(57)【要約】  取得部（７１０）が、走行中の車両ＭＶの駆動輪のトルクを精度良く反映したトルク指令値Ｔ、及び、車両ＭＶの駆動輪の回転速度ωを取得する。引き続き、取得部（７１０）が、当該取得された回転速度ωに基づいて、車両ＭＶの走行速度ｖＶ及び走行加速度ａを取得する。次に、駆動力算出部（７３０）が、取得部（７１０）から送られたトルク指令値Ｔ及び回転速度ωに基づいて、駆動力オブザーバの手法を用いて、駆動力Ｆｄを算出する。そして、空気抵抗算出部（７４０）が、駆動力算出部（７３０）により算出された駆動力Ｆｄから、車両ＭＶの加速走行成分、内部抵抗成分等の空気抵抗Ｒａ以外の走行抵抗の成分を減算することにより、空気抵抗Ｒａを算出する。この結果、車両に一般的には搭載されていないセンサによる検出結果を用いることなく、簡易に、かつ、精度良く、空気抵抗が推定される。
2014037986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行中の車両の走行環境を推定する走行環境推定装置であって、
前記車両の駆動輪のトルク、前記車両の駆動輪の回転速度及び前記車両の走行加速度を取得する取得部と；
前記取得されたトルク及び前記取得された回転速度に基づいて、前記駆動輪による駆動力を算出する駆動力算出部と；
前記算出された駆動力及び前記取得された走行加速度に基づいて、前記車両が受ける空気抵抗を算出する空気抵抗算出部と；
を備えることを特徴とする走行環境推定装置。
【請求項２】
前記取得部は、前記車両の進行方向の路面傾斜角を更に取得し、
前記空気抵抗算出部は、前記取得された路面傾斜角に更に基づいて、前記車両が受ける空気抵抗を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の走行環境推定装置。
【請求項３】
前記車両の駆動輪の回転速度と、前記車両の駆動時の内部抵抗との関係を示す内部抵抗情報が記憶された記憶部を更に備え、
前記空気抵抗算出部は、前記内部抵抗情報に更に基づいて、前記車両が受ける空気抵抗を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の走行環境推定装置。
【請求項４】
前記駆動輪のころがり抵抗係数が記憶された記憶部を更に備え、
前記空気抵抗算出部は、前記ころがり抵抗係数に更に基づいて、前記車両が受ける空気抵抗を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の走行環境推定装置。
【請求項５】
前記算出された空気抵抗及び前記車両の走行速度に基づいて、前記車両の進行方向に対する風速を算出する風速算出部を更に備え、
前記取得部は、前記車両の走行速度を更に取得し、前記風速算出部へ供給する、
ことを特徴とする請求項１に記載の走行環境推定装置。
【請求項６】
前記車両の空気抵抗係数が記憶された記憶部を更に備え、
前記風速算出部は、前記空気抵抗係数に更に基づいて、前記車両の進行方向に対する風速を算出する、
ことを特徴とする請求項５に記載の走行環境推定装置。
【請求項７】
走行中の車両の走行環境を推定する走行環境推定装置において使用される走行環境推定方法であって、
前記車両の駆動輪のトルク、前記車両の駆動輪の回転速度及び前記車両の走行加速度を取得する取得工程と；
前記取得されたトルク及び前記取得された回転速度に基づいて、前記駆動輪による駆動力を算出する駆動力算出工程と；
前記算出された駆動力及び前記取得された走行加速度に基づいて、前記車両が受ける空気抵抗を算出する空気抵抗算出工程と；
を備えることを特徴とする走行環境推定方法。
【請求項８】
請求項７に記載の走行環境推定方法を演算部に実行させる、ことを特徴とする走行環境推定プログラム。
【請求項９】
請求項８に記載の走行環境推定プログラムが、演算部により読み取り可能に記録されている、ことを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行環境推定装置、走行環境推定方法及び走行環境推定プログラム、並びに、当該走行環境推定プログラムが記録された記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の走行環境を推定するための様々な技術が提案されている。こうした提案技術の一例として、車両が走行する道路の各所に設けられた風速計による検出結果、車両に装備された風圧計による検出結果等により、風による車両に対する空気抵抗を算出する技術がある（特許文献１参照：以下、「従来例１」と呼ぶ）。また、提案技術の他の例として、周辺情報検出部の一部として隊列を編成する各車両に装備された風向きセンサ、風速センサ及び風圧センサによる検出結果、並びに、車速センサによる検出結果等に基づいて、自然風及び走行風による各車両に関する空気抵抗を求める技術がある（特許文献２参照：以下、「従来例２」と呼ぶ）。【０００３】
また、提案技術の更に別の例として、抗力係数、正面投影面積、空気密度及び車速に基づいて空気抵抗による必要パワーを算出するのに際して、その時の気象情報（風向き及び風速等）から空気抵抗を補正する技術がある（特許文献３参照：以下、「従来例３」と呼ぶ）。この従来例３の技術では、空気抵抗を求めるに際して気象情報を必須とはしていないが、精度良く空気抵抗を求めるには、気象情報を参照することが必須となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３３７７９号公報
【特許文献２】特開２００９−１５７７９４号公報
【特許文献３】特開２０１１−０１６４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来例１〜３の技術では、車両の走行環境としての空気抵抗を、精度を向上しつつ推定する際に、自然風の風向きや風速等の検出結果を利用している。このため、車両に装備するか否かは別として、自然風の風向きや風速を検出するセンサを用意することが必要であった。【０００６】
ところで、自然風の風向きや風速を検出するセンサは、車両に一般的に搭載されるセンサとはいえない。この結果、車両に一般的に搭載されるセンサによる検出結果に基づいてでは、従来例１〜３の技術を適用した空気抵抗の推定を行うことができなかった。【０００７】
このため、車両に一般的には搭載されていないセンサによる検出結果を用いることなく、簡易に、かつ、精度良く空気抵抗を推定することができる技術が望まれている。かかる要請に応えることが、本発明が解決すべき課題の一つとして挙げられる。【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、車両の走行中における空気抵抗を含む走行環境を推定することができる新たな走行環境推定装置及び走行環境推定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、第１の観点からすると、走行中の車両の走行環境を推定する走行環境推定装置であって、前記車両の駆動輪のトルク、前記車両の駆動輪の回転速度及び前記車両の走行加速度を取得する取得部と；前記取得されたトルク及び前記取得された回転速度に基づいて、前記駆動輪による駆動力を算出する駆動力算出部と；前記算出された駆動力及び前記取得された走行加速度に基づいて、前記車両が受ける空気抵抗を算出する空気抵抗算出部と；を備えることを特徴とする走行環境推定装置である。【００１０】
本発明は、第２の観点からすると、走行中の車両の走行環境を推定する走行環境推定装置において使用される走行環境推定方法であって、前記車両の駆動輪のトルク、前記車両の駆動輪の回転速度及び前記車両の走行加速度を取得する取得工程と；前記取得されたトルク及び前記取得された回転速度に基づいて、前記駆動輪による駆動力を算出する駆動力算出工程と；前記算出された駆動力及び前記取得された走行加速度に基づいて、前記車両が受ける空気抵抗を算出する空気抵抗算出工程と；を備えることを特徴とする走行環境推定方法である。【００１１】
本発明は、第３の観点からすると、本発明の走行環境推定方法を演算部に実行させる、ことを特徴とする走行環境推定プログラムである。【００１２】
本発明は、第４の観点からすると、本発明の走行環境推定プログラムが、演算部により読み取り可能に記録されている、ことを特徴とする記録媒体である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る走行環境推定装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例に係る走行環境推定装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図３】図２の記憶ユニットに記憶される情報を説明するための図である。
【図４】図２の走行環境推定装置による走行環境推定処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を、図１を参照して説明する。なお、以下の説明においては、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
［構成］
図１には、一実施形態に係る走行環境推定装置７００の構成が概略的に示されている。この図１に示されるように、走行環境推定装置７００は、車両ＭＶに配置される。なお、本実施形態においては、車両ＭＶは、モータを駆動輪の駆動機構とする電気自動車となっている。
【００１６】
ここで、車両ＭＶには、トルク指令部８１０と、回転速度検出部８２０が搭載されている。また、車両ＭＶには、加速度検出部８３０が搭載されている。なお、トルク指令部８１０、回転速度検出部８２０及び加速度検出部８３０は、一般的に車両に搭載される要素である。
【００１７】
上記のトルク指令部８１０は、車両ＭＶに装備されている不図示のアクセルペダル及びブレーキペダルの踏込量の検出結果に基づいて、駆動輪に発生させるべきトルクに対応するトルク指令値Ｔを算出する。そして、トルク指令部８１０は、算出されたトルク指令値Ｔを、モータを回転させる電流を制御する不図示のモータ電流制御部へ送るとともに、走行環境推定装置７００へ報告する。
【００１８】
なお、本実施形態においては、車両ＭＶがモータを駆動輪の駆動機構とする電気自動車であることから、駆動輪には、トルク指令値Ｔを精度良く反映したトルクが発生するようになっている。
【００１９】
上記の回転速度検出部８２０は、駆動輪の回転速度ωを検出する。そして、回転速度検出部８２０は、検出された回転速度ωを、回転速度ωを利用する不図示の車載要素へ送るとともに、走行環境推定装置７００へ報告する。
【００２０】
上記の加速度検出部８３０は、車両ＭＶの前後方向の加速度を検出する。ここで、加速度検出部８３０により検出される加速度ａSは、車両ＭＶの駆動又は制動による車両ＭＶの前後方向の加速度である走行加速度ａと、重力加速度の車両ＭＶの走行方向成分との合成加速度となっている。加速度検出部８３０は、検出された加速度ａSを、加速度ａSを利用する不図示の車載要素へ送るとともに、走行環境推定装置７００へ報告する。
【００２１】
＜走行環境推定装置７００の構成＞
次に、走行環境推定装置７００の構成を説明する。
【００２２】
図１に示されるように、走行環境推定装置７００は、取得部７１０と、記憶部７２０と、駆動力算出部７３０とを備えている。また、走行環境推定装置７００は、空気抵抗算出部７４０と、風速算出部７５０とを更に備えている。
【００２３】
上記の取得部７１０は、トルク指令部８１０から報告されたトルク指令値Ｔ、回転速度検出部８２０から報告された回転速度ω、及び、加速度検出部８３０から報告された加速度ａSを受ける。引き続き、取得部７１０は、回転速度ω、及び、後述するように記憶部７２０に記憶されている車両ＭＶの駆動輪の半径ｒに基づいて、走行速度ｖVを算出する。
【００２４】
次に、取得部７１０は、走行速度ｖVの時間変化に基づいて、走行加速度ａを算出する。次いで、取得部７１０は、加速度ａS、走行加速度ａ及び重力加速度の大きさｇに基づいて、車両ＭＶの進行方向の路面傾斜角θを算出する。
【００２５】
そして、取得部７１０は、トルク指令値Ｔ及び回転速度ωを駆動力算出部７３０へ送る。また、取得部７１０は、回転速度ω、走行加速度ａ及び路面傾斜角θを、空気抵抗算出部７４０へ送る。また、取得部７１０は、走行速度ｖVを風速算出部７５０へ送る。
【００２６】
上記の記憶部７２０には、走行環境である空気抵抗及び自然風の車両ＭＶの進行方向（前後方向）に対する風速を算出するための各種パラメータ値が記憶される。こうした各種パラメータ値には、駆動輪の半径ｒ、駆動輪の慣性モーメントＪ、及び、駆動輪へのトルク伝達の１次遅れモデルにおける時定数τが含まれている。また、各種パラメータ値には、車両ＭＶの車重ｍ、駆動輪のころがり抵抗係数μr、及び、内部抵抗ＲIが含まれている。更に、各種パラメータ値には、空気密度ρ、空気抵抗係数（抗力係数）ＣD、及び、車両ＭＶの前面投影面積Ａが含まれている。
【００２７】
ここで、内部抵抗ＲIは、モータ回転による駆動力が駆動輪に伝達されるまでのギア機構等による損失である。なお、本実施形態では、内部抵抗ＲIは、平均的な走行状況の場合の車両ＭＶにおける内部抵抗となっている。
【００２８】
また、空気密度ρは、標準的な条件（例えば、１気圧、２５℃）における空気密度となっている。また、空気抵抗係数ＣDは、車両ＭＶの車種に対応する形状によって定まる値である。例えば、車両ＭＶの形状が流線型に近い場合には、車両ＭＶの形状が箱型に近い場合よりも、空気抵抗係数ＣDが小さな値となる。
【００２９】
なお、上述した各種パラメータ値は、車両ＭＶの仕様として既知のものについては、当該既知の値が記憶部７２０に記憶される。また、既知でないパラメータ値については、実測による測定値が記憶部７２０に記憶される。
【００３０】
上記の駆動力算出部７３０は、取得部７１０から送られたトルク指令値Ｔ及び回転速度ωを受ける。そして、駆動力算出部７３０は、トルク指令値Ｔ及び回転速度ω、並びに、記憶部７２０に記憶されている慣性モーメントＪ、駆動輪の半径ｒ及び時定数τに基づいて、駆動力オブザーバの手法を用いて、駆動力Ｆdを算出する。こうして算出された駆動力Ｆdは、空気抵抗算出部７４０へ送られる。
【００３１】
なお、駆動力オブザーバの手法の詳細については、例えば、特開２０１０−０５１１６０号公報等に記載されている。
【００３２】
上記の空気抵抗算出部７４０は、取得部７１０から送られた回転速度ω、走行加速度ａ及び路面傾斜角θを受ける。また、空気抵抗算出部７４０は、駆動力算出部７３０から送られた駆動力Ｆdを受ける。そして、空気抵抗算出部７４０は、回転速度ω、走行加速度ａ、路面傾斜角θ及び駆動力Ｆd、並びに、記憶部７２０に記憶されている車重ｍ、ころがり抵抗係数μr及び内部抵抗ＲIに基づいて、空気抵抗Ｒaを算出する。こうして算出された空気抵抗Ｒaは、風速算出部７５０へ送られる。
【００３３】
上記の風速算出部７５０は、取得部７１０から送られた走行速度ｖV、及び、空気抵抗算出部７４０から送られた空気抵抗Ｒaを受ける。そして、風速算出部７５０は、走行速度ｖV及び空気抵抗Ｒa、並びに、記憶部７２０に記憶されている空気密度ρ、空気抵抗係数ＣD及び前面投影面積Ａに基づいて、車両ＭＶの進行方向に対する自然風の風速ｖaを算出する。
【００３４】
［動作］
次に、上記のように構成された走行環境推定装置７００による空気抵抗と風速との推定処理について説明する。なお、トルク指令部８１０及び回転速度検出部８２０は既に動作を開始しており、トルク指令部８１０からはトルク指令値Ｔが逐次、走行環境推定装置７００へ報告されているとともに、回転速度検出部８２０からは回転速度ωが逐次、走行環境推定装置７００へ報告されているものとする。また、加速度検出部８３０は既に動作を開始しており、加速度検出部８３０からは加速度ａSが逐次、走行環境推定装置７００へ報告されているものとする。
【００３５】
空気抵抗と風速との推定処理に際して、走行環境推定装置７００では、取得部７１０が、トルク指令部８１０から報告されたトルク指令値Ｔ、回転速度検出部８２０から報告された回転速度ω、及び、加速度検出部８３０から報告された加速度ａSを受ける。引き続き、取得部７１０は、回転速度ω、及び、記憶部７２０に記憶されている車両ＭＶの駆動輪の半径ｒに基づいて、スリップ率が十分小さいものと仮定して、次の（１）式により、走行速度ｖVを算出する。
ｖV＝ｒ・ω                          …（１）
【００３６】
次に、取得部７１０は、走行速度ｖVの時間変化に基づいて、スリップ率が十分小さいとの仮定のもとで、次の（２）式により、走行加速度ａを算出する。
ａ＝ｄｖV／ｄｔ                    …（２）
【００３７】
次いで、取得部７１０は、加速度ａS、走行加速度ａ及び重力加速度の大きさｇに基づいて、次の（３）式により、車両ＭＶの進行方向の路面傾斜角θを算出する。
θ＝ｓｉｎ-1（（ａS−ａ）／ｇ）      …（３）
【００３８】
そして、取得部７１０は、トルク指令値Ｔ及び回転速度ωを駆動力算出部７３０へ送る。また、取得部７１０は、回転速度ω、走行加速度ａ及び路面傾斜角θを、空気抵抗算出部７４０へ送る。また、取得部７１０は、走行速度ｖVを風速算出部７５０へ送る。
【００３９】
取得部７１０から送られたトルク指令値Ｔ及び回転速度ωを受けた駆動力算出部７３０は、まず、記憶部７２０から慣性モーメントＪ、駆動輪の半径ｒ及び時定数τを読み取る。引き続き、駆動力算出部７３０は、次の（４）式に従って、駆動力Ｆdを算出する。
Ｆd＝(Ｔ−Ｊ・ω・ｓ)／(ｒ・(１＋τ・ｓ))      …（４）
ここで、ｓは、微分演算子である。
そして、駆動力算出部７３０は、算出された駆動力Ｆdを空気抵抗算出部７４０へ送る。
【００４０】
取得部７１０から送られた回転速度ω、走行加速度ａ及び路面傾斜角θ、並びに、駆動力算出部７３０から送られた駆動力Ｆdを受けた空気抵抗算出部７４０は、まず、記憶部７２０から車重ｍ、ころがり抵抗係数μr及び内部抵抗ＲIを読み取る。引き続き、空気抵抗算出部７４０は、次の（５）式により、駆動力Ｆdから、空気抵抗Ｒa以外の走行抵抗の成分を減算することにより、空気抵抗Ｒaを算出する。
Ｒa＝Ｆd−(μr・ｍ・ｇ＋ｍ・ｇ・ｓｉｎθ＋ｍ・ａ＋ＲI)  …（５）
そして、空気抵抗算出部７４０は、算出された空気抵抗Ｒaを風速算出部７５０へ送る。
【００４１】
取得部７１０から送られた走行速度ｖV、及び、空気抵抗算出部７４０から送られた空気抵抗Ｒaを受けた風速算出部７５０は、まず、記憶部７２０から空気密度ρ、空気抵抗係数ＣD及び前面投影面積Ａを読み取る。引き続き、風速算出部７５０は、次の（６）式により、車両ＭＶの進行方向に対する自然風の風速ｖaを算出する。
ｖa＝(２・Ｒa／(ρ・ＣD・Ａ))1/2−ｖV      …（６）
【００４２】
以上説明したように、本実施形態では、取得部７１０が、走行中の車両ＭＶの駆動輪のトルクを精度良く反映したトルク指令値Ｔ、及び、車両ＭＶの駆動輪の回転速度ωを取得する。引き続き、取得部７１０が、当該取得された回転速度ωに基づいて、車両ＭＶの走行速度ｖVを取得する。さらに、取得部７１０が、当該取得された走行速度ｖVに基づいて、車両ＭＶの走行加速度ａを取得する。
【００４３】
次に、駆動力算出部７３０が、取得部７１０から送られたトルク指令値Ｔ及び回転速度ωに基づいて、駆動力オブザーバの手法を用いて、駆動力Ｆdを算出する。そして、空気抵抗算出部７４０が、駆動力算出部７３０により算出された駆動力Ｆdから、車両ＭＶの加速走行成分、内部抵抗成分等の空気抵抗Ｒa以外の走行抵抗の成分を減算することにより、空気抵抗Ｒaを算出する。
【００４４】
したがって、本実施形態によれば、自然風の風向きや風速等の検出結果という車両に一般的に搭載されているセンサによっては検出できない物理量を利用することなく、車両に一般的に搭載されているセンサによる検出結果に基づいて、簡易に、かつ、精度良く空気抵抗を推定することができる。このため、空気抵抗Ｒaの推定のためのコストの増加を抑制できるとともに、車両に一般的に搭載されていないセンサのメンテナンスや較正の手間を省くことができる。
【００４５】
また、本実施形態では、取得部７１０が、重力加速度の走行方向成分と走行加速度ａとの合成加速度ａSの検出結果、走行加速度ａ及び重力加速度の大きさｇに基づいて、車両ＭＶの進行方向の路面傾斜角θを算出する。そして、空気抵抗算出部７４０が、路面傾斜角θに由来する走行抵抗成分を駆動力Ｆdから更に減算して空気抵抗Ｒaを算出する。このため、傾斜走行路を走行中であっても、精度良く空気抵抗を推定することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、空気抵抗算出部７４０が、記憶部７２０に記憶されたころがり抵抗係数μrに基づいてころがり抵抗成分を算出し、当該ころがり抵抗成分を駆動力Ｆdから更に減算して空気抵抗Ｒaを算出する。このため、更に精度良く空気抵抗を推定することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、風速算出部７５０が、空気抵抗算出部７４０により算出された空気抵抗Ｒa、及び、取得部７１０により取得された走行速度ｖVに基づいて、車両ＭＶの進行方向に対する自然風の風速ｖaを算出する。このため、車両に一般的に搭載されていない風速センサを利用することなく、車両ＭＶの進行方向に対する自然風の風速を推定することができる。
【００４８】
ここで、本実施形態では、風速算出部７５０は、記憶部７２０に記憶された車両ＭＶの車種により定まる空気抵抗係数ＣDを利用して、自然風の風速ｖaを算出する。このため、車両ＭＶの進行方向に対する自然風の風速を精度良く推定することができる。
【００４９】
［実施形態の変形］
上記の実施形態に対しては、様々な変形が可能である。
【００５０】
例えば、上記の実施形態では、空気抵抗の推定に際して利用する内部抵抗ＲIとして、平均的な走行状況における内部抵抗を記憶部に記憶するようにした。ところで、本発明者が得た知見によれば、内部抵抗ＲIは、駆動輪の回転速度ωによって変化する。このため、回転速度ωと内部抵抗ＲIとの関係の情報を予め測定しておき、当該関係の情報を記憶部に記憶するようにしてもよい。かかる関係の情報を利用することにより、内部抵抗ＲIを精度良く導出することができる。なお、当該関係の情報は、テーブル形式の情報であってもよいし、関係式であってもよい。
【００５１】
また、上記の実施形態では、風速の推定に際して利用される空気密度ρとして、標準的な気圧及び気温における空気密度を記憶部に記憶するようにし、当該記憶部に記憶された空気密度ρを、そのまま利用するようにした。これに対し、風速の推定に際して、例えば、気象情報サーバから、車両ＭＶの現在位置の気圧及び気温を取得し、記憶部に記憶された空気密度ρを補正して利用するようにしてもよい。
【００５２】
また、上記の実施形態では、走行環境として空気抵抗及び風速を推定するようにしたが、空気抵抗のみを推定するようにしてもよい。この場合には、風速測定部を省略することができる。
【００５３】
また、上記の実施形態では、本発明を電気自動車の走行環境の推定に適用したが、電気自動車以外の車両、例えば、ガソリンエンジン車、ディーゼルエンジン車等の走行環境の推定に本発明を適用してもよいことは、勿論である。
【００５４】
なお、上記の実施形態の走行環境推定装置の取得部、駆動力算出部、空気抵抗算出部及び風速算出部を、中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）等を備えた演算部としてのコンピュータとして構成し、予め用意されたプログラムを当該コンピュータで実行することにより、これらの要素の処理の一部又は全部を実行するようにしてもよい。このプログラムはハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、当該コンピュータによって記録媒体からロードされて実行される。また、このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬型記録媒体に記録された形態で取得されるようにしてもよいし、インターネットなどのネットワークを介した配信の形態で取得されるようにしてもよい。
【実施例】
【００５５】
以下、本発明の一実施例を、図２〜図４を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面においては、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。【００５６】
［構成］
図２には、一実施例に係る走行環境推定装置１００の構成が概略的に示されている。なお、走行環境推定装置１００は、上述した実施形態の走行環境推定装置７００（図１参照）の一態様となっている。【００５７】
図２に示されるように、走行環境推定装置１００は、車両ＣＲに配置される。なお、本実施例においては、車両ＣＲは、上述した実施形態における車両ＭＶと同様に、モータを駆動輪の駆動機構とする電気自動車となっている。【００５８】
ここで、車両ＣＲには、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３１０と、インバータ３２０とが搭載されている。また、車両ＣＲには、加速度センサ３３０が搭載されている。【００５９】
上記のＥＣＵ３１０は、車両ＣＲの駆動を司る。このＥＣＵ３１０は、車両ＣＲに装備されている不図示のアクセルペダル及びブレーキペダルの踏込量の検出結果に基づいて、駆動輪に発生させるべきトルクに対応するトルク指令値Ｔを算出する。そして、ＥＣＵ３１０は、算出されたトルク指令値Ｔを、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ＬＡＮ（Local Area Network）を介して、インバータ３２０へ送る。【００６０】
かかる車載ＬＡＮには、走行環境推定装置１００も接続されているので、ＥＣＵ３１０から送出されたトルク指令値Ｔは、走行環境推定装置１００に報告されるようなっている。すなわち、ＥＣＵ３１０は、上述した実施形態におけるトルク指令部８１０の機能を果たすようになっている。【００６１】
上記のインバータ３２０は、ＥＣＵ３１０から送られたトルク指令値Ｔを受ける。そして、インバータ３２０は、トルク指令値Ｔに対応するトルクでモータを駆動する。【００６２】
また、インバータ３２０は、駆動輪の回転速度（モータ回転速度）ωを検出し、検出された回転速度ωを、車載ＬＡＮを介してＥＣＵ３１０へ送る。ここで、上述したように、車載ＬＡＮには、走行環境推定装置１００も接続されているので、インバータ３２０から送出された回転速度ωは、走行環境推定装置１００に報告されるようなっている。すなわち、インバータ３２０は、上述した実施形態における回転速度検出部８２０の機能を果たすようになっている。【００６３】
上記の加速度センサ３３０は、車両ＣＲの走行方向（前後方向）の加速度を検出する。ここで、加速度センサ３３０により検出される加速度ａSは、車両ＣＲの駆動又は制動による車両ＣＲの走行方向の加速度である走行加速度ａと、重力加速度の車両ＣＲの走行方向成分との合成加速度となっている。加速度センサ３３０は、検出された加速度ａSを、加速度ａSを利用する不図示の車載要素へ送るとともに、走行環境推定装置１００へ報告する。すなわち、加速度センサ３３０は、上述した実施形態における加速度検出部８３０の機能を果たすようになっている。【００６４】
＜走行環境推定装置１００の構成＞
次に、走行環境推定装置１００の構成を説明する。【００６５】
図２に示されるように、走行環境推定装置１００は、処理ユニット１１０と、記憶ユニット１２０とを備えている。また、走行環境推定装置１００は、表示ユニット１３０と、無線通信ユニット１４０とを更に備えている。【００６６】
上記の処理ユニット１１０は、ＣＰＵ及び周辺回路を備えて構成されている。処理ユニット１１０は様々なプログラムを実行することにより、上述した実施形態における取得部７１０、駆動力算出部７３０、空気抵抗算出部７４０及び風速算出部７５０の機能を果たすようになっている。【００６７】
上記の記憶ユニット１２０は、不揮発性記憶素子を備えて構成されている。この記憶ユニット１２０には、処理ユニット１１０が利用する様々な情報データが記憶される。こうした情報データには、図３に示されるように、駆動力算出パラメータＤＣＰ、空気抵抗算出パラメータＡＣＰ及び風速算出パラメータＷＣＰが含まれている。【００６８】
上記の駆動力算出パラメータＤＣＰには、駆動輪の半径ｒ、駆動輪の慣性モーメントＪ、及び、駆動輪へのトルク伝達の１次遅れモデルにおける時定数τが含まれている。【００６９】
なお、本実施例では、車両ＣＲに装着されている駆動輪の仕様として公開されている半径及び慣性モーメントを、半径ｒ及び慣性モーメントＪとして記憶ユニット１２０内に記憶させるようにした。また、本実施例では、駆動輪へのトルク伝達の遅れの測定結果に基づいて得られた１次遅れモデルにおける時定数を、時定数τとして、記憶ユニット１２０内に記憶させるようにした。【００７０】
上記の空気抵抗算出パラメータＡＣＰには、車両ＣＲの車重ｍ、駆動輪のころがり抵抗係数μr、及び、内部抵抗情報ＲI（ω）が含まれている。ここで、内部抵抗情報ＲI（ω）は、モータ回転による駆動力が駆動輪に伝達されるまでのギア機構等による損失である内部抵抗ＲIと、駆動輪の回転速度ωとの関係式となっている。【００７１】
なお、本実施例では、車両ＣＲの仕様として公開されている車重を、車重ｍとして、記憶ユニット１２０内に記憶させるようにした。【００７２】
また、本実施例では、路面状態と駆動輪の空気圧との様々な組み合わせにおける駆動輪のころがり抵抗係数の測定結果に基づいて、平均的な駆動輪のころがり抵抗係数を求めるようにした。そして、当該平均的な駆動輪のころがり抵抗係数を駆動輪のころがり抵抗係数μrとして、記憶ユニット１２０内に記憶させるようにした。【００７３】
また、本実施例では、様々な回転速度ωのそれぞれにおける内部抵抗ＲIの測定結果に基づいて得られた関係式を、内部抵抗情報ＲI（ω）として、記憶ユニット１２０内に記憶させるようにした。【００７４】
上記の風速算出パラメータＷＣＰには、空気密度ρ、空気抵抗係数ＣD、及び、車両ＣＲの前面投影面積Ａが含まれている。【００７５】
なお、本実施例では、標準的な条件（例えば、１気圧、２５℃）における空気密度を、空気密度ρとして、記憶ユニット１２０内に記憶させるようにした。また、本実施例では、車両ＣＲの仕様として公開されている空気抵抗係数、及び、車両ＣＲの前面投影面積を、空気抵抗係数ＣD、及び、車両ＣＲの前面投影面積Ａとして、記憶ユニット１２０内に記憶させるようにした。【００７６】
上記の表示ユニット１３０は、液晶パネル等の表示デバイスを備えて構成される。この表示ユニット１３０は、処理ユニット１１０から送られた空気抵抗Ｒa、風速ｖa等を表示させるための表示データを受ける。そして、表示ユニット１３０は、表示データに従って、空気抵抗Ｒa、風速ｖa等を表示する。【００７７】
上記の無線通信ユニット１４０は、処理ユニット１１０から送られた空気抵抗Ｒa、風速ｖaの走行環境推定情報データを受ける。そして、無線通信ユニット１４０は、当該走行環境推定情報データを車両ＣＲ外へ送信する。【００７８】
本実施例では、無線通信ユニット１４０は、不図示の位置検出ユニットによる車両ＣＲの現在位置データとともに、走行環境推定情報データを、不図示の走行環境サーバへ送信するようになっている。【００７９】
［動作］
次に、上記のように構成された走行環境推定装置１００の動作について、処理ユニット１１０による空気抵抗と風速との推定処理に主に着目して説明する。なお、ＥＣＵ３１０及びインバータ３２０は動作を開始しており、トルク指令値Ｔ及び回転速度ωが逐次、走行環境推定装置１００へ報告されているものとする。また、加速度センサ３３０は既に動作を開始しており、加速度ａSが逐次、走行環境推定装置１００へ報告されているものとする。【００８０】
空気抵抗と風速との推定処理に際しては、図４に示されるように、まず、ステップＳ１１において、処理ユニット１１０が、トルク指令値Ｔ、回転速度ω及び加速度ａSを収集する。引き続き、ステップＳ１２において、処理ユニット１１０が、車両ＣＲの走行速度ｖV及び走行加速度ａを算出する。【００８１】
かかる走行速度ｖVの算出に際して、処理ユニット１１０は、まず、記憶ユニット１２０から車両ＣＲの駆動輪の半径ｒを読み取る。そして、処理ユニット１１０は、スリップ率が十分小さいものと仮定して、上述の（１）式により、走行速度ｖVを算出する。【００８２】
こうして走行速度ｖVが算出されると、処理ユニット１１０は、走行加速度ａを算出する。かかる走行加速度ａの算出に際して、処理ユニット１１０は、走行速度ｖVの時間変化に基づいて、スリップ率が十分小さいとの仮定のもとで、上述の（２）式により、走行加速度ａを算出する。【００８３】
次に、ステップＳ１３において、処理ユニット１１０が、車両ＣＲの進行方向の路面傾斜角θを算出する。かかる路面傾斜角θの算出に際して、処理ユニット１１０は、加速度ａS、走行加速度ａ及び重力加速度の大きさｇに基づいて、上述の（３）式により、路面傾斜角θを算出する。【００８４】
次いで、ステップＳ１４において、処理ユニット１１０が、駆動力Ｆdを算出する。かかる駆動力Ｆdの算出に際し、処理ユニット１１０は、まず、記憶ユニット１２０から駆動輪の半径ｒ、慣性モーメントＪ及び時定数τを読み取る。引き続き、処理ユニット１１０は、駆動力オブザーバの手法を用いて、上述の（４）式に従って、駆動力Ｆdを算出する。【００８５】
次に、ステップＳ１５において、処理ユニット１１０が、内部抵抗ＲIを算出する。かかる内部抵抗ＲIの算出に際して、処理ユニット１１０は、まず、記憶ユニット１２０から内部抵抗情報（内部抵抗ＲIと回転速度ωとの関係式）ＲI（ω）を読み取る。引き続き、処理ユニット１１０は、ステップＳ１１で収集した回転速度ωを関係式ＲI（ω）に代入して計算することにより、内部抵抗ＲIを算出する。【００８６】
次いで、ステップＳ１６において、処理ユニット１１０が、空気抵抗Ｒaを算出する。かかる空気抵抗Ｒaの算出に際して、処理ユニット１１０は、まず、記憶ユニット１２０から車重ｍ、及び、ころがり抵抗係数μrを読み取る。引き続き、処理ユニット１１０は、上述の（５）式により、駆動力Ｆdから、空気抵抗Ｒa以外の走行抵抗の成分を減算することにより、空気抵抗Ｒaを算出する。【００８７】
次に、ステップＳ１７において、処理ユニット１１０が、車両ＭＶの進行方向に対する自然風の風速ｖaを算出する。かかる風速ｖaの算出に際して、処理ユニット１１０は、まず、記憶ユニット１２０から空気密度ρ、空気抵抗係数ＣD及び前面投影面積Ａを読み取る。引き続き、処理ユニット１１０は、上述の（６）式により、車両ＭＶの進行方向に対する自然風の風速ｖaを算出する。【００８８】
次いで、ステップＳ１８において、処理ユニット１１０が、空気抵抗Ｒa及び風速ｖaを表示ユニット１３０に表示させるための表示データを生成する。そして、処理ユニット１１０は、生成された表示データを表示ユニット１３０へ送る。この結果、表示ユニット１３０に、空気抵抗Ｒa及び風速ｖaが表示され、走行環境情報として、車両ＣＲの搭乗者に提示される。【００８９】
引き続き、処理ユニット１１０が、走行環境サーバへ送信するための空気抵抗Ｒa、風速ｖaの走行環境推定情報データを生成する。そして、処理ユニット１１０は、生成された走行環境推定情報データを、車両ＣＲの現在位置データとともに、無線通信ユニット１４０へ送る。引き続き、無線通信ユニット１４０が、走行環境推定情報データ及び車両ＣＲの現在位置データを、走行環境サーバへ送信する。この結果、他車両において、車両ＣＲの現在位置における空気抵抗Ｒa及び風速ｖaの情報が利用可能となる。【００９０】
以上説明したように、本実施例では、走行環境推定装置１００における処理ユニット１１０が、走行中の車両ＣＲの駆動輪のトルクを精度良く反映したトルク指令値Ｔ、及び、車両ＣＲの駆動輪の回転速度ωを取得する。引き続き、処理ユニット１１０が、当該取得された回転速度ωに基づいて、車両ＣＲの走行速度ｖVを取得する。さらに、処理ユニット１１０が、当該取得された走行速度ｖVに基づいて、車両ＣＲの走行加速度ａを取得する。【００９１】
次に、処理ユニット１１０が、トルク指令値Ｔ及び回転速度ωに基づいて、駆動力オブザーバの手法を用いて、駆動力Ｆdを算出する。そして、処理ユニット１１０が、駆動力Ｆdから、車両ＣＲの加速走行成分、内部抵抗成分等の空気抵抗Ｒa以外の走行抵抗の成分を減算することにより、空気抵抗Ｒaを算出する。【００９２】
したがって、本実施例によれば、自然風の風向きや風速等の検出結果という車両に一般的に搭載されているセンサによっては検出できない物理量を利用することなく、車両に一般的に搭載されているセンサによる検出結果に基づいて、簡易に、かつ、精度良く空気抵抗を推定することができる。このため、空気抵抗Ｒaの推定のためのコストの増加を抑制できるとともに、車両に一般的に搭載されていないセンサのメンテナンスや較正の手間を省くことができる。【００９３】
また、本実施例では、処理ユニット１１０が、重力加速度の走行方向成分と走行加速度ａとの合成加速度ａSの検出結果、走行加速度ａ及び重力加速度の大きさｇに基づいて、車両ＣＲの進行方向の路面傾斜角θを算出する。そして、処理ユニット１１０が、路面傾斜角θに由来する走行抵抗成分を駆動力Ｆdから更に減算して空気抵抗Ｒaを算出する。このため、傾斜走行路を走行中であっても、精度良く空気抵抗を推定することができる。【００９４】
また、本実施例では、処理ユニット１１０が、記憶ユニット１２０に記憶されたころがり抵抗係数μrに基づいてころがり抵抗成分を算出し、当該ころがり抵抗成分を駆動力Ｆdから更に減算して空気抵抗Ｒaを算出する。このため、更に精度良く空気抵抗を推定することができる。【００９５】
また、本実施例では、処理ユニット１１０が、記憶ユニット１２０に記憶された内部抵抗情報ＲI（ω）と、インバータ３２０によって検出された回転速度ωに基づいて、内部抵抗ＲIを算出する。ここで、内部抵抗情報ＲI（ω）は、様々な回転速度ωのそれぞれにおける内部抵抗ＲIの測定結果に基づいて得られた関係式となっている。このため、回転速度ωが変化しても、精度良く空気抵抗を推定することができる。【００９６】
また、本実施例では、処理ユニット１１０が、空気抵抗Ｒa及び走行速度ｖVに基づいて、車両ＭＶの進行方向に対する自然風の風速ｖaを算出する。このため、車両に一般的に搭載されていない風速センサを利用することなく、車両ＣＲの進行方向に対する自然風の風速を推定することができる。【００９７】
ここで、本実施例では、処理ユニット１１０は、記憶部７２０に記憶された車両ＣＲの車種により定まる空気抵抗係数ＣDを利用して、自然風の風速ｖaを算出する。このため、車両ＣＲの進行方向に対する自然風の風速を精度良く推定することができる。【００９８】
また、本実施例では、走行環境の推定結果である空気抵抗Ｒa及び風速ｖaが表示ユニット１３０に表示される。このため、走行環境の推定結果を車両ＣＲの搭乗者に提示することができる。【００９９】
また、本実施例では、走行環境の推定結果である空気抵抗Ｒa及び風速ｖaが走行環境サーバへ送信される。このため、車両ＣＲの走行環境の推定結果を、他車両において利用する途が開かれる。【０１００】
［実施例の変形］
上記の実施例に対しては、様々な変形が可能である。【０１０１】
例えば、上記の実施例では、記憶ユニット１２０に記憶される内部抵抗情報ＲI（ω）を、回転速度ωと内部抵抗ＲIとの関係式とした。これに対し、内部抵抗情報を、各回転速度に関連付けて内部抵抗が登録されたテーブル形式の情報としてもよい。【０１０２】
また、上記の実施例では、風速の推定に際して利用される空気密度ρとして、標準的な気圧及び気温における空気密度を記憶部に記憶するようにし、当該記憶部に記憶された空気密度ρを、そのまま利用するようにした。これに対し、風速の推定に際して、例えば、気象情報サーバから、車両ＭＶの現在位置の気圧及び気温を取得し、記憶部に記憶された空気密度ρを補正して利用するようにしてもよい。【０１０３】
また、上記の実施例では、走行環境情報データを走行環境サーバへ送信するようにした。これに対し、近隣の他車両へ走行環境推定情報データを送信するようにしてもよい。【０１０４】
また、上記の実施例では、走行環境の推定結果を表示ユニットに表示させることにより、搭乗者に提示するようにした。これに対し、表示ユニットへの表示に代えて、又は、表示ユニットへの表示と併せて、音声出力により走行環境の推定結果を搭乗者に提示するようにしてもよい。さらに、走行環境の推定結果をＥＣＵに報告するようにし、ＥＣＵによる駆動輪の駆動制御に利用可能とするようにしてもよい。【０１０５】
また、上記の実施例において、車両ＣＲ又は駆動輪の仕様として値が公開されているものとしたパラメータについて、もし公開されていないものがある場合、又は、空気抵抗Ｒa及び風速ｖaの精度向上を図る場合には、当該パラメータの値を実測し、実測結果を記憶ユニット１２０内に記憶させるようにしてもよい。一方、上記の実施例において、実測結果から得るものとしたパラメータの値については、もし車両ＣＲ又は駆動輪の仕様として公開されているものがある場合には、当該公開されている値を記憶ユニット１２０内に記憶させるようにしてもよい。【０１０６】
また、上記の実施例では、本発明を電気自動車の走行環境の推定に適用したが、電気自動車以外の車両、例えば、ガソリンエンジン車、ディーゼルエンジン車等の走行環境の推定に本発明を適用してもよいことは、勿論である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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