JP2021096201A - 車両の走行経路選定システム及び走行経路選定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行経路選定システム及び走行経路選定方法に関し、実施的に消費されるエネルギー量が改善される走行経路を精度よく設定する。【解決手段】開示の技術では、車両の走行に関連する地図情報に基づき、出発地から目的地までの走行経路の候補が複数選定される（Ａ１）。候補ごとの走行時間及び走行速度が予測される（Ａ２）。モータを駆動するために消費される走行用エネルギー量と補機を駆動するために消費される補機用エネルギー量とが候補ごとに算出される（Ａ４〜Ａ５）。走行用エネルギー量は、走行時間及び走行速度に基づいて算出され（Ａ４）、補機用エネルギー量は、走行時間に基づいて算出される（Ａ５）。走行用エネルギー量及び補機用エネルギー量に基づき、候補ごとの総エネルギー量が算出される（Ａ６）。総エネルギー量を含む基礎的情報に基づき、車両の最適経路が選定される（Ａ７）。【選択図】図８

Description

本発明は、走行用のモータと補機とを搭載した車両の走行経路選定システム及び走行経路選定方法に関する。

従来、バッテリを車両駆動用のエネルギー源とする車両（電気自動車やハイブリッド自動車など）の走行経路選定システムにおいて、エネルギー効率が良好な経路を選定することで車両の航続可能距離を延長し、エネルギーコストを削減する技術が知られている（特許文献１参照）。

特開平8-178683号公報

航続可能距離やエネルギーコストをさらに改善するためには、出発地から目的地まで車両を走行させたときに消費される総エネルギー量をより精度よく推定することが好ましい。

開示の技術は、このような課題に鑑みて創案されたものであり、出発地から目的地まで車両を走行させたときに消費される総エネルギー量の推定精度を改善することを目的の一つとする。

（１）開示の車両の走行経路選定システムは、走行用のモータと補機とを搭載した車両の走行経路選定システムであって、前記車両の走行に関連する地図情報に基づき、出発地から目的地までの走行経路の候補を複数設定する設定部と、前記設定部で設定された前記候補ごとの走行時間及び走行速度の情報を取得する第一取得部と、前記第一取得部で取得された前記走行時間及び前記走行速度の情報に基づき、前記モータを駆動するために消費される走行用エネルギー量を前記候補ごとに算出する第一算出部と、前記第一取得部で取得された前記走行時間の情報に基づき、前記補機を駆動するために消費される補機用エネルギー量を前記候補ごとに算出する第二算出部と、前記第一算出部で算出された前記走行用エネルギー量と前記第二算出部で算出された前記補機用エネルギー量とに基づき、前記候補ごとの総エネルギー量を算出する第三算出部と、前記第三算出部で算出された前記総エネルギー量を含む基礎的情報に基づき、前記車両の最適経路を選定する選定部と、を含む。

総エネルギー量のうち、走行用モータを駆動するために消費されるエネルギーの大きさは、例えば走行経路の距離や速度，加速度などから推定されうる。一方、走行用でない電装品を駆動するために消費されるエネルギーの大きさは、必ずしも距離や速度に応じて変化せず、走行時間に依存して変化する傾向がみられる場合がある。例えば、トラック車両の荷室に搭載される冷凍機や保冷機を駆動するための消費エネルギー量は、走行速度や加速度の影響を受けず、時間依存で増減する。既存の技術では、このような二種類のエネルギーの違いが十分に考慮されておらず、総エネルギー量の推定精度の面で改善の余地がある。

これに対し、本開示の車両の走行経路選定システムにおいては、前記総エネルギー量は、前記走行用エネルギー量と前記補機用エネルギー量とを考慮して算出される。特に、本開示の補機用エネルギー量は、走行に必要な時間の影響を考慮して算出される。前記車両の走行経路を選定する際に、前記総エネルギー量を含む前記基礎的情報を用いることで、前記モータで消費される前記走行用エネルギー量の大きさだけでなく、走行抵抗の影響を受けない前記補機で消費される前記補機用エネルギー量の大きさが適切に評価される。これにより、前記総エネルギー量の推定精度が向上し、前記車両の省エネルギー性能が総合的に改善される前記走行経路が把握される。

（２）好ましくは、前記選定部が、前記最適経路の選定に際し、前記総エネルギー量が最も小さい前記候補を選定する。前記総エネルギー量が最も小さい前記候補は、前記車両の省エネルギー性能が最も高い前記走行経路に相当する。したがって、前記総エネルギー量が最も小さい前記候補を選定することで、前記車両が前記出発地から前記目的地まで走行する過程で消費される前記総エネルギー量が最小化される。

（３）好ましくは、前記走行経路選定システムが、前記補機の消費電力を変化させる補機負荷の情報を取得する第二取得部を含む。前記補機負荷の情報を取得することで、前記補機の消費電力が精度よく予測され、前記補機用エネルギー量の算出精度が改善される。
（４）好ましくは、前記第二算出部が、前記走行時間と前記補機の消費電力と前記補機用エネルギー量との三者関係が規定されたマップに基づき、前記補機用エネルギー量を算出する。前記マップを用いることで、前記補機用エネルギー量が短時間で容易に算出される。また、前記補機用エネルギー量を算出するためのリソース（計算資源）が減少するとともに、制御の信頼性が向上する。

（５）好ましくは、前記第一取得部で取得される前記走行時間及び前記走行速度に関して、前記走行時間が、前記車両の移動中の時間に相当する実走行時間と前記車両が一時的に停車している停車時間とを合計した時間であり、前記走行速度が、前記実走行時間における前記車両の平均車速である。このように走行速度の情報として平均車速を利用した場合、後述される総エネルギー量演算プロセスが簡易化され、演算負荷を低減することができる。これにより、車載ECUでの演算処理も可能になることから、車外サーバに設けられた演算処理装置との通信も不要となり、通信コスト低減にも寄与することができる。

（６）好ましくは、前記第一取得部で取得される前記走行時間及び前記走行速度に関して、前記走行速度が、前記車両の速度プロファイルである。このように、走行速度に係る情報として、速度プロファイルを利用した場合、車両が消費する総エネルギー量の推定精度をより向上させることができる。

（７）好ましくは、前記補機の消費電力が変化した場合に、前記設定部が前記候補を再び設定するとともに、前記選定部が前記最適経路を再び選定する。したがって、前記補機の作動状態が変化したとしても、前記車両の省エネルギー性能が総合的に改善される経路が直ちに把握される。

（８）好ましくは、前記補機の消費電力が変化した場合に、前記第三算出部は変化した後の前記補機の消費電力に基づき前記総エネルギー量を算出し、前記選定部は、前記補機の消費電力が変化する前の車速での前記総エネルギー量よりもエネルギー量が減少する車速レンジ及び前記車速レンジに対応する距離レンジを算出し、前記距離レンジに基づき前記最適経路を選定する。前記車速レンジに対応する前記距離レンジを用いることで、前記総エネルギー量が減少する前記候補の選定か容易となり、前記最適経路を選定するための前記リソース（計算資源）が削減される。

（９）開示の車両の走行経路選定方法は、走行用のモータと補機とを搭載した車両の走行経路選定方法であって、前記車両の走行に関連する地図情報に基づき、出発地から目的地までの走行経路の候補を複数設定し、前記候補ごとの走行時間及び走行速度の情報を取得し、前記走行時間及び前記走行速度に基づき、前記モータを駆動するために消費される走行用エネルギー量を前記候補ごとに算出し、前記走行時間に基づき、前記補機を駆動するために消費される補機用エネルギー量を前記候補ごとに算出し、前記走行用エネルギー量及び前記補機用エネルギー量に基づき、前記候補ごとの総エネルギー量を算出し、前記総エネルギー量を含む基礎的情報に基づき、前記車両の最適経路を選定することを含む。

前記総エネルギー量は、前記走行用エネルギー量と前記補機用エネルギー量とを考慮して算出される。前記総エネルギー量を含む前記基礎的情報を用いることで、前記モータで消費される前記走行用エネルギー量の大きさだけでなく、走行抵抗の影響を受けない前記補機で消費される前記補機用エネルギー量の大きさが適切に評価される。これにより、前記総エネルギー量の推定精度が向上し、前記車両の省エネルギー性能が総合的に改善される経路が把握される。

開示の技術によれば、車両が消費する総エネルギー量の推定精度を改善できる。

実施形態としての走行経路選定システムが適用された車両の模式図である。 図１に示す車両の構成を示すブロック図である。 図１に示す車両及び走行経路選定システムの構成を示すブロック図である。 図１に示す車両の走行経路の候補を示す模式図である。 図３に示すプログラムが実行する制御の内容を示すブロック図である。 図３に示すプログラムに係るグラフを例示するものであり、(A)は走行用エネルギー量（電力量消費率）に関するグラフ、(B)は補機負荷（消費電力）に関するグラフ、(C)は補機用エネルギー量（電力量消費率）に関するグラフである。 図３に示すプログラムに係るグラフであって、車速と総エネルギー量と補機負荷と補機負荷（消費電力）との関係を示すグラフである。 図３に示すプログラムが実行する制御の内容を示すフローチャートである。 変形例に係る制御の内容を示すフローチャートである。

図面を参照して、実施形態としての車両の走行経路選定システムと走行経路選定方法とについて説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．装置の構成］
図１は、実施形態としての走行経路選定システムが適用された車両１の荷室側面（右側面）を取り外した状態を示す模式図である。この車両１は、少なくとも走行用のモータ２と補機４とを搭載した車両である。ここでいう車両１には、例えば電気自動車やハイブリッド自動車，電気バス，ハイブリッドバスなどの電動車両が含まれる。図１に示す車両は、荷室に冷凍冷蔵装置が取り付けられたEV（Electric Vehicle）式トラックである。

モータ２は、車輪を駆動して車両１を走行させるための電動機であり、荷室やキャブの下方において車体フレームに固定される。本実施形態のモータ２は、例えば永久磁石型の交流同期モータであり、電動機としての機能と発電機としての機能とを併せ持つ。モータ２は、車両１に搭載されるバッテリ３の電力で作動する。バッテリ３は、図１に示すように、荷室の下方において車体フレームに固定される。バッテリ３は、例えばリチウムイオン電池などの二次電池である。

補機４は、車両１に搭載された電装品であって、車両１の走行に関係しない電装品（走行用でない電気製品）である。補機４の具体例としては、例えばキャブや荷室に設けられる冷凍機のコンプレッサ，庫内温度調節器や、キャブ内の暖房冷房に用いられるHVACシステム、塵芥車両やミキサー車両の動力回転装置、バッテリやインバータなどの温調装置などが挙げられる。このように本実施形態に係る補機４とは、車両の駆動自体には直接関連しないが、走行中に使用され得る電装品であって、走行時間が長くなるほど時間積算での消費電力総量が増加するものであれば特に限定されない。

例えば、図１中に示す補機４は、車両１の荷室に搭載された冷凍機であり、荷室の車両前方側の壁面における天井付近に設置される。この冷凍機には、気体冷媒を圧縮するコンプレッサ、及び液化させるコンデンサと、液体冷媒を気化させることで空気を冷却するエバポレータと、冷却された空気を荷室内へと送風するファンとが内蔵される。バッテリ３の電力は、これらのコンプレッサ、冷風ファンを駆動するためにも使用される。

図２は、図１に示す車両１の構成を模式的に示すブロック図である。モータ２とバッテリ３とを接続する給電経路には走行用インバータ５が介装され、補機４であるコンプレッサとバッテリ３との間には、例えば冷凍機の場合には、インバータおよびモータからなるｅ-ＰＴＯユニット６が介装される。

走行用インバータ５は、複数のスイッチング素子を含む三相ブリッジ回路が内蔵された電力変換器であり、バッテリ３の直流電力を交流電力に変換した上でモータ２に供給する。また、走行用インバータ５は、モータ２側の交流電力を直流電力に変換してバッテリ３側に供給する。これにより、モータ２で生成された回生電力は走行用インバータ５を介してバッテリ３に充電される。

補機４が、例えばコンプレッサなど回転動力を必要とする補機である場合、インバータおよびモータからなるｅ-ＰＴＯユニット６が設けられる。ｅ-ＰＴＯユニット６は、バッテリ３から供給される電力を回転動力に変換することによって、コンプレッサからなる補機４を駆動することができる。
また、補機４が直流電力で駆動される電気製品である場合、ＤＣ−ＤＣコンバータを設けることができる（図示せず）。

図２に示すように、車両１のキャブ内には、補機用スイッチ７，ナビゲーション装置８，無線通信装置９，制御装置１０（ECU; Electronic Control Unit）が設けられる。補機用スイッチ７は、乗員が補機４の作動状態（補機負荷）を変更できるようにするための入力装置である。補機４が冷凍機である場合、補機用スイッチ７には多段階の温度域のいずれかを選択するためのロータリースイッチが設けられる。ロータリースイッチには、例えばドライ温度域（0〜10℃）、チルド温度域（-5〜5℃）、フローズン温度域（-25〜-15℃）の三種類に対応する設定位置が設けられる。冷凍機の出力は、ロータリースイッチの設定位置に応じて制御される。

ナビゲーション装置８は、車両１の測位情報（緯度，経度，高さの情報）と地図情報とに基づいて、車両１の走行経路を案内するものである。図３に示すように、ナビゲーション装置８には、測位衛星１５から送信される測位信号を受信する測位アンテナ（いわゆるGPSアンテナ）が接続される。ナビゲーション装置８は、測位信号に基づいて車両１の測位情報を取得し、これを地図情報に照合しながら車両１の周囲の地図情報を提示する。また、乗員の操作により車両１の出発地，目的地が入力されると、ナビゲーション装置８は出発地から目的地までの最適経路を示すマップ画面をディスプレイ（タッチパネル付き表示装置）に表示し、車両１の動きに合わせてその経路を画像や音声で案内する。

また、ここでいう地図情報には、車両１が通行可能な道路の形状や配置，車線などを縮尺してなる地図の情報（経路情報）だけでなく、制限速度情報，道路勾配情報，信号機情報，路面情報，渋滞情報，冠水情報，交通事故情報，工事情報，イベント情報などが含まれる。地図情報は、ナビゲーション装置８の内部にあらかじめ保存しておいてもよいし、ナビゲーション装置８で読み取り可能な記録媒体に保存しておいてもよい。あるいは、ネットワーク１６上のサーバ１７に地図情報を保存しておき、必要に応じてナビゲーション装置８に地図情報を取得させてもよい。

無線通信装置９は、車両１の外部のネットワーク１６を介して、車外のコンピュータと無線通信を行うための電子制御装置（例えば移動体通信装置，路車間通信装置，車車間通信装置など）である。図３に示すように、ネットワーク１６は、サーバ１７や車両１の乗員が所有する電子端末１８にも接続されうる。ナビゲーション装置８がサーバ１７や電子端末１８から地図情報を取得する際には、地図情報が無線通信装置９を介してナビゲーション装置８に伝達される。

制御装置１０は、車両１の走行経路を選定するための電子制御装置（コンピュータ）である。図３に示すように、制御装置１０には、プロセッサー１１，メモリ１２（メインメモリ），記憶装置１３（ストレージ），インターフェース１４が内蔵され、これらが内部バスを介して互いに接続される。プロセッサー１１は、制御ユニット（制御回路）や演算ユニット（演算回路），キャッシュメモリ（レジスタ群）などを内蔵した中央処理装置（CPU）である。メモリ１２は、プログラムや作業中のデータが格納される記憶装置であり、例えばROM（Read Only Memory），RAM（Random Access Memory）がこれに含まれる。

記憶装置１３は、メモリ１２よりも長期的に保持されるデータやファームウェアが格納される記憶装置であり、例えばフラッシュメモリ，EEPROM（Electrically Erasable Programmable ROM）などの不揮発性メモリやハードディスクドライブ，ソリッドステートドライブなどがこれに含まれる。インターフェース１４は、制御装置１０と他の車載装置との間の入出力（Input and Output；I/O）を司るものである。制御装置１０には、インターフェース１４を介して補機用スイッチ７とナビゲーション装置８と無線通信装置９とが接続される。制御装置１０が記録媒体１９（光ディスクや半導体メモリ装置など）に記録されたデータやプログラムを読み取り可能である場合、記録媒体１９または記録媒体１９の読み取り装置がインターフェース１４を介して制御装置１０に接続される。

図３に示すネットワーク１６は、車両１の外部に設けられる無線通信網であり、例えばインターネットやイントラネット，ローカルエリアネットワーク，携帯電話通信網などの一部を含むものである。また、図３に示すサーバ１７は、車両１の制御装置１０と通信可能なハードウェアを搭載したコンピュータである。サーバ１７は、ネットワーク１６上の任意の場所に設置される。

図３に示す電子端末１８は、車両１の乗員が所持するスマートフォンやタブレット端末などのコンピュータである。電子端末１８は、ネットワーク１６を介して車両１の制御装置１０やサーバ１７に接続可能とされる。また、電子端末１８は、車両１の無線通信装置９を介して制御装置１０と直接的に通信することも可能である。サーバ１７，電子端末１８のそれぞれは、プロセッサー，メモリ（メインメモリ），記憶装置（ストレージ），インターフェースを内蔵するコンピュータであり、その具体的な構成については説明を省略する。

図３に示すように、車両１の走行経路を選定するためのプログラム２０（走行経路選定プログラム）は、例えば車両１の制御装置１０やナビゲーション装置８，無線通信装置９などで実行可能である。プログラム２０の一部が制御装置１０で実行され、プログラム２０の他部が制御装置１０以外のコンピュータ（ナビゲーション装置８や無線通信装置９）で実行される制御構成も許容される。また、プログラム２０の一部または全部が、サーバ１７上で実行される制御構成も許容される。あるいは、プログラム２０の一部または全部が、電子端末１８上で実行される制御構成も許容される。

プログラム２０は、例えば制御装置１０のメモリ１２や記憶装置１３に保存され、あるいは記録媒体１９に保存される。また、プログラム２０の一部または全部は、サーバ１７や電子端末１８に内蔵される図示しない記憶装置に保存されうる。プログラム２０の一部を制御装置１０に保存し、他部をサーバ１７や電子端末１８に保存することも可能である。プログラム２０が記録媒体１９に保存される場合、その記録媒体１９を制御装置１０に読み取らせてもよいし、サーバ１７に読み取らせてもよいし、電子端末１８に読み取らせてもよい。

［２．制御の構成］
図３に示すように、プログラム２０には、走行経路候補設定部２１，基本情報取得部２２，補機情報取得部２３，走行用エネルギー量算出部２４，補機用エネルギー量算出部２５，総エネルギー量算出部２６，最適ルート選定部２７，制御部２８が設けられる。これらはプログラム２０の機能を便宜的に分類して示したものに過ぎず、各々が個別の物理的な実体を伴う要素であることを意味しない。

走行経路候補設定部２１（設定部）は、車両１の走行に関連する地図情報に基づき、出発地から目的地までの走行経路の候補を複数設定するものである。ここで取得される地図情報としては、ナビゲーション装置８やサーバ１７に保存されたものが用いられる。また、出発地や目的地の情報は、車両１の乗員がナビゲーション装置８から入力するものとしてもよいし、あらかじめナビゲーション装置８やサーバ１７に用意されているものとしてもよい。

車両１が荷物の集荷や配送を行う物流用のトラック車両である場合、出発地となる場所の具体例としては、輸送会社の営業所や倉庫の場所，取引先会社の所在地，現在地などが挙げられる。また、目的地となる場所の具体例としては、荷物の配送先倉庫の場所，待機場所，指定駐車場，パーキングエリアなどが挙げられる。出発地，目的地は、あらかじめ設定された地点だけでなく、車両１の乗員によって任意の位置に指定されうる。車両１の乗員は、例えばナビゲーション装置８や電子端末１８を用いて、出発地，目的地の位置情報を入力できる。

図４は、走行経路候補設定部２１で設定される複数の走行経路の候補を示す模式図である。ここでは、三つの候補となる走行経路が示されている。経路長の大小関係を不等式で表現すれば「経路１＜経路２＜経路３」が成立する。また、経路上に存在する信号機数の大小関係を不等式で表現すれば「経路１＞経路２＞経路３」が成立する。三つの経路のうち最も渋滞区間（または渋滞時間）の長い経路は、経路２である。ここで設定された複数の候補の情報は、図５に示すように、基本情報取得部２２に伝達される。

基本情報取得部２２（第一取得部）は、走行経路候補設定部２１で設定された候補ごとの走行に関する情報を取得するものである。ここでは、走行時間及び走行速度の情報が取得される。これらの情報は、図５に示すように、走行用エネルギー量算出部２４と補機用エネルギー量算出部２５とに伝達される。
本実施形態の基本情報取得部２２では、走行距離，走行時間，走行速度の情報が取得される。走行距離は、地図上における出発地から目的地までの経路の長さに基づいて算出される。
走行速度に係る情報としては、各経路における平均車速情報を取得してもよいし、各経路における速度変化情報である速度プロファイル（速度と位置または時間との対応関係、あるいはその対応関係を表すグラフや表や数式）を取得してもよい。
また、走行時間および走行速度情報の推定方法・取得方法は公知の技術を利用すればよく、特に限定されない。例えば、過去の走行履歴データからの推定値であってもよいし、リアルタイムデータから推定される推定値であってもよい。また、これらの情報は、地図情報に含まれる制限速度情報，道路勾配情報，信号機情報，路面情報，渋滞情報，冠水情報，交通事故情報，工事情報，イベント情報などのオンタイム情報により補正されてもよい。
ここで走行速度に係る情報として、平均車速を利用した場合、後述される総エネルギー量演算プロセスが簡易化され、演算負荷を低減することができる。これにより、車載ECUでの演算処理も可能になることから、車外サーバに設けられた演算処理装置との通信も不要となり、通信コスト低減にも寄与することができる。
一方、走行速度に係る情報として、速度プロファイルを利用した場合、車両が消費す総エネルギー量の推定精度をより向上させることができる。

走行時間に係る情報としては、実際にその経路を走行した場合に必要となる実走行時間の情報を取得する。実走行時間は、地図情報に含まれる制限速度情報，道路勾配情報，信号機情報，路面情報，渋滞情報，冠水情報，交通事故情報，工事情報，イベント情報などに基づいて算出される。また、停車時間は、信号機情報，渋滞情報，冠水情報，交通事故情報，工事情報，イベント情報などに基づいて算出される。

補機情報取得部２３（第二取得部）は、補機４の消費電力[kW]を変化させる補機負荷の情報を取得するものである。補機負荷の情報を取得する方法についても特に限定されず、公知の技術を適用でき、例えば、過去の補機使用履歴データ等を利用してもよい。具体的には、冷暖房装置の外気温ごとの使用履歴や、冷凍車両における貨物種類ごとに使用履歴など、補機４ごとに推定用のマップを利用してもよい。
例えば、補機４が図１で示される冷凍機である場合、冷凍機の制御温度を制御する補機用スイッチ７で選択されている温度域ごとに必要となる消費エネルギーの情報が取得される。ここで取得された補機負荷の情報は、図５に示すように、補機用エネルギー量算出部２５に伝達される。なお、補機４の消費電力が既知である場合や、容易に予測可能である場合や、常にほぼ一定である場合などには、補機情報取得部２３を省略してもよい。

走行用エネルギー量算出部２４（第一算出部）は、各走行経路を車両が走行するために必要となるエネルギー量である走行用エネルギー量を算出する。走行用エネルギー量は、公知の算出方法を適用すればよく、例えば、基本情報取得部２２で取得された走行時間及び走行速度の情報および走行経路の勾配情報、信号情報などの地図情報に基づき、走行時の空気抵抗変動、及び加速抵抗変動、及び勾配抵抗変動、車輪の転がり抵抗からなる走行抵抗の少なくとも１つを考慮して算出される。

本実施形態の走行用エネルギー量算出部２４は、車両１の実走行時間のみを考慮した平均車速に基づき、車両１の走行に係る電力消費量を走行経路の候補ごとに算出する。走行用エネルギー量算出部２４には、例えば図６(A)に示すように、車速と電力消費量との関係が規定されたグラフや数式が保存される。走行用エネルギー量算出部２４は、このような関係を利用して、平均車速に対応する電力消費量を算出するとともに、電力消費量と走行時間との積を走行用エネルギー量（消費電力量）として算出する。なお、車両１に作用する空気抵抗（力）の大きさは車速の二乗に比例し、モータ２の仕事率（馬力）は車速の三乗に比例する。そのため、図６(A)に示すように、車速が上昇するにつれて車両１の走行に係る電力消費量が上昇し、その上昇量が増加する。

補機用エネルギー量算出部２５（第二算出部）は、基本情報取得部２２で取得された走行時間の情報に基づき、補機４を駆動するために消費される補機用エネルギー量を走行経路の候補ごとに算出するものである。補機用エネルギー量は、補機４の消費電力[kW]に走行時間[h]を乗じることで算出される。また、「補機４を駆動するために」との表現は、補機４が消費するエネルギーだけでなく、補機４に付随する電装品（例えば、補機用スイッチ７や補機の作動状態を表示するインジケーターなど）が消費するエネルギーも含まれることを意味する。ここで算出された補機用エネルギー量の情報は、図５に示すように、総エネルギー量算出部２６に伝達される。

例えば、補機４がコンプレッサである場合、補機用エネルギー量算出部２５には、例えば図６(B)に示すように、走行時間と補機４の消費電力（コンプレッサ制御温度域）と補機用エネルギー量（消費電力量）との三者関係が規定されたマップや数式が保存される。図６(B)中の実線は補機４の消費電力（コンプレッサ制御温度域）が比較的低い場合を表し、一点鎖線は消費電力が比較的高い場合を表し、破線は消費電力がこれらの中間である場合を表す。補機４の消費電力量は消費電力に応じた大きさとなり、いずれの場合においてもその走行時間に比例する大きさとなる。

補機用エネルギー量算出部２５は、このような関係を利用して、補機用エネルギー量（電力量）を算出する。なお、図６(C)は、車両１の走行中における車速と補機４の電力消費量との関係を補機４の消費電力ごとに示すグラフである。補機４の出力は車速の影響をほとんど受けず、車速が上昇するにつれて車両１の走行時間（補機４の作動時間）が短縮される。そのため、図６(C)に示すように、車速が上昇するにつれて補機４の駆動に係る電力消費量が低下し、その低下率が減少する。なお、図６(C)中の実線は補機４の消費電力（コンプレッサ制御温度域）が比較的低い場合を表し、一点鎖線は消費電力が比較的高い場合を表し、破線は消費電力がこれらの中間である場合を表す。補機の電力消費量は消費電力が大きいほど高く、消費電力が小さいほど低い。

総エネルギー量算出部２６（第三算出部）は、走行用エネルギー量算出部２４で算出された走行用エネルギー量と、補機用エネルギー量算出部２５で算出された補機用エネルギー量とに基づき、走行経路の候補ごとの総エネルギー量を算出するものである。ここでは、走行用エネルギー量と補機用エネルギー量との合計が総エネルギー量として算出される。あるいは、走行用エネルギー量に所定の第一ゲインを乗じたものと、補機用エネルギー量に所定の第二ゲインを乗じたものとを加算することで、総エネルギー量として算出してもよい。ここで算出された総エネルギー量の情報は、図５に示すように、最適ルート選定部２７に伝達される。

図７は、車速と車両１の総合的な電力消費量との関係を示すグラフである。縦軸に示す電力消費量は、総エネルギー量をその経路の走行距離で除したものに相当する。また、図７中の実線は補機４の消費電力が比較的低い場合を表し、一点鎖線は消費電力が比較的高い場合を表し、破線は消費電力がこれらの中間である場合を表す。車両１の総合的な電力消費量が最小となる車速の値は、補機４の消費電力が増大するにつれて上昇する。つまり、補機４の作動状態に適した車速で走行できるような経路を選定することで、車両１の総合的な電力消費量が減少し、車両１の実質的なエネルギー消費量が改善される。

最適ルート選定部２７（選定部）は、総エネルギー量算出部２６で算出された総エネルギー量を含む基礎的情報に基づき、車両１の最適経路を選定するものである。基礎的情報には、総エネルギー量のほか、走行距離，走行時間，実走行時間，停車時間，到着時刻，平均車速，有料道路の有無などの情報が含まれる。ここで選定された最適ルートの情報は、図５に示すように、制御部２８に伝達される。

総エネルギー量が最も小さい走行経路の候補は、車両１の省エネルギー性能が最も高い走行経路に相当する。したがって、例えば総エネルギー量が最も小さい候補を選定することで、車両１が出発地から目的地まで走行する過程で消費される総エネルギー量が最小化される。一方、目的地への到着時間帯が指定されている場合や、時間帯によって走行経路が部分的に指定されている場合などがあり、総エネルギー量の最も小さい候補を選択しない方が好ましい場合もある。そこで最適ルート選定部２７は、総エネルギー量のみに基づいて最適経路を選定するのではなく、総エネルギー量以外の情報も含まれる基礎的情報に基づいて最適経路を選定する。したがって、本実施形態の「最適経路」には「総エネルギー量が最小になる経路」だけでなく、例えば「総エネルギー量が二番目に小さい経路」や「すべての候補の中では総エネルギー量が最小ではないものの、所定の条件を満たす候補の中では総エネルギー量が最小になる経路」などが含まれうる。

制御部２８は、最適ルート選定部２７で選定された最適経路の情報をナビゲーション装置８及び無線通信装置９に伝達し、最適経路の案内を指示するものである。ナビゲーション装置８は、制御部２８の指示を受けて、現在地から目的地までの走行経路の案内を実施する。ナビゲーション装置８は、目的地までの走行距離や走行時間，予定到着時刻などの情報を併せて乗員に提供する。

［３．フローチャート］
図８は、本実施形態における制御の内容を示すフローチャートである。このフローに示す制御は、例えば乗員が車両１の主電源を投入（メインスイッチをオン操作）した直後に、出発地及び目的地の情報を入力した場合に実行される。ステップＡ１では、車両１の走行に関連する地図情報に基づき、出発地から目的地までの走行経路の候補が複数設定される。ここでは、例えば図４に示すような出発地と目的地が設定された場合に、経路１，経路２，経路３が設定される。

ステップＡ２では、走行経路の候補ごとの走行距離，走行時間，走行速度の各情報が取得される。これらの各情報は、走行経路の候補ごとの走行用エネルギー量や補機用エネルギー量を算出するために用いられる。また、続くステップＡ３では、補機４の消費電力を変化させる補機負荷の情報が取得される。ここで取得される補機負荷の情報は、補機４の仕事率[kW]（単位時間あたりの仕事）を把握するために用いられる。

ステップＡ４では、車両が走行するために必要となる走行用エネルギー量が走行経路の候補ごとに算出される。走行用エネルギー量また、ステップＡ５では、走行中に補機４を駆動するために消費される補機用エネルギー量が走行経路の候補ごとに算出される。補機用エネルギー量は、走行時間に基づいて算出される。

ステップＡ６では、走行用エネルギー量と補機用エネルギー量とに基づき、走行経路の候補ごとの総エネルギー量が算出される。総エネルギー量は、走行用エネルギー量と補機用エネルギー量とを合計することで算出される。あるいは、各々のエネルギーに個別のゲインが乗算された値が合算されることで算出してもよい。続くステップＡ７では、総エネルギー量を含む基礎的情報に基づき、最適経路が選定される。その後、ステップＡ８において、最適経路の情報がナビゲーション装置８に伝達され、その情報が車両１の乗員に案内される。

［４．作用，効果］
（１）本実施形態の車両の走行経路選定システム及び走行経路選定方法においては、車両１の走行用エネルギー量と走行時間に基づいた補機用エネルギー量との双方が考慮されて、走行経路の各候補の総エネルギー量が算出される。また、車両１の走行経路を選定する際には、総エネルギー量を含む基礎的情報が用いられる。つまり、各経路の走行に必要となる走行用エネルギー量の大きさだけでなく、走行時間に起因した補機用エネルギー量の大きさも走行経路選定において考慮される。

このように、各候補経路の走行時間に起因した補機用エネルギー量の大きさ推定することで、走行経路の各候補における総エネルギー量の推定精度を改善することができる。また、車両１の省エネルギー性能が総合的に改善される走行経路を把握することができ、適切な経路設定が容易となる。したがって、車両１が走行する際に実質的に必要となる総エネルギー量をさせることができ、車両１の省エネルギー性能を改善することができる。

また、本実施形態で選定される走行経路は、例えば図７に示す車速と電力消費量との関係を表すグラフ上において、電力消費量が最小となる車速に近い平均車速での走行が可能な経路となる。例えば、補機４の消費電力が比較的低く、かつ、走行経路の候補の中から図７中に実線で示す車速レンジがすべて選択可能である場合、点Aに示す状態の車速で走行するのが最も車両にとって省エネルギーな走行条件となる。

例えば、走行距離が長い経路や高速道路を含む経路，信号機の少ない経路，渋滞の少ない経路は、平均車速が大きくなりやすい。一方、走行距離の短い経路や高速道路を含まない経路，信号機の多い経路，渋滞の発生しやすい経路は、平均車速が小さくなりやすい。仮に、図４に示す経路１が最短距離だが、信号や渋滞が多いために実走行時間が最長の経路とし、経路３が最長距離だが、信号や渋滞が少ないために実走行時間が最短の経路とし、走行抵抗が実質的に同等であった場合、補機４の消費電力が高いほど、経路３が優先的に選択される。しかしながら、実走行時間ベースの補機での消費電力量が考慮されない場合、走行経路の各候補における総エネルギー量の推定精度が十分でないことから、最も総エネルギー量が大きくなる経路１が優先的に選択される虞が生じてしまう。

（２）基礎的情報に基づく最適経路の選定に際し、総エネルギー量が最も小さい候補を選定する制御構成を採用した場合には、車両１が出発地から目的地まで走行する過程で消費される総エネルギー量を最小化することができる。これにより、車両１の電費やランニングコストを改善することができ、車両１の省エネルギー性能をさらに改善することができる。また、車両１のエネルギー消費が抑えられることから、例えばバッテリ３の充電回数（充電頻度）を減少させることができ、バッテリ３の寿命を延長させることができる。

（３）また、補機負荷の情報を取得する制御構成を採用した場合には、補機４の消費電力を精度よく予測することができ、補機用エネルギー量の算出精度を改善することができる。この制御構成は、負荷が可変である補機４に関する補機用エネルギー量を算出する場合に有用である。なお、例えば図２に示すような補機用スイッチ７が存在する場合には、その補機用スイッチ７での設定内容を把握することが容易であり、簡単に補機４の消費電力を求めることができる。また、補機用スイッチ７が存在しない場合であっても、例えば補機４に給電される電力（電圧と電流との積）の情報を取得することで、補機４の消費電力を正確に求めることができる。

（４）図６(B)に示すように、補機用エネルギー量の算出に際し、走行時間と補機４の消費電力と補機用エネルギー量（消費電力量）との三者関係が規定されたマップを用いる制御構成は有用である。すなわち、マップを用いることで、補機用エネルギー量を短時間で容易に算出することができ、制御装置１０に内蔵されるプロセッサー１１やメモリ１２に要求される性能を低下させることができ、製造コストを削減することができる。

また、補機用エネルギー量を算出するためのリソース（電力や時間やメモリ空間などの計算資源）を減少させることができる。したがって、他の車載電子制御装置で実行される制御との干渉や侵襲を抑制することができ、制御の信頼性を向上させることができる。なお、サーバ１７や電子端末１８に補機用エネルギー量を算出させる制御構成を採用した場合には、ネットワーク１６におけるトラフィック（通信データ量）やサーバ１７，電子端末１８の演算負荷を軽減することができる。

［５．変形例］
上述の実施形態では、乗員が出発地及び目的地の情報を入力したことを契機として制御が実施され、最適経路が選定される。車両１の走行中に目的地が変更された場合には、例えば図８に示す制御が再び実行され、最適経路が再び選定される。
一方、目的地が変更されていない場合であっても、最適経路を再選定した方がよい場合がある。すなわち、走行中に補機４の負荷が変化した場合（あるいは補機４の負荷が変更された場合）である。この場合、変更後の電費や電力消費量が変更前よりも良好になる走行経路が選定されるようにしてもよい。図９は、走行中に補機４の負荷が変化した場合（あるいは補機４の負荷が変更された場合）に最適経路を設定するための制御フローを説明するためのフローチャートである。
ステップＢ１では、総エネルギー量算出部２６において現在の電力消費量が算出される。現在の電力消費量は、例えば図６(A)に示す車両１の走行に係る電力消費量と、図６(C)に示す補機４の駆動に係る電力消費量との和として算出される。続くステップＢ２では、補機負荷が変化したか否かが判定される。補機負荷が変化していない場合にはその演算周期での制御を終了し、次回の演算周期に再びステップＢ１を実行する。一方、補機負荷が変化した場合には、ステップＢ３に進む。

ステップＢ３では、地図情報に基づき、現在地から目的地までの走行経路の候補が検索され、複数の候補が設定される。ステップＢ３の制御内容は、図８に示すフローのステップＡ１の制御内容に対応する。また、続くステップＢ４では、走行経路の候補ごとの総エネルギー量が算出される。ステップＢ４の制御内容は、図８に示すフローのステップＡ２〜Ａ６に対応する。その後、ステップＢ５において、電力消費量が改善される車速レンジが特定される。ここで特定される車速レンジとは、「走行中に補機の負荷が変化した場合であっても、総エネルギー量をより改善するために再経路検索システムが取り得る車速レンジ」を意味する。
具体的には、図７に示す例は、当初の経路選定時には補機負荷が当初低く、実線で示す曲線に基づき、点Aの車速である経路が選択されていた場合を示す。このような場合に走行中に補機負荷が変動して補機負荷が高の一点破線で示す曲線で総エネルギー量が示される走行条件となると、再経路検索する場合、点Bの総エネルギー量から改善されるためにとり得る車速レンジは、図７で示される車速レンジWとなることが分かる。

ステップＢ６では、ステップＢ５で算出された車速レンジに対応する距離レンジが算出される。距離レンジは、車速レンジの最小値と最大値との各々について、走行経路の各候補の走行距離を乗算することで算出される。また、ステップＢ７では、走行経路の候補ごとの総エネルギー量を含む基礎的情報と距離レンジとに基づき、最適経路が選定される。最適経路は、例えば走行距離が距離レンジ内に入っている候補が優先的に選択され、走行距離が距離レンジ内に入っていない候補は除外される。その後、ステップＢ８において、最適経路の情報がナビゲーション装置８に伝達され、その情報が車両１の乗員に案内される。ステップＢ８の制御内容は、図８に示すフローのステップＡ８に対応する。
このように、このような車速レンジWを考慮し、車速レンジWに対応する距離レンジを算出してから再経路検索を行うことで、走行中に補機負荷が変動した場合であっても総エネルギー量を低減できる経路が選択される確率を上げることができる。

（８）変形例としての車両の走行経路選定システム及び走行経路選定方法においては、補機４の消費電力が変化した場合に走行経路の候補が再設定されるとともに、最適経路が再選定される。補機４の消費電力の変化は、補機用エネルギー量の大きさに反映される。一方、走行経路の候補を再び設定して最適経路を再び選定することで、総エネルギー量の推定値が更新され、その推定精度が向上する。したがって、補機４の作動状態が変化したとしても、車両１の省エネルギー性能が総合的に改善される経路を直ちに把握することができる。したがって、車両１が走行する際に実質的に必要となる総エネルギー量をさせることができ、車両１の省エネルギー性能を改善することができる。

（９）また、補機４の消費電力の変化によって補機４の電力消費量が改善される車速レンジを算出し、これに対応する距離レンジに基づき最適経路を選定することで、車両１の省エネルギー性能が総合的に改善される走行経路を簡単に把握することができ、適切な経路設定が容易となる。したがって、車両１が走行する際に実質的に必要となる総エネルギー量をさせることができ、車両１の省エネルギー性能を改善することができる。また、最適経路を選定するためのリソース（電力や時間やメモリ空間などの計算資源）を減少させることができ、制御の信頼性を向上させることができる。

１ 車両
２ モータ
３ バッテリ
４ 補機
５ 走行用インバータ
６ ｅ−ＰＴＯユニット
７ 補機用スイッチ
８ ナビゲーション装置
９ 無線通信装置
１０ 制御装置（ECU）
１１ プロセッサー
１２ メモリ
１３ 記憶装置
１４ インターフェース
１５ 測位衛星
１６ ネットワーク
１７ サーバ
１８ 電子端末
１９ 記録媒体
２０ プログラム
２１ 走行経路候補設定部（設定部）
２２ 基本情報取得部（第一取得部）
２３ 補機情報取得部（第二取得部）
２４ 走行用エネルギー量算出部（第一算出部）
２５ 補機用エネルギー量算出部（第二算出部）
２６ 総エネルギー量算出部（第三算出部）
２７ 最適ルート選定部（選定部）
２８ 制御部

Claims (9)

1. 走行用のモータと補機とを搭載した車両の走行経路選定システムであって、
   前記車両の走行に関連する地図情報に基づき、出発地から目的地までの走行経路の候補を複数設定する設定部と、
   前記設定部で設定された前記候補ごとの走行時間及び走行速度の情報を取得する第一取得部と、
   前記第一取得部で取得された前記走行時間及び前記走行速度の情報に基づき、前記モータを駆動するために消費される走行用エネルギー量を前記候補ごとに算出する第一算出部と、
   前記第一取得部で取得された前記走行時間の情報に基づき、前記補機を駆動するために消費される補機用エネルギー量を前記候補ごとに算出する第二算出部と、
   前記第一算出部で算出された前記走行用エネルギー量と前記第二算出部で算出された前記補機用エネルギー量とに基づき、前記候補ごとの総エネルギー量を算出する第三算出部と、
   前記第三算出部で算出された前記総エネルギー量を含む基礎的情報に基づき、前記車両の最適経路を選定する選定部と、
   を含む、車両の走行経路選定システム。
2. 前記選定部が、前記最適経路の選定に際し、前記総エネルギー量が最も小さい前記候補を選定する
   請求項１記載の車両の走行経路選定システム。
3. 前記補機の消費電力を変化させる補機負荷の情報を取得する第二取得部を含む
   請求項１または２記載の車両の走行経路選定システム。
4. 前記第二算出部が、前記走行時間と前記補機の消費電力と前記補機用エネルギー量との三者関係が規定されたマップに基づき、前記補機用エネルギー量を算出する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の走行経路選定システム。
5. 前記第一取得部で取得される前記走行時間及び前記走行速度に関して、
   前記走行時間が、前記車両の移動中の時間に相当する実走行時間と前記車両が一時的に停車している停車時間とを合計した時間であり、
   前記走行速度が、前記実走行時間における前記車両の平均車速である
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の走行経路選定システム。
6. 前記第一取得部で取得される前記走行時間及び前記走行速度に関して、
   前記走行速度が、前記車両の速度プロファイルである
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の走行経路選定システム。
7. 前記補機の消費電力が変化した場合に、
   前記設定部が前記候補を再び設定するとともに、前記選定部が前記最適経路を再び選定する
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両の走行経路選定システム。
8. 前記補機の消費電力が変化した場合に、前記第三算出部は変化した後の前記補機の消費電力に基づき前記総エネルギー量を算出し、
   前記選定部は、前記補機の消費電力が変化する前の車速での前記総エネルギー量よりもエネルギー量が減少する車速レンジ及び前記車速レンジに対応する距離レンジを算出し、前記距離レンジに基づき前記最適経路を選定する
   請求項７記載の車両の走行経路選定システム。
9. 走行用のモータと補機とを搭載した車両の走行経路選定方法であって、
   前記車両の走行に関連する地図情報に基づき、出発地から目的地までの走行経路の候補を複数設定し、
   前記候補ごとの走行時間及び走行速度の情報を取得し、
   前記走行時間及び前記走行速度に基づき、前記モータを駆動するために消費される走行用エネルギー量を前記候補ごとに算出し、
   前記走行時間に基づき、前記補機を駆動するために消費される補機用エネルギー量を前記候補ごとに算出し、
   前記走行用エネルギー量及び前記補機用エネルギー量に基づき、前記候補ごとの総エネルギー量を算出し、
   前記総エネルギー量を含む基礎的情報に基づき、前記車両の最適経路を選定する
   ことを含む、車両の走行経路選定方法。

Images