JP4751239B2 - 車両の積載重量算出方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の積載重量を車両に取り付けられた歪検出方式の荷重センサの出力する荷重信号に基づいて算出する方法とその装置に係り、特に、温度による荷重センサの出力の変動を補正する車両の積載重量算出方法及びその装置に関するものである。

積載物からの荷重によって伸縮する例えばアクスルシャフトのような箇所に歪ゲージ等の歪検出方式の荷重センサを取り付けて、その出力から車両の積載重量を算出するのに当たっては、温度変化に伴う荷重センサの出力の変動を補正する必要があり、そのようなものとして、温度センサ（サーミスタ）を用いて求めた基準温度に対する温度のシフト量に比例して荷重センサの出力を補正するものが既に提案されている（例えば特許文献１）。
特開２０００−２８４２３号公報

ところで、温度変化による荷重センサの出力の変動は、荷重センサ自体の温度依存性による出力特性の変化、いわゆる温度ドリフトによってもたらされるだけでなく、荷重センサの取付対象が熱源から伝わる熱による温度変化で伸縮することによってももたらされる。

このうち、いわゆる温度ドリフトによってもたらされる荷重センサの出力変動は、荷重センサの周辺温度の変化にリアルタイムに追従するが、取付対象の温度変化による伸縮でもたらされる荷重センサの出力変動は、取付対象の熱伝達速度と熱変形速度との間にギャップがあることから、取付対象の温度変化にはリアルタイムに追従せず、取付対象の伸縮による荷重センサの出力変動の方が、取付対象の温度変化よりも遅れて現れるのが実情である。

特に、荷重センサの取付対象には、自身の構造や周辺部材への結合部分の構造等に起因して、伸縮し易い方向とそうでない方向とがあるので、伸縮し難い方向についてはなおさら、取付対象の温度変化に対して、変化後の温度に応じた形状に取付対象が変形し終えて熱平衡状態に至るまでの伸縮に時間を要し、荷重センサの出力変動が取付対象の温度変化に対して遅れることになる。

そのため、温度ドリフトによる荷重センサの出力変動は、荷重センサの周辺温度に基づいて精度良く補正することができるが、取付対象の伸縮による荷重センサの出力変動は、取付対象の温度に基づいては精度良く補正することができない。

ここで、荷重センサの出力を変動させる温度ドリフトや取付対象の伸縮の要因となる温度変化の発生源の一つとして、荷重センサの取付対象として最もポピュラーなアクスルシャフトに連なるデファレンシャルケースのギヤの噛み合いにより発生するデフ熱があり、このデフ熱は、荷重センサを使って積載重量を算出する車両の停車後においてもなかなか降下しないと言われている。

ということは、取付対象の温度変化に伴う伸縮により荷重センサの出力が変動する状態は結構な期間継続する可能性があるということであり、そうなると、取付対象の温度に基づいて精度良く補正できないからといって、取付対象の伸縮による荷重センサの出力変動を安易に無視して積載重量を算出する訳にも行かなくなる。

また、アクスルシャフトに荷重センサを取り付ける場合は、荷台側からの荷重がかかるリーフスプリングとの連結箇所から車輪（タイヤ）までの、荷重伝達経路上に位置するアクスルシャフト部分に荷重センサをレイアウトするのが好ましいとされているので、そうすると、荷重センサの出力を変動させる温度ドリフトや取付対象の伸縮の要因となる温度変化の発生源として、ブレーキ熱の存在も無視できなくなる。

このブレーキ熱は、デフ熱と違って、停車してブレーキ操作を止めれば直ぐに降下すると言われているので、ブレーキ熱に起因する取付対象の温度変化に伴う伸縮で荷重センサの出力が変動する期間はデフ熱の場合に比べて短く、一見するとそれによる荷重センサの出力変動成分は無視しても良いように思える。

しかし、ブレーキ熱の影響を受け易ければそれによる取付対象の温度変化量やそれに伴う取付対象の伸縮量が大きくなって荷重センサの出力変動量も大きくなるので、いかにブレーキ熱が停車後早々に低下する性質なので荷重センサの出力変動期間が短いと言っても、取付対象の温度変化に対して遅れて現れる取付対象の伸縮に伴う荷重センサの出力変動量は、無視できるボリュームには収まらない。

以上のことから、荷重センサの出力から車両の積載重量を正確に算出するには、取付対象の温度変化に伴う伸縮を通じて荷重センサの出力に現れる変動成分に対する補償も手当てすることが、非常に肝要となる。

その点、荷重センサの周辺温度の基準温度に対する温度変化量を温度センサにより求めて、その時点の荷重センサの出力を直線的に補正する従来の温度補償のやり方は、荷重センサの周辺温度の変化にリアルタイムに追従する荷重センサの温度ドリフトに対する補償には有効であるものの、取付対象の温度変化にリアルタイムに追従しない取付対象の伸縮を通じて荷重センサの出力に現れる変動成分に対する補償には、有効とは言い難いものである。

しかも、取付対象の温度変化に伴う伸縮の特性は、アクスルシャフトの材質、形状、構造等、車種の違いによって様々に異なり、取付対象の温度変化に対して取付対象の伸縮に伴う荷重センサの出力変動がどのように遅れて現れるかも、車種によって様々でその差異も大きいことから、取付対象の伸縮を通じて荷重センサの出力に現れる変動成分に対する補償を同一手法で簡単かつ効果的に行える方法、手段が存在しない、というのが現状である。

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、荷重センサの出力が取付対象の温度変化に追従して時間差なく変動しない場合であっても、現時点の取付対象の温度や過去の温度変化の傾向から荷重センサの出力を精度良く温度補償して車両の積載重量を正確に算出することのできる車両の積載重量算出方法と、この方法を実施するのに用いて好適な車両の積載重量算出装置とを提供することにある。

前記目的を達成する請求項１記載の本発明は車両の積載重量算出方法に関するものであり、請求項２記載の本発明は車両の積載重量算出装置に関するものである。

そして、請求項１に記載した本発明の車両の積載重量算出方法は、車両に取り付けられた歪検出方式の荷重センサが前記車両の停車中に該車両の荷重に応じた物理量で出力する荷重信号を、温度センサが測定する前記荷重センサの取付箇所の温度の基準温度に対するドリフト量に応じて補正し、この補正した荷重信号に基づいて前記車両の積載重量を算出するに当たり、前記車両の停車後に前記荷重センサから周期的にサンプリングされる前記荷重信号の一定時間経過前後の２つの値に対応する、前記補正した荷重信号の前記一定時間経過前後の２つの値と、前記車両の停車後に周期的にサンプリングされる前記温度センサの出力のうち、前記一定時間経過前後の２つの荷重信号と同じタイミングでサンプリングされた２つの出力とからそれぞれ算出される、前記補正した荷重信号の前記一定時間経過前後の物理量変化量と前記荷重センサの取付箇所の前記一定時間経過前後の温度変化量とが、比例関係を有するようになる前記車両の停車後の時間帯と前記一定時間とを、前記車両の停車後の前記荷重センサの出力と前記温度センサの出力とから求めて、この求めた時間帯における前記荷重センサ及び前記温度センサの前記求めた一定時間経過前後の２つの出力から、前記補正した荷重信号の前記求めた一定時間経過前後の物理量変化量と前記荷重センサの取付箇所の前記求めた一定時間経過前後の温度変化量との比例係数を予め求めておき、前記比例係数を求めた後、周期的にサンプリングされる前記温度センサの前記求めた一定時間経過前後の２つの出力から前記荷重センサの取付箇所の前記求めた一定時間経過前後の温度変化量を算出し、前記比例係数を求めた後、前記車両の停車後の前記時間帯において、前記荷重センサの取付箇所の前記求めた一定時間経過前後の温度変化量と、前記予め求めた比例係数とから、前記車両の停車後の前記時間帯における、前記求めた一定時間経過前後の前記補正した荷重信号の物理量変化換算量を算出し、前記車両の停車後の前記時間帯において、前記算出した前記補正した荷重信号の前記求めた一定時間経過前後の物理量変化換算量により、前記求めた一定時間経過後のタイミングで前記荷重センサからサンプリングされた前記荷重信号、又は、該荷重信号に対応する前記求めた一定時間経過後の前記補正した荷重信号を補正して、この補正後の前記求めた一定時間経過後のタイミングで前記荷重センサからサンプリングされた前記荷重信号、又は、補正後の前記求めた一定時間経過後の前記補正した荷重信号に基づいて、前記車両の積載重量を算出するようにしたことを特徴とする。

また、請求項２に記載した本発明の車両の積載重量算出装置は、図１の基本構成図に示すように、車両に取り付けられた歪検出方式の荷重センサ１１が前記車両の停車中に該車両の荷重に応じた物理量で出力する荷重信号を、温度センサ１３ａが測定する前記荷重センサ１１の取付箇所の温度の基準温度に対するドリフト量に応じて補正し、この補正した荷重信号に基づいて前記車両の積載重量を算出する車両の積載重量算出装置であって、前記車両の停車後に前記荷重センサ１１から周期的にサンプリングされる前記荷重信号の一定時間経過前後の２つの値に対応する、前記補正した荷重信号の前記一定時間経過前後の２つの値と、前記車両の停車後に周期的にサンプリングされる前記温度センサ１３ａの出力のうち、前記一定時間経過前後の２つの荷重信号と同じタイミングでサンプリングされた２つの出力とからそれぞれ算出される、前記補正した荷重信号の前記一定時間経過前後の物理量変化量と前記荷重センサ１１の取付箇所の前記一定時間経過前後の温度変化量とが、比例関係を有するようになる前記車両の停車後の時間帯と前記一定時間とを、前記車両の停車後の前記荷重センサ１１の出力と前記温度センサ１３ａの出力とから求めて、この求めた時間帯における前記荷重センサ１１及び前記温度センサ１３ａの前記求めた一定時間経過前後の２つの出力から予め求めた、前記補正した荷重信号の前記求めた一定時間経過前後の物理量変化量と前記荷重センサ１１の取付箇所の前記求めた一定時間経過前後の温度変化量との比例係数が格納された比例係数格納手段１７Ａと、前記温度センサ１３ａの前記求めた一定時間経過前後の２つの出力から前記荷重センサ１１の取付箇所の前記求めた一定時間経過前後の温度変化量を算出する温度変化量算出手段２１Ａと、前記車両の停車後の前記求めた時間帯において前記温度変化量算出手段２１Ａが算出する前記求めた一定時間経過前後の前記荷重センサ１１の取付箇所の前記求めた一定時間経過前後の温度変化量と、前記比例係数格納手段１７Ａに格納された前記比例係数とから、前記補正した荷重信号の前記求めた一定時間経過前後の物理量変化換算量を算出する物理量変化換算量算出手段２１Ｂとを備えており、前記車両の停車後の前記求めた時間帯において、前記物理量変化換算量算出手段２１Ｂが算出した前記補正した荷重信号の前記求めた一定時間経過前後の物理量変化換算量により、前記求めた一定時間経過後のタイミングで前記荷重センサ１１からサンプリングされた前記荷重信号、又は、該荷重信号に対応する前記求めた一定時間経過後の前記補正した荷重信号を補正して、この補正後の前記求めた一定時間経過後のタイミングで前記荷重センサ１１からサンプリングされた前記荷重信号、又は、補正後の前記求めた一定時間経過後の前記補正した荷重信号に基づいて、前記車両の積載重量を算出することを特徴とする。

請求項１に記載した本発明の車両の積載重量算出方法と請求項２に記載した本発明の車両の積載重量算出装置とによれば、予め求めた車両の停車後の時間帯において、周期的に荷重センサからサンプリングされた荷重信号を、温度センサが測定する荷重センサの取付箇所の温度の基準温度に対するドリフト量に応じて補正して、荷重信号中の温度ドリフト成分を補償するだけでなく、その時間帯にサンプリングした、予め求めた一定時間経過前後の２つの温度センサの出力の変化量と、予め求めた比例係数とから算出される、予め求めた一定時間経過前後の温度センサの出力変化量に相当する温度ドリフト補正後の荷重信号の物理量変化換算量を用いた補正により、荷重センサの取付箇所の温度変化に追従して時間差なく変動せずむしろ遅れて現れる荷重信号の変動成分を補償して、荷重センサの荷重信号により正確な積載荷重を算出できる時点を早めることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図２は本発明の車両の積載重量算出方法を適用した本発明の一実施形態に係る車両の積載重量算出装置の概略構成を示す説明図であり、本実施形態に係る車両の積載重量算出装置は、前１軸後２軸の６つの車輪（図示せず）に対応してアクスルシャフト（図示せず）に取り付けられる６つのセンサユニット１０，…，１０と、車両のキャビン（図示せず）に配置されて６つのセンサユニット１０，…，１０の出力から車両の積載重量を算出、表示するメインユニット２０とを有しており、各センサユニット１０，…，１０とメインユニット２０とはバスライン３０によって接続されている。

前記各センサユニット１０は、車両の荷重に応じた周波数（請求項中の物理量に相当）の荷重信号Ｆを出力する歪ゲージ式の荷重センサ１１、内蔵の温度センサ１３ａの温度信号を用いて荷重センサ１１から出力される荷重信号Ｆを温度直線補正するカスタムＩＣ１３、カスタムＩＣ１３で温度直線補正された荷重信号Ｆ１を周波数−電圧変換するＶ／Ｆ変換回路１５、Ｖ／Ｆ変換回路１５が出力する周波数−電圧変換後の荷重信号Ｆ１とカスタムＩＣ１３が出力する温度センサ１３ａの温度信号とが入力されるワンチップマイクロコンピュータ（以下、「μＣＯＭ」と略記する。）１７、μＣＯＭ１７をバスライン３０に接続する入出力インタフェース（以下、「Ｉ／Ｆ」と略記する。）１９、及び、これら荷重センサ１１、カスタムＩＣ１３、Ｖ／Ｆ変換回路１５、μＣＯＭ１７、Ｉ／Ｆ１９に作動用電力を供給する電源回路Ｐを有している。

尚、カスタムＩＣ１３には、温度直線補正用係数ｍを用いて、荷重センサ１１の出力する荷重信号Ｆに対して温度センサ１３ａの検出する周辺温度に応じた直線補正を施すための回路が、温度センサ１３ａと共に組み込まれている。

前記μＣＯＭ１７は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭの他、ＥＥＰＲＯＭ（いずれも図示せず）を内蔵しており、このうちＥＥＰＲＯＭ（請求項中の比例係数格納手段１７Ａに相当）には、温度変化量補正用係数ａ（請求項中の比例係数に相当）と、温度直線補正用係数ｍ、そして、上述した基準温度が格納されている。

前記ＥＥＰＲＯＭに格納される温度直線補正用係数ｍは、従来の方式の温度補償と同様に、温度変化に伴う荷重センサ１１の温度ドリフトをキャンセルするための、基準温度に対する実際の温度のシフト量に応じて荷重センサ１１の出力する荷重信号Ｆを補正する温度直線補正に用いるもので、μＣＯＭ１７のＣＰＵが、車両の停止時に荷物の積み卸しのない状態で、アクスルシャフトに取り付けた荷重センサ１１から様々な温度において実際にサンプリングした荷重信号Ｆから求めた、基準温度からの温度変化量Ｔに対する荷重信号Ｆの変動量の関係（荷重信号Ｆの変動量／基準温度からの温度変化量Ｔ）を示す係数である。

ちなみに、温度直線補正用係数ｍは、アクスルシャフトへの取り付け前の荷重センサ１１について様々な温度で実際にサンプリングした荷重信号Ｆから予め求めておいた、基準温度からの温度変化量Ｔに対する荷重信号Ｆの変動量の関係（荷重信号Ｆの変動量／基準温度からの温度変化量Ｔ）から求めて、カスタムＩＣ１３の回路内に固定で設定しておくこともできる。

しかし、本実施形態の車両の積載重量算出装置では、μＣＯＭ１７のＣＰＵが、車両の停止時に荷物の積み卸しのない状態で、アクスルシャフトに取り付けた荷重センサ１１から様々な温度で実際にサンプリングした荷重信号Ｆと、温度センサ１３ａからμＣＯＭ１７のＣＰＵがサンプリングした温度信号の示す、荷重信号Ｆのサンプリング時の温度の基準温度からの温度変化量Ｔとから、μＣＯＭ１７のＣＰＵによって求められ、ＥＥＰＲＯＭに格納される。

尚、荷重センサ１１の温度変化量Ｔは荷重センサ１１の個体間によって異なるので、上述した温度直線補正用係数ｍは、各荷重センサ１１毎に個別に求められ、ＥＥＰＲＯＭに個別に格納されるか、あるいは、その荷重センサ１１を有するセンサユニット１０のカスタムＩＣ１３の回路に設定される。

また、温度変化量Ｔを求める際に必要な基準温度は、本実施形態では各センサユニット１０共通で２５°Ｃに設定されており、これもまた、ＥＥＰＲＯＭに格納されるか、あるいは、各センサユニット１０のカスタムＩＣ１３の回路に設定される。

そして、各センサユニット１０のカスタムＩＣ１３の回路では、温度直線補正用係数ｍを用いた温度直線補正後の荷重信号Ｆ１が、次式、
Ｆ１＝Ｆ＋ｍ×Ｔ
によって求められて、後段のＶ／Ｆ変換回路１５に出力される。

前記ＥＥＰＲＯＭに格納される温度変化量補正用係数ａは、荷重センサ１１を有するセンサユニット１０が取り付けられる不図示のアクスルシャフトの温度変化に伴う収縮によって荷重センサ１１の荷重信号Ｆが変動する際の、アクスルシャフトの温度変化に対する荷重信号Ｆの変動の追従性の遅れを補うための、温度変化量補正に用いる係数である。

つまり、荷重センサ１１付近に温度変化が生じると、その温度変化が伝わったアクスルシャフトの荷重センサ１１（センサユニット１０）が取り付けられた箇所も温度変化を起こし、その温度変化によって荷重センサ１１（センサユニット１０）が取り付けられたアクスルシャフト箇所に伸縮が生じて、その伸縮に起因する変動が荷重センサ１１の荷重信号Ｆに発生する。

そして、アクスルシャフトの熱変形速度は熱伝達速度よりも遅いので、荷重センサ１１が取り付けられたアクスルシャフト箇所の伸縮は、そのアクスルシャフト箇所の温度変化に追従して変動せず、アクスルシャフト箇所の温度変化に対して遅れて現れる。

そこで、この荷重センサ１１が取り付けられたアクスルシャフト箇所の温度変化に対する荷重信号Ｆの変動の追従性を改善するための補正を、温度変化量補正用係数ａを用いた温度変化量補正によって行う。

この温度変化量補正用係数ａは、μＣＯＭ１７のＣＰＵが、車両の停止時に荷物の積み卸しのない状態で、アクスルシャフトに取り付けた荷重センサ１１から実際に周期的に（例えば０．２５〜０．５ｓｅｃ毎に）サンプリングした荷重信号ＦをカスタムＩＣ１３で温度直線補正後の荷重信号Ｆ１とし、Ｖ／Ｆ変換回路１５で周波数−電圧変換した後の荷重信号Ｆ３の、一定時間経過前後の２回のサンプリング値の差、つまり荷重信号変化量ΔＦ（請求項中の物理量変化換算量に相当）と、μＣＯＭ１７のＣＰＵが周期的に（例えば０．２５〜０．５ｓｅｃ毎に）サンプリングするカスタムＩＣ１３の温度センサ１３ａの出力のうち、荷重信号変化量ΔＦを求めるのに用いた一定時間経過前後の２つの荷重信号Ｆと同じタイミングでサンプリングされた前後２回のサンプリング値の差、つまり温度変化量ΔＴとが、比例関係を有する条件を満たした時の、両者の比ΔＦ／ΔＴを示す係数である。

ここで、上述した荷重信号変化量ΔＦと温度変化量ΔＴとが比例関係を有する条件をどのようにして定めるかについて説明する。

まず、先に説明したような、荷重センサ１１（センサユニット１０）が取り付けられたアクスルシャフト箇所の温度変化に対する荷重信号Ｆの変化（アクスルシャフト箇所の伸縮）の追従性の遅れから、車両の停車時点をゼロとして荷重センサ１１が取り付けられたアクスルシャフト箇所の温度や荷重信号Ｆの周波数の時間変化を表した図３のグラフに示すように、荷重センサ１１が取り付けられたアクスルシャフト箇所の温度の変化に対して荷重信号Ｆの周波数の変化は、比例関係を持たない。

尚、先に説明した温度直線補正係数ｍを用いて荷重信号Ｆの周波数に施される温度ドリフトのキャンセルのための補正量は、上述した式からも明らかなように、荷重センサ１１が取り付けられたアクスルシャフト箇所の基準温度からの温度変化量に対して比例関係を有しているので、荷重信号Ｆの周波数に温度直線補正係数ｍによる温度ドリフトのキャンセルのための補正を施して温度直線補正後の荷重信号Ｆ１としても、その周波数の変動量が、荷重信号Ｆの周波数の変動量と同様に、荷重センサ１１が取り付けられたアクスルシャフト箇所の温度変化量に対して比例関係を持たないことには変わりがない。

ところが、荷重センサ１１の荷重信号Ｆの周波数の変動量や荷重センサ１１が取り付けられたアクスルシャフト箇所の温度の変化量を求める時間間隔を色々と変えてみると、荷重信号Ｆに上述した温度直線補正係数ｍによる温度直線補正を施した補正後の荷重信号Ｆ１の周波数の変化量、つまり周波数変化量ΔＨｚと、温度センサ１３ａの温度信号によって表される荷重センサ１１が取り付けられたアクスルシャフト箇所の温度の変化量、つまり温度変化量ΔＴとが、図４のグラフに示すように、比例関係を有すると見て良い許容範囲内に収まる時間間隔Δｔ（請求項中の一定時間に相当）が存在する。

そこで、図４に示す、温度変化量ΔＴと比例関係を有すると見て良い温度直線補正後の荷重信号Ｆ１の、その時間間隔Δｔの前後（請求項中の一定時間経過前後に相当）のサンプリング値間での周波数変化量ΔＨｚを、実際にはＶ／Ｆ変換回路１５による周波数−電圧変換後の荷重信号Ｆ３の、時間間隔Δｔの前後における変化量ΔＦとして求め、これと、荷重センサ１１の荷重信号Ｆ１と同じタイミングでサンプリングされた時間間隔Δｔの前後における温度センサ１３ａの温度信号変化量である温度変化量ΔＴとの関係から、比例関係を有すると見て良い許容範囲内にある両者の比ΔＦ／ΔＴを、温度変化量補正用係数ａとして求める。

尚、この時間間隔Δｔは、μＣＯＭ１７のＣＰＵが荷重センサ１１から荷重信号Ｆをサンプリングする周期や、これと等しい、カスタムＩＣ１３の温度センサ１３ａから温度信号をサンプリングする周期（例えばいずれも０．２５〜０．５ｓｅｃ毎）に比べて、相当に長い時間となる（例えば数分単位）。

そして、温度変化量補正用係数ａを用いた温度変化量補正後（及び温度直線補正後）の荷重信号Ｆ５（但し、周波数−電圧変換後）は、次式、
Ｆ５＝Ｆ３＋ａ×ΔＴ
によって求められる。

ちなみに、図４に周波数変化量ΔＨｚと温度変化量ΔＴとの関係を示した時間間隔Δｔ以外の時間間隔では、図４には示していないが、周波数変化量ΔＨｚと温度変化量ΔＴとの関係は拡散してしまって、周波数変化量ΔＨｚ乃至荷重信号変化量ΔＦと温度変化量ΔＴとの関係は、比例関係を有すると見て良い許容範囲内にはおよそ収まらない。

また、この温度変化量補正用係数ａを決定するために用いた荷重信号変化量ΔＦと温度変化量ΔＴとを求める元となった時間間隔Δｔは、温度変化量補正用係数ａや温度直線補正用係数ｍと共に、ＥＥＰＲＯＭに格納される。

さらに、荷重センサ１１が取り付けられたアクスルシャフト箇所の温度の変動に伴う荷重信号Ｆの変動は、温度ドリフトに起因する変動については荷重センサ１１の個体によって各々異なり、また、荷重センサ１１が取り付けられたアクスルシャフト箇所の伸縮に伴う変動についても、荷重センサ１１が取り付けられたアクスルシャフト箇所の構造に起因して、言い換えると、アクスルシャフト自身の構造や周辺部材への結合部分の構造に起因して、独自の傾向を有している。

そこで、温度直線補正係数ｍと温度変化量補正用係数ａは、各荷重センサ１１についてそれぞれ上述した手順によって個別に決定される。

尚、車両の停車後積載重量を変えずに、荷重センサ１１の荷重信号Ｆと温度センサ１３ａの温度信号とを周期的にサンプリングし、温度直線補正係数ｍによる温度直線補正を施した補正後の荷重信号Ｆ１を一旦求め、さらに、その周波数−電圧変換後の荷重信号Ｆ３に温度変化量補正用係数ａによる温度変化量補正を施した再補正後の荷重信号Ｆ５を求めたところ、次のような結果が得られた。

即ち、車両の停車時点をゼロとしてそれぞれの時間変動を表した図５のグラフに示すように、荷重センサ１１の荷重信号Ｆの周波数−電圧変換後の値によって算出した車両の積載重量Ｗ１は、車両の停車後４０分経過した辺りで上限を迎え、その後緩やかに下降を辿るが、停車後２時間を経過してもまだ安定しない。

これに対して、温度直線補正後の荷重信号Ｆ１を周波数−電圧変換した後の荷重信号Ｆ３によって算出した車両の積載重量Ｗ３は、車両の停車後３０分経過した辺りでほぼ飽和し安定するが、さらにその荷重信号Ｆ３に温度変化量補正を施した再補正後の荷重信号Ｆ５によって算出した車両の積載重量Ｗ５は、車両の停車後１５分経過した辺りで既にほぼ飽和し安定する。

したがって、温度直線補正係数ｍによる温度直線補正を施した補正後の荷重信号Ｆ１の周波数−電圧変換後の荷重信号Ｆ３に、温度変化量補正用係数ａによる温度変化量補正を加えて行うことで、荷重センサ１１の周辺温度の変化に対する荷重信号Ｆの変動の追従性を改善するための補正が行われることが分かる。

尚、図５のグラフに示した車両の積載重量Ｗ５を、荷重センサ１１の温度直線補正、周波数−電圧変換、及び、温度変化量補正後の荷重信号Ｆ５から算出する方法は、後述するメインユニット２０が行う処理と同様であり、車両の積載重量Ｗ１，Ｗ３を、荷重センサ１１の荷重信号Ｆの周波数−電圧変換後の値や温度直線補正後の荷重信号Ｆ１を周波数−電圧変換した後の荷重信号Ｆ３からそれぞれ算出する方法も、積載重量Ｗ５を算出する方法と基本的に同様である。

そして、後述するメインユニット２０においては、荷重センサ１１の温度直線補正、周波数−電圧変換、及び、温度変化量補正後の荷重信号Ｆ５の算出と、それを用いた車両の積載重量Ｗ５の算出とを行う訳であるが、図５のグラフに示すように、車両の停車後１５分経過するまでの間は、算出される積載重量Ｗ５が飽和、安定しないことから、この車両の停車から１５分経過するまでに相当する期間が、各センサユニット１０のＥＥＰＲＯＭに、積載重量の算出を禁止するアイドリングタイムｔとして予め格納される。

この、荷重センサ１１の温度直線補正、周波数−電圧変換、及び、温度変化量補正後の荷重信号Ｆ５から算出される積載重量Ｗ５が飽和、安定するまでに要する停車時からの時間は、各荷重センサ１１自身の特性やアクスルシャフトの取付箇所の構造に起因して荷重センサ１１毎に異なるので、各センサユニット１０のＥＥＰＲＯＭには、各荷重センサ１１について、温度直線補正、周波数−電圧変換、及び、温度変化量補正後の荷重信号Ｆ５から算出される積載重量Ｗ５が飽和、安定するまでに要する停車時からの時間が、その荷重センサ１１（センサユニット１０）固有のアイドリングタイムｔとして格納される。

以上のようにして決定される温度変化量補正用係数ａや温度直線補正用係数ｍ、基準温度、時間間隔Δｔ、アイドリングタイムｔが格納されたＥＥＰＲＯＭを内蔵するμＣＯＭ１７のＣＰＵは、電源の供給の開始に伴い、ＲＯＭに格納された制御プログラムにしたがって、図６のフローチャートに示すような処理を行う。

まず、バスライン３０からの自己を対象にした収集要求データがＩ／Ｆ１９を介して入力されたか否かを確認し（ステップＳ１）、入力された場合は（ステップＳ１でＹ）、ＲＡＭのシフトレジスタにバッファされている過去複数回分のうち最新の、Ｖ／Ｆ変換回路１５から取り込んだ荷重センサ１１の温度直線補正後の周波数−電圧変換された荷重信号Ｆ３と、それに関連づけてＲＡＭに格納された最新の温度センサ１３ａの温度信号の温度変化量ΔＴ及びＥＥＰＲＯＭに格納された温度変化量補正用係数ａとを、バスライン３０に返送して（ステップＳ３）、ステップＳ１にリターンする。

一方、収集要求データが入力されていない場合は（ステップＳ１でＮ）、荷重センサ１１の温度直線補正後の周波数−電圧変換された荷重信号Ｆ３のＶ／Ｆ変換回路１５からの取り込みと、温度センサ１３ａの温度信号のカスタムＩＣ１３からの取り込みとを周期的に行い（ステップＳ５）、取り込んだ荷重信号Ｆ３と温度信号とを、少なくとも前記時間間隔Δｔに相当する最新の過去複数回分格納するＲＡＭのシフトレジスタに時系列順にバッファリングし（ステップＳ７）、シフトレジスタに格納された最新の温度センサ１３ａの温度信号と、その温度信号のサンプリングタイミングから前記時間間隔Δｔだけ前にサンプリングされてシフトレジスタに格納された過去の温度センサ１３ａの温度信号との差、つまり温度変化量ΔＴを求めて、シフトレジスタに格納された最新の温度直線補正後の周波数−電圧変換された荷重信号Ｆ３と、ＥＥＰＲＯＭに格納された温度変化量補正用係数ａとに関連づけてＲＡＭに格納した後（ステップＳ９）、ステップＳ１にリターンする。

尚、ＥＥＰＲＯＭに格納されているアイドリングタイムｔから時間間隔Δｔを減じた時間が経過するまでに、電源の供給の開始から到来するステップＳ３の処理では、ＲＡＭに格納された最新の温度センサ１３ａの温度信号の温度変化量ΔＴとして、ΔＴ＝０がバスライン３０に返送される。

前記メインユニット２０は、前記各センサユニット１０の電源回路Ｐに電源を供給する電源供給回路ＰＳ、各センサユニット１０から収集される信号等を基に車両の積載重量を算出するマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記する。）２１、先に説明したアイドリングタイムｔや、各センサユニット１０のレイアウトに応じた重み付け係数が格納される不揮発性メモリＮＶＭ、マイコン２１をバスライン３０に接続するＩ／Ｆ２３、算出された積載重量等を表示するディスプレイ２５等を有している。

前記マイコン２１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを有しており、このうちＣＰＵには、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及び、不揮発性メモリＮＶＭの他、不図示の走行センサ及びイグニッションスイッチが接続されている。

そして、マイコン２１は、ＲＯＭに格納された制御プログラムにしたがって、図７のフローチャートに示す処理を行う。

まず、不図示の走行センサからの走行パルスの入力が停止しているか否かと、イグニッションスイッチがＯＮ以外のポジションにあるか否かとによって、車両が停車しているか否かを確認し（ステップＳ１１）、停車していない場合は（ステップＳ１１でＮ）、停車するまでステップＳ１１をリピートし、停車している場合は（ステップＳ１１でＹ）、収集要求データのＩ／Ｆ２３を介したバスライン３０への送出と、送出した収集要求データに呼応した、過去複数回分のうち最新の、温度直線補正後の周波数−電圧変換された荷重信号Ｆ３、最新の温度センサ１３ａの温度信号の温度変化量ΔＴ、及び、温度変化量補正用係数ａの、Ｉ／Ｆ２３を介したバスライン３０からの受信とを、各センサユニット１０に対して順次行う（ステップＳ１３）。

過去複数回分のうち最新の、温度直線補正後の周波数−電圧変換された荷重信号Ｆ３と、最新の温度センサ１３ａの温度信号の温度変化量ΔＴと、温度変化量補正用係数ａとを各センサユニット１０からそれぞれ受信したならば、受信した温度変化量ΔＴ＝０でない限り（そのセンサユニット１０のＥＥＰＲＯＭに格納されているアイドリングタイムｔが未経過でない限り）、各センサユニット１０毎に、受信した温度変化量ΔＴに温度変化量補正用係数ａを乗じ、その値に最新の温度直線補正後の周波数−電圧変換された荷重信号Ｆ３を加えることで、荷重センサ１１の温度直線補正、周波数−電圧変換、及び、温度変化量補正後の荷重信号Ｆ５を、各センサユニット１０についてそれぞれ算出する（ステップＳ１５）。

そして、算出した各センサユニット１０毎の荷重信号Ｆ５に、それぞれのセンサユニット１０に対応して不揮発性メモリＮＶＭに格納された重み付け係数を乗じて、それらを足し合わせ、その合計から、積載重量＝０の場合のオフセット値を差し引いて、重量換算係数を乗じることで、積載重量Ｗを算出し（ステップＳ１７）、ディスプレイ２５の積載重量表示を更新した後（ステップＳ１９）、ステップＳ１１にリターンする。

以上の説明からも明らかなように、本実施形態の車両の積載重量算出装置では、カスタムＩＣ１３に温度センサ１３ａと共に組み込まれた回路が、請求項中の温度直線補正手段１３Ａに相当し、μＣＯＭ１７に内蔵された不図示のＥＥＰＲＯＭが請求項中の比例係数格納手段１７Ａに相当すると共に、μＣＯＭ１７が請求項中の通信制御手段１７Ｂに相当している。

また、本実施形態の車両の積載重量算出装置では、図７中のステップＳ１５が、請求項中の温度変化量算出手段２１Ａ及び物理量変化換算量算出手段２１Ｂに対応する処理となっている。

上述のように構成された本実施形態の車両の積載重量算出装置によれば、各センサユニット１０のカスタムＩＣ１３において荷重センサ１１からの荷重信号Ｆに対して温度直線補正係数ｍによる温度直線補正を施して、荷重信号Ｆに含まれる温度ドリフト成分を補償した上で、メインユニット２０のマイコン２１において、温度直線補正及び周波数−電圧変換後の荷重信号Ｆ３に対して温度変化量補正用係数ａによる温度変化量補正を施して、荷重センサ１１が取り付けられたアクスルシャフト箇所における、温度変化に伴う伸縮に起因する荷重センサ１１の荷重信号Ｆの、温度変化に対する追従性の遅れを補償してその追従性を改善する構成とした。

このため、荷重センサ１１が取り付けられたアクスルシャフト箇所の温度変化に伴うアクスルシャフトの伸縮乃至それによる荷重センサ１１の荷重信号Ｆの変動が飽和するよりも早い時点で、荷重センサ１１の荷重信号Ｆを用いた車両の積載重量Ｗの算出を、精度良く行うことができる。

尚、本実施形態では、荷重センサ１１からの荷重信号Ｆに対する温度直線補正係数ｍによる温度直線補正をカスタムＩＣ１３において行う構成としたので、温度変化量補正用係数ａによる温度変化量補正を後から行うようにしたが、荷重センサ１１からの荷重信号Ｆに対する温度変化量補正用係数ａによる温度変化量補正を先に行って、温度直線補正係数ｍによる温度直線補正をカスタムＩＣ１３ではなくメインユニット２０のマイコン２１においてロジックにより行う構成としてもよい。

また、荷重センサ１１が取り付けられたアクスルシャフト箇所の温度の計測は、センサユニット１０とは別に設置したアクスルシャフト付近の温度センサによって行うようにしてもよいが、温度直線補正係数ｍによる温度直線補正を先に行うことを前提にカスタムＩＣ１３の温度センサ１３ａにより荷重センサ１１の周辺温度を計測する本実施形態のような構成とすれば、より荷重センサ１１が取り付けられたアクスルシャフト箇所に近い箇所でその温度を計測し、積載重量Ｗの算出精度を向上させることができるので、有利である。

さらに、本実施形態では、センサユニット１０にμＣＯＭ１７を設けて、これに温度直線補正及び周波数−電圧変換後の荷重信号Ｆ３や温度センサ１３ａの温度信号を一度取り込み、最新の温度センサ１３ａの温度信号の温度変化量ΔＴの算出をセンサユニット１０側で行ってから、メインユニット２０のマイコン２１に出力する構成としたが、センサユニット１０のμＣＯＭ１７を省略しメインユニット２０のマイコン２１を直接カスタムＩＣ１３やＶ／Ｆ変換回路１５に接続して、荷重信号Ｆ３や温度信号をマイコン２１に取り込み、最新の温度センサ１３ａの温度信号の温度変化量ΔＴの算出をメインユニット２０側で行うように構成してもよい。

また、本実施形態では、車両の荷重に応じた周波数の荷重信号Ｆを出力する荷重センサ１１を用いる場合について説明したが、例えば特開２０００−２８４２３号公報のように、荷重の変化に伴う自身のインピーダンス（インダクタンス＋損失抵抗）変化によって荷重に応じた出力を得るセンサを用いる場合等、荷重の変化に応じた周波数以外の物理量の変化によって荷重に応じた出力を得る荷重センサを用いる場合にも、本発明は適用可能である。

その場合、ＥＥＰＲＯＭに格納される温度変化量補正用係数ａは、温度変化量ΔＴを求めるのに用いた一定時間経過前後の温度センサ１３ａの出力と同じタイミングでその荷重センサからサンプリングされた、一定時間経過前後の２回のサンプリング値、つまり、それぞれのサンプリングタイミングにおける荷重に応じた物理量に対応する電圧値に対して、温度直線補正用係数ｍによる温度直線補正をそれぞれ行った、補正後の２つの電圧値の差と、温度変化量ΔＴとが、比例関係を有する条件を満たした時の、両者の比を示す係数となる。

本発明に係る車両の積載重量算出装置の基本構成図である。 本発明の車両の積載重量算出方法を適用した本発明の一実施形態に係る車両の積載重量算出装置の概略構成を示す説明図である。 車両の停車時点をゼロとして図２の荷重センサの周辺温度や荷重信号の周波数の時間変化を表したグラフである。 図２の荷重センサの荷重信号に温度直線補正を施した補正後の荷重信号の周波数の変化量と荷重センサの周辺温度の変化量との関係を特定のサンプリング周期について示すグラフである。 図２の荷重センサからの荷重信号と、これに温度直線補正を加えた荷重信号と、これにさらに温度変化量補正を加えた荷重信号との、周波数−電圧変換後の値によって算出した車両の積載重量の時間変動を示すグラフである。 図２のセンサユニットのワンチップマイクロコンピュータが内部のＲＯＭに格納された制御プログラムにしたがって実行する処理を示すフローチャートである。 図２のメインユニットのマイクロコンピュータがＲＯＭに格納された制御プログラムにしたがって実行する処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ センサユニット
１１ 荷重センサ
１３ カスタムＩＣ
１３Ａ 温度直線補正手段
１３ａ 温度センサ
１７ μＣＯＭ
１７Ａ 比例係数格納手段
１７Ｂ 通信制御手段
２１ マイクロコンピュータ
２１Ａ 温度変化量算出手段
２１Ｂ 物理量変化換算量算出手段

Claims (2)

1. 車両に取り付けられた歪検出方式の荷重センサが前記車両の停車中に該車両の荷重に応じた物理量で出力する荷重信号を、温度センサが測定する前記荷重センサの取付箇所の温度の基準温度に対するドリフト量に応じて補正し、この補正した荷重信号に基づいて前記車両の積載重量を算出するに当たり、
   前記車両の停車後に前記荷重センサから周期的にサンプリングされる前記荷重信号の一定時間経過前後の２つの値に対応する、前記補正した荷重信号の前記一定時間経過前後の２つの値と、前記車両の停車後に周期的にサンプリングされる前記温度センサの出力のうち、前記一定時間経過前後の２つの荷重信号と同じタイミングでサンプリングされた２つの出力とからそれぞれ算出される、前記補正した荷重信号の前記一定時間経過前後の物理量変化量と前記荷重センサの取付箇所の前記一定時間経過前後の温度変化量とが、比例関係を有するようになる前記車両の停車後の時間帯と前記一定時間とを、前記車両の停車後の前記荷重センサの出力と前記温度センサの出力とから求めて、この求めた時間帯における前記荷重センサ及び前記温度センサの前記求めた一定時間経過前後の２つの出力から、前記補正した荷重信号の前記求めた一定時間経過前後の物理量変化量と前記荷重センサの取付箇所の前記求めた一定時間経過前後の温度変化量との比例係数を予め求めておき、
   前記比例係数を求めた後、周期的にサンプリングされる前記温度センサの前記求めた一定時間経過前後の２つの出力から前記荷重センサの取付箇所の前記求めた一定時間経過前後の温度変化量を算出し、
   前記比例係数を求めた後、前記車両の停車後の前記時間帯において、前記荷重センサの取付箇所の前記求めた一定時間経過前後の温度変化量と、前記予め求めた比例係数とから、前記車両の停車後の前記時間帯における、前記求めた一定時間経過前後の前記補正した荷重信号の物理量変化換算量を算出し、
   前記車両の停車後の前記時間帯において、前記算出した前記補正した荷重信号の前記求めた一定時間経過前後の物理量変化換算量により、前記求めた一定時間経過後のタイミングで前記荷重センサからサンプリングされた前記荷重信号、又は、該荷重信号に対応する前記求めた一定時間経過後の前記補正した荷重信号を補正して、この補正後の前記求めた一定時間経過後のタイミングで前記荷重センサからサンプリングされた前記荷重信号、又は、補正後の前記求めた一定時間経過後の前記補正した荷重信号に基づいて、前記車両の積載重量を算出するようにした、
   ことを特徴とする車両の積載重量算出方法。
2. 車両に取り付けられた歪検出方式の荷重センサが前記車両の停車中に該車両の荷重に応じた物理量で出力する荷重信号を、温度センサが測定する前記荷重センサの取付箇所の温度の基準温度に対するドリフト量に応じて補正し、この補正した荷重信号に基づいて前記車両の積載重量を算出する車両の積載重量算出装置であって、
   前記車両の停車後に前記荷重センサから周期的にサンプリングされる前記荷重信号の一定時間経過前後の２つの値に対応する、前記補正した荷重信号の前記一定時間経過前後の２つの値と、前記車両の停車後に周期的にサンプリングされる前記温度センサの出力のうち、前記一定時間経過前後の２つの荷重信号と同じタイミングでサンプリングされた２つの出力とからそれぞれ算出される、前記補正した荷重信号の前記一定時間経過前後の物理量変化量と前記荷重センサの取付箇所の前記一定時間経過前後の温度変化量とが、比例関係を有するようになる前記車両の停車後の時間帯と前記一定時間とを、前記車両の停車後の前記荷重センサの出力と前記温度センサの出力とから求めて、この求めた時間帯における前記荷重センサ及び前記温度センサの前記求めた一定時間経過前後の２つの出力から予め求めた、前記補正した荷重信号の前記求めた一定時間経過前後の物理量変化量と前記荷重センサの取付箇所の前記求めた一定時間経過前後の温度変化量との比例係数が格納された比例係数格納手段と、
   前記温度センサの前記求めた一定時間経過前後の２つの出力から前記荷重センサの取付
   箇所の前記求めた一定時間経過前後の温度変化量を算出する温度変化量算出手段と、
   前記車両の停車後の前記求めた時間帯において前記温度変化量算出手段が算出する前記荷重センサの取付箇所の前記求めた一定時間経過前後の温度変化量と、前記比例係数格納手段に格納された前記比例係数とから、前記補正した荷重信号の前記求めた一定時間経過前後の物理量変化換算量を算出する物理量変化換算量算出手段とを備えており、
   前記車両の停車後の前記求めた時間帯において、前記物理量変化換算量算出手段が算出した前記補正した荷重信号の前記求めた一定時間経過前後の物理量変化換算量により、前記求めた一定時間経過後のタイミングで前記荷重センサからサンプリングされた前記荷重信号、又は、該荷重信号に対応する前記求めた一定時間経過後の前記補正した荷重信号を補正して、この補正後の前記求めた一定時間経過後のタイミングで前記荷重センサからサンプリングされた前記荷重信号、又は、補正後の前記求めた一定時間経過後の前記補正した荷重信号に基づいて、前記車両の積載重量を算出する、
   ことを特徴とする車両の積載重量算出装置。

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