JP2014202635A - 車両の目的地到達推定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、車載のエネルギの量として電池の現在の充電レベル(SOC:State Of Charge)を求め、充電レベルに基づく放電可能電力量と車両の走行に必要な消費電力量とに基づき走行可能距離を予測している。あるいは、内燃機関(エンジン)により駆動される発電機で電池が充電される場合は、車載のエネルギの量として現在の充電レベルに加え、現在の燃料残量相当だけ充電レベルを更新できることより、その残量燃料に基づく放電可能電力量を含む全供給電力量と車両の消電力量とを対比して走行可能距離の把握が可能である。
ところで、車両の消費電力量は車両の乗車人数や積載貨物量により車両総重量が変化する点と,走行予定経路における上り勾配,下り勾配での位置エネルギが変化する点とにより、消費電力が大きく変わる。
特許文献3のハイブリッド電気自動車の表示装置では、バッテリの残存容量(SOC)を求め、燃料残量に基づきエンジンを一定負荷で駆動したときにジェネレータで発電可能な発電可能電力量Pgaを求め、これらより全電力エネルギTPsを求めておく。更に、バッテリ充電電力量Pbc(rev)及びバッテリ放電電力量Pbr(rev)、発電電力量Pg(rev)、回生電力量Pr(rev)を算出し、これらより全供給電力量Ps、全消費電力量Pcを求める。更に、過去の所定期間における走行パターンを加味するため、所定期間における全消費電力量Pcと全供給電力量Psに基づいて、所定期間Tにおける電力エネルギ収支量、ひいては電力エネルギ収支率Ete、電力エネルギ収支率Eleを演算する。その上で、走行可能時間Ta(=TPs/Ete)や、走行可能距離La(=TPs/Ele)を求めている。
このような状況下にあり、車載の残留エネルギ量が目的地に到達可能な量あるか否かの判断はできるだけ、精度の高い装置を採用して判断することが望ましい。
そこで、走行予定経路で目的地に達するまでの走行に必要な消費電力量をできるだけ精度よく算出することが要求される。その際、走行予定経路の道路情報に加え、走行予定経路での空調機(エアコン)の空調消費電力が車両の消費電力の総計に対してずれを生じ易く、現在の道路状況が通常時とどの程度ずれているか、即ち、現在の出発地及び目的地の各外気温度が比較的大きく変動していたり、空調指定温度が乗員の好みで比較的外気温より大きくずれているような場合には予めこの空調消費電力の変化を判断する必要がある。
それに伴い現在走行した場合における消費電力量を算出し、車載の残留エネルギ量により目的地に到達可能か否か精度良く判断する必要がある。なお、上述の特許文献1,2,3はいずれもが車載の利用可能なエネルギの量に基づいて、現時点以後の車両の走行可能距離を推定する点を要旨とし、車載空調機の消費電力量の変動には十分に言及していない。
本願請求項2の発明は、請求項1記載の車両の目的地到達推定装置において、前記経路情報は、前記予定経路内の温度情報をさらに含み、前記消費電力量蓄積手段は、前記空調機が消費した消費電力量を外気温に応じて区分けした空調機消費電力量データを含むことを特徴とする。
本願請求項3の発明は、請求項1または2項記載の車両の目的地到達推定装置において、前記消費電力量蓄積手段は、運転者ごとに個別の消費電力量データを蓄積することを特徴とする。
本願請求項4の発明は、請求項1から3までのいずれか1項記載の車両の目的地到達推定装置において、前記経路情報には、前記予定経路内の勾配情報をさらに含み、前記供給可能電力量算出手段は前記走行予定経路内の下り坂情報に応じた回生発電量を加算することを特徴とする。
本願請求項5の発明は、請求項1から4までのいずれか1項記載の車両の目的地到達推定装置において、前記車両に搭載されると共に、検出した現在地から指定した目的地までの走行予定経路の経路情報を表示する表示装置を備え、前記走行可否判定手段からの目的地到達か否かの判断結果を前記表示装置で表示する、ことを特徴とする。
本発明の車両の目的地到達推定装置は、走行予定経路で目的地に達するまでの走行に必要な電動機及び車載空調機が消費した消費電力量と車載の残留エネルギ量相当の供給電力量を対比し、目的地に到達可能か否か判断するに際して、以下の特徴を有する。
要するに、車両走行に先立ち、その走行中に変化する速度、加速度運転域に関連して得られた走行消費電力量と走行中に変化する速度、加速度運転域の使用頻度相当値とを取得する。更に、これら値を所定反映比率で更新して走行消費電力量演算データとして蓄積する手段を備える。その上で、消費電力量予測値算出手段により蓄積されている車両の走行消費電力量演算データにより演算された今回の走行に必要な電動機及び車載空調機が消費した消費電力量と今回の経路長とに基づき走行消費電力量予測値を算出する点が特徴となっている。
表示装置である車載ナビゲーション装置20は操作部210、表示部220、GPS電波を受信して現在地を算出する判定部230、表示部220の表示制御等を行う表示制御部240、表示制御部240とのデータの授受を行うデータ記憶部250を備える。操作部210は操作者が入力した入力指示情報を受けて表示制御部240に指示情報を入力する入力手段を成す。表示制御部240は判定部230からの現在地情報に応じ、所定表示モードでの表示を行う表示機能部241と、入力指定された目的地までの走行予定経路を表示する経路表示機能部242と、サーバー30より制御部10を介して受信した走行予定経路の情報や、GPS電波を受信し制御部10に出力可能に道路情報等を一次蓄積するデータ蓄積部243と、現在の走行予定経路の道路情報を読み取り、案内表示する表示機能部244を備える。
制御部10はネットワーク接続部101よりネットワークを介してサーバー30に連結される。この制御部10は、走行消費電力演算データを蓄積処理しサーバー30との間で送受信する消費電力量蓄積手段(データ処理手段)110と、加速度使用率蓄積手段120と、供給可能電力量予測値算出手段130と、設定手段140と、消費電力量予測値算出手段160と、走行可否判定手段170との機能部を備える。
消費電力量蓄積手段110は車両の始動から停止までに電動機1と空調機(エアコン)710とが使用した消費電力量を取得し、消費電力量データとして蓄積する。加速度使用率蓄積手段120は車両の始動から停止までに、車速ごとに車速に達した際の加速度を順次取得し加速度使用率データとして蓄積する。供給可能電力量予測値算出手段130は車両のバッテリからの充電レベル情報に基づき供給可能電力量予測値を算出する。設定手段140は車両の走行予定経路を設定し、走行予定経路の少なくとも距離情報と、時間情報と、予定経路内の温度情報とを含む経路情報を取得する。消費電力量予測値算出手段160は車両が走行予定経路で消費する消費電力量予測値を経路情報と消費電力量データとで補正された加速度使用率データに基づき算出する。走行可否判定手段170は供給可能電力量予測値と消費電力量予測値に基づき走行予定経路が走破可能かを判断する。
具体的には、車両運転者に図3に示すように、車両Cが走行予定経路E0である平坦路E1,上り路E2,下り路E3を走行するとする。この際、消費電力量蓄積手段の演算部1101は走行予定経路E0で用いる走行消費電力マップmp1(図3の左側近傍)を作成し、蓄積する。
ここでは平坦路E1での単位距離あたりの平坦路走行消費電力量を読み取るよう作成され、平坦路E1の走行毎に最新データを反映するように更新され、その一例を図4に示す。図4は過去の平坦路走行時の実績データより求めた平坦路E1での各速度域とその速度域に達した際の加速度情報と関連つけた単位距離あたりの相当の平坦路走行消費電力量(kwh/km)が実績値を反映して作成された走行消費電力マップmp1となっている。
ここで、図5は、平坦路走行の電力消費運転で用いる加速度使用率を各速度に達する際使用した加速度のデータ個数を加速度使用率の実績値として求めた加速度使用率蓄積手段120の速度、加速度ヒストグラムmh1を示す。
この速度、加速度ヒストグラムmh1は、車両の始動から停止までに、変化する各速度(km/h)の所定走行距離毎の平均速度を求める。その車速毎に、同車速に達する際使用した加速度(m/s2)のデータ数の比率(全データ数に対する比率)を加速度使用率の実績値として取得する。同使用率の値は先行する車速毎に得られている加速度使用率の値に対して所定反映比率β(例えば0.2)で受入、書き換え、更新されることで、運転者の加速での癖である運転特性を反映する程度を適宜調整できる。得られた更新データはサーバー30に送信され、書き換え蓄積される。
ここで、加速度ヒストグラムmh1中の加速度使用率である加速度(m/s2)のデータ数の比率は、全書込みエリアの値(全データ数)の加算合計が1となるように設定され、全エリアの加速度使用率の値が車両Cの1走行中での加速度使用率を示すように設定される。
この場合も、速度(km/h)と、その速度域に達した際の加速度(m/s2)が複数の車速域に区分され、両値の交差する書込みエリアに上り路E2走行域に達する毎に、速度、加速度に達する加速度使用率の実績値を書き込み、更新する。更新データはサーバー30に蓄積される。
この場合も、速度(km/h)、加速度(m/s2)が複数の車速域に区分され、両値の交差する書込みエリアに下り路走行域に達する毎に、速度、加速度に達する加速度使用率の実績値を書き込み、更新する。更新データはサーバー30に蓄積される。
具体的に述べると、設定手段140は車両Cの走行予定経路E0を設定する。図3に示すように、出発地点より目的地点に向かうとして、それら位置データを操作部210より表示装置であるナビゲーション装置20に入力し、表示部220に走行予定経路E0が表示される。一方、サーバー30からは走行予定経路E0、平坦路E1,上り路E2,下り路E3の道路情報が取り込まれる。
更に、設定手段140は走行予定経路E0の出発地から目的地の経路内の温度情報をサーバー30より読み取る。
ここで、車載空調機(エアコン)710は空調駆動装置70に駆動制御され、走行予定経路E0での出発時より目的地到達の間において、外気温度や指定温度差により消費電力が異なる。
ここで車載空調機710は車両の走行開始時に指定温度に向かいフル作動する空調初期作動モードで駆動し、空調安定後には空調定常運転モードでの駆動に入り、その状態で目的地に向かう。この際、空調指定温度と外気温度とが空調消費電力の変動にかかわり、この乗員の癖と外気温度の相違の2点を考慮した空調消費電力マップme1を作成し、更新してサーバー30に蓄積する。
この際、各書込みエリアの空調運転電力値(kw)は先行する値に対して最新値を所定反映比率α’(例えば0.2)で受入、書き換え、更新することで、作動モードの変化や、運転者の指定温度、外気温度との差を含む空調消費電力特性を反映した空調消費電力マップme1を更新し、蓄積できる。このため、消費電力量蓄積手段110の演算部1101は、走行消費電力量を最新の温度情報が含まれた経路情報に応じて予測でき、この点で、目的地到達が可能か否かを空調消費電力特性を考慮した道路状態に応じて精度よく判断できる。
具体的に説明する。図3に示すように、車両Cが出発地点より目的地点に向かうと仮定して、同指令を表示装置であるナビゲーション装置20に入力すると、表示部220に走行予定経路E0が表示される。一方、サーバー30を介して設定手段180は走行予定経路E0、平坦路E1,上り路E2,下り路E3の道路情報を制御部10に供給する。
この際、上り路E2を平坦路E1相当分消費電力量Pw2がすでにPwA1に含まれている。このため、このPw2を補正して、上り路E2で追加消費されると見做される、図2(b)に示すような、上り勾配消費電力量(=MG/η×h)(kwh/km)を補正値として演算する。
ここでは、図2(c)に示すような、上り実効重量を演算式(=MG/η)で算出する。ここでM(車両総重量)とG(重力加速度)の乗算値をη(消費電力量のうち位置エネルギーに変換される割合)で除算し、上り実効重量(図2(b)、(c)、図3のmp2参照)を求める。その上り実効重量に上り路E2の標高差h(サーバー30からのデータによる)を乗算して、上り路補正値としての上り勾配消費電力量(=MG/η×h)を求める。
なお、M(車両総重量)は所定標高差dhの上り路走行毎に消費電力量(消費電力計603で求める)を求め、上り勾配消費電力量(=MG/η×h)の式に代入して逆算する。この逆算で求めたM(車両総重量)は最新の乗員や荷物の変動を考慮した車体総重量となる。このような値を車体基準値(前回値を使用)に所定比率で反映させ、更新することで、精度よい最新のM(車両総重量)を使用保持できる。
このため、このPw3を補正して、下り路E3で負の消費、即ち発電されると見做される、図2(b)に示すような、下り勾配回生発電電力量(=−εMGh’)(kwh/km)で補正する。
更に、下り実効重量εMGに下り路E3での下り標高差h’を乗算して、下り回生電力である負の下り勾配消費電力量(=−εMGh’)を求める。なお、この下り勾配消費電力量の値は下り路E3での発電エネルギであるので、消費に対する負の値として演算処理する。なお、この回生エネルギにつき後述の給電力算出手段130において補足説明する。
まず、平坦路E1,上り路E2,下り路E3から成る走行予定経路E0の全域を平坦路相当域とした平坦路相当の走行消費電力量予測値PwA1を求める。
その上で、平坦路相当の消費電力量予測値PwA1に、上り勾配消費電力量(=MG/η×h)と、下り勾配消費電力量(=−εMGh’)との補正処理を加えて全走行路での走行消費電力予測値PwAを演算する。
供給可能電力量予測値算出手段130は車両の電池(バッテリ)40からの充電レベル情報に基づき供給可能電力量予測値Qpbを算出する。
ここでは出発地におけるバッテリの残存容量(SOC)がバッテリ残存容量計604で読み取られ、残存容量(SOC)である充電レベル情報に基づく放電可能電力量より供給電力量Qpbが供給電力量予測値として算出できる。
このような経緯より、供給電力算出手段130は電池(バッテリ)40からの充電レベル情報に基づく放電可能電力量に応じた発電量のみから供給電力量予測値Qpbが算出される。
空調消費電力量予測値演算機能部1602は車両Cの空調を行う空調機(エアコン)710の走行予定経路E0上における駆動状況に応じたエアコン消費電力量予測値を算出するもので、空調機(エアコン)710のエアコン駆動装置70と信号の授受を行う。エアコン駆動装置70は車両制御装置(PCU)60からの駆動指令に応じて空調制御を行う。
このため、空調消費電力量予測値演算機能部1602エアコン消費電力マップme1を用いることで、作動モードの変化や、運転者の指定温度、外気温度との差を考慮したエアコン消費電力量予測値Pa1を取得できる。
このようなエアコン消費電力量予測値Pa1を取得後、消費電力量予測値算出手段160は、図2(a)のように、走行予定経路E0の全走行消費電力量予測値PwAAを走行予定経路E0の走行消費電力量予測値PwAにエアコン消費電力量予測値Pa1を加算して求める。
その上で、走行可否判定手段170は目的地到達が可能、あるいは、不可能であることを表示装置20の表示制御部240を介して表示部220で行う。
その表示部220の判断表示に応じて、運転者は目的地到達が不可能であると、出発前に再充電を行うか、適宜到達可能と推定される地点の充電スタンドを確認して走行に入ることが出来る。
車両Cの走行時に図6の走行実績情報の蓄積処理のステップs1に達すると、平坦路E1ではステップs2に、上り路E2ではステップs3に、下り路E3ではステップs4に進む。ステップs3で単位距離あたりの走行消費電力マップ(図4のmp1)を実績値で更新し、平坦路走行中はステップs5、s3が繰り返される。平坦路を抜けるとステップs6,7に進み、平坦路の平均速度を計算し、平坦路E1の速度、加速度ヒストグラムmh1の所定速度化速度エリアを更新する。
次いで、下り路E3区間にステップs4で入り、次いで通過すると、ステップs11〜s13に進む。ここで、下り実効重量mp3を演算式(=εMG)でもとめ、蓄積処理し、ついで、下り路の平均速度計算をし、更に、下り路E3の速度、加速度ヒストグラムmh3(図3参照)が更新される。
ステップa9、a11で標高差h’の下り路E3であると、下り実効重量を演算式(=εMG)で求め、これに下り路E3の標高差h’を乗算して、単位距離あたりの下り路走行相当分消費電力値Pw3/L(kwh/km)を負の補正値(回生発電量)として演算する。
走行消費電力予測値PwAの演算を走行消費電力量予測値演算機能部1601が行うと、更に、空調消費電力量予測値演算機能部1602が最新の空調消費電力予測値Pa1を取得する。
ここで、図9のフローチャートの空調実績情報の蓄積処理を説明する。ここでのステップb1に達すると、表示装置であるナビゲーション装置20にルート設定指示が入力されるのを待つ。入力でステップb2〜b6の処理を行う。
このような図9のフローチャートの空調実績情報の蓄積処理が成されることで、図7の走行消費電力予測処理のステップa11では最新の空調消費電力計603、外気温度計720より取り込んだ実績値で演算済みのルート走行中の空調消費電力Pa1を取得する。
その上でステップa14に達し、そこで走行予定経路E0の全走行消費電力予測値PwAAを走行予定経路E0の走行消費電力予測値PwAに空調消費電力予測値Pa1を加算し、走行予定経路E0の全走行消費電力予測値PwAAを算出する。
このように本発明の車両の目的地到達推定装置によれば、予め、走行消費電力の実績演算データを該実績演算データの蓄積手段(サーバー)30に蓄積し、その上で今回の車両の走行予定経路E0の経路情報に応じた走行消費電力量予測値PwAを実績演算データmp1に基づき算出する。次いで、供給電力算出手段130がバッテリ40からの充電レベル情報SOCに基づく放電可能電力量より供給電力量予測値Qpbを算出する。これら各予測値に基づき目的地到達が可能か否かを制度良く判断できる。特に、走行予定経路の出発地及び目的地の各外気温度の変動、空調指定温度の変動に伴う空調消費電力予測値Pa1を考慮して全走行消費電力量を予測できるので、目的地到達が可能か否かを精度よく判断できる。
この消費電力量予測値算出手段160’による消費電力量予測値Pwと供給可能電力量予測値算出手段130’による供給電力量予測値Qpとを用いて、Pw<Qpを判断し、目的地到達が可能なエネルギ搭載状態であるか否かを判断してもよい。この場合も、図1の装置と同様の作用効果を得ることが出来る。
上述の車両の目的地到達推定装置は、走行消費電力量算出手段120の消費電力量演算の途中において、渋滞消費電力量算出手段140からの渋滞補正指令を受けると、走行消費電力量予測値PwAを渋滞情報で補正していた。しかし、場合により、このような図2(b)の2点鎖線で示す渋滞時の補正処理を排除し、即ち、図5の速度、加速度ヒストグラムmh1〜mh3の渋滞時補正値δ1を排除してもよい。この場合、走行消費電力量算出手段120は、図2(a),(b),(d),(e)を用いの走行予定経路E0の全行程での走行消費電力量予測値PwAを演算し、更に、エアコン消費電力量の補正を行うことで全走行消費電力量予測値PwAAを演算し、装置の簡素化を図るようにしてもよい。
上述の車両の目的地到達推定装置はネットワークを介して車外のサーバー30にデータの蓄積を行うとしたが、場合により、サーバー30を車内に装備してもよい。
10 制御部
20 表示装置
30 サーバー
110 消費電力量蓄積手段(データ処理手段)
120 加速度使用率蓄積手段
130 供給可能電力量予測値算出手段
140 設定手段
160 消費電力量予測値算出手段
170 走行可否判定手段
710 車載空調機
α 走行消費電力値の所定反映比率
β 所定反映比率
α’ 空調の所定反映比率
δ1 渋滞時補正値
mpn 走行消費電力量演算データ
mhn 速度、加速度ヒストグラム
C 車両
E0 走行予定経路
E1 走行予定経路
E2 上り路
E3 下り路
SOC 充電レベル情報
Qpb 供給電力量予測値
Pw 走行消費電力量
Pw11 平坦路走行相当分消費電力量
Pwn 走行相当分消費電力量
Pw2/L 単位距離あたりの走行相当分消費電力量
Pw21 上り路走行相当分消費電力量
PwA 走行予定経路E0の走行消費電力量予測値
PwAA 全走行消費電力量予測値
Pa1 空調消費電力量予測値
MG/η×h 上り勾配消費電力量
−εMGh’ 下り勾配消費電力量
Claims (5)
- 車両の始動から停止までに電動機及び車載空調機が消費した消費電力量を取得し、消費電力量データとして蓄積する消費電力量蓄積手段と、
前記車両の始動から停止までに、車速ごとに前記車速に達した際の加速度を順次取得し加速度使用率データとして蓄積する加速度使用率蓄積手段と、
前記車両のバッテリからの充電レベル情報に基づき供給可能電力量予測値を算出する供給可能電力量予測値算出手段と、
前記車両の走行予定経路を設定し、前記走行予定経路の少なくとも距離情報と、時間情報とを含む経路情報を取得する設定手段と、
前記車両が前記走行予定経路で消費する消費電力量予測値を前記経路情報と前記消費電力量データと前記加速度使用率データに基づき算出する消費電力量予測値算出手段と、
前記供給可能電力量予測値と前記消費電力量予測値に基づき前記走行予定経路が走破可能かを判断する走行可否判定手段と、
を備えたことを特徴とする車両の目的地到達推定装置。 - 請求項1記載の車両の目的地到達推定装置において、
前記経路情報は、前記予定経路内の温度情報をさらに含み、
前記消費電力量蓄積手段は、前記空調機が消費した消費電力量を外気温に応じて区分けした空調機消費電力量データを含む
ことを特徴とする車両の目的地到達推定装置。 - 請求項1または2項記載の車両の目的地到達推定装置において、
前記消費電力量蓄積手段は、運転者ごとに個別の消費電力量データを蓄積する
ことを特徴とする車両の目的地到達推定装置。 - 請求項1から3までのいずれか1項記載の車両の目的地到達推定装置において、
前記経路情報には、前記予定経路内の勾配情報をさらに含み、
前記供給可能電力量算出手段は前記走行予定経路内の下り坂情報に応じた回生発電量を加算する
ことを特徴とする車両の目的地到達推定装置。 - 請求項1から4までのいずれか1項記載の車両の目的地到達推定装置において、
前記車両に搭載されると共に、検出した現在地から指定した目的地までの走行予定経路の経路情報を表示する表示装置を備え、
前記走行可否判定手段からの目的地到達か否かの判断結果を前記表示装置で表示する、ことを特徴とする車両の目的地到達推定装置。
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