(57)【要約】【課題】車両質量の推定精度を向上させることができる車両質量推定装置を提供する。【解決手段】電気制御装置５０は、エンジン回転速度とタービン回転速度との比から速度比を演算し、これに基づきトルクコンバータ２０のトルク容量係数とトルク比との積値を演算する。そして、電気制御装置５０は、この積値に基づき、自動変速機３０の基準駆動トルクを演算する。また、電気制御装置５０は、タービン回転速度に応じて変動する自動変速機３０の摩擦損失の比例項と、自動変速機３０の摩擦損失の定数項とに基づき基準駆動トルクを補正し、これに基づく推定駆動力と、車両の加速度とに基づき車両質量を推定する。【選択図】        図１
2005043167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン回転速度とタービン回転速度との比を演算する速度比演算手段と、
前記演算された速度比に基づき、トルクコンバータのトルク容量係数とトルク比との積値を演算する積値演算手段と、
前記演算された積値に基づき、自動変速機の基準駆動トルクを演算する駆動トルク演算手段と、
前記タービン回転速度に応じて変動する前記自動変速機の第１摩擦力を演算する第１摩擦力演算手段と、
前記自動変速機の第２摩擦力を設定する第２摩擦力設定手段と、
前記第１摩擦力及び第２摩擦力に基づき前記演算された基準駆動トルクを補正する補正手段と、
前記補正された基準駆動トルクに基づく推定駆動力と、車両の加速度とに基づき車両質量を推定する推定手段とを備えたことを特徴とする車両質量推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両質量推定装置において、
前記自動変速機の作動油温度に応じて、前記第１摩擦力及び第２摩擦力の少なくとも一方を補正する温度補正手段を備えたことを特徴とする車両質量推定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車両質量推定装置において、
前記推定手段は、所定期間内における前記推定駆動力の積分値と、前記加速度の積分値とに基づき車両質量を推定することを特徴とする車両質量推定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両質量推定装置において、
前記推定駆動力及び前記加速度を、ブレーキ操作状態において零に設定する推定解除手段を備えたことを特徴とする車両質量推定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両質量を推定する車両質量推定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動変速機の変速段の決定などに利用される車両質量の推定装置は、車両の駆動力及び加速度を推定し、これに基づき車両質量の推定を行っている。
【０００３】
車両の駆動力の推定にあたっては、例えば非特許文献１に記載された手法を応用することが一般的に行われている。すなわち、トルクコンバータの速度比ｅに応じた特性値であるトルク容量係数Ｃｐ（ｅ）と、トルク比ｔ（ｅ）と、エンジン回転速度ｎｅの２乗との積によって下式によりトルクコンバータの出力トルクＴｔを求める。
【０００４】
Ｔｔ＝Ｃｐ（ｅ）×ｔ（ｅ）×ｎｅ＾２
次に、この出力トルクＴｔと、推定時のミッションギヤ比Ｇと、動力の伝達効率ηと、デファレンシャルギヤ比ｄｉｆｆと、タイヤ半径ｔｉｒｅの逆数との積により下式により推定駆動力Ｆを求める。
【０００５】
Ｆ＝Ｔｔ×Ｇ×η×ｄｉｆｆ／ｔｉｒｅ
そして、この推定駆動力Ｆを加速度ｄｖで除することで車両質量の推定を行っている。
【０００６】
【非特許文献１】
尾崎紀男著「自動車工学改訂版」森北出版、１９９９年３月５日、ｐ．６３，１９１
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、非特許文献１の手法では、推定駆動力Ｆの算出にあたって、動力の伝達効率ηを一定値として捉えている。従って、推定時の車両状態によっては、この伝達効率ηからの逸脱が著しくなって、推定される駆動力即ち車両質量の信頼性を損なうことがある。
【０００８】
本発明の目的は、車両質量の推定精度を向上させることができる車両質量推定装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、エンジン回転速度とタービン回転速度との比を演算する速度比演算手段と、前記演算された速度比に基づき、トルクコンバータのトルク容量係数とトルク比との積値を演算する積値演算手段と、前記演算された積値に基づき、自動変速機の基準駆動トルクを演算する駆動トルク演算手段と、前記タービン回転速度に応じて変動する前記自動変速機の第１摩擦力を演算する第１摩擦力演算手段と、前記自動変速機の第２摩擦力を設定する第２摩擦力設定手段と、前記第１摩擦力及び第２摩擦力に基づき前記演算された基準駆動トルクを補正する補正手段と、前記補正された基準駆動トルクに基づく推定駆動力と、車両の加速度とに基づき車両質量を推定する推定手段とを備えたことを要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両質量推定装置において、前記自動変速機の作動油温度に応じて、前記第１摩擦力及び第２摩擦力の少なくとも一方を補正する温度補正手段を備えたことを要旨とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車両質量推定装置において、前記推定手段は、所定期間内における前記推定駆動力の積分値と、前記加速度の積分値とに基づき車両質量を推定することを要旨とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の車両質量推定装置において、前記推定駆動力及び前記加速度を、ブレーキ操作状態において零に設定する推定解除手段を備えたことを要旨とする。
【００１３】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、トルクコンバータ特性（トルク容量係数とトルク比との積値）に基づく自動変速機の基準駆動トルクを同自動変速機の第１摩擦力及び第２摩擦力で補正したことで、自動変速機が出力する駆動トルクがより正確に取得され、ひいては車両質量の推定精度も向上される。特に、タービン回転速度に応じて変動する第１摩擦力によって上記基準駆動トルクを補正したことで、車両質量の推定にあたって車両発進時などタービン回転速度の小さいときの影響も緩和される。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、自動変速機の作動油温度に応じて、前記第１摩擦力及び第２摩擦力の少なくとも一方を補正し、これを介して更に自動変速機の基準駆動トルクを補正したことで、車両質量の推定にあたって作動油温度の影響が緩和される。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、所定期間内における前記推定駆動力の積分値と、前記加速度の積分値とに基づき車両質量が推定されることで、これら推定駆動力及び加速度の一時的な変動による車両質量の誤推定が回避される。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、駆動力（駆動トルク）に及ぼす影響が不明であるブレーキ操作状態では、推定駆動力及び加速度を零に設定して上記各積分値に反映されないようにすることで、車両質量の推定精度が向上される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した車両質量推定装置の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、車両質量推定装置を含む変速制御装置を車両に搭載した例を概略的に示している。この車両は、エンジン１０と、ロックアップクラッチ付のトルクコンバータ２０と、２乃至３組の遊星歯車ユニットなどから構成された有段（ここでは、前進４段、後進１段）の自動変速機３０と、同トルクコンバータ２０及び自動変速機３０に供給される油圧を制御するための油圧制御回路４０と、油圧制御回路４０に制御指示信号を与える電気制御装置５０とを含んでいて、図示しないアクセルペダルの操作により増減されるエンジン１０の駆動トルクを、トルクコンバータ２０、自動変速機３０、及び図示しない差動歯車装置（デファレンシャルギヤ）などを介して駆動輪のタイヤへ伝達するようになっている。
【００１８】
トルクコンバータ２０は、エンジン１０が発生する動力を流体（作動油）を介して自動変速機３０に伝達する流体式伝達機構２１と、この流体式伝達機構２１に対して並列に連結されたロックアップクラッチ機構２２とからなっている。流体式伝達機構２１は、エンジン１０のクランク軸と一体的に回転するトルクコンバータ入力軸１２に連結されたポンプ羽根車２１ａと、同ポンプ羽根車２１ａが発生する作動油の流れにより回転されるとともに自動変速機３０の入力軸３１に連結されたタービン羽根車２１ｂとを含んでいる。ロックアップクラッチ機構２２は、ロックアップクラッチを含んで構成されている。ロックアップクラッチ機構２２は、これと接続された油圧制御回路４０による作動油の給排により、トルクコンバータ入力軸１２と自動変速機３０の入力軸３１とを同ロックアップクラッチにより機械的に結合してこれらを一体的に回転させる係合状態を達成し得るようになっている。また、ロックアップクラッチ機構２２は、これと接続された油圧制御回路４０による作動油の給排により、前記ロックアップクラッチによる機械的な結合を解除してエンジン１０の駆動トルクを自動変速機３０に伝達しない非係合状態を達成し得るようになっている。
【００１９】
自動変速機３０は、入力軸３１と、図示を省略した車両の駆動輪に差動歯車装置などを介して連結された出力軸３２とを備えている。自動変速機３０は、これと接続された油圧制御回路４０による作動油の給排により作動される複数の油圧式摩擦係合装置の組合わせに応じ、複数の前進変速段（前進ギヤ段）及び後進ギヤ段のうちの１つを選択的に成立させる。自動変速機３０は、選択されたギヤ段を介して入力軸３１と出力軸３２とを一体的に回転させる周知の有段式遊星歯車装置として構成されている。この自動変速機３０は、１速及び２速を除く変速段（３速，４速）において駆動輪側からエンジン１０を駆動する逆駆動状態（エンジンブレーキ状態）が達成されるようになっている。一方、１速及び２速においては、図示しないワンウェイクラッチの作動により前記逆駆動状態が達成されない状態と、図示しない摩擦係合部材を係合させて前記ワンウェイクラッチの機能を非作動とすることで前記逆駆動状態が達成される状態とに制御され得るようになっている。
【００２０】
油圧制御回路４０は、電気制御装置５０からの信号によりＯＮ−ＯＦＦ駆動される複数の電磁弁（図示省略）を含んでいて、前記電磁弁の作動の組み合わせに基づいてロックアップクラッチ機構２２及び自動変速機３０に対する作動油の給排を行うようになっている。
【００２１】
電気制御装置５０は、何れも図示を省略したＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）及びインタフェースなどから成るマイクロコンピュータである。この電気制御装置５０は、スロットル開度センサ６１、エンジン回転速度センサ６２、タービン回転速度センサ６３、出力軸回転速度センサ６４、ブレーキスイッチ６５、油温センサ６６と接続されていて、これらのセンサ及びスイッチが発生する信号を入力するようになっている。
【００２２】
スロットル開度センサ６１は、エンジン１０の吸気通路に設けられ図示しないアクセルペダルの操作に応じて開閉されるスロットルバルブ１１の開度を検出し、同スロットル開度ｔｈｒｍを表す信号を発生するようになっている。エンジン回転速度センサ６２は、エンジン１０の回転速度を検出し、同エンジン回転速度ｎｅを表す信号を発生するようになっている。タービン回転速度センサ６３は、自動変速機の入力軸３１の回転速度を検出し、タービン回転速度ｎｔを表す信号を発生するようになっている。出力軸回転速度センサ６４は、自動変速機の出力軸３２の回転速度を検出し、同出力軸回転速度ｎｏを表す信号を発生するようになっている。この出力軸回転速度ｎｏは、車両速度を求めるために利用されるもので、出力軸回転速度センサ６４はこのために一般的な車両に搭載される既存のセンサである。ブレーキスイッチ６５は、サービスブレーキ用のブレーキペダル７０の操作・非操作に応じて、ハイレベル（「１」）及びローレベル（「０」）にそれぞれ変化するストップ信号ＳＴＯＰを出力するようになっている。油温センサ６６は、自動変速機３０のオイルパン内に溜まった作動油の温度（油温）を検出し、油温ｔｏｉｌを表す信号を発生するようになっている。
【００２３】
次に、上記自動変速機の変速制御の作動について説明する。電気制御装置５０は、出力軸回転速度ｎｏから求めた車両速度とスロットル開度ｔｈｒｍとに基づく変速マップをメモリ（ＲＯＭ）内に予め記憶している。電気制御装置５０は、そのときの車両速度及び検出されたスロットル開度ｔｈｒｍが変速マップに示された変速線を横切るとき、同変速線に基づく変速段を達成するように変速要求信号を発生し、これに基づいて油圧制御回路４０の電磁バルブを制御する。なお、この変速要求信号は、実際の変速段の推定にも供される。
【００２４】
同様に、電気制御装置５０は、出力軸回転速度ｎｏから求めた車両速度とスロットル開度ｔｈｒｍとに基づくロックアップクラッチ作動マップをメモリ（ＲＯＭ）内に予め記憶している。電気制御装置５０は、そのときの車両速度及び検出されたスロットル開度ｔｈｒｍとがロックアップクラッチ作動マップのロックアップ領域にあるとき、油圧制御回路４０の電磁バルブを制御し、これによりロックアップクラッチ機構２２を係合状態とする。
【００２５】
更に、電気制御装置５０は、搭乗人数や荷物の実積載量に応じて変化する車両質量ｍを推定していて、同車両質量ｍが所定値Ｍ０以上のとき、上記とは別の変速マップに切換えて、達成される低速段領域を拡大するとともに、１速及び２速におけるワンウェイクラッチを非作動としてエンジンブレーキを有効に発揮させる。
【００２６】
次に、電気制御装置５０が実行する車両質量ｍの推定方法について説明する。
車両の運動方程式は、車両質量をｍ、加速度をｄｖ、車両に働く力のうち道路勾配による力を除いたもの即ちエンジン１０による駆動輪での駆動力（推定駆動力）をＦ、道路勾配をθ、重力加速度をｇとすれば、（１）式に示したようになる。
【００２７】
Ｆ＝ｍ（ｄｖ＋ｇ・ｓｉｎθ）  …（１）
本実施形態では、ロックアップクラッチが非係合状態にある場合、即ち、流体式伝達機構２１にてトルク伝達を行っている場合において、下記（２）式に基づき推定駆動力Ｆを求める。これは、ロックアップクラッチが係合状態にある場合、推定駆動力Ｆを求めるためにエンジン１０が静的状態（定常状態）で運転される必要があるのに対し、下記（２）式は、過渡的な運転状態にあっても成立することによる。
【００２８】
Ｔｔ＝Ｃｐｒ（ｅ）×ｎｅ＾２
Ｔ＝Ｔｔ×Ｇ−Ｂ（ｔｏｉｌ）×ｎｔ−Ｃ（ｔｏｉｌ）…（２）
Ｆ＝Ｔ×η×ｄｉｆｆ／ｔｉｒｅ
上記（２）式において、Ｔｔはトルクコンバータ２０（流体式伝達機構２１）の出力トルクＴｔである。ｅはタービン回転速度ｎｔとエンジン回転速度ｎｅとの比（ｎｔ／ｎｅ）を表す速度比ｅであり、Ｃｐｒ（ｅ）は当該速度比ｅにおけるトルク容量係数（Ｃｐ（ｅ））とトルク比（ｔ（ｅ））との積値である。
【００２９】
トルク容量係数Ｃｐ（ｅ）及びトルク比ｔ（ｅ）は、当該トルクコンバータ２０単体の状態において上記速度比ｅの関数（マップ）としてそれぞれ実験的に求められるもので、積値Ｃｐｒ（ｅ）のマップはその積としてこれらマップを一本化したものである。この積値Ｃｐｒ（ｅ）のマップは、上記速度比ｅに応じた図２に示す特性を有している。いうまでもなく、この積値Ｃｐｒ（ｅ）のマップは、トルクコンバータ２０単体の状態において工場出荷検査で取得・管理することができる。
【００３０】
また、Ｔは自動変速機３０の出力軸３２における推定駆動トルクＴである。この推定駆動トルクＴは、上記出力トルクＴｔに推定時の自動変速機３０のギヤ比（ここでは１速ギヤ比）Ｇを乗じた値（以下、自動変速機の基準駆動トルクＴｔ・Ｇという）から自動変速機３０内での以下の摩擦損失を減算した駆動トルクである。これら摩擦損失は、自動変速機３０に多数のギヤと変速を行うための摩擦係合装置（クラッチ、ブレーキなど）とが高密度に実装されていることなどで生じるものである。クラッチ、ブレーキなどの摩擦係合装置は湿式多板クラッチを使っているが、これに対して作動油が粘性抵抗となって伝達効率の低下原因となっている。例えば、湿式多板クラッチの解放時であっても作動油が粘性抵抗となってトルク伝達が完全に零にはならない。このような自動変速機３０の摩擦損失を考慮することで、自動変速機３０の出力軸３２における駆動トルク（推定駆動トルクＴ）がより厳密に推定される。
【００３１】
Ｂ（ｔｏｉｌ）は、第１摩擦力に対応する摩擦損失としてタービン回転速度ｎｔの比例項となるものである。つまり、自動変速機３０本体は、ギヤセット、クラッチ、ブレーキなどで構成されており、トルク伝達と解放は湿式多板クラッチを介して行われる。湿式多板クラッチに対して作動油は粘性抵抗となって引きずり摩擦を生じるが、この粘性抵抗は一般にタービン回転速度ｎｔに比例する。従って、比例項Ｂ（ｔｏｉｌ）は引きずり摩擦のタービン回転速度ｎｔ依存度（比例度）を示し、これにタービン回転速度ｎｔを乗じたものは自動変速機３０本体の引きずり摩擦を表す。
【００３２】
なお、作動油の粘性は温度（油温ｔｏｉｌ）の関数となる。従って、比例項Ｂ（ｔｏｉｌ）も油温ｔｏｉｌの関数となっており、図３（ａ）は実験に基づくこれらの関係を最適化したマップを示している。このマップに示されるように、比例項Ｂ（ｔｏｉｌ）は、油温ｔｏｉｌの低温側では一定値に設定されており、所定温度Ｔｂ以上の高温側では温度上昇に伴い比例的に減少するように設定されている。
【００３３】
一方、Ｃ（ｔｏｉｌ）は、タービン回転速度ｎｔに無関係で一定となる第２摩擦力に対応する摩擦損失の定数項である。この定数項Ｃ（ｔｏｉｌ）も油温ｔｏｉｌの関数となっており、図３（ｂ）は実験に基づくこれらの関係を最適化したマップを示している。このマップに示されるように、定数項Ｃ（ｔｏｉｌ）は、油温ｔｏｉｌの低温側では一定値に設定されており、所定温度Ｔｃ以上の高温側では温度上昇に伴い比例的に減少するように設定されている。
【００３４】
いうまでもなく、これらＢ（ｔｏｉｌ）のマップ及びＣ（ｔｏｉｌ）のマップは、自動変速機３０単体の状態において評価することができる。
以上により、推定駆動トルクＴは、前記基準駆動トルクＴｔ・Ｇから図３（ａ）のマップに基づき求めた比例項Ｂ（ｔｏｉｌ）にタービン回転速度ｎｔを乗じたものと、図３（ｂ）のマップに基づき求めた定数項Ｃ（ｔｏｉｌ）とを減ずることで求められる。
【００３５】
推定駆動力Ｆの算出にあたって、ηは自動変速機３０の出力から駆動輪までの伝達効率ηである。この伝達効率ηには、デファレンシャルギヤでの損失（デフ損失）及びタイヤ損失が反映されるが、デフ損失は相対的に小さいためタイヤ損失に包含されている。ｄｉｆｆはデファレンシャルギヤ比ｄｉｆｆであり、ｔｉｒｅはタイヤ半径ｔｉｒｅである。
【００３６】
そして、推定駆動力Ｆは、上記推定駆動トルクＴに上記伝達効率ηと、デファレンシャルギヤ比／タイヤ半径ｄｉｆｆ／ｔｉｒｅとを乗ずることで求められる。
【００３７】
図４（ａ）は、上記摩擦損失を考慮しない従来手法での積値Ｃｐｒ（ｅ）のグラフを示し、図４（ｂ）は、摩擦損失（Ｂ，Ｃ項）を考慮したときの積値Ｃｐｒ（ｅ）のグラフを示す。なお、ここでの従来手法では、車両搭載状態での動力損失はミッション損失、デフ損失、タイヤ損失など複雑で分離が困難であると仮定して、これらの要因をトルクコンバータのばらつきに含めて積値Ｃｐｒ（ｅ）に畳み込んでいる。図４（ａ）（ｂ）において、斜線で示される範囲は車両搭載状態における実際の駆動力から複数回同定した各積値Ｃｐｒ（ｅ）のグラフのばらつきを概略的に示す範囲であり、太実線はこれら同定された各積値Ｃｐｒ（ｅ）を平均したグラフである。これら積値Ｃｐｒ（ｅ）は、車両搭載状態での標準的発進を複数回行うことで同定されたものである。同図には、トルクコンバータ２０単体での積値Ｃｐｒ（ｅ）をプロット点にて併せて図示している。
【００３８】
同図から明らかなように、摩擦損失を考慮しない従来手法では、上記平均（太実線）を求めた各積値Ｃｐｒ（ｅ）に著しいばらつきが生じることが確認される。すなわち、駆動力の推定では、平均に対して各積値Ｃｐｒ（ｅ）のばらつきが大きい分、その信頼性が劣ることになる。一方、摩擦損失を考慮した場合、上記平均（太実線）を求めた各積値Ｃｐｒ（ｅ）のばらつきが抑制されていることが確認される。そして、上記平均は、トルクコンバータ２０単体での積値Ｃｐｒ（ｅ）にほぼ一致していることも確認される。換言すると、トルクコンバータ２０単体での積値Ｃｐｒ（ｅ）及び自動変速機３０の摩擦損失（Ｂ，Ｃ項）を用いることで、（２）式に基づき実際の駆動トルクに近い高精度な推定駆動トルクＴが求められる。そして、この推定駆動トルクＴに基づき、推定駆動力Ｆも高精度に求められることになる。
【００３９】
図５（ａ）は、摩擦損失を考慮しない従来手法での駆動力の推移を示し、図５（ｂ）は、摩擦損失（Ｂ，Ｃ項）を考慮したときの駆動力の推移を示す。この駆動力の推移は、ブレーキ踏み込み状態（ブレーキ操作状態）からこれを解放したときに相当するものである。図５（ａ）（ｂ）において、実線は実際の駆動トルクの推移を示し、破線は推定駆動力Ｆの推移を示す。同図から明らかなように、摩擦損失を考慮しない従来手法では実際の駆動トルクと推定駆動力Ｆとの差が大きくなるが、摩擦損失を考慮することでこれらの差が低減されていることが確認される。従って、従来に比べて実際の駆動トルクにより近い推定駆動力Ｆが求められる。
【００４０】
車両の加速度ｄｖは、車両速度の微分値であるから、車両速度を表す出力軸回転速度ｎｏを微分（時間微分）することで算出される。
上記（１）式における車両質量ｍは、搭乗者数、荷物等の積載量などの変化により車両の初期質量に対して変化する。この車両質量ｍを推定駆動力Ｆ及び加速度ｄｖにより表すと（３）式が得られる。
【００４１】
Ｆ＝ｍ（ｄｖ＋ｇ・ｓｉｎθ）  …（３）
今、車両が道路勾配一定の道路を走行していればθは一定であるから、上記（３）式において道路勾配に係る項（−ｇ・ｓｉｎθ）は一定である。即ち、道路勾配の影響は加速度ｄｖにおいてその直流成分として現れているはずである。従って、加速度ｄｖを表す信号から直流成分を除けば、道路勾配の影響を除いた運動方程式を得ることができる。
【００４２】
実際には、道路勾配θは比較的緩やかに変化し、同道路勾配θの影響は加速度ｄｖにおいて低周波数成分（１〜２Ｈｚ以下）として現れる。従って、加速度ｄｖ及び推定駆動力Ｆを表す各信号から所定周波数以下の信号を除けば、同時に直流成分も除去され、道路勾配の影響を除いた下記（４）式に示す車両運動方程式を得ることができる。
【００４３】
ｈＦ＝ｍ・ｈｄｖ  …（４）
そして、（４）式に基づき車両質量ｍは下記（５）式で表される。
ｍ＝ｈＦ／ｈｄｖ  …（５）
なお、加速度ｄｖ及び推定駆動力Ｆを表す各信号には、道路勾配成分に加えてセンサノイズ、サスペンションやパワートレインなどの駆動系の振動成分が含まれることになる。そこで、加速度ｄｖ及び推定駆動力Ｆを表す各信号に含まれる道路勾配成分、センサノイズ及び駆動系の振動成分をそれぞれハイパスフィルタ、ローパスフィルタ及びノッチフィルタ（バンドストップフィルタ）にて除去するようにしている。上記（４）式及び（５）式においては、加速度ｄｖ及び推定駆動力Ｆを表す信号からこうした周波数成分を除いた信号をそれぞれ処理後加速度としてｈｄｖ、処理後駆動力としてｈＦと表している。センサノイズ及び駆動系の振動成分をそれぞれ除去するためのローパスフィルタ及びノッチフィルタは割愛してもよい。
【００４４】
上記（５）式では、車両質量ｍが時間の関数で表されており、位相差を有している。従って、これを解消するために積分区間を設定してこれらフィルタ処理後の加速度ｈｄｖ及び駆動力ｈＦの各積分値∫ｈｄｖｄｔ、∫ｈＦｄｔを求める。この積分区間は、後述する車両質量の推定に好適な所定の区間に設定されるものである。これにより、車両質量ｍは下記（６）式で表される。
【００４５】
ｍ＝∫ｈＦｄｔ／∫ｈｄｖｄｔ  …（６）
実際には、これら積分値∫ｈｄｖｄｔ、∫ｈＦｄｔは、当該積分区間において所定時間の経過ごとに連続して求められた複数個（例えば、１０個）のフィルタ処理後の加速度ｈｄｖ及び駆動力ｈＦをそれぞれ加算することで求められる。
【００４６】
なお、本実施形態では、上記加速度ｄｖ及び推定駆動力Ｆの算出に不適切な車両状態では、これら加速度ｄｖ及び推定駆動力Ｆを零に設定して積分値∫ｈｄｖｄｔ及び∫ｈＦｄｔに反映されないようにしている。
【００４７】
例えば、速度比ｅが値「１」を超える状態は、ｎｔ＞ｎｅの関係が成り立つので、逆駆動状態（エンジンブレーキ状態）を表す。この状態で駆動力を推定するのは好ましくないため、この場合には速度比ｅを値「１」に設定することで積値Ｃｐｒ（ｅ）を零に設定し（図２参照）、これにより実質的に積分値∫ｈＦｄｔに反映されないようにしている。これに合わせて、このときの加速度も積分値∫ｈｄｖｄｔに反映されないようにしている。
【００４８】
また、ブレーキオン時のブレーキ操作状態では、ブレーキトルクが不明であるため、ブレーキ操作の強弱に関わらず上記加速度ｄｖ及び推定駆動力Ｆを零に設定し、積分値∫ｈｄｖｄｔ、∫ｈＦｄｔに反映されないようにしている。
【００４９】
さらに、これら積分値∫ｈｄｖｄｔ、∫ｈＦｄｔの算出にあたっては、当該積分区間において正数となる加速度ｈｄｖ及び駆動力ｈＦのみを抽出する（以下、「正則処理」という）。また、当該積分区間における複数個の加速度ｈｄｖ及び駆動力ｈＦに重み付けをして加算し、積分値∫ｈｄｖｄｔ、∫ｈＦｄｔを求める。
【００５０】
なお、特に積分値∫ｈｄｖｄｔを加速度面積Ｓａという。この加速度面積Ｓａには、加速度検出に係る出力軸回転速度センサ６４の分解能や駆動輪のタイヤスリップ等による位相差といった精度悪化要因がある。従って、これら精度悪化要因の対策として加速度面積Ｓａに対し分解能補正及び位相補正を行っている。
【００５１】
次に、電気制御装置５０が上記原理に基づいて車両質量ｍを推定する際の作動について説明する。図６は、電気制御装置５０のＣＰＵが実行する車両質量ｍの推定プログラムを機能ブロックにより示したものである。このＣＰＵは、駆動力計算に係るブロックＢ１のプログラムと、駆動力フィルタに係るブロックＢ２のプログラムと、加速度計算に係るブロックＢ３のプログラムと、加速度フィルタに係るブロックＢ４のプログラムと、推定許可に係るブロックＢ５のプログラムと、面積法に係るブロックＢ６のプログラムとを主として実行する。
【００５２】
ＣＰＵは、ブロックＢ１において、タービン回転速度ｎｔ、エンジン回転速度ｎｅ、ストップ信号ＳＴＯＰ及び油温ｔｏｉｌを入力し、前記（２）式に基づいて推定駆動力Ｆを求める。より具体的に述べると、ＣＰＵは図７に詳細に示したブロックＢ１のプログラムを実行し、駆動力を推定する。すなわち、ＣＰＵはブロック１１０にてタービン回転速度ｎｔを、ブロック１１１の零割回避処理を介したエンジン回転速度ｎｅで除して、実際の速度比ｅ（＝ｎｔ／ｎｅ）を求める。なお、ブロック１１１の零割回避処理は、エンジン回転速度ｎｅが零になることで計算不能になることを避けるためのものである。
【００５３】
次いで、ＣＰＵはブロック１１２にて、速度比ｅに対する制限処理を行う。具体的には、速度比ｅに対して、０≦ｅ≦１の範囲制限を加え、速度比ｅが値「１」を超えた場合にはこれを値「１」に設定する。これは、エンジンブレーキ状態での駆動力推定を実質的に行わないようにするためである。そして、ＣＰＵはブロック１１３にて図２に示した速度比ｅと積値Ｃｐｒ（ｅ）との関係を示すマップ（ルックアップテーブル、以下「Ｃｐｒマップ」という）から、上記算出された速度比ｅに対する積値Ｃｐｒを算出する。このＣｐｒマップは、予め実験に基づいて作成され、電気制御装置５０のＲＯＭに記憶されている。
【００５４】
次に、ＣＰＵはブロック１１４にて上記ブロック１１３で求めた積値Ｃｐｒにギヤ比Ｇを乗じ、更にブロック１１５にてエンジン回転速度ｎｅの２乗ｎｅ＾２を乗じて積（Ｃｐｒ・Ｇ・ｎｅ＾２）を求める。この積（Ｃｐｒ・Ｇ・ｎｅ＾２）は、トルクコンバータ２０単体の特性値及び自動変速機３０でのギヤ比を考慮した自動変速機３０の基準駆動トルクである。なお、ここでは便宜的に積値Ｃｐｒにギヤ比Ｇを乗じてからエンジン回転速度ｎｅの２乗ｎｅ＾２を乗じて基準駆動トルクを求めているが、積値Ｃｐｒにエンジン回転速度ｎｅの２乗ｎｅ＾２を乗じたものは、トルクコンバータ２０単体での出力トルクＴｔに相当する。
【００５５】
一方、ＣＰＵはブロック１１６にて図３（ａ）に示した油温ｔｏｉｌと比例項Ｂ（ｔｏｉｌ）との関係を示すマップ（ルックアップテーブル、以下「Ｂマップ」という）から、油温ｔｏｉｌに対する比例項Ｂを算出する。このＢマップは、予め実験に基づいて作成され、電気制御装置５０のＲＯＭに記憶されている。そして、ＣＰＵはブロック１１７にて上記ブロック１１６で求めた比例項Ｂにタービン回転速度ｎｔを乗じて同タービン回転速度ｎｔに依存する摩擦損失（Ｂ・ｎｔ）を求める。この摩擦損失は、自動変速機３０内の作動油による粘性抵抗によるもので、油温ｔｏｉｌによる影響を含めて算出される。
【００５６】
また、ＣＰＵはブロック１１８にて図３（ｂ）に示した油温ｔｏｉｌと定数項Ｃ（ｔｏｉｌ）との関係を示すマップ（ルックアップテーブル、以下「Ｃマップ」という）から、油温ｔｏｉｌに対する定数項Ｃを算出する。このＣマップは、予め実験に基づいて作成され、電気制御装置５０のＲＯＭに記憶されている。定数項Ｃは、タービン回転速度ｎｔに無関係な自動変速機３０内の摩擦損失に相当するもので、油温ｔｏｉｌによる影響を含めて算出される。
【００５７】
次いでＣＰＵはブロック１１９にて、ブロック１１５で求めた積（Ｃｐｒ・Ｇ・ｎｅ＾２）からブロック１１７，１１８で求めた各摩擦損失（Ｂ・ｎｔ，Ｃ）を減算して推定駆動トルクＴを算出する。一方、ＣＰＵはブロック１２３にて、ストップ信号ＳＴＯＰのオン・オフに応じて零又は値「１」を設定する。そして、ＣＰＵはブロック１２０にて、ブロック１１９で求めた推定駆動トルクＴと、ブロック１２３で設定した値とを乗ずる。従って、ブロック１２０では、ブレーキオン時には推定駆動トルクＴとして零が出力され、ブレーキオフ時にはブロック１１９で求めた推定駆動トルクＴがそのまま出力される。ブレーキオン時においてブロック１２０からの出力を零にするのは、推定駆動力Ｆを零にして積分値∫ｈＦｄｔに反映されないようにするためである。
【００５８】
次にＣＰＵは、ブロック１２１にて上記推定駆動トルクＴにデファレンシャルギヤ比／タイヤ半径ｄｉｆｆ／ｔｉｒｅを乗じ、更にブロック１２２にて伝達効率ηを乗ずることで推定駆動力Ｆを求める。なお、伝達効率ηは、主としてタイヤ損失を考慮するためのものである。
【００５９】
ＣＰＵは、図６のブロックＢ２において、ブロックＢ１からの推定駆動力Ｆを入力し、これをフィルタ処理する。詳述すると、ブロックＢ２にはハイパスフィルタ、ローパスフィルタ及びノッチフィルタ（バンドストップフィルタ）が設定されており、ＣＰＵはそれぞれによって上記推定駆動力Ｆに含まれる道路勾配成分、センサノイズ（高周波ノイズ）及び駆動系の振動成分を除去した駆動力ｈＦを算出する。いうまでもなく、この駆動力ｈＦからは道路勾配（θ）の影響が除去されている。
【００６０】
一方、ＣＰＵは、ブロックＢ３において出力軸回転速度ｎｏを入力し、これを時間微分して加速度ｄｖを求める。より具体的に述べると、ＣＰＵは現在の出力軸回転速度ｎｏと所定時間前の出力軸回転速度との差分を求め、これに定数を乗じることで車両の加速度ｄｖを演算する。なお、ＣＰＵは、ブロックＢ３においてストップ信号ＳＴＯＰを併せて入力しており、ブレーキオン時には加速度ｄｖとして零が出力されるようになっている。
【００６１】
次いで、ＣＰＵは、ブロックＢ４において、ブロックＢ３からの加速度ｄｖを入力し、これをフィルタ処理する。詳述すると、ブロックＢ４にはハイパスフィルタ、ローパスフィルタ及びノッチフィルタ（バンドストップフィルタ）が設定されており、ＣＰＵはそれぞれによって上記加速度ｄｖに含まれる道路勾配成分、センサノイズ（高周波ノイズ）及び駆動系の振動成分を除去した加速度ｈｄｖを算出する。いうまでもなく、この加速度ｈｄｖからは道路勾配（θ）の影響が除去されている。
【００６２】
ＣＰＵは、ブロックＢ５において前述の各センサからの信号及び前記変速要求信号に基づき推定される実際の変速段を表すシフト信号ｓｉｆｔ等を入力し、これにより推定許可信号ｅｎを生成してブロックＢ６に出力する。詳述すると、ブロックＢ５（推定許可信号ｅｎ）はブロックＢ６における車両質量の推定許可・禁止等を規定するもので、ＣＰＵは推定に好ましい各種条件が総て満たされたときに推定許可信号ｅｎをハイレベル（「１」）にし、何れかの条件が不成立のときに推定許可信号ｅｎをローレベル（「０」）にする。後述するようにＣＰＵは、ブロックＢ６においてハイレベルの推定許可信号ｅｎが入力されることで車両質量の推定を行う。一方、ＣＰＵは、ブロックＢ６においてローレベルの推定許可信号ｅｎが入力されることで車両質量の推定を行わない。なお、推定に好ましい各種条件としては、車両の発進時であること。変速中でないこと。出力軸回転速度ｎｏが零より大きく、且つスロットル開度ｔｈｒｍが所定値を超えて（スロットルオンして）から所定時間（遅延時間）経過していること。変速段が１速又は２速であること。ブレーキ作動中でないこと。加速度（ｄｖ）が所定の基準加速度より大きいこと。エンジン１０が逆駆動状態にないことである。ＣＰＵは、上記全ての条件が満たされるときに所定の積分区間を設定し、当該積分区間に対応させて推定許可信号ｅｎをハイレベルに設定する。
【００６３】
ＣＰＵは、ブロックＢ６において各ブロックからの信号Ｆ，ｈＦ，ｈｄｖ，ｅｎなどを入力し、これらに基づき車両質量ｍを推定する。すなわち、ＣＰＵは推定許可信号ｅｎがハイレベルの期間（積分区間）においてフィルタ処理後の駆動力ｈＦを積分し、駆動力積分値ＳＦを求める。具体的には、ＣＰＵは当該積分区間において所定時間の経過ごとに連続して求められた複数個（例えば、１０個）の駆動力ｈＦを加算することで駆動力積分値ＳＦを求める。このとき、ＣＰＵは当該積分区間において正数となる駆動力ｈＦのみを抽出する（正則処理する）。また、ＣＰＵは当該積分区間における複数個の駆動力ｈＦに重み付けをして加算する。
【００６４】
また、ＣＰＵは推定許可信号ｅｎがハイレベルの期間（積分区間）においてフィルタ処理後の加速度ｈｄｖを積分し、加速度面積Ｓａを求める。具体的には、ＣＰＵは当該積分区間において所定時間の経過ごとに連続して求められた複数個（例えば、１０個）の加速度ｈｄｖを加算することで加速度面積Ｓａを求める。このとき、ＣＰＵは当該積分区間において正数となる加速度ｈｄｖのみを抽出する（正則処理する）。また、ＣＰＵは当該積分区間における複数個の加速度ｈｄｖに重み付けをして加算する。
【００６５】
さらに、ＣＰＵはスロットルオン時の車両速度に対応する出力軸回転速度に基づき加速度面積Ｓａに対する分解能補正を行う。さらにまた、ＣＰＵは推定許可信号ｅｎがハイレベルの期間（積分区間）における推定駆動力Ｆの勾配に基づき加速度面積Ｓａに対する位相補正を行う。すなわち、ＣＰＵは分解能及び位相の影響を吸収すべく加速度面積Ｓａを補正する。
【００６６】
そして、ＣＰＵは、駆動力積分値ＳＦを補正された加速度面積Ｓａにて除することで車両質量ｍを推定する。
図８は、上述したＣＰＵによる処理内容を総括的に示すフローチャートである。同図に示すように、ＣＰＵはステップＳ１０１において出力軸回転速度ｎｏ、タービン回転速度ｎｔ、エンジン回転速度ｎｅなどの入力処理を行う。そして、ステップＳ１０２において加速度ｄｖを算出し、ステップＳ１０３において推定駆動力Ｆを算出する。この推定駆動力Ｆを算出にあたって前述の摩擦損失が考慮され、更に油温ｔｏｉｌに対する温度補償が行われるのは既述のとおりである。そして、ＣＰＵはステップＳ１０４において加速度ｄｖ及び推定駆動力Ｆをフィルタ処理し、駆動系振動、勾配（θ）及びセンサノイズを除去した加速度ｈｄｖ及び駆動力ｈＦを求める。
【００６７】
次に、ステップＳ１０５においてＣＰＵは、推定開始判定にて推定許可信号ｅｎをハイレベルに設定する。このとき、ＣＰＵは推定開始判定から所定の遅延時間を設定して推定許可信号ｅｎをハイレベルに設定する。また、ステップＳ１０６においてＣＰＵは、推定終了判定にて推定許可信号ｅｎをローレベルに設定する。
【００６８】
次に、ステップＳ１０７においてＣＰＵは、推定許可信号ｅｎのレベルに応じて推定許可か禁止かを判断する。そして、推定許可状態の場合のみＣＰＵは、加速度ｈｄｖ及び駆動力ｈＦに対してステップＳ１０８の正則処理、ステップＳ１０９における重み付け積分を行う。
【００６９】
そして、ＣＰＵは、ステップＳ１０９で算出された加速度面積Ｓａに対しステップＳ１１０の分解能補正及びステップＳ１１１の位相補正を行う。そして、ＣＰＵは、ステップＳ１０９で算出された駆動力積分値ＳＦを補正された加速度面積Ｓａで除して車両質量ｍを算出する。一方、推定禁止状態の場合には車両質量ｍの算出（推定）を行わない。
【００７０】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、トルクコンバータ２０の特性（積値Ｃｐｒ（ｅ））に基づく自動変速機３０の基準駆動トルクＴｔ・Ｇから各摩擦損失Ｂ・ｎｔ，Ｃを減算したことで、自動変速機３０が出力する駆動トルク（推定駆動トルクＴ）がより正確に取得され、ひいては車両質量の推定精度も向上させることができる。特に、タービン回転速度ｎｔに比例する摩擦損失Ｂ・ｎｔによって上記基準駆動トルクＴｔ・Ｇを補正したことで、車両質量ｍの推定にあたって車両発進時などタービン回転速度ｎｔの小さいときの影響も緩和することができる。
【００７１】
また、例えばこうした自動変速機３０の摩擦損失を含めた車両全体の特性（動力伝達特性）を予め取得しておいて駆動力を推定する場合のように、実車での走行試験（発進試験）工程を行う必要がない。すなわち、トルクコンバータ２０単体での特性（積値Ｃｐｒ（ｅ））及び自動変速機３０単体での摩擦損失特性（Ｂ，Ｃ項）を取得すればよいため、実車での走行試験工程を不要にすることができる。特に、車両発進時を利用して上記動力伝達特性を取得する場合、速度比ｅはそのときのアクセル開度や車両質量などの条件によって同一にすることが困難なために数回の発進試験を繰り返すことになるが、このような煩わしさも解消することができる。
【００７２】
（２）本実施形態では、油温ｔｏｉｌに応じて、摩擦損失の比例項Ｂ及び定数項Ｃを補正し、これを介して更に自動変速機３０の基準駆動トルクＴｔ・Ｇを補正したことで、車両質量ｍの推定にあたって油温ｔｏｉｌの影響も緩和することができる。特に、発進初期など油温ｔｏｉｌが低いときにも推定駆動力Ｆ（推定駆動トルクＴ）の信頼性が増すことで、車両質量ｍの推定回数を増やすこともできる。また、作動油の粘性変化に対応するために、これをＣｐｒマップに畳み込んだり、油温ｔｏｉｌに応じて異なる複数のＣｐｒマップを用意したりするといった煩わしさも解消することができる。
【００７３】
（３）本実施形態では、所定期間内における推定駆動力（ｈＦ）の積分値∫ｈＦｄｔと、加速度（ｈｄｖ）の積分値∫ｈｄｖｄｔとに基づき車両質量ｍが推定されることで、これら推定駆動力及び加速度の一時的な変動による車両質量の誤推定を回避することができる。
【００７４】
（４）本実施形態では、駆動力（駆動トルク）に及ぼす影響が不明であるブレーキ操作状態では、推定駆動力（Ｆ）及び加速度（ｄｖ）を零に設定して上記各積分値∫ｈＦｄｔ，∫ｈｄｖｄｔに反映されないようにすることで、車両質量ｍの推定精度を向上させることができる。
【００７５】
（５）本実施形態では、デフ損失を含むタイヤ損失を考慮したより正確な駆動力（Ｆ）が推定され、ひいては車両質量ｍの推定精度を向上させることができる。
【００７６】
（６）本実施形態では、搭載車両の種類等に左右されることなくほぼ同一の仕様で車両質量ｍを推定することができる。特に、車両質量の推定に係るプログラム及びデータを容易に他車種に水平展開させることができ、その汎用性を向上することができる。
【００７７】
なお、本発明の実施の形態は上記実施形態に限定されるものではなく、次のように変更してもよい。
・前記実施形態では、自動変速機３０での摩擦損失を表す比例項Ｂ及び定数項Ｃにギヤ比Ｇの係数を含めて基準駆動トルクＴｔ・Ｇを補正したが、ギヤ比Ｇの係数を含めずに出力トルクＴｔを補正してもよい。この場合、推定駆動トルクＴは、
Ｔ＝（Ｔｔ−Ｂ（ｔｏｉｌ）×ｎｔ−Ｃ（ｔｏｉｌ））×Ｇ
により求められる。このような係数の設定の違いは、推定駆動トルクＴと比例項Ｂ及び定数項Ｃとの対応関係の相違に過ぎず、本発明を何ら逸脱するものではない。要は、比例項Ｂ及び定数項Ｃが自動変速機３０の摩擦損失特性を表すものであればよい。
【００７８】
・前記実施形態では、比例項Ｂ及び定数項Ｃに対してともに油温ｔｏｉｌによる温度補正を行ったが、いずれか一方にのみ同温度補正を行うようにしてもよい。
【００７９】
・前記実施形態において、推定された車両質量ｍを複数回分記憶しておき、それらの平均（加重平均など）値を最終的な車両質量としてもよい。
・前記実施形態においては、推定駆動力Ｆ及び加速度ｄｖをフィルタ処理することで道路勾配θの影響を除去して車両質量ｍを推定した。これに対して、例えば車両の駆動力及び加速度の変化がある２点間で差分を取って道路勾配θの影響を除去する、いわゆる２点差分方式を採用して車両質量を推定してもよい。
【００８０】
・前記実施形態におけるＣＰＵによる各機能ブロック（プログラム）をハードウェア的に構成してもよい。
・前記実施形態では、推定された車両質量ｍに応じて変速マップを切り替える場合について説明したが、例えば車両質量ｍに応じて制動装置で発生する制動力を切り替えるようにしてもよい。具体的には、車両質量ｍが所定値よりも大きい場合には、制動装置で発生する制動力が大きくなるように切り替えて、ブレーキの利きを増加させる。
【００８１】
・前記実施形態において、エンジン１０はガソリンエンジン又はディーゼルエンジンの何れであってもよい。
次に、以上の実施形態から把握することができる技術的思想を、その効果とともに以下に記載する。
【００８２】
（イ）請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両質量推定装置において、デファレンシャルギヤ損失及びタイヤ損失の少なくとも一方に基づき前記推定駆動力を補正する伝達効率補正手段を備えたことを特徴とする車両質量推定装置。同構成によれば、デファレンシャルギヤ損失及びタイヤ損失の少なくとも一方を考慮したより正確な駆動力が推定され、ひいては車両質量の推定精度を向上させることができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１乃至４に記載の発明によれば、車両質量の推定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車両質量推定装置を含む変速制御装置を車両に搭載した場合のシステム構成図。
【図２】図１に示した流体伝達機構のトルク容量係数とトルク比との積値マップ。
【図３】（ａ）（ｂ）は、図１に示した自動変速機の摩擦損失の比例項マップ及び定数項マップ。
【図４】（ａ）（ｂ）は、速度比と、トルク容量係数及びトルク比の積値との関係を実験的に求めたグラフ。
【図５】（ａ）（ｂ）は、実際の駆動力の推移と、推定駆動力の推移を比較して示すグラフ。
【図６】図１に示した電気制御装置が実行する車両質量推定のプログラムを機能ブロック別に表した図。
【図７】図１に示した電気制御装置が実行する車両質量推定のプログラムを機能ブロック別に表した図。
【図８】図１に示した電気制御装置が実行する車両質量推定の処理内容を総括的に示すフローチャート。
【符号の説明】
２０…トルクコンバータ、３０…自動変速機、５０…速度比演算手段、積値演算手段、駆動トルク演算手段、第１摩擦力演算手段、第２摩擦力設定手段、補正手段、推定手段、温度補正手段、推定解除手段を構成する電気制御装置、６２…エンジン回転速度センサ、６３…タービン回転速度センサ、６４…出力軸回転速度センサ、６５…ブレーキスイッチ、６６…油温センサ。
【図１】
2005043167.tif 000003
【図２】
2005043167.tif 000004
【図３】
2005043167.tif 000005
【図４】
2005043167.tif 000006
【図５】
2005043167.tif 000007
【図６】
2005043167.tif 000008
【図７】
2005043167.tif 000009
【図８】
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