JP7359240B2 - 車両パラメータの演算装置および演算方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両パラメータの演算装置および演算方法に関し、より詳細には、車両パラメータとして、車両の走行中に駆動輪に伝達される駆動トルクおよび車両の重量を推定する車両パラメータの演算装置および演算方法に関する。

車両に作用する抵抗に基づいた暫定トルク値をトルクコンバータの特性に基づいて補正することにより、エンジンへの指示トルク値を決定する車両制御装置が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の発明は、トルクコンバータの特性を考慮することで指示トルク値をより適切な値にしている。

特開２０２１－３２１３９号公報

ところで、車両の走行中での様々な制御には、駆動輪に伝達される駆動トルクや、車両の重量などの車両パラメータの推定が必須となっている。例えば、駆動トルクは、エンジンの目標燃料噴射量およびエンジン回転速度に応じたエンジンからの出力トルクと車輪に伝達されるまでの損失トルクとに基づいて推定されている。また、車両の重量は、駆動トルクを含む種々のパラメータと車両の前後の運動方程式とを用いて推定されている。

しかしながら、目標燃料噴射量と実際の実燃料噴射量との間の乖離を無くすことは難しく、推定された出力トルクは、その乖離により誤差が大きくなっている。また、損失トルクは、様々な機器の機械損失が関与しており、誤差の要因が多くなっている。それ故、それらをパラメータとする駆動トルクの推定の精度は低く、その駆動トルクがパラメータの一つである車両の重量の推定の精度も低くなっていた。

このように、車両パラメータの推定に車両の制御で使用する目標値や指示値を用いた手法では、推定結果に含まれる誤差が大きくなっている。仮に、特許文献１に記載の発明のように、車両の制御で使用する目標値や指示値をより適切な値にしたとしても、目標値や指示値と実際の値との乖離を無くすことはできず、誤差を解消するには至らない。それ故、車両の制御で用いられている目標値や指示値を用いずに、より高精度に駆動トルクや車両の重量などの車両パラメータを推定するには改善の余地があった。

本開示の目的は、誤差の要因を少なくして、駆動トルクや車両の重量をより高精度に推定する車両パラメータの演算装置および演算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一態様の車両パラメータの演算装置は、エンジンとトランスミッションとの間にトルクコンバータが介在する車両の走行中に、駆動輪に伝達される駆動トルクを推定する車両パラメータの演算装置において、前記トルクコンバータのロックアップが解除された状態で、エンジン回転速度取得装置が取得した前記エンジンのエンジン回転速度、および、タービン回転速度取得装置が取得した前記トルクコンバータのタービン回転速度に基づいて、前記トルクコンバータのタービントルクを推定するデータ処理と、推定した前記タービントルクに基づいて、前記駆動トルクを推定するデータ処理と、を実行する構成であり、前記エンジン回転速度、前記エンジン回転数および前記タービン回転速度の速度比の各々と前記トルクコンバータのトルク比との予め把握されている相関関係を示すルックアップテーブルと、前記エンジン回転速度、前記速度比の各々と前記トルクコンバータの容量係数との予め把握されている相関関係を示すルックアップテーブルと、の二つのルックアップテーブルを有していて、前記タービントルクを推定するデータ処理では、前記エンジン回転速度および前記速度比と前記二つのルックアップテーブルとが用いられて、前記トルク比および前記容量係数の各々が推定され、推定された前記トルク比および前記容量係数に基づいて前記タービントルクが推定されることを特徴とする。

本発明の一態様の車両パラメータの演算方法は、エンジンとトランスミッションとの間にトルクコンバータが介在する車両の走行中に、前記トルクコンバータのロックアップが解除された状態で、前記エンジンのエンジン回転速度および前記トルクコンバータのタービン回転速度を取得し、取得した前記エンジン回転速度、前記エンジン回転数および前記タービン回転速度の速度比、前記エンジン回転速度および前記速度比の各々と前記トルクコンバータのトルク比との予め把握されている相関関係を示すルックアップテーブル、前記エンジン回転速度および前記速度比の各々と前記トルクコンバータの容量係数との予め把握されている相関関係を示すルックアップテーブル、を用いて、前記トルク比および前記容量係数の各々を推定し、推定した前記トルク比および前記容量係数に基づいて、前記トルクコンバータのタービントルクを推定し、推定した前記タービントルクに基づいて、前記車両の走行中に駆動輪に伝達される駆動トルクを推定することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、推定された駆動トルクが、車両の走行中に取得可能な実測値であるエンジン回転速度とタービン回転速度とを用いて推定されたタービントルクを用いて推定されている。それ故、車両の制御に使用される目標値や指示値を用いる構成に比して、誤差の要因を少なくすることができる。これにより、駆動トルクを高精度に推定することができ、その駆動トルクをパラメータの一つとして用いる車両の重量も高精度に推定することが可能となる。

車両の構造を例示する説明図である。 車両パラメータの演算装置の実施形態を例示する説明図である。 車両パラメータの演算方法の実施形態として、駆動トルクの演算方法を例示するフロー図である。 トルクコンバータのタービントルクを推定するブロック図である。 図４のトルク比ルックアップテーブルを例示する説明図である。 図４の容量係数ルックアップテーブルを例示する説明図である。 車両パラメータの演算方法の実施形態として、車両の重量の演算方法を例示するフロー図である。

以下、車両パラメータの演算装置および演算方法を、図に示す実施形態に基づいて説明する。

図１に例示する車両１は、エンジン２とトランスミッション４との間にトルクコンバータ３が介在する公知の車両を用いることができ、トラックなどの大型車両に限定されるものではない。トルクコンバータ３は、公知のトルクコンバータを用いることができる。トルクコンバータ３は、図示しないロックアップ機構を有しており、ロックアップ機構によりロックアップされた状態とロックアップが解除された状態とのどちらか一方の状態に切り替えられている。

車両１の走行中には、演算装置１０により、駆動トルクＴｗ、路面勾配β、および、重量ｍなどの車両パラメータが推定されている。エンジン２から出力された出力トルクが、トルクコンバータ３、トランスミッション４、プロペラシャフト５、および、ディファレンシャルギア６の順に伝達されて、駆動輪７に伝達されており、この駆動輪７に伝達されるトルクが駆動トルクＴｗである。路面勾配βは、車両１が走行している路面の勾配である。重量ｍは、走行中の車両１の総重量であり、車両重量と乗車定員の重量と荷物などの積載物の重量とを含んでいる。

車両１は、演算装置１０と各種のパラメータ取得装置とを備えている。各種のパラメータ取得装置としては、エンジン回転速度取得装置２１、タービン回転速度取得装置２２、速度取得装置２３、加速度取得装置２４、変速ギア段取得装置２５、ブレーキ取得装置２６、および、操舵角取得装置２７などが例示される。

図２に例示する演算装置１０の実施形態は、公知のコンピュータを用いることができる。演算装置１０は、中央演算処理部（ＣＰＵ）１１、主記憶部（メモリ）１２、補助記憶部（例えば、HDD）１３、入出力部（各種のパラメータ取得装置との接続やエンジン２、トルクコンバータ３、および、トランスミッション４との接続）を有している。演算装置１０は、入出力部を介して入力されたパラメータに基づいて、補助記憶部１３に記憶されているプログラムが起動されて実行されると、プログラムにより指示された各データ処理や各制御処理を実行する。詳述すると、演算装置１０は、駆動トルクＴｗを推定するデータ処理を実行する。また、演算装置１０は、駆動トルクＴｗを推定するデータ処理を実行した後に、重量ｍを推定するデータ処理を実行する。また、演算装置１０は、入出力部を介して入力されたパラメータに基づいて、エンジン２の燃料噴射量、ロックアップ機構によるロックアップまたはロックアップの解除、および、トランスミッション４の変速などの制御処理を実行する。演算装置１０は、各制御処理を実行する演算装置と、データ処理を実行する演算装置と、を別体としてもよく、各制御処理を実行する演算装置としては、ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）が例示される。

エンジン回転速度取得装置２１は、エンジン回転速度Ｎｅを取得している。エンジン回転速度取得装置２１は、エンジン回転速度Ｎｅとして図示しないクランクシャフトの回転速度を検出する公知の回転速度センサを用いることができる。タービン回転速度取得装置２２は、トルクコンバータ３の図示しないタービンのタービン回転速度Ｎｔを取得している。タービン回転速度取得装置２２は、タービン回転速度Ｎｔとしてトランスミッション４の図示しないインプットシャフトの回転速度を検知する公知の回転速度センサを用いることができる。なお、タービン回転速度取得装置２２は、タービン回転速度Ｎｔとしてトルクコンバータ３のタービンの回転軸の回転速度を直に検知するものでもよい。

速度取得装置２３は、車両１の前後方向の速度Ｖｘを取得している。速度取得装置２３は、プロペラシャフト５や駆動輪７などの回転速度から速度Ｖｘを検知する公知の速度センサを用いることができる。加速度取得装置２４は、車両１の前後方向に作用する加速度Ｇｘ（路面に平行な加速度）を取得している。加速度取得装置２４は、公知のＧセンサを用いることができる。車両１の前後方向に作用する加速度Ｇｘは、車両１の前後方向での速度変化に伴う加速度成分と車両１の姿勢変化に伴う重力加速度成分とが含まれる。

変速ギア段取得装置２５は、トランスミッション４の変速ギア段Ｎｇを取得している。変速ギア段取得装置２５は、車両１のシフトレバーの位置からレバーポジションを取得する公知のポジションセンサを用いることができる。変速ギア段Ｎｇは、トランスミッション４がオートマチックトランスミッションで構成される場合には、演算装置１０からトランスミッション４へ送信される変速指令信号から取得することもできる。ブレーキ取得装置２６は、フットブレーキや排気ブレーキなどのブレーキ装置の作動の有無を示すブレーキ信号Ｓｂｒを取得している。ブレーキ取得装置２６は、フットブレーキペダルや排気ブレーキレバーなどのブレーキ操作装置の作動を検知する公知のセンサを用いることができる。なお、ブレーキ信号Ｓｂｒは、二値信号であり、ブレーキ装置が作動した場合が「１」、ブレーキ装置が作動していない場合が「０」となっている。操舵角取得装置２７は、車両１のステアリングホイールなどの舵取り装置の操舵角δｈを取得している。操舵角取得装置２７は、公知の操舵角センサを用いることができる。

図３に車両パラメータの演算方法として駆動トルクＴｗの演算方法の一例を示す。まず、駆動トルクＴｗを推定する条件が成立したか否かを判定する（Ｓ１１０、Ｓ１２０）。ついで、条件が成立したと判定した場合に、エンジン回転速度Ｎｅとタービン回転速度Ｎｔとに基づいてトルクコンバータ３のタービントルクＴｔを推定する（Ｓ１３０、Ｓ１４０）。ついで、推定したタービントルクＴｔに基づいて駆動トルクＴｗを推定する（Ｓ１５０）。駆動トルクＴｗの演算方法は、車両１の走行中に所定のサンプリング周期で繰り返し行われる。以下に、（Ｓ１１０）～（Ｓ１５０）の各ステップの内容を詳述する。

車両１が走行中か否かを判定するステップ（Ｓ１１０）では、演算装置１０により、各種のパラメータ取得装置の取得値に基づいて車両１が走行中か否かを判定するデータ処理が実行される。このステップでは、速度取得装置２３が取得した車両１の速度Ｖｘが正か否かを判定し、速度Ｖｘが正であれば、車両１が走行中と判定する手法が例示される。なお、速度取得装置２３が取得する速度Ｖｘは、車両１の走行が後退であっても、正の値となる。

ロックアップが解除されたか否かを判定するステップ（Ｓ１２０）では、演算装置１０により、トルクコンバータ３がロックアップ機構によるロックアップが解除された状態か否かを判定するデータ処理が実行される。トルクコンバータ３のロックアップ状態は、演算装置１０が公知のロックアップ機構の制御方法を用いて制御している。この制御によるトルクコンバータ３のロックアップ状態は、ロックアップ信号Ｓｌｕにより判定できる。ロックアップ信号Ｓｌｕは、二値信号であり、トルクコンバータ３がロックアップ機構によりロックアップされた状態を「１」で示し、ロックアップが解除された状態を「０」で示している。

エンジン回転速度Ｎｅとタービン回転速度Ｎｔとを取得するステップ（Ｓ１３０）では、エンジン回転速度取得装置２１により取得したエンジン回転速度Ｎｅと、タービン回転速度取得装置２２により取得したタービン回転速度Ｎｔとが、入出力部を介して、演算装置１０に入力される。エンジン回転速度Ｎｅおよびタービン回転速度Ｎｔは、トルクコンバータ３がロックアップ機構８によるロックアップが解除された状態（Ｓ１２０：ＹＥＳ以後）で取得されたものとする。エンジン回転速度取得装置２１およびタービン回転速度取得装置２２の各々は、所定のサンプリング周期で繰り返しエンジン回転速度Ｎｅやタービン回転速度Ｎｔを取得している。そこで、このステップでは、ロックアップ信号Ｓｌｕが「０」になった時刻以降に取得されたエンジン回転速度Ｎｅおよびタービン回転速度Ｎｔが対象となっている。

タービントルクＴｔを推定するステップ（Ｓ１４０）では、演算装置１０により、エンジン回転速度Ｎｅおよびタービン回転速度Ｎｔに基づいて、タービントルクＴｔを推定するデータ処理が実行される。より具体的に説明すると、まず、演算装置１０は、エンジン回転速度Ｎｅおよびタービン回転速度Ｎｔに基づいて、トルクコンバータ３のトルク比ｔと容量係数Ｃｐとを推定する。ついで、演算装置１０は、推定したトルク比ｔと容量係数Ｃｐとエンジン回転速度Ｎｅとを下記の数式（１）に代入して、タービントルクＴｔを推定する。トルク比ｔと容量係数Ｃｐとの推定には、エンジン回転速度Ｎｅとタービン回転速度Ｎｔとの回転速度の比である速度比ｅ（＝Ｎｅ／Ｎｔ）を用いることが望ましく、速度比ｅとエンジン回転速度Ｎｅとの二つのパラメータを用いることがより望ましい。

図４に例示するブロック図は、タービントルクＴｔを推定するステップ（Ｓ１４０）を示している。トルク比ｔは、トルク比ルックアップテーブル１４を用いて推定されている。容量係数Ｃｐは、容量係数ルックアップテーブル１５を用いて推定されている。

図５に例示するトルク比ルックアップテーブル１４は、速度比ｅおよびエンジン回転速度Ｎｅの各々とトルク比ｔとの予め把握されている相関関係を示している。トルク比ルックアップテーブル１４は、三次元のテーブルであり、Ｘ軸（または、ロウ）が速度比ｅであり、Ｙ軸（または、カラム）がエンジン回転速度Ｎｅであり、Ｚ軸（または、フィールド）がトルク比ｔである。トルク比ルックアップテーブル１４は、演算装置１０の補助記憶部１３に記憶されている。速度比ｅおよびエンジン回転数Ｎｅの各々とトルク比ｔとの相関関係は、予め実験や試験、あるいは、コンピュータシミュレーションにより把握されている。トルク比ｔと速度比ｅとの相関関係は、強い負の相関であり、速度比ｅが大きくなるにつれてトルク比ｔが小さくなっている。また、トルク比ｔとエンジン回転速度Ｎｅとの相関関係は、トルク比ｔと速度比ｅとの相関関係における変化量よりも乏しい変化量ではあるが、同じ速度比ｅでもエンジン回転速度Ｎｅが異なればトルク比ｔも異なっており、強い相関がある。トルク比ｔとエンジン回転数Ｎｅとの相関関係は、概ね正の相関である。

図６に例示する容量係数ルックアップテーブル１５は、速度比ｅおよびエンジン回転速度Ｎｅの各々と容量係数Ｃｐとの予め把握されている相関関係を示している。容量係数ルックアップテーブル１５は、三次元のテーブルであり、Ｘ軸（または、ロウ）が速度比ｅであり、Ｙ軸（または、カラム）がエンジン回転速度Ｎｅであり、Ｚ軸（または、フィールド）が容量係数Ｃｐである。容量係数ルックアップテーブル１５は、演算装置１０の補助記憶部１３に記憶されている。速度比ｅおよびエンジン回転速度Ｎｅの各々と容量係数Ｃｐとの相関関係は、予め実験や試験、あるいは、コンピュータシミュレーションにより把握されている。容量係数Ｃｐと速度比ｅとの相関関係は、図中の下方から上方に向かって凸の曲線となる強い相関がある。容量係数Ｃｐと速度比ｅとの相関関係は、曲線の極点までは正の相関があり、極点を超えると負の相関がある。極点は、トルクコンバータ３の仕様により異なる。曲線の極点までは速度比ｅが大きくなるにつれて容量係数Ｃｐが大きくなっており、極点を超えると速度比ｅが大きくなるにつれて容量係数Ｃｐが小さくなっている。また、容量係数Ｃｐとエンジン回転速度Ｎｅの相関関係は、容量係数Ｃｐと速度比ｅとの相関関係における変化量よりも乏しい変化量ではあるが、同じ速度比ｅでもエンジン回転速度Ｎｅが異なれば容量係数Ｃｐも異なっており、強い相関がある。容量係数Ｃｐとエンジン回転数Ｎｅとの相関関係は、概ね正の相関である。

トルク比ルックアップテーブル１４および容量係数ルックアップテーブル１５は、速度比ｅに比して変化量が乏しいエンジン回転速度Ｎｅを用いずに、速度比ｅとの相関関係のみを示す二次元のテーブルでもよい。ただし、トルク比ｔや容量係数Ｃｐはエンジン回転速度Ｎｅに対しても相関があることから、それらのルックアップテーブルは、速度比ｅおよびエンジン回転速度Ｎｅの各々との相関関係を示す三次元のテーブルが望ましい。それらのルックアップテーブルが三次元のテーブルで構成されることで、容量係数Ｃｐと速度比ｅとの相関関係を示す二次元のテーブルよりもトルク比ｔや容量係数Ｃｐの推定の精度の向上には有利になる。なお、それらのルックアップテーブルは、三次元マップあるいは三次元グラフの形式に限定されずに、速度比ｅ、エンジン回転速度Ｎｅ、および、トルク比ｔや容量係数Ｃｐの各々を数値で示す表の形式でもよい。

図３の駆動トルクＴｗを推定するステップ（Ｓ１５０）では、演算装置１０により、推定したタービントルクＴｔに基づいて、駆動トルクＴｗを推定するデータ処理が実行される。より具体的に説明すると、演算装置１０は、推定したタービントルクＴｔと、トランスミッション４の変速ギア比Ｇｒと、ディファレンシャルギア６の終段ギア比Ｇｆと、トルクコンバータ３から駆動輪７までのトルクの伝達効率ｔｅと、を下記の数式（２）に代入して、駆動トルクＴｗを推定する。

変速ギア比Ｇｒは、変速ギア段取得装置２５により取得されたトランスミッション４の変速ギア段Ｎｇに応じたギア比であり、変速ギア段Ｎｇごとに異なる固定値であり、演算装置１０の補助記憶部１３に記憶されている。終段ギア比Ｇｆは、ディファレンシャルギア６の仕様に応じた固定値であり、演算装置１０の補助記憶部１３に予め記憶されている。伝達効率ｔｅは、公知の推定手法を用いて推定することができる。推定手法としては、トランスミッション４での伝達効率とディファレンシャルギア６での伝達効率とに基づいて推定する手法が例示される。トランスミッション４での伝達効率は、変速ギア段Ｎｇごとに異なっていて、エンジン回転速度ＮｅおよびタービントルクＴｔの各々に対して相関関係がある。そこで、トランスミッション４での伝達効率は、変速ギア段Ｎｇごとに設定されていて、フィールドが伝達効率、ロウがエンジン回転速度Ｎｅ、カラムがタービントルクＴｔの三次元のルックアップテーブルを用いて推定するとよい。トランスミッション４での伝達効率の推定にも用いるルックアップテーブルは、予め実験や試験、あるいは、コンピュータシミュレーションにより作成されて、演算装置１０の補助記憶部１３に記憶されている。

上記の（Ｓ１１０）～（Ｓ１５０）の各ステップにより推定された駆動トルクＴｗは、演算装置１０の補助記憶部１３に記憶される。これで、駆動トルクＴｗの演算方法が完了する。なお、駆動トルクＴｗは時々刻々と変化する車両パラメータであり、全てを補助記憶部１３に保存すると、補助記憶部１３の記憶領域を圧迫することになる。そこで、駆動トルクＴｗの補助記憶部１３に記憶される期間を設定して、その期間の経過後に削除したり、後述する重量ｍの演算方法での重量ｍの推定が完了した後に削除したりするとよい。

以上のように、本実施形態によれば、推定された駆動トルクＴｗが、車両１の走行中に取得可能な実測値であるエンジン回転速度Ｎｅとタービン回転速度Ｎｔとを用いて推定されたタービントルクＴｔを用いて推定されている。エンジン回転速度Ｎｅやタービン回転速度Ｎｔは、分解能が高く、計測精度も高い回転速度センサを用いて取得されており、誤差が小さい変数となっている。それ故、誤差が小さい変数に基づいて推定されたタービントルクＴｔも、誤差が小さくなる。このように、本実施形態は、車両１の制御に使用される目標値や指示値を用いる手法に比して、誤差の要因をより少なくすることで、駆動トルクＴｗを高精度に推定することができる。

図７に車両パラメータの演算方法として車両１の重量ｍの演算方法の一例を示す。まず、推定に要するパラメータを取得または推定する（Ｓ２１０）。ついで、各種のパラメータに基づいて仮推定値Ｍｘを仮推定する（Ｓ２２０）。ついで、推定条件が成立するか否かを判定して（Ｓ２３０）、推定条件が成立したと判定した場合に（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、重量ｍを推定する（Ｓ２４０）。以下に、（Ｓ２１０）～（Ｓ２４０）の各ステップの内容を詳述する。

パラメータを取得するステップ（Ｓ２１０）では、演算装置１０による推定や各種のパラメータ取得装置による取得により、重量ｍの推定に要するパラメータが取得される。重量ｍの推定に要するパラメータは、変数が、速度Ｖｘ、加速度Ｇｘ、駆動トルクＴｗ、路面勾配β、および、回転部分相当量Δｍであり、固定値が、転がり抵抗係数μｒ、駆動輪７の車輪径ｒｗ、空気密度ρ、車両１の前面投影面積Ａｆ、および、空気抵抗係数Ｃｄである。

速度Ｖｘは、速度取得装置２３により取得される。加速度Ｇｘは、加速度取得装置２４により取得される。駆動トルクＴｗは、図３の各ステップ（Ｓ１１０～Ｓ１５０）で示されるデータ処理が演算装置１０により実行されることにより、推定される。

路面勾配βは、演算装置１０により取得した速度Ｖｘおよび加速度Ｇｘに基づいたデータ処理が実行されることにより、推定される。路面勾配βを推定するデータ処理では、公知の路面勾配の推定手法を用いることができる。公知の推定手法としては、取得した加速度Ｇｘと取得した速度Ｖｘの微分値Ｖｘ’と重力加速度ｇとを以下の数式（３）に代入して、路面勾配βを推定する手法が例示される。

加速度取得装置２４として、百分率で表される勾配を出力するＧセンサを用いる場合には、その百分率で表される勾配から換算した車両１の前後方向の加速度Ｇｘが用いられる。また、取得した加速度Ｇｘや速度Ｖｘ、あるいは、推定された路面勾配βに対して、一次遅れのローパスフィルタなどの公知のフィルタにより、センサの機械誤差、路面表面の段差や凹凸、障害物などの影響によるノイズを除去してもよい。加えて、車両１にピッチング運動が生じる場合には、システム同定により作成したピッチングモデルを用いてピッチ角を算出し、そのピッチ角で推定した路面勾配βを補正してもよい。なお、路面勾配βが十分に小さい場合には、逆正弦関数を用いずに、加速度Ｇｘから微分値Ｖｘ’を減算した値を重力加速度ｇで除算した値を路面勾配βとしてもよい。

回転部分相当量Δｍは、トランスミッション４の変速ギア段Ｎｇに基づいたデータ処理が演算装置１０により実行されることにより、推定される。回転部分相当質量Δｍは、車両１の走行中に回転する質量を表しており、トランスミッション４の変速ギア段Ｎｇに応じて変動する値である。回転部分相当質量Δｍの推定には、公知の推定手法を用いることができる。推定手法としては、フィールドが回転部分相当質量Δｍ、ロウが変速ギア段Ｎｇの二次元のルックアップテーブルを用いる手法が例示される。

固定値である、転がり抵抗係数μｒ、駆動輪７の車輪径ｒｗ、空気密度ρ、車両１の前面投影面積Ａｆ、および、空気抵抗係数Ｃｄの各々は、演算装置１０の補助記憶部１３に記憶されている。転がり抵抗係数μｒ、空気密度ρ、および、空気抵抗係数Ｃｄの各々は公知の数値を用いることができる。車輪径ｒｗ、および、前面投影面積Ａｇは、車両１の固有のパラメータであり、車両１ごとに異なる。

仮推定値Ｍｎを仮推定するステップ（Ｓ２２０）では、演算装置１０により、取得したパラメータに基づいて、仮推定Ｍｎを仮推定するデータ処理が実行される。より具体的に説明すると、演算装置１０は、取得したパラメータを下記の数式（４）～（６）に代入して、仮推定値Ｍｎを仮推定する。なお、下記の数式（４）～（６）は、公知の車両１の前後方向の運動方程式を、重量ｍについて整理したものである。車両１の前後方向の運動方程式とは、車両１の運動量と、図１に示す駆動力Ｆｗから空気抵抗力Ｆａ、転がり抵抗力Ｆμ、および、勾配抵抗力Ｆｇを減算した値とが、等しくなることを示したものである。仮推定値Ｍｎは、第一変数φｘと第二変数φｙとの比として表されている。

このステップでは、仮推定値Ｍｎの第一変数φｘと第二変数φｙとが数値化されていれば、仮推定値Ｍｎが数値化されていなくてもよい。そのため、このステップでは、データ処理結果として、第一変数φｘと第二変数φｙとが補助記憶部１３に記憶されていればよい。なお、場合に応じて、仮推定値Ｍｎも数値化して補助記憶部１３に記憶させてもよい。

推定条件が成立したか否かを判定するステップ（Ｓ２３０）では、演算装置１０により、パラメータの値で変化する予め把握している推定への影響度に基づいて、パラメータの値の影響度が基準よりも低くなる値になったか否かを判定するデータ処理が実行される。なお、このステップでの複数のパラメータは、重量ｍの推定に要するパラメータと同一のものも存在するが、異なるものも含んでいる。より具体的に説明すると、演算装置１０は、下記の数式（７）～（１７）で表される複数の判定式を用いて推定条件が成立したか否かを判定する。

推定への影響度は、推定した重量ｍに含まれる誤差の大きさや推定のデータ処理に影響を及ぼす度合いを示す。パラメータの値の影響度が基準より低くなる条件で推定された重量ｍに含まれる誤差は小さくなり、推定のデータ処理も完了する。一方で、パラメータの値の影響度が基準より高くなる条件で推定された重量ｍに含まれる誤差は大きくなるか、推定のデータ処理が中断して完了しない。推定のデータ処理の中断は、必要なパラメータが取得できない場合などに生じる。この影響度の程度は、当業者であれば、公知の種々の文献、多数の実験や試験データの蓄積やコンピュータシミュレーション結果の蓄積などに基づいて概ね把握されている。下記の数式（７）～（１７）の判定式はこのような当業者の知見を利用している。影響度の基準は任意に設定することができ、推定した重量ｍに求められる精度に応じて設定すればよい。

数式（７）の判定式は、ブレーキ信号Ｓｂｒをパラメータとし、ブレーキ装置が作動して（Ｓｂｒ＝１）、ブレーキ装置による制動力が車両１に付与された場合を影響度が高いと見做し、ブレーキ装置が作動しておらず（Ｓｂｒ＝０）、制動力が車両１に付与されていない場合を影響度が基準よりも低いと見做している。数式（８）の判定式は、ロックアップ信号Ｓｌｕをパラメータとし、ロックアップ状態（Ｓｌｕ＝１）を影響度が高いと見做し、ロックアップが解除された状態（Ｓｌｕ＝０）を影響度が基準よりも低いと見做している。より詳細には、ロックアップ状態ではタービントルクTｔを推定することが不可能であり、重量ｍも推定することが不可能な状態である。

数式（９）は、トランスミッション４の変速ギア段Ｎｇが、車両１の発進時に使用される２速であることを示している。数式（９）の判定式は、変速ギア段Ｎｇをパラメータとし、変速ギア段Ｎｇが２速以外で、車両１が発進時以外の走行状態である場合を影響度が高いと見做し、変速ギア段Ｎｇが２速で車両１が発進時の走行状態を含む走行状態である場合を影響度が基準よりも低いと見做している。数式（９）の判定式のみでは、車両１が発進時の走行状態であるかを判定することはできない。そこで、数式（９）と他の判定式を用いて車両１が発進時の走行状態であることを特定してもよい。他の判定式としては、速度Ｖｘが所定の閾値以下であることを示す判定式が例示される。なお、車両１の発進時に使用される変速ギア段Ｎｇは２速に限定されるものではなく、他の変速ギア段（例えば、１速）を使用してもよい。

数式（１０）の速度閾値Ｖｍｉｎは、速度取得装置２３により取得可能な速度Ｖｘの下限値を示している。数式（１０）の判定式は、速度Ｖｘをパラメータとし、速度Ｖｘが速度閾値Ｖｍｉｎ以下の場合を影響度が高いと見做し、速度Ｖｘが速度閾値Ｖｍｉｎよりも速い場合を影響度が基準よりも低いと見做している。数式（１１）の駆動力閾値Ｆｍａｘは、予め実験や試験、コンピュータシミュレーションにより求められている。数式（１１）の判定式は、駆動力Ｆｗ（駆動トルクＴｗ／車輪径ｒｗ）をパラメータとし、駆動力Ｆｗが駆動力閾値Ｆｍａｘ以下の場合を影響度が高いと見做し、駆動力Ｆｗが駆動力閾値Ｆｍａｘよりも大きい場合を影響度が基準よりも低いと見做している。数式（１２）の判定式は、駆動力Ｆｗの単位時間あたりの変位ΔＦｗをパラメータとして、その変位ΔＦｗが負である場合（駆動力Ｆｗが減少傾向の場合）に影響度が高いと見做して、その変位ΔＦｗがゼロあるいは正である場合に影響度が基準よりも低いと見做している。

数式（１３）の範囲（最小値Ｍｍｉｎ～最大値Ｍｍａｘ）は、最小値Ｍｍｉｎが車両１の最小積載時の重量を示し、最大値Ｍｍａｘが車両１の最大積載時の重量を示している。なお、最小値Ｍｍｉｎおよび最大値Ｍｍａｘの各々は、計測誤差を考慮して、最小積載時の重量から計測誤差分を減らし、最大積載時の重量に計測誤差分を加えて範囲を広げてもよい。数式（１３）の判定式は、仮推定値Ｍｎ（第二変数φｙ／第一変数φｘ）をパラメータとし、仮推定値Ｍｎが範囲から外れた場合を影響度が高いと見做して、仮推定値Ｍｎが範囲に収まった場合を影響度が基準よりも低いと見做している。

数式（１４）の範囲（０．０～０．９５）は、予め実験や試験、コンピュータシミュレーションにより求められている。数式（１４）の判定式は、速度比ｅをパラメータとして、速度比ｅが範囲（０～０．９５）から外れた場合を影響度が高いと見做して、速度比ｅが範囲に収まった場合を影響度が基準よりも低いと見做している。数式（１５）の判定式は、速度比ｅの単位時間あたりの変位Δｅをパラメータとして、その変位Δｅが負である場合（速度比ｅが減少傾向の場合）に影響度が高いと見做して、その変位Δｅがゼロあるいは正である場合に影響度が基準よりも低いと見做している。

数式（１６）の操舵角閾値δｍａｘは、駆動輪７に作用する横力の前後方向成分が大きく影響する操舵角を示している。数式（１６）の判定式は、操舵角δｈの絶対値をパラメータとして、操舵角δｈの絶対値が操舵角閾値δｍａｘ以上の場合を影響度が高いと見做して、操舵角δｈの絶対値が操舵角閾値δｍａｘよりも小さい場合を影響度が基準よりも低いと見做している。数式（１７）の勾配閾値Δβｍａｘは、路面勾配βの推定精度が低下する路面勾配βの単位時間あたりの変位Δβを示している。数式（１７）の判定式は、その変位Δβの絶対値をパラメータとして、その変位Δβの絶対値が勾配閾値Δβｍａｘ以上の場合に影響度が高いと見做して、その変位Δβの絶対値が勾配閾値Δβｍａｘよりも小さい場合に影響度が基準よりも低いと見做している。

推定条件が成立したか否かの判定は、上記の数式（７）～（１７）の判定式に限定されるものでは無く、推定への影響度に基づいて、他の判定式を追加してもよい。また、状況に応じて、上記の数式（７）～（１７）の判定式のうちからいくつかの判定式を削除してもよい。ただし、推定条件は少なくとも上記の数式（１３）の判定式を含むことが望ましい。

重量ｍを推定するステップ（Ｓ２４０）では、演算装置１０により、上記の推定条件が成立したときの仮推定値Ｍｎに基づいて、重量ｍを推定するデータ処理が実行される。このステップでは、上記の推定条件が成立したときの仮推定値Ｍｎを重量ｍとして出力してもよいが、仮推定値Ｍｎの仮推定で用いた各パラメータ（速度Ｖｘ、加速度Ｇｘ、駆動トルクＴｗ、および、路面勾配β）に、計測誤差が含まれている可能性がある。そこで、このステップでは、重量ｍを推定するデータ処理として、平準化処理を用いることが望ましい。

平準化処理では、演算装置１０により、重量ｍとして推定条件が成立したときの仮推定値Ｍｎを平準化した値を算出するデータ処理が実行される。平準化処理は、各パラメータ取得装置のサンプリング周期での平準化（対象を一つの仮推定値Ｍｎとした平準化）でもよく、上記の（Ｓ２１０～Ｓ２３０）の各ステップが複数回繰り返される所定の期間（サンプリング周期×繰り返しの回数）での平準化（対象を複数の仮推定値Ｍｎとした平準化）でもよい。所定の期間としては、推定条件が成立してから（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、複数回の（Ｓ２１０～Ｓ２３０）の各ステップが複数回繰り返された後に推定条件が不成立になるまで（Ｓ２３０：ＮＯ）の期間が例示される。このように、推定条件が成立してから推定条件が不成立になるまでの期間を用いることで、平準化の対象となる複数の仮推定値Ｍｎが時間的に連続したものになる。平準化処理では、公知の平準化の手法を用いることができる。平準化の手法としては、サンプリング周期や所定の期間での平均値、中央値、あるいは、中間値などを用いる手法、ＲＬＳ（再帰的最小二乗）アルゴリズムやＬＭＳ（最小平均二乗）アルゴリズムなどの適応アルゴリズムを利用した適応フィルタを用いる手法が例示される。

本実施形態では、一例として仮推定値Ｍｎの第一変数φｘの平均値と第二変数φｙの平均値と比の値を重量ｍとして算出する手法を用いている。この手法では、仮推定値Ｍｎの第一変数φｘおよび第二変数φｙの各々が独立変数を時間とする関数であることから、第一変数φｘを時間で積分した積分値と第二変数φｙを時間で積分した積分値とを使用した下記の数式（１８）を用いている。下記の数式（１８）では、ｓをサンプリング周期または所定の期間（サンプリング周期×繰り返しの回数）とする。

以上のように、本実施形態によれば、前述した駆動トルクＴｗの演算方法により推定された高精度の駆動トルクＴｗを重量ｍの推定に用いることで、重量ｍも高精度に推定することが可能となる。このような高精度に推定された駆動トルクＴｗや重量ｍを用いることで、より高精度の車両１の制御が具現化される。

本実施形態は、重量ｍとして、仮推定値Ｍｎを平準化した値を出力している。それ故、推定に要するパラメータ（速度Ｖｘ、加速度Ｇｘ、駆動トルクＴｗ、路面勾配β）に計測誤差が含まれていたとしても、その計測誤差の影響を低減することができる。

また、本実施形態は、重量ｍを推定する前提として、推定条件が成立したか否かを判定し、推定した重量ｍに含まれる誤差の大きさに影響を及ぼす度合いが高い状況では、重量ｍの推定が許可されない。このように、重量ｍの推定を許可する条件を設けることで、より適した推定条件下で重量ｍが推定されることになり、重量ｍの推定の精度の向上には有利になる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の車両パラメータの演算装置および演算方法は特定の実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ 車両
２ エンジン
３ トルクコンバータ
４ トランスミッション
５ プロペラシャフト
６ ディファレンシャルギア
７ 駆動輪
１０ 演算装置
２１ エンジン回転速度取得装置
２２ タービン回転速度取得装置
２３ 速度取得装置
２４ 加速度取得装置

Claims (6)

1. エンジンとトランスミッションとの間にトルクコンバータが介在する車両の走行中に、駆動輪に伝達される駆動トルクを推定する車両パラメータの演算装置において、
   前記トルクコンバータのロックアップが解除された状態で、エンジン回転速度取得装置が取得した前記エンジンのエンジン回転速度、および、タービン回転速度取得装置が取得した前記トルクコンバータのタービン回転速度に基づいて、前記トルクコンバータのタービントルクを推定するデータ処理と、推定した前記タービントルクに基づいて、前記駆動トルクを推定するデータ処理と、を実行する構成であり、
   前記エンジン回転速度、前記エンジン回転数および前記タービン回転速度の速度比の各々と前記トルクコンバータのトルク比との予め把握されている相関関係を示すルックアップテーブルと、前記エンジン回転速度、前記速度比の各々と前記トルクコンバータの容量係数との予め把握されている相関関係を示すルックアップテーブルと、の二つのルックアップテーブルを有していて、
   前記タービントルクを推定するデータ処理では、前記エンジン回転速度および前記速度比と前記二つのルックアップテーブルとが用いられて、前記トルク比および前記容量係数の各々が推定され、推定された前記トルク比および前記容量係数に基づいて前記タービントルクが推定されることを特徴とする車両パラメータの演算装置。
2. 推定した前記駆動トルクを含むパラメータに基づいて、前記車両の重量を推定するデータ処理を実行する請求項１に記載の車両パラメータの演算装置。
3. 前記車両の重量を推定するデータ処理では、前記パラメータに基づいて前記車両の重量を仮推定した仮推定値を出力するデータ処理と、前記車両の重量として前記仮推定値を平準化した値を算出するデータ処理と、を実行する請求項２に記載の車両パラメータの演算装置。
4. 前記仮推定値は、前記車両の前後方向の運動方程式を変形して得られた第一変数と第二変数との比で表されており、前記平準化した値を算出するデータ処理では、前記第一変数の平均値と前記第二変数の平均値との比の値として前記車両の重量が算出される請求項３に記載の車両パラメータの演算装置。
5. エンジンとトランスミッションとの間にトルクコンバータが介在する車両の走行中に、前記トルクコンバータのロックアップが解除された状態で、前記エンジンのエンジン回転速度および前記トルクコンバータのタービン回転速度を取得し、
   取得した前記エンジン回転速度、前記エンジン回転数および前記タービン回転速度の速度比、前記エンジン回転速度および前記速度比の各々と前記トルクコンバータのトルク比との予め把握されている相関関係を示すルックアップテーブル、前記エンジン回転速度および前記速度比の各々と前記トルクコンバータの容量係数との予め把握されている相関関係を示すルックアップテーブル、を用いて、前記トルク比および前記容量係数の各々を推定し、
   推定した前記トルク比および前記容量係数に基づいて、前記トルクコンバータのタービントルクを推定し、
   推定した前記タービントルクに基づいて、前記車両の走行中に駆動輪に伝達される駆動トルクを推定することを特徴とする車両パラメータの演算方法。
6. 推定した前記駆動トルクを含むパラメータに基づいて、前記車両の重量を推定する請求項５に記載の車両パラメータの演算方法。

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