JP5552900B2 - 車両自重測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動力と加速度から車両の重量を測定する車両自重測定装置に係り、エンジンが高回転になっても正確に自重が測定できる車両自重測定装置に関する。

エンジンと変速機を備えた車両において、変速前の駆動力を変速前の加速度と変速中の加速度の差で割ることにより車両の重量（自重）を測定できることが知られている（特許文献１）。

この原理を利用した車両自重測定装置では、変速前には変速前の平均駆動力と平均加速度とを計算し、その後、変速に入ると変速中の平均加速度を計算し、変速が終了したとき変速前の平均駆動力と変速前の平均加速度と変速中の平均加速度とから自重を計算する。このような車両自重測定装置において、自重を正確に測定するには、駆動力を正確に求めることが重要である。エンジンが出力する駆動力は、燃料噴射量とエンジン回転数とから計算される。

特開２００２−１３６２０号公報 特許第３６９３０９７号公報 特開２００２−３４０６６０号公報 特開２００８−２９８０１１号公報

ところで、ディーゼルエンジンでは、エンジン回転数が定格の最高回転数に達しないようガバニング開始回転数が設定されており、エンジン回転数がガバニング開始回転数未満であれば燃料噴射量は規制されることなくアクセル開度に従うが、エンジン回転数がガバニング開始回転数以上になると燃料噴射量が規制される。ガバニング開始回転数以上の領域ではエンジン回転数の微小な変動に対して駆動力が大きく変動する。

図５に示されるように、同じアクセル開度について見ると、エンジン回転数が低回転数ではエンジン回転数の増加に対して駆動力が緩やかに増加し、エンジン回転数が中高回転数ではエンジン回転数の増加に対して駆動力が非常に緩やかに増加する。しかし、エンジン回転数がガバニング開始回転数以上であると、エンジン回転数の増加に対して駆動力が急激に減少する。

このようにガバニング開始回転数以上のエンジン回転数領域では、微小なエンジン回転数の変動に対する駆動力の変動が大きいため、駆動力の計算誤差が大きい。

このため、変速前のいわゆる引っ張る運転、すなわち変速前にアクセルペダルを大きく踏み込んでエンジン回転数を高め、エンジン回転数がガバニング開始回転数以上となるような高回転に達してから変速するという運転を行った場合、変速前の駆動力の計算誤差が大きくなり、その結果、自重の測定誤差が大きくなる。

自動変速においては、エンジン回転数がガバニング開始回転数以上に制御されることはまれであるが、マニュアル変速においては、変速直前までエンジンを高回転まで引っ張ってからシフトアップすることがしばしばあり、エンジン回転数がガバニング開始回転数以上となることが生じ得る。このため自重が正確に測定できないことがある。エンジンが高回転になっても正確に自重が測定できることが望まれる。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、エンジンが高回転になっても正確に自重が測定できる車両自重測定装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、エンジンの駆動力を燃料噴射量とエンジン回転数とから計算する駆動力計算部と、車両の加速度を車速から計算する加速度計算部と、変速前に、変速前の駆動力のデータと加速度のデータを繰り返し蓄積する変速前データ蓄積部と、変速中に、変速中の加速度のデータを繰り返し蓄積する変速中データ蓄積部と、前記変速前データ蓄積部と前記変速中データ蓄積部が蓄積したデータを用い、変速前の平均駆動力及び変速前の平均加速度と変速中の平均加速度の差に基づいて自重を計算する自重計算部とを備えた車両自重測定装置において、変速前のエンジン回転数がガバニング開始回転数以上になると、前記変速前データ蓄積部におけるデータの蓄積を一時停止する高回転時データ蓄積停止部を備えたものである。

変速前のエンジン回転数が所定時間以上続けてガバニング開始回転数以上になると、自重測定を中止する高回転継続時測定中止部を備えてもよい。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）エンジンが高回転になっても正確に自重が測定できる。

本発明の一実施形態を示す車両自重測定装置のシステム構成図である。 本発明の車両自重測定装置における自重測定の手順を示すフローチャートである。 本発明の車両自重測定装置におけるエンジン高回転時間測定の手順を示すフローチャートである。 本発明の車両自重測定装置における終了処理の手順を示すフローチャートである。 エンジンのトルク線図である。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に示されるように、本発明に係る車両自重測定装置１は、エンジン２の駆動力を燃料噴射量とエンジン回転数とから計算する駆動力計算部３と、車両の加速度を車速から計算する加速度計算部４と、変速前に、変速前の駆動力のデータと加速度のデータを繰り返し蓄積する変速前データ蓄積部５と、変速中に、変速中の加速度のデータを繰り返し蓄積する変速中データ蓄積部６と、変速前データ蓄積部５と変速中データ蓄積部６が蓄積したデータを用い、変速前の平均駆動力及び変速前の平均加速度と変速中の平均加速度の差に基づいて自重を計算する自重計算部７と、変速前のエンジン回転数がガバニング開始回転数以上になると、変速前データ蓄積部５におけるデータの蓄積を一時停止する高回転時データ蓄積停止部８と、変速前のエンジン回転数が所定時間以上続けてガバニング開始回転数以上になると、自重測定を中止する高回転継続時測定中止部９とを備える。

エンジン２は、ディーゼルエンジンであり、ガバニング開始回転数が設定されており、エンジン回転数がガバニング開始回転数以上になると燃料噴射量が規制される。

駆動力計算部３は、従来からあるもので、燃料噴射量とエンジン回転数とからエンジン２の駆動力を計算するものである。駆動力計算部３は、燃料噴射量とエンジン回転数により、駆動力マップを参照してエンジン２の駆動力を求めてもよい。

加速度計算部４は、車速を時間で微分するか、あるいは所定時間刻みで差分をとることにより、車両の加速度を計算するものである。

変速前データ蓄積部５は、変速前の駆動力のデータと加速度のデータを蓄積するべく、後述する図２のステップ２０４〜Ｓ２０８の演算を行うものである。

変速中データ蓄積部６は、変速中の加速度のデータを蓄積するべく、ステップＳ２１２〜Ｓ２１４の演算を行うものである。

自重計算部７は、自重を計算するべく、ステップＳ２１７〜Ｓ２２１の演算を行うものである。

高回転時データ蓄積停止部８は、変速前のエンジン回転数がガバニング開始回転数以上になると、変速前のデータの蓄積を一時停止するべく、ステップＳ２０３〜Ｓ２２５の流れに相当する判定を行うものである。

高回転継続時測定中止部９は、変速前のエンジン回転数が所定時間以上続けてガバニング開始回転数以上になると、自重測定を中止するべく、ステップＳ２０３〜Ｓ２２４の流れに相当する判定を行うものである。

この車両自重測定装置１を搭載する車両は、エンジン制御、変速制御など車両の走行制御に必要な公知のセンサ、アクチュエータは図示しなくとも全て備え、本発明に用いる燃料噴射量、エンジン回転数、車速などの数量や変速中などの状態は、従来公知の通りに検知される。

駆動力計算部３、加速度計算部４、変速前データ蓄積部５、変速中データ蓄積部６、自重計算部７、高回転時データ蓄積停止部８、高回転継続時測定中止部９は、エンジンを始め車両の各部を制御する１乃至複数の電子制御装置（Electronical Control Unit；ＥＣＵ）にプログラムとして組み込むのが好ましい。

車両自重測定装置１は、図２、図３の手順をそれぞれ所定時間刻みで繰り返し実行するようになっている。以下、本発明に係る車両自重測定装置１の動作を図２〜図４に従って説明する。ただし、図２では、エンジン回転数がガバニング開始回転数以上にならない場合を最初に説明し、その後で、エンジン回転数がガバニング開始回転数以上になった場合を説明する。

図２に示されるように、車両自重測定装置１は、ステップＳ２０１にて、車両が変速中かどうかを判定する。ここでは、まず車両が変速中でないものとして、流れを説明するので、判定はＮＯとなる。この場合、ステップＳ２０２にて、ステージ分類が２かどうか判定する。ステージ分類は、０、１、２のいずれかの値をとり、１回前に実行されたステージについて、測定終了のステージ、変速前データ蓄積のステージ、変速中データ蓄積のステージのいずれであるかを示す数値である。ここでは、ステージ分類が０であったとする。

ステップＳ２０２の判定がＮＯの場合、車両が変速中でなく、かつ１回前のステージが測定終了のステージ（ステージ分類＝０）または変速前データ蓄積のステージ（ステージ分類＝１）ということである。これは、今回のステージが新しく始まる変速前データ蓄積のステージまたは前回から継続している変速前のデータ蓄積のステージであることを意味するので、ステップＳ２０３以降の流れにより、変速前のデータ蓄積を実行することになる。

ステップＳ２０３にて、高回転タイマが０かどうか判定する。高回転タイマは、エンジン回転数がガバニング開始回転数以上であることが続いている時間を表すタイマである。エンジン回転数がガバニング開始回転数未満のとき高回転タイマは０である。ここでは、高回転タイマが０であるとして流れを説明するので、判定はＹＥＳとなる。この場合、今回のステージが変速前データ蓄積のステージであって、かつエンジン回転数がガバニング開始回転数未満ということであるから、ステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４にて、変速前データ蓄積部５は、変速前カウンタＣｂをインクリメント（１増やすこと）する。変速前カウンタＣｂは、変速前のデータ蓄積を何回行ったかを示すカウンタである。１回前のステージが測定終了のステージであれば、変速前カウンタＣｂは０であるから、１増えて１となる。１回前のステージが変速前データ蓄積のステージであって、変速前のデータ蓄積が実際に行われていれば、変速前カウンタＣｂは、すでに行われた変速前のデータ蓄積の回数を示しており、今回分が１増えることになる。

ステップＳ２０５にて、駆動力計算部３が計算した現在のエンジン２の駆動力を今回の駆動力Ｔｎｏｗとする。

ステップＳ２０６にて、今回の駆動力Ｔｎｏｗを１回前のステージまでの駆動力総和Ｔｂａｌｌに足し込む。１回前のステージが測定終了のステージであれば、駆動力総和Ｔｂａｌｌは０にクリアされており、その後の変速前データ蓄積のステージでは、ステップＳ２０６の実行のたびに駆動力総和Ｔｂａｌｌに次々と駆動力Ｔｎｏｗが足し込まれていく。

ステップＳ２０７にて、加速度計算部４が計算した現在の車両の加速度を今回の変速前加速度Ｓｂとする。

ステップＳ２０８にて、今回の変速前加速度Ｓｂを１回前のステージまでの変速前加速度総和Ｓｂａｌｌに足し込む。１回前のステージが測定終了のステージであれば、変速前加速度総和Ｓｂａｌｌは０にクリアされており、その後の変速前データ蓄積のステージでは、ステップＳ２０８の実行のたびに変速前加速度総和Ｓｂａｌｌに次々と変速前加速度Ｓｂが足し込まれていく。

ステップＳ２０９にて、ステージ分類を１に設定する。これは、今回のステージが変速前データ蓄積のステージであったことを示す。

ステップＳ２１０にて、終了フラグＥｎｄを０に設定する。終了フラグＥｎｄは、０のとき自重測定が続行されることを表し、１のとき自重測定が終了することを表す。

このようにして、変速前には、変速前のデータ蓄積の回数と駆動力の総和と変速前の加速度の総和がデータとして蓄積されていく。

次に、変速が開始されたとする。車両自重測定装置１は、ステップＳ２０１にて、車両が変速中かどうかを判定する。車両が変速中となったので、判定はＹＥＳとなる。この場合、ステップＳ２１１にて、ステージ分類が１または２かどうか判定する。ステージ分類が１であれば、１回前のステージが変速前データ蓄積のステージであって、現在、車両が変速中であるから、今回のステージから変速中データ蓄積のステージとなることを意味する。ステージ分類が２であれば、１回前のステージが変速中データ蓄積のステージであって、今回のステージも変速中データ蓄積のステージであることを意味する。よって、ステップＳ２１１の判定がＹＥＳであれば、ステップＳ２１２以降の流れにより、変速中のデータ蓄積を実行することになる。

ステップＳ２１２にて、変速中データ蓄積部６は、変速中カウンタＣｈを１増やす。変速中カウンタＣｈは、変速中のデータ蓄積を何回行ったかを示すカウンタである。１回前のステージが変速前データ蓄積のステージであれば、変速中カウンタＣｈは０であるから、１増えて１となる。１回前のステージが変速中データ蓄積のステージであれば、変速中カウンタＣｈは、すでに行われた変速中のデータ蓄積の回数を示しており、今回分が１増えることになる。

ステップＳ２１３にて、加速度計算部４が計算した現在の車両の加速度を今回の変速中加速度Ｓｈとする。

ステップＳ２１４にて、今回の変速中加速度Ｓｈを１回前のステージまでの変速中加速度総和Ｓｈａｌｌに足し込む。１回前のステージが変速前データ蓄積のステージであれば、変速中加速度総和Ｓｈａｌｌは０にクリアされており、その後の変速中データ蓄積のステージでは、ステップＳ２１４の実行のたびに変速中加速度総和Ｓｈａｌｌに次々と変速中加速度Ｓｈが足し込まれていく。

ステップＳ２１５にて、ステージ分類を２に設定する。これは、今回が変速中データ蓄積のステージであったことを示す。

ステップＳ２１６にて、終了フラグＥｎｄを０に設定する。

このようにして、変速中には、変速中のデータ蓄積の回数と変速中の加速度の総和がデータとして蓄積されていく。

次に、変速が終了したとする。車両自重測定装置１は、ステップＳ２０１にて、車両が変速中かどうかを判定する。車両が変速中でなくなったので、判定はＮＯとなる。この場合、最初に説明したのと同様にステップＳ２０２に進むが、ここでは変速中データ蓄積のステージを経ているため、ステージ分類が２となっており、ステップＳ２０２の判定がＹＥＳとなる。このように、車両が変速中でなく、かつ１回前のステージ分類が２ということは、変速前と変速中のデータが蓄積されていることを意味する。よって、ステップＳ２１７以降の流れ（自重計算部７に相当）により、蓄積されたデータを用いての自重計算を実行することになる。

ステップＳ２１７にて、駆動力総和Ｔｂａｌｌを変速前カウンタＣｂで割って平均駆動力Ｔａｖｅを計算する。

ステップＳ２１８にて、変速前加速度総和Ｓｂａｌｌを変速前カウンタＣｂで割って変速前平均加速度Ｓｂａｖｅを計算する。

ステップＳ２１９にて、変速中加速度総和Ｓｈａｌｌを変速中カウンタＣｈで割って変速中平均加速度Ｓｈａｖｅを計算する。

ステップＳ２２０にて、エンジン２の平均駆動力Ｔａｖｅを基に、変速前のギア比を考慮し、車両が受けた駆動力Ｆを計算する。

ステップＳ２２１にて、車両が受けた駆動力Ｆを変速前平均加速度Ｓｂａｖｅと変速中平均加速度Ｓｈａｖｅの差で割って自重Ｗを計算する。

ステップＳ２２２にて、自重測定が終了したので、終了フラグＥｎｄを１に設定する。

ここまでの流れにより、エンジン回転数がガバニング開始回転数以上にならない場合について、自重Ｗを計算できることが分かった。

次に、エンジン回転数がガバニング開始回転数以上になった場合を説明する。エンジン回転数がガバニング開始回転数以上になると、高回転タイマに０でない値が入っており、ステップＳ２０３における高回転タイマが０かどうかの判定はＮＯとなる。ステップＳ２０３の判定がＮＯの場合、ステップＳ２２３以降において、高回転時データ蓄積停止部８によるデータ蓄積の一時停止、あるいは高回転継続時測定中止部９による自重測定の中止が実行される。

ステップＳ２２３にて、高回転タイマが所定値Ｔｌｉｍ、例えば５秒に相当する値以上かどうか判定する。ＹＥＳの場合、変速前のエンジン回転数が所定時間以上続けてガバニング開始回転数以上になったことを意味するので、自重測定を中止するものとし、ステップＳ２２４にて、終了フラグＥｎｄを１に設定する。

ステップＳ２２３の判定がＮＯの場合、変速前のエンジン回転数がガバニング開始回転数以上になったものの、所定時間以上続けてガバニング開始回転数以上になった訳ではないので、自重測定を継続するものとし、ステップＳ２２５にて、終了フラグＥｎｄを０に設定する。このように、変速前のエンジン回転数がガバニング開始回転数以上のときは、ステップＳ２０４以降のようなデータ蓄積、つまり、駆動力や変速前加速度を総和に足し込むこと、及びデータ蓄積回数のカウントがなされずに、自重測定は次回へ継続される。

その後、変速前のエンジン回転数がガバニング開始回転数未満に戻ると、高回転タイマが０になるため、ステップＳ２０３の判定がＹＥＳとなり、再びステップＳ２０４以降のデータ蓄積が行われる。

なお、ステップＳ２１１の判定がＮＯであるときは、制御に何らかの不具合が生じていると考えられるので、ステップＳ２２６に進み、ステップＳ２２６にて、終了フラグＥｎｄを１に設定する。

ここで、エンジン高回転時間測定について説明すると、図３に示されるように、ステップＳ３１にて、エンジン回転数がカバニング回転数以上かどうか判定する。ＹＥＳの場合、ステップＳ３２にて、高回転タイマを１つインクリメントする。ＮＯの場合、ステップＳ３３にて、高回転タイマをクリアする。これにより、エンジン回転数がカバニング回転数以上を続けていると、高回転タイマが増え続け、エンジン回転数がカバニング回転数未満に戻ると、高回転タイマが０となる。

次に、図２の手順に引き続いて実行される終了処理について説明すると、図４に示されるように、ステップＳ４１にて、終了フラグＥｎｄが１かどうか判定する。ＮＯの場合、終了フラグＥｎｄは０であって、自重測定は継続されるので、何もしない。ＹＥＳの場合、自重測定は終了であるので、ステップＳ４２にて、ステージ分類を０に設定すると共に、諸データをクリアする。

以上説明したように、本発明の車両自重測定装置１によれば、エンジン回転数がカバニング回転数以上のときは駆動力や加速度のデータの蓄積が一時停止となるため、駆動力の計算誤差が大きいときのデータは除外されて自重測定に使用されなくなる。

また、本発明の車両自重測定装置１によれば、エンジン回転数が所定時間以上続けてガバニング開始回転数以上になると、自重測定は中止となるが、エンジン回転数が所定時間より短時間でカバニング回転数未満に戻ると、データの蓄積が再開され自重測定が継続される。

この結果、変速前にエンジン２がガバニング開始回転数付近の高回転領域で運転されるために、エンジン回転数が頻繁にガバニング開始回転数以上になる場合でも、エンジン回転数がカバニング回転数以上のときのデータが除外されて自重測定が行われるので、正確に自重が測定できると共に、エンジン回転数がガバニング開始回転数以上になると直ちに自重測定を中止するわけではないので、自重測定が達成される機会を増やすことできる。本発明は、特に、マニュアル変速において変速直前までエンジン２を高回転まで引っ張ってからシフトアップするような運転が頻繁に行われる場合に有効である。

１ 車両自重測定装置
２ エンジン
３ 駆動力計算部
４ 加速度計算部
５ 変速前データ蓄積部
６ 変速中データ蓄積部
７ 自重計算部
８ 高回転時データ蓄積停止部
９ 高回転継続時測定中止部

Claims (2)

1. エンジンの駆動力を燃料噴射量とエンジン回転数とから計算する駆動力計算部と、
   車両の加速度を車速から計算する加速度計算部と、
   変速前に、変速前の駆動力のデータと加速度のデータを繰り返し蓄積する変速前データ蓄積部と、
   変速中に、変速中の加速度のデータを繰り返し蓄積する変速中データ蓄積部と、
   前記変速前データ蓄積部と前記変速中データ蓄積部が蓄積したデータを用い、変速前の平均駆動力及び変速前の平均加速度と変速中の平均加速度の差に基づいて自重を計算する自重計算部とを備えた車両自重測定装置において、
   変速前のエンジン回転数がガバニング開始回転数以上になると、前記変速前データ蓄積部におけるデータの蓄積を一時停止する高回転時データ蓄積停止部を備えたことを特徴とする車両自重測定装置。
2. 変速前のエンジン回転数が所定時間以上続けてガバニング開始回転数以上になると、自重測定を中止する高回転継続時測定中止部を備えたことを特徴とする請求項１記載の車両自重測定装置。

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