JPH06109599A - 車両質量並びに走行抵抗の決定方法およびその装置 - Google Patents

車両質量並びに走行抵抗の決定方法およびその装置

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JPH06109599A
JPH06109599A JP5160376A JP16037693A JPH06109599A JP H06109599 A JPH06109599 A JP H06109599A JP 5160376 A JP5160376 A JP 5160376A JP 16037693 A JP16037693 A JP 16037693A JP H06109599 A JPH06109599 A JP H06109599A
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acceleration
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 走行時に車両質量と走行抵抗を正確に決定す
る方法および装置を提供する。 【構成】 本発明によれば、トラクションによってその
縦方向に移動する自動車の質量は、少なくとも２つの縦
加速度[a(t1)、a(t2)]を少なくとも２つの異なる時点[t
1、t2]で検出すること、およびこれらの時点[t1、t2]で存
在するトラクション[F(t2)、F(t1)]を検出することによ
って定められる。トラクションの差[F(t2)―F(t1)]と縦
加速度の差[a(t2)―a(t1)]から車両質量が定められる。
さらにこのように定められた車両質量から車両の現在の
走行抵抗[Fw(ti)]が求められる。そのために現在のトラ
クション[Fi]と現在の推進加速度[ai]および定められた
車両質量[m]の積との差が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は請求項１ないし９に記載
のトラクションにより縦方向に移動する自動車の質量と
走行抵抗を決定する方法およびその装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】車両の様々な部品システムの閉ループお
よび／または開ループ制御プロセスを最適にするために
は、その時の車両質量を正確に知ることが重要である。
【０００３】その場合に、車両の平均的な積載に基づい
て車両質量を求め、その車両質量を固定の閉ループおよ
び／または開ループ制御パラメータとして入力すること
ができる。
【０００４】例えば車両の静止状態における、ばね変位
量、すなわち車輪ユニットと車両本体間の距離を決定す
ることにより、車両質量の現在値を正確に決定すること
ができる。そのためには、もちろんそれ相応のセンサが
必要である。さらに走行の間も、ばね変位量を測定する
ことができ、それによって車両質量の推定が可能にな
る。しかしこの方法は次の影響によって障害を受ける： ・ばね変位量は垂直方向に作用する力によって、かつ重
力によらずに決定される。そのため、傾斜路面では構造
的な誤りが発生する。 ・走行の間、ばね変位量は大きな動的変動を受ける。従
って車両質量を決定するためには、対応した長さの時定
数でフィルタリングすることが必要である。
【０００５】車両の走行抵抗は、例えば車両速度に従っ
て所定の固有特性値として求めることができる。
【０００６】ＤＥ−ＯＳ４１３８８２２号公報には、走
行抵抗検出装置が示されており、この装置においては自
動車の走行抵抗はエンジン回転トルクと車両加速度に基
づいて検出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、簡単
な方法で走行の間に車両質量と車両の走行抵抗について
出来る限り正確な値を決定することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば、トラクションによってその縦方向
へ移動する自動車の質量は、少なくとも２つの縦加速度
［ａ（ｔ１）、ａ（ｔ２）］を少なくとも２つの異なる
時点［ｔ１、ｔ２］で検出し、これらの時点［ｔ１、ｔ
２］で存在するトラクション［Ｆ（ｔ１）、Ｆ（ｔ
２）］を検出することにより決定される。さらに、トラ
クションの差［Ｆ（ｔ２）―Ｆ（ｔ１）］と縦加速度の
差［ａ（ｔ２）―ａ（ｔ１）］から車両質量が決定され
る。。
【０００９】本発明によればさらに、このようにして定
められた車両質量から車両の現在の走行抵抗［Ｆｗ（ｔ
ｉ）］を求めることができる。そのために現在のトラク
ションと、現在の推進加速度［ａｉ］と所定の車両質量
［ｍ］の積との差が形成される。
【００１０】
【作用】本発明の利点は、トルクおよびトランスミッシ
ョン特性がわかっている自動車において走行ダイナミッ
ク変量、すなわち実効質量および走行抵抗を他のセンサ
を用いずに定めることができることにある。これら２つ
の変量を知ることによって、例えば以下のような利点が
得られる：
【００１１】−変化する走行抵抗（例えば走行路の傾斜
の変化）は速度制御装置（クルーズコントローラ）の外
乱量である。車両速度を安定的に制御するためにはこの
装置の時定数を任意に短く選択することはできないの
で、これらの外乱量によって目標速度からの偏差が生じ
ることになる。それに対して走行抵抗がわかっている場
合には、この走行抵抗を予めパイロット制御において考
慮することができる。
【００１２】−走行ダイナミクス制御［ブレーキおよび
／またはトラクションコントロールシステム（ＡＢＳ、
ＡＳＲ）、後車輪操舵、前車輪操舵など］は車両質量お
よび／または走行抵抗がわかっている場合に最適化する
ことができる。
【００１３】−車両質量は最適なタイヤ圧力を求めるた
めに重要である。
【００１４】−自動トランスミッション制御の切り替え
は車両質量および／または走行抵抗がわかっている場合
に最適化される。
【００１５】本発明の好ましい実施例は、車両質量
［ｍ］を定めるためにトラクションの差［Ｆ（ｔ２）―
Ｆ（ｔ１）］を縦加速度の差［ａ（ｔ２）―ａ（ｔ
１）］で割り算することにある。
【００１６】さらに時点［ｔ１、ｔ２］間の時間［ｄｅ
ｌｔａＴ＝ｔ２―ｔ１］はその車両に関して固定的に調
節された固有値である場合もあり、あるいはこの時間
は、本発明の他の実施例においては、車両の走行状態を
調節しおよび／または表す変量に従って選択することが
できる。
【００１７】本発明の他の好ましい実施例は、加速度の
差車両質量を定めるために、縦加速度の差［｜ａ（ｔ
２）―ａ（ｔ１）｜］が所定のしきい値［ｄｅｌｔａ
Ａ］を越えた場合の、縦加速度［ａ（ｔ１）、ａ（ｔ
２）］とそれに属するトラクション［Ｆ（ｔ１）、Ｆ
（ｔ２）］の値のみを使用することにある。その場合に
しきい値［ｄｅｌｔａＡ］はそれぞれの車両について固
定的に調節された固有値としてもよく、あるいは車両の
走行状態を調節しおよび／または表す変量に従って選択
することもできる。
【００１８】
【実施例】以下に添付図面を参照しながら、本発明に基
づいて構成された車両質量ならびに走行抵抗の決定方法
および装置について詳細に説明するが、後述する実施例
をよく理解できるようにするために、まず本発明の基礎
を詳細に説明する。
【００１９】与えられる車両加速度ａに必要な車輪のト
ラクションＦ（すべての車輪にわたる合計）は、 Ｆ＝ｍ＊ａ＋Ｆｗ （１）、 によって与えられ、その場合に、ｍは荷重を含む実効車
両質量であり、Ｆｗはすべての走行抵抗（空気抵抗、回
転抵抗、斜面偏位による抵抗）の合計である。その場合
に、荷重を含む実効車両質量は実際の車両質量より大き
いことに注意しなければならない。というのは速度に依
存して回転する車両質量の成分は車両の縦方向において
より大きい見せかけの慣性を有するからである。さらに
車両加速度ａは、走行距離ｘの２次導関数、すなわちｄ
2ｘ／ｄｔ2として定義される。この場合、この車両加速
度を、例えば慣性センサによって求められた加速度、す
なわち傾斜に関連する斜面偏位による抵抗を含んだ加速
度と取り違えてはならない。従って式（１）においては
Ｆとａは既知であると仮定され、変量ｍとＦｗは未知で
ある。
【００２０】加速度ａは、測定可能な車両速度を時間に
従って微分することによって計算することができる。ト
ラクションＦも同様に定めることができる。それは例え
ばエンジントルク、トランスミッション減速比、軸伝導
比および車輪半径から得られ、その場合に減速比と摩擦
損失および増幅はトルクコンバータが設けられている場
合にはそれによって考慮することができ、かつそうすべ
きである。エンジントルクは例えば測定されたデータマ
ップの形式で、吸気量、回転数、エンジン温度などエン
ジンパラメータの関数として格納することができ、トル
クインターフェイスを有する従来のエンジン制御の場合
にはそのまま使用できるものである。
【００２１】車両の縦運動は時間に関係する関数Ｆ
（ｔ）とａ（ｔ）によって特徴付ることができる。短い
時間内に加速が著しく変化するまで（例えば運転者が急
激に燃料を与える）待機し、変化の開始の時点をｔ１と
し、この時点に属するトラクションおよび加速の値がＦ
１＝Ｆ（ｔ１）およびａ１＝ａ（ｔ１）として格納され
る。時点ｔ１の出来る限り直後にある時点ｔ２でトラク
ションおよび加速の値Ｆ２＝Ｆ（ｔ２）およびａ２＝ａ
（ｔ２）が格納される。式（１）によればこれら２つの
時点に関して次の式が成立する： Ｆ１＝ｍ＊ａ１＋Ｆｗ１ （２ａ） Ｆ２＝ｍ＊ａ２＋Ｆｗ２ （２ｂ）
【００２２】時点ｔ１とｔ２が充分に近接しており、そ
れによって車両速度がまだ大きく変化していない場合に
は、この短い期間の間に走行抵抗は余り変化していない
と仮定することができる。従って、Ｆｗ１とＦｗ２を等
しくすることができ、式（２ａ）と（２ｂ）の引算によ
って次の式が得られる： ｍ＝（Ｆ２―Ｆ１）／（ａ２―ａ１） （３）
【００２３】式（３）から明らかなように、処理を正確
にするためにははっきりとした差ａ２―ａ１が必要であ
る。さらに走行抵抗は２つの時点ｔ１とｔ２間で著しく
変化してはならない。処理の精度は、それぞれ加速度の
飛躍が大きい場合に定めることを繰り返し、個々の結果
を適当にフィルタリングする場合に、著しく向上する。
【００２４】車両質量が式（３）に従って定められる場
合には、車両質量は走行中は飛躍的には変化しないとい
う妥当な仮定に基づいて、式（１）に従って各時点ｔで
走行抵抗を計算することができる： Ｆｗ（ｔ）＝Ｆ（ｔ）―ｍ＊ａ（ｔ） （４）
【００２５】次に添付図面を参照しながら、本発明方法
ないし本発明装置に関する一実施例について詳細に説明
する。まず、図１と２を用いて車両質量を定めることに
ついて説明する。
【００２６】図１では、第１の手段１１によって車両の
現在の縦加速度が検出される。その場合に例えば車両の
走行距離を検出することができる。そのために特に、ブ
レーキまたはトラクションコントロールシステムを搭載
した車両で得られる車輪回転数を使用することができ
る。このようにして測定された走行距離を２次微分する
ことによって、第１の手段１１の所望の出力信号ａ（ｔ
ｉ）、すなわち時点ｔｉにおける車両縦加速度ａの現在
の値を表す出力信号ａ（ｔｉ）が得られる。第２の手段
１２によって現在のトラクションＦ（ｔｉ）が検出され
る。上述したように、トラクションＦはエンジン回転
数、トランスミッション減速比、軸伝導比および車輪半
径から定めることができ、その場合にトルクコンバータ
が設けられている場合にはそれを用いて減速比において
摩擦損失と増幅を共に考慮することができ、かつそうす
ることが必要である。エンジントルクは例えば測定され
たデータマップの形式で、吸気、回転数、エンジン温度
などエンジンパラメータの関数として格納することがで
きる。その場合に好ましくはすでに存在しているトルク
インターフェイスを有する電子エンジン制御装置の信号
にフィードバックが行われる。
【００２７】現在の縦加速度ａ（ｔｉ）と付随する現在
のトラクションＦ（ｔｉ）の信号は第１の計算ユニット
１３へ供給される。このようにして検出されたトラクシ
ョンと縦加速度の値は計算ユニット１３において異なる
時点ｔ１とｔ２で演算される。その場合に特に、トラク
ションの差［Ｆ（ｔ２）―Ｆ（ｔ１）］が縦加速度の差
［ａ（ｔ２）―ａ（ｔ１）］で割り算される。計算ユニ
ット１３の出力側には上述の式（３）に従って、実際の
車両質量を表す信号ｍａｎが出力される。実際の車両質
量のこの値は、閉および／または開ループ制御関数を最
適化するために実際の車両質量を必要とする車両の閉お
よび／または開ループ制御システム１４へ供給される。
【００２８】図２は車両質量ｍを定める数量的なアルゴ
リズムを示すものであって、これは例えば図１のブロッ
ク１３内に格納しておくことができる。第１のステップ
２１において縦加速度ａ１とトラクションＦ１が検出さ
れる。所定のサイクル時間ｄｅｌｔａＴの待機（ステッ
プ２２）後に、ステップ２３において時点ｔ２における
縦加速度ａ２とトラクションＦ２が検出される。次のス
テップ２４においては、検出された縦加速度の差の大き
さ｜ａ２―ａ１｜がしきい値ｄｅｌｔａＡより大きいか
どうかがチェックされる。縦加速度の差の大きさがしき
い値ｄｅｌｔａＡを越えている場合には、ステップ２５
において式（３）ないしは計算ユニット１３の計算規則
に従って車両質量ｍの計算と、場合によってはフィルタ
リングが行われる。縦加速度の差の大きさがしきい値ｄ
ｅｌｔａＡより小さい場合には、直接ステップ２６へ進
んで、そこで縦加速度と推進力の最後に検出した値を時
間ｄｅｌｔａＴの経過後の次のサイクルの開始値として
設定する。なお、サイクル時間ｄｅｌｔａＴおよび／ま
たはしきい値ｄｅｌｔａＡは調節された固定値としても
よく、あるいは車両の走行状態を調節しおよび／または
表す変量に従って選択可能にすることもできる。この種
の変量は例えば車両縦速度、車両縦加速度とすることが
できる。
【００２９】図３において符号１１と１２はすでに説明
した縦加速度ａ（ｔｉ）とトラクションＦ（ｔｉ）を検
出する第１と第２の手段と見なされる。これらの信号の
他に第２の計算ユニット３１には、すでに説明した車両
質量の実際の値を表す第１の計算ユニット１３の出力信
号ｍが供給される。第２の計算ユニット３１では３つの
入力信号が式（１）に従って乗算される。計算ユニット
３１の出力側には、車両の現在の走行抵抗を表す信号Ｆ
ｗ（ｔｉ）が出力される。走行抵抗のこの値は、閉およ
び／または開ループ制御関数を最適化するために実際の
走行抵抗を必要とする閉および／または開ループ制御シ
ステム３２へ供給することができる。
【００３０】図４には走行抵抗を求める数量的なアルゴ
リズムが記載されている。第１のステップ４１において
はサイクル時間ｄｅｌｔａＴの経過後にステップ４２が
能動化されて、その中で車両の質量ｍが判明しているか
どうかが検出される。車両の現在の質量ｍがわかってい
る場合には（上述の手段１３の出力信号）、ステップ４
４において縦加速度ａ２とトラクションＦ２が検出され
る。現在の質量ｍがわかっていない場合には、ステップ
４３で質量の代替値が使用される。この代替値は例えば
その前の測定に基づく値とすることができる。ステップ
４４における実際の縦加速度と実際のトラクションの測
定後にステップ４５において、実際のトラクションと実
際の縦加速度および実際の車両質量ないし車両質量の代
替値から積を形成することによって走行抵抗が計算され
る。次の走行抵抗の計算はその後サイクルｄｅｌｔａＴ
の経過後に実施される（ステップ４１）。その場合にも
サイクル時間ｄｅｌｔａＴは固定的に調節してもよく、
あるいは車両の走行状態を調節しおよび／または表す変
量に従って選択することもできる。
【００３１】閉および／または開ループ制御関数を最適
化するために現在の車両質量ないし現在の走行抵抗を必
要とする閉および／または開ループ制御システム１４お
よび３２としては、特に車両の走行ダイナミクス、シャ
シ、操舵、制動操作および／またはトラクションの閉／
開ループ制御システムを挙げることができる。さらに車
両質量と走行抵抗の値は、タイヤ圧の目標量を求めるた
め、および／または電子的なトランスミッション制御装
置を調節するために使用することができる。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、トルクおよびトランスミッション特性がわか
っている自動車において走行ダイナミック変量、すなわ
ち実効質量および走行抵抗を他のセンサを用いずに定め
ることができる。求められた車両質量および走行抵抗
は、例えば速度制御装置のパイロット制御、走行ダイナ
ミクス制御［ブレーキおよび／またはトラクションコン
トロールシステム（ＡＢＳ、ＡＳＲ）、後車輪操舵、前
車輪操舵など］、タイヤ圧力制御、自動トランスミッシ
ョン制御の切り替え制御などを最適化するために用いる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両質量と走行抵抗を定めるための本発明のブ
ロック回路図である。
【図２】車両質量と走行抵抗を定めるための数量的アル
ゴリズムを示すフローチャートである。
【図３】車両質量と走行抵抗を定めるための本発明のブ
ロック回路図である。
【図４】車両質量と走行抵抗を定めるための数量的アル
ゴリズムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１ 第１の手段 １２ 第２の手段 １３ 第１の計算ユニット １４ 閉／開ループ制御システム ３１ 第２の計算ユニット ３２ 閉／開ループ制御システム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 7/14 8211−3Ｄ Ｇ０１Ｄ 1/16 7809−2Ｆ Ｇ０１Ｌ 5/13 8505−2Ｆ Ｇ０１Ｐ 3/00 9010−2Ｆ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも２つの異なる時点（ｔ１、ｔ
    ２）で少なくとも２つの縦加速度［ａ（ｔ１）、ａ（ｔ
    ２）］を検出し、 これらの時点［ｔ１、ｔ２］で存在するトラクション
    ［Ｆ（ｔ１）、Ｆ（ｔ２）］を検出し、 トラクションの差［Ｆ（ｔ２）―Ｆ（ｔ１）］と縦加速
    度の差［ａ（ｔ２）―ａ（ｔ１）］から車両質量［ｍ］
    を決定することから成る、トラクションにより縦方向に
    移動する自動車の質量を決定する方法。
  2. 【請求項２】 前記車両質量［ｍ］を決定するべく、前
    記トラクションの差［Ｆ（ｔ２）―Ｆ（ｔ１）］が前記
    縦加速度の差［ａ（ｔ２）―ａ（ｔ１）］で割り算され
    ることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記時点［ｔ１、ｔ２］間の時間［ｄｅ
    ｌｔａＴ＝ｔ２―ｔ１］がその車両について固定的に調
    節された値であるか、あるいは前記時点［ｔ１、ｔ２］
    間の時間［ｄｅｌｔａＴ＝ｔ２―ｔ１］が車両の走行状
    態を調節しおよび／または表す変量に従って選択可能で
    あることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記縦加速度の差［｜ａ（ｔ２）―ａ
    （ｔ１）｜］が所定のしきい値［ｄｅｌｔａＡ］を越え
    た場合の加速度［ａ（ｔ１）、ａ（ｔ２）］および付随
    するトラクション［Ｆ（ｔ１）、Ｆ（ｔ２）］の値のみ
    が前記車両質量を決定するために使用されることを特徴
    とする請求項１、２または３のいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記しきい値［ｄｅｌｔａＡ］がその車
    両に固定的に調節された値であるか、あるいは前記しき
    い値［ｄｅｌｔａＡ］が車両の走行状態を調節しおよび
    ／または表す変量に従って選択可能であることを特徴と
    する、請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記決定された車両質量［ｍ］が、車両
    の現在の走行抵抗［Ｆｗ（ｔｉ）］を決定するために使
    用されることを特徴とする、請求項１、２、３、４また
    は５のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記現在の走行抵抗［Ｆｗ（ｔｉ）］を
    決定するために、現在のトラクション［Ｆｉ］と、現在
    の推進加速度［ａｉ］と前記決定された車両質量［ｍ］
    の積との差が形成されることを特徴とする、請求項６に
    記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記決定された車両質量［ｍ］または前
    記決定された走行抵抗［Ｆ（ｔｉ）］が、車両の走行ダ
    イナミクスを閉／開ループ制御するため、特にシャシ、
    操舵、制動操作および／または推進を閉／開ループ制御
    するため、および／またはタイヤ圧力の目標量を求める
    ため、および／または電子的トランスミッション制御の
    ために利用されることを特徴とする、請求項１、２、
    ３、４、５、６または７のいずれかに記載の方法。
  9. 【請求項９】 請求項１に記載の方法を実施する装置に
    おいて、 縦加速度［ａ（ｔ１）、ａ（ｔ２）］を検出する第１の
    手段［１１］と、 縦加速度に付随するトラクション［Ｆ（ｔ１）、Ｆ（ｔ
    ２）］を検出する第２の手段［１２］と、 トラクションの差［Ｆ（ｔ２）―Ｆ（ｔ１）］と縦加速
    度の差［ａ（ｔ２）―ａ（ｔ２）］から車両質量［ｍ］
    を決定する第３の手段［１３］が設けられていることを
    特徴とする装置。
  10. 【請求項１０】 請求項６に記載の方法を実施する装置
    において、 縦加速度［ａ（ｔｉ）］を検出する第１の手段［１１］
    と、 縦加速度に付随するトラクション［Ｆ（ｔｉ）］を検出
    する第２の手段［１２］と、 前記検出されたトラクションと前記検出された縦加速度
    から車両質量［ｍ］を決定する第３の手段［１３］と、 前記決定された車両質量［ｍ］、前記検出された縦加速
    度［ａ（ｔｉ）］および前記検出されたトラクション
    ［Ｆ（ｔｉ）］から現在の走行抵抗［Ｆｗ（ｔｉ）］を
    決定する第４の手段［１４］が設けられていることを特
    徴とする装置。
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