメータに存する。
【００２３】
請求項５記載の発明によれば、第２の表示手段１２は、トルク検出手段１で検出されたトルク値をさらに表示するので、たとえば、シフトレバーポジション選択の判断の際に補助することができる。
【００２４】
上記課題を解決するためになされた請求項６記載の発明は、前記第２の表示手段１２は、前記演算手段６ａで演算された加速度値をさらに表示することを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の自動車用パワーメータに存する。
【００２５】
請求項６記載の発明によれば、第２の表示手段１２は、演算手段６ａで演算された加速度値をさらに表示するので、安全運転の指標として、また騒音防止や経済的走行を目指す際の指標として有効である。
【００２６】
上記課題を解決するためになされた請求項７記載の発明は、前記演算手段６ａは、さらに、演算された前記馬力と、前記車速検出手段５からの検出信号とに基づいて走行抵抗を演算し、前記記憶手段８は、演算された前記走行抵抗を記憶することを特徴とする請求項２から６の何れか１項に記載の自動車用パワーメータに存する。
【００２７】
請求項７記載の発明によれば、演算手段６ａは、さらに、演算された馬力と、車速検出手段５からの検出信号とに基づいて走行抵抗を演算し、記憶手段８は、演算された走行抵抗を記憶するので、簡単な方法で走行抵抗を自動的に計測、記憶させることができる。
【００２８】
上記課題を解決するためになされた請求項８記載の発明は、前記演算手段６ａは、演算された前記馬力、前記車重および前記走行抵抗と、前記車速検出手段５からの検出信号とに基づいて坂道の傾斜角度を演算し、前記記憶手段８は、演算された前記坂道の傾斜角度をさらに記憶し、前記第２の表示手段１２は、前記演算手段６ａで演算された前記坂道の傾斜角度をさらに表示することを特徴とする請求項７記載の自動車用パワーメータに存する。
【００２９】
請求項８記載の発明によれば、演算手段６ａは、演算された馬力、車重および走行抵抗と、車速検出手段５からの検出信号とに基づいて坂道の傾斜角度を演算し、記憶手段８は、演算された坂道の傾斜角度をさらに記憶し、第２の表示手段１２は、演算手段６ａで演算された坂道の傾斜角度をさらに表示するので、従来の傾斜計のような可動部が無く、演算により得られた数値によって演算することにより坂道の傾斜角度をわずかな傾斜でも認識することができ、表示意匠にも大きな自由度を与えることができる。
【００３０】
上記課題を解決するためになされた請求項９記載の発明は、前記第１の表示手段１１はアナログ表示手段であり、前記第２の表示手段１２はデジタル表示手段であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の自動車用パワーメータに存する。
【００３１】
請求項９記載の発明によれば、第１の表示手段１１はアナログ表示手段であり、第２の表示手段１２はデジタル表示手段であるので、馬力をアナログ表示すると共に、車重、走行効率、トルク値、加速度値、坂道の傾斜角度等の情報をデジタル表示するので、運転に関する各種情報を視覚および数値として認識することができ、運転者の運転の補助となったり運転を楽しむための情報提供を行うことができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３３】
図２は、本発明の実施の形態に係る自動車用パワーメータの具体的構成例を示すブロック図である。この自動車用パワーメータは、自動車に搭載されて使用されるものであって、トルク検出手段としてのトルクセンサ１と、ローパスフィルタ２と、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）３と、回転数検出手段としての回転センサ４と、車速検出手段としての車速センサ５と、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）６と、タイムベース７と、記憶手段としてのフラッシュメモリ８と、演算条件入力手段としてのキー入力部９と、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１０と、第１の表示手段としての指示計器１１と、第２の表示手段としてのＬＣＤ（液晶ディスプレイ）１２とから構成されている。
【００３４】
トルクセンサ１と回転センサ４は、自動車のエンジンの出力をタイヤに伝達する軸、たとえば図３に示すようにエンジン２１の出力軸２１ａに設置されている。エンジン２１の駆動力は、その出力軸２１ａからトルクコンバータ２２に伝達され、トルクコンバータ２２の出力軸２２ａを介してディファレンシャルギヤ２３に伝達され、さらに、ドライブ軸２４を経由してタイヤ２５に伝達される。なお、このトルクセンサ１と回転センサ４の設置場所は、自動車のエンジン２１の出力をタイヤ２５に伝達する軸であれば良く、エンジン２１の出力軸２１ａに限らず、トルクコンバータ２２の出力軸２２ａやドライブ軸２４やプロペラ軸（図３では図示されていない）等のいずれの軸でも良い。
【００３５】
マイコン６は、ＣＰＵ６ａ、ＲＡＭ６ｂおよびＲＯＭ６ｃを有しており、ＣＰＵ６ａには、ＲＡＭ２３ｂおよびＲＯＭ２３ｃのほか、Ａ／Ｄ変換器３、回転センサ４、車速センサ５、タイムベース７、フラッシュメモリ８、キー入力部９、Ｄ／Ａ変換器１０およびＬＣＤ１２が接続されている。
【００３６】
ＲＡＭ６ｂは、各種データ記憶用のデータエリア及び各種処理作業に用いるワークエリアを有しており、ＲＯＭ６ｃには、ＣＰＵ６ａに各種処理動作を行わせるための制御プログラムが格納されている。
【００３７】
フラッシュメモリ８は、後述するテーブルデータと、各フラグ（設定完了フラグｒ０、馬力計測フラグｒ１、停車フラグｒ２、加速度計測フラグｒ３等）と、馬力計測に使用される各種データ（走行抵抗値、パルスレート値、タイヤサイズ等）と、各計測値（馬力、車重、走行効率、トルク値、加速度値、走行抵抗、坂道の傾斜角度等）を格納する。
【００３８】
上述の構成において、トルクセンサ１および回転センサ４は、エンジン２１の出力軸２１ａにおける軸トルクおよび回転数を検出する。トルクセンサ２からのアナログ検出出力は、ローパスフィルタ２でノイズが除去された後、Ａ／Ｄ変換器３を介してマイコン６のＣＰＵ６ａに入力される。回転センサ４からの検出出力は、同様にＣＰＵ６ａに入力される。さらに、車速センサ５で検出される、自動車の走行中のスピードを示す検出出力も、ＣＰＵ６ａに入力される。
【００３９】
単位時間当たりの回転数を知るために、タイムベース７があり、回転センサ４で検出される回転数と、トルクセンサ１で検出されるトルクと、タイムベース７による時間とから、ＣＰＵ６ａでエンジン２１の馬力を（ＰＳ）の単位および（ｋＷ）の単位でそれぞれ演算し、Ｄ／Ａ変換器１０を経由して指示計器１１にアナログ表示を行い、また、ＬＣＤ１２にデジタル表示を行う。エンジンブレーキ時には、トルクセンサ１の出力が負となり、それに伴い、指示計器１１も負の値を表示する。
【００４０】
次に、ＣＰＵ６ａが予め定めたプログラムに従って実行する馬力および車重計測処理を、図４および図５のフローチャートを参照して説明する。この処理は、自動車のイグニッションスイッチ（図示しない）のオンによりスタートする。
【００４１】
まず、ＣＰＵ６ａは、Ｉ／Ｏ（入力／出力）ポートの設定を行い（ステップＳ１）、次いでセルフチェック（自己診断）を行う。このセルフチェックは、ＲＡＭ６ｂが正常に書き込み読出しが可能かどうかを診断するものである。また、ＲＡＭ６ｂはチェック後、その内容がリセットされる。また、トルクセンサ１、回転センサ４および車速センサ５の接続の有無もチェックされる。
【００４２】
次いで、ＣＰＵ６ａは、セルフチェックの結果が異常なしか否かを判定し（ステップＳ３）、異常なしであれば（ステップＳ３のＹＥＳ）、ステップＳ６に進む。
【００４３】
一方、異常があれば（ステップＳ３のＮＯ）、次いでＣＰＵ６ａは、ＬＣＤ１２にエラー表示を行わせる（ステップＳ４）。ユーザーは、このエラー表示よりエラーの内容を確認して、エラー解除を行うことができる。次いで、ＣＰＵ６ａは、エラー解除を確認したか否かを判定し（ステップＳ５）、その答がノーならばステップＳ１に戻り、イエスならばステップＳ６に進む。
【００４４】
ステップＳ６では、ＣＰＵ６ａは、フラッシュメモリ８に格納されている設定完了フラグｒ０が１にセットされているか否かを判定し、設定完了フラグｒ０が１になっていなければ、ＣＰＵ６ａは、テーブルデータを設定し（ステップＳ７）、次いでステップＳ９に進む。このテーブルデータは、馬力や車重等を計測するために必要な自動車の車種固有の条件、すなわち、自動車駆動方式（ＦＦ方式またはＦＲ方式）、トルクセンサ１および回転センサの設置位置、車速センサ５の車速信号のパルスレートおよびタイヤ２５のサイズ等の各データを含む。このテーブルデータは、自動車用パワーメータを初めて動作させるときには自動車の車種等の情報が入力されていないので、上述の各データの代表値を予めＲＯＭ６ｃに格納しておき、最初の動作時にステップＳ７においてこの代表値が自動的にプリセットされるものである。
【００４５】
設定完了フラグｒ０が１になっていれば（ステップＳ６のＹＥＳ）、ＣＰＵ６ａは、後述するステップＳ１７、Ｓ２０およびＳ２２で設定される各設定値をフラッシュメモリ８に取り込む（ステップＳ８）。一度設定値が取り込まれると、次回からはテーブルデータではなく、取り込まれた設定値が馬力や車重等の計測時に採用される。
【００４６】
次いで、ＣＰＵ６ａは、キー入力部９に含まれる車重計測指示手段９ａとしての車重計測指示キー（図示しない）のユーザーによるオン操作の有無により、車重計測を行うか否かを判定し（ステップＳ９）、その答がイエスならば、次いで、フラッシュメモリ８に格納されている停車フラグｒ２が１にセットされているか否かを判定する（ステップＳ１０）。車重の計測は、後述するように停車時に行うのが望ましいので、この停車フラグｒ２のセット状態を確認するのである。
【００４７】
停車フラグｒ２が１にセットされていなければ（ステップＳ１０のＮＯ）、次いでＣＰＵ６ａは、ＬＣＤ１２に、停車を促す文字メッセージ（たとえば、「止まって下さい」）を表示させる。ユーザーは、ＬＣＤ１２に表示された文字メッセージを見ることにより、車重計測のために自動車を一旦停止させることができる。
【００４８】
停車フラグｒ２が１にセットされていれば（ステップＳ１０のＹＥＳ）、次いでＣＰＵ６ａは、ＬＣＤ１２の表示を消去し（ステップＳ１２）、次いで、後述する方法に基づいて車重を（ｋｇ）の単位で計測する（ステップＳ１３）。次いで、ＣＰＵ６ａは、計測された車重（単位；ｋｇ）をＬＣＤ１２にデジタル表示させ（ステップＳ１４）、次いで、ステップＳ９に戻る。
【００４９】
一方、ステップＳ９の答がノーならば、次いでＣＰＵ６ａは、キー入力部９に含まれる設定指示キー（図示しない）のユーザーによるオン操作の有無により、設定を行うか否かを判定し（ステップＳ１５）、その答がイエスならばステップＳ１６に進み、ノーならばステップＳ２３に進む。
【００５０】
ステップＳ１６では、ＣＰＵ６ａは、キー入力部９に含まれる走行抵抗計測指示キー（図示しない）のユーザーによるオン操作の有無により、走行抵抗計測を行うか否かを判定し、その答がイエスならば、次いで後述する方法に基づいて走行抵抗計測を行い（ステップＳ１７）、次いでフラッシュメモリ８に格納されている設定完了フラグｒ０を０から１にセットし（ステップＳ１８）、次いでステップＳ９に戻る。
【００５１】
ステップＳ１６の答がノーならば、次いでＣＰＵ６ａは、キー入力部９に含まれるパルスレート設定指示キー（図示しない）のユーザーによるオン操作の有無により、パルスレート設定を行うか否かを判定し（ステップＳ１９）、その答がイエスならば、次いでパルスレート入力を行う（ステップＳ２０）。
【００５２】
このパルスレート入力は、上述した自動車の車種固有の条件の１つである、車速センサ５からの車速信号のパルスレートのデータを、キー入力部９に含まれるテンキー（図示しない）等で入力することによって、ＣＰＵ６ａが、入力されたパルスレートのデータをフラッシュメモリ８に格納することにより行われる。次いで、ＣＰＵ６ａは、フラッシュメモリ８に保存されている設定完了フラグｒ０を０から１に更新して保存し（ステップＳ１８）、次いでステップＳ９に戻る。
【００５３】
ステップＳ１９の答がノーならば、次いでＣＰＵ６ａは、キー入力部９に含まれる条件設定指示キー（図示しない）のユーザーによるオン操作の有無により、条件設定を行うか否かを判定し（ステップＳ２１）、その答がノーならばステップＳ９に戻り、その答がイエスならば、次いでタイヤ２５のサイズのデータ入力を行う（ステップＳ２２）。
【００５４】
このタイヤサイズ入力は、上述した自動車の車種固有の条件の１つである、タイヤ２５のサイズのデータを、キー入力部９に含まれるテンキー（図示しない）等で入力することによって、ＣＰＵ６ａが、入力されたタイヤサイズのデータをフラッシュメモリ８に格納することにより行われる。次いで、ＣＰＵ６ａは、フラッシュメモリ８に保存されている設定完了フラグｒ０を０から１に更新して保存し（ステップＳ１８）、次いでステップＳ９に戻る。
【００５５】
次いでステップＳ１５に戻って、その答がノーならば、ＣＰＵ６ａは、馬力計測フラグｒ１が１にセットされているか否かを判定する（ステップＳ２３）。
【００５６】
この馬力計測フラグｒ１は、図６に示す割り込み処理ルーチンによってセットされる。図６のフローチャートは、車速センサ５からの車速信号により割り込み処理がスタートし、まず、ＣＰＵ６ａは、メインルーチンで使用されるレジスタ（図示しない）を退避させ（ステップＳ４１）、次いで車速センサ５の車速信号のパルス周期を測定するためのタイマ（図示しない）のタイマ値を車速信号のパルスの立ち上がりで取り込み（ステップＳ４２）、次いでトルクセンサ１からのトルク値を取り込み（ステップＳ４３）、次いで上述のタイマを車速信号のパルスの次の立ち上がりで起動させ（ステップＳ４４）、次いで馬力計測フラグｒ１を０から１に更新してセットし（ステップＳ４５）、次いで上述のレジスタ復帰を行わせ（ステップＳ４６）、次いで処理を終了する。
【００５７】
そこで、ステップＳ２３において、馬力計測フラグｒ１が１にセットされていなければステップＳ９に戻り、セットされていればステップＳ２４に進む。
【００５８】
ステップＳ２４では、ＣＰＵ６ａは、後述する方法に基づいて馬力を（ＰＳ）の単位および（ｋＷ）の単位で計測する。次いで、ＣＰＵ６ａは、停車カウンタのカウント値（停車時間を表す）が所定時間を超過したか否かを判定する（ステップＳ２５）。その答がイエスならば、次いでＣＰＵ６ａは、フラッシュメモリ８に格納されている停車フラグｒ２を０から１に更新し（ステップＳ２６）、次いでステップＳ２８に進む。一方、その答がノーならば、次いでＣＰＵ６ａは、フラッシュメモリ８に格納されている停車フラグｒ２を１から０に更新し（ステップＳ２７）、次いでステップＳ２８に進む。
【００５９】
ステップＳ２８では、ＣＰＵ６ａは、ステップＳ２４で演算された馬力指示計器１１のアナログ表示値を、ステップＳ２４で演算された馬力（単位；ＰＳおよびｋＷ）を指示計器１１にアナログ表示させる。次いで、ＣＰＵ６ａは、フラッシュメモリ８に保存されている馬力計測フラグｒ１を１から０に更新して保存し（ステップＳ２９）、次いで、ステップＳ９に戻る。
【００６０】
次に、上述のステップ２４で行われる馬力演算とステップＳ１３で行われる車重計測の具体的な方法について詳述する。
【００６１】
馬力と車重は、軸トルクと回転数から求められ、以下にその理論式を示す。すなわち、軸トルク＝Ｔ（ｋｇｆ・ｍ）、回転数＝Ｒ（ｒｐｍ）および車重Ｗ（ｋｇｆ）として表した場合、計測時に回転軸から長さ１ｍの腕を出し、その先端に加わる力Ｆ（ｋｇｆ）は、次式で表される。
Ｆ＝Ｔ（ｋｇｆ・ｍ）／１（ｍ）＝Ｔ（ｋｇｆ）・・・（１）
【００６２】
その先端の単位秒当たりの移動距離Ｌ（ｍ）は次式で表される。
【００６３】
仕事率Ｐ（ｋｇｆ・ｍ／ｓ）は次式で表される。
１Ｐは、１ｋｇｆの物を１秒間に１ｍ移動させる仕事率である。
【００６４】
仏馬力Ｐｆ（ＰＳ）は次式で表される。
１Ｐｆは、７５ｋｇｆの物を１秒間に１ｍ移動させる仕事率である。
【００６５】
動力Ｐｗ（ｋＷ（キロワット））は次式で表される。
【００６６】
車重Ｗ（ｋｇｆ）については、質量＝力／加速度から、次式で表される。すなわち、
Ｗ＝駆動力／加速度・・・（６）
【００６７】
そこで、ステップ２４の馬力演算において、ＣＰＵ６ａは、上述の理論式に基づいて馬力の演算を、回転センサ４からの回転検出信号がＣＰＵ６ａに入力される毎に行う。回転センサ４からの回転検出信号のパルス周期および回転検出信号に対応するトルク値は、ｎ回の平均値を求めて演算する。
【００６８】
すなわち、図７に示すように、回転センサ４からの回転検出信号のパルスがｎ個入力されたときに、ＣＰＵ６ａは、ｎ＋１回目の回転検出信号の入力時に次式（７）および（８）にて平均パルス周期と平均トルク値を求める。
平均パルス周期ｔ＝｛ｔ１＋ｔ２＋・・・＋ｔ（ｎ）＋ｔ（ｎ＋１）−ｔ０）｝／ｎ・・・（７）
ここで、ｔ０，ｔ１，ｔ２，・・・ｔ（ｎ），ｔ（ｎ＋１）は、それぞれ、回転センサ４の回転検出信号パルスＰ０，Ｐ１，Ｐ２，・・・Ｐ（ｎ），Ｐ（ｎ＋１）に対応するパルス周期である。
平均トルクＴ＝｛Ｔ１＋Ｔ２＋・・・＋Ｔ（ｎ）＋Ｔ（ｎ＋１）−Ｔ０｝／ｎ・・・（８）
ここで、Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔ（ｎ），Ｔ（ｎ＋１）は、それぞれ、回転センサ４の回転検出信号パルスＰ０，Ｐ１，Ｐ２，・・・Ｐ（ｎ），Ｐ（ｎ＋１）に対応してトルクセンサ１で検出されるトルク値である。
【００６９】
ＣＰＵ６ａは、上述のようにして求められた平均パルス周期ｔとタイムベース７からの時間に基づいて、エンジン２１の出力軸２１ａの軸回転数Ｒ（ｒｐｍ）を算出する。
回転数Ｒ＝Ｋ＊（１／平均パルス周期ｔ）・・・（９）
ここで、Ｋは定数である。
【００７０】
また、ＣＰＵ６ａは、上述のようにして求められた平均トルク値Ｔをエンジン２１の出力軸２１ａにおける軸トルク値として使用し、この軸トルク値Ｔと軸回転数Ｒの値を上述の式（４）および（５）に代入することにより、エンジン２１の馬力をＰｆ（ＰＳ）およびＰｗ（ｋＷ）として演算する。演算された馬力Ｐｆ（ＰＳ）およびＰｗ（ｋＷ）は指示計器１１でアナログ表示されると共に、ＬＣＤ１２でデジタル表示される。
【００７１】
なお、上述のようにして求められる軸トルク値は、ＬＣＤ１２にデジタル表示することができる。このように、軸トルク値を表示した場合は、この自動車用パワーメータは、自動車用トルク計としても機能することとなる。
【００７２】
図８は、指示計器１１の計器盤の一例を示し、馬力の単位ＰＳの目盛り１１ａとそれに対応するｋＷの目盛り１１ｂが設けられ、ＣＰＵ６ａで演算された馬力のアナログ値に対応する目盛り位置が指針１１ｃにより指示される。なお、図８の計器盤には、目盛り線に加えて計測値を示す文字も存在するが、図面上ほとんど省略されており、０（ゼロ）のみが示されている。また、この計器盤では、トルクが負となる馬力の領域を、０（ゼロ）以下の斜線領域１１ｄで表している。
このような計器盤の表示により、ユーザーは、計測された馬力をＰＳとｋＷの単位で同時に把握することができ、利便性がある。
【００７３】
次に、ステップＳ１３の車重計測において、ＣＰＵ６ａは、上述の理論式に基づいて車重Ｗの計測を行う。この車重Ｗは、平坦路で停車時から風の影響の少ない速度範囲で加速した時の馬力と加速度およびタイヤ半径から求められる。すなわち、車重Ｗは上述の式（６）で求められ、式（６）における駆動力Ｆは、次式で求められる。
駆動力Ｆ＝馬力／タイヤ接地半径・・・（１０）
ここで、タイヤ接地半径は、タイヤ２５の接地半径である。なお、このタイヤ２５の接地半径として、上述のステップＳ２２で入力されるタイヤサイズのデータが用いられる。
【００７４】
また、式（６）における加速度は、自動車を停車状態から加速して行き、速度０ｋｍ／ｈからｔ１秒後のスピードｖ１とｔ２秒後のスピードｖ２の差をｔ２−ｔ１で除した値で求められる。発車のタイミングは最初の回転信号で判断する。すなわち、
加速度＝（ｖ２−ｖ１）／（ｔ２−ｔ１）＝｛（Ｌ２／ｔ２）−（Ｌ１／ｔ１）｝／（ｔ２−ｔ１）・・・（１１）
ここで、ｖ１：ｔ１秒間に移動した距離Ｌ１をｔ１で除した値（距離Ｌ１は回転信号パルス数で求める）、ｖ２：ｔ２秒間に移動した距離Ｌ２をｔ２で除した値（距離Ｌ２は回転信号パルス数で求める）である。
【００７５】
車重の演算方法においては、一定の時間間隔で加速度を計測し、設定した距離を走行した後の平均値を求める。この一定の時間間隔および設定した距離については、実験的に求めることとする。このようにして式（１０）および（１１）で求められた駆動力と加速度の各値を上述の式（６）に代入することにより、車重が求められる。
【００７６】
なお、車重の計測時、走行抵抗ＲＦ の影響を考慮する場合には、駆動力Ｆは、次式に基づいて算出した値を使用することができる。
駆動力Ｆ＝（馬力／タイヤ接地半径）−ＲＦ ・・・（１２）
【００７７】
また、上述のようにして求められる加速度値は、ＬＣＤ１２にデジタル表示することができる。このように、加速度値を表示した場合は、この自動車用パワーメータは、自動車用加速度計としても機能することとなる。
【００７８】
次に、ＣＰＵ６ａが予め定めたプログラムに従って実行する加速度計測の処理を、図９のフローチャートを参照して説明する。この処理は、たとえば、自動車のイグニッションスイッチのオンによりスタートする。
【００７９】
まず、ＣＰＵ６ａは、がフラッシュメモリ８に格納されている加速度計測フラグｒ３が１にセットされているか否かを判定し（ステップＳ５１）、加速度計測フラグｒ３が１になっていれば、次いで、ＣＰＵ６ａは、車速センサ５の車速信号のパルス周期を測定するためのタイマ（図示しない）のタイマカウント値を車速に変換する（ステップＳ５２）。このタイマは、車速センサ５の車速信号のパルスの立ち上がりでスタートし、次の立ち上がりでリセットして再スタートすることにより、パルス周期をカウント値で表す。
【００８０】
次いで、ＣＰＵ６ａは、フラッシュメモリ８に格納されている前回計測されたタイマ値および車速値を取り出し（ステップＳ５３）、次いで、これらの値と、今回計測されたタイマ値および車速値とに基づいて上述の式（１１）により加速度を算出する（ステップＳ５４）。
【００８１】
次いで、ＣＰＵ６ａは、今回計測されたタイマ値および車速値をフラッシュメモリ８に格納し（ステップＳ５５）、次いで、算出された加速度値をＬＣＤ１２にデジタル表示する（ステップＳ５６）。次いで、ＣＰＵ６ａは、加速度計測フラグｒ３を１から０に更新して保存し（ステップＳ５７）、次いで、ステップＳ５１に戻る。
【００８２】
なお、上述の加速度計測フラグｒ３は、図１０に示す割り込み処理ルーチンによってセットされる。図１０のフローチャートは、車速センサ５からの車速信号により割り込み処理がスタートし、まず、ＣＰＵ６ａは、割り込み処理スタートによる車速信号のパルスの立ち上がりでスタートした車速センサ５の車速信号のパルス周期を測定するためのタイマ（図示しない）のタイマ値を、次の車速信号の立ち上がりでフラッシュメモリ８に取り込み（格納し）（ステップＳ６１）、次いでタイマをリセットし（ステップＳ６２）、次いでタイマを再起動（再スタート）し（ステップＳ６３）、次いで、加速度計測フラグｒ３を０から１に更新してセットし（ステップＳ６４）、次いで処理を終了する。
【００８３】
図１１は、加速度計測のタイミングを説明する図であり、車速センサ５の車速信号のパルス周期毎に加速度の演算が行われることを示している。たとえば、周期Ａにおいて前回の加速度の演算が行われ、周期Ａに続く周期Ｂにおいて今回の加速度の演算が行われる。
【００８４】
以上説明したように、自動車の馬力（パワー）は、Ｐｗ（ｋＷ）＝軸トルクＴ（ｋｇ・ｍ）×軸回転数（ｒｐｍ）／７１６×０．７３５５から、軸トルクと軸回転数により求められる。この軸トルクと軸回転数の検出箇所は、同一ギヤートレーンのどこからでも検出可能であるが、ギヤー伝達効率、トルクコンバータ等によるロス分の影響を受けにくいタイヤに近い所で検出した方がより精度が良い。また、トルクと回転数の検出位置が異なる場合には、その間のギヤー比および伝達効率を演算式に含める必要がある。
【００８５】
このように、本発明による自動車用パワーメータは、走行抵抗（搭乗人員、風抵抗、坂道等）の変化を含む馬力計測ができ、その表示は自動車計器として搭乗者が認識できる。また、本発明による自動車用パワーメータは、自動車走行時の走行馬力をメータ表示する計器であり、自動車のパワーを視覚および数値として認識できるものである。また、自動車のパワー向上、劣化についても数値としてとらえられる等、操縦者が楽しめる機能を提供するものである。
【００８６】
上述のように演算された馬力および車重を用いて走行抵抗、坂道の傾斜角度および走行効率を演算することができ、まず、走行抵抗ＲＦ の計測方法について説明する。走行抵抗ＲＦ は、自動車を平坦路にてある一定のスピードで走行している状態からクラッチを断（オートマチックはニュートラルレンジ）とし、断時点から所定のタイミング毎に計測された車速と走行距離とから算出される。
【００８７】
すなわち、図１２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、断時点から時間ｔ１経過後の車速をＶ１、走行距離をＬ１とし、さらに時間ｔ２経過後の車速をＶ２、走行距離をＬ２と仮定すると、車速の差をΔＶ（＝Ｖ１−Ｖ２）、走行距離の差をＬ（＝Ｌ２−Ｌ１）、時間の差をｔ（＝ｔ２−ｔ１）とした場合、仕事率Ｐは次式で求められる。
Ｐ＝Ｗ＊Ｌ／ｔ・・・（１３）
【００８８】
また、走行抵抗ＲＦ は次式で求められる。
ＲＦ ＝Ｐ／ΔＶ＝（Ｗ＊Ｌ）／（ｔ＊ΔＶ）・・・（１４）
【００８９】
各タイミング毎に得られた走行抵抗値は、車速に対する以下に示す相関式に置換され、図１２（Ｃ）のグラフに表される。
ＲＦ ＝ｆ（Ｖ）・・・（１５）
このようにして走行抵抗値ＲＦ は、自動的に計測され、フラッシュメモリ８に格納される。
【００９０】
次に、坂道の傾斜角度θの計測方法について説明する。坂道の傾斜角度θは、自動車を坂道にてある一定のスピードで走行している状態における馬力Ｐ、車速Ｖ、車重Ｗおよび走行抵抗ＲＦ に基づき、次式で算出される。
θ＝ｓｉｎ−１〔｛（Ｐ／Ｖ）／ＲＦ ｝／Ｗ〕・・・（１６）
このようにして坂道の傾斜角度θは、自動的に計測され、フラッシュメモリ８に格納されると共に、その値がＬＣＤ１２にデジタル表示される。なお、下り坂の場合は、馬力がエンジンブレーキによる負の値を示すので、坂道の傾斜角度θも負の値で表示されることになる。
【００９１】
この坂道の傾斜角度θの計測方法によれば、従来の傾斜計のような可動部が無く、パワーメータによって得られる各数値によって演算されることから、わずかな傾斜でも認識が可能であり、表示意匠にも大きな自由度を与えることとなる。
【００９２】
次に、効率の計測方法について説明する。自動車の走行時の走行効率ηは、車速センサ５からの車速信号で検出される速度と、計測された馬力とに基づき、所定のタイミング毎に次式で算出される。
η＝速度／馬力・・・（１７）
このようにして自動車の走行効率ηは、自動的に計測され、フラッシュメモリ８に格納されると共に、その値がＬＣＤ１２にデジタル表示される。
【００９３】
図１３は、馬力Ｐに対する走行効率ηの特性を示すグラフである。なお、式（１７）の分母は馬力であるが、自動車の加速中からエンジンブレーキまでの間に馬力ゼロとなる時点が存在するため、演算結果が無限大となってしまう。また、馬力の値は負の値も含まれるので、馬力のゼロ付近の正の値から負の値の領域（図１２の斜線領域）は、不感帯として走行効率ηの演算を行わないこととする。
【００９４】
このように、自動車の走行中所定のタイミングで走行効率ηが計測され、表示されるので、時々刻々の運転状況の変化にも対応し得る経済的な運転が可能となる。
【００９５】
以上説明したように、計測された馬力および車重を用いて、走行抵抗、坂道の傾斜角度および効率を精度良く計測して、表示することができる。
【００９６】
以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００９７】
たとえば、馬力をＬＣＤ１２でデジタル表示しても良い。またＬＣＤ１２において、車重、トルク値、加速度値、走行効率、坂道の傾斜角度の表示は同時に行っても良いし、または、２つ以上の組み合わせで切り替え表示したり、１つずつ切り替え表示したりしても良い。
【００９８】
また、トルクセンサ１の設置位置は、自動車の種類により以下に述べるように変更可能である。
（乗用車）
最近でこそ馬力が問題とならなくなってきてはいるが、いざ自動車を購入しようとする段階では、比較する車種の馬力にも大きな関心を示すことになるため、トルクコンバータ、ミッションなどの駆動系ロスが含まれないネット値に近いエンジン内部またはその近くの駆動系にトルクセンサを設置すべきと考える。また、最近ニーズが高まってきている希薄燃焼エンジンでは、燃焼制御を目的としたトルクセンサをエンジン内部に設けることも考えられる。このトルクセンサ信号を馬力計に用いることができれば、新たな必然性が生じることとなる。たとえば、エンジン第５ジャーナル軸を磁化させて応力トルクによるねじれを計測することによりトルク値を検出することもできる。
（トラック）
重い荷物を積んで走るトラックでは、適切なギヤーシフトをアシストする馬力計に新たなニーズが生じるのではないかと考える。また、原理的には馬力計の応用として重量計測が可能であるため、過積載防止の手段ともなり得る。そこで、トラックはＦＲ車が多いので、プロペラ軸にトルクセンサを設置する。
【００９９】
また本発明は、自動車用として乗用車、トラック、バス、バイク等に適用可能であるが、自動車に限らず船舶等にも適用可能である。
【０１００】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、走行抵抗（搭乗人員数、風抵抗、坂道など）の変化を考慮して走行中リアルタイムで馬力を計測でき、計測された馬力は（ＰＳ）および（ｋＷ）の単位で表示され、その表示は、自動車用計器として搭乗者が認識できる。また、馬力を仏馬力（ＰＳ）と動力（ｋＷ）の２単位で認識することができ、利便性がある。
【０１０１】
請求項２記載の発明によれば、走行抵抗（搭乗人員数、風抵抗、坂道など）の変化を考慮して走行中リアルタイムで馬力を計測できると共に、従来のように外部の台秤等を必要としないで搭乗人員の変化等を考慮した車重を認識することができ、それに応じて荷物の積載量も計測することが可能となり、運行管理が容易となる。
【０１０２】
請求項３記載の発明によれば、走行中に走行馬力を確認できると共に、停車時に車重を計測して確認することができる。
【０１０３】
請求項４記載の発明によれば、効率良く走行しているかどうかを運転者に知らしめることができ、時々刻々の運転状況に変化にも対応し得ると共に、経済的な運転が可能となる。
【０１０４】
請求項５記載の発明によれば、シフトレバーポジション選択の判断の際に補助することができる。
【０１０５】
請求項６記載の発明によれば、安全運転の指標として、また騒音防止や経済的走行を目指す際の指標として有効である。
【０１０６】
請求項７記載の発明によれば、簡単な方法で走行抵抗を自動的に計測、記憶させることができる。
【０１０７】
請求項８記載の発明によれば、従来の傾斜計のような可動部が無く、演算により得られた数値によって演算することにより坂道の傾斜角度をわずかな傾斜でも認識することができ、表示意匠にも大きな自由度を与えることができる。
【０１０８】
請求項９記載の発明によれば、馬力をアナログ表示すると共に、車重、走行効率、トルク値、加速度値、坂道の傾斜角度等の情報をデジタル表示するので、運転に関する各種情報を視覚および数値として認識することができ、運転者の運転の補助となったり運転を楽しむための情報提供を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動車用パワーメータの基本構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る自動車用パワーメータの具体的構成例を示すブロック図である。
【図３】図２におけるトルクセンサと回転センサの設置例を示す図である。
【図４】図２のブロック図におけるＣＰＵが予め定めたプログラムに従って実行する馬力および車重計測処理を示すフローチャートである。
【図５】図２のブロック図におけるＣＰＵが予め定めたプログラムに従って実行する馬力および車重計測処理を示すフローチャートである。
【図６】図３のフローチャートにおける割り込み処理を示すフローチャートである。
【図７】馬力の演算方法を説明する図である。
【図８】図１のブロック図における指示計器の計器板の一例を示す図である。
【図９】図２のブロック図におけるＣＰＵが予め定めたプログラムに従って実行する加速度計測処理を示すフローチャートである。
【図１０】図９のフローチャートにおける割り込み処理を示すフローチャートである。
【図１１】加速度の演算タイミングを説明する図である。
【図１２】（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ、走行抵抗計測を説明するための時間対車速特性、時間対走行距離特性および車速対走行抵抗特性を示すグラフである。
【図１３】走行効率計測を説明するためのパワー対走行効率特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１ トルクセンサ（トルク検出手段）
２ ローパスフィルタ
３ Ａ／Ｄ変換器
４ 回転センサ（回転数検出手段）
５ 車速センサ（車速検出手段）
６ マイクロコンピュータ
６ａ ＣＰＵ（演算手段）
６ｂ ＲＡＭ
６ｃ ＲＯＭ
７ タイムベース
８ フラッシュメモリ（記憶手段）
９ キー入力部（演算条件入力手段）
９ａ 車重計測指示手段
１０ Ｄ／Ａ変換器
１１ 指示計器（第１の表示手段；アナログ表示手段）
１２ ＬＣＤ（第２の表示手段；デジタル表示手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用パワーメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、乗用車やバイク等の自動車の馬力を計測するには、被験車をシャーシダイナモに乗せて、外部から負荷を加えて行うのであり、シャーシダイナモの車への搭載は不可能であった。
【０００３】
また、自動車に搭載する自動車用パワーメータとして市販されているものとして、加速度センサを用いて馬力換算および表示を行うタイプのものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このタイプのものは、馬力換算の際に自動車の自重（車重）を入力したり、風力抵抗の減衰時間、スピード等のデータを入力する必要があり、また、搭乗人員の変化、風の影響、坂の影響等によって入力したデータが変化し、その結果、これらのデータに基づいて演算される馬力の指示値に大きな誤差を生じることがある。
【０００５】
また、このタイプの自動車用パワーメータでは、走行抵抗を求めるには、スピードの実測値を手動で入力する必要があった。すなわち、自動車を平坦路において走行させ、ある速度（たとえば、１００ｋｍ／ｈ）からクラッチを断（オートマチック車ではニュートラルレンジ）にし、一定時間経過毎にスピードメータの値をユーザーが視認して、時間毎のスピード値を手動でパワーメータに入力することにより、走行抵抗を演算して求めていた。
【０００６】
また、自動車の車重は、自動車全体を台秤りに載せて計測する方法や車体フレームに歪みゲージを固定し、そのたわみ量を測定して車重を計測する方法などによって計測されていた。
【０００７】
また、自動車が坂道を走行する際、坂道の傾斜角度を傾斜計を用いて計測していた。この傾斜計は、軸受を支点として指針と連結され可動する錘を用いて、錘と車体とがなす角度から坂道の傾斜角度を指針にてアナログ表示していたが、積載物の重さおよび積載位置によって車体角度が変化し、誤差を生じる原因となっていた。また、わずかな傾斜では、制約された表示計器の大きさでは十分な精度が得られなかった。
【０００８】
また、自動車の走行における効率を表示する計器として燃費計があるが、この燃費計では、燃料消費量を得るために車重を検出し、走行距離との演算で燃費を求めている。しかしながら、必要な重量値の分解能を得るまでのタイムラグによって、時々刻々変化する運転状況には反応しきれないこと、また重量値を計るセンサの経年変化と零点校正を頻繁に行う必要があることなどの欠点を有する。
【０００９】
よって本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、自動車の走行中の馬力を精度良く計測できかつ使い勝手の良い自動車用パワーメータを提供することを目的としている。
【００１０】
また、本発明は、計測された馬力を用いて精度良く車重を計測できる自動車用パワーメータを提供することを目的としている。
【００１１】
さらに、本発明は、計測された馬力を用いて精度良く効率を計測できる自動車用パワーメータを提供することを目的としている。
【００１２】
また、本発明は、計測された馬力を用いて精度良く走行抵抗を計測できる自動車用パワーメータを提供することを目的としている。
【００１３】
また、本発明は、計測された馬力を用いて精度良く坂道の傾斜角度を計測できる自動車用パワーメータを提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、図１の基本構成図に示すように、自動車のエンジンの出力をタイヤに伝達する軸のトルクを検出するトルク検出手段１と、前記軸の回転数を検出する回転数検出手段４と、前記トルク検出手段１からの検出信号と、前記回転数検出手段４からの検出信号とに基づいて馬力を演算する演算手段６ａと、前記演算手段６ａで演算された馬力と、前記トルク検出手段１で検出されたトルクとを記憶する記憶手段８と、前記演算手段６ａで演算された馬力を（ＰＳ）および（ｋＷ）の単位で表示する第１の表示手段１１とを備えたことを特徴とする自動車用パワーメータに存する。
【００１５】
請求項１記載の発明によれば、自動車のエンジンの出力をタイヤに伝達する軸のトルクを検出するトルク検出手段１と、軸の回転数を検出する回転数検出手段４と、トルク検出手段１からの検出信号と、回転数検出手段４からの検出信号とに基づいて馬力を演算する演算手段６ａと、演算手段６ａで演算された馬力と、トルク検出手段１で検出されたトルクとを記憶する記憶手段８と、演算手段６ａで演算された馬力を（ＰＳ）および（ｋＷ）の単位で表示する第１の表示手段１１とを備えているので、走行抵抗（搭乗人員数、風抵抗、坂道など）の変化を考慮して走行中リアルタイムで馬力を計測でき、計測された馬力は（ＰＳ）および（ｋＷ）の単位で表示され、その表示は、自動車用計器として搭乗者が認識できる。また、馬力を仏馬力（ＰＳ）と動力（ｋＷ）の２単位で認識することができ、利便性がある。
【００１６】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、自動車の走行速度を検出する車速検出手段５と、タイヤサイズを示すデータを含む演算条件データを設定入力する演算条件入力手段９と、前記車速検出手段５からの検出信号に基づいて加速度を演算し、演算された該加速度と、演算された前記馬力と、前記演算条件入力手段９で設定入力された前記演算条件データとに基づいて車重を演算する前記演算手段６ａと、前記演算手段６ａで演算された前記加速度および車重をさらに記憶する前記記憶手段８と、前記演算手段６ａで演算された前記車重を表示する第２の表示手段１２とを備えたことを特徴とする請求項１記載の自動車用パワーメータに存する。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、自動車の走行速度を検出する車速検出手段５と、タイヤサイズを示すデータを含む演算条件データを設定入力する演算条件入力手段９と、車速検出手段５からの検出信号に基づいて加速度を演算し、演算された加速度と、演算された前記馬力と、演算条件入力手段９で設定入力された演算条件データとに基づいて車重を演算する前記演算手段６ａと、演算手段６ａで演算された加速度および車重をさらに記憶する記憶手段８と、演算手段６ａで演算された車重を表示する第２の表示手段１２とを備えているので、走行抵抗（搭乗人員数、風抵抗、坂道など）の変化を考慮して走行中リアルタイムで馬力を計測できると共に、従来のように外部の台秤等を必要としないで搭乗人員の変化等を考慮した車重を認識することができ、それに応じて荷物の積載量も計測することが可能となり、運行管理が容易となる。
【００１８】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の発明は、前記演算手段６ａは、前記車速検出手段５からの検出信号があるとき、自動的に所定のタイミング毎に前記馬力の演算を行うと共に、前記車速検出手段５からの検出信号がないときに、車重計測指示手段９ａからの指示信号に基づき前記車重の演算を行うことを特徴とする請求項２記載の自動車用パワーメータに存する。
【００１９】
請求項３記載の発明によれば、演算手段６ａは、車速検出手段５からの検出信号があるとき、自動的に所定のタイミング毎に前記馬力の演算を行うと共に、車速検出手段５からの検出信号がないときに、車重計測指示手段９ａからの指示信号に基づき車重の演算を行うので、走行中に走行馬力を確認できると共に、停車時に車重を計測して確認することができる。
【００２０】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載の発明は、前記演算手段６ａは、さらに、演算された前記馬力と前記車速検出手段からの検出信号とに基づいて走行効率を演算し、前記記憶手段８は、演算された前記走行効率をさらに記憶し、前記第２の表示手段１２は、前記演算手段６ａで演算された前記走行効率をさらに表示することを特徴とする請求項２または３記載の自動車用パワーメータに存する。
【００２１】
請求項４記載の発明によれば、演算手段６ａは、さらに、演算された馬力と車速検出手段からの検出信号とに基づいて走行効率を演算し、記憶手段８は、演算された走行効率をさらに記憶し、第２の表示手段１２は、演算手段６ａで演算された走行効率をさらに表示するので、効率良く走行しているかどうかを運転者に知らしめることができ、時々刻々の運転状況に変化にも対応し得ると共に、経済的な運転が可能となる。
【００２２】
上記課題を解決するためになされた請求項５記載の発明は、前記第２の表示手段１２は、前記トルク検出手段１で検出されたトルク値をさらに表示することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の自動車用パワーメータに存する。
【００２３】
請求項５記載の発明によれば、第２の表示手段１２は、トルク検出手段１で検出されたトルク値をさらに表示するので、たとえば、シフトレバーポジション選択の判断の際に補助することができる。
【００２４】
上記課題を解決するためになされた請求項６記載の発明は、前記第２の表示手段１２は、前記演算手段６ａで演算された加速度値をさらに表示することを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の自動車用パワーメータに存する。
【００２５】
請求項６記載の発明によれば、第２の表示手段１２は、演算手段６ａで演算された加速度値をさらに表示するので、安全運転の指標として、また騒音防止や経済的走行を目指す際の指標として有効である。
【００２６】
上記課題を解決するためになされた請求項７記載の発明は、前記演算手段６ａは、さらに、演算された前記馬力と、前記車速検出手段５からの検出信号とに基づいて走行抵抗を演算し、前記記憶手段８は、演算された前記走行抵抗を記憶することを特徴とする請求項２から６の何れか１項に記載の自動車用パワーメータに存する。
【００２７】
請求項７記載の発明によれば、演算手段６ａは、さらに、演算された馬力と、車速検出手段５からの検出信号とに基づいて走行抵抗を演算し、記憶手段８は、演算された走行抵抗を記憶するので、簡単な方法で走行抵抗を自動的に計測、記憶させることができる。
【００２８】
上記課題を解決するためになされた請求項８記載の発明は、前記演算手段６ａは、演算された前記馬力、前記車重および前記走行抵抗と、前記車速検出手段５からの検出信号とに基づいて坂道の傾斜角度を演算し、前記記憶手段８は、演算された前記坂道の傾斜角度をさらに記憶し、前記第２の表示手段１２は、前記演算手段６ａで演算された前記坂道の傾斜角度をさらに表示することを特徴とする請求項７記載の自動車用パワーメータに存する。
【００２９】
請求項８記載の発明によれば、演算手段６ａは、演算された馬力、車重および走行抵抗と、車速検出手段５からの検出信号とに基づいて坂道の傾斜角度を演算し、記憶手段８は、演算された坂道の傾斜角度をさらに記憶し、第２の表示手段１２は、演算手段６ａで演算された坂道の傾斜角度をさらに表示するので、従来の傾斜計のような可動部が無く、演算により得られた数値によって演算することにより坂道の傾斜角度をわずかな傾斜でも認識することができ、表示意匠にも大きな自由度を与えることができる。
【００３０】
上記課題を解決するためになされた請求項９記載の発明は、前記第１の表示手段１１はアナログ表示手段であり、前記第２の表示手段１２はデジタル表示手段であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の自動車用パワーメータに存する。
【００３１】
請求項９記載の発明によれば、第１の表示手段１１はアナログ表示手段であり、第２の表示手段１２はデジタル表示手段であるので、馬力をアナログ表示すると共に、車重、走行効率、トルク値、加速度値、坂道の傾斜角度等の情報をデジタル表示するので、運転に関する各種情報を視覚および数値として認識することができ、運転者の運転の補助となったり運転を楽しむための情報提供を行うことができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３３】
図２は、本発明の実施の形態に係る自動車用パワーメータの具体的構成例を示すブロック図である。この自動車用パワーメータは、自動車に搭載されて使用されるものであって、トルク検出手段としてのトルクセンサ１と、ローパスフィルタ２と、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）３と、回転数検出手段としての回転センサ４と、車速検出手段としての車速センサ５と、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）６と、タイムベース７と、記憶手段としてのフラッシュメモリ８と、演算条件入力手段としてのキー入力部９と、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１０と、第１の表示手段としての指示計器１１と、第２の表示手段としてのＬＣＤ（液晶ディスプレイ）１２とから構成されている。
【００３４】
トルクセンサ１と回転センサ４は、自動車のエンジンの出力をタイヤに伝達する軸、たとえば図３に示すようにエンジン２１の出力軸２１ａに設置されている。エンジン２１の駆動力は、その出力軸２１ａからトルクコンバータ２２に伝達され、トルクコンバータ２２の出力軸２２ａを介してディファレンシャルギヤ２３に伝達され、さらに、ドライブ軸２４を経由してタイヤ２５に伝達される。なお、このトルクセンサ１と回転センサ４の設置場所は、自動車のエンジン２１の出力をタイヤ２５に伝達する軸であれば良く、エンジン２１の出力軸２１ａに限らず、トルクコンバータ２２の出力軸２２ａやドライブ軸２４やプロペラ軸（図３では図示されていない）等のいずれの軸でも良い。
【００３５】
マイコン６は、ＣＰＵ６ａ、ＲＡＭ６ｂおよびＲＯＭ６ｃを有しており、ＣＰＵ６ａには、ＲＡＭ２３ｂおよびＲＯＭ２３ｃのほか、Ａ／Ｄ変換器３、回転センサ４、車速センサ５、タイムベース７、フラッシュメモリ８、キー入力部９、Ｄ／Ａ変換器１０およびＬＣＤ１２が接続されている。
【００３６】
ＲＡＭ６ｂは、各種データ記憶用のデータエリア及び各種処理作業に用いるワークエリアを有しており、ＲＯＭ６ｃには、ＣＰＵ６ａに各種処理動作を行わせるための制御プログラムが格納されている。
【００３７】
フラッシュメモリ８は、後述するテーブルデータと、各フラグ（設定完了フラグｒ０、馬力計測フラグｒ１、停車フラグｒ２、加速度計測フラグｒ３等）と、馬力計測に使用される各種データ（走行抵抗値、パルスレート値、タイヤサイズ等）と、各計測値（馬力、車重、走行効率、トルク値、加速度値、走行抵抗、坂道の傾斜角度等）を格納する。
【００３８】
上述の構成において、トルクセンサ１および回転センサ４は、エンジン２１の出力軸２１ａにおける軸トルクおよび回転数を検出する。トルクセンサ２からのアナログ検出出力は、ローパスフィルタ２でノイズが除去された後、Ａ／Ｄ変換器３を介してマイコン６のＣＰＵ６ａに入力される。回転センサ４からの検出出力は、同様にＣＰＵ６ａに入力される。さらに、車速センサ５で検出される、自動車の走行中のスピードを示す検出出力も、ＣＰＵ６ａに入力される。
【００３９】
単位時間当たりの回転数を知るために、タイムベース７があり、回転センサ４で検出される回転数と、トルクセンサ１で検出されるトルクと、タイムベース７による時間とから、ＣＰＵ６ａでエンジン２１の馬力を（ＰＳ）の単位および（ｋＷ）の単位でそれぞれ演算し、Ｄ／Ａ変換器１０を経由して指示計器１１にアナログ表示を行い、また、ＬＣＤ１２にデジタル表示を行う。エンジンブレーキ時には、トルクセンサ１の出力が負となり、それに伴い、指示計器１１も負の値を表示する。
【００４０】
次に、ＣＰＵ６ａが予め定めたプログラムに従って実行する馬力および車重計測処理を、図４および図５のフローチャートを参照して説明する。この処理は、自動車のイグニッションスイッチ（図示しない）のオンによりスタートする。
【００４１】
まず、ＣＰＵ６ａは、Ｉ／Ｏ（入力／出力）ポートの設定を行い（ステップＳ１）、次いでセルフチェック（自己診断）を行う。このセルフチェックは、ＲＡＭ６ｂが正常に書き込み読出しが可能かどうかを診断するものである。また、ＲＡＭ６ｂはチェック後、その内容がリセットされる。また、トルクセンサ１、回転センサ４および車速センサ５の接続の有無もチェックされる。
【００４２】
次いで、ＣＰＵ６ａは、セルフチェックの結果が異常なしか否かを判定し（ステップＳ３）、異常なしであれば（ステップＳ３のＹＥＳ）、ステップＳ６に進む。
【００４３】
一方、異常があれば（ステップＳ３のＮＯ）、次いでＣＰＵ６ａは、ＬＣＤ１２にエラー表示を行わせる（ステップＳ４）。ユーザーは、このエラー表示よりエラーの内容を確認して、エラー解除を行うことができる。次いで、ＣＰＵ６ａは、エラー解除を確認したか否かを判定し（ステップＳ５）、その答がノーならばステップＳ１に戻り、イエスならばステップＳ６に進む。
【００４４】
ステップＳ６では、ＣＰＵ６ａは、フラッシュメモリ８に格納されている設定完了フラグｒ０が１にセットされているか否かを判定し、設定完了フラグｒ０が１になっていなければ、ＣＰＵ６ａは、テーブルデータを設定し（ステップＳ７）、次いでステップＳ９に進む。このテーブルデータは、馬力や車重等を計測するために必要な自動車の車種固有の条件、すなわち、自動車駆動方式（ＦＦ方式またはＦＲ方式）、トルクセンサ１および回転センサの設置位置、車速センサ５の車速信号のパルスレートおよびタイヤ２５のサイズ等の各データを含む。このテーブルデータは、自動車用パワーメータを初めて動作させるときには自動車の車種等の情報が入力されていないので、上述の各データの代表値を予めＲＯＭ６ｃに格納しておき、最初の動作時にステップＳ７においてこの代表値が自動的にプリセットされるものである。
【００４５】
設定完了フラグｒ０が１になっていれば（ステップＳ６のＹＥＳ）、ＣＰＵ６ａは、後述するステップＳ１７、Ｓ２０およびＳ２２で設定される各設定値をフラッシュメモリ８に取り込む（ステップＳ８）。一度設定値が取り込まれると、次回からはテーブルデータではなく、取り込まれた設定値が馬力や車重等の計測時に採用される。
【００４６】
次いで、ＣＰＵ６ａは、キー入力部９に含まれる車重計測指示手段９ａとしての車重計測指示キー（図示しない）のユーザーによるオン操作の有無により、車重計測を行うか否かを判定し（ステップＳ９）、その答がイエスならば、次いで、フラッシュメモリ８に格納されている停車フラグｒ２が１にセットされているか否かを判定する（ステップＳ１０）。車重の計測は、後述するように停車時に行うのが望ましいので、この停車フラグｒ２のセット状態を確認するのである。
【００４７】
停車フラグｒ２が１にセットされていなければ（ステップＳ１０のＮＯ）、次いでＣＰＵ６ａは、ＬＣＤ１２に、停車を促す文字メッセージ（たとえば、「止まって下さい」）を表示させる。ユーザーは、ＬＣＤ１２に表示された文字メッセージを見ることにより、車重計測のために自動車を一旦停止させることができる。
【００４８】
停車フラグｒ２が１にセットされていれば（ステップＳ１０のＹＥＳ）、次いでＣＰＵ６ａは、ＬＣＤ１２の表示を消去し（ステップＳ１２）、次いで、後述する方法に基づいて車重を（ｋｇ）の単位で計測する（ステップＳ１３）。次いで、ＣＰＵ６ａは、計測された車重（単位；ｋｇ）をＬＣＤ１２にデジタル表示させ（ステップＳ１４）、次いで、ステップＳ９に戻る。
【００４９】
一方、ステップＳ９の答がノーならば、次いでＣＰＵ６ａは、キー入力部９に含まれる設定指示キー（図示しない）のユーザーによるオン操作の有無により、設定を行うか否かを判定し（ステップＳ１５）、その答がイエスならばステップＳ１６に進み、ノーならばステップＳ２３に進む。
【００５０】
ステップＳ１６では、ＣＰＵ６ａは、キー入力部９に含まれる走行抵抗計測指示キー（図示しない）のユーザーによるオン操作の有無により、走行抵抗計測を行うか否かを判定し、その答がイエスならば、次いで後述する方法に基づいて走行抵抗計測を行い（ステップＳ１７）、次いでフラッシュメモリ８に格納されている設定完了フラグｒ０を０から１にセットし（ステップＳ１８）、次いでステップＳ９に戻る。
【００５１】
ステップＳ１６の答がノーならば、次いでＣＰＵ６ａは、キー入力部９に含まれるパルスレート設定指示キー（図示しない）のユーザーによるオン操作の有無により、パルスレート設定を行うか否かを判定し（ステップＳ１９）、その答がイエスならば、次いでパルスレート入力を行う（ステップＳ２０）。
【００５２】
このパルスレート入力は、上述した自動車の車種固有の条件の１つである、車速センサ５からの車速信号のパルスレートのデータを、キー入力部９に含まれるテンキー（図示しない）等で入力することによって、ＣＰＵ６ａが、入力されたパルスレートのデータをフラッシュメモリ８に格納することにより行われる。次いで、ＣＰＵ６ａは、フラッシュメモリ８に保存されている設定完了フラグｒ０を０から１に更新して保存し（ステップＳ１８）、次いでステップＳ９に戻る。
【００５３】
ステップＳ１９の答がノーならば、次いでＣＰＵ６ａは、キー入力部９に含まれる条件設定指示キー（図示しない）のユーザーによるオン操作の有無により、条件設定を行うか否かを判定し（ステップＳ２１）、その答がノーならばステップＳ９に戻り、その答がイエスならば、次いでタイヤ２５のサイズのデータ入力を行う（ステップＳ２２）。
【００５４】
このタイヤサイズ入力は、上述した自動車の車種固有の条件の１つである、タイヤ２５のサイズのデータを、キー入力部９に含まれるテンキー（図示しない）等で入力することによって、ＣＰＵ６ａが、入力されたタイヤサイズのデータをフラッシュメモリ８に格納することにより行われる。次いで、ＣＰＵ６ａは、フラッシュメモリ８に保存されている設定完了フラグｒ０を０から１に更新して保存し（ステップＳ１８）、次いでステップＳ９に戻る。
【００５５】
次いでステップＳ１５に戻って、その答がノーならば、ＣＰＵ６ａは、馬力計測フラグｒ１が１にセットされているか否かを判定する（ステップＳ２３）。
【００５６】
この馬力計測フラグｒ１は、図６に示す割り込み処理ルーチンによってセットされる。図６のフローチャートは、車速センサ５からの車速信号により割り込み処理がスタートし、まず、ＣＰＵ６ａは、メインルーチンで使用されるレジスタ（図示しない）を退避させ（ステップＳ４１）、次いで車速センサ５の車速信号のパルス周期を測定するためのタイマ（図示しない）のタイマ値を車速信号のパルスの立ち上がりで取り込み（ステップＳ４２）、次いでトルクセンサ１からのトルク値を取り込み（ステップＳ４３）、次いで上述のタイマを車速信号のパルスの次の立ち上がりで起動させ（ステップＳ４４）、次いで馬力計測フラグｒ１を０から１に更新してセットし（ステップＳ４５）、次いで上述のレジスタ復帰を行わせ（ステップＳ４６）、次いで処理を終了する。
【００５７】
そこで、ステップＳ２３において、馬力計測フラグｒ１が１にセットされていなければステップＳ９に戻り、セットされていればステップＳ２４に進む。
【００５８】
ステップＳ２４では、ＣＰＵ６ａは、後述する方法に基づいて馬力を（ＰＳ）の単位および（ｋＷ）の単位で計測する。次いで、ＣＰＵ６ａは、停車カウンタのカウント値（停車時間を表す）が所定時間を超過したか否かを判定する（ステップＳ２５）。その答がイエスならば、次いでＣＰＵ６ａは、フラッシュメモリ８に格納されている停車フラグｒ２を０から１に更新し（ステップＳ２６）、次いでステップＳ２８に進む。一方、その答がノーならば、次いでＣＰＵ６ａは、フラッシュメモリ８に格納されている停車フラグｒ２を１から０に更新し（ステップＳ２７）、次いでステップＳ２８に進む。
【００５９】
ステップＳ２８では、ＣＰＵ６ａは、ステップＳ２４で演算された馬力指示計器１１のアナログ表示値を、ステップＳ２４で演算された馬力（単位；ＰＳおよびｋＷ）を指示計器１１にアナログ表示させる。次いで、ＣＰＵ６ａは、フラッシュメモリ８に保存されている馬力計測フラグｒ１を１から０に更新して保存し（ステップＳ２９）、次いで、ステップＳ９に戻る。
【００６０】
次に、上述のステップ２４で行われる馬力演算とステップＳ１３で行われる車重計測の具体的な方法について詳述する。
【００６１】
馬力と車重は、軸トルクと回転数から求められ、以下にその理論式を示す。すなわち、軸トルク＝Ｔ（ｋｇｆ・ｍ）、回転数＝Ｒ（ｒｐｍ）および車重Ｗ（ｋｇｆ）として表した場合、計測時に回転軸から長さ１ｍの腕を出し、その先端に加わる力Ｆ（ｋｇｆ）は、次式で表される。
Ｆ＝Ｔ（ｋｇｆ・ｍ）／１（ｍ）＝Ｔ（ｋｇｆ）・・・（１）
【００６２】
その先端の単位秒当たりの移動距離Ｌ（ｍ）は次式で表される。
仕事率Ｐ（ｋｇｆ・ｍ／ｓ）は次式で表される。
【００６４】
仏馬力Ｐｆ（ＰＳ）は次式で表される。
【００６５】
動力Ｐｗ（ｋＷ（キロワット））は次式で表される。
車重Ｗ（ｋｇｆ）については、質量＝力／加速度から、次式で表される。すなわち、
Ｗ＝駆動力／加速度・・・（６）
【００６７】
そこで、ステップ２４の馬力演算において、ＣＰＵ６ａは、上述の理論式に基づいて馬力の演算を、回転センサ４からの回転検出信号がＣＰＵ６ａに入力される毎に行う。回転センサ４からの回転検出信号のパルス周期および回転検出信号に対応するトルク値は、ｎ回の平均値を求めて演算する。
【００６８】
すなわち、図７に示すように、回転センサ４からの回転検出信号のパルスがｎ個入力されたときに、ＣＰＵ６ａは、ｎ＋１回目の回転検出信号の入力時に次式（７）および（８）にて平均パルス周期と平均トルク値を求める。
平均パルス周期ｔ＝｛ｔ１＋ｔ２＋・・・＋ｔ（ｎ）＋ｔ（ｎ＋１）−ｔ０）｝／ｎ・・・（７）
ここで、ｔ０，ｔ１，ｔ２，・・・ｔ（ｎ），ｔ（ｎ＋１）は、それぞれ、回転センサ４の回転検出信号パルスＰ０，Ｐ１，Ｐ２，・・・Ｐ（ｎ），Ｐ（ｎ＋１）に対応するパルス周期である。
平均トルクＴ＝｛Ｔ１＋Ｔ２＋・・・＋Ｔ（ｎ）＋Ｔ（ｎ＋１）−Ｔ０｝／ｎ・・・（８）
ここで、Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔ（ｎ），Ｔ（ｎ＋１）は、それぞれ、回転センサ４の回転検出信号パルスＰ０，Ｐ１，Ｐ２，・・・Ｐ（ｎ），Ｐ（ｎ＋１）に対応してトルクセンサ１で検出されるトルク値である。
【００６９】
ＣＰＵ６ａは、上述のようにして求められた平均パルス周期ｔとタイムベース７からの時間に基づいて、エンジン２１の出力軸２１ａの軸回転数Ｒ（ｒｐｍ）を算出する。
回転数Ｒ＝Ｋ＊（１／平均パルス周期ｔ）・・・（９）
ここで、Ｋは定数である。
【００７０】
また、ＣＰＵ６ａは、上述のようにして求められた平均トルク値Ｔをエンジン２１の出力軸２１ａにおける軸トルク値として使用し、この軸トルク値Ｔと軸回転数Ｒの値を上述の式（４）および（５）に代入することにより、エンジン２１の馬力をＰｆ（ＰＳ）およびＰｗ（ｋＷ）として演算する。演算された馬力Ｐｆ（ＰＳ）およびＰｗ（ｋＷ）は指示計器１１でアナログ表示されると共に、ＬＣＤ１２でデジタル表示される。
【００７１】
なお、上述のようにして求められる軸トルク値は、ＬＣＤ１２にデジタル表示することができる。このように、軸トルク値を表示した場合は、この自動車用パワーメータは、自動車用トルク計としても機能することとなる。
【００７２】
図８は、指示計器１１の計器盤の一例を示し、馬力の単位ＰＳの目盛り１１ａとそれに対応するｋＷの目盛り１１ｂが設けられ、ＣＰＵ６ａで演算された馬力のアナログ値に対応する目盛り位置が指針１１ｃにより指示される。なお、図８の計器盤には、目盛り線に加えて計測値を示す文字も存在するが、図面上ほとんど省略されており、０（ゼロ）のみが示されている。また、この計器盤では、トルクが負となる馬力の領域を、０（ゼロ）以下の斜線領域１１ｄで表している。
このような計器盤の表示により、ユーザーは、計測された馬力をＰＳとｋＷの単位で同時に把握することができ、利便性がある。
【００７３】
次に、ステップＳ１３の車重計測において、ＣＰＵ６ａは、上述の理論式に基づいて車重Ｗの計測を行う。この車重Ｗは、平坦路で停車時から風の影響の少ない速度範囲で加速した時の馬力と加速度およびタイヤ半径から求められる。すなわち、車重Ｗは上述の式（６）で求められ、式（６）における駆動力Ｆは、次式で求められる。
駆動力Ｆ＝馬力／タイヤ接地半径・・・（１０）
ここで、タイヤ接地半径は、タイヤ２５の接地半径である。なお、このタイヤ２５の接地半径として、上述のステップＳ２２で入力されるタイヤサイズのデータが用いられる。
【００７４】
また、式（６）における加速度は、自動車を停車状態から加速して行き、速度０ｋｍ／ｈからｔ１秒後のスピードｖ１とｔ２秒後のスピードｖ２の差をｔ２−ｔ１で除した値で求められる。発車のタイミングは最初の回転信号で判断する。すなわち、
加速度＝（ｖ２−ｖ１）／（ｔ２−ｔ１）＝｛（Ｌ２／ｔ２）−（Ｌ１／ｔ１）｝／（ｔ２−ｔ１）・・・（１１）
ここで、ｖ１：ｔ１秒間に移動した距離Ｌ１をｔ１で除した値（距離Ｌ１は回転信号パルス数で求める）、ｖ２：ｔ２秒間に移動した距離Ｌ２をｔ２で除した値（距離Ｌ２は回転信号パルス数で求める）である。
【００７５】
車重の演算方法においては、一定の時間間隔で加速度を計測し、設定した距離を走行した後の平均値を求める。この一定の時間間隔および設定した距離については、実験的に求めることとする。このようにして式（１０）および（１１）で求められた駆動力と加速度の各値を上述の式（６）に代入することにより、車重が求められる。
【００７６】
なお、車重の計測時、走行抵抗ＲＦ の影響を考慮する場合には、駆動力Ｆは、次式に基づいて算出した値を使用することができる。
駆動力Ｆ＝（馬力／タイヤ接地半径）−ＲＦ ・・・（１２）
【００７７】
また、上述のようにして求められる加速度値は、ＬＣＤ１２にデジタル表示することができる。このように、加速度値を表示した場合は、この自動車用パワーメータは、自動車用加速度計としても機能することとなる。
【００７８】
次に、ＣＰＵ６ａが予め定めたプログラムに従って実行する加速度計測の処理を、図９のフローチャートを参照して説明する。この処理は、たとえば、自動車のイグニッションスイッチのオンによりスタートする。
【００７９】
まず、ＣＰＵ６ａは、がフラッシュメモリ８に格納されている加速度計測フラグｒ３が１にセットされているか否かを判定し（ステップＳ５１）、加速度計測フラグｒ３が１になっていれば、次いで、ＣＰＵ６ａは、車速センサ５の車速信号のパルス周期を測定するためのタイマ（図示しない）のタイマカウント値を車速に変換する（ステップＳ５２）。このタイマは、車速センサ５の車速信号のパルスの立ち上がりでスタートし、次の立ち上がりでリセットして再スタートすることにより、パルス周期をカウント値で表す。
【００８０】
次いで、ＣＰＵ６ａは、フラッシュメモリ８に格納されている前回計測されたタイマ値および車速値を取り出し（ステップＳ５３）、次いで、これらの値と、今回計測されたタイマ値および車速値とに基づいて上述の式（１１）により加速度を算出する（ステップＳ５４）。
【００８１】
次いで、ＣＰＵ６ａは、今回計測されたタイマ値および車速値をフラッシュメモリ８に格納し（ステップＳ５５）、次いで、算出された加速度値をＬＣＤ１２にデジタル表示する（ステップＳ５６）。次いで、ＣＰＵ６ａは、加速度計測フラグｒ３を１から０に更新して保存し（ステップＳ５７）、次いで、ステップＳ５１に戻る。
【００８２】
なお、上述の加速度計測フラグｒ３は、図１０に示す割り込み処理ルーチンによってセットされる。図１０のフローチャートは、車速センサ５からの車速信号により割り込み処理がスタートし、まず、ＣＰＵ６ａは、割り込み処理スタートによる車速信号のパルスの立ち上がりでスタートした車速センサ５の車速信号のパルス周期を測定するためのタイマ（図示しない）のタイマ値を、次の車速信号の立ち上がりでフラッシュメモリ８に取り込み（格納し）（ステップＳ６１）、次いでタイマをリセットし（ステップＳ６２）、次いでタイマを再起動（再スタート）し（ステップＳ６３）、次いで、加速度計測フラグｒ３を０から１に更新してセットし（ステップＳ６４）、次いで処理を終了する。
【００８３】
図１１は、加速度計測のタイミングを説明する図であり、車速センサ５の車速信号のパルス周期毎に加速度の演算が行われることを示している。たとえば、周期Ａにおいて前回の加速度の演算が行われ、周期Ａに続く周期Ｂにおいて今回の加速度の演算が行われる。
【００８４】
以上説明したように、自動車の馬力（パワー）は、Ｐｗ（ｋＷ）＝軸トルクＴ（ｋｇ・ｍ）×軸回転数（ｒｐｍ）／７１６×０．７３５５から、軸トルクと軸回転数により求められる。この軸トルクと軸回転数の検出箇所は、同一ギヤートレーンのどこからでも検出可能であるが、ギヤー伝達効率、トルクコンバータ等によるロス分の影響を受けにくいタイヤに近い所で検出した方がより精度が良い。また、トルクと回転数の検出位置が異なる場合には、その間のギヤー比および伝達効率を演算式に含める必要がある。
【００８５】
このように、本発明による自動車用パワーメータは、走行抵抗（搭乗人員、風抵抗、坂道等）の変化を含む馬力計測ができ、その表示は自動車計器として搭乗者が認識できる。また、本発明による自動車用パワーメータは、自動車走行時の走行馬力をメータ表示する計器であり、自動車のパワーを視覚および数値として認識できるものである。また、自動車のパワー向上、劣化についても数値としてとらえられる等、操縦者が楽しめる機能を提供するものである。
【００８６】
上述のように演算された馬力および車重を用いて走行抵抗、坂道の傾斜角度および走行効率を演算することができ、まず、走行抵抗ＲＦ の計測方法について説明する。走行抵抗ＲＦ は、自動車を平坦路にてある一定のスピードで走行している状態からクラッチを断（オートマチックはニュートラルレンジ）とし、断時点から所定のタイミング毎に計測された車速と走行距離とから算出される。
【００８７】
すなわち、図１２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、断時点から時間ｔ１経過後の車速をＶ１、走行距離をＬ１とし、さらに時間ｔ２経過後の車速をＶ２、走行距離をＬ２と仮定すると、車速の差をΔＶ（＝Ｖ１−Ｖ２）、走行距離の差をＬ（＝Ｌ２−Ｌ１）、時間の差をｔ（＝ｔ２−ｔ１）とした場合、仕事率Ｐは次式で求められる。
Ｐ＝Ｗ＊Ｌ／ｔ・・・（１３）
【００８８】
また、走行抵抗ＲＦ は次式で求められる。
ＲＦ ＝Ｐ／ΔＶ＝（Ｗ＊Ｌ）／（ｔ＊ΔＶ）・・・（１４）
【００８９】
各タイミング毎に得られた走行抵抗値は、車速に対する以下に示す相関式に置換され、図１２（Ｃ）のグラフに表される。
ＲＦ ＝ｆ（Ｖ）・・・（１５）
このようにして走行抵抗値ＲＦ は、自動的に計測され、フラッシュメモリ８に格納される。
【００９０】
次に、坂道の傾斜角度θの計測方法について説明する。坂道の傾斜角度θは、自動車を坂道にてある一定のスピードで走行している状態における馬力Ｐ、車速Ｖ、車重Ｗおよび走行抵抗ＲＦ に基づき、次式で算出される。
θ＝ｓｉｎ−１〔｛（Ｐ／Ｖ）／ＲＦ ｝／Ｗ〕・・・（１６）
このようにして坂道の傾斜角度θは、自動的に計測され、フラッシュメモリ８に格納されると共に、その値がＬＣＤ１２にデジタル表示される。なお、下り坂の場合は、馬力がエンジンブレーキによる負の値を示すので、坂道の傾斜角度θも負の値で表示されることになる。
【００９１】
この坂道の傾斜角度θの計測方法によれば、従来の傾斜計のような可動部が無く、パワーメータによって得られる各数値によって演算されることから、わずかな傾斜でも認識が可能であり、表示意匠にも大きな自由度を与えることとなる。
【００９２】
次に、効率の計測方法について説明する。自動車の走行時の走行効率ηは、車速センサ５からの車速信号で検出される速度と、計測された馬力とに基づき、所定のタイミング毎に次式で算出される。
η＝速度／馬力・・・（１７）
このようにして自動車の走行効率ηは、自動的に計測され、フラッシュメモリ８に格納されると共に、その値がＬＣＤ１２にデジタル表示される。
【００９３】
図１３は、馬力Ｐに対する走行効率ηの特性を示すグラフである。なお、式（１７）の分母は馬力であるが、自動車の加速中からエンジンブレーキまでの間に馬力ゼロとなる時点が存在するため、演算結果が無限大となってしまう。また、馬力の値は負の値も含まれるので、馬力のゼロ付近の正の値から負の値の領域（図１２の斜線領域）は、不感帯として走行効率ηの演算を行わないこととする。
【００９４】
このように、自動車の走行中所定のタイミングで走行効率ηが計測され、表示されるので、時々刻々の運転状況の変化にも対応し得る経済的な運転が可能となる。
【００９５】
以上説明したように、計測された馬力および車重を用いて、走行抵抗、坂道の傾斜角度および効率を精度良く計測して、表示することができる。
【００９６】
以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００９７】
たとえば、馬力をＬＣＤ１２でデジタル表示しても良い。またＬＣＤ１２において、車重、トルク値、加速度値、走行効率、坂道の傾斜角度の表示は同時に行っても良いし、または、２つ以上の組み合わせで切り替え表示したり、１つずつ切り替え表示したりしても良い。
【００９８】
また、トルクセンサ１の設置位置は、自動車の種類により以下に述べるように変更可能である。
（乗用車）
最近でこそ馬力が問題とならなくなってきてはいるが、いざ自動車を購入しようとする段階では、比較する車種の馬力にも大きな関心を示すことになるため、トルクコンバータ、ミッションなどの駆動系ロスが含まれないネット値に近いエンジン内部またはその近くの駆動系にトルクセンサを設置すべきと考える。また、最近ニーズが高まってきている希薄燃焼エンジンでは、燃焼制御を目的としたトルクセンサをエンジン内部に設けることも考えられる。このトルクセンサ信号を馬力計に用いることができれば、新たな必然性が生じることとなる。たとえば、エンジン第５ジャーナル軸を磁化させて応力トルクによるねじれを計測することによりトルク値を検出することもできる。
（トラック）
重い荷物を積んで走るトラックでは、適切なギヤーシフトをアシストする馬力計に新たなニーズが生じるのではないかと考える。また、原理的には馬力計の応用として重量計測が可能であるため、過積載防止の手段ともなり得る。そこで、トラックはＦＲ車が多いので、プロペラ軸にトルクセンサを設置する。
【００９９】
また本発明は、自動車用として乗用車、トラック、バス、バイク等に適用可能であるが、自動車に限らず船舶等にも適用可能である。
【０１００】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、走行抵抗（搭乗人員数、風抵抗、坂道など）の変化を考慮して走行中リアルタイムで馬力を計測でき、計測された馬力は（ＰＳ）および（ｋＷ）の単位で表示され、その表示は、自動車用計器として搭乗者が認識できる。また、馬力を仏馬力（ＰＳ）と動力（ｋＷ）の２単位で認識することができ、利便性がある。
【０１０１】
請求項２記載の発明によれば、走行抵抗（搭乗人員数、風抵抗、坂道など）の変化を考慮して走行中リアルタイムで馬力を計測できると共に、従来のように外部の台秤等を必要としないで搭乗人員の変化等を考慮した車重を認識することができ、それに応じて荷物の積載量も計測することが可能となり、運行管理が容易となる。
【０１０２】
請求項３記載の発明によれば、走行中に走行馬力を確認できると共に、停車時に車重を計測して確認することができる。
【０１０３】
請求項４記載の発明によれば、効率良く走行しているかどうかを運転者に知らしめることができ、時々刻々の運転状況に変化にも対応し得ると共に、経済的な運転が可能となる。
【０１０４】
請求項５記載の発明によれば、シフトレバーポジション選択の判断の際に補助することができる。
【０１０５】
請求項６記載の発明によれば、安全運転の指標として、また騒音防止や経済的走行を目指す際の指標として有効である。
【０１０６】
請求項７記載の発明によれば、簡単な方法で走行抵抗を自動的に計測、記憶させることができる。
【０１０７】
請求項８記載の発明によれば、従来の傾斜計のような可動部が無く、演算により得られた数値によって演算することにより坂道の傾斜角度をわずかな傾斜でも認識することができ、表示意匠にも大きな自由度を与えることができる。
【０１０８】
請求項９記載の発明によれば、馬力をアナログ表示すると共に、車重、走行効率、トルク値、加速度値、坂道の傾斜角度等の情報をデジタル表示するので、運転に関する各種情報を視覚および数値として認識することができ、運転者の運転の補助となったり運転を楽しむための情報提供を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動車用パワーメータの基本構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る自動車用パワーメータの具体的構成例を示すブロック図である。
【図３】図２におけるトルクセンサと回転センサの設置例を示す図である。
【図４】図２のブロック図におけるＣＰＵが予め定めたプログラムに従って実行する馬力および車重計測処理を示すフローチャートである。
【図５】図２のブロック図におけるＣＰＵが予め定めたプログラムに従って実行する馬力および車重計測処理を示すフローチャートである。
【図６】図３のフローチャートにおける割り込み処理を示すフローチャートである。
【図７】馬力の演算方法を説明する図である。
【図８】図１のブロック図における指示計器の計器板の一例を示す図である。
【図９】図２のブロック図におけるＣＰＵが予め定めたプログラムに従って実行する加速度計測処理を示すフローチャートである。
【図１０】図９のフローチャートにおける割り込み処理を示すフローチャートである。
【図１１】加速度の演算タイミングを説明する図である。
【図１２】（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ、走行抵抗計測を説明するための時間対車速特性、時間対走行距離特性および車速対走行抵抗特性を示すグラフである。
【図１３】走行効率計測を説明するためのパワー対走行効率特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１ トルクセンサ（トルク検出手段）
２ ローパスフィルタ
３ Ａ／Ｄ変換器
４ 回転センサ（回転数検出手段）
５ 車速センサ（車速検出手段）
６ マイクロコンピュータ
６ａ ＣＰＵ（演算手段）
６ｂ ＲＡＭ
６ｃ ＲＯＭ
７ タイムベース
８ フラッシュメモリ（記憶手段）
９ キー入力部（演算条件入力手段）
９ａ 車重計測指示手段
１０ Ｄ／Ａ変換器
１１ 指示計器（第１の表示手段；アナログ表示手段）
１２ ＬＣＤ（第２の表示手段；デジタル表示手段）
Claims (9)
- 自動車のエンジンの出力をタイヤに伝達する軸のトルクを検出するトルク検出手段と、
前記軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記トルク検出手段からの検出信号と、前記回転数検出手段からの検出信号とに基づいて馬力を演算する演算手段と、
前記演算手段で演算された馬力と、前記トルク検出手段で検出されたトルクとを記憶する記憶手段と、
前記演算手段で演算された馬力を（ＰＳ）および（ｋＷ）の単位で表示する第１の表示手段とを備えたことを特徴とする自動車用パワーメータ。 - 自動車の走行速度を検出する車速検出手段５と、
タイヤサイズを示すデータを含む演算条件データを設定入力する演算条件入力手段と、
前記車速検出手段からの検出信号に基づいて加速度を演算し、演算された該加速度と、演算された前記馬力と、前記演算条件入力手段で設定入力された前記演算条件データとに基づいて車重を演算する前記演算手段と、
前記演算手段で演算された前記加速度および車重をさらに記憶する前記記憶手段と、
前記演算手段で演算された前記車重を表示する第２の表示手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の自動車用パワーメータ。 - 前記演算手段は、前記車速検出手段からの検出信号があるとき、自動的に所定のタイミング毎に前記馬力の演算を行うと共に、前記車速検出手段からの検出信号がないときに、車重計測指示手段からの指示信号に基づき前記車重の演算を行うことを特徴とする請求項２記載の自動車用パワーメータ。
- 前記演算手段は、さらに、演算された前記馬力と前記車速検出手段からの検出信号とに基づいて走行効率を演算し、
前記記憶手段は、演算された前記走行効率をさらに記憶し、
前記第２の表示手段は、前記演算手段で演算された前記走行効率をさらに表示することを特徴とする請求項２または３記載の自動車用パワーメータ。 - 前記第２の表示手段は、前記トルク検出手段で検出されたトルク値をさらに表示することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の自動車用パワーメータ。
- 前記第２の表示手段は、前記演算手段で演算された加速度値をさらに表示することを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の自動車用パワーメータ。
- 前記演算手段は、さらに、演算された前記馬力と、前記車速検出手段からの検出信号とに基づいて走行抵抗を演算し、
前記記憶手段は、演算された前記走行抵抗を記憶することを特徴とする請求項２から６の何れか１項に記載の自動車用パワーメータ。 - 前記演算手段は、演算された前記馬力、前記車重および前記走行抵抗と、前記車速検出手段からの検出信号とに基づいて坂道の傾斜角度を演算し、
前記記憶手段は、演算された前記坂道の傾斜角度をさらに記憶し、
前記第２の表示手段は、前記演算手段で演算された前記坂道の傾斜角度をさらに表示することを特徴とする請求項７記載の自動車用パワーメータ。 - 前記第１の表示手段はアナログ表示手段であり、前記第２の表示手段はデジタル表示手段であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の自動車用パワーメータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003197688A JP2005037163A (ja) | 2003-07-16 | 2003-07-16 | 自動車用パワーメータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003197688A JP2005037163A (ja) | 2003-07-16 | 2003-07-16 | 自動車用パワーメータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005037163A true JP2005037163A (ja) | 2005-02-10 |
Family
ID=34207744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003197688A Withdrawn JP2005037163A (ja) | 2003-07-16 | 2003-07-16 | 自動車用パワーメータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005037163A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009128243A (ja) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Denso Corp | 計器 |
-
2003
- 2003-07-16 JP JP2003197688A patent/JP2005037163A/ja not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009128243A (ja) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Denso Corp | 計器 |
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