JP2023016202A - 車載制御装置 - Google Patents
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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)。
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。
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。
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)
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)
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)
- 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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