JP6794806B2 - 車両重量推定装置及び車両重量推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両重量推定装置及び車両重量推定方法に関し、より詳細には、車両の重量を高精度に推定する車両重量推定装置及び車両重量推定方法に関する。

エンジントルクに基づいて演算により駆動トルクを算出して、その駆動トルクに基づいて、車両の重量を推定する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、異なる駆動トルクの差を閾値と比較して、車両の重量を推定するか否かを判定することで、高精度の推定を行っている。

特開平１１−７２３７２号公報

ところで、エンジンにより駆動するエアコンプレッサが作動する時や、エンジンから排出された排気ガスのＰＭを捕集する捕集フィルタを強制的に再生する時などの過渡状態や高負荷状態のときは、エンジンから出力されるエンジントルクの全てが駆動輪に伝達されない。

このような場合に、上記の装置では、エンジントルクに基づいて算出した駆動トルクと、実際に駆動輪に伝達されて車両の走行に使用される実トルクとの間に誤差が生じることになる。それ故、車両の重量の推定誤差が大きくなっていた。

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、推定した駆動輪に伝達される駆動トルクと実際に駆動輪に伝達される実トルクとの乖離による推定誤差を低減して、車両の重量を高精度に推定する車両重量推定装置及び車両重量推定方法を提供することである。

上記の目的を達成する本発明の車両重量推定装置は、車両の走行中に変化するパラメータを取得するパラメータ取得手段と、前記車両の走行中に変化するパラメータが入力されて、そのパラメータに基づいて推定した前記車両の重量の推定値を出力する推定手段と、前記パラメータ取得手段により取得した前記パラメータに基づいた前記車両の駆動輪に伝達される駆動トルクが実際にその駆動輪に伝達される実トルクから乖離した場合は、前記車両の重量として乖離する前に前記推定手段により推定された乖離前推定値を維持する維持手段と、を備えたことを特徴とするものである。

上記の目的を達成する本発明の車両重量推定方法は、車両の走行中に変化するパラメータを取得し、そのパラメータに基づいて、前記車両の駆動輪に伝達される駆動トルクが実際にその駆動輪に伝達される実トルクから乖離しているか否かを判定し、前記駆動トルクが前記実トルクから乖離したと判定した場合は、前記車両の重量として乖離する前に取得した前記パラメータに基づいて推定した乖離前推定値を維持することを特徴とする方法である。

本発明によれば、パラメータから推定した駆動輪に伝達される駆動トルクが実際に駆動輪に伝達される実トルクから乖離している間は、乖離する前に推定した乖離前推定値を車両の重量として維持する。それ故、駆動トルクと実トルクとの差が少なくなるまでは、車両の重量として一定値を保持できる。これにより、駆動トルクと実トルクとの乖離が生じた場合の推定誤差の低減には有利になり、車両の重量を高精度に推定することができる。

本発明の車両重量推定装置の第一実施形態を例示する説明図である。 図１の制御装置を例示するブロック図である。 図２の車両重量演算部を例示するブロック図である。 本発明の車両重量推定方法の第一実施形態を例示するフロー図である。 エンジン回転速度及び燃料噴射量と、エンジントルクとの関係を例示する関係図である。 経過時間とエンジントルクの変動との関係を例示する関係図である。 本発明の車両重量推定装置の第二実施形態の車両重量演算部を例示するブロック図である。 経過時間とエンジントルクの変動との関係を例示する関係図である。 本発明の車両重量推定装置の第三実施形態の制御方法を例示するフロー図である。

以下に、本発明の車両重量推定装置及び車両重量推定方法の実施形態について説明する。

図１〜図３に例示する第一実施形態の車両重量推定装置３０は、車両１０に搭載されて、その車両１０の走行中に変化するパラメータに基づいて車両１０の重量を推定する装置である。以下、符号にｘ、ｙが付随するものは変数であり、センサなどの検出値や推定値を示し、符号にｋが付随するものは時系列を示し、このｋはサンプリング周期ｔｓごとに「１」ずつ増加する。

図１に例示するように、車両重量推定装置３０が搭載される車両１０は、シャーシ１１の前方側に運転室（キャブ）１２が配置され、シャーシ１１の後方側にボディ１３が配置されている。

シャーシ１１には、エンジン１４、クラッチ１５、トランスミッション１６、プロペラシャフト１７、及びディファレンシャルギア１８が設置されている。エンジン１４の回転動力は、クラッチ１５を介してトランスミッション１６に伝達される。トランスミッション１６で変速された回転動力は、プロペラシャフト１７を通じてディファレンシャルギア１８に伝達され、後輪である一対の駆動輪１９にそれぞれ駆動力として分配される。エンジン１４とクラッチ１５との間にトルクコンバータを介在させてもよい。

制御装置２０は、エンジン１４、クラッチ１５、トランスミッション１６、及び各種センサに一点鎖線で示す信号線を介して電気的に接続されている。各種センサとして、運転室１２には、アクセルペダル２１の踏み込み量からアクセル開度Ａｘを検出するアクセル開度センサ２２、シフトレバー２３のレバーポジションＰｘを検出するポジションセンサ２４が設置されている。シャーシ１１には、エンジン１４の図示しないクランクシャフトの回転速度Ｎｘを検出する回転速度センサ２５、車速センサ２６、及び、加速度センサ２７が設置されている。

制御装置２０は、各種情報処理を行うＣＰＵ、その各種情報処理を行うために用いられ
るプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウェアである。

図２に例示するように、制御装置２０は、エンジン１４、クラッチ１５、及びトランスミッション１６を制御する制御部２８と、車両１０の重量を演算する車両重量演算部３１と、を各機能要素として有している。この実施形態で、各機能要素は、プログラムとして内部記憶装置に記憶されているが、各機能要素が個別のハードウェアで構成されてもよい。

本発明の車両重量推定装置３０は、ポジションセンサ２４、回転速度センサ２５、車速センサ２６、加速度センサ２７、制御部２８、及び車両重量演算部３１から構成されている。そして、車両重量演算部３１は、パラメータ取得手段、推定手段、及び維持手段として機能して、それらのセンサの検出値や演算部の演算結果が入力され、各検出値や演算結果に基づいて演算した結果を出力値ｍｘとして出力する。

制御部２８は、パラメータ取得手段の一部として機能する機能要素であり、この実施形態では、サンプリング周期ｔｓごとにエンジン１４における燃料噴射量Ｑｘを取得する。燃料噴射量Ｑｘは、エンジン１４の図示しないインジェクタの噴射時間（駆動パルス）に比例することから噴射時間の合計値から求められる。

制御部２８は、アクセル開度センサ２２により検出したアクセル開度Ａｘが入力されて、そのアクセル開度Ａｘに基づいて、基準噴射時間を算出する。次いで、制御部２８は、車両１０に搭載されてエンジン１４により駆動する車載装置の駆動の有無、エンジン１４から排出された排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置の再生の有無などに基づいて、追加噴射時間を算出する。この追加噴射時間に基づいた燃料噴射量が噴射されると、車載装置の駆動力を補ったり、排気ガス浄化装置を再生したりする。次いで、制御部２８は、サンプリング周期ｔｓごとに基準噴射時間及び追加噴射時間の合計値に基づいて燃料噴射量Ｑｘを算出する。

制御部２８としては、エンジン１４における実際に噴射された燃料噴射量Ｑｘを取得できればよく、この構成に限定されない。制御部２８としては、図示しないインテークマニホールドの内圧、体積効率、及び要求空燃比から、あるいは、吸入空気量及びエンジン回転速度Ｎｘから基準噴射時間を算出してもよい。車載装置としては、エアコンプレッサやモータジェネレータなどが例示できる。排気ガス浄化装置としては、排気ガス中の粒子状物質を捕集する捕集フィルタが例示できる。

ポジションセンサ２４は、パラメータ取得手段の一部として機能する装置であり、車両１０の運転者によって操作されるシフトレバー２３の位置を電気的に検出することによって運転者が要求するレバーポジションＰｘを検出する。ポジションセンサ２４は、サンプリング周期ｔｓごとにレバーポジションＰｘに応じたトランスミッション１６のギア比ｉｘを検出する。レバーポジションＰｘとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）、後進ポジション（Ｒポジション）、ニュートラルポジション（Ｎポジション）、前進ポジション（Ｄレンジ）などが例示できる。前進ポジションは、例えば、１速〜６速の複数段が設定されている。各前進ポジションには、１速から段数が上がるごとに小さくなるギア比ｉｘが設定されている。トランスミッション１６がＡＭＴで構成されている場合は、ポジションセンサ２４の代わりに、制御部２８で制御されたトランスミッション１６の変速段を読み取る機能を有したものを用いてもよい。また、制御部２８の制御信号からトランスミッション１６のギア比ｉｘを取得する場合に、そのギア比ｉｘは、車速ｖｘとエンジン回転速度Ｎｘとに基づいて求めることもできる。

車速センサ２６は、パラメータ取得手段の一部として機能する装置であり、プロペラシャフト１７の回転速度に比例したパルス信号を読み取り、制御装置２０の図示しない車速演算処理によりサンプリング周期ｔｓごとに車速ｖｘを取得するセンサである。車速センサ２６が回転速度に比例したパルス信号に基づいて車速ｖｘを取得することから、取得された車速ｖｘは、負ではなくゼロ以上の値になる。車速センサ２６としては、トランスミッション１６の図示しないアウトプットシャフト、駆動輪１９、従動輪などの回転速度から車速ｖｘを取得するセンサを用いてもよい。なお、駆動輪１９、従動輪などの回転速度から車速ｖｘを取得するセンサを用いる場合には、左右一対の車輪のそれぞれの回転速度を取得して、その平均値を車速ｖｘとするとよい。

加速度センサ２７は、パラメータ取得手段の一部として機能する装置であり、車両１０の前後方向での速度変化に伴う加速度成分と車両１０の姿勢変化に伴う重力加速度成分とによって動作する。加速度センサ２７は、サンプリング周期ｔｓごとに、それらを合成した路面に平行な加速度成分、すなわち車両１０の前後方向の加速度Ｇｘを取得するセンサである。加速度センサ２７としては、機械的変位測定方式、光学的方式、半導体方式などが例示できる。

図３に例示するように、この実施形態で、車両重量演算部３１は、各機能要素として、パラメータ取得部３２、推定部３３、及び維持部３４を有している。車両重量演算部３１の各機能要素は、プログラムとして内部記憶装置に記憶されているが、各機能要素が個別のハードウェアで構成されてもよい。

パラメータ取得部３２は、パラメータ取得手段として機能しており、制御部２８及び各センサの検出値が入力される。パラメータ取得部３２は、サンプリング周期ｔｓごとに車両１０が走行中に変化するパラメータとして第一パラメータΦｘと第二パラメータΦｙとを推定部３３に出力し、駆動トルクＴｗを維持部３４に出力する機能要素である。パラメータ取得部３２は、第一パラメータ算出ブロック３２ａ、第二パラメータ算出ブロック３２ｂ、及びエンジントルク算出ブロック３２ｃを有している。

第一パラメータ算出ブロック３２ａは、加速度Ｇｘが入力されて、第一パラメータΦｘを算出する機能要素である。第二パラメータ算出ブロック３２ｂは、車速ｖｘ、トランスミッション１６のギア比ｉｘ、及びエンジントルクＴｅが入力されて、第二パラメータΦｙを算出する機能要素である。エンジントルク算出ブロック３２ｃは、エンジン回転速度Ｎｘ及び燃料噴射量Ｑｘが入力されて、エンジン１４から出力されるエンジントルクＴｅを算出する機能要素である。

エンジントルクＴｅは、エンジン回転速度Ｎｘ及び燃料噴射量Ｑｘから推定される推定トルクであり、エンジン１４から出力されて、実際に駆動輪１９に伝達される実トルクＴＷよりも大きくなる場合がある。このような場合としては、エンジン１４により駆動する図示しないエアコンプレッサが作動する時や、エンジン１４から排出された排気ガスのＰＭを捕集する図示しない捕集フィルタを強制的に再生する時などの過渡状態や高負荷状態のときが例示される。

つまり、エンジン１４から出力されて駆動輪１９に伝達される駆動トルクＴｗを、エンジントルクＴｅに基づいて推定すると、上記の場合に、推定した駆動トルクＴｗと実トルクＴＷとは乖離することになる。つまり、過渡状態のエンジントルクＴｅをエンジン回転速度Ｎｘ及び燃料噴射量Ｑｘに基づいたマップから推定する場合に、実トルクＷと推定した駆動トルクＴｗとは一致しない。

推定部３３は、推定手段として機能しており、第一パラメータΦｘ、第二パラメータΦ
ｙが入力されて、それらとサンプリング周期ｔｓにおける一つ前に推定した前回値ｍｘ（ｋ−１）とに基づいて、平滑化処理を用いて推定した推定値ｍｘ（ｋ）を出力する機能要素である。推定部３３は、ＲＬＳ推定ブロックから構成されている。ＲＬＳ推定ブロックは、推定演算における変数をサンプリング周期ｔｓごとに更新している。つまり、ＲＬＳ推定ブロックは、新たなパラメータが入力される時に、前回値ｍｘ（ｋ−１）、共分散行列Ｐ（ｋ−１）、ＲＬＳアルゴリズムで計算されるゲインＫ（ｋ−１）が記憶された状態になっている。

維持部３４は、維持手段として機能しており、パラメータ取得部３２と推定部３３との間に介在している。維持部３４は、サンプリング周期ｔｓごとに判定結果に基づいてパラメータ取得部３２で取得したパラメータを推定部３３に入力する機能要素であり、換言すると判定結果に基づいて、推定部３３における推定を許可及び禁止する機能要素である。具体的に、維持部３４は、各パラメータが入力されて、エンジントルクＴｅに基づいて、第一パラメータΦｘと第二パラメータΦｙとを推定部３３に出力するか否かを選択する。維持部３４は、チェックブロック３４ａ、及びアサーションブロック３４ｂを有している。

チェックブロック３４ａは、サンプリング周期ｔｓごとにエンジントルク算出ブロック３２ｃから出力されたエンジントルクＴｅが入力されて、エンジントルクＴｅに基づいた駆動トルクＴｗが実トルクＴＷから乖離しているか否かを判定する機能要素である。具体的に、チェックブロック３４ａは、エンジントルクＴｅが予め設定した第一閾値Ｔａ以下に収まっているか否かによって、駆動トルクＴｗが実トルクＴＷから乖離しているか否かを判定する。チェックブロック３４ａは、駆動トルクＴｗが実トルクＴＷに等しい場合は、二値信号として「１」（真を示す信号）を出力する。一方で、チェックブロック３４ａは、駆動トルクＴｗが実トルクＴＷから乖離した場合は、二値信号として「０」（偽を示す信号）を出力する。

なお、ここでいう「等しい」とは数値が完全に一致していることに加えて、一致すると見做せる場合も含む。つまり、推定した駆動トルクＴｗと実トルクＴＷとの差分が所定の範囲内に収まっていればよい。また、推定した駆動トルクＴｗが実トルクＴＷよりも下回る場合は、例えば、ハイブリッド車両においてモータジェネレータが駆動して、駆動力を補っている場合が例示できる。この場合は、エンジン１４から駆動輪１９に伝達される駆動トルクＴｗとモータジェネレータから駆動輪１９に伝達されるトルクの総和が実トルクＴＷに等しくなると見做せる。

アサーションブロック３４ｂは、各パラメータとチェックブロック３４ａから出力された二値信号とが入力されて、サンプリング周期ｔｓごとにその二値信号に基づいて各パラメータを推定部３３に出力するか否かを判定する機能要素である。具体的に、アサーションブロック３４ｂは、二値信号が「１」の場合は、推定部３３への第一パラメータΦｘ及び第二パラメータΦｙの入力を許可する。一方、二値信号が「０」の場合は、推定部３３への第一パラメータΦｘ及び第二パラメータΦｙの入力を禁止する。

次に、この実施形態の推定部３３による推定値ｍｘ（ｋ）の推定演算について説明する。推定部３３は、各パラメータ及び前回値ｍｘ（ｋ−１）に基づいて、車両１０の前後方向の運動方程式を伝達関数として見做して、平滑化処理として適応アルゴリズムを用いて推定値ｍｘ（ｋ−１）を推定する。適応アルゴリズムとしては、ＲＬＳアルゴリズム（逐次最小二乗法アルゴリズム）を用いている。

車両１０の前後方向の運動方程式は、下記の数式（１）で表される。数式（１）において、ｖｘ’は車速ｖｘを時間微分した微分値を、Ｔｗは駆動輪１９に伝達される駆動トル
クを、ｒｗは駆動輪１９の車輪径を、Δｍｘは後述する回転部分相当質量を、Ｂは定数を、ｇは重力加速度を、μは転がり抵抗係数をそれぞれ示している。定数Ｂは、「０．５」、空気密度ρ、車両１０の前面投影面積Ａｆ、及び空気抵抗係数Ｃｄを乗算した定数である。車輪径ｒｗ、定数Ｂ、転がり抵抗係数μは、車両１０に固有の値として求められる。

上記の数式（１）を変形すると、車両１０の重量ｍｘは、下記の数式（２）に表される。

上記の数式（２）は、第一パラメータΦｘを入力値、第二パラメータΦｙを出力値、推定値ｍｘを変数とした伝達関数として見做せる。そこで、その伝達関数（Φｙ（ｋ）＝Φｘ（ｋ）・ｍｘ（ｋ））を、ＲＬＳアルゴリズムに従って自己適応させて、推定値ｍｘ（ｋ）を推定する。推定値ｍｘ（ｋ）は以下の数式（３）〜（５）で表される。以下の数式で、ｍｘ（ｋ−１）はサンプリング周期ｔｓにおける一つ前に推定した推定値である前回値を、Ｋ（ｋ）はＲＬＳアルゴリズムで計算されるゲインを、Ｐ（ｋ）は共分散行列を、Ｉは単位行列を、「^Ｔ」は転置行列をそれぞれ示している。

共分散行列Ｐ（ｋ）の初期値Ｐ（０）を定めれば、第一パラメータΦｘにより、上記の数式（５）に基づいて共分散行列Ｐ（ｋ）を、及び数式（４）に基づいてゲインＫ（ｋ）をそれぞれ算出できる。つまり、新しく第一パラメータΦｘ及び第二パラメータΦｙが得られる度に、共分散行列Ｐ（ｋ）とゲインＫ（ｋ）を新たに更新する。そして、それらと数式（３）に基づいて、直前に推定した前回値ｍｘ（ｋ−１）を修正していく方式で推定値ｍｘ（ｋ）を算出できる。

初期値Ｐ（０）は、定数αと単位行列Ｉとの積で表される。定数αとしては、通常１０００程度の値が用いられるが、ノイズが大きい場合には定数αを小さく設定するとよい。定数αは、ノイズの大きさにより決定される。初期値ｍ（0）としては、例えば、運転者や荷を除いた空車時の車両重量、最大積載時の車両総重量、あるいは推定値ｍｘ（ｋ）の平均値を用いるとよい。

共分散行列Ｐ（ｋ）が大きくなると、推定値ｍｘ（ｋ）は真値から遠ざかり、共分散行列Ｐ（ｋ）が小さく収束すると、推定値ｍｘ（ｋ）は真値に近づく。

このように、上記の数式（２）を伝達関数として見做して、推定値ｍｘ（ｋ）を適応アルゴリズムにより推定することで、推定値ｍｘ（ｋ）を逐次、平滑化処理できる。これにより、真値への収束の高速化と、雑音、外乱、あるいは各センサの検出値の統計的性質の変化などに対するロバスト性の向上には有利になり、推定誤差を低減できる。これに伴い、車両１０の重量を高精度に推定できる。

この実施形態では、適応アルゴリズムのうちのＲＬＳアルゴリズムを用いることで、上記の数式（３）〜数式（５）により推定値ｍｘ（ｋ）を求めることができる。これにより、オンライン推定には有利になり、リアルタイムで推定値ｍｘ（ｋ）を算出できる。また、各センサで取得した検出値に対してローパスフィルタによりノイズを除去する方式と比して、車両１０の重量の推定の応答性の確保には有利になる。

加えて、サンプリング周期ｔｓごとに前回値ｍｘ（ｋ−１）、共分散行列Ｐ（ｋ−１）、ＲＬＳアルゴリズムで計算されるゲインＫ（ｋ−１）を更新するだけでよく、制御装置２０の内部記憶装置に記憶させる数値を最小限にできる。それ故、制御装置２０の内部記憶装置に車両１０の不確定な走行期間に対して無限の記憶領域を確保しなければならないオフライン推定（バッチ処理推定）による方式に比して、推定に要する記憶容量の削減には有利になる。なお、ここでいうオフライン推定とは、一括処理最小二乗法や、全ての推定値ｍｘ（０）〜ｍｘ（ｋ）の平均値を算出する方法などが例示できる。

さらに、ＲＬＳアルゴリズムを用いることで、サンプリング周期ｔｓごとに推定値ｍｘ（ｋ）を算出できる。これにより車両１０の状態（例えば、ギア比ｉｘや駆動トルクＴｗ）が変化したときや所定の距離を走行したときに推定する方式に比して、リアルタイムでの推定には有利になる。

次に、本発明の車両重量推定方法について、図４のフロー図を参照しながら、車両重量演算部３１の各機能として説明する。以下の車両重量推定方法は、車両１０の制御装置２０が通電すると開始されて、サンプリング周期ｔｓごとに繰り返し行われてリアルタイムに車両１０の重量を推定する。つまり、スタートからリターンまでを一つのサンプリング周期ｔｓで処理する。そして、制御装置２０が停電すると終了する。

スタートすると、車両重量演算部３１は、パラメータ取得部３２の機能により、車両１
０の走行中に変化するパラメータを取得する（Ｓ１１０）。パラメータは、第一パラメータΦｘ、第二パラメータΦｙ、及びエンジントルクＴｅである。

具体的に、パラメータ取得部３２は、制御部２８及び各センサにより検出した検出値からそれらのパラメータを取得する。まず、制御部２８により燃料噴射量Ｑｘを、ポジションセンサ２４によりトランスミッション１６のギア比ｉｘを、回転速度センサ２５によりエンジン回転速度Ｎｘを、車速センサ２６により車速ｖｘを、加速度センサ２７により加速度Ｇｘをそれぞれ取得する。

次いで、第一パラメータ算出ブロック３２ａは、各ブロックにより下記の数式（６）に示す第一パラメータΦｘを算出する。

加速度Ｇｘは、上述したとおり車両１０の前後方向での速度変化に伴う加速度成分と車両１０の姿勢変化に伴う重力加速度成分とを合成した路面に平行な加速度成分である。つまり、加速度Ｇｘは、微分値ｖｘ’と重力加速度成分ｇ・ｓｉｎβとを加算した値になる。したがって、数式（６）は、上記の数式（２）の分子と同義である。

第一パラメータΦｘの変数としては、上記の数式（２）に示すように、加速度Ｇｘの代わりに、車速ｖｘの微分値ｖｘ’と、車両１０の走行している路面勾配に基づいた重力加速度成分ｇ・ｓｉｎβとを用いてもよい。この場合は、加速度センサ２７の代わりに、車速センサ２６と車両１０が走行している路面勾配を取得する勾配センサや路面勾配を演算する機能要素を用いるとよい。

次いで、エンジントルク算出ブロック３２ｃは、燃料噴射量Ｑｘとエンジン回転速度Ｎｘとに基づいて、エンジン１４から出力される実際のエンジントルクＴｅを算出する（Ｓ１２０）。

図５に例示するように、エンジン１４から出力されるエンジントルクＴｅは、エンジン回転速度Ｎｘ及び燃料噴射量Ｑｘのそれぞれに対して正の関係にあり、エンジン回転速度Ｎｘが速く且つ燃料噴射量Ｑｘが大きいほど、大きくなる。このマップデータは予め実験や試験により求めておき、データブロックであるエンジントルク算出ブロック３２ｃに記憶させておく。

次いで、第二パラメータ算出ブロック３２ｂは、下記の数式（７）を用いて、駆動輪１９に伝達される駆動トルクＴｗを算出する。数式（７）において、ｉｆはディファレンシャルギア１８のギア比を、ηはギア比で異なる伝達効率をそれぞれ示している。

次いで、第二パラメータ算出ブロック３２ｂは、ルックアップテーブルブロック３２ｄにより回転部分相当質量Δｍｘを算出する。

回転部分相当質量Δｍｘは、変数であるギア比ｉxに応じて決まる値である。ルックアップテーブルブロック３２ｄは、ギア比ｉｘごとの複数の回転部分相当質量Δｍｘが設定されており、ギア比ｉｘに応じたものを選択する。回転部分相当質量Δｍｘは、空車時の車両重量、ギア比ｉｘ、及び所定の係数との関係から算出してもよい。

次いで、第二パラメータ算出ブロック３２ｂは、各ブロックにより下記の数式（８）に示す第二パラメータΦｙを算出する。

この実施形態では、第二パラメータΦｙを上記の数式（８）で示したが、エンジン１４、クラッチ１５、トランスミッション１６、ディファレンシャルギア１８などに働く摩擦トルクＴｆを考慮してもよい。この場合は、駆動トルクＴｗから摩擦トルクＴｆを減算した値を駆動輪１９の車輪径ｒｗで除算するとよい。摩擦トルクＴｆを考慮すると、推定精度の向上には有利になる。

以上のように各パラメータを取得すると、次いで、車両重量演算部３１は、維持部３４のチェックブロック３４ａの機能により、エンジントルクＴｅが第一閾値Ｔａ以下に収まっているか否かを判定する（Ｓ１３０）。

第一閾値Ｔａは、エンジントルクＴｅに基づいて算出した駆動トルクＴｗと、実際に駆動輪１９に伝達されて車両１０の走行に使用される実トルクＴＷとの差が大きく乖離したことを判定可能な値に設定されている。換言すると、第一閾値Ｔａは、エンジン１４により駆動するエアコンプレッサが作動する時や、エンジン１４から排出された排気ガスのＰＭを捕集する捕集フィルタを強制的に再生する時などのエンジン１４が高負荷になる状態を判定可能な値に設定されている。より具体的に、第一閾値Ｔａは、実トルクＴＷの最大値ＴＷ（ｍａｘ）に比例した値に設定されている。つまり、第一閾値Ｔａは、上記の数式（７）の駆動トルクＴｗに最大値ＴＷ（ｍａｘ）を、エンジントルクＴｅに第一閾値Ｔａをそれぞれ代入して算出される値に設定されている。

制御部２８によりインジェクタから追加噴射が行われると燃料噴射量Ｑｘは増加する。この燃料噴射量Ｑｘの増加に伴って、エンジントルクＴｅは大きくなるが、その増加分のトルクの全てが駆動輪１９に伝達されない。上述したとおり、追加噴射により増加したトルクは、エアコンプレッサやモータジェネレータなどの車載装置を駆動したり、捕集フィルタなどの排気ガス浄化装置を強制再生したりすることに利用される。

実トルクＴＷの最大値ＴＷ（ｍａｘ）は、アクセル開度Ａｘが全開（１００％）の場合の値である。なお、実トルクＴＷは、車両１０の走行に寄与するトルクのみを示している。つまり、実トルクＴＷは、エアコンプレッサやモータジェネレータの駆動の有無、捕集フィルタの強制再生の有無などに基づいた追加噴射によるトルクは含まない。但し、エンジン１４により恒常的に駆動する装置に関しては、実トルクＴＷに含むこともできる。このエンジン１４により恒常的に駆動する装置としては、冷却ファンや油圧ポンプなどが例示できる。

このステップでエンジントルクＴｅが第一閾値Ｔａ以下に収まっていると判定すると、
車両重量演算部３１は、維持部３４のアサーションブロック３４ｂの機能により、第一パラメータΦｘ及び第二パラメータΦｙを推定部３３に入力する。具体的に、アサーションブロック３４ｂでは、エンジントルクＴｅが第一閾値Ｔａ以下に収まっている場合に、チェックブロック３４ａから出力された二値信号である「１」が入力されて、第一パラメータΦｘ及び第二パラメータΦｙを推定部３３に出力する。

次いで、車両重量演算部３１は、推定部３３の上述した推定方法により、推定値ｍｘ（ｋ）を推定する（Ｓ１４０）。次いで、車両重量演算部３１は、入力された推定値ｍｘ（ｋ）を出力値ｍｘとして出力する（Ｓ１５０）。次いで、スタートへ戻る。

一方、エアコンプレッサやモータジェネレータを駆動する、あるいは捕集フィルタを強制再生することで、エンジントルクＴｅが増加する。そこで、上記のステップでエンジントルクＴｅが第一閾値Ｔａを超えたと判定すると、車両重量演算部３１は、維持部３４のアサーションブロック３４ｂの機能により、第一パラメータΦｘ及び第二パラメータΦｙの出力を禁止する。具体的に、アサーションブロック３４ｂでは、エンジントルクＴｅが第一閾値Ｔａを超えた場合に、チェックブロック３４ａから発信された二値信号である「０」が入力されて、第一パラメータΦｘ及び第二パラメータΦｙの出力を禁止する。

つまり、車両重量演算部３１は、推定部３３に第一パラメータΦｘ及び第二パラメータΦｙの入力が禁止されるので、サンプリング周期ｔｓを一つだけ遅延させておいた範囲内推定値として前回値ｍｘ（ｋ−１）を出力値ｍｘとして出力する（Ｓ１６０）。そして、スタートへ戻る。

上記の推定方法によると、駆動トルクＴｗが実トルクＴＷから乖離した場合は、車両１０の重量として乖離する前に取得したパラメータに基づいて推定した乖離前推定値として前回値ｍｘ（ｋ−１）を維持する。

図６に例示するように、時刻ｔ（０）までは、サンプリング周期ｔｓごとに推定値ｍｘ（ｋ）を車両１０の重量として出力する。時刻ｔ（０）で、エアコンプレッサやモータジェネレータを駆動する、あるいは捕集フィルタを強制再生することで、エンジントルクＴｅが増加する。このとき、エンジントルクＴｅが第一閾値Ｔａを超えると、駆動トルクＴｗが実トルクＴＷから乖離したと見做す。次いで、時刻ｔ（ｎ）で、エアコンプレッサやモータジェネレータの駆動が停止する、あるいは捕集フィルタの強制再生が停止することで、エンジントルクＴｅが減少する。このとき、エンジントルクＴｅが第一閾値Ｔａ以下になると、駆動トルクＴｗが実トルクＴＷと同等になったと見做す。この時刻ｔ（０）から時刻ｔ（ｎ）までの間は、維持部３４により乖離前推定値である前回値ｍｘ（ｋ−１）を保持して、車両１０の重量として出力する。時刻ｔ（ｎ）以降は、サンプリング周期ｔｓごとに推定値ｍｘ（ｋ）を車両１０の重量として出力する。

このように、実際にエンジン１４から出力されるエンジントルクＴｅが第一閾値Ｔａを超えた場合は、駆動トルクＴｗが実トルクＴＷから乖離したと見做して、乖離する前に推定した乖離前推定値として前回値ｍｘ（ｋ−１）を車両１０の重量として出力する。それ故、エンジン１４で発生するエンジントルクＴｅに基づいて算出した駆動トルクＴｗと実トルクＴＷとの差が少なくなるまでは、前回値ｍｘ（ｋ−１）を出力するので車両１０の重量として一定値を保持できる。これにより、駆動トルクＴｗと実トルクＴＷとの乖離が生じた場合の推定誤差の低減には有利になり、車両１０の重量を高精度に推定することができる。

特に、過渡状態のエンジントルクを定常マップを使用した場合には，
実トルクと推定トルクが一致しない。
また、エンジントルクＴｅと第一閾値Ｔａとを比較する方式にすることで、車両重量演算部３１の計算負荷を低く抑えることができる。さらに、車両１０の種類や走行状態により様々に変化するパラメータにローパスフィルタなどのノイズ除去処理を施す方式に比して、応答性の確保にも有利になる。

特に、この実施形態では、維持部３４のチェックブロック３４ａ及びアサーションブロック３４ｂが、推定値ｍｘ（ｋ）の推定演算処理に対するアサーションチェックとして機能する。つまり、エンジントルクＴｅが第一閾値Ｔａを超えた場合は、第一パラメータΦｘ及び第二パラメータΦｙをネゲートと見做して推定部３３に入力しない。一方、エンジントルクＴｅが第一閾値Ｔａ以下に収まった場合は、第一パラメータΦｘ及び第二パラメータΦｙをアサートと見做して推定部３３に入力する。その結果として、各パラメータが有効な場合は、推定部３３で推定値ｍｘ（ｋ）を推定し、各パラメータが無効な場合は、推定部３３での推定を禁止できる。

このように、第一パラメータΦｘ及び第二パラメータΦｙと前回値ｍｘ（ｋ−１）とに基づいてＲＬＳアルゴリズムを用いて平滑化処理する際に、アサーションチェックを行うことで、推定値ｍｘ（ｋ）を平滑化処理する際の推定誤差の低減には有利になり、車両１０の重量を高精度に推定することができる。また、推定値ｍｘ（ｋ）を平滑化処理する際の真値ｍへの収束速度の高速化にも有利になり、推定値ｍｘ（ｋ）を速やかに真値ｍに収束することができる。

また、駆動輪１９に伝達される駆動トルクＴｗを直接的に検出するトルクセンサを用いずに、車両１０の重量の推定誤差を低減できるので、車両重量推定装置３０に掛かるコストの低減には有利になる。

この実施形態では、維持部３４がエンジントルクＴｅと第一閾値Ｔａとを比較して、駆動トルクＴｗが実トルクＴＷから乖離したか否かを判定する。それ故、実トルクＴＷを用いることなく、エンジントルクＴｅから算出した駆動トルクＴｗと実トルクＴＷとを比較する工程を省略できる。これにより、判定に要するパラメータを少なくでき、車両１０の重量を推定する工程も少なくできる。

この実施形態では、第一閾値Ｔａを実トルクＴＷの最大値ＴＷ（ｍａｘ）に比例した値に設定したことで、駆動トルクＴｗが実トルクＴＷから確実に乖離した場合にのみ、乖離前推定値として前回値ｍｘ（ｋ−１）を車両１０の重量として出力する。これにより、推定部３３における推定頻度の大幅な低下の抑制には有利になる。

このように、この実施形態では、第一閾値Ｔａを実トルクＴＷの最大値ＴＷ（ｍａｘ）に比例した値に設定したが、第一閾値Ｔａはこれに限定されない。第一閾値Ｔａの最大値ＴＷ（ｍａｘ）よりも低い値に設定してもよい。この場合は、推定部３３における推定頻度は低下する一方で、駆動トルクＴｗが実トルクＴＷから乖離するおそれがある場合に、離前推定値として前回値ｍｘ（ｋ−１）を車両１０の重量として出力するので、推定誤差の低減には有利になる。

図７、図８に例示する第二実施形態の車両重量推定装置３０は、第一実施形態に対して、維持部３４によりエンジントルクＴｅの変化率として差分ΔＴｅを第二閾値Ｔｂと比較する点が異なっている。また、閾値判定だけでなく、マップにより判定してもよい。

図７に例示するように、パラメータ取得部３２は、ディレイブロック３２ｅと加算ブロック３２ｆとを有している。加算ブロック３２ｆは、今回推定したエンジントルクＴｅと前回推定したエンジントルクＴｅ（ｋ−１）とが入力されて、それらの差分ΔＴｅを維持部３４に出力する機能要素である。なお、ディレイブロック３２ｅと加算ブロック３２ｆとに代えて、エンジントルクＴｅの時間微分値を維持部３４に出力する機能要素を有してもよい。

維持部３４のチェックブロック３４ａは、差分ΔＴｅと第二閾値Ｔｂとを比較して、駆動トルクＴｗが実トルクＴＷから乖離しているか否かを判定する機能要素である。

図８に例示するように、差分ΔＴｅは、エンジントルクＴｅの変化率を示していて、具体的には、追加噴射によるエンジントルクＴｅの増加分を示している。第二閾値Ｔｂは、第一閾値Ｔａと同様に、駆動トルクＴｗが実トルクＴＷから回避していることを判定可能な値に設定されている。第二閾値Ｔｂとしては、「ゼロ」より大きく、且つ、エンジン１４の過渡状態を判別可能な値であればよい。

時刻ｔ（ｍ−１）と時刻ｔ（ｍ）との間と、時刻ｔ（ｌ−１）と時刻ｔ（ｌ）との間は、エアコンプレッサやモータジェネレータを駆動する、あるいは捕集フィルタを強制再生することで、エンジントルクＴｅが急激に増減する。このとき、エンジントルクＴｅの変化率である差分ΔＴｅが第二閾値Ｔｂを超えるので、駆動トルクＴｗが実トルクＴＷから乖離したと見做す。維持部３４により乖離前推定値である前回値ｍｘ（ｋ−１）を保持して、車両１０の重量として出力する。一方、それ以外では、サンプリング周期ｔｓごとに推定値ｍｘ（ｋ）を車両１０の重量として出力する。

このように、この実施形態では、推定したエンジントルクＴｅの変化率である差分ΔＴｅと第二閾値Ｔｂとを比較して、駆動トルクＴｗが実トルクＴＷから乖離していることを判定する。これにより、第一実施形態に比してエンジントルクＴｅが低い場合でも、エンジン１４が過渡状態になることで生じる駆動トルクＴｗが実トルクＴＷから乖離することを判定するには有利になり、乖離による推定誤差をより低減できる。

また、乖離による推定誤差が大きくなる前に、推定部３３の推定を禁止できる。これにより、第一実施形態に比して、乖離による推定誤差の低減には有利になり、車両１０の重量をより高精度に推定することができる。

このように、この実施形態では、推定したエンジントルクＴｅとの差分ΔＴｅを用いたが、エンジントルクＴｅに基づいて算出した駆動トルクＴｗの差分または微分値を用いてもよい。

図９に例示するように、第三実施形態の車両重量推定装置３０は、既述した第一実施形態と第二実施形態とを組み合わせて、エンジントルクＴｅと、エンジントルクＴｅの変化率との両方を用いて、駆動トルクＴｗが実トルクＴＷから乖離していることを判定する。

このように、エンジントルクＴｅが第一閾値Ｔａより大きい場合は、エンジン１４が高負荷状態で運転していることを判定でき、エンジントルクＴｅの変化率が第二閾値Ｔｂより大きい場合は、エンジン１４が過渡状態で運転していることを判定できる。これにより、過渡状態の場合や高負荷状態の場合に生じる駆動トルクＴｗと実トルクＴＷとの乖離を判定するには有利になり、推定精度を向上することができる。

なお、第三実施形態において、エンジントルクＴｅを用いずに、エンジン１４が過渡状態や高負荷状態になる状態を取得する構成にしてもよい。つまり、車両重量演算部３１に、制御部２８から、エアコンプレッサの作動状況、捕集フィルタの再生状況を取得可能な機能要素を設ける構成にしてもよい。このように、エンジン１４が過渡状態や高負荷状態になる状態を直接取得する構成にしても、駆動トルクＴｗと実トルクＴＷとの乖離を判定するには有利になり、推定精度を向上することができる。

既述した実施形態では、車両１０がトラックなどの大型車両を例に説明したが、本発明の車両重量推定装置３０は、バス、普通車両、牽引車（トラクタ）にも適用でき、車両１０の種類には限定されない。つまり、車両１０の駆動源としては、エンジン１４の他に、モータジェネレータを例示できる。

既述した実施形態では、推定部３３が推定値ｍｘ（ｋ）を推定するための条件を定めていないが、以下のような条件が成立したときに、推定値ｍｘ（ｋ）を推定するとよい。条件としては、ブレーキが作動していない状態で、クラッチ１５が完接した場合に、車速ｖｘの微分値ｖｘ’が予め設定した閾値以上、且つ駆動トルクＴｗが閾値以上になったときが例示できる。エンジントルクＴｅ以外に、このような条件が成立した時にのみにＲＬＳアルゴリズムにより推定値ｍｘ（ｋ）を推定するようにすることで、推定精度を向上することができる。

既述した実施形態では、推定値ｍｘ（ｋ）の推定演算としてＲＬＳアルゴリズムを用いた例を説明したが、推定部３３としては、車両１０の重量を推定できればよく、推定演算はこれに限定されない。例えば、ＲＬＳアルゴリズムの代わりに、適応アルゴリズムとしてＬＭＳアルゴリズムやＮＬＭＳアルゴリズムなどを用いてもよい。また、適応アルゴリズムを用いずに、第二パラメータΦｙを第一パラメータΦｘで除算した値を推定値ｍｘ（ｋ）として出力してもよい。また、推定した全ての推定値ｍｘ（０）〜推定値ｍｘ（ｋ）の平均値を出力してもよい。また、車両の走行中に変化するパラメータとして変速の前後のトランスミッションに入力されるトルクとそのトランスミッションから出力される回転数の変化量とに基づいて、車両の重量を推定するものを用いてもよい。また、車両１０がエアサスペンションを搭載している場合は、車両１０の上下方向の変化に基づく方式を用いてもよい。また、積載量の変化に伴うボディ１３の重量をロードセルなどの重量センサで取得した値に空車時の車両重量を加算した値を仮推定値Ｍｘとしてもよい。いずれの場合でも、この実施形態と同様に、プロペラシャフト１７に捻じれによる振動が生じている間は、推定誤差が大きいと見做して、推定を禁止することが望ましい。

なお、図６及び図８に示すように、追加噴射が無い場合に、駆動トルクＴｗと実トルクＴＷとが必ずしも一致する必要はない。

維持部３４は、推定部３３における推定を禁止する他に、推定部３３により推定した推定値ｍｘ（ｋ）の出力を禁止するように構成してもよい。例えば、チェックブロック３４ａからの二値信号が「１」の場合は、推定値ｍｘ（ｋ）を出力する一方で、二値信号が「０」の場合は、前回値ｍｘ（ｋ−１）を出力するように構成してもよい。但し、このように構成すると、上述した実施形態と比して推定部３３における推定が禁止されない。

１０ 車両
２４ ポジションセンサ
２５ 回転速度センサ
２６ 車速センサ
２７ 加速度センサ
２８ 制御部
３０ 車両重量推定装置
３１ 車両重量演算部
３２ パラメータ取得部
３３ 推定部
３４ 出力部
Φｘ 第一パラメータ
Φｙ 第二パラメータ
Ｔｅ エンジントルク
Ｔｗ 駆動トルク
ＴＷ 実トルク
ｍｘ（ｋ） 推定値
ｍｘ（ｋ−１） 前回値（乖離前推定値）

Claims (7)

1. 車両の走行中に変化するパラメータを取得するパラメータ取得手段と、
   前記車両の走行中に変化するパラメータが入力されて、そのパラメータに基づいて推定した前記車両の重量の推定値を出力する推定手段と、
   前記パラメータ取得手段により取得した前記パラメータに基づいた前記車両の駆動輪に伝達される駆動トルクが実際にその駆動輪に伝達される実トルクから乖離した場合は、前記車両の重量として乖離する前に前記推定手段により推定された乖離前推定値を維持する維持手段と、を備えたことを特徴とする車両重量推定装置。
2. 前記乖離した場合が、前記パラメータ取得手段により取得した前記パラメータに基づいたエンジントルクが予め設定した第一閾値を超えた場合に設定された請求項１に記載の車両重量推定装置。
3. 前記第一閾値が、前記車両のエンジンが高負荷状態になり、前記駆動トルクが前記実トルクから乖離することを判定可能な値に設定された請求項２に記載の車両重量推定装置。
4. 前記乖離した場合が、前記パラメータ取得手段により取得した前記パラメータに基づいたエンジントルクの変化率が予め設定した第二閾値を超えた場合に設定された請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両重量推定装置。
5. 前記第二閾値が、前記車両のエンジンが過渡状態になり、前記駆動トルクが前記実トルクから乖離することを判定可能な値に設定された請求項４に記載の車両重量推定装置。
6. 前記推定手段により、前記パラメータ及びそのパラメータを取得するよりも前に推定した前回値に基づいて平滑化処理を用いて推定した前記推定値を出力する構成にし、
   前記維持手段が、前記パラメータ取得手段及び前記推定手段の間に介在し、その維持手段により、前記乖離した場合は、前記推定手段への前記パラメータ取得手段により取得したパラメータの入力を禁止して、前記乖離前推定値を維持する構成にした請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両重量推定装置。
7. 車両の走行中に変化するパラメータを取得し、
   そのパラメータに基づいて、前記車両の駆動輪に伝達される駆動トルクが実際にその駆動輪に伝達される実トルクから乖離しているか否かを判定し、
   前記駆動トルクが前記実トルクから乖離したと判定した場合は、前記車両の重量として乖離する前に取得した前記パラメータに基づいて推定した乖離前推定値を維持することを特徴とする車両重量推定方法。