(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン機種毎の基準車両の車型仕様データ、該車型仕様データから運動方程式により予め求めた該基準車両の重量データ、測定時の加速時間、及び該エンジン機種を有する測定車両の車型仕様データを記憶したメモリと、
所定条件の下で、該測定車両の車型仕様データから該測定車両の慣性相当重量を演算し、両車型仕様データの比及び該加速時間と該測定車両の加速時間との比を該重量データに乗じた値から該慣性相当重量を引くことにより該測定車両の重量を求める演算部と、
該測定車両の重量を表示する表示部と、
を備えたことを特徴とする車両重量表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
該演算部が、該表示部から入力された届出重量に対する該測定車両の重量の空車補正係数を予め求めておき、空車補正の要求時に該空車補正係数を該測定車両の重量に乗じた値を該表示部に与えることを特徴とした車両重量表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
該所定条件が、3速でありかつ全負荷状態であることを特徴とした車両重量表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
該加速時間が測定開始時のエンジン回転数から測定完了時のエンジン回転数に達するまでの時間であることを特徴とした車両重量表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
該演算部が、該測定車両の加速時間中、ブースト補正を行わないようにしたことを特徴とする車両重量表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
該演算部が、該測定車両の重量に対して、さらに空気抵抗及び転がり抵抗の補正を行うことを特徴とした車両重量表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は車両重量表示装置に関し、特に車両を加速走行させることにより重量(自重）を測定して表示する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般のトラックユーザー等にとっては、積荷重量を含む車両重量がどの位であるかを絶えず認識しておく必要があるが、通常のユーザー業務の中では静止して計測・表示することは困難であるため、走行中に車両重量を測定する装置が種々開発されている。その中で最も代表的なものは運動方程式（ニュートンの法則）を用いた装置である。
【０００３】
すなわち、車両を加速走行させ、この間、ニュートンの運動方程式により、力Fを余裕駆動力（駆動力−走行抵抗）から求め、一定の加速時間（測定開始時のエンジン回転数から測定完了時のエンジン回転数に達するまでの時間）内での加速度αを速度の変化から求めることにより重量m=F/αを算出しようとするものである。なお、走行抵抗は主に、空気抵抗や転がり抵抗等から成っているが、空気抵抗や転がり抵抗は車両固有の特性値として実験により求めることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術においては、加速度を求めるため、該加速時間を細かく区切った一定の時間間隔毎にエンジン回転数を微分し、これを該加速時間（測定開始時のエンジン回転数から測定完了時のエンジン回転数に達するまでの時間）内において平均化するので、エンジン変動に伴って微分値も変動することとなり正確な加速度、すなわち車両の重量が求められないという問題があった。
【０００５】
従って本発明は、加速走行時においても、測定車両の重量を正確に測定して表示することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
［１］上記の目的を達成するため、本発明に係る車両重量表示装置は、エンジン機種毎の基準車両の車型仕様データ、該車型仕様データから運動方程式により予め求めた該基準車両の重量データ、測定時の加速時間、及び該エンジン機種を有する測定車両の車型仕様データを記憶したメモリと、所定条件の下で、該測定車両の車型仕様データから該測定車両の慣性相当重量を演算し、両車型仕様データの比及び該加速時間と該測定車両の加速時間との比を該重量データに乗じた値から該慣性相当重量を引くことにより該測定車両の重量を求める演算部と、該測定車両の重量を表示する表示部と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
すなわち、本発明においては、例えばギアが3速であり且つ全負荷状態であるという所定条件の下で、演算部が、基準車両と同じエンジン機種を有する測定車両に関する車型仕様データをメモリから読み出して該測定車両の慣性相当重量を演算する。
【０００８】
そして、該エンジン機種の基準車両に関する車型仕様データと該測定車両の車型仕様データとの比を求めると共に該基準車両の車型仕様データから運動方程式により基準車両の重量データ(重量＋慣性相当重量)を求める時の加速時間（測定開始時のエンジン回転数から測定完了時のエンジン回転数に達するまでの時間）と測定車両の加速時間との比を求めて該重量データに乗じ、さらにこれから測定車両の慣性相当重量を引くことにより該測定車両の重量を求める。
【０００９】
このようにして演算部によって求められた測定車両の重量を表示部で表示することにより、本発明では、基準車両の重量は運動方程式で求めておくが、加速に要した一定の時間を計測し、この比と両車型仕様データの比により測定車両の重量に換算し表示することで、より精度の良い安定した車両重量測定及び表示を可能にしている。
【００１０】
なお、上記の演算部は、入力された届出重量に対する該測定車両の重量の空車補正係数を予め（例えば納車前に）求めておき、空車補正の要求時に該空車補正係数を該測定車両の重量に乗じた値を求め、この値を該表示部に与えることができる。
【００１１】
これにより、届出重量に対する空車時の測定車両の重量を予め補正しておくことができるので、その後の加速走行における測定車両の重量をその空車補正係数により補正すれば、より正しい車両重量を測定することが可能となる。
また、測定車両がターボ車両のようにブースト補正制御を伴う場合には、加速時間が短いとブースト圧による燃料噴射補正を行ってしまい、パワー不足が生じてしまうため、上記のような所定条件における全負荷に達しない場合が起こり得る。このため、演算部は、一定の短時間内では、ブースト補正を行わないようにすることが好ましい。
【００１２】
さらには、上記の演算部は、測定車両の重量に対して空気抵抗及び転がり抵抗の補正を行うことが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明に係る車両重量表示装置の実施例を示したもので、エンジン1は一例としてディーゼルエンジンを用い、その噴射ポンプ2に結合されたコントロールラック3に対してエンジン制御部（ECU）4からラック制御信号が与えられるようになっている。またこのエンジン制御部4に対しては、エンジン1のエンジン回転数Nが与えられると共に、車速センサ（図示せず）によって検出された車速Vが与えられるようになっている。
【００１４】
このエンジン制御部4はさらに演算部としての自重計測部（ECU）5に接続されており、この重量計測部5はエンジン制御部4から目標燃料噴射量Q及びエンジン回転数Nが与えられると共に、上記の車速センサから車速Vが与えられている。
また、この重量計測部5はエンジン制御部4に対してブーストカット要求信号を与えるように接続されている。なお、重量計測部5はEEPROM51を内蔵している。
【００１５】
重量計測部5はさらにキースイッチ6を介してバッテリー7に接続されると共に表示制御部8に接続されている。
この表示制御部8は表示部としてのメータパネル9に接続されており、このメータパネル9に対して表示出力信号を与えると共に、メータパネル9からはスイッチ信号が与えられるようになっている。なお、メータパネル9には通常の計器と共にディスプレイ91が設けられると共に、メータスイッチ92が図示のようにディスプレイ91の下部に設けられている。
【００１６】
図2は、図１に示した本発明に係る車両重量表示装置における重量計測部5の処理手順を示したフローチャートであり、以下、このフローチャートに沿って図1の実施例の動作を説明する。
まず、測定車両の重量(積載重量を含む)を演算する前に、その測定車両のエンジン機種、ミッション機種（すなわち3速ギヤ比）、ファイナルギヤ比、タイヤ半径を予め工場出荷時等において求め、これを重量計測部5における車型仕様データDT1(後述する式(1)参照）としてのEEPROM51に書き込んでおく。
【００１７】
なお、これと同様に測定車両固有のエンジンモーメント、予め実験的に求めたプロペラモーメント(固定値)及びタイヤモーメント(固定値)も車型仕様データDT1としてEEPROM51に書き込んでおく。そして、これらのデータをEEPROM51から読み出す（ステップS1）。
【００１８】
次に、測定車両の重量を求めるために必要な基準車両の車型仕様データを、やはり予め格納しておいたEEPROM51から読み出す（ステップS2）。この基準車両の車型仕様データDT2(後述する式(3)参照）は測定車両の上位エンジン機種にかかる基準車両に関するデータであり、この一例を次の表1に示す。
【００１９】
【表１】
0003664011.tif 000002
【００２０】
上記の基準データとして、エンジン機種Eng.1は3速ギア比2.783、ファイナルギア比4.1、タイヤ半径0.421において慣性相当重量が3758kgであり、加速時間が1.87秒かかったとすると15000kgと計算すれば良い基準データである。また加速時間はそのエンジン機種の最大トルクを使用して一定回転数から別の所定回転数に至るまでの時間を示している。
【００２１】
なお、上記の表1においては、ステップS1で読み出したエンジン機種に対する3速ギヤ比GM2とファイナルギヤ比GF2とタイヤ半径r2の他に、基準重量m2と、この基準重量m2を既存の運動方程式のシミュレーションによって求めるときの加速時間t2と、後述する式(1)と同様にして求められる慣性相当重量Δm2とが示されており、これらはEEPROM51に書込まれている。
【００２２】
また、この基準車両の慣性相当重量Δm2を求める場合も測定車両の場合と同様にエンジンモーメントとプロペラモーメントとタイヤモーメントを予め求めて車型仕様データDT2(式(3)中には示されていない)としてEEPROM51に書き込んでおく必要がある。
次に測定車両の慣性相当重量Δm1を次式により求める（ステップS3）。
【００２３】
【数１】
0003664011.tif 000003
【００２４】
なお、この式(1)における、3速ギヤ比GM1,ファイナルギヤ比GFL、タイヤ有効半径r1、エンジンモーメントME、プロペラモーメントMP（例えば0.01）、及びタイヤモーメントMT（例えば8）は上述したように工場出荷時点で予めEEPROM51に書込んでおいたものである。
【００２５】
上記のステップS1〜S3はキースイッチ6をONにした後、一回だけ計算すればよい。
次に、測定車両の自重測定の要求があるか否かを判定する（ステップS4）。これは、メータパネル9におけるメータスイッチ92を左側に例えば1秒間だけ回すことにより測定開始がセットされることになる。
【００２６】
このようにして、重量測定の要求があったときには、まず、ユーザーに納車する前に空車補正を行っておく必要があり、このような空車補正測定の要求があるか否かを判定する（ステップS5）。これは、上記のメータスイッチ92が例えば10秒以上左側に回された時に空車補正の測定要求があったと判定される。
【００２７】
空車補正の測定要求があったと判定された時には、メータスイッチ92より届出重量を入力する（ステップS6）。すなわち、この入力は通常はディーラーなどにおいて手動で行われることになる。これは、メータスイッチ92を右側に回し、その回した時間だけ数値が上がるようになっている。なお、このメータスイッチ92は押すことにより種々の表示モードに切り替えることができる。
【００２８】
この後、加速時間t1を計測するわけであるが、この加速時間が短いとターボ車両等ではブースト圧による燃料噴射量の補正を行うことになるため、本来の全負荷トルクに達成しないことが生じ得る。従って、上記の各データはブースト補正を行わないデータとするため、重量計測部5からエンジン制御部4に対してブーストカット要求信号を送る（ステップS7）。
【００２９】
このブーストカットの期間を余り長くするとパワー不足が生じるので、最大1分程度とし、このため、1分を経過しているか否かを判定し（ステップS8）、運転者の計測忘れ等により1分を経過してしまったような場合には再びブースト圧による燃料噴射補正を行う必要があるため、ブーストカットをOFFにする要求を重量計測部5からエンジン制御部4に対して与え（ステップS9）、ステップS4に戻る。
【００３０】
一方、1分以内であれば、重量計測部5はエンジン制御部4を介してエンジン1から入力したエンジン回転数Nが一定の回転数（例えば1200rpm）を超えたか否かを判定し、超えた時には、後述する3速及び全負荷の計算結果をサンプリングしておく（ステップS11）。
【００３１】
そして、エンジン回転数NがN1を超えた期間がt1としてカウントされる（ステップS12）。そして、再び1分経過したか否かを判定し、（ステップS13）、1分経過してしまった場合には、やはりブーストカットOFFの信号をエンジン制御部4に送る（ステップS14）。
【００３２】
依然として1分以内であれば、エンジン回転数Nが次のエンジン回転数N2（例えば2000rpm）に達したか否かを判定する（ステップS15）。
この結果、図3に示すように、エンジン回転数N がN2を超えた時点でt1カウントをストップし加速時間t1を求める（ステップS16）。
【００３３】
この後、上記のブーストカット要求をOFFにし（ステップS17）、3速判定及び全負荷判定を実行する（ステップS18及びS19）。
まず、3速判定について説明する。
加速走行により重量を測定する場合のギアとして「3速」を基準としたのは、3速以上のギアであると回転速度N1〜N2に至るまでの走行距離が長くなってしまい、荷積みを行った構内などの狭いところではできないことになるからであり、また、3速以下だと加速時間が短くなり精度が粗くなってしまうということに基づいている。また、車速が低いことにより空気抵抗の影響をほとんど受けないというメリットもある。
【００３４】
まず、3速ギア比は下記の式によって求めることができる。
【００３５】
【数２】
0003664011.tif 000004
【００３６】
この式(2)におけるファイナルギア比GF1及びタイヤ半径r1は上述の如く工場出荷時点で書込んだ数字であるが、車速V及びエンジン回転数Nはエンジン制御部4及び車速センサから重量計測部5が入力するので、この式(2)によって求められた3速ギア比GM3を、上述したステップS1における測定車両の3速ギア比GM1と比較し、その誤差がプラスマイナス7％以内に入れば“3速”と判定できる。
【００３７】
これを、図4に示した加速時間t１期間中において、例えば抽出した個数が図示の如く10個だった場合、7個が“3速”と判定されれば3速判定が成立することになる。
次に全負荷判定について説明する。
【００３８】
全負荷走行判定は、前述したように3速ギアで全負荷走行を行うことを前提としているためであり、重量計測部5はエンジン制御部4から目標燃料噴射量Qをパルス幅変調（PWM）のパルス信号を受けるので、エンジン機種毎にエンジン回転数N1→N2間での全負荷時に予測される燃料噴射量Qを予め記憶しておき(特性▲１▼)、測定中の加速期間t1中の目標燃料噴射量Qを一定時間毎に抽出する(特性▲２▼)。
【００３９】
そして、予測燃料噴射量Qに対して図5に示すように±15％以内に入れば全負荷と判定する。この場合、抽出した個数の70％以上が“全負荷”と判定された場合には、全負荷の条件が成立したものとする。
なお、この実施例では燃料噴射量Qを用いているが、アクセル踏込量をその代わりに用いても良い。
【００４０】
ステップS18及びステップS19において、何れかが“NO”であった場合には、測定できなかった旨を表示制御部8に伝え（ステップS26）、これをメータパネル9におけるディスプレイ91に表示することになる。
次に、上記の基準データに基づき測定車両の自重（総重量）m1を次式により求める（ステップS20）。
【００４１】
【数３】
0003664011.tif 000005
【００４２】
この式（3）の右辺における要素のうち、未知数は測定車両の加速時間t1のみであり、その他の要素はステップS1及びS2で読み出した定数であり、さらにステップS3で計算した測定車両の慣性相当重量Δm1である。この未知の加速時間t1は図3について説明したように、エンジン回転数NがN1からN2に達するまでの時間である。
【００４３】
このようにして測定車両の総重量m1を求めた後、空気（加速）抵抗と転がり抵抗の補正を実行する（ステップS21）。
すなわち、まず、測定車両が加速期間t1中の車速Vを図6に示すように求め、これを図7に示すように一定時間毎に抽出して次式に示すように平均化する。
【００４４】
【数４】
0003664011.tif 000006
【００４５】
そして、この式(4)で求めた2乗の平均値を予め実験的に求めた空気抵抗係数KAをかけて式(3)で求めた測定車両の重量m1から引く。また、さらにこの測定車両の重量m1からは実験的に求めた転がり抵抗係数をm1に掛けた値も引くことにより、下記の式(5)に示す如く、空気抵抗と転がり抵抗分を補正することが可能となる。
【００４６】
【数５】
0003664011.tif 000007
【００４７】
このようにして測定車両の重量m2を計算した後、この車両をユーザーに納車する前であるので、空車補正を行う必要があり、ステップS22を経て空車補正係数を求める（ステップS23）。
これは、上記のステップS6において入力した届出重量を、ステップS21で求めた重量m2により、下記の式のように求めることができる。
【００４８】
届出重量／m2＝空車補正係数        ……式(6)
このようにして求めた空車補正係数はEEPROM51に格納しておく。
そして最終的な測定車両の重量をm3として次式により求める。
m3＝m2×空車補正係数              ……式(7)
なお、この式(7)における計算は最初は空車補正係数を求めた状態で行うので、当然、m3＝届出重量となり、この重量m3が表示制御部8を介してメータパネル9におけるディスプレイ91に表示されることになる（ステップS25）。
【００４９】
このようにして、納車前などにおけるディーラーなどの作業者が行う空車補正手順が終了し、この後に納車が行われればユーザーにおいては、上記のステップS5においてメータスイッチが空車補正測定の要求が無い形になるので、ステップS5からステップS7に進むと共にステップS8〜S21を同様に経由し、ステップS22において、空車補正の測定が不要であるので、ステップS23をスキップしてステップS24に進む。
【００５０】
ここにおいては、式(7)において予め求めた空車補正係数をEEPROM51から読み出して現在求めた測定車両の重量m2に対して乗算すれば、現在の測定車両の重量m3が求められ、これがディスプレイ91に表示されることになる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る車両重量表示装置によれば、所定条件の下で、エンジン機種毎の基準車両のデータに対して、測定車両の加速時間を考慮した車型仕様データの比を基準車両の重量に乗じて測定車両の重量を求めるように構成したので、測定誤差が積み荷の状態や車両の仕様、センサーの経時劣化に左右されることなく保守の不要な安価で精度の良い簡易型の装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両重量表示装置の実施例を示したブロック図である。
【図２】本発明に係る車両重量表示装置における重量計測部の演算手順例を示したフローチャート図である。
【図３】本発明に係る車両重量表示装置の測定に用いる加速時間を示したグラフ図である。
【図４】本発明に係る車両重量表示装置における3速判定の処理を説明するためのグラフ図である。
【図５】本発明に係る車両重量表示装置の全負荷走行判定を説明するためのグラフ図である。
【図６】本発明に係る車両重量表示装置において空気抵抗と転がり抵抗の補正を行う場合に用いる加速時間中の車速を説明するためのグラフ図である。
【図７】図6で示した車速を一定時間毎に抽出した時の状態を示したグラフ図である。
【符号の説明】
1  エンジン
2  噴射ポンプ
3  ラック
4  エンジン制御部
５  重量計測部
６  キースイッチ
７  バッテリー
８  表示制御部
９  メーターパネル
91  表示部
92  切替えスイッチ
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【図１】
0003664011.tif 000008
【図２】
0003664011.tif 000009
【図３】
0003664011.tif 000010
【図４】
0003664011.tif 000011
【図５】
0003664011.tif 000012
【図６】
0003664011.tif 000013
【図７】
0003664011.tif 000014