JPH0584834U - 車両重量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】走行中も常に積車、空車に関係なく、また、重
量センサを設けることなく既存のセンサだけで車両重量
を検出することを目的とする。 【構成】微少時間間隔でアクセル開度、エンジン回転、
車速を読み込み、各検出信号からエンジントルクと加減
速度を演算する（Ｓ１〜Ｓ３）。加減速度が変化したと
きに走行抵抗と車輪駆動力が釣り合うことから、走行抵
抗低の演算式に基づいて現状の車両重量Ｗ_n を演算し、
前回までの平均値と今回の値との移動平均値を演算し、
その演算値Ｗを検出した車両重量値として出力する（Ｓ
４〜Ｓ７）。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、車両重量検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば、車両の自動変速装置では、例えば車速と機関負荷とに基づいて予め最 適な変速点を設定した変速マップを用い、その時の運転状態に基づいて最適な変 速点で自動的に変速できるようにしている。しかし、前記最適な変速点は車両重 量に応じて異なり、車両重量が増大するにつれて高速側に移動する。このため、 従来、自動変速機付き車両において積載量に応じて複数の変速マップを有し、積 載量に応じた適切な変速マップを選択するようにしたものがある（例えば実開昭 ６１−４５６４９号公報等参照）。

【０００３】 ところで、車両重量に応じて変速マップを選択する場合、車両重量を検出する 必要がある。そして、従来の車両重量検出装置としては、車両のサスペンション のストローク量とそのバネ定数から積載重量を演算する方式や、車軸に発生する 歪みから計測する方式等がある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、これら従来の車両重量検出装置では、全ての車両部分における ストローク量を測定する必要がある他、その非線形性やヒステリシス等により十 分な車両重量検出精度が得られないという問題がある。 また、従来の方式では、積載重量の測定は可能であっても、空車状態における 車両自体の重量は、オプション製品の付加や車両の改装等により車両の装備が標 準状態と異なってしまうとその測定が不可能であるという問題がある。

【０００５】 本考案は上記の事情に鑑みなされたもので、サスペンションのバネ定数等に関 係なく、また、積車、空車に関係なく車両重量を精度良く得ることのできる車両 重量検出装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

このため本考案の車両重量検出装置は、エンジントルク検出手段と、車速検出 手段と、車両の加減速度検出手段と、これら各検出値と車両の諸元とから車両走 行抵抗の演算式を用いて車両重量を演算する演算手段とを備えて構成した。

【０００７】

【作用】

かかる構成において、エンジントルク、車速及び加減速度を検出する。そして 、エンジントルクに基づきトランスミッションギヤ比や終減速比等の車両の諸元 から得られる車輪の駆動力と走行抵抗とが釣り合って車両が走行していることか ら、検出された前記エンジントルク、車速及び加減速度の各検出値と車両の諸元 とから車両走行抵抗の演算式を用いて車両重量が演算される。従って、走行中に おける車両重量が、積車、空車に関係なく精度良く推定することができ、これに より、車両重量をパラメータとする各種制御の制御精度を向上できるようになる 。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。 本考案のハードウエア構成を示す図１において、エンジンの負荷に相当するア クセル開度を検出するアクセル開度センサ１と、エンジン回転速度を検出する回 転センサ２と、車速検出手段としての車速センサ３からの各検出信号がマイクロ コンピュータを内蔵する演算手段としてのコントロールユニット４に入力する。 該コントロールユニット４では、前記アクセル開度センサ１及び回転センサ２か らの両検出信号に基づいてエンジンの出力トルクを演算する。また、車速センサ ３からの検出信号に基づいて車両の加減速度を演算する。そして、これら、エン ジントルクと車速及び加減速度と、後述する各種の車両の諸元とから図２の演算 処理ルーチンに示すように、車両走行抵抗の演算式を用いて車両重量を演算する 。ここで、アクセル開度センサ１と回転センサ２とコントロールユニット４とで エンジントルク検出手段が構成され、車速センサ３とコントロールユニット４で 加減速度検出手段が構成され、演算手段が構成される。

【０００９】 尚、エンジントルクや加減速度の検出は、上記実施例の方式に限らず、エンジ ントルクを例えばトルクセンサを用いプロペラシャフトの出力トルクから検出し てもよく、加減速度は、例えばＧセンサを用いて検出してもよい。 ここで、本実施例の車両重量演算原理について説明する。 車両の走行抵抗をＴ_f とすると、走行抵抗の演算式は下記（１）式のようにな る。

【００１０】 Ｔ_f ＝μＷ＋ρＡＶ² ＋（α／ｇ）（Ｗ＋ΔＷ）＋Ｗsin θ・・・(1) ここで、μ：ころがり抵抗、Ｗ：車両重量、ρ：空気抵抗係数、Ａ：車両前面 投影面積、ΔＷ：回転部等価慣性重量、α：加減速度、sin θ：路面勾配である 。そして、前記ころがり抵抗μ及び路面勾配sin θは、路面状況に応じて変化す る値であるが、その他は車両の固有値（車両の諸元）である。

【００１１】 前記走行抵抗Ｔ_f を微少時間ΔＴ毎に計測する。ここで、現在の走行抵抗をＴ _f0 とし、ΔＴ後の走行抵抗をＴ_f1とし、微少時間ΔＴにおいて路面状況の変化は ないとすれば、ころがり抵抗μＷ及び勾配抵抗Ｗsin θは等しく、 Ｔ_f0＝μＷ＋ρＡＶ₀ ²＋（Ｗ＋ΔＷ）（α₀ ／ｇ）＋Ｗsin θ・・(2) Ｔ_f1＝μＷ＋ρＡＶ₁ ²＋（Ｗ＋ΔＷ）（α₁ ／ｇ）＋Ｗsin θ・・(3) となる。

【００１２】 次に(2) −(3) を演算する。 Ｔ_f0−Ｔ_f1＝ρＡ（Ｖ₀ ²−Ｖ₁ ²）＋（α₀ −α₁ ）（Ｗ＋ΔＷ）／ｇ・・(4) (4) 式から、 Ｗ＋ΔＷ＝ｇ〔Ｔ_f0−Ｔ_f1−ρＡ（Ｖ₀ ²−Ｖ₁ ²）〕／（α₀ −α₁ ）・・(5) 更に、ΔＷを0.1 Ｗとすると、 Ｗ＝ｇ〔Ｔ_f0−Ｔ_f1−ρＡ（Ｖ₀ ²−Ｖ₁ ²）〕／1.1 （α₀ −α₁ ）・・(6) となる。

【００１３】 一方、前記式(2) 、(3) の各時点でのエンジントルクをＴ_e0、Ｔ_e1とし、車輪 の駆動力をＴ₀ 、Ｔ₁ とすると、 Ｔ₀ ＝（Ｔ_e0・Ｇ_T ・Ｇ_F ・η）／Ｒ ・・(7) Ｔ₁ ＝（Ｔ_e1・Ｇ_T ・Ｇ_F ・η）／Ｒ ・・(8) ここで、Ｇ_T ：トランスミッションギヤ比、Ｇ_F ：終減速比、η：伝達効率、 Ｒ：タイヤ半径である。これらは車両の固有値（車両の諸元）である。

【００１４】 そして、前記走行抵抗と駆動力が釣り合った状態で車両が走行することから、 (6) 式のＴ_f0、Ｔ_f1を(7) 、(8) 式の各Ｔ₀ 、Ｔ₁ に置き換えて(6) 式に代入す ることで、走行中に微少時間ΔＴ毎に車両重量Ｗを演算し推定することが可能と なる。 次に、図２の演算処理ルーチンに基づいて上記の演算原理による本実施例の車 両重量検出動作を説明する。

【００１５】 このルーチンはエンジンの始動に同期して開始され、初期設定として車両の空 車重量Ｗ₀ が設定された後、一定の時間間隔ΔＴで周期的に実行される。 ステップ１（図中Ｓ１とし、以下同様とする。）では、アクセル開度、エンジ ン回転速度及び車速の各信号を読み込む。 ステップ２では、アクセル開度とエンジン回転速度とから今回のエンジントル クＴ_en（ｎ＝１，２・・・）を検出する。

【００１６】 ステップ３では、前回の車速Ｖ_n-1 と今回の車速Ｖ_n とから加速度α_n （＝Ｖ _n-1 −Ｖ_n ）を演算する。 ステップ４では、前回の加速度α_n-1 と今回の加速度α_n とから加速度の変化 があったか否か（α_n-1 −α_n ＝０）を判定し、変化がなければルーチンを終了 し、変化があればステップ５に進む。

【００１７】 ステップ５では、前述の走行抵抗と車輪駆動力に基づく車両重量の演算式(6) を用いて次式により今回の車両重量Ｗ_n を演算する。 Ｗ_n ＝g Ｋ_a （Ｔ_e(n-1)−Ｔ_en）−Ｋ_b （Ｖ_n-1 ² −Ｖ_n ²) ／Ｋ_c （α_n-1 −α_n ） ・・・・・ (9) ここで、Ｋ_a ：（Ｇ_T ・Ｇ_F ・η）／Ｒ、Ｋ_b ：ρＡ、Ｋ_c ：1.1 である。

【００１８】 ステップ６では、前回までの車両重量平均値Ｗ_ave と式(9) で得られる今回の 車両重量値Ｗ_n との移動平均を次式により演算して最終的に車両重量Ｗを算出す る。 Ｗ＝（１−Ｋ_d ）Ｗ_ave ＋Ｋ_d Ｗ_n ・・・ (10) ここで、Ｋ_d ：フィルタ定数（０≦Ｋ_d ≦１）である。

【００１９】 この車両重量Ｗをコントロールユニット４からの車両重量信号として出力する そして、ステップ７で、前記式(10)で得られた車両重量Ｗを次回の演算に使用す る車両重量平均値Ｗ_ave とする。 このようにして車両重量を演算することで、サスペンションのストローク量や バネ定数等から求める方式に比べて、積車、空車の状態に関係なくより正確に車 両重量を推定することが可能となる。従って、例えばトランスミッション制御シ ステムにかかる車両重量検出装置を組み込むことで、シフトアップ及びシフトダ ウンの変速点を決定する変速マップを車両重量に応じて変更することが容易とな り、しかも、走行中の現状の車両重量に基づいて変更することになるので最適な 変速操作特性が得られる。

【００２０】 また、本実施例のように、微少時間毎に走行抵抗を計算しその差をとることで 、路面状況によって変化するころがり抵抗分μＷや勾配抵抗分Ｗsin θを消去す るようにすれば、車両重量の演算式が車両の諸元に基づく固有の抵抗分のみとな るので、アクセル開度センサ、エンジン回転を検出する回転センサ及び車速セン サ等の既存のセンサのみで、路面状況を検出するためセンサ等の新たなセンサを 用いることなく車両重量を検出することができる。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、走行抵抗と車輪駆動力の釣合いで車両が 走行していることに着目し、車両重量等に依存する走行抵抗の演算式を用いて車 両重量を演算推定するようにしたので、走行中において積車、空車状態に関係な く常に現状の車両重量を、サスペンションの伸縮状態等から車両重量を検出する 従来方式に比べて、より正確に推定することが可能となる。そして、車両重量を パラメータとする各種制御における制御精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例のシステム構成図

【図２】同上実施例の動作フローチャート

【符号の説明】

１ アクセル開度センサ ２ 回転センサ 3 車速センサ ４ コントロールユニット

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジントルク検出手段と、車速検出手段
   と、車両の加減速度検出手段と、これら各検出値と車両
   の諸元とから車両走行抵抗の演算式を用いて車両重量を
   演算する演算手段とを備えて構成したことを特徴とする
   車両重量検出装置。