(57)【要約】【課題】車両重量の推定精度を効果的に向上させる。【解決手段】車速Ｖ及び、傾斜角度θに基づいて、車両１が登坂路を定速走行する登坂路定速走行状態にあるか否かを判定する判定部１１０と、エンジン１０の出力トルクに基づいて、車両１の駆動力Ｆを推定する駆動力推定部１２０と、登坂路定速走行状態と判定された際に、車速Ｖ、傾斜角度θ及び、駆動力Ｆに基づいて、車両１の車両重量Ｗを推定する車両重量推定部１３０とを備えた。【選択図】図２
2018179543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車速を取得する車速取得手段と、
水平方向に対する前記車両の前後方向の傾斜角度を取得する傾斜角度取得手段と、
前記車両に搭載された駆動源の出力トルクを取得する出力トルク取得手段と、
前記車速取得手段により取得される車速及び、前記傾斜角度取得手段により取得される傾斜角度に基づいて、前記車両が登坂路を定速走行する登坂路定速走行状態にあるか否かを判定する判定手段と、
前記出力トルク取得手段により取得される出力トルクに基づいて、前記車両の駆動力を推定する駆動力推定手段と、
前記判定手段により登坂路定速走行状態と判定された際に、前記車速取得手段により取得される車速、前記傾斜角度取得手段により取得される傾斜角度及び、前記駆動力推定手段により推定される駆動力に基づいて、前記車両の車両重量を推定する車両重量推定手段と、を備える
ことを特徴とする推定装置。
【請求項２】
前記車両重量推定手段は、前記車両重量を
Ｗ＝（Ｆ−μａ・Ａ・Ｖ２）／（μｒ＋ｇ・ｓｉｎθ）
但し、Ｗ：車両重量
Ｆ：駆動力
μｒ：転がり抵抗係数
μａ：空気抵抗係数
Ａ：車両前面投影面積
Ｖ：車速
ｇ：重力加速度
より求める
請求項１に記載の推定装置。
【請求項３】
前記車両は前記駆動源からの動力がトランスミッションからデファレンシャルギヤを介して駆動輪に伝達され、
前記駆動力推定手段は、前記出力トルク取得手段により取得される出力トルクに、前記トランスミッションのギヤ比と前記デファレンシャルギヤのファイナルギヤ比とを乗じて得られる値を前記駆動輪の車輪径で除算することで前記駆動力を推定する
請求項１又は請求項２に記載の推定装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記傾斜角度取得手段により取得される傾斜角度が０よりも大きく、前記車速取得手段により取得される車速が０よりも大きく、且つ、前記車速取得手段により取得される車速から得られる車速変化量が所定の閾値以下の場合に、前記車両を登坂路定速走行状態にあると判定する
請求項１から３の何れか一項に記載の推定装置。
【請求項５】
車両の車速及び、水平方向に対する前記車両の前後方向の傾斜角度に基づいて、前記車両が登坂路を定速走行する登坂路定速走行状態にあるか否かを判定し、登坂路定速走行状態と判定された際に、前記車両の車速、水平方向に対する前記車両の前後方向の傾斜角度及び、前記車両に搭載された駆動源の出力トルクから得られる前記車両の駆動力に基づいて、前記車両の車両重量を推定する
ことを特徴とする推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、推定装置及び推定方法に関し、特に、車両重量の推定に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の推定装置として、車両の加速度や駆動力等、加速走行時における走行状態量に基づいて、車両の重量を推定する技術が種々提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１８１０４７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４３３０５号公報
【特許文献３】特開２０１３−１５４６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、車両の走行時においては、加速走行の割合よりも定速走行の割合が多くなる傾向がある。このため、上記従来技術のような加速度を用いた推定手法では、車両重量の推定を行える時期が割合の少ない加速走行時のみに限られてしまう課題がある。また、加速走行時は車両の挙動が安定しないため、加速走行時の走行状態量に基づいた推定手法では、十分な推定精度を確保できない可能性もある。また、加速度センサが必須となるため、センサ数の増加に伴うコスト上昇等を招く課題もある。
【０００５】
本開示の技術は、車両重量の推定精度を効果的に向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の装置は、車両の車速を取得する車速取得手段と、水平方向に対する前記車両の前後方向の傾斜角度を取得する傾斜角度取得手段と、前記車両に搭載された駆動源の出力トルクを取得する出力トルク取得手段と、前記車速取得手段により取得される車速及び、前記傾斜角度取得手段により取得される傾斜角度に基づいて、前記車両が登坂路を定速走行する登坂路定速走行状態にあるか否かを判定する判定手段と、前記出力トルク取得手段により取得される出力トルクに基づいて、前記車両の駆動力を推定する駆動力推定手段と、前記判定手段により登坂路定速走行状態と判定された際に、前記車速取得手段により取得される車速、前記傾斜角度取得手段により取得される傾斜角度及び、前記駆動力推定手段により推定される駆動力に基づいて、前記車両の車両重量を推定する車両重量推定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、前記車両重量推定手段は、前記車両重量を、Ｗ＝（Ｆ−μａ・Ａ・Ｖ２）／（μｒ＋ｇ・ｓｉｎθ）、但し、Ｗ：車両重量、Ｆ：駆動力、μｒ：転がり抵抗係数、μａ：空気抵抗係数、Ａ：車両前面投影面積、Ｖ：車速、ｇ：重力加速度より求めることが好ましい。
【０００８】
また、前記車両は前記駆動源からの動力がトランスミッションからデファレンシャルギヤを介して駆動輪に伝達され、前記駆動力推定手段は、前記出力トルク取得手段により取得される出力トルクに、前記トランスミッションのギヤ比と前記デファレンシャルギヤのファイナルギヤ比とを乗じて得られる値を前記駆動輪の車輪径で除算することで前記駆動力を推定することが好ましい。
【０００９】
また、前記判定手段は、前記傾斜角度取得手段により取得される傾斜角度が０よりも大きく、前記車速取得手段により取得される車速が０よりも大きく、且つ、前記車速取得手段により取得される車速から得られる車速変化量が所定の閾値以下の場合に、前記車両を登坂路定速走行状態にあると判定することが好ましい。
【００１０】
本開示の方法は、車両の車速及び、水平方向に対する前記車両の前後方向の傾斜角度に基づいて、前記車両が登坂路を定速走行する登坂路定速走行状態にあるか否かを判定し、登坂路定速走行状態と判定された際に、前記車両の車速、水平方向に対する前記車両の前後方向の傾斜角度及び、前記車両に搭載された駆動源の出力トルクから得られる前記車両の駆動力に基づいて、前記車両の車両重量を推定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の技術によれば、車両重量の推定精度を効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る推定装置を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る車両重量の推定処理を説明するフローチャートである。
【図４】車両の登坂路定速走行時におけるつり合い成分を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る推定装置及び推定方法を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る車両１を示す模式的な全体構成図である。車両１には、駆動源の一例としてエンジン１０が搭載されている。エンジン１０には、クラッチ装置１１を介してトランスミッション１２が接続されている。トランスミッション１２には、プロペラシャフト１３、デファレンシャルギヤ１４、左右駆動軸１５Ｌ，Ｒを介して左右駆動輪（左右後輪）１６Ｌ，Ｒがそれぞれ接続されている。また、車両１には、左右操舵輪（左右前輪）１７Ｌ，Ｒ、各種センサ類２０〜２４、電子制御ユニット１００（以下、ＥＣＵ）等が設けられている。
【００１５】
エンジン回転数センサ２０（出力トルク取得手段の一例）は、エンジン１０の図示しないクランクシャフトからエンジン回転数Ｎｅを取得する。アクセル開度センサ２１（出力トルク取得手段の一例）は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量からエンジン１０の燃料噴射量Ｑを取得する。車速センサ２２（車速取得手段の一例）は、プロペラシャフト１３又はトランスミッション１２の図示しない出力シャフトから車両１の車速Ｖを取得する。傾斜センサ２３（傾斜角度取得手段の一例）は、水平方向に対する車両１の傾斜角度θを取得する。シフトポジションセンサ２４は、トランスミッション１２の現在のシフト位置ＳＰを取得する。これら各種センサ類２０〜２４のセンサ値は、電気的に接続されたＥＣＵ１００に入力される。
【００１６】
ＥＣＵ１００は、車両１の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。
【００１７】
また、ＥＣＵ１００は、図２に示すように、走行状態判定部１１０と、駆動力推定部１２０と、車両重量推定部１３０とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるＥＣＵ１００に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【００１８】
走行状態判定部１１０は、本発明の判定手段の一例であって、車速センサ２２から入力される車速Ｖ及び、傾斜センサ２３から入力される傾斜角度θに基づいて、車両１が登坂路を定速走行する「登坂路定速走行状態」にあるか否かを判定する。より具体的には、走行状態判定部１１０は、車速Ｖが０（ゼロ）よりも大きい車両１の走行時（Ｖ＞０）に、傾斜角度θが０（ゼロ）よりも大きく（θ＞０）、且つ、車速Ｖを微分して得られる車速変化量ΔＶ（例えば、単位時間当た変化量）が所定の閾値以下であれば、車両１を「登坂路定速走行状態」と判定する。
【００１９】
駆動力推定部１２０は、本発明の駆動力推定手段の一例であって、以下の数式（１）に従い車両１の駆動力Ｆを推定する。
【００２０】
Ｆ＝ｋ１・（Ｔｅ・ｉｔ・ｉｆ）／Ｒｗ  ・・・（１）
但し、Ｔｅ：エンジントルク（Ｎ・ｍ）
ｉｔ：トランスミッションギヤ比
ｉｆ：ファイナルギヤ比
Ｒｗ：車輪径（ｍ）
ｋ１：係数
エンジントルクＴｅは、ＥＣＵ１００のメモリに予め記憶されたエンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑとの関係を規定するトルクマップ（不図示）をエンジン回転数センサ２０及び、アクセル開度センサ２１のセンサ値に基づいて参照することで算出される。
【００２１】
トランスミッションギヤ比ｉｔは、ＥＣＵ１００のメモリに予め記憶されたトランスミッション１２（図１参照）の各変速段のギヤ比をシフトポジションセンサ２４のセンサ値に応じて読み取ることで設定される。なお、クラッチ装置１１（図１参照）が接続されている際は、トランスミッションギヤ比ｉｔをエンジン回転数センサ２０のセンサ値（入力回転数）及び、車速センサ２２のセンサ値（出力回転数）から算出してもよい。
【００２２】
ファイナルギヤ比ｉｆは、デファレンシャルギヤ１４（図１参照）のドライブギヤとリングギヤとのギヤ比であって、車両１に固有の値として予め設定されている。車輪径Ｒｗは、左右駆動輪１６Ｌ，Ｒ（図１参照）の外径であって、車両１に固有の値として予め設定されている。同様に、係数ｋ１も車両１に固有の値として予め設定されている。
【００２３】
車両重量推定部１３０は、本発明の車両重量推定手段の一例であって、走行状態判定部１１０により車両１が「登坂路定速走行状態」と判定された際に車両重量Ｗを演算する。より詳しくは、車両１が登坂路を定速走行する際の各つり合い成分（図４参照）の運動方程式は、以下の数式（２）で表される。
【００２４】
Ｆ＝μｒ・Ｗ＋μａ・Ａ・Ｖ２＋Ｗ・ｇ・ｓｉｎθ  ・・・（２）
但し、Ｆ：車両１の駆動力（Ｎ）
Ｗ：車両１の重量（ｋｇ）
Ｖ：車両１の車速（ｍ／ｓ）
θ：車両１の前後方向の傾斜角度（ｄｅｇ）
ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ２）
Ａ：車両前面投影面積（ｍ２）
μｒ：転がり抵抗係数
μａ：空気抵抗係数
数式（２）において、転がり抵抗係数μｒ、空気抵抗係数μａ及び、車両前面投影面積Ａは車両１に固有の値として予め設定されている。数式（２）を車両重量Ｗについて解くと、以下の数式（３）が得られる。
【００２５】
Ｗ＝（Ｆ−μａ・Ａ・Ｖ２）／（μｒ＋ｇ・ｓｉｎθ）・・・（３）
車両重量演算部１３０は、走行状態判定部１１０により車両１が「登坂路定速走行状態」と判定された際に、駆動力推定部１２０から入力される駆動力Ｆ、車速センサ２２から入力される車速Ｖ及び、傾斜センサ２３から入力される傾斜角度θを上記数式（３）に代入することで、車両重量Ｗを演算する。演算された車両重量Ｗは、車両１の図示しない運転室等に設けられた表示器８０に表示される。
【００２６】
次に、ＥＣＵ１００が実行する車両重量Ｗの推定処理を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。本制御は、車両１の始動時（例えばエンジン１０のイグニッションキーオン操作時）に開始され、所定時間毎に繰り返し実行される。
【００２７】
ステップＳ１００では、車速センサ２２のセンサ値に基づいて、車速Ｖが０（ゼロ）よりも大きい走行中であるか否かが判定される。車速Ｖが０（ゼロ）よりも大きい走行中であれば（肯定）、本制御はステップＳ１１０に進む。一方、否定の場合、すなわち、車速Ｖがゼロ（０）となる停車中であれば、本制御はリターンされる。
【００２８】
ステップＳ１１０では、傾斜センサ２３のセンサ値に基づいて、傾斜角度θが０（ゼロ）よりも大きい登坂路走行中であるか否かが判定される。傾斜角度θが０（ゼロ）よりも大きい登坂路走行中であれば（肯定）、本制御はステップＳ１２０に進む。一方、否定の場合、すなわち、傾斜角度θがゼロ（０）となる平坦路走行中であれば、本制御はリターンされる。
【００２９】
ステップＳ１２０では、車速センサ２２のセンサ値に基づいて、車速Ｖを微分して得られる車速変化量ΔＶが所定の閾値以下となる定速走行中であるか否かが判定される。車速変化量ΔＶが所定の閾値以下となる定速走行中であれば（肯定）、本制御はステップＳ１３０に進む。一方、否定の場合、すなわち、車速変化量ΔＶが所定の閾値よりも大きい加速走行中（又は、減速走行中）であれば、本制御はリターンされる。
【００３０】
ステップＳ１３０〜Ｓ１５０では、車両重量演算処理が実行される。すなわち、ステップＳ１３０では、エンジン回転数センサ２０及びアクセル開度センサ２１の各センサ値から求めたエンジントルクＴｅ、シフトポジションセンサ２４のセンサ値から求めたトランスミッションギヤ比ｉｔ及び、予め設定された各種定数等を上記数式（１）に代入することで、車両１の駆動力Ｆが算出される。
【００３１】
次いで、ステップＳ１４０では、ステップＳ１３０にて算出された駆動力Ｆ、車速センサ２２から入力される車速Ｖ、傾斜センサ２３から入力される傾斜角度θ及び、予め設定された各種定数等を上記数式（３）に代入することで、車両重量Ｗが算出され、算出した車両重量の値を今回（ｎ回目）の車両重量として車両重量演算値Ｗ（ｎ）に設定する。
【００３２】
次いで、ステップＳ１５０では、演算した車両重量演算値Ｗ（ｎ）の平均化処理が実行される。平均化処理は、例えば１回目〜ｎ回目までの車両重量演算値Ｗ（１）〜Ｗ（ｎ）を積算して演算回数ｎで除算することによって、ｎ回目までの車両重量の平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎを算出する。具体的には、例えば、前回（（ｎ−１）回目）の車両重量平均値Ｗ（ｎ−１）ｍｅａｎと、今回演算した車両重量演算値Ｗ（ｎ）とを以下の数式（４）に代入することによって、ｎ回までの車両重量平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎを求める。なお、車両重量平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎを求めた後で、次回の平均値演算に備えて、今回算出した車両重量平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎを、車両重量平均値Ｗ（ｎ−１）ｍｅａｎに設定しておく。
【００３３】
Ｗ（ｎ）ｍｅａｎ＝（Ｗ（ｎ）＋Ｗ（ｎ−１）ｍｅａｎ・（ｎ−１））／ｎ・・・（４）
この平均化処理によって車両重量平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎのバラツキが低減し、各演算回毎に車両重量平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎが更新される。
【００３４】
なお、車両重量の平均化処理は上記数式（４）のように１回目からｎ回目までの演算値の単純加算平均によるものに限定されず、例えば、以下の数式（５）に示すように、今回の演算結果Ｗ（ｎ）に重み係数ｋ、前回までの平均値Ｗ（ｎ−１）ｍｅａｎに重み係数（１−ｋ）をそれぞれ乗じて加算して平均化してもよい。
【００３５】
Ｗ（ｎ）ｍｅａｎ＝ｋ・Ｗｎ＋（１−ｋ）Ｗ（ｎ−１）ｍｅａｎ・・・（５）
この場合は、今回（ｎ回目）の演算結果に重み付けをして前回までの平均値に反映させることができる。
【００３６】
ステップＳ１６０では、車両重量平均値Ｗ（ｎ）ｍｅａｎが車両重量Ｗの推定値として表示器８０に表示され、その後、本制御はリターンされる。
【００３７】
以上詳述したように、本実施形態の推定装置及び推定方法によれば、車両１が登坂路を定速走行する際に、車両１の駆動力Ｆ、車速Ｖ及び、傾斜角度θを取得して上記数式（３）に基づいて車両重量Ｗを推定するので、加速走行時に重量推定を行う従来技術に比べ、車両１に加わる加速度等の影響を受けることなく車両重量Ｗを精度よく推定することが可能になる。
【００３８】
また、車両走行において加速走行よりも割合の多い定速走行時に車両重量Ｗを推定することで、車両重量演算処理の実行頻度を増やすことが可能となり、推定精度を効果的に向上することができる。
【００３９】
また、車両重量Ｗの推定に加速度センサが不要となり、センサ数の増加に伴うコスト上昇や演算処理の複雑化も効果的に防止することができる。
【００４０】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００４１】
例えば、上記実施形態において、車両１は駆動源としてエンジン１０を備えるものとして説明したが、走行用モータを備えるハイブリッド車両等であってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１  車両
１０  エンジン
１１  クラッチ装置
１２  トランスミッション
１３  プロペラシャフト
１４  デファレンシャルギヤ
１５Ｌ，Ｒ  左右駆動軸
１６Ｌ，Ｒ  左右駆動輪（左右後輪）
２０  エンジン回転数センサ
２１  アクセル開度センサ
２２  車速センサ
２３  傾斜センサ
１００  ＥＣＵ
１１０  走行状態判定部
１２０  駆動力推定部
１３０  車両重量推定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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