JP3693097B2

JP3693097B2 - Vehicle weight detection device

Info

Publication number: JP3693097B2
Application number: JP2000118130A
Authority: JP
Inventors: 良治加藤; 滋樹福島
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2020-04-19
Also published as: JP2001304948A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行中の車両の重量を検出する車両重量検出装置に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】
近年、走行中の車両の駆動力や加速度等に基づいて車両重量を検出する車両重量検出装置が提案されている。この種の検出装置は、例えば積荷状態に応じて車両重量が大きく変動するトラック等に装備され、その検出結果をエンジンや自動変速機の制御に反映させて制御の適切化を図っている。
【０００３】
車両重量は、公知の車両の運動方程式を車両重量で整理した次式(1)により算出される。
【０００４】
【数１】

【０００５】
ここに、ｇは重力加速度、Ｆはエンジントルクにより発生する車両の駆動力、Ｒlは車両に作用する空気抵抗、Ｗrは車両の動力伝達系の回転部分が有する慣性重量、αvは車速から求めた車両の実加速度、sinθは車両が走行している道路勾配、μはタイヤの転がり抵抗係数である。つまり、式(1)中の分子は、駆動力Ｆに対し空気抵抗Ｒlや回転部分の慣性重量Ｗrを加味した車両に作用する推進力を表し、分母は、その推進力によって得られた道路勾配sinθや転がり抵抗μを加味した車両加速度を表し、推進力に対して車両加速度が小のときには車両重量Ｗが大きな値に算出され、逆に推進力に対して車両加速度が大のときには車両重量Ｗが小さな値に算出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記式(1)において、例えばアクセル全開のフル加速時には分子及び分母が共に大となり、アクセル開度小の緩加速時には分子及び分母が共に小となるものの、実際の車両重量Ｗが変化しない限り、何れの場合も同一の車両重量Ｗが算出されるべきである。しかしながら、式(1)に用いられるパラメータには誤差が含まれており、走行状態によっては誤差が算出結果に重大な影響を及ぼして実際から大きくかけ離れた車両重量Ｗが算出される場合がある。よって、このような誤った車両重量Ｗに基づいて不適切な制御が実行されてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、車両の走行状態に拘わらず常に正確に車両重量を算出し、ひいては、その算出結果に基づいて的確な制御を実現することができる車両重量検出装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、重力加速度ｇ、エンジントルクにより発生する車両の駆動力Ｆ、車両に作用する空気抵抗Ｒl、車両の動力伝達系の回転部分が有する慣性重量Ｗr、車速から求めた車両の実加速度αvに基づき、車両の推進力｛ｇ（Ｆ−Ｒ１）−Ｗｒ・αv｝を算出する車両推進力算出手段と、車両の実加速度αv、重力加速度ｇ、車両が走行している道路勾配sinθ、タイヤの転がり抵抗係数μに基づき、勾配成分を含む車両加速度（αv＋ｇ・sinθ＋ｇ・μ）を算出する車両加速度算出手段と、車両推進力算出手段にて算出された車両の推進力｛ｇ（Ｆ−Ｒ１）−Ｗｒ・αv｝と、車両加速度算出手段にて算出された勾配成分を含む車両加速度（αv＋ｇ・sinθ＋ｇ・μ）とに基づいて、車両重量を算出する車両重量算出手段と、車両加速度算出手段にて算出された勾配成分を含む車両加速度（αv＋ｇ・sinθ＋ｇ・μ）が所定値以上のときに、車両重量算出手段に算出処理の実行を許可する算出許可手段とを備えた。
【０００９】
従って、勾配成分を含む車両加速度（αv＋ｇ・sinθ＋ｇ・μ）が所定値以上で算出許可手段が許可判定を下したときに、車両重量算出手段による車両重量の算出処理が実行される。車両加速度（αv＋ｇ・sinθ＋ｇ・μ）の算出に適用する実加速度αvは、車速を微分処理して求められることから比較的大きな誤差を含んでいるが、車両加速度（αv＋ｇ・sinθ＋ｇ・μ）が大のときほど、この実加速度αvの誤差の影響度は小さくなる。よって、車両加速度（αv＋ｇ・sinθ＋ｇ・μ）が所定値以上のときに算出処理を実行すれば、実加速度αvに含まれる誤差の影響をそれほど受けることなく高い精度で車両重量を算出可能となる。
【００１０】
又、請求項２の発明では、車両が積載量を変化可能な状況にあることを判定する判定手段を備え、車両重量算出手段は、算出した車両重量を積算平均すると共に、判定手段にて積載量を変化可能な状況と判定されたときに、過去の算出結果をリセットするものである。従って、積算平均により車両重量の算出精度が高められると共に、判定手段の判定に基づいて積載量と共に車両重量が変化したと推測されるときには、過去の算出結果がリセットされて不適切な算出結果に基づく積算平均が防止される。
又、請求項３の発明では、車両重量算出手段は、フットブレーキ操作時、クラッチ遮断による変速中、所定の低変速段での走行時の何れかに該当するときには、上記車両重量の算出を中止するものである。従って、フットブレーキ操作時には車両の駆動力Ｆに対して制動力が外乱として作用し、変速中にはクラッチ遮断により駆動力が０となり、所定の低変速段での走行時には駆動力Ｆの算出に用いるエンジントルクの推定精度が低下することから、何れの場合も車両の推進力｛ｇ（Ｆ−Ｒ１）−Ｗｒ・α v ｝と車両加速度（α v ＋ｇ・ sin θ＋ｇ・μ）との所定の関係が成立しなくなるが、このときには車両重量の算出が中止される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を大型トラックに搭載された車両重量検出装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１は実施形態の車両重量検出装置を示す全体構成図である。この図に示すように、車両にはディーゼルエンジン１が搭載され、そのエンジン１の回転は変速機２により変速された後に図示しないデファレンシャルギア等を介して駆動輪３に伝達されるようになっている。変速機２は、トルクコンバータを備えない機械式の変速機として構成されると共に、その変速操作とクラッチの断接操作は図示しないアクチュエータで自動的に行われるようになっている。
【００１２】
車両の室内には図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子制御ユニット）１１が設置されている。ＥＣＵ１１の入力側にはディーゼルエンジン１の回転速度Ｎeを検出するエンジン回転速度センサ１２、ディーゼルエンジン１に備えられた燃料噴射ポンプ１ａのコントロールラック位置Ｒwを検出するラック位置検出センサ１３、自動変速機２のギア位置ｉtを検出するギア位置センサ１４、車速Ｖを検出する車速センサ１５、車両に作用する前後Ｇを検出するＧセンサ１６等が接続されている。又、ＥＣＵ１１の出力側にはエンジン１の燃料噴射ポンプ１ａ、自動変速機２の変速操作やクラッチの断接操作を行うアクチュエータ等が接続されている。
【００１３】
ＥＣＵ１１は各センサからの情報に基づいて燃料噴射ポンプ１ａによる燃料噴射量や噴射時期を制御してエンジン１を運転すると共に、車両の走行状態に応じた目標変速段を決定し、その目標変速段を達成すべくアクチュエータにより変速操作とクラッチの断接操作を実行する。又、車両の走行中において、ＥＣＵ１１は各センサからの情報に基づいて車両重量Ｗを算出し、その検出結果を上記したエンジン１や自動変速機２の制御に反映させて制御の適切化を図る。
【００１４】
以下、このＥＣＵ１１により実行される車両重量Ｗの算出処理を詳述する。
図２はＥＣＵが実行する車両重量算出ルーチンを示している。ＥＣＵ１１は図２のルーチンを所定の制御インターバルで実行し、まず、ステップＳ２で車両重量Ｗを算出可能な状態か否かを判定する。本実施形態の車両重量検出装置においても、実際の算出処理は従来例と同様に上記(1)式に基づいて行われるが、同式が成立するには、車両が走行して分子側の車両の推進力と分母側の車両加速度とを比較可能であることが必要であり、更に走行中であっても、例えば駆動力に対して制動力が外乱として作用するフットブレーキ操作時（式ではこの状況を想定していない）、或いはクラッチ遮断により駆動力が０となる変速中、車両の駆動力Ｆの算出に用いるエンジントルクＴeを正確に推定不能な２速走行時等には、車両重量Ｗを算出できない。よって、これらの状態に車両があるときには、ステップＳ２でＮＯ(否定)の判定を下してルーチンを終了する。
【００１５】
又、車両が上記のような状況にないときには、ステップＳ２でＹＥＳ(肯定)の判定を下してステップＳ４に移行する。ステップＳ４では式(1)の分母の絶対値が所定値以上か否かを判定し（算出許可手段）、ＮＯのときにはルーチンを終了する。又、ステップＳ４の判定がＹＥＳのときにはステップＳ６に移行し、式(1)に基づいて車両重量Ｗの算出処理を実行する（車両推進力算出手段、車両加速度算出手段、車両重量算出手段）。尚、本実施形態では、分母の絶対値を判定するときの所定値として０．６が設定されているが、その値は車両のエンジン１や自動変速機２の仕様等に応じて任意に変更可能である。
【００１６】
その後、ステップＳ８でリセット条件が成立しているか否かを判定する（判定手段）。このリセット条件は積荷を積み下ろし可能な状況となったときに成立し、具体的には、イグニションキーのオフ操作、パーキングブレーキ操作、所定時間以上の停車時に、車両が上記状況に至ったと見なしてリセット条件の成立判定を下す。ステップＳ８の判定がＮＯのときには、ステップＳ１０で算出した車両重量Ｗを過去の算出結果に対して積算平均し、その後にルーチンを終了する。
【００１７】
又、ステップＳ８の判定がＹＥＳのときには、上記ステップＳ１２で、上記ステップＳ１０で用いられる過去の算出結果をリセットする。つまり、この場合には、積荷の積み下ろしにより車両重量Ｗが変化して、過去の算出結果が現状の車両重量Ｗに対応しなくなるためである。そして、このようにして算出された車両重量Ｗ（積算平均値）がエンジン１や自動変速機２の制御に適用される。
【００１８】
ステップＳ６で実行される車両重量Ｗの算出手順を説明すると、図３の説明図に示すように、エンジン回転速度センサ１２にて検出されたエンジン回転速度Ｎe、及びラック位置検出センサ１３にて検出された燃料噴射ポンプ１ａのラック位置Ｒwに基づき、予め設定されたエンジントルクマップから現在のエンジントルクＴeが推定され、このエンジントルクＴeに対して、ギア位置検出センサ１４にて検出されたギア位置ｉtから求めたトランスミッションギア比、及び予め判明しているデファレンシャルギア比やタイヤの動半径等による補正が加えられて、式(1)中の車両の駆動力Ｆが算出される。又、動力伝達系の回転部分の慣性重量Ｗrは、各ギア位置ｉtのトランスミッションギア比毎に定数として予め設定されており、ギア位置ｉtに応じて式(1)に適用する慣性重量Ｗrが選択される。
【００１９】
一方、車速センサ１５にて検出された車速Ｖを微分処理して車両加速度αvが算出されると共に、その車両加速度αvとＧセンサ１６にて検出された前後Ｇとに基づいて、路面勾配sinθが算出される。車速Ｖは車両に作用する空気抵抗Ｒｌの算出にも用いられ、車両の形状から予め求められている空気抵抗係数及び全面投影面積を基に、現在の車速Ｖを前提とした空気抵抗Ｒｌが算出される。尚、タイヤの転がり抵抗係数μと重力加速度ｇは予め定数として設定されている。
【００２０】
そして、以上述べた各パラメータがステップＳ６で式(1)に代入されて車両重量Ｗが求められるが、この算出処理は、車両加速度αv、重力加速度ｇ、路面勾配sinθ、タイヤの転がり抵抗μから算出される式(1)の分母の絶対値が所定値以上で、ステップＳ４でＹＥＳの判定が下されたときに限って実行される。
以上のＥＣＵ１１による車両重量Ｗの算出処理の状況を図４のタイムチャートに従って説明する。尚、このタイムチャートでは平坦路においてアクセル全開で発進加速した場合を示しており、正味の車両重量Ｗは１１３００kgとなっている。
【００２１】
本実施形態の大型トラックは２速発進のため、クラッチ接続により車両は２速で発進し、その後、車速Ｖの増加に伴って３速、４速、５速と順次変速が行われる。発進当初の２速走行時には、上記のようにエンジントルクＴeの推定精度の関係でステップＳ２でＮＯの判定が下されることから、車両重量Ｗの算出処理は実行されず、続く３速への変速中の区間Ｔsにおいても、駆動力Ｆが０となる関係でステップＳ２でＮＯの判定が下されるため算出処理は行われない。又、周知のように車両の加速度αvは変速中は小さくなり、変速完了後も急激には立ち上がらない。よって、変速直後の区間Ｔaでは、過渡的に加速度αvが小となることから式(1)の分母の絶対値が所定値未満となり、ステップＳ４でＮＯの判定が下されることから算出処理は行われない。尚、図では参考として区間ＴaでＷを算出した場合も示しているが、このように実際の車両重量である１１３００kgから大きくかけ離れた値に算出されてしまう。
【００２２】
３速での走行が開始されて加速度αvが立ち上がると、分母の絶対値が所定値以上となることからステップＳ４の判定がＹＥＳになって算出処理が開始され、この算出処理は続く４速側への変速が開始されるまで継続される。よって、車両重量Ｗは、式(1)により図中の細線で示すように順次算出されると共に、太線で示すように積算平均される。その後は以上の繰り返しであり、各変速中の区間Ｔs及び変速直後の区間Ｔaは算出処理が中止され、それ以外の区間において算出処理が実行される。
【００２３】
このように本実施形態の車両重量検出装置では、式(1)の分母の絶対値の大きさに応じて算出処理を実行又は中止している。これは以下の知見に基づくものである。図３に基づいて説明したように車両加速度αvは車速Ｖから求められるが、その際に実行される微分処理により車両加速度αvには比較的大きな誤差が含まれることになる。式(1)から明らかなように、車両重量Ｗは分子を分母で除算して、例えば１１３００kg程度の大きな値に算出されることから、必然的に分子に比較して分母は遥かに小の値をとる。車両加速度αvは分母のみならず分子にも適用されるが、小さな値である分母に対して特に影響度が大であり、その車両加速度αvに含まれる誤差の影響度も大となる。よって、分母の絶対値が所定値未満のときには車両加速度αvの誤差が大きく影響して正確な車両重量Ｗを算出できないことから、分母の絶対値が所定値以上で車両加速度αvの誤差の影響度が小さいときに限って算出処理を実行しているのである。
【００２４】
上記した例では、分母の絶対値が所定値以上で車両重量Ｗの算出処理が実行される走行状態として、加速度αvが大となる平坦路での加速時を挙げたが、登坂路での定速走行時や登坂路での加速時も同様であり、登坂路での定速走行時には道路勾配sinθが大となることから、登坂路での加速時には道路勾配sinθ及び車両加速度αvが共に大となることから、何れの場合も分母の絶対値が所定値以上となって算出処理が実行される。
【００２５】
又、以上は何れもエンジン１が正の推進力を車両に作用させた場合であるが、エンジンブレーキやエキゾーストブレーキ使用時のように負の推進力（制動力）を作用させた場合も同様である（上記のようにフットブレーキによる制動は除外）。よって、平坦路での減速時には加速度αvが負側で大となることから、下り坂での定速走行時には道路勾配sinθが負側で大となることから、下り坂での減速時には道路勾配sinθ及び車両加速度αvが共に負側で大となることから、何れの場合も分母の絶対値が所定値以上となって算出処理が実行される。
【００２６】
一方、上記した例では、分母の絶対値が所定値未満で算出処理が中止される走行状態として、加速度αvが過渡的に小となる加速中の変速直後を挙げたが、平坦路での定速走行時も同様であり、このときには道路勾配sinθ及び車両加速度αvが共に０となることから、分母の絶対値が所定値未満となって算出処理が中止される。
【００２７】
以上のように本実施形態の車両重量検出装置では、車両重量Ｗを算出する式(1)の分母の大きさに応じて算出精度が変化することに着目し、分母の絶対値が所定値以上で車両加速度αvに含まれた誤差の分母に対する影響度が小であるときに限って、算出処理を実行するようにした。従って、車両加速度αvの誤差の影響度が大のときには車両重量Ｗの算出処理が中止され、実際と大きくかけ離れた車両重量Ｗ（例えば、図４の区間Ｔa）が算出される事態が防止されることから、車両の走行状態に拘わらず常に正確に車両重量Ｗを算出し、ひいては、その算出結果に基づいてエンジン１や自動変速機２を的確に制御することができる。
【００２８】
そして、式(1)の分母では車両加速度αvのみならず路面勾配sinθも考慮しているため、上記した登坂路での定速走行時のようにエンジン１が推進力を発揮して車両重量Ｗを算出可能であるにも拘わらず、車両加速度αvのみの判定では算出が中止される走行状態でも、道路勾配sinθが大となることから算出処理が実行され、算出処理の頻度が高められることから算出精度を向上させることができる。
【００２９】
一方、過去の算出結果を利用して車両重量Ｗを積算平均しているため、算出精度を一層高めることができる上に、リセット条件が成立して積荷の積み下ろしにより車両重量Ｗが変化したと推測されるときには、過去の算出結果をリセットするため、不適切な算出結果に基づく積算平均による車両重量Ｗの誤算出を未然に防止することができる。
【００３０】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、大型トラックに搭載された車両重量検出装置に具体化したが車種は限定されず、例えばバス車両に搭載された車両重量検出装置に具体化してもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明の車両重量検出装置によれば、勾配成分を含む車両加速度（αv＋ｇ・sinθ＋ｇ・μ）が所定値以上で、実加速度αvに含まれる誤差の影響度が小のときに車両重量の算出処理を実行するようにしたため、高い精度で車両重量を算出でき、ひいては、その算出結果に基づいてエンジンや自動変速機を的確に制御することができる。
【００３２】
又、請求項２の発明の車両重量検出装置によれば、積算平均により車両重量の算出精度を一層高めることができると共に、判定手段の判定に基づいて積載量と共に車両重量が変化したと推測されるときには、過去の算出結果をリセットすることにより、不適切な算出結果に基づく積算平均による車両重量の誤算出を未然に防止することができる。
又、請求項３の発明の車両重量検出装置によれば、フットブレーキ操作時、クラッチ遮断による変速中、所定の低変速段での走行時には車両重量の算出を中止するため、不適切な車両重量の算出を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の車両重量検出装置を示す全体構成図である。
【図２】ＥＣＵが実行する車両重量算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】車両重量の算出手順を示す説明図である。
【図４】車両重量の算出処理の状況を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
ｇ重力加速度
Ｆ駆動力
Ｒl 空気抵抗
Ｗr 慣性重量
αv 実加速度
sinθ 道路勾配
μ 転がり抵抗係数
Ｔe エンジントルク
Ｗ車両重量
１１ＥＣＵ(車両推進力算出手段、車両加速度算出手段、車両重量算出手段、算出許可手段、判定手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle weight detection device that detects the weight of a running vehicle.
[0002]
[Related background]
In recent years, vehicle weight detection devices that detect vehicle weight based on driving force, acceleration, and the like of a running vehicle have been proposed. This type of detection device is mounted on, for example, a truck whose vehicle weight varies greatly depending on the loaded state, and the detection result is reflected in the control of the engine and the automatic transmission to optimize the control.
[0003]
The vehicle weight is calculated by the following equation (1) in which a well-known vehicle equation of motion is arranged by the vehicle weight.
[0004]
[Expression 1]

[0005]
Here, g is the gravitational acceleration, F is the vehicle driving force generated by the engine torque, Rl is the air resistance acting on the vehicle, Wr is the inertia weight of the rotating part of the power transmission system of the vehicle, and αv is obtained from the vehicle speed. The actual acceleration of the vehicle, sin θ is the road gradient on which the vehicle is traveling, and μ is the tire rolling resistance coefficient. In other words, the numerator in the formula (1) represents the driving force acting on the vehicle in which the air resistance Rl and the inertia weight Wr of the rotating portion are added to the driving force F, and the denominator is the road gradient obtained by the driving force. This represents vehicle acceleration taking into account sin θ and rolling resistance μ. When the vehicle acceleration is small relative to the propulsive force, the vehicle weight W is calculated to be a large value. Conversely, when the vehicle acceleration is large relative to the propulsive force, the vehicle weight W is calculated. Is calculated to a small value.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the above formula (1), for example, both the numerator and the denominator are large at full acceleration when the accelerator is fully opened, and both the numerator and denominator are small at the slow acceleration when the accelerator opening is small, but unless the actual vehicle weight W changes, In any case, the same vehicle weight W should be calculated. However, an error is included in the parameter used in the equation (1), and depending on the running state, the error may have a significant effect on the calculation result, and the vehicle weight W far from the actual may be calculated. Therefore, there is a problem that inappropriate control is executed based on such an incorrect vehicle weight W.
[0007]
An object of the present invention is to provide a vehicle weight detection device that can always accurately calculate the vehicle weight regardless of the running state of the vehicle, and that can realize accurate control based on the calculation result.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the gravitational acceleration g, the vehicle driving force F generated by the engine torque, the air resistance Rl acting on the vehicle, and the inertia weight Wr possessed by the rotating portion of the power transmission system of the vehicle. , Vehicle propulsion force calculating means for calculating the vehicle propulsive force {g (F−R1) −Wr · αv} based on the vehicle actual acceleration αv obtained from the vehicle speed, the vehicle actual acceleration αv, the gravitational acceleration g, the vehicle Calculated by a vehicle acceleration calculating means for calculating a vehicle acceleration (αv + g · sinθ + g · μ) including a gradient component based on a road gradient sinθ and a tire rolling resistance coefficient μ, and a vehicle propulsive force calculating means The vehicle weight is calculated based on the vehicle propulsive force {g (F−R1) −Wr · αv} and the vehicle acceleration (αv + g · sinθ + g · μ) including the gradient component calculated by the vehicle acceleration calculating means. Vehicle weight calculation means And a calculation permission means for permitting the vehicle weight calculation means to execute the calculation process when the vehicle acceleration (αv + g · sinθ + g · μ) including the gradient component calculated by the vehicle acceleration calculation means is equal to or greater than a predetermined value. .
[0009]
Accordingly, when the vehicle acceleration (αv + g · sin θ + g · μ) including the gradient component is equal to or greater than a predetermined value and the calculation permission means makes a permission determination, the vehicle weight calculation process by the vehicle weight calculation means is executed. The actual acceleration αv applied to the calculation of the vehicle acceleration (αv + g · sinθ + g · μ) includes a relatively large error because it is obtained by differentiating the vehicle speed, but the vehicle acceleration (αv + g · sinθ + g · μ) is large. The degree of influence of the error of the actual acceleration αv becomes smaller as the time becomes. Therefore, if the calculation process is executed when the vehicle acceleration (αv + g · sin θ + g · μ) is equal to or greater than a predetermined value, the vehicle weight can be calculated with high accuracy without being affected by the error included in the actual acceleration αv.
[0010]
The invention according to claim 2 further comprises determination means for determining that the vehicle is in a state in which the load capacity can be changed, and the vehicle weight calculation means performs an average of the calculated vehicle weights and loads the load by the determination means. When it is determined that the amount can be changed, the past calculation result is reset. Accordingly, the calculation accuracy of the vehicle weight is improved by the integrated average, and when it is estimated that the vehicle weight has changed together with the loading amount based on the determination by the determination means, the past calculation result is reset to an inappropriate calculation result. Based on the accumulated average is prevented.
According to a third aspect of the present invention, the vehicle weight calculation means cancels the calculation of the vehicle weight when the foot brake is operated, during shifting by clutch disengagement, or when traveling at a predetermined low gear. To do. Therefore, the braking force acts as a disturbance to the driving force F of the vehicle when the footbrake is operated, and the driving force becomes 0 by disengaging the clutch during the shift, and the driving force F is calculated when traveling at a predetermined low gear. Since the estimation accuracy of the engine torque to be used is lowered, in any case, the predetermined values of the vehicle propulsive force {g (F−R1) −Wr · α v } and the vehicle acceleration (α v + g · sin θ + g · μ) Although the relationship does not hold, calculation of the vehicle weight is stopped at this time.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a vehicle weight detection device mounted on a large truck will be described.
FIG. 1 is an overall configuration diagram illustrating a vehicle weight detection device according to an embodiment. As shown in the figure, a diesel engine 1 is mounted on a vehicle, and the rotation of the engine 1 is transmitted to drive wheels 3 via a differential gear (not shown) after being shifted by a transmission 2. Yes. The transmission 2 is configured as a mechanical transmission that does not include a torque converter, and the speed change operation and the clutch connection / disconnection operation are automatically performed by an actuator (not shown).
[0012]
In the vehicle compartment, an input / output device (not shown), a storage device (ROM, RAM, BURAM, etc.) used for storing control programs, control maps, etc., an ECU (electronic device) equipped with a central processing unit (CPU), a timer counter, etc. Control unit) 11 is installed. On the input side of the ECU 11, an engine rotation speed sensor 12 for detecting the rotation speed Ne of the diesel engine 1, a rack position detection sensor 13 for detecting the control rack position Rw of the fuel injection pump 1a provided in the diesel engine 1, and an automatic transmission A gear position sensor 14 for detecting the second gear position it, a vehicle speed sensor 15 for detecting the vehicle speed V, a G sensor 16 for detecting front-rear G acting on the vehicle, and the like are connected. Further, the output side of the ECU 11 is connected to a fuel injection pump 1a of the engine 1, an actuator for performing a shift operation of the automatic transmission 2 and a clutch connection / disconnection operation.
[0013]
The ECU 11 controls the fuel injection amount and injection timing of the fuel injection pump 1a based on information from each sensor to operate the engine 1 and determines a target gear position according to the traveling state of the vehicle. In order to achieve this, a shift operation and a clutch connection / disconnection operation are executed by an actuator. Further, during traveling of the vehicle, the ECU 11 calculates the vehicle weight W based on information from each sensor, and reflects the detection result in the control of the engine 1 and the automatic transmission 2 described above, thereby achieving appropriate control. .
[0014]
Hereinafter, the calculation process of the vehicle weight W executed by the ECU 11 will be described in detail.
FIG. 2 shows a vehicle weight calculation routine executed by the ECU. The ECU 11 executes the routine of FIG. 2 at a predetermined control interval, and first determines whether or not the vehicle weight W can be calculated in step S2. Also in the vehicle weight detection device of the present embodiment, the actual calculation process is performed based on the above equation (1) as in the conventional example. It is necessary to be able to compare the propulsive force of the vehicle and the vehicle acceleration on the denominator side, and even during traveling, for example, when operating a foot brake where the braking force acts as a disturbance against the driving force ( (Situation is not assumed), or when the engine torque Te used to calculate the driving force F of the vehicle cannot be accurately estimated during a shift at which the driving force becomes 0 due to clutch disconnection, the vehicle weight W Cannot be calculated. Therefore, when there is a vehicle in these states, a NO (No) determination is made in step S2 and the routine is terminated.
[0015]
On the other hand, when the vehicle is not in the situation as described above, a YES (affirmative) determination is made in step S2, and the process proceeds to step S4. In step S4, it is determined whether or not the absolute value of the denominator of equation (1) is greater than or equal to a predetermined value (calculation permitting means). If NO, the routine is terminated. When the determination in step S4 is YES, the process proceeds to step S6, and the vehicle weight W calculation process is executed based on the equation (1) (vehicle propulsive force calculating means, vehicle acceleration calculating means, vehicle weight calculating means). In the present embodiment, 0.6 is set as the predetermined value when determining the absolute value of the denominator, but the value is arbitrarily changed according to the specifications of the engine 1 and the automatic transmission 2 of the vehicle. Is possible.
[0016]
Thereafter, in step S8, it is determined whether or not a reset condition is satisfied (determination means). This reset condition is established when it becomes possible to unload the load. Specifically, when the ignition key is turned off, the parking brake is operated, or when the vehicle stops for a predetermined time or more, the vehicle is considered to have reached the above situation and reset. Makes a judgment that the condition is met. When the determination in step S8 is NO, the vehicle weight W calculated in step S10 is integrated and averaged with respect to past calculation results, and then the routine is terminated.
[0017]
When the determination in step S8 is YES, the previous calculation result used in step S10 is reset in step S12. That is, in this case, the vehicle weight W changes due to the loading / unloading of the load, and the past calculation result does not correspond to the current vehicle weight W. The vehicle weight W (integrated average value) calculated in this way is applied to the control of the engine 1 and the automatic transmission 2.
[0018]
The calculation procedure of the vehicle weight W executed in step S6 will be described. As shown in the explanatory diagram of FIG. 3, the engine rotation speed Ne detected by the engine rotation speed sensor 12 and the rack position detection sensor 13 are detected. The current engine torque Te is estimated from a preset engine torque map based on the rack position Rw of the fuel injection pump 1a, and the gear position detected by the gear position detection sensor 14 with respect to this engine torque Te. The transmission gear ratio obtained from it and the previously determined differential gear ratio and the tire moving radius are corrected to calculate the driving force F of the vehicle in equation (1). In addition, the inertia weight Wr of the rotating part of the power transmission system is preset as a constant for each transmission gear ratio at each gear position it, and the inertia weight Wr applied to the equation (1) is selected according to the gear position it. Is done.
[0019]
On the other hand, the vehicle acceleration αv is calculated by differentiating the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 15, and the road gradient sinθ is calculated based on the vehicle acceleration αv and the longitudinal G detected by the G sensor 16. Calculated. The vehicle speed V is also used to calculate the air resistance Rl acting on the vehicle, and the air resistance Rl based on the current vehicle speed V is calculated based on the air resistance coefficient and the entire projected area determined in advance from the shape of the vehicle. Is done. The tire rolling resistance coefficient μ and the gravitational acceleration g are set in advance as constants.
[0020]
Each parameter described above is substituted into the equation (1) in step S6 to obtain the vehicle weight W. This calculation process is performed from the vehicle acceleration αv, the gravitational acceleration g, the road surface gradient sinθ, and the tire rolling resistance μ. This is executed only when the absolute value of the denominator of the calculated formula (1) is equal to or greater than a predetermined value and YES is determined in step S4.
The situation of the calculation process of the vehicle weight W by the ECU 11 will be described according to the time chart of FIG. This time chart shows the case where the accelerator is fully opened on a flat road, and the net vehicle weight W is 11300 kg.
[0021]
Since the large truck according to the present embodiment starts at the second speed, the vehicle starts at the second speed by connecting the clutch, and thereafter, as the vehicle speed V increases, the third speed, the fourth speed, and the fifth speed are sequentially changed. When the vehicle starts traveling in the second speed, NO is determined in step S2 in relation to the estimation accuracy of the engine torque Te as described above, so that the vehicle weight W calculation process is not executed and the subsequent third speed is achieved. Even in the section Ts during the shift, the calculation process is not performed because NO is determined in step S2 because the driving force F is zero. As is well known, the acceleration αv of the vehicle decreases during the shift and does not rise suddenly after the shift is completed. Therefore, in the section Ta immediately after the shift, the acceleration αv is transiently small, so that the absolute value of the denominator of the equation (1) is less than a predetermined value, and the determination process is NO in step S4. Not done. In addition, although the case where W is calculated in the section Ta for reference is shown in the figure, it is calculated to a value far from the actual vehicle weight of 11300 kg.
[0022]
When driving at the 3rd speed is started and the acceleration αv rises, the absolute value of the denominator becomes equal to or greater than a predetermined value, so the determination at step S4 is YES and the calculation process is started. This is continued until shifting to is started. Therefore, the vehicle weight W is sequentially calculated as shown by the thin line in the figure by the equation (1), and is integrated and averaged as shown by the thick line. Thereafter, the above is repeated, and the calculation process is stopped in the section Ts during each shift and the section Ta immediately after the shift, and the calculation process is executed in the other sections.
[0023]
As described above, in the vehicle weight detection device according to the present embodiment, the calculation process is executed or stopped according to the absolute value of the denominator of Expression (1). This is based on the following findings. As described with reference to FIG. 3, the vehicle acceleration αv is obtained from the vehicle speed V, but a relatively large error is included in the vehicle acceleration αv due to the differentiation process executed at that time. As is clear from the equation (1), the vehicle weight W is calculated by dividing the numerator by the denominator and, for example, a large value of about 11300 kg. Therefore, the denominator is inevitably much smaller than the numerator. Take. Although the vehicle acceleration αv is applied not only to the denominator but also to the numerator, the degree of influence is particularly large on the denominator having a small value, and the degree of influence of the error included in the vehicle acceleration αv is also large. Therefore, when the absolute value of the denominator is less than the predetermined value, the error of the vehicle acceleration αv greatly influences and the accurate vehicle weight W cannot be calculated. Therefore, the influence degree of the error of the vehicle acceleration αv when the absolute value of the denominator is greater than the predetermined value. The calculation process is executed only when is small.
[0024]
In the above example, the running state in which the calculation process of the vehicle weight W is executed when the absolute value of the denominator is equal to or greater than the predetermined value is given as the time of acceleration on a flat road where the acceleration αv is large. The same applies to high-speed driving and acceleration on an uphill road, and the road gradient sinθ increases during constant-speed driving on an uphill road. Therefore, in any case, the absolute value of the denominator becomes equal to or greater than a predetermined value, and the calculation process is executed.
[0025]
The above is the case where the engine 1 applies a positive driving force to the vehicle, but the same applies when a negative driving force (braking force) is applied as in the case of using an engine brake or an exhaust brake. Yes (excludes braking by foot brake as described above). Therefore, the acceleration αv increases on the negative side when decelerating on a flat road, and the road gradient sinθ increases on the negative side when traveling at a constant speed on a downhill. Since the vehicle acceleration αv is large on the negative side, the absolute value of the denominator becomes equal to or greater than a predetermined value in any case, and the calculation process is executed.
[0026]
On the other hand, in the example described above, as a running state in which the calculation process is stopped when the absolute value of the denominator is less than a predetermined value, the case where the acceleration αv is transiently small is given immediately after the gear change during acceleration. The same applies to high-speed traveling. At this time, both the road gradient sinθ and the vehicle acceleration αv are 0, so that the absolute value of the denominator is less than a predetermined value and the calculation process is stopped.
[0027]
As described above, in the vehicle weight detection device of the present embodiment, focusing on the fact that the calculation accuracy changes according to the size of the denominator of the equation (1) for calculating the vehicle weight W, the absolute value of the denominator is equal to or greater than a predetermined value. The calculation process is executed only when the degree of influence of the error included in the vehicle acceleration αv on the denominator is small. Therefore, when the influence degree of the error of the vehicle acceleration αv is large, the calculation process of the vehicle weight W is stopped, and the situation where the vehicle weight W (for example, the section Ta in FIG. 4) that is far from the actual is calculated is prevented. Therefore, the vehicle weight W can always be accurately calculated regardless of the traveling state of the vehicle, and the engine 1 and the automatic transmission 2 can be accurately controlled based on the calculation result.
[0028]
Since the denominator of equation (1) takes into account not only the vehicle acceleration αv but also the road gradient sinθ, the engine 1 exerts a propulsive force as in the above-described constant speed traveling on the uphill road, and the vehicle weight W Even if it is possible to calculate the vehicle acceleration αv, the calculation process is executed and the frequency of the calculation process is increased because the road gradient sinθ becomes large even in a driving state in which the calculation is stopped when only the vehicle acceleration αv is determined. Calculation accuracy can be improved.
[0029]
On the other hand, since the vehicle weight W is integrated and averaged using the past calculation results, the calculation accuracy can be further improved, and it is estimated that the reset condition is satisfied and the vehicle weight W has changed due to the loading / unloading of the load. When this is done, the past calculation results are reset, so that erroneous calculation of the vehicle weight W due to the cumulative average based on the inappropriate calculation results can be prevented.
[0030]
This is the end of the description of the embodiment, but the aspect of the present invention is not limited to this embodiment. For example, in the above embodiment, the present invention is embodied in a vehicle weight detection device mounted on a large truck, but the vehicle type is not limited, and may be embodied in, for example, a vehicle weight detection device mounted on a bus vehicle.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the vehicle weight detection device of the first aspect of the present invention, the vehicle acceleration (αv + g · sinθ + g · μ) including the gradient component is not less than a predetermined value, and the influence of the error included in the actual acceleration αv is small. Since the vehicle weight calculation process is executed at this time, the vehicle weight can be calculated with high accuracy, and the engine and the automatic transmission can be accurately controlled based on the calculation result.
[0032]
According to the vehicle weight detection device of the second aspect of the invention, it is possible to further increase the calculation accuracy of the vehicle weight by the cumulative average, and it is presumed that the vehicle weight has changed with the loading amount based on the determination by the determination means. In this case, by resetting past calculation results, it is possible to prevent an erroneous calculation of the vehicle weight due to the cumulative average based on the inappropriate calculation results.
According to the vehicle weight detection device of the third aspect of the invention, the calculation of the vehicle weight is stopped when the foot brake is operated, the gear is disengaged by the clutch disengagement, and the vehicle is traveling at a predetermined low gear position. Can be prevented in advance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram illustrating a vehicle weight detection device according to an embodiment.
FIG. 2 is a flowchart showing a vehicle weight calculation routine executed by an ECU.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a procedure for calculating a vehicle weight.
FIG. 4 is a time chart showing the status of vehicle weight calculation processing.
[Explanation of symbols]
g Gravity acceleration F Driving force Rl Air resistance Wr Inertial weight αv Actual acceleration
sinθ road gradient μ rolling resistance coefficient Te engine torque W vehicle weight 11 ECU (vehicle propulsion force calculation means, vehicle acceleration calculation means, vehicle weight calculation means, calculation permission means, determination means)

Claims

Based on the gravitational acceleration g, the vehicle driving force F generated by the engine torque, the air resistance Rl acting on the vehicle, the inertia weight Wr of the rotating part of the vehicle power transmission system, and the vehicle actual acceleration αv obtained from the vehicle speed Vehicle propulsive force calculating means for calculating the propulsive force {g (F−R1) −Wr · αv}
Vehicle acceleration calculation for calculating vehicle acceleration (αv + g · sinθ + g · μ) including a gradient component based on the actual acceleration αv of the vehicle, the gravitational acceleration g, the road gradient sinθ on which the vehicle is traveling, and the rolling resistance coefficient μ of the tire. Means,
The vehicle propulsive force {g (F−R1) −Wr · αv} calculated by the vehicle propulsive force calculating means and the vehicle acceleration (αv + g · sinθ + g ·) including the gradient component calculated by the vehicle acceleration calculating means. μ) and vehicle weight calculating means for calculating the vehicle weight,
Calculation permission means for permitting the vehicle weight calculation means to execute calculation processing when vehicle acceleration (αv + g · sin θ + g · μ) including the gradient component calculated by the vehicle acceleration calculation means is equal to or greater than a predetermined value. A vehicle weight detection device characterized by that.

A determination means for determining that the vehicle is in a state where the load capacity can be changed;
The vehicle weight calculating means averages the calculated vehicle weights and resets past calculation results when the determining means determines that the load capacity can be changed. Item 2. The vehicle weight detection device according to Item 1.

The vehicle weight calculation means stops the calculation of the vehicle weight when the foot brake is operated, during shifting by clutch disengagement, or when traveling at a predetermined low gear stage. The vehicle weight detection apparatus according to 1 or 2.