JP2015052521A - 車両の重量推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の発進直後の加速走行中に車両重量の推定が可能な車両重量推定装置を提供する。【解決手段】車両重量推定装置では、加速度センサ３ｘが加速度αを検出し、車速センサ２が車速Ｖを検出し、傾斜センサ４が車両１が停止状態における車両１の前後方向の傾きθを検出してＥＣＵ９に出力する。走行抵抗算出部１１が、車両１の傾きθと車速Ｖとに基づいて車両１の走行抵抗を算出し、駆動力推定部１２がエンジン回転数及びアクセル開度に基づいて車両１の駆動力を推定する。車両重量推定部１３は、車両１が発進直後の走行初期状態であるときに、加速度α、走行抵抗Ｒ及び駆動力Ｆに基づいて車両１の車両重量推定値Ｗｅを推定する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両重量の推定装置に関する。

特開平１０−１０４０４９号公報には、車両の重量測定装置が記載されている。この装置では、コントロール・ユニットは、車両が加速中に加速度α０を取り込み、次にクラッチが断となり車両が惰行走行状態になった時に減速度α１を取り込む。また、車両が加速中に車両の駆動力を示すエンジントルクτｅを求める。更に、車両重量を算出するための所定の式にτｅ、α０及びα１を代入して車両重量を求める。

特開平１０−１０４０４９号公報

しかし、上記特許文献１に記載の車両の重量測定装置では、加速走行中の加速度α０と惰行走行中の減速度α１とを用いて車両重量を算出するので、車両が惰行走行に移行する前の発進直後の加速走行中に車両重量を求めることができない。

そこで本発明は、車両の発進直後の加速走行中に車両重量の推定が可能な重量推定装置の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の第１の態様の車両重量推定装置は車両に搭載される車両重量推定装置であって、傾き検出手段と、加速度検出手段と、走行抵抗算出手段と、駆動力推定手段と、車両重量推定手段とを備える。傾き検出手段は、水平面に対する車両の前後方向の傾きを検出する。加速度検出手段は、車両の前後方向の加速度を検出する。走行抵抗算出手段は、傾き検出手段が検出した車両の傾きに基づいて車両の走行抵抗を算出する。駆動力推定手段は、車両の駆動力を推定する。車両重量推定手段は、加速度検出手段が検出した車両の加速度と、走行抵抗算出手段が算出した車両の走行抵抗と、駆動力推定手段が推定した車両の駆動力とに基づいて車両の重量を推定する。

上記構成では、車両重量推定手段が、車両の加速度と、車両の走行抵抗と、車両の駆動力とに基づいて車両の重量を推定するので、車両が加速走行中であれば常に車両重量を推定することが可能である。従って、車両が発進直後の加速走行中に車両重量を推定することができる。

また、車両の走行中に車両の傾きが変化すると車両の走行抵抗も変化するが、傾き検出手段が車両の傾きを検出し、検出された車両の傾きに応じた走行抵抗を走行抵抗算出手段が算出し、算出された走行抵抗を用いて車両重量推定手段が車両重量を推定する。このため、例えば車両の傾きを水平状態等と一律に見做して車両重量を推定する場合に比べて、車両重量を精度良く推定することができる。

また、第１の態様の車両重量推定装置は、車両の車速を検出する車速検出手段と、車両の運転状態に関する運転状態情報を検出する運転状態情報検出手段とを備えてもよい。走行抵抗算出手段は、傾き検出手段が検出した車両の傾きと、車速検出手段が検出した車速とに基づいて車両の走行抵抗を算出する。駆動力推定手段は、運転状態情報検出手段が検出した車両の運転状態情報に基づいて車両の駆動力を推定する。

車速が変化すると車両の前面が受ける風圧の変化によって走行抵抗が変化するが、上記構成では、走行抵抗の算出が車両の傾き及び車両の車速に基づいているので、走行抵抗がより精度良く算出される。このため、車両重量をより精度良く推定することができる。

また、本発明の第２の態様の車両重量推定装置は、上記第１の態様の車両重量推定装置であって、走行判定手段を備えている。走行判定手段は、車両が停止状態であるか否か、及び車両が発進を開始した直後の走行初期状態であるか否かを判定する。傾き検出手段は、車両が停止状態であると走行判定手段が判定したときに車両の傾きを検出し、車両重量推定手段は、走行初期状態であると走行判定手段が判定したときに車両重量を推定する。

また、上記走行初期状態は、発進開始前の車両の傾きが、発進開始後も略同じ傾きを維持していると見做せる走行状態であってもよい。この場合、走行初期状態であるか否かの判定は、例えば車両が発進してからの経過時間を計時し、計時した経過時間が所定時間に達するまでの期間等を走行初期状態であると判定してもよく、あるいは車両が発進してからの車両の走行距離を検出し、検出した走行距離が所定の距離に達するまでの期間等を走行初期状態であると判定してもよい。

上記構成では、車両重量推定手段が、車両が発進を開始した直後の走行初期状態において車両重量を推定する。このため、車両の発進直後に車両重量が必ず推定される。

また、傾き検出手段は、走行中の車両に加わる加速度や振動等の影響を受けない車両の停止状態に車両の傾きを検出するので、車両の傾きを精度良く検出することができる。このため、検出された車両の傾きに基づく走行抵抗の算出精度が向上し、車両重量をより精度良く推定することができる。

また、本発明の第３の態様の車両重量推定装置は、第１の態様又は第２の態様の車両重量推定装置であって、車両重量推定手段は、加速度検出手段が検出した加速度が所定の加速度よりも大きく、且つ駆動力推定手段が推定した駆動力が所定の駆動力よりも大きいときに車両の重量を推定する。

上記構成では、加速度が所定の加速度よりも大きく、且つ駆動力が所定の駆動力よりも大きいときに車両重量が推定される。このため、加速度検出手段によって検出される加速度の検出精度が低い低加速度時や、駆動力推定手段によって推定される駆動力の推定精度が低い低駆動力時を除くように、所定の加速度や所定の駆動力を設定することによって、車両重量の推定精度を向上させることができる。

本発明によれば、車両の発進直後の加速走行中に車両重量を推定することができる。

本発明に係わる車両重量推定装置を備えた車両の要部を示すブロック図である。 半積時の車両重量推定結果を示すグラフである。 定積時の車両重量推定結果を示すグラフである。 車両の加速度と推定車両重量との関係を示すグラフである。 車両の駆動力と推定車両重量との関係を示すグラフである。 車両重量推定処理を示すフローチャートである。 車両重量演算処理を示すフローチャートである。 車両重量演算処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態に係わる車両１は、車速センサ２と、加速度センサ３と、傾斜センサ４と、エンジン回転数センサ５と、アクセル開度センサ６と、クラッチスイッチ７と、表示器８と、ＥＣＵ（Electric Control Unit）９とを備えている。

車速センサ（車速検出手段）２は、車両の車速Ｖ（ｍ／ｓ）を検出し、検出した車速ＶをＥＣＵ９へ出力する。

加速度センサ（加速度検出手段）３は、車両の前後方向の加速度α（ｍ／ｓ^２）を検出し、検出した加速度αをＥＣＵ９へ出力する。

傾斜センサ４は、水平面に対する前後方向の車両の傾きθ（ｄｅｇ）を検出し、検出した車両の傾きθをＥＣＵ９へ出力する。

エンジン回転数センサ５は、車両１のエンジン（図示省略）の回転数Ｎ（ｒｐｍ）を検出し、検出したエンジン回転数ＮをＥＣＵ９へ出力する。

アクセル開度センサ６は、アクセルペダル（図示省略）が踏まれていないときの開度を０％、最大限踏み込まれたときの開度を１００％とするアクセル開度Ｐ（％）を検出し、検出したアクセル開度ＰをＥＣＵ９へ出力する。

クラッチスイッチ７は、クラッチ（図示省略）の断接状態を検出し、クラッチが断状態ときにＯＮ信号を、接状態のときにＯＦＦ信号をそれぞれＥＣＵ９へ出力する。

ＥＣＵ９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とＲＯＭ(Read Only Memory)とＲＡＭ(Random Access Memory)とを備える。ＣＰＵはＲＯＭに格納された車両重量推定処理プログラムを読み出して、車両重量推定処理を実行することによって、図１に示すように、走行判定部１０、走行抵抗算出部１１、駆動力推定部１２、車両重量推定部１３として機能する。ＲＡＭは、車速センサ２、加速度センサ３、傾斜センサ４、エンジン回転数センサ５、アクセル開度センサ６がそれぞれ検出した検出値、及び後述の車両重量推定値Ｗｅ、車両重量演算値Ｗ（ｎ）、車両重量平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎ、車両重量演算値Ｗ（ｎ−１）等の記憶領域、更に後述のエンジン特性マップ、予め与えられる各種定数、各種フラグ、及び各種カウンタ等の設定領域として機能する。

走行判定部１０は、車速センサ２が検出した車両１の車速Ｖに基づき、車速Ｖがゼロのときに車両１が停止状態であると判定する。また、車速Ｖがゼロよりも大きくなったときからの経過時間を後述のカウンタＣ２で計時することによって、車両１が発進を開始した直後の走行初期状態であるか否かを判定する。すなわち、走行判定部１０は、車両１が停止状態であるか否か、及び車両１が発進を開始した直後の走行初期状態であるか否かを判定する走行判定手段を構成する。なお、車両１が発進を開始した直後の走行初期状態とは、車両１が停車中に傾斜センサ４が検出した車両１の傾きθが、車両１の発進後も略同一と見做せる走行状態であり、カウンタＣ２の上限時間ｔｍａｘまでの走行状態として予め設定される。

走行抵抗算出部１１は、傾斜センサ４が検出した車両１の傾きθ、及び車速センサ２が検出した車両１の車速Ｖに基づいて、後述の式（２）を用いて車両１の走行抵抗Ｒ（Ｎ）を算出する。すなわち、走行抵抗算出部１１は走行抵抗算出手段を構成する。

駆動力推定部１２は、エンジン回転数とアクセル開度とを入力としエンジントルクを出力とするエンジン特性マップ（図示省略）を参照し、エンジン回転数センサ５が検出したエンジン回転数Ｎと、アクセル開度センサ６が検出したアクセル開度Ｐとに基づいて、エンジントルクＴｅ（Ｎ・ｍ）を算出し、後述の式（４）を用いて車両１の駆動力Ｆ（Ｎ）を推定する。すなわち、駆動力推定部１２は駆動力推定手段を構成する。

車両重量推定部１３は、加速度センサ３が検出した車両１の加速度αと、走行抵抗算出部１１が算出した車両１の走行抵抗Ｒと、駆動力推定部１２が推定した車両１の駆動力Ｆとに基づいて、後述の式（２）を用いて車両１の車両質量ｍ（ｋｇ）を演算し、車両重量推定値Ｗｅ（ｋｇ）を推定する。すなわち、車両重量推定部１３は車両重量推定手段を構成する。

表示器８は、車両１の車室内の例えばインストルメントパネル（図示省略）に設けられ、ＥＣＵ９から表示信号を受信したとき、車両重量推定部１３が推定した車両１の車両重量推定値Ｗｅを表示して運転者等へ報知する。

次に、車両重量推定値Ｗｅの推定演算について説明する。
加速中の車両１の運動方程式は式（１）のように表される。

Ｆ−Ｒ＝（ｍ＋ｍｒ）・α ・・・（１）
但し、Ｆ：車両１の駆動力（Ｎ）
Ｒ：車両１の走行抵抗（Ｎ）
ｍ：車両１の質量（ｋｇ）
ｍｒ：車両１の回転部分相当質量（ｋｇ）
α：車両１の加速度（ｍ／ｓ^２）
すなわち、車両１の質量ｍは、車両１の加速度αと、車両１の走行抵抗Ｒと、駆動力Ｆとに基づいて求められる。

また、車両１の走行抵抗Ｒは、式（２）のように表される。

Ｒ＝μｒ・ｍ＋μａ・Ａ・Ｖ^２＋ｍ・ｇ・ｓｉｎθ ・・・（２）
但し、μｒ：転がり抵抗係数
μａ：空気抵抗係数
Ａ：車両前面投影面積（ｍ^２）
Ｖ：車速（ｍ／ｓ）
θ：車両１の前後方向の傾き（ｄｅｇ）
ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ^２）
であり、転がり抵抗係数μｒ、空気抵抗係数μａ、車両前面投影面積Ａは、車両１に固有の値として予め与えられる。式（２）を式（１）に代入することによって、車両１の質量ｍは、式（３）のように表される。

ｍ＝（Ｆ−μａ・Ａ・Ｖ^２−ｍｒ・α）／（μｒ＋ｇ・ｓｉｎθ＋α） ・・・（３）
なお、車両１の駆動力Ｆは、式（４）のように表される。

Ｆ＝ｋ１・（Ｔｅ・ｉｔ・ｉｆ）／Ｒｗ ・・・（４）
但し、Ｔｅ：エンジントルク（Ｎ・ｍ）
ｉｔ：トランスミッションギア比
ｉｆ：ファイナルギア比
Ｒｗ：車輪径（ｍ）
ｋ１：係数
であり、エンジントルクＴｅは、エンジン回転数Ｎとアクセル開度Ｐとに基づきエンジン特性マップを参照して算出される。また、トランスミッションギア比ｉｔは、車速Ｖとエンジン回転数Ｎとを用いて推定される。また、ファイナルギア比ｉｆ及び係数ｋ１は、車両１に固有の値として予め与えられる。

また、車両１の回転部分相当質量ｍｒは、トランスミッションギア比ｉｔを式（５）に代入して求められる。

ｍｒ＝（ｋ２＋ｋ３（ｉｔ）^２）・ｍ０ ・・・（５）
但し、ｍ０：空車時車両質量（ｋｇ）
ｋ２、ｋ３：係数
であり、空車時車両質量ｍ０、係数ｋ２及びｋ３はいずれも車両１に固有の値として予め与えられる。

次に、ＥＣＵ９が実行する車両重量推定処理を図６に示すフローチャートに基づいて説明する。本処理は、車両の始動時（例えばエンジン・オン時）に開始され、所定時間Δｔ毎に繰り返して実行される。

まず、ＥＣＵ９は、車速Ｖを取得し（ステップＳ１）、車速Ｖがゼロか否かを判定する（ステップＳ２）。車速Ｖがゼロの場合は、ＥＣＵ９は、ステップＳ３へ進み、フラグＦｆ、及びＦｃをＯＦＦにする。フラグＦｆは、後述の車両重量演算処理（ステップＳ８）において、車両重量の推定処理が完了したか否かを示すフラグであり、車両重量の推定処理が完了したときにフラグＦｆがＯＮとなる。また、フラグＦｃは車両重量演算処理の中で、車両重量演算が開始されたか否かを示すフラグであり、車両重量演算が開始されるとフラグＦｃがＯＮとなり、車両重量演算が完了するとフラグＦｃがＯＦＦとなる。

次に、ＥＣＵ９はステップＳ４へ進み、車両重量演算値Ｗ（ｎ）、車両重量平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎ、及び車両重量平均値Ｗ（ｎ−１）ｍｅａｎにゼロに設定し、車両重量推定値Ｗｅに車両重量推定初期値Ｗ０を設定する。車両重量演算値Ｗ（ｎ）は、今回演算した車両重量演算値、車両重量平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎは、今回演算までの車両重量平均値、車両重量平均値Ｗ（ｎ−１）ｍｅａｎは、前回演算までの車両重量の平均値であり、車両重量推定値Ｗｅは車両１の車両重量推定値であり、表示器８に表示される。また、車両重量推定初期値Ｗ０は、車両１が発進を開始した後、車両重量演算によって車両重量推定値Ｗｅが求められるまでの間、あるいは車両重量推定値Ｗｅが求められなかった場合の車両重量推定値であり、例えば車両１の定積状態の車両重量があらかじめ設定される。

次に、ＥＣＵ９は、車両１が停止中の車両１の傾きθを取得し（ステップＳ５）、ステップＳ６へ進む。なお、ステップＳ２において車速Ｖがゼロでない場合は、前回までにステップＳ３〜ステップＳ５の処理を終了しているので、ステップＳ６へ進む。

ステップＳ６では、ＥＣＵ９は、車両１の傾きθが所定の最大角度θｍａｘよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６）。車両１の傾きθが所定の最大角度θｍａｘよりも大きい場合は、傾斜センサ４の検出精度が低いおそれがあるので、車両重量演算処理を実行せずにステップＳ９へ進む。この場合は、車両重量推定値Ｗｅの値は、ステップＳ４で設定された車両重量推定初期値Ｗ０となっている。

次にＥＣＵ９は、車両重量演算処理（ステップＳ８）を既に完了しているか否かを判定する（ステップＳ７）。車両重量演算処理を完了していない場合は（フラグＦｆがＯＦＦ）、ステップＳ８に進み車両重量演算処理を実行する。車両重量演算処理では車両重量平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎを演算し、演算した車両重量平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎ又は車両重量初期値Ｗ０を車両重量推定値Ｗｅに設定し、ステップＳ９へ進む。車両重量演算処理が完了している場合（フラグＦｆがＯＮ）は、車両重量演算処理を実行せずに、ステップＳ９へ進む。

ステップＳ９では、車両重量推定値Ｗｅの値を表示器８に表示する。

次に、ステップＳ８で実行する車両重量演算処理の詳細を図７及び図８に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、図７の結合子Ａは図８の結合子Ａに、図７の結合子Ｂは図８の結合子Ｂに、図７の結合子Ｃは図８の結合子Ｃにそれぞれ結合する。まず、ＥＣＵ９はフラグＦｃがＯＦＦか否かを判定する（ステップＳ１０）。フラグＦｃがＯＦＦの場合は、車両重量演算（ステップＳ２１）がまだ開始されていないので、ステップＳ１１に進み車両重量演算に用いられるカウンタＣ１のカウント値ｎ及びカウンタＣ２のカウント値ｔをゼロにリセットし、ステップＳ１２へ進む。なお、カウンタＣ１は、後述の車両重量演算（ステップＳ２１）の演算回数ｎをカウントするカウンタであり、車両重量演算が１回実行される毎に演算回数カウンタＣ１のカウント値ｎが１だけ増大する。また、カウンタＣ２は、所定時間（Δｔ）毎に繰返し実行される車両重量演算処理（ステップＳ８）の実行回数をカウントし、カウンタＣ２のカウント値ｔにΔｔを乗算することによって車両１が発進した後の経過時間を計時する。ステップＳ１０でフラグＦｃがＯＮの場合は、既に車両重量演算がすでに開始されているのでカウンタＣ１のカウント値ｎ、及びカウンタＣ２のカウント値ｔをリセットせずにステップＳ１２へ進む。

ステップＳ１２では、カウンタＣ２のカウント値に１を加算し、ステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３では、カウンタＣ２のカウント値ｔが車両１の走行初期状態の上限時間である上限値ｔｍａｘよりも大きいか否かを判定する。カウンタＣ２のカウント値ｔが上限値ｔｍａｘよりも大きいときは、今回の車両重量演算処理を実行せずに図８のステップＳ２７へ進む。カウンタＣ２のカウント値が上限値ｔｍａｘ以下の場合は、ステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１４では、ＥＣＵ９は、クラッチスイッチ７がＯＦＦ（クラッチ接）か否かを判定する。クラッチスイッチ７がＯＦＦの場合は、クラッチが接状態であり車両１が加速中であるので、ステップＳ１５へ進む。クラッチスイッチ７がＯＮ（クラッチ断）の場合は、ステップＳ２６へ進む。

ステップＳ１５では、ＥＣＵ９は、加速度α、エンジン回転数Ｎ及びアクセル開度Ｐを取得する。次に、ＥＣＵ９は、車速Ｖとエンジン回転数Ｎに基づいてトランスミッションギア比ｉｔを推定する（ステップＳ１６）。更に、エンジン回転数Ｎ、及びアクセル開度Ｐに基づきエンジン特性マップを参照してエンジントルクＴｅを算出し、式（４）に基づいて車両の駆動力Ｆを推定する（ステップＳ１７）。

次にＥＣＵ９は、図８のステップＳ１８へ進み、加速度αが加速度の演算下限値αｍｉｎ（所定の加速度）よりも大きいか否かを判定する。加速度αが、所定の演算下限値αｍｉｎ以下である場合は、車両重量の演算処理を実行ぜずにステップＳ２５へ進む。図４に示すように、加速度αの値が小さい低加速度時には加速度センサ３の検出ノイズ等によって加速度αの検出精度が低く、加速度αに基づく車両重量演算の精度も低い傾向にあるので、加速度αの演算下限値αｍｉｎを設定することによって加速度αの推定精度が低い低加速度時の車両重量演算が除外される。加速度αがαｍｉｎよりも大きい場合は、ステップＳ１９へ進む。

ステップＳ１９では、ＥＣＵ９は、駆動力Ｆが駆動力の演算下限値Ｆｍｉｎ（所定の駆動力）よりも大きいか否かを判定する。駆動力Ｆが駆動力の演算下限値Ｆｍｉｎ以下であるときは、車両重量の演算処理を実行せずにステップＳ２５へ進む。図５に示すように、駆動力Ｆの値が小さい低駆動力時には駆動力Ｆの推定精度が低く、駆動力Ｆに基づくが車両重量演算の精度も低い傾向にあるので、駆動力Ｆの演算下限値Ｆｍｉｎを設定することによって駆動力Ｆの推定精度が低い低駆動力時の車両重量演算が除外される。駆動力Ｆが駆動力の演算下限値Ｆｍｉｎよりも大きい場合は、ステップＳ２０へ進む。

ステップＳ２０では、ＥＣＵ９は、演算回数カウンタＣ１のカウント値ｎに１を加算する。

次にＥＣＵ９は、車両重量演算を実行する（ステップＳ２１）。ＥＣＵ９は、トランスミッションギア比ｉｔを式（５）に代入して回転部分相当質量ｍｒを算出し、車両１の傾きθ、加速度α、車速Ｖ、駆動力Ｆ、及び回転部分相当質量ｍｒと、予め設定された各種定数及び各種係数とを式（２）に代入して車両の質量ｍを算出し、算出した質量ｍの値を今回（ｎ回目）の車両重量として車両重量演算値Ｗ（ｎ）に設定する。

続いてＥＣＵ９は、演算した車両重量演算値Ｗ（ｎ）の平均化処理を実行する（ステップＳ２２）。平均化処理は、例えば１回目〜ｎ回目までの車両重量演算値Ｗ（１）〜Ｗ（ｎ）を加算して演算回数ｎで除算することによって、ｎ回目までの車両重量の平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎを算出する。具体的には、例えば前回（（ｎ−１）回目）の車両重量平均値Ｗ（ｎ−１）ｍｅａｎと、今回演算した車両重量演算値Ｗ（ｎ）とを式（６）に代入することによって、ｎ回までの車両重量平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎを求める。なお、車両重量平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎを求めた後で、次回の平均値演算に備えて、今回算出した車両重量平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎを、車両重量平均値Ｗ（ｎ−１）ｍｅａｎに設定しておく。

Ｗ（ｎ）ｍｅａｎ＝（Ｗ（ｎ）＋Ｗ（ｎ−１）ｍｅａｎ・（ｎ−１））／ｎ ・・・（６）
この平均化処理によって車両重量平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎのバラツキが低減し、各演算回毎に車両重量平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎが更新される。

なお、車両重量の平均化処理は式（ｘ）のように１回目からｎ回目までの演算値の単純加算平均によるものに限定されず、例えば式（７）に示すように、今回の演算結果Ｗ（ｎ）に重み係数ｋ、前回までの平均値Ｗ（ｎ−１）ｍｅａｎに重み係数（１−ｋ）をそれぞれ乗じて加算して平均化してもよい。

Ｗ（ｎ）ｍｅａｎ＝ｋ・Ｗｎ＋（１−ｋ）Ｗ（ｎ−１）ｍｅａｎ ・・・（７）
この場合は、今回（ｎ回目）の演算結果に重み付けをして前回までの平均値に反映させることができる。

次にＥＣＵ９は、カウンタＣ１のカウント値ｎ（演算回数ｎ）が所定の演算回数下限値ｎ０以上か否かを判定する（ステップＳ２３）。演算回数ｎが演算回数下限値ｎ０以上の場合は、ステップＳ２４へ進み、車両重量推定値Ｗｅに車両重量平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎを設定してステップＳ２５へ進む。演算回数ｎが演算回数下限値ｎ０未満の場合は、車両重量の演算回数が少なく車両重量平均値の精度が低いおそれがあるので車両重量推定値Ｗｅに車両重量平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎを設定せず、ステップＳ２５へ進む。なお、車両重量推定値Ｗｅに車両重量平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎを設定しない場合は、車両重量推定値Ｗｅの値は、ステップＳ４で設定された車両重量推定初期値Ｗ０となっている。

ステップＳ２５では、ＥＣＵ９はフラグＦｃをＯＮとして車両重量演算処理の開始を表示し、車両重量推定処理へ戻る。すなわち、車両重量推定処理へ戻ったときに、演算回数ｎがｎ０回以上に達している場合は、各演算回数ｎにおける車両重量平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎが車両重量推定値Ｗｅとして表示器８に表示され、各演算回毎に更新される。演算回数ｎがｎ０回未満の場合は、車両重量推定初期値Ｗ０が車両重量推定値Ｗｅとして表示器８に表示される。

次に、ステップＳ１４においてクラッチスイッチ７がＯＮ（クラッチ断）の場合は、ステップＳ２６へ進み、フラグＦｃがＯＮか否かを判定する。フラグＦｃがＯＮの場合は、車両重量演算処理が開始された後でクラッチが断となった場合であり、車両１が加速走行をしていない状態であるので、今回の車両重量演算処理をせずに図８のステップＳ２７へ進む。フラグＦｃがＯＦＦの場合は、まだ車両重量演算処理が開始されていない状態であるので、車両重量推定処理に戻る。なお、車両重量推定処理に戻る場合の車両重量推定値Ｗｅの値は、ステップＳ４で設定された車両重量推定初期値Ｗ０となっている。

上記のように、ＥＣＵ９は、カウンタＣ２のカウント値ｔが上限値ｔｍａｘよりも大きいと判定されたとき（ステップＳ１２）、又は車両重量演算処理が開始された後でクラッチが断となったとき（ステップＳ２６）に図８のステップＳ２７へ進む。ステップＳ２７では、ＥＣＵ９は、フラグＦｃをＯＦＦ、フラグＦｆをＯＮとして車両重量演算処理が完了したことを表示し、車両重量推定処理に戻る。すなわち、カウンタＣ２のカウント値ｔが上限値ｔｍａｘよりも大きいと判定されて車両１の走行初期状態が終了したとき、又は車両重量演算処理が開始された後でクラッチが断となり車両１が加速走行を中止したときのいずれか早い時間に車両重量推定値Ｗｅの推定が完了する。

なお、この場合、車両重量の演算回数ｎが所定の演算回数下限値ｎ０以上の場合は、車両重量推定値Ｗｅには車両重量推定値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎが設定されており、演算回数ｎがｎ０未満の場合は、車両重量推定値Ｗｅの値は、ステップＳ４で設定された車両重量推定初期値Ｗ０となっている。

本実施形態では、車両１が発進を開始し、車両１の車速Ｖがゼロよりも大きくなると車両重量推定部１３が、車両１の走行抵抗Ｒと、加速度αと、駆動力Ｆとに基づき車両重量推定値Ｗｅを推定する。また、車両１の発進開始後、車両１の走行初期状態が終了するか、又はクラッチスイッチ７がＯＮ（クラッチ断）となるかのいずれか早い時間までに車両重量推定値Ｗｅの推定が完了する。従って、車両１が発進直後の加速走行中に必ず車両重量が推定される。

また、走行抵抗Ｒは、車両１の傾きや、車両１の前面が受ける風圧抵抗によって変化するが、傾斜センサ４により車両１の傾きθを検出し、車速センサ２により車速Ｖを検出して式（２）に基づいて走行抵抗Ｒを算出するので、車両重量推定値Ｗｅの推定精度が向上する。

また、走行中の車両１に加わる加速度や振動等の影響を受けない車両１の停止状態に車両１の傾きθが精度良く検出され、発進開始前の車両１の傾きが、発進開始後も略同じ傾きを維持していると見做せる走行初期状態に車両重量推定値Ｗｅが推定されるので、車両重量推定値Ｗｅの推定精度がより向上する。

また、加速度αの演算下限値αｍｉｎや、駆動力Ｆの演算下限値Ｆｍｉｎを設定し、加速度αが下限値αｍｉｎよりも大きく、且つ駆動力Ｆが下限値Ｆｍｉｎよりも大きいときに車両重量の演算を実行するので、加速度αの検出精度が低い低加速度時や、駆動力Ｆの推定精度が低い低駆動力時での演算が除外されて車両重量推定値Ｗｅの推定精度が向上する。

図２及び図３は、車両１が発進及び停止を繰り返して走行したときの車両重量の推定結果を示している。図中、破線は右縦軸で表される車速Ｖを、実線は左縦軸で表される車両重量の推定誤差を、横軸は経過時間をそれぞれ示している。なお、図２は車両１が半積時の車両重量の推定結果を、図３は車両１が定積時の車両重量の推定結果を表している。図２及び図３に示されるように、半積時、定積時ともに車両重量推定の誤差が略±１０％以内の精度で良好に推定されている。本実施形態によれば、車両１が停止中に積荷の搬入や搬出によって積載重量が変動した場合であっても、車両１の発進直後の加速走行中に積載重量変動後の車両重量推定値が得られる。

なお、本実施形態では車両１が停止状態にあるときに検出した車両１の傾きθを用いて車両重量推定値Ｗｅを推定したが、例えば車両１が加速中に繰返し実行される車両重量演算の各演算回毎に、加速度αの検出とともに車両１の傾きθを検出して車両重量演算に用いてもよい。この場合は、車両重量の推定期間中に車両１の傾きθが変化しても車両重量推定の精度低下を抑制することができる。

また、加速度αの検出は、加速度センサ３による検出に限定されず、例えば車速センサ２が検出した車速Ｖの時間的変化から演算によって算出してもよい。この場合は、加速度センサ３の設置を省くことができる。

また、車両１が発進を開始してからの走行初期状態であるか否かの判定は、本実施形態のカウンタＣ２を用いた発進開始後の経過時間による判定に限定されず、例えば車両１が発進してからの走行距離を検出し、検出した走行距離が所定の距離に達するまでの期間を走行初期状態としてもよい。また、車両１が停止中に傾斜センサ４が検出した車両１の傾きθが所定の角度Δθ変化するまでの期間を走行初期状態としてもよい。

また、本実施形態では、車両重量演算を実行するか否かを駆動力Ｆの大きさで判定したが、判定は駆動力Ｆの大きさに限定されず、例えばエンジントルクＴｅや燃料噴射量等の大きさによって判定してもよい。

また、車両重量推定部１３が推定した車両重量推定値Ｗｅの利用は、本実施形態の表示器８への表示に限定されず、例えば車両重量を必要とする他の制御装置等へ車両重量推定値Ｗｅを出力してもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

本発明は、車両の重量推定装置として広く適用可能である。

１ 車両
２ 車速センサ（車速検出手段）
３ 加速度センサ（加速度検出手段）
４ 傾斜センサ（傾き検出手段）
９ ＥＣＵ
１０ 走行判定部（走行判定手段）
１１ 走行抵抗算出部（走行抵抗算出手段）
１２ 駆動力推定部（駆動力推定手段）
１３ 車両重量推定部（車両重量推定手段）

Claims (3)

1. 車両に搭載されて車両重量を推定する車両重量推定装置であって、
   水平面に対する前記車両の前後方向の傾きを検出する傾き検出手段と、
   前記車両の前後方向の加速度を検出する加速度検出手段と、
   前記傾き検出手段が検出した前記車両の傾きに基づいて前記車両の走行抵抗を算出する走行抵抗算出手段と、
   前記車両の駆動力を推定する駆動力推定手段と、
   前記加速度検出手段が検出した前記車両の加速度と、前記走行抵抗算出手段が算出した前記車両の走行抵抗と、前記駆動力推定手段が推定した前記車両の駆動力と、に基づいて前記車両重量を推定する車両重量推定手段と、を備える
   ことを特徴とする車両重量推定装置。
2. 請求項１に記載の車両重量推定装置であって、
   前記車両が停止状態であるか否か、及び前記車両が発進を開始した直後の走行初期状態であるか否かを判定する走行判定手段を備え、
   前記傾き検出手段は、前記車両が停止状態であると前記走行判定手段が判定したときに前記車両の傾きを検出し、
   前記車両重量推定手段は、前記走行初期状態であると前記走行判定手段が判定したときに前記車両重量を推定する
   ことを特徴とする車両重量推定装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両重量推定装置であって、
   前記車両重量推定手段は、前記加速度検出手段が検出した加速度が所定の加速度よりも大きく、且つ前記駆動力推定手段が推定した駆動力が所定の駆動力よりも大きいときに前記車両重量を推定する
   ことを特徴とする車両重量推定装置。

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