JP4853079B2 - 流体継手を備えた車両の車両重量検出装置 - Google Patents
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Description
また、特開2002−39847号公報には、トルクコンバータを有する自動変速機を装備した車両において、やはり運動方程式を用い車両重量を求める方法が示されている。この公報には、エンジンによる車両の駆動力を算出するにあたり、トルクコンバータの特性を利用し、トルクコンバータの入力軸回転数と出力軸回転数の速度比から動力伝達系の駆動トルクを算出する手段も開示されている。
このような事情に鑑み、本発明者らは、エンジンと変速機との間に流体継手を備えた車両における車両重量の検出装置について鋭意検討したところ、流体継手の特性を用いて動力伝達系の駆動トルクを算出した場合には、正確な駆動トルクを算出することが可能であることを見出し、本発明を完成したものである。つまり、本発明は、動力伝達装置に流体継手が配置された車両において、部品点数の増加を伴うことなく車両重量を精度よく検出することを課題とする。
「車両の重量を検出する車両重量検出装置であって、
前記車両は、前記車両を駆動するエンジンと、前記エンジンの動力を駆動輪に伝達する動力伝達装置とを備え、
前記動力伝達装置には流体継手が配置され、前記流体継手のポンプがエンジンの出力軸に接続されるとともに、前記流体継手のタービンが前記駆動輪に接続されており、
前記車両重量検出装置は、前記車両に作用する駆動力を検出する駆動力検出手段と、前記車両に作用する抗力に関する因子を検出する抗力因子検出手段と、車両の加速度を検出する加速度検出手段とを有し、かつ、検出された駆動力、抗力に関する因子及び加速度により車両重量を演算する重量演算手段を備え、さらに、
前記駆動力検出手段が、前記流体継手のポンプの回転数及びタービンの回転数を検出する回転数検出手段と、両方の回転数から車両の駆動トルクを演算する駆動トルク演算手段とを有し、
前記抗力因子検出手段が、抗力に関する因子である路面の勾配θを、前記車両の停車時に検出するとともに、前記重量演算手段が、駆動力F、転がり抵抗CMgcosθ(C:定数、M:車両質量、g:重力の加速度)を含む抗力R及び加速度αの間に成立する運動方程式Mα=F−Rを用いて車両重量Mgを演算する」
ことを特徴とする車両重量検出装置となっている。ここで、上記の各種「検出」手段は、各々の量を直接測定して検出するものであっても、また、例えば測定された車速の微分演算により車両加速度を検出するもののように、測定された量から演算やマップ等の手段により求めるものであってもよい。
Tf=τ×(ポンプ回転数)2
したがって、ポンプ回転数と速度比eを測定すると、流体継手のトルク伝達量、つまり車両の駆動輪に伝達される駆動トルクを決定することが可能であり、このトルク伝達量と変速機等の減速比や車輪の有効径などの因子とによって、車両重量の演算に必要な車両の駆動力を算出することができる。流体継手の特性を利用する駆動力の算出は、車両駆動系の伝達トルクを直接算出するものであるから、エンジンの燃料供給量等のパラメータからエンジン出力トルクを求める算出法と比べ、車両の駆動力を正確に算出可能である。
請求項3の発明のように、重量演算手段に、検出された駆動力、抗力に関する因子及び加速度の検出値を所定範囲で積分する積分演算手段を設けたときは、各々の検出値がいわば平均化されて個々の検出値に含まれる誤差が相殺されるので、この面から演算結果の信頼性が向上する。
さらに、流体継手2は、ポンプ21とタービン22とを締結するためのロックアップクラッチ機構を備え、ロックアップクラッチ機構は、タービン22に嵌め込まれたクラッチ板25とこれに固着される摩擦ライニング26とから構成される。車両が発進した後車速が所定値を越えると、クラッチ板25に作用する油圧を制御して摩擦ライニング26をケーシング23に密着させ、タービン22とポンプ21とを直結することにより、流体継手2の滑りに伴う動力損失を回避する。
車両重量の演算が指令されると、まず、その時点の車速を検出し車速が所定値以下であるか否かを判定する(S1)。車速が所定値以下である場合には、次のステップに進み演算が開始されるが、所定値を越えたときは演算を禁止する。これは、車速が所定値を越えたときは速度比eが1に近くなり、車両に作用する駆動力Fを検出するときの誤差が大きくなる虞れがあるとともに、空気抵抗の算出誤差も増大して車両重量の演算値の信頼性が低下するのを防止するためである。
F=Tf×Gt×Gf/Dr
ところで、S6で求められた伝達トルクTfの値が小さく所定トルク値を下回るときは、伝達トルクの特性が安定した領域から外れるとともに、誤差が相対的に増大することとなる。S6の後に算出された伝達トルクTfと所定トルク値とを比較するステップを加え、所定トルク値を下回る場合に車両重量の演算を禁止する駆動トルク制限手段を設けることにより、駆動力Fの検出値の信頼性を向上させることができる。
Rf=C1×A×V2 :C1は空気摩擦係数に関連する定数
空気抵抗Rfは、車両発進時等、車速が非常に低いときは極めて小さな値となり、検出誤差があったとしても車両重量の演算に及ぼす影響は非常に小さい。
Rr=C2×Mgcosθ :C2は転がり摩擦係数に関連する定数
Ri=Mgsinθ
抗力因子検出手段の記憶部には、抗力の算出に必要な、前記の定数C1、C2、車両の前面投影面積A等のデータが格納されており、抗力因子検出手段は、車速センサ及び加速度センサから転がり抵抗に関する因子θを算出し、さらに、これらのデータを用いて空気抵抗、転がり抵抗に関するその他の因子も算出する(S9)。
Mα=F−R=F−(C1AV2+C2Mgcosθ+Mgsinθ)
この式から、車両の質量Mは次のとおり演算することができ、得られたMの値に重力加速度gを乗じると車両重量が検出できる。
M=(F−C1AV2)/(α+C2gcosθ+gsinθ)
車両重量検出装置61によって求められた車両重量は、車両電子制御装置6において実行する種々の制御を最適化するために使用される。例えば、変速アクチュエータ43による変速機4の変速段の切り替えを、車両の走行状態のみならず車両重量のパラメータを加味して実行することにより、トラック等の車両重量の変化が激しい車両においても、より適切な変速段が選択されることとなる。また、走行安定性の向上のためロール制御等を行う車両では、車両重量のパラメータに応じて制御因子等を変更し、制御態様の最適化を図ることが可能となる。
2 流体継手(フルードカップリング)
21 ポンプ
22 タービン
25 クラッチ板
26 摩擦ライニング
3 湿式多板クラッチ
4 変速機
43 変速アクチュエータ
5 ファイナルギヤ
6 車両電子制御装置
61 車両重量検出装置
62 回転数センサ(ポンプ回転数検出用)
63 回転数センサ(タービン回転数検出用)
Claims (4)
- 車両の重量を検出する車両重量検出装置であって、
前記車両は、前記車両を駆動するエンジンと、前記エンジンの動力を駆動輪に伝達する動力伝達装置とを備え、
前記動力伝達装置には流体継手が配置され、前記流体継手のポンプがエンジンの出力軸に接続されるとともに、前記流体継手のタービンが前記駆動輪に接続されており、
前記車両重量検出装置は、前記車両に作用する駆動力を検出する駆動力検出手段と、前記車両に作用する抗力に関する因子を検出する抗力因子検出手段と、車両の加速度を検出する加速度検出手段とを有し、かつ、検出された駆動力、抗力に関する因子及び加速度により車両重量を演算する重量演算手段を備え、さらに、
前記駆動力検出手段が、前記流体継手のポンプの回転数及びタービンの回転数を検出する回転数検出手段と、両方の回転数から車両の駆動トルクを演算する駆動トルク演算手段とを有し、
前記抗力因子検出手段が、抗力に関する因子である路面の勾配θを、前記車両の停車時に検出するとともに、前記重量演算手段が、駆動力F、転がり抵抗CMgcosθ(C:定数、M:車両質量、g:重力の加速度)を含む抗力R及び加速度αの間に成立する運動方程式Mα=F−Rを用いて車両重量Mgを演算することを特徴とする車両重量検出装置。 - 前記重量演算手段は、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、車速が所定車速を越えたときは車両重量の演算を禁止する車速制限手段とを有する請求項1に記載の車両重量検出装置。
- 前記重量演算手段は、検出された駆動力、抗力に関する因子及び加速度の検出値を所定範囲で積分する積分演算手段を有する請求項1又は請求項2に記載の車両重量検出装置。
- 前記重量演算手段は、前記駆動トルク演算手段によって演算された駆動トルクが所定トルク以下であるときは車両重量の演算を禁止する駆動トルク制限手段を有する請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の車両重量検出装置。
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