JPS63222225A - 車両重量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は車両重量測定装置に関し、特に車両の走行時に
、その積荷自体又は積荷を含めた車両全体の重量を測定
する装置に関するものである。

〔従来の技術］ 最近の自動車には、運転車にギヤ操作方法（シフトアッ
プ、シフトダウン）を指示する装置が取付けられている
が、これを正確に実行するには車両の重量を正確に知る
必要がある。

また、車両の積載重量が過大になると車両自体の運転性
能に支障を来し、交通事故の原因になるばかりでなく車
両や道路の傷みの要因となるので、常に車両の重量を知
っておく必要がある。

車両の重量を測定する方法としては、高速道路の料金所
等において車両をのせる軸重計（例えば特開昭５９−２
０４７２４号公報）があるが、これは車両の移動中には
測定できず、貨物車両のように車両の規模が大きくなれ
ばなるほど測定設備が大規模になってしまい費用も嵩む
ので一般的な方法ではない。

そこで、車高を測定することによって荷重を求める方法
や、例えば特開昭５９−１５５７２２号公報のように車
両の車軸に生じた歪量を測定して積載重量を測定する自
重計が提案されている。

一方、特開昭５９−１６０７２０号公報では、走行する
車両の変速機のギヤ段制御のために車両の重量を測定し
ている。即ち、アクセルペダルの踏み込み量及びエンジ
ンの回転数を検出し、予め記憶しておいたエンジン特性
曲線から２地点での車両の駆動力Ｆ、　、Ｆ、を求め、
また、車輪の回転数から車両の加速度α１、α２を２つ
の時点において求める。そして、求めた２つの駆動力Ｆ
＋、ＦｚＯ差と２つの加速度α１、α２の差との比（Ｆ
、−Ｆｔ）／（α１−α２）から車両の質ＩＭを求めて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の車高を測定することによって荷重を求める方法は
、停車中で然も振動の少ない場合にのみ測定可能な方法
であり、また特開昭５９−１５５７２２公報等による車
両の車軸に生じた歪量を測定して積載重量を測定する自
重計も車両の走行の前後で測定値を採るもので、やはり
車両の走行中に重量を測定することはできない。

また特開昭５９−１６０７２０号公報では、駆動力Ｆと
、走行抵抗Ｒと、車両の質量Ｍと、加速度αとで表され
る運動方程式 Ｆ−Ｒ−Ｍα　　　　　　　　　　　式（１）に基づい
て車両の質量Ｍを上記のように、Ｍ−（Ｆ、−Ｆｔ）／
（α１−αりとして求めているが、その前提には、２つ
の時点において走行抵抗Ｒが等しいと仮定しており、こ
の走行抵抗Ｒが、Ｒ＝Ｍｇｓｉｎθ＋に＋Ｖ”　＋ｋｔ
Ｍ　　　式（２）で表される（但し、ｇは重力加速度、
θは道路勾配、ｋ＋は空気抵抗係数、■は車速、ｋ２は
ころがり抵抗係数）ことを考えると、この従来技術は車
両が走行中であっても道路勾配を考慮しておらず、走行
抵抗Ｒが２つの時点で等しいと仮定することは正確な車
両重量の測定を行うことができない。

更に、特開昭５９−１６０７２０号公報では、２つの加
速度を、車両がエンジンにより駆動されている時点（加
減速時点）と、車両がエンジンにより駆動されていない
時点（加減速されていない時点）と、で検出しなければ
ならならず、これは、それぞれクラッチを接続した時と
クラッチを切った時に相当しており、また、２つの時点
の駆動力の差は運転者がアクセルペダルを大きく変化さ
せる必要があり、このように人為的な行為を必要とする
ため、正確な車両の重量が測定できないという問題点が
あった。

従って、本発明の目的は、道路勾配があっても走行中の
車両の重量を自動的に且つ正確に測定できる装置を提供
することに在る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決する手段として、本発明に係る車両
重量測定装置においては、人工衛星航法により車両の緯
度、経度及び高度を検出する装置と、エンジン回転数セ
ンサーと、エンジン負荷センサーと、車速センサーと、
車両の２地点の緯度、経度及び高度から走行路の勾配、
前記エンジン回転数及び負荷から駆動トルク、２地点の
車速から車両加速度を各々求め、これらと所定定数とに
より車両の重量を演算する演算手段と、を備えている。

〔作　　　用〕

本発明の車両重量測定装置においては、車両の異なる２
地点において人工衛星からの電波を受信して人工衛星航
法により各地点での車両の位置する緯度及び経度並びに
高度を検出する。そして、この緯度及び経度並びにいず
れかの地点の高度から演算手段において走行路の勾配を
求める。

また、演算手段では、エンジン回転数センサー及びエン
ジン負荷センサーの出力によって示されるエンジン回転
数及びエンジン負荷からエンジンの駆動トルクを求め、
更に２地点での車速から車両の加速度を求める。

そして、これら走行路の勾配と駆動トルクと車両の加速
度と所定の定数とから、演算手段は車両の重量を算出す
る。

このようにして、走行中の車両において自動的に車両重
量を測定することができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明に係る車両重量測定装置の一実施例を説明
する。

まず最初に、本発明の基礎となる原理について説明する
。

上記の式（１）におけるエンジンの駆動力Ｆは、Ｆ＝ｋ
（μｉ／ａ）Ｔ（Ｎ、Ｌ）　　　　　　式（３）で表さ
れる。ここに、ｋは比例定数、μｌはエンジン回転数／
タイヤ回転数で定義されるギヤ比、ａはタイヤの有効径
、Ｔ（Ｎ、Ｌ）はエンジンの駆動トルクを示し、トルク
Ｔ（Ｎ、Ｌ）はエンジン回転数Ｎと負荷を示す燃料噴射
制御用のランク位置が示す燃料噴射制御電圧りで決定さ
れる。尚、このトルクＴ（Ｎ、Ｌ）はエンジンの軸平均
有効圧Ｐ−〇と総排気ＷｋＶｔｓｓ　とにより、Ｐｍｅ
　・Ｖｔ５ｓ　／４００πで表されるので、式（３）は
、 Ｆ＝ｋ”μｔ・Ｐｍｅ　　　　　　　　　式（４）で表
すこともできる（ｋ”は定数）、尚、この軸平均有効１
ｐＰｍｅは第３図に示すグラフから得られることが知ら
れている。

従って、車両の重ＩＭｇは、式（１）〜（３）により、
Ｍｇ　”’ｇ　（ｋ（＃ｔ　／ａ）Ｔ（Ｎ、Ｌ）　　ｋ
＋Ｖ”　）＋（ｄＶ／ｄ　ｔ　＋　ｇ　−５ｉｎθ＋ｋ
ｔ）　　式（５）％式％ 以上、説明した原理に基づいて車両の重量を測定する本
発明装置のハードウェア構成図を第１図に示す。１は、
入力処理回路２と、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３と、
上記の各演算式、定数に１、ｋ、　、ｋ、ａ並びに第３
図のマツプを記憶したメモリ４と、出力処理回路５とか
ら成るコントロールユニット、６ａ〜６ｃは人工衛星、
７は人工衛星６ａ〜６ｃからの電波を受信するアンテナ
、８はアンテナ７からの受信信号を処理する衛星信号受
信機、９は衛星信号受信機８の出力信号から人工衛星航
法により受信機８を搭載している車両の絶対位置を算出
する衛星航法装置、１ｏはエンジン回転数センサー、１
１は燃料噴射制御電圧センサーとしてのラック位置セン
サー、そして１２は車速センサー、を示し、衛星航法装
置９からの位置信号及びセンサー１０〜１２より得られ
た検出信号に基づき、コントロールユニットｌで前述の
式（５）の演算を行い、車両重量表示器１３を備えてい
る。

尚、燃料噴射制御電圧センサーとしては、上述の噴射ポ
ンプのラック位置の外、エンジンの負荷を検出するもの
であればよく、アクセルペダルセンサー等を用いること
ができる。

第２図はコントロールユニット１のメモリ４に格納され
たプログラムのフローチャートを示す図で、このフロー
チャートを参照しながら、本発明の車両重量測定装置の
動作を説明する。

まず、人工衛星６ａ〜６ｃからアンテナ７及び受信機８
を経て衛星航法装置９では、地球の中心を原点とした三
次元座標上の絶対位置と時間情報を電波に載せて送信で
きる人工衛星を地上の同一地点から少なくとも３個以上
（通常は４個であるが本実施例では３個）観測できるこ
とを必要条件として、受信した時刻と人工衛星からの受
信情報に含まれる時刻との時間差に光速度を乗じた値か
ら受信機、即ち車両と人工衛星との直線距離を求める。

そして、球面波状で受信機８に到来する３個の人工衛星
６ａ〜６ｃからの電波は３個の人工衛星の絶対位置と上
記に求めた直線距離から人工衛星と同一座標上での受信
［８の絶対位置を求めることができる。

このようにして求めた車両の絶対位置から、車両の地球
の中心からの距離、即ち高度ｒ　（ｍ）と、北（南）緯
φ〔度〕と、東（西）経ω〔度〕と、が求められる。尚
、この人工衛星航法自体はＧＰＳとして当業者によく知
られた技術である。

ｉｔの地点においてコントロールユニットｌはこれらの
高度、緯度、経度に関する情報ｒ、、φ９、ω１を衛星
航法装置９から受けるとともに、センサー１０からエン
ジン回転数Ｎｌｓセンサー１１からラック位置によって
示される燃料噴射制御電圧Ｌｌ、センサー１２から車速
ｖｌに関する各出力信号を読み込み、メモリ４に記憶す
る（第２図のステップＳｌ）。

得られたエンジン回転数Ｎ、と燃料噴射制御電圧り、か
ら中央処理装置３はメモリ４に記憶されたマツプにより
エンジンの軸平均有効圧Ｐｗｅ＋を求め、これを基に式
（４）に従いエンジンの駆動トルクＴ、を算出する（同
ステップ３２）。

そして一定時間ｄｔ（２〜３秒）経過した後（同ステッ
プＳ３）、第１の地点と同様に車両が移動した後の第２
の地点での高度、緯度、経度に関する情報ｒｌ、φ２、
ω２を衛星航法装置９から受けるとともに、センサー１
０からエンジン回転数Ｎｚ、センサー１１からランク位
置によって示される燃料噴射制御電圧Ｌｔ、センサー１
２から車速■２に関する各出力信号を読み込み、メモリ
４に記憶する（同ステップＳ４）。そして同様にエンジ
ンの軸平均存勤王Ｐｍｅｚを求めてエンジンの駆動トル
クＴｔを算出する（同ステップＳ５）。

このようにして得られた第１の地点及び第２の地点の位
置情報から道路勾配θを求める。まず車両が移動した水
平距離ｌは、 １　＝　ｒ　Ｉｃｏｓ”（φＩ−φ１）Ｉｃｏｓ”（ω
ｇ−ω＋）で表されるので、道路勾配θは、 θ＝ｊａｎ−’　［（ｒ　ｔ　　ｒ　＋）　／　ｌ　ｌ
　　　　式（６）として得られる（同ステップＳ６）。

車両の加速度αは、 α＝ｄ　Ｖ／　ｄ　ｔ　＝（Ｖｔ−■＋）／　ｄ　Ｌ　
　式（７）となり（同ステップＳ７）、車速Ｖ及び駆動
トルクＴ（Ｎ、Ｌ）は平均値をとって、 Ｖ＝　（Ｖ、＋Ｖｔ）／２　　　　　　　　　式（８）
Ｔ（Ｎ、Ｌ）−（ＴＩ＋Ｔり／２　　　　　　式（９）
となる（同ステップＳ８）。

また、ギヤ比μｍを求めるためエンジン回転数Ｎ　（Ｎ
、とＮｔの平均値）とｎ（タイヤ回転数でこれは車速セ
ンサー１２の出力信号自体によって示される値）との比
、 μ、　−Ｎ／ｎ　　　　　　　　　　　　弐〇〇を演算
する（同ステップＳ９）。

このようにして得られた式（６）〜０ωとメモリ゛４に
予め記憶しておいた定数ｇ、に、　、ｋ＊　、ｋ及びａ
とにより上記の式（５）を演算して車両重量Ｍｇを求め
る（同ステップ５１０）、そして、最終的に表示器１３
に測定した車両重量Ｍｇを表示する（同ステップ３１１
）。

尚、上記の実施例で、求めたｐＨｅ値が負の場合には、
排気ブレーキが作動中であれば、制御力が大きく働くた
め、そのままＰｍｅ値を用いて道路勾配の計算をすると
誤差が出てくるので、この場合には補正率Ｘ（例えば０
．７）を考慮に入れて、Ｐ＊ｅ（１＋χ）を補正後のＰ
ｓｅ値として採用することが好ましい。

また、表示器１３はコントロールユニット１において計
算された車両の総重量から予め分かっている空荷時の車
両自重を引いた積載重量を表示するようにしてもよい。

更に、道路勾配が求められた段階で一旦表示するように
すれば、道路勾配測定装置としても機能することができ
る。

（発明の効果） 以上のように、本発明の車両重量測定装置では、人工衛
星航法を用いて走行抵抗を求めるのに必要な道路勾配を
測定し、この道路勾配から車両重量を求めるように構成
したので、車両が走行中で且つどのような位置にあって
も自動的に正確な車両重量を測定することができる。

これにより、どのような道路勾配の走行路を走行しなが
らでもトラック等の積載重量の安全な運行管理が実施で
きるとともに、このような車両重量測定装置をシフト変
更装置に応用すれば、正確な道路勾配と積載重量とを知
ることにより、正確なシフト変更の指示ができ、′象、
坂路における走行安全性が確保でき、最適なギヤ段が選
定されて燃費が改善される効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る車両重量測定装置の一実施例を
示すハードウェア構成図、 第２図は、本発明のコントロールユニットで実行される
プログラムのフローチャート図、第３図は、駆動トルク
を求めるための軸平均有効圧力Ｐａｒｅのマツプを示す
グラフ図、である。 第１図において、１はコントロールユニット、４はメモ
リ、６ａ〜６ｃは人工衛星、８は衛星信号受信機、９は
衛星航法装置、１０はエンジン回転数センサー、１１は
燃料噴射制御電圧センサー、１２は車速センサー、１３
は車両重量表示器、を示す。 竿３区

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）人工衛星航法により車両の緯度、経度及び高度を
   検出する装置と、エンジン回転数センサーと、エンジン
   負荷センサーと、車速センサーと、車両の２地点の緯度
   、経度及び高度から走行路の勾配、前記エンジン回転数
   及び負荷から駆動トルク、２地点の車速から車両加速度
   を各々求め、これらと所定定数とにより車両の重量を演
   算する演算手段と、を備えたことを特徴とする車両重量
   測定装置。
2. （２）前記エンジン負荷センサーが、燃料噴射制御用ラ
   ック位置センサーである特許請求の範囲第１項に記載の
   車両重量測定装置。
3. （３）前記エンジン負荷センサーが、アクセル位置セン
   サーである特許請求の範囲第１項に記載の車両重量測定
   装置。
4. （４）前記所定定数が、重力加速度と空気抵抗係数とこ
   ろがり抵抗係数とタイヤの有効径とから成る特許請求の
   範囲第１項に記載の車両重量測定装置。
5. （５）前記駆動トルクが、前記エンジン回転数及び負荷
   から求まるエンジンの軸平均有効圧から得られる特許請
   求の範囲第４項に記載の車両重量測定装置。
6. （６）前記演算手段が、前記車速と前記タイヤ有効径と
   からタイヤ回転数を演算し、該タイヤ回転数と前記エン
   ジン回転数とからギヤ比を演算し、該ギヤ比と前記タイ
   ヤ有効径と前記駆動トルクとから駆動力を演算し、該駆
   動力と前記車速と加速度と走行路の勾配とから車速の重
   量を演算するものである特許請求の範囲第５項に記載の
   車両重量測定装置。