JP2023016202A - 車載制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加速度センサの検出値を平坦路であるか否かの判定に用いるものにおいて、車重を精度よく推定する。【解決手段】車速センサの検出値に基づいて車両の停車を判定したときに、加速度センサの検出値に基づいて平坦路であるか否かを判定し、平坦路であると判定したときには、車両が発進したたときに、車速センサの検出値または加速度センサの検出値と走行用の駆動力とに基づいて車重を推定し、平坦路でないと推定したときには、車両が発進したときでも、車重を推定しない。【選択図】図２

Description

本発明は、車載制御装置に関する。

従来、この種の車載制御装置としては、平坦路での加速走行時に、車速の単位時間当たりの変化量として車両加速度を演算すると共に、アクセル開度およびエンジン回転数に基づくエンジン出力に動力伝達系の減速比を加味して車両駆動力を演算し、演算した車両加速度および車両駆動力に基づいて車両総重量を推定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３－８１０７５号公報

こうした車載制御装置では、平坦路であるか否かの判定に加速度センサの検出値を用いることが考えられている。この場合、車両の走行中には、加速度センサの検出値に、路面勾配による影響（重力加速度の車両前後方向における成分）および車両の加減速による影響が反映されるため、平坦路であるか否かの判定を行なうことが困難である。平坦路でない場合に車重の推定を行なうと、その推定精度が低くなる可能性がある。

本発明の車載制御装置は、加速度センサの検出値を平坦路であるか否かの判定に用いるものにおいて、車重を精度よく推定することを主目的とする。

本発明の車載制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車載制御装置は、
走行用の駆動装置と、車速センサと、加速度センサと、を備える車両に搭載される車載制御装置であって、
前記車速センサの検出値に基づいて前記車両の停車を判定したときに、前記加速度センサの検出値に基づいて平坦路であるか否かを判定し、
前記平坦路であると判定したときには、前記車両が発進したたときに、前記車速センサの検出値または前記加速度センサの検出値と走行用の駆動力とに基づいて車重を推定し、
前記平坦路でないと推定したときには、前記車両が発進したときでも、前記車重を推定しない、
ことを要旨とする。

本発明の車載制御装置では、車速センサの検出値に基づいて車両の停車を判定したときに、加速度センサの検出値に基づいて平坦路であるか否かを判定し、平坦路であると判定したときには、車両が発進したたときに、車速センサの検出値または加速度センサの検出値と走行用の駆動力とに基づいて車重を推定し、平坦路でないと推定したときには、車両が発進したときでも、車重を推定しない。車両の停車中には、加速度センサの検出値に、路面勾配による影響だけが反映されるため、平坦路であるか否かを精度よく判定することができる。そして、平坦路で発進したときに車重を推定することにより、車重を精度よく推定することができる。

本発明の一実施例としての車載制御装置を搭載する自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 電子制御ユニット３０により実行される車重推定ルーチンの一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての車載制御装置を搭載する自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、変速機２４と、電子制御ユニット３０とを備える。実施例の車載制御装置としては、電子制御ユニット３０が該当する。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。変速機２４は、４段変変速や５段変速、６段変速、８段変速などの自動変速機として構成されており、入力軸や出力軸、複数の遊星歯車、油圧駆動の複数の摩擦係合要素（クラッチやブレーキ）を有する。入力軸は、エンジン２２のクランクシャフトに図示しないトルクコンバータを介して接続されており、出力軸は、駆動輪２９にデファレンシャルギヤ２８を介して連結された駆動軸２６に接続されている。変速機２４は、複数の摩擦係合要素を係合状態または解放状態とすることにより、複数の前進段や後進段を形成して入力軸と出力軸とを接続したり、入力軸と出力軸との接続を解除したりする。

電子制御ユニット３０は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。電子制御ユニット３０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット３０に入力される信号としては、例えば、エンジン２２の状態を検出する各種センサからの信号や、変速機２４の状態を検出する各種種センサからの信号を挙げることができる。イグニッションスイッチ４０からのイグニッション信号、シフトレバー４１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ４２らのシフトポジションＳＰを挙げることできる。アクセルペダル４３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ４４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル４５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ４６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ４７からの車速Ｖ、加速度センサ４８からの検出値Ｇも挙げることができる。加速度センサ４８の検出値Ｇには、車両の走行中には路面勾配による影響（重力加速度の車両前後方向における成分）や車両の加減速による影響が反映され、車両の停車中には路面勾配による影響だけが反映される。

こうして構成された実施例の自動車２０では、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖと変速線とを用いて変速機２４の目標変速段Ｍ＊を設定し、変速機２４の変速段Ｍが目標変速段Ｍ＊となるように変速機２４を制御する。また、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖと要求駆動力Ｆｄ＊との関係としての要求駆動力マップに基づいて走行に要求される要求駆動力Ｆｄ＊を設定し、設定した要求駆動力Ｆｏ＊および変速機２４の変速段Ｍ（ギヤ比Ｇｔ）に基づいてエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定し、エンジン２２が目標トルクＴｅ＊で運転されるようにエンジン２２の運転制御（吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御など）を行なう。

次に、こうして構成された実施例の自動車２０の動作、特に、車重を推定する際の動作について説明する。図２は、電子制御ユニット３０により実行される車重推定ルーチンの一例を示す説明図である。このルーチンは、繰り返し実行される。なお、各トリップ（イグニッションスイッチ４０がオンされてからオフされるまでの間）において、トリップが開始したときに本ルーチンの繰り返しの実行を開始し、後述の車重Ｍｖ２を推定すると、本ルーチンの繰り返しの実行を終了するものとしてもよい。

図２の車重推定ルーチンが実行されると、電子制御ユニット３０は、最初に、車速センサ４７からの車速車速Ｖを入力し（ステップＳ１００）、入力した車速Ｖを用いて車両が停車しているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０の処理は、例えば、車速Ｖが停車判定用の閾値Ｖｒｅｆ１以下であるか否かを判定することにより行なうことができる。ステップＳ１１０で車両が停車していないと判定したときには、本ルーチンを終了する。

ステップＳ１１０で車両が停車していると判定したときには、加速度センサ４８からの車両前後方向における検出値Ｇを入力し（ステップＳ１２０）、入力した検出値Ｇを用いて車両の現在地が平坦路であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ステップＳ１３０の処理は、例えば、検出値Ｇの絶対値が平坦路判定用の閾値Ｇｒｅｆ以下であるか否かを判定することにより行なうことができる。車両の走行中には、加速度センサ４８の検出値Ｇに、路面勾配による影響（重力加速度の車両前後方向における成分）や車両の加減速による影響が反映されるため、走行中に平坦路であるか否かの判定を行なうことが困難である。これに対して、車両の停車中には、加速度センサ４８の検出値Ｇに、路面勾配による影響だけが反映されるため、このときに加速度センサ４８の検出値Ｇを用いて車両の現在地が平坦路であるか否かを判定することにより、この判定を精度よく行なうことができる。

ステップＳ１３０で車両の現在地が平坦路であると判定したときには、車速センサ４７からの車速Ｖを入力し（ステップＳ１４０）、入力した車速Ｖを用いて車両が発進したか否かを判定する（ステップＳ１５０）。ステップＳ１５０の処理は、例えば、車速Ｖが発進判定用の閾値Ｖｒｅｆ２よりも大きくなったか否かを判定することにより行なうことができる。閾値Ｖｒｅｆ２としては、閾値Ｖｒｅｆ１と同一の値やそれよりも若干大きい値が用いられる。ステップＳ１５０で車両が発進していないと判定したときには、ステップＳ１４０に戻る。

ステップＳ１５０で車両が発進したと判定したときには、処理時間Ｔ１，Ｔ２をリセットしてから計時を開始し（ステップＳ１６０）、車速センサ４７からの車速Ｖや、車両の駆動力Ｆｄを入力する（ステップＳ１７０）。ここで、車両の駆動力Ｆｄは、例えば、エンジン２２のトルクＴｅおよび変速機２４の変速段Ｍ（ギヤ比Ｇｔ）に基づいて推定することができる。エンジン２２のトルクＴｅは、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊にむだ時間補償や一次遅れ補償などの応答遅れ補償を施して推定することができる。

続いて、式（１）に示すように、入力した車速Ｖからその直前に入力した車速（前回Ｖ）を減じた値と補正係数ｋ１との積として車両の加速度αを演算する（ステップＳ１８０）。そして、処理時間Ｔ１が所定時間Ｔ１ｒｅｆ以上であるか否か判定し（ステップＳ１９０）、処理時間Ｔ１が所定時間Ｔ１ｒｅｆ未満であると判定したときには、ステップＳ１７０に戻る。ここで、所定時間Ｔ１ｒｅｆとしては、例えば、数百ｍｓｅｃ程度が用いられる。

α＝(V－前回V)・k1 (1)

このようにしてステップＳ１７０～Ｓ１９０の処理を繰り返し実行して、処理時間Ｔ１が所定時間Ｔ１ｒｅｆ以上に至ったと判定すると、車両の加速度αの所定時間Ｔ１ｒｅｆにおける平均値としての車両の平均加速度αａｖを演算すると共に（ステップＳ２００）、車両の駆動力Ｆｄの所定時間Ｔ１ｒｅｆにおける平均値としての車両の平均駆動力Ｆｄａｖを演算する（ステップＳ２１０）。ここで、車両の平均加速度αａｖは、式（２）に示すように、所定時間Ｔ１ｒｅｆの間に演算したＮ１個の車両の加速度α，・・・，（Ｎ１－１）回前αの和を値Ｎ１で除して演算することができる。車両の平均駆動力Ｆｄａｖは、式（３）に示すように、所定時間Ｔ１ｒｅｆの間に入力したＮ１個の車両の駆動力Ｆｄ，・・・，（Ｎ１－１）回前Ｆｄの和を値Ｎ１で除して演算することができる。

αav＝(α＋・・・＋(N1－1)回前α)/N1 (2)
Fdav＝(Fd＋・・・＋(N1－1)回前Fd)/N1 (3)

続いて、式（４）に示すように、空気抵抗係数Ｃｐと空気密度ρと車速Ｖの二乗値と前面投影面積Ｓと補正係数ｋ２との積として車両の空気抵抗Ｒｇを演算し（ステップＳ２２０）、式（５）に示すように、車両の平均駆動力Ｆｃから空気抵抗Ｒｇおよび走行抵抗Ｒｒを減じて車両の補正駆動力Ｆｃを演算する（ステップＳ２３０）。ここで、走行抵抗Ｒｒは、式（６）に示すように、転がり抵抗係数μｒと車重の仮値である仮車重ｍｖと重力加速度ｇとの積として演算することができる。仮車重ｍｖは、自動車２０の仕様に基づく固定値が用いられるものとしてもよいし、前回に推定した後述の車重Ｍｖ１，Ｍｖ２のうちの何れかが用いられるものとしてもよい。

Rg＝Cp・ρ・V²・S (4)
Fc＝Fdav－Rg－Rr (5)
Rr＝μr・mv・g (6)

そして、式（７）に示すように、車両の補正駆動力Ｆｃを平均加速度αａｖで除して車重Ｍｖ１を推定し（ステップＳ２４０）、処理時間Ｔ２が所定時間Ｔ２ｒｅｆ以上であるか否かを判定し（ステップＳ２５０）、処理時間Ｔ２が所定時間Ｔ２ｒｅｆ未満であると判定したときには、処理時間Ｔ１をリセットしてから再計時を開始し（ステップＳ２６０）、ステップＳ１７０に戻る。ここで、所定時間Ｔ２ｒｅｆは、平坦路で車両が発進してから平坦路が継続すると想定される時間として設定され、例えば、数ｓｅｃ～十数ｓｅｃ程度が用いられる。

Mv1＝Fc/αav (7)

このようにしてステップＳ１７０～Ｓ２６０の処理を繰り返し実行して、処理時間Ｔ２が所定時間Ｔ２ｒｅｆ以上に至ったと判定すると、車重Ｍｖ１の所定時間Ｔ２ｒｅｆにおける平均値としての車重Ｍｖ２を演算して（ステップＳ２７０）、本ルーチンを終了する。ここで、車重Ｍｖ２は、式（８）に示すように、所定時間Ｔ２ｒｅｆの間に演算したＮ２個の車重Ｍｖ１，・・・，（Ｎ２－１）回前Ｍｖ１の和を値Ｎ２で除して演算することができる。実施例では、こうして車重Ｍｖ２を推定すると、その後に停車したときなどに、推定した車重Ｍｖ２に基づいて、上述の要求駆動力マップ（アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖと要求駆動力Ｆｄ＊との関係）を切り替えるものとした。具体的には、車重Ｍｖ２が大きいほど、同一のアクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに対して要求駆動力Ｆｄ＊が大きくなるように要求駆動力マップを切り替えるものとした。車重Ｍｖ２が大きいほど加速しにくくなることから、このように要求駆動力マップを切り替えることにより、運転者にもたつき感を与えるのを抑制することができる。

Mv2＝(Mv1＋・・・＋(N2－1)回前Mv1)/N2 (8)

ステップＳ１３０で車両の現在地が平坦路でないと判定したときには、ステップＳ１４０～Ｓ２７０の処理を行なうことなく、即ち、車両が発進したときに車重Ｍｖ２の推定を行なうことなく、本ルーチンを終了する。これにより、車重Ｍｖ２を低精度で推定しないようにすることができる。

以上説明した実施例の自動車２０に搭載される車載制御装置としての電子制御ユニット３０では、車速センサ４７の検出値に基づいて車両の停車を判定したときには、加速度センサ４８の検出値に基づいて車両の現在地が平坦路であるか否かを判定する。そして、平坦路であると判定したときには、その後に車両が発進したときに、車速Ｖや車両の駆動力Ｆｄに基づいて車重Ｍｖ２を推定し、平坦路でないと判定したときには、その後に車両が発進したときに、車重Ｍｖ２を推定しない。停車時には、加速度センサの検出値に、路面勾配による影響が反映されるものの、車両の加減速による影響が反映されないため、平坦路であるか否かを精度よく判定することができる。そして、平坦路で発進したときに車重Ｍｖ２を推定することにより、車重Ｍｖ２を精度よく推定することができる。

実施例の自動車に搭載される電子制御ユニット３０では、ステップＳ１７０の処理で車速Ｖを入力し、ステップＳ１８０の処理で車速Ｖを用いて加速度αを演算するものとした。しかし、加速度センサ４８の検出値Ｇを加速度αとして用いるものとしてもよい。これは、平坦路で発進したときを考えており、加速度センサ４８の検出値Ｇに反映される、路面勾配による影響（重力加速度の車両前後方向における成分）が十分に小さいと考えられるためである。

実施例の自動車２０に搭載される電子制御ユニット３０では、ステップＳ１９０で処理時間Ｔ１が所定時間Ｔ１ｒｅｆ以上に至ったと判定したときの車速Ｖに基づいて車両の空気抵抗Ｒｇを演算し、これを車両の補正駆動力Ｆｃの演算に用いるものとした。しかし、車両の空気抵抗Ｒｇの所定時間Ｔ１ｒｅｆにおける平均値としての車両の平均空気抵抗Ｒｇａｖを車両の補正駆動力Ｆｃの演算に用いるものとしてもよい。この場合、例えば、ステップＳ１８０の処理とステップＳ１９０の処理との間でステップＳ２２０の処理を実行し、ステップＳ２１０の処理とステップＳ２３０の処理との間で、式（９）に示すように、所定時間Ｔ１ｒｅｆの間に入力したＮ１個の車両の空気抵抗Ｒｇ，・・・，（Ｎ１－１）回前Ｒｇの和を値Ｎ１で除して車両の平均空気抵抗Ｒｇａｖを演算し、ステップＳ２３０の処理における式（５）の「Ｒｇ」を「Ｒｇａｖ」に置き換えるものとしてもよい。

Rgav＝(Rg＋・・・＋(N1－1)回前Rg)/N1 (9)

実施例の自動車２０に搭載される電子制御ユニット３０では、車重Ｍｖ１の所定時間Ｔ２ｒｅｆにおける平均値として車重Ｍｖ２を演算するものとした。しかし、車重Ｍｖ２を演算しないものとしてもよい。この場合、車重Ｍｖ１に基づいて駆動力マップを切り替えるものとしてもよい。

実施例では、エンジン２２からの動力を用いて走行する一般的な自動車２０に搭載される車載制御装置としての電子制御ユニット３０の形態とした。しかし、エンジンを備えずにモータからの動力を用いて走行する電気自動車や、エンジンおよびモータを備えるハイブリッド自動車、モータおよび燃料電池を備える燃料電池車などに搭載される車載制御装置の形態としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２と変速機２４とが「駆動装置」に相当し、車速センサ４７が「車速センサ」に相当し、加速度センサ４８が「加速度センサ」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。

２０ 自動車、２２ エンジン、２４ 変速機、２６ 駆動軸、２８ デファレンシャルギヤ、２９ 駆動輪、３０ 電子制御ユニット、４０ イグニッションスイッチ、４１ シフトレバー、４２ シフトポジションセンサ、４３ アクセルペダル、４４ アクセルペダルポジションセンサ、４５ ブレーキペダル、４６ ブレーキペダルポジションセンサ、４７ 車速センサ、４８ 加速度センサ。

Claims (1)

1. 走行用の駆動装置と、車速センサと、加速度センサと、を備える車両に搭載される車載制御装置であって、
   前記車速センサの検出値に基づいて前記車両の停車を判定したときに、前記加速度センサの検出値に基づいて平坦路であるか否かを判定し、
   前記平坦路であると判定したときには、前記車両が発進したたときに、前記車速センサの検出値または前記加速度センサの検出値と走行用の駆動力とに基づいて車重を推定し、
   前記平坦路でないと推定したときには、前記車両が発進したときでも、前記車重を推定しない、
   車載制御装置。

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