JP2022035840A - 車両重量設定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動加速制御を開始する際の車両重量を適切に設定する。【解決手段】車両重量設定装置１は、車両重量が変化する車両Ｖに対して予め設定された複数の車両重量の大きさの各々に、車両重量の大きさに対応するエンジン３の複数の出力トルクの大きさと車両Ｖの複数の加速度の大きさとを関連付けたテーブルを記憶する記憶部１１と、車両Ｖのアクセルペダル２が操作されたときの車両Ｖのエンジンの出力トルクを取得するトルク取得部１２１と、トルク取得部が出力トルクを取得したときの車両Ｖの加速度を取得する加速度取得部１２２と、記憶部に記憶されたテーブルから、トルク取得部が取得した出力トルクと、加速度取得部が取得した加速度とに対応付けられた車両重量を選択し、車両Ｖが自動加速制御を開始する際の車両重量の推定値として設定する車両重量設定部１２３と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の加速を制御する技術に関する。

車両の加速を自動加速制御する際に、車両の目標加速度と実加速度との差に基づいて、予め設定されている車両重量の推定値を補正し、補正した車両重量の推定値に基づいて目標加速度を実現するエンジントルクを算出する技術が開示されている。

特開２０１８－１１４９１７号公報

しかしながら、トラックなどの車両は荷物の積み降ろしにより車両重量が変化する。そのため、車両の加速の自動加速制御を開始する際に、実際の車両重量と予め設定されている車両重量の推定値とが異なることがあり、加速制御の応答性が悪化してしまう。つまり、実際の車両重量よりも予め設定されている車両重量の推定値が大きい場合、目標加速度を実現するよりも大きなエンジントルクが算出されるので車両を加速しすぎてしまう。一方、実際の車両重量よりも予め設定されている車両重量の推定値が小さい場合、車両を十分に加速できない。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、自動加速制御を開始する際の車両重量を適切に設定することを目的とする。

本発明の第１の態様においては、車両重量が変化する車両に対して予め設定された複数の車両重量の大きさの各々に、前記車両重量の大きさに対応するエンジンの複数の出力トルクの大きさと前記車両の複数の加速度の大きさとを関連付けたテーブルを記憶する記憶部と、前記車両のアクセルペダルが操作されたときの前記車両のエンジンの出力トルクを取得するトルク取得部と、前記トルク取得部が前記出力トルクを取得したときの前記車両の加速度を取得する加速度取得部と、前記記憶部に記憶された前記テーブルから、前記トルク取得部が取得した前記出力トルクと前記加速度取得部が取得した前記加速度とに対応付けられた前記車両重量を選択し、前記車両が自動加速制御を開始する際の車両重量の推定値として設定する車両重量設定部と、を有する車両重量設定装置を提供する。

例えば、前記車両重量設定部は、前記トルク取得部が新たな出力トルクを取得し、かつ前記加速度取得部が新たな加速度を取得すると、前記テーブルから、前記新たな出力トルクと、前記新たな加速度とに対応付けられた前記車両重量を選択し、新たな前記推定値として設定する。

例えば、前記車両重量設定装置は、前記車両重量の前記推定値に応じて前記車両の前記出力トルクを変化させることにより前記車両の加速を自動加速制御する加速制御装置から、前記自動加速制御の開始の通知を受けると、前記車両重量設定部が選択した前記推定値を前記加速制御装置に出力する出力制御部をさらに備える。

例えば、前記車両重量設定部は、前記車両の前記エンジンが始動してから前記推定値を設定するまでの間に、前記加速制御装置から前記自動加速制御の開始の通知を受けた場合、前記記憶部に記憶された前記テーブルのうちの最も小さい車両重量を選択して前記推定値として設定し、前記出力制御部は、前記車両重量設定部が前記推定値として設定した前記最も小さい車両重量を、前記加速制御装置に出力する。

本発明によれば、自動加速制御を開始する際の車両重量を適切に設定できるという効果を奏する。

実施の形態に係る車両の構成を模式的に示す図である。 出力トルクと加速度と車両重量との関係を説明するための図である。 記憶部に記憶されたテーブルを模式的に示す図である。 実施の形態に係る車両重量設定装置が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

［実施の形態に係る車両Ｖの構成］
図１は、実施の形態に係る車両Ｖの構成を模式的に示す図である。車両Ｖは、車両重量が変化する車両であり、例えば貨物を積載する貨物自動車（トラックやトレーラー）である。車両Ｖの車両重量は、貨物の積載量に比例して変化する。車両Ｖは、車両重量設定装置１と、アクセルペダル２と、エンジン３と、トルクセンサ４と、加速度センサ５と、加速制御装置６とを備える。

アクセルペダル２は、車両Ｖの加速を制御するための装置である。車両Ｖの運転者は、アクセルペダル２を踏み込んだ量に比例して車両Ｖを加速させることができる。エンジン３は、例えばディーゼルエンジンであるが、ガソリンエンジンであっても、モーターであってもよい。

トルクセンサ４は、エンジン３の出力軸が出力する出力トルクを検出する。例えば、トルクセンサ４は、エンジン３の出力軸に連結されたトランスミッションの出力側に設置されている。

加速度センサ５は、車両Ｖの加速度を検出する加速度センサである。加速度センサ５は、静電容量検出方式、又はピエゾ抵抗方式のセンサを用いればよいが、これに限定するものではない。加速度センサ５は、少なくとも車両Ｖの進行方向の加速度を検出する。また、加速度センサ５は、重力方向の加速度や、車両Ｖの車幅方向の加速度を検出してもよい。

加速制御装置６は、車両Ｖの加速を自動的に制御する自動加速制御（いわゆるAdaptive Cruise Control）を実行する。具体的には、まず、加速制御装置６は、車両Ｖの先行車両に追従するように車両Ｖの目標加速度を設定したり、車両Ｖの運転者が設定した車速を維持するように車両Ｖの目標加速度を設定したりする。次に、加速制御装置６は、目標加速度になるようにエンジン３の出力トルクを制御する。具体的には、加速制御装置６は、エンジン３のシリンダに噴射させる燃料の量を変化させることで出力トルクを制御する。

ところで、車両Ｖの車両重量が変化すると目標加速度にするために必要な出力トルクが変化する。そのため、加速制御装置６は、車両Ｖの車両重量を推定した推定値に応じて出力トルクを変化させる。このとき、実際の車両重量と車両重量の推定値とが異なると、加速制御の応答性が悪化してしまう。つまり、実際の車両重量よりも車両重量の推定値が大きい場合、目標加速度を実現するよりも大きな出力トルクが算出されるので車両Ｖを加速しすぎてしまう。一方、実際の車両重量よりも車両重量の推定値が小さい場合、車両Ｖを十分に加速できない。

そこで、車両重量設定装置１は、エンジン３の出力トルクと、車両Ｖの加速度と、車両Ｖの車両重量とを関連付けて記憶しておく。そして、車両重量設定装置１は、車両Ｖのアクセルペダル２が操作されたときのエンジン３の出力トルクと、当該出力トルクが出力されたときの車両Ｖの加速度とにより定まる車両重量を、車両重量の推定値として設定する。以下、車両重量設定装置１の構成について説明する。

［車両重量設定装置１の構成］
車両重量設定装置１は、記憶部１１と、制御部１２とを有する。記憶部１１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びハードディスク等を含む記憶媒体である。記憶部１１は、制御部１２が実行するプログラムを記憶する。また、記憶部１１は、エンジン３の出力トルクと車両Ｖの加速度と車両重量とを関連付けたテーブルを記憶する。具体的には、記憶部１１は、車両Ｖに対して予め設定された複数の車両重量の大きさの各々に、車両重量の大きさに対応するエンジン３の複数の出力トルクの大きさと車両Ｖの複数の加速度の大きさとを関連付けたテーブルを記憶する。

記憶部１１は、少なくとも空載時の車両重量と、満載時の車両重量とを記憶する。また、記憶部１１は、使用頻度の相対的に高い複数の車両重量を記憶してもよい。使用頻度の相対的に高い車両重量は、例えば、最大積載量の８０パーセント、最大積載量の５０パーセントである。

なお、記憶部１１は、所定重量毎に設定された複数の車両重量を記憶してもよい。具体的には、記憶部１１は、空載時の車両重量から満載時の車両重量になるまで、所定重量ずつ大きくなる複数の車両重量を記憶する。所定重量は、例えば、車両Ｖの最大積載量に対する割合で定めればよく、具体例を挙げると最大積載量の１パーセントである。一例として、車両Ｖの最大積載量が２０トンであれば、所定の重さは２００キログラムである。この場合、記憶部１１は、空載時の車両重量から満載時の車両重量になるまで、２００キログラムずつ大きくなる複数の車両重量を記憶する。

ここで、出力トルクＴと加速度Ａと車両重量Ｗとの関係について説明する。図２は、出力トルクＴと加速度Ａと車両重量Ｗとの関係を説明するための図である。図２の横軸は出力トルクＴを示し、縦軸は加速度Ａを示す。図２に、車両重量Ｗごとの出力トルクＴと加速度Ａとの関係をプロットした。車両重量の大きさは、車両重量Ｗ１＜車両重量Ｗ２＜車両重量Ｗ３である。車両重量Ｗ１は、車両Ｖが貨物を積載していない空載時の車両重量である。

出力トルクＴ１１が出力された場合、車両重量がＷ１であれば車両Ｖの加速度ＡはＡ１１になり、車両重量がＷ２であれば加速度ＡはＡ２１になり、車両重量がＷ３であれば加速度ＡはＡ３１になる。このように、出力トルクＴと加速度Ａと車両重量Ｗとの関係は、車両重量Ｗの車両Ｖが出力トルクＴを出力しながら走行したときの車両Ｖの加速度Ａという関係になっている。

記憶部１１は、車両重量Ｗの車両Ｖが出力トルクＴを出力しながら走行したときの車両Ｖの加速度Ａという関係に基づいて作成されたテーブルを記憶する。図３は、記憶部１１に記憶されたテーブルを模式的に示す図である。図３に示すように、例えば、出力トルクＴ１１には、加速度Ａ１１及び車両重量Ｗ１と、加速度Ａ２１及び車両重量Ｗ２と、加速度Ａ３１及び車両重量Ｗ３とが関連付けられている。

図３のテーブルにおいて、出力トルクＴの大きさは、出力トルクＴ１１＜出力トルクＴ１２＜出力トルクＴ１３である。また、加速度Ａの大きさは、加速度Ａ１１＞加速度Ａ２１＞加速度Ａ３１であり、加速度Ａ１２＞加速度Ａ２２＞加速度Ａ２３であり、加速度Ａ１３＞加速度Ａ２３＞加速度Ａ３３である。

なお、記憶部１１が記憶する各種の値は、範囲を持っていてもよい。例えば、記憶部１１は、出力トルクＴ１１を含む所定範囲に、複数の加速度Ａと複数の車両重量とを関連付けて記憶する。所定範囲は、例えばトルクセンサ４の検出精度に応じて適宜定めればよい。また、加速度Ａと車両重量とについても、出力トルクＴと同様に範囲を持っていてもよい。

制御部１２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含む計算リソースである。制御部１２は、記憶部１１に記憶されたプログラムを実行することにより、トルク取得部１２１、加速度取得部１２２、車両重量設定部１２３及び出力制御部１２４としての機能を実現する。

トルク取得部１２１は、車両Ｖのエンジン３の出力トルクＴをトルクセンサ４から取得する。具体的には、トルク取得部１２１は、アクセルペダル２の操作状態を監視し、車両Ｖのアクセルペダル２が操作されたときの出力トルクＴを取得する。トルク取得部１２１は、出力トルクＴを取得したら、出力トルクＴを取得したことを加速度取得部１２２に通知してもよい。また、トルク取得部１２１は、出力トルクＴを順次取得する。トルク取得部１２１が出力トルクＴを取得する時間間隔は、例えば制御部１２の処理周期に応じて定まり、一例として１００ミリ秒である。

加速度取得部１２２は、車両Ｖの加速度Ａを加速度センサ５から取得する。具体的には、加速度取得部１２２は、トルク取得部１２１が出力トルクＴを取得したときの、車両Ｖの進行方向の加速度Ａを取得する。より具体的には、加速度取得部１２２は、トルク取得部１２１から出力トルクＴを取得したことの通知を受けると加速度Ａを加速度センサ５から取得する。また、加速度取得部１２２は、重力方向の加速度をさらに取得し、重力方向の加速度の影響を除いた進行方向の加速度を取得してもよい。このようにすることで、加速度取得部１２２は、車両Ｖが走行する道路の勾配の影響を除いた進行方向の加速度を取得できる。

車両重量設定部１２３は、車両Ｖが自動加速制御を開始する際の車両重量の推定値を設定する。具体的には、車両重量設定部１２３は、記憶部１１に記憶されたテーブルから、トルク取得部１２１が取得した出力トルクＴと、加速度取得部１２２が取得した加速度Ａとに対応付けられた車両重量を選択する。車両重量設定部１２３は、一例として、出力トルクＴ１１を取得し、出力トルクＴ１１を取得した時点の加速度として加速度Ａ１１を取得した場合、出力トルクＴ１１と加速度Ａ１１とに対応付けられた車両重量Ｗ１を選択する（図２を参照）。そして、車両重量設定部１２３は、選択した車両重量Ｗ１を車両重量の推定値として設定する。このようにすることで、車両重量設定部１２３は、実際に出力された出力トルクと、当該出力トルクに対応する加速度とにより定まる車両重量を、車両重量の推定値として設定できる。その結果、車両重量設定部１２３は、実際の車両重量と、車両重量の推定値との乖離を抑制できる。

出力制御部１２４は、車両重量設定部１２３が設定した車両重量の推定値を加速制御装置６に出力する。そして、加速制御装置６は、車両Ｖの自動加速制御を実行する際に、車両重量の推定値に応じて出力トルクを変化させる。このようにすることで、加速制御装置６は、実際の車両重量と車両重量の推定値との乖離が抑制された状態で車両Ｖの自動加速制御を開始できる。その結果、加速制御装置６は、目標加速度を実現するよりも大きな出力トルクを算出したり、目標加速度を実現するよりも小さな出力トルクを算出したりすることを抑制できるので、自動加速制御を開始するときの加速制御の応答性を向上できる。

出力制御部１２４は、加速制御装置６の自動加速制御が開始されたら車両重量設定部１２３が選択した推定値を出力してもよい。この場合、加速制御装置６は、自動加速制御の開始を出力制御部１２４に通知する。そして、出力制御部１２４は、加速制御装置６から自動加速制御の開始の通知を受けると、車両重量設定部１２３が設定した車両重量の推定値を加速制御装置６に出力する。このようにすることで、加速制御装置６は、自動加速制御を開始するまで車両重量の推定値を取得しなくてもよくなるので、処理負荷を軽減できる。

また、車両重量設定部１２３は、設定した車両重量の推定値を随時更新し、出力制御部１２４は、更新された車両重量の推定値を出力してもよい。具体的には、まず、車両重量設定部１２３は、トルク取得部１２１が新たな出力トルクＴを取得し、かつ加速度取得部１２２が新たな加速度Ａを取得すると、記憶部１１に記憶されたテーブルから、新たな出力トルクＴと、新たな加速度Ａとに対応付けられた車両重量を選択する。次に、車両重量設定部１２３は、選択した車両重量を新たな推定値として設定する。そして、車両重量設定部１２３は、加速制御装置６から自動加速制御の開始の通知を受けると、随時更新されている車両重量の推定値を加速制御装置６に出力する。このようにすることで、加速制御装置６は、自動加速制御を開始する直前に設定された車両重量の推定値を用いて自動加速制御を開始できる。

なお、出力制御部１２４は、車両重量設定部１２３が推定値を設定する前に加速制御装置６から自動加速制御の開始の通知を受けたら、記憶部１１に記憶された複数の車両重量のうちの最も小さい車両重量を推定値として出力する。具体的には、まず、車両重量設定部１２３は、車両Ｖのエンジン３が始動してから推定値を設定するまでの間に、加速制御装置６から自動加速制御の開始の通知を受けた場合、記憶部１１に記憶されたテーブルのうちの最も小さい車両重量を選択して推定値として設定する。本実施の形態において、車両重量設定部１２３は、記憶部１１に記憶されたテーブルの複数の車両重量のうちの最も小さい車両重量Ｗ１を選択し、車両重量Ｗ１を推定値として設定する。このようにすることで、車両重量設定部１２３は、車両重量の推定値を実際の車両重量よりも大きく設定してしまうことを防止できる。

そして、出力制御部１２４は、車両重量設定部１２３が推定値として設定した最も小さい車両重量を、加速制御装置６に出力する。その結果、加速制御装置６は、車両Ｖの車両重量として考えられる車両重量のうちの最も小さな車両重量に応じて出力トルクを変化させるので、車両Ｖを加速しすぎることを抑制でき、車両Ｖの安全性を高められる。

［実施の形態に係る車両重量設定装置１が実行する処理］
図４は、実施の形態に係る車両重量設定装置１が実行する処理の一例を示すフローチャートである。図４のフローチャートは、車両Ｖが走行中に実行される。

まず、トルク取得部１２１は、車両Ｖのアクセルペダル２が操作されたときの出力トルクＴを取得する（ステップＳ１）。具体的には、トルク取得部１２１は、アクセルペダル２の操作状態を監視し、車両Ｖのアクセルペダル２が操作されたときの出力トルクＴをトルクセンサ４から取得する。

次に、加速度取得部１２２は、出力トルクＴをトルク取得部１２１が取得した時点の加速度Ａを取得する（ステップＳ２）。具体的には、加速度取得部１２２は、トルク取得部１２１から出力トルクＴを取得したことの通知を受けると加速度Ａを加速度センサ５から取得する。

続いて、車両重量設定部１２３は、車両重量Ｗの推定値を設定する（ステップＳ３）。具体的には、まず、車両重量設定部１２３は、記憶部１１に記憶されたテーブルから、トルク取得部１２１が取得した出力トルクＴと加速度取得部１２２が取得した加速度Ａとに関連付けられた車両重量Ｗを選択する。そして、車両重量設定部１２３は、選択した車両重量Ｗを推定値として設定する。

そして、出力制御部１２４は、車両Ｖの自動加速制御が開始されるか否かを判定する（ステップＳ４）。出力制御部１２４は、加速制御装置６から自動加速制御の開始の通知を受けていたら、自動加速制御が開始されると判定し（ステップＳ４でＹｅｓ）、車両重量設定部１２３が設定した推定値を加速制御装置６に出力する（ステップＳ５）。出力制御部１２４は、加速制御装置６から自動加速制御の開始の通知がなく、自動加速制御が開始されないと判定した場合（ステップＳ４でＮｏ）、ステップＳ１に戻る。そして、車両重量設定装置１は、加速制御装置６から自動加速制御の開始の通知を受けるまで、車両重量の推定値を更新し続ける。

（変形例）
上記の実施の形態において、車両重量設定装置１は、自動加速制御を開始する際の車両重量の推定値を設定した。これに限らず、車両重量設定装置１は、自動加速制御中に車両重量の推定値を設定してもよい。この場合、トルク取得部１２１は、加速制御装置６が自動加速制御中に、エンジン３の出力トルクＴをトルクセンサ４から順次取得する。次に、加速度取得部１２２は、自動加速制御中にトルク取得部１２１が出力トルクＴを取得したときの、車両Ｖの進行方向の加速度Ａを取得する。そして、車両重量設定部１２３は、車両Ｖが自動加速制御中に取得された出力トルクＴと加速度Ａとに対応付けられた車両重量を選択し、選択した車両重量を推定値に設定する。

車両重量設定部１２３は、新たな出力トルクＴと新たな加速度Ａとが取得される度に、設定した車両重量の推定値を更新する。出力制御部１２４は、車両重量の推定値が更新される度に、更新された車両重量の推定値を加速制御装置６に出力する。このようにすることで、加速制御装置６は、自動加速制御中においても、随時更新される車両重量の推定値に応じて出力トルクを変化させることができる。

［実施の形態に係る車両重量設定装置１の効果］
以上説明したとおり、まず、車両重量設定装置１は、車両Ｖに対して予め設定された複数の車両重量の大きさの各々に、車両重量の大きさに対応するエンジン３の複数の出力トルクＴの大きさと車両Ｖの加速度Ａの大きさとを関連付けたテーブルを記憶している。次に、車両重量設定装置１は、車両Ｖのアクセルペダル２が操作されたときの出力トルクＴを取得し、出力トルクＴを取得したときの車両Ｖの加速度Ａを取得する。そして、車両重量設定装置１は、記憶しているテーブルから、取得した出力トルクＴと、取得した加速度Ａとに対応付けられた車両重量を選択し、選択した車両重量を車両Ｖが自動加速制御を開始する際の車両重量の推定値として設定する。

このようにすることで、車両重量設定装置１は、車両Ｖが自動加速制御を開始する際の車両重量の推定値を、車両Ｖのアクセルペダル２が操作されたときに出力された出力トルクＴと、当該出力トルクＴが出力された時点の加速度Ａとにより定まる車両重量に設定できる。そのため、車両重量設定装置１は、実際の車両重量と車両重量の推定値との乖離を抑制できるので、自動加速制御を開始するときの加速制御の応答性を向上できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１ 車両重量設定装置
１１ 記憶部
１２ 制御部
１２１ トルク取得部
１２２ 加速度取得部
１２３ 車両重量設定部
１２４ 出力制御部
２ アクセルペダル
３ エンジン
４ トルクセンサ
５ 加速度センサ
６ 加速制御装置
Ｖ 車両

Claims (4)

1. 車両重量が変化する車両に対して予め設定された複数の車両重量の大きさの各々に、前記車両重量の大きさに対応するエンジンの複数の出力トルクの大きさと前記車両の複数の加速度の大きさとを関連付けたテーブルを記憶する記憶部と、
   前記車両のアクセルペダルが操作されたときの前記車両のエンジンの出力トルクを取得するトルク取得部と、
   前記トルク取得部が前記出力トルクを取得したときの前記車両の加速度を取得する加速度取得部と、
   前記記憶部に記憶された前記テーブルから、前記トルク取得部が取得した前記出力トルクと前記加速度取得部が取得した前記加速度とに対応付けられた前記車両重量を選択し、前記車両が自動加速制御を開始する際の車両重量の推定値として設定する車両重量設定部と、
   を有する車両重量設定装置。
2. 前記車両重量設定部は、前記トルク取得部が新たな出力トルクを取得し、かつ前記加速度取得部が新たな加速度を取得すると、前記テーブルから、前記新たな出力トルクと、前記新たな加速度とに対応付けられた前記車両重量を選択し、新たな前記推定値として設定する、
   請求項１に記載の車両重量設定装置。
3. 前記車両重量の前記推定値に応じて前記車両の前記出力トルクを変化させることにより前記車両の加速を自動加速制御する加速制御装置から、前記自動加速制御の開始の通知を受けると、前記車両重量設定部が選択した前記推定値を前記加速制御装置に出力する出力制御部をさらに備える、
   請求項１又は２に記載の車両重量設定装置。
4. 前記車両重量設定部は、前記車両の前記エンジンが始動してから前記推定値を設定するまでの間に、前記加速制御装置から前記自動加速制御の開始の通知を受けた場合、前記記憶部に記憶された前記テーブルのうちの最も小さい車両重量を選択して前記推定値として設定し、
   前記出力制御部は、前記車両重量設定部が前記推定値として設定した前記最も小さい車両重量を、前記加速制御装置に出力する、
   請求項３に記載の車両重量設定装置。
   

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