(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なるエネルギー源で駆動される複数の車両機器を有する車両に用いられる車両用エネルギーマネジメント装置であって、
走行経路情報及び走行区間に関するエネルギー消費関連情報を出力する記憶装置と、
制御装置とを備え、
前記制御装置が、
前記車両の現在位置を取得する現在位置取得部と、
前記現在位置及び目的地に基づいて、前記車両の走行経路を算出する走行経路算出部と、
前記走行経路情報に基づいて前記走行経路を複数の走行区間に分割する走行経路分割部と、
各走行区間における前記エネルギー消費関連情報を取得するエネルギー消費関連情報取得部と、
前記走行区間と前記エネルギー消費関連情報を用いて前記車両が各走行区間を走行する場合の速度計画を作成する速度計画作成部と、
前記エネルギー消費関連情報と前記速度計画に基づいて前記車両が各走行区間を走行するときの前記複数の車両機器による前記車両のエネルギー消費量の予測値を算出するエネルギー消費量演算部と、
前記エネルギー消費量の予測値に基づいて前記複数の車両機器の走行区間毎の制御計画を立てる制御計画立案部と、
前記制御計画に従って前記複数の車両機器を制御する車両機器制御部と、
前記車両機器制御部により前記車両機器が制御されたときのエネルギー消費量を実測する車両状態取得部と、
前記車両状態取得部により取得された前記エネルギー消費量の実測値と、前記エネルギー消費量の予測値とを比較して再計画の要否を判定し、再計画が必要と判定された場合は、再計画の指示及び前記エネルギー消費量の実測値を出力する再計画判定部と、
前記再計画判定部から前記再計画の指示及び前記エネルギー消費量の実測値が入力された場合に、前記車両状態の実測値に基づいて、現在以降の速度計画を更新し、更新後の速度計画を作成する速度計画更新部とを備え、
前記エネルギー消費量演算部は、前記速度計画更新部で作成された更新後の速度計画を用いて、前記複数の車両機器による前記エネルギー消費量の予測値を算出して制御計画を立て直す
車両用エネルギーマネジメント装置。
【請求項２】
前記記憶装置は、各情報を予め記憶した記憶装置である
請求項１に記載の車両用エネルギーマネジメント装置。
【請求項３】
前記記憶装置は、各情報を外部から入力して転送するバッファである
請求項１に記載の車両用エネルギーマネジメント装置。
【請求項４】
前記再計画の要否判定は、前記比較による誤差が、予め設定された閾値を超えた場合に再計画が必要と判定する
請求項１に記載の車両用エネルギーマネジメント装置。
【請求項５】
前記速度計画更新部は、
前記エネルギー消費量の過去から現在までの一定期間を対象として、前記実測値と、更新前の速度計画との差分を算出し、前記差分を削減するように現在以降の速度計画を更新する
請求項１に記載の車両用エネルギーマネジメント装置。
【請求項６】
前記速度計画更新部は、
前記エネルギー消費量の過去から現在までの一定期間を対象として、前記実測値と、更新前の速度計画との比率を算出し、前記比率を低減するように現在以降の速度計画を更新する
請求項１に記載の車両用エネルギーマネジメント装置。
【請求項７】
前記速度計画更新部は、
前記エネルギー消費量の現在の瞬時を対象として、前記実測値を、速度計画に反映し、現在以降の一定期間の速度計画を更新する
請求項１に記載の車両用エネルギーマネジメント装置。
【請求項８】
前記速度計画更新部は、
前記エネルギー消費量の現在の瞬時を対象として、前記実測値を速度計画に反映し、加減速度を一定間隔で加減算することにより、更新前の速度計画が重なる部分までの一定期間を補正する
請求項１に記載の車両用エネルギーマネジメント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料エネルギーや電気エネルギーなど車両の複数のエネルギー源を管理する車両用エネルギーマネジメント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン車、電気自動車（ＥＶ：Electric  Vehicle）、ハイブリッド車（ＨＥＶ：Hybrid  Electric  Vehicle）、燃料電池車などにおいては、車載センサー等から得られる現在の車両状態を示す情報に応じて、車両の動作モードを変更する、いわゆる逐次制御によって、エネルギー消費量の抑制が図られている。例えば、ハイブリッド車の動作モードとしては、（１）エンジンの動力のみで走行するモード、（２）モーターの動力のみで走行するモード、（３）エンジンの動力とモーターの動力の両方を使って走行するモード、（４）エンジンの動力で発電してバッテリに蓄電したりモーターの駆動に用いたりするモード、などがある。
【０００３】
また、現在の車両状態だけでなく、予測される将来の車両状態も考慮して、車両の制御計画（動作モードの切り替え計画）を立てる技術の開発が進められている。例えば、ハイブリッド車が長い上り坂と長い下り坂を続けて走行することが予測される場合、上り坂に入る前にバッテリを十分に充電しておき、上り坂をモーターの動力で走行してバッテリ容量を消費することによりその空き容量を増やし、その後の下り坂で得られる回生電力でバッテリを充電する、というような効率的な制御が可能となる。
【０００４】
一方、車両（ハイブリッド車）の現在位置、走行経路、地形情報、道路の混雑度などから、車両の走行経路の標高や走行時の車速の変化を算出して、バッテリの残量（ＳＯＣ：State  of  Charge）の上下限値規定する計画を立て、その計画に沿って車両を制御する技術がある（例えば、特許文献１参照。）。
しかしながら、特許文献１の技術では、標高や地形を示す地図データの情報などから車両の最適な制御量を高精度に得ることは難しい。また、地図データや交通情報は十分に精細ではない場合もあり、さらに、車両の走行特性（平均車速、加減速度など）は運転者にも依存するため、エネルギー消費量の予測値と走行時の実際の値との誤差が大きくなり易い。
【０００５】
この問題を解決するためのハイブリッド車の制御装置として、車両の走行中に、必要に応じて計画を再作成する技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
この特許文献２では、計画されたＳＯＣの予測値と、走行中に実測したバッテリの実際のＳＯＣとで、基準以上の誤差が発生した場合に、再計画する技術が記載されている。このような再計画技術を用いることにより、走行状況に応じて制御計画を逐次作成することができるため、エネルギー消費量が改善される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−６９６０５号公報
【特許文献２】特開２００７−５０８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、実際には、車両の走行特性は運転者に依存し、エネルギー消費量の予測値と走行時の実際の値との誤差が生じるため、計画したＳＯＣの予測値と、現在の実際のＳＯＣとの誤差も必ず発生する。特許文献２のように、計画したＳＯＣと現在の実際のＳＯＣとの基準以上の誤差から、再計画の必要性を判定しても、実際の車速が予測値とずれると、エネルギー消費量の予測値も実際とずれるため、結果的に頻繁な再計画が発生し、再計画のための処理負荷が大きくなる。また、再計画できたとしても、それ以降の走行で同様の状況が発生すると、両者の誤差も同様に発生するため、やはり再計画が頻繁に発生することになり、頻繁な再計画によってエネルギー消費量が必ずしも改善するとは限らない。
【０００８】
本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、車両のエネルギー制御の速度計画を、実測値を元に再速度計画することにより最適なエネルギー計画を実現する車両用エネルギーマネジメント装置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】
上記の目的を達成するため、本発明に係る車両用エネルギーマネジメント装置は、異なるエネルギー源で駆動される複数の車両機器を有する車両に用いられる車両用エネルギーマネジメント装置であって、走行経路情報及び走行区間に関するエネルギー消費関連情報を出力する記憶装置と、制御装置とを備え、前記制御装置が、前記車両の現在位置を取得する現在位置取得部と、前記現在位置及び目的地に基づいて、前記車両の走行経路を算出する走行経路算出部と、前記走行経路情報に基づいて前記走行経路を複数の走行区間に分割する走行経路分割部と、各走行区間における前記エネルギー消費関連情報を取得するエネルギー消費関連情報取得部と、前記走行区間と前記エネルギー消費関連情報を用いて前記車両が各走行区間を走行する場合の速度計画を作成する速度計画作成部と、前記エネルギー消費関連情報と前記速度計画に基づいて前記車両が各走行区間を走行するときの前記複数の車両機器による前記車両のエネルギー消費量の予測値を算出するエネルギー消費量演算部と、前記エネルギー消費量の予測値に基づいて前記複数の車両機器の走行区間毎の制御計画を立てる制御計画立案部と、前記制御計画に従って前記複数の車両機器を制御する車両機器制御部と、前記車両機器制御部により前記車両機器が制御されたときのエネルギー消費量を実測する車両状態取得部と、前記車両状態取得部により取得された前記エネルギー消費量の実測値と、前記エネルギー消費量の予測値とを比較して再計画の要否を判定し、再計画が必要と判定された場合は、再計画の指示及び前記エネルギー消費量の実測値を出力する再計画判定部と、前記再計画判定部から前記再計画の指示及び前記エネルギー消費量の実測値が入力された場合に、前記車両状態の実測値に基づいて、現在以降の速度計画を更新し、更新後の速度計画を作成する速度計画更新部とを備え、前記エネルギー消費量演算部は、前記速度計画更新部で作成された更新後の速度計画を用いて、前記複数の車両機器による前記エネルギー消費量の予測値を算出して制御計画を立て直すものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るエネルギーマネジメント装置によれば、再計画時に、過去から現在までの一定期間及び現在の瞬時の少なくとも一方を対象とした、車速などの実際の車両状態と、予測された速度計画とを比較した結果を元に、再計画により両者の誤差を削減するように、現在以降の速度計画を逐次更新し、更新された速度計画と、エネルギー消費関連情報と、車両特有の諸元情報を元に、車両のエネルギー消費量などの目標値が最適になるように車両や車載機器の制御計画を立て直し、再計画に基づいて走行中の車両や車両機器の制御を行うため、課題のあった速度計画の精度を走行中に改善することができ、その結果、適切にエネルギー消費量の計算精度を改善することができる。
【００１１】
また、再計画時の速度計画の精度が逐次改善されるため、再計画の頻度を削減することが可能となり、走行経路全体を通した目標値の最適化への悪影響を最小限に抑えることができる。その結果、計画と実際の走行との誤差が原因により発生し得る無駄なエネルギー消費量を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る車両用エネルギーマネジメント装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る車両用エネルギーマネジメント装置の全体動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１に係る車両用エネルギーマネジメント装置における速度計画更新部の詳細動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１に係る車両用エネルギーマネジメント装置における速度計画更新部により速度計画を広域的又は局所的に更新する処理を概念的に示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る車両用エネルギーマネジメント装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１において、車両用エネルギーマネジメント装置１００は、現在位置取得部１０１、走行経路算出部１０２、走行経路分割部１０３、エネルギー消費関連情報取得部１０４、速度計画作成部１０５、エネルギー消費量演算部１０６、制御計画立案部１０７、車両機器制御部１０８、車両状態取得部１０９、再計画判定部１１０、及び速度計画更新部１１１、を含む。
【００１４】
また、この車両用エネルギーマネジメント装置１００は、コンピュータを構成するＣＰＵ１１５及び記憶装置１１６を含んでおり、上記の各部１０１〜１１１が、記憶装置１１６に記憶されている後述のプログラムに従ってＣＰＵ１１５が演算することにより下記の種々の動作を実現している。なお、ＣＰＵ１１５と各部とで制御装置を構成している。また、記憶装置１1６は、後述のとおり、外部から取得した情報を一旦記憶する装置（バッファ）でもある。また、ＣＰＵ１１５と記憶装置１１６と各部との接続線は自明なため省略してある。
【００１５】
現在位置取得部１０１は、ＧＰＳ（Global  Positioning  System）から取得した車両の絶対位置（緯度・経度）及び車両の速度センサーや方位センサーが取得した情報（センサ情報）から分かる相対位置から、車両の現在位置を算出する。現在位置取得部１０１が算出した車両の現在位置は、走行経路算出部１０２が走行経路を算出する処理や、車両機器制御部１０８が車両の存在する走行区間を判断する処理などに用いられる。
【００１６】
走行経路算出部１０２は、予め用意した地図データを用いて、車両の出発地から目的地（到着地）までの走行経路を算出する。走行経路算出部１０２は、走行経路の他にも、出発地からの出発時刻や、目的地への到着予想時刻も算出することができる。ここで、走行経路算出部１０２が出力する車両の走行経路の情報には、その経路に含まれる各道路の特性（道路特性）を表す道路特性情報を含んでも良い。道路特性としては、例えば、道路種別（一般道、自動車専用道路、高速道路など）、標高情報（すなわち勾配情報）、道路幅、カーブの曲率、分岐点の有無、各道路で予測される車両の流れ（車速域）を示す速度情報（予測速度情報）などがある。
【００１７】
道路種別は、道路が通る地域に応じて、市街地の道路、郊外地の道路、山岳地の道路などにさらに細分化されていてもよい。また、道路種別は、時間や天候などの外的要因によって変化するものであってもよい。例えば、各道路の道路特性が、時間帯に応じて「朝の道路」、「昼の道路」、「夜の道路」などと変化したり、天候に応じて「晴れの道路」、「雨の道路」、「雪の道路」などと変化したりしてもよい。
【００１８】
さらに、道路種別は、後述するエネルギー消費関連情報などによって規定されてもよい。例えば、「エネルギー消費量が大きい道路」、「エネルギー消費量が小さい道路」、「車両の平均車速が高い道路」、「車両の平均車速が低い道路」などといった情報が道路特性として規定されていてもよい。
【００１９】
走行経路算出部１０２は、車両の走行経路、出発時刻、到着予想時刻などを自ら算出せずに、外部のナビゲーション装置が算出したそれらの情報を入力するものであってもよい。その場合、ナビゲーション装置が保持している地図データや道路特性情報を使用できるため、それらの情報を走行経路算出部１０２が記憶しておく必要はない。さらに、地図データや道路特性情報は、例えば地図サービス会社などから配信されるものを使用してもよい。
【００２０】
走行経路分割部１０３は、走行経路算出部１０２が算出した走行経路を複数の区間に分割する。走行経路分割部１０３が走行経路を複数の区間に分割する方法としては、例えば、道路種別ごとに区切る方法、一定距離ごとに区切る方法、一定時間の予想走行距離ごとに区切る方法、道路の分岐点（交差点等）で区切る方法、あるいはそれらの内の２つ以上の方法を組合せることなどが考えられる。また、走行経路を大まかな道路特性（道路種別など）ごとの区間に分割し、その後、一定の長さ以上の区間を、詳細な道路特性情報に基づいてさらに複数の区間に分割する方法も考えられる。例えば、大まかに分割した区間から、上りや下り勾配の強い道路、カーブの曲率が大きい道路、車速域の高い又は低い道路などを抽出して、細かい区間に分割すればよい。
【００２１】
また、各道路の道路特性が時間や天候などの外的要因によって変化するものとし、車両が走行するときの時間帯や天候に基づいて走行経路を分割してもよい。例えば、車両が走行することが予測される時間帯ごとに走行経路を分割したり、車両が走行するときに予測される天候ごとに走行経路を分割したりしてもよい。
【００２２】
さらに、後述するエネルギー消費関連情報などを、車両の走行経路を分割する前に取得し、それらの情報を基準にして走行経路を分割してもよい。例えば、走行経路を、単位距離当たりのエネルギー消費量が大きい区間と小さい区間とに分割することや、車両の平均車速が一定値よりも高い区間と低い区間とに分割することなどが考えられる。
【００２３】
エネルギー消費関連情報取得部１０４は、走行経路算出部１０２が算出した車両の走行経路における、車両のエネルギー消費に関係する情報（エネルギー消費関連情報）を取得する。このエネルギー消費関連情報は、例えば、走行経路の情報に含まれる道路特性情報（勾配情報、道路種別、道路幅、カーブの曲率、予測速度情報など）、ＶＩＣＳ（登録商標）（Vehicle  Information  and  Communication  System）などの情報配信サービスが配信する渋滞情報及び実際の車両の流れ（車速域）を示す車速情報（実測速度情報）、ＡＤＡＳ（Advanced  Driver  Assistance  System）と呼ばれる先進運転支援システム（例えば衝突予防安全装置など）が取得したレーダー情報など、走行経路における車両のエネルギー消費量に影響し得る情報である。
【００２４】
さらに、エネルギー消費関連情報には、気象情報（天気、気温、湿度、日射量など）や、インフラのエネルギー網（例えば、家庭や工場、ビルなどの電力網（グリッド））の需給情報なども考えられる。インフラのエネルギー網の需給情報としては、例えば、家庭や工場、ビルなどのエネルギーマネジメントシステム（ＥＭＳ）が作成した電力の需給計画がある。これらの情報は、車両の走行に要するエネルギー量（エンジンやモータのエネルギー消費量）に直接影響しないが、エンジンやモーターの駆動に費やすことができるエネルギー量に影響する。
【００２５】
速度計画作成部１０５は、エネルギー消費関連情報取得部１０４が取得したエネルギー消費関連情報を用いて、走行経路算出部１０２が算出した車両の走行経路における、車速推移を示す速度計画（後述する図４とその説明を参照。）を作成する。通常は走行前の停止状態を初期値として速度計画を作成するが、走行中の場合には速度計画作成時の実際の車速や加減速度を初期値として速度計画を作成する。また、速度計画の車速推移は、時間ベースでも、距離ベースでも良い。
【００２６】
速度計画は、現行のナビゲーションシステムの旅行時間をベースに作成することはできるが、到着までの走行時間をベースに予測するため、車両の加減速度や停止頻度などを高精度に考慮することはできず、車両の実際の走行時における車速推移と大きく異なる場合がある。速度計画作成部１０５が作成した速度計画は、後述するエネルギー消費量演算部１０６及び速度計画更新部１１１に入力される。
【００２７】
エネルギー消費量演算部１０６は、エネルギー消費関連情報取得部１０４が取得したエネルギー消費関連情報と、速度計画作成部１０５または後述する速度計画更新部１１１が出力する速度計画とを用いて、車両の走行経路に含まれる各走行区間におけるエネルギー消費量の予測値、すなわち車両が各走行区間を走破するのに必要となるエネルギー量（必要走行エネルギー量）を計算する。必要走行エネルギー量は、予め定められた数式や特性データを用いて計算できる。
【００２８】
そのような数式としては、走行経路に含まれる各道路の道路勾配及び予測された速度計画ならびに車両諸元情報（車両重量や走行抵抗係数など）から、必要走行エネルギー量を算出する物理式や、必要走行エネルギー量を、エンジン駆動に必要な燃料の量や、モーター駆動に必要な電力量、またはそれらを組み合わせたときに必要な燃料の量及び電力量へ変換する変換式などがある。また、特性データとしては、エンジンの回転数に対する、トルク、エンジン出力、燃料消費量などの特性を示すデータマップなどがある。
【００２９】
制御計画立案部１０７は、車両の走行前及び走行中に、走行経路全体での車両のエネルギー消費量（燃料消費量及び電力消費量）が、予め定められた条件を満たすように車両機器１２０（モーター、エンジン、ジェネレータ等）の制御計画を立てる。具体的には、走行経路全体での車両のエネルギー消費量が予め設定された条件を満たすように、走行区間ごとの車両の動作モードの割り当てを行う。
【００３０】
動作モードを定める基準となる条件としては、例えば、走行経路全体でのエネルギー消費量が特定の目標値に最も近づく条件や、目的地到着時のバッテリ残量（ＳＯＣ）を所望の範囲内に収めるための条件、燃料消費量が最小または最大になる条件、電力消費量が最小または最大になる条件、ＣＯ２の発生量が最小になる条件、燃料及び電力のコスト（走行前の燃料補給や充電のコストを含めてもよい）が最小になる条件、などが考えられる。
【００３１】
車両のエネルギー消費量は動作モードによって変化するため、制御計画立案部１０７は、エネルギー消費量演算部１０６の出力情報を用いて、各走行区間の必要走行エネルギー量を各動作モードに場合分けして算出し、走行経路全体での車両のエネルギー消費量が予め定められた条件を満たすように、各走行区間の動作モードの組み合わせを選択することになる。この制御計画立案部１０７が決定した、走行区間毎の動作モードの割り当てが、車両機器１２０の制御計画である。制御計画立案部１０７は、作成した車両機器１２０の制御計画を、車両機器制御部１０８へ入力する。
【００３２】
車両機器制御部１０８は、制御計画立案部１０７から入力された車両機器１２０の制御計画（各走行区間の動作モードの割り当て）に従い、車両機器１２０を制御して、動作モードの切り替えを行う。なお、動作モードの切り替えは、通常、車両が新たな走行区間に入ったときに行われるが、運転者が予想に反する操作を行うこと、つまり実際の車速が速度計画と大きく異なることで、制御計画どおりの動作モードを維持できなくなる場合もあり、そのような場合には走行区間の途中でも動作モードの切り替えは実行される。
【００３３】
車両状態取得部１０９は、走行中の実際の車両状態を検出し、検出した車両状態の情報を再計画判定部１１０に入力する。具体的な車両状態の項目として、各車両機器１２０のエネルギー消費量、バッテリのＳＯＣ、燃料消費量、車速や現在位置、などが考えられる。なお、車両状態の実測値は、前記車両における、車速又は加減速度の、時間推移、距離推移、又は瞬時値を含む車両状態を表すものである。
【００３４】
再計画判定部１１０は、制御計画に基づいて動作した車両機器１２０における実際の車両状態の実測値（エネルギー消費量、バッテリのＳＯＣ、燃料消費量、車速や現在位置などの実測値）と、制御計画立案部１０７が制御計画したときに用いられた車両状態の予測値（エネルギー消費量、バッテリのＳＯＣ、燃料消費量、車速や現在位置などの予測値）とを比較し、両者の誤差が予め設定された条件を満たす場合（閾値を超える場合）に、再計画が必要であると判定する。再計画の指示により、速度計画のみの更新が必要と判定されれば、速度計画更新部１１１に再計画を指示し、実測された実際の車速（車速推移）を送付する。
【００３５】
また、車両の走行経路の変更、ユーザによる強制的な再計画指示により、再計画が必要となる場合があり、その際には速度計画のみの更新ではなく、現在位置取得部１０１による現在位置の再取得や、走行経路算出部１０２による経路の再算出が必要となる。再計画判定部１１０は、こういった状況でも再計画を判定し、走行経路算出部の走行経路の再算出処理など、速度計画更新部以外のブロックに再計画を指示し、必要な情報を各ブロックに送付する。
【００３６】
速度計画更新部１１１は、速度計画を逐次改善し、最新化するブロックである。速度計画作成部１０５により作成された速度計画が速度計画更新部１１１に入力された場合、速度計画更新部１１１に最新の速度計画として保存される。
【００３７】
速度計画更新部１１１は、再計画判定部１１０から再計画の指示があった場合に、速度計画の内容を更新する。速度計画の更新は、後述する図４に示す如く、過去から現在までの一定期間の車速に基づいて現在以降の長い期間を対象とした広域的な更新手法や、現在の車速や加減速度の瞬時値に基づいて現在以降の短い期間を対象とした局所的な更新手法があり、少なくとも一方の手法が用いられる。また、速度計画の更新前後の走行距離を一致させる、つまり速度計画の更新により走行距離が変化しないように、速度計画が更新される。
【００３８】
速度計画の広域的な更新手法は、過去から現在までの一定期間の実際の車速に基づいて、速度計画を更新する。前回計画時など特定の過去から現在までの一定期間を対象とした、実際の車速と、予測された更新前の速度計画とを比較した結果を元に、両者の誤差を削減するように、現在以降の広域的な速度計画を更新する。更新後の速度計画は、更新前の速度計画とは異なる速度計画となる。前記実測値と、更新前の速度計画との比率を算出し、前記比率を低減するように現在以降の速度計画を更新してもよい。
【００３９】
速度計画の局所的な更新手法は、現在の実際の車速や加減速度の瞬時値に基づいて、速度計画を更新する。現在の実際の車速や加減速度と、更新前の速度計画の車速や加減速度の誤差を元に、両者の誤差を削減するように、現在以降の局所的な速度計画を更新する。
現在の実際の車速や加減速度を最優先として速度計画を更新し、現在以降は徐々に更新前の速度計画に重みを付け、現在以降の一定期間後、更新前の速度計画の比重を１として、速度計画を更新する。更新後の速度計画は、現在から短い期間の局所的な部分以外は、更新前の速度計画と一致する。
【００４０】
すなわち、車両状態の現在の瞬時を対象として、前記実測値を、速度計画に反映し、現在以降の一定期間の速度計画を更新するか、又は、前記実測値を速度計画に反映し、加減速度を一定間隔で加減算することにより、更新前の速度計画が重なる部分までの一定期間を補正してもよい。
【００４１】
速度計画更新部１１１により更新された速度計画は、エネルギー消費量演算部１０６に入力される。また、速度計画更新部１１１は、再計画による速度計画更新後に、更新後の最新の速度計画を保存する。保存された更新後の最新の速度計画は、次回再計画が発生する場合に利用される。
【００４２】
次に、車両用エネルギーマネジメント装置１００の動作を説明する。図２は、車両用エネルギーマネジメント装置１００の動作を示すフローチャートである。このフローチャートのプログラムは、記憶装置１１６に格納されている。
【００４３】
車両（もしくは車載システム）の起動により、車両用エネルギーマネジメント装置１００の動作フローが開始されると、まず、現在位置取得部１０１が算出した車両の現在地から、走行経路算出部１０２が、出発地を特定し、設定された目的地までの走行経路を探索する（ステップＳ０１）。目的地の設定は、車両の利用者がユーザインタフェースを用いて行ってもよいし、走行経路算出部１０２が、過去の走行履歴などから目的地を推定することによって自動的に行われてもよい。
【００４４】
車両の走行経路が決定すると、走行経路分割部１０３が、その走行経路を、記憶装置１１６に記憶されている地図データや道路特性情報を考慮して、複数の走行区間に分割する（ステップＳ０２）。
【００４５】
走行経路の分割が完了すると、ステップＳ０３では、エネルギー消費関連情報取得部１０４が、走行経路の各走行区間におけるエネルギー消費関連情報を取得する。
ステップＳ０４では、速度計画作成部１０５が、走行経路分割部１０３からの各走行区間と、エネルギー消費関連情報取得部１０４からのエネルギー消費関連情報を用いて、車速推移の予測値（予測速度情報）となる速度計画を作成する。速度計画の車速推移は、時間ベースでも、距離ベースでも良い。
【００４６】
速度計画の作成が完了すると、これを受けたエネルギー消費量演算部１０６は、車両が走行経路の各走行区間を走り切るのに必要なエネルギー消費量の予測値（必要走行エネルギー量）の計算を行う（ステップＳ０５）。各走行区間の必要走行エネルギー量は、エネルギー消費関連情報取得部１０４からのエネルギー消費関連情報と、速度計画作成部１０５からの速度計画と、予め記憶装置１１６に記憶している車両の諸元情報（車両重量や走行抵抗係数など）から、物理式や、変換式、データマップなどを用いて算出される。
【００４７】
続いて、制御計画立案部１０７は、「各走行区間をどの動作モードで走行するか」、すなわち、各走行区間の必要走行エネルギー量を、車両の複数のエネルギー源のうちのどれで担保するかを割り当てる（ステップＳ０６）。
【００４８】
本実施の形態では、（１）車両の動作モードとして、蓄電された電力を用いたモーター駆動により走行する「ＥＶ（Electric  Vehicle）モード」、（２）燃料をエネルギー源とするエンジンのみで走行する「エンジンモード」、（３）モーターとエンジンの両方で走行する「ＨＥＶ（Hybrid  Electric  Vehicle）モード」、（４）エンジンで発電機を回して得た電力を蓄電する「エンジン＋発電モード」、（５）下り坂や減速の際に運動エネルギーを使って発電する「回生モード」、及び（６）慣性によって走行する「惰性走行モード」の６つを想定する。
【００４９】
（１）「ＥＶモード」では、必要走行エネルギー量を全て電力で賄うので、燃料消費量は０であり、電力消費量は、必要走行エネルギー量にモーターやインバータの効率で除した値として得ることができる。モーターやインバータの効率は物理式から求めてもよいし、データマップから得てもよい。
【００５０】
（２）「エンジンモード」では、必要走行エネルギー量を全て燃料で賄うので、電力消費量は０であり、燃料消費量は、例えばエンジンのトルク、回転数、出力と燃料消費量の関係を表すＢＳＦＣ（Brake  Specific  Fuel  Consumption）と呼ばれる燃料消費率マップを使って算出することができる。
【００５１】
（３）「ＨＥＶモード」では、必要走行エネルギー量が電力と燃料で分担して賄われる。例えば、エンジンの出力は、ＢＳＦＣにおいてエンジンのトルク及び回転数が最も効率良くなる値に設定され、モーターの出力は、エンジンの出力だけでは足りないエネルギー量を賄うように設定される。その場合、燃料消費量は、そのように設定されたエンジンのトルク、回転数、出力からＢＳＦＣを用いて算出できる。また、電力消費量は、必要走行エネルギー量からエンジンが出力するエネルギー量を減じた値に、モーターやインバータの効率で除した値として得ることができる。
【００５２】
（４）「エンジン＋発電モード」では、エンジンの出力を、トルク及び回転数が最も効率良くなる値に設定した上で、余剰のエンジン出力によって発電が行われる。よって、燃料消費量は、そのように設定されたエンジンのトルク、回転数、出力からＢＳＦＣを用いて算出できる。また、電力消費量は、余剰のエンジン出力で発電可能な電力量に相当する負の値に発電機やインバータの効率を乗じた値として得ることができる。
【００５３】
（５）「回生モード」では、エンジン及びモーターの出力は０であり、電力回生のみが行われる。従って、燃料消費量は０であり、モーターを用いた回生ブレーキによる発電量に相当する負の値として得ることができる。なお、回生ブレーキによる発電量は、「ＥＶモード」における電力消費量と同じ方法で計算できるが、その正負や効率の乗除は逆である。
（６）「惰性走行モード」では、エンジン及びモーターの出力は０であり、電力回生も行われないので、電力消費量、燃料消費量ともに０となる。
【００５４】
制御計画立案部１０７は、エネルギー消費量演算部１０６からの各走行区間の必要走行エネルギー量に基づき、車両の走行経路全体の燃料消費量及び電力消費量が、予め定められた条件を満たすように、各走行区間の動作モードの割り当てを決定する。ただし、車両の特性や動作モード毎の制約（例えば、燃料タンク及び蓄電池の容量、定格、各動作モードで走行可能な速度範囲などでこれらも記憶装置１１６に記憶されている。）を守る必要があるため、走行区間によっては特定の動作モードの割り当てが不可能な場合も考えられる。このような制約を守りつつ、予め定められた条件が満たされるように動作モードの割り当てを行う。
【００５５】
動作モードの割り当ての決定方法としては、各走行区間に割り当て可能な動作モードを総当たり的に比較する方法でもよいし、いわゆる“組み合わせ最適化問題”の解法として一般的に知られた方法を用いてもよい。このようにして決定された各走行区間の動作モードの割り当てが、車両機器１２０の制御計画となる。
【００５６】
車両機器１２０の制御計画の作成が制御計画立案部１０７において完了した後、車両が走行を開始すると、車両機器制御部１０８は、その制御計画に基づいて車両機器１２０を制御する（ステップＳ０７）。
具体的には、車両機器制御部１０８は、現在位置取得部１０１が取得した車両の現在位置に基づき、車両が走行経路上のどの走行区間にいるかを認識し、その走行区間に割り当てられた動作モードで車両機器１２０を動作させる。車両が新たな走行区間に入れば（走行区間の境界を通過すれば）、車両機器制御部１０８は、必要に応じて車両の動作モードを切り替える。
【００５７】
車両が走行経路を走破した場合には（ステップＳ０８でＹＥＳ）、車両機器制御部１０８は図２のフローは終了するが、走破していなければ（ステップＳ０８でＮＯ）、車両機器１２０の制御計画の立て直しが必要かどうかを確認する。
【００５８】
すなわち、車両機器１２０の動作モードが制御計画通りに切り替えられたとしても、車両の走行中には、ステップＳ０５で算出されたエネルギー消費計画（エネルギー消費量の予測値）と実際のエネルギー消費量（エネルギー消費量の実測値）との間に誤差が生じ得る。例えば、想定外の渋滞により予定通りの速度で走行できない場合や、運転者の操作によって制御計画どおりの動作モードが維持されない場合があるからである。エンジン及びモーターの出力が０と仮定される「惰性走行モード」や「回生モード」の走行区間であっても、運転者が実際の交通状況に応じて車両のアクセルやブレーキの操作を行うことは十分に想定される。また、車両が予定された走行経路から外れた場合にも、その誤差が生じる。
【００５９】
このようなエネルギー消費計画からのずれを認識するために、車両状態取得部１０９は、車両状態の実測値を検出する（ステップＳ０９）。車両状態として取得する情報として、エネルギー消費量、バッテリのＳＯＣ、燃料消費量、車速や現在位置など、が考えられる。
【００６０】
再計画判定部１１０では、車両状態取得部１０９が取得した車両状態と、制御計画に用いられた車両状態の予測値との誤差を検出する（ステップＳ１０）。具体的には、例えば車両状態取得部１０９が計測した燃料消費量と、制御計画立案部１０７が予め計算した燃料消費量の予測値との誤差、及び、車両状態取得部１０９が計測した電力消費量と予め計算した電力消費量の予測値との誤差、をそれぞれ演算する。
【００６１】
再計画判定部１１０では、制御計画に基づいて動作した車両機器１２０における実際の車両状態（エネルギー消費量、バッテリのＳＯＣ、燃料消費量、車速や現在位置などの実測値）と、制御計画立案部１０７が制御計画を作成したときに算出した各走行区間の車両状態の予測値（エネルギー消費量、バッテリのＳＯＣ、燃料消費量、車速や現在位置などの予測値）とを比較し、両者の誤差が予め定められた条件を満たす場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、具体的には予め設定された閾値を超える場合には、ステップＳ１２に進む。
【００６２】
一方、再計画の必要がない、つまり制御計画を立て直す必要がないと判断された場合には（ステップＳ１１でＮＯ）、ステップＳ０７に戻り、制御計画の変更を行わず、制御計画に従った車両機器１２０による制御を継続する。ステップＳ０７〜Ｓ１１の動作は、車両が走行経路を走破するまで繰り返し実行される。
【００６３】
ステップＳ１２では、再計画の内容として、速度計画の更新のみが必要と判断された場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、サブルーチンのステップＳ１３に進み、速度計画の更新を実施する。速度計画の更新のみが必要と判断されない場合（ステップＳ１２でＮＯ）については、後述する。
ステップＳ１３では、再計画判定部１１０の再計画指示に従って、逐次取得される実際の車速の情報を用いて、速度計画が更新される。このステップＳ１３については、図３と図４を参照して説明する。
【００６４】
図３は、速度計画更新部１１１で実行される図２のステップＳ１３の詳細動作を示すフローチャートである。図４は速度計画更新部１１１により速度計画を更新する処理のアルゴリズムを示す図である。これらフローチャートやアルゴリズムも、記憶装置１１６に予め格納されている。
【００６５】
速度計画更新部１１１は、速度再計画判定部１１０により速度計画の更新が指示された場合に、処理が開始される。ステップＳ２１の速度計画の広域的な更新手法は、過去から現在までの一定期間の実際の車速に基づいて、速度計画を更新する。前回計画時など特定の過去から現在までの一定期間を対象とした、実際の車速と、予測された更新前の速度計画とを比較した誤差を元に、両者の誤差を削減するように、現在以降の広域的な速度計画を更新する。
【００６６】
過去から現在までの一定期間の実際の車速と、更新前の速度計画との誤差が、現在以降も同様に発生する可能性があるという仮定の下、現在以降の実際の車速と、速度計画の誤差が削減するように、現在以降の速度計画を更新する。
【００６７】
具体的には、図４（１ａ）及び（１ｂ）に＜速度計画の広域的な更新＞として示す通り、前回計画時など特定の過去から現在までの一定期間の実際の車速の平均値Ｖｒと、同じ期間の予測された更新前の速度計画の平均値Ｖｐとを比較し、両者の比率Ｖｒ／Ｖｐを算出して、定量的な誤差とする。現在以降の速度計画に、算出された比率を乗算して、速度計画を更新する。
【００６８】
例えば、図４（１ａ）に示すように、対象区間の実際の車速の平均値Ｖｒ＝３０ｋｍ／ｈであったにも関わらず、速度計画の平均値Ｖｐ＝２０ｋｍ／ｈであった場合、現在以降の速度計画を３／２倍（比率１．５）することにより更新する。すなわち、更新後の速度計画を大きくして誤差を削減する。
【００６９】
また、図４（１ｂ）に示すように、対象区間の実際の車速の平均値Ｖｒ＝２０ｋｍ／ｈであったにも関わらず、速度計画の平均値Ｖｐ＝３０ｋｍ／ｈであった場合、現在以降の速度計画を２／３倍（比率０．６６）することにより更新する。すなわち、この場合も、更新後の速度計画を下げて誤差を削減する。
この手法により、広域的な速度計画の更新が可能となる。ただし、比率を用いた更新手法は、単純な定数倍でなくても、より高度な数学的手法を用いても良い。
【００７０】
両者の誤差の定量的な算出方法は、両者の平均値の比率である必要はなく、両者の差分も考えられ、その場合は現在以降の速度計画に、算出された差分を加算して、速度計画を更新する。ただし、差分を用いた更新手法は、単純な加算でなくても、より高度な数学的手法を用いても良い。ステップＳ２１が完了すれば、ステップＳ２２に進む。
【００７１】
一方、ステップＳ２２の速度計画の局所的な更新手法は、現在の実際の車速や加減速度の瞬時値に基づいて、速度計画を更新する。現在の実際の車速や加減速度の瞬時値と、更新前の速度計画の車速や加減速度の誤差を元に、両者の誤差を削減するように、現在以降の局所的な速度計画を更新する。
【００７２】
具体的には、図４（２ａ）〜（２ｃ）に＜速度計画の局所的な更新＞として示す通り、現在に対応する軸の速度計画は、現在の実際の車速や加減速度を最優先として速度計画に反映する。現在以降は徐々に更新前の速度計画に重みを付け、更新前の速度計画に近づけ、現在以降の一定期間後、更新前の速度計画に一致させる。更新対象となる一定期間は、現在の車速や加減速度を初期値として一定間隔で加減速度を変更して、更新前の速度計画に重なるまで更新する手法が考えられる。
【００７３】
ステップＳ２２の速度計画の局所的な更新手法の別の手法として、現在の実際の車速や加減速度を初期値として、速度計画作成部１０５が作成する手法と同様の手法を用いて、現在以降の速度計画を更新する。速度計画作成部１０５と同様の手法が用いられるため、現在から短い期間の局所的な部分以外は、速度計画作成部１０５が最初に作成した速度計画と同様の内容となる。
【００７４】
ただし、過去に速度計画更新部１１１が速度計画を更新している場合、速度計画更新部１１１が保存している最新の速度計画は、速度計画作成部１０５が最初に作成した速度計画と異なるため、過去の更新毎に処理された更新手法を保持しておき、追加処理として、同様の更新処理を再度行う必要がある。ステップＳ２２が完了すれば、ステップＳ２３に進む。
【００７５】
ステップＳ２３は、速度計画を更新したことにより、走行距離が変わる場合があるため、その場合は元の走行距離と一致するように横軸（時間ベースの場合は時間軸、距離ベースの場合は距離軸）を調整する。更新前の速度計画の走行距離と更新後の走行距離の比率を算出し、その比率を用いて調整する。ステップＳ２３が完了すれば、ステップＳ２４に進む。
【００７６】
ステップＳ２４は、更新後の最新の速度計画を保存する。記憶装置１１６の容量を最小化するため、更新前の速度計画を削除し、更新後の最新の速度計画に置換して保存しても良い。保存された速度計画は、次回再計画の指示がある場合に利用される。
【００７７】
車両が走行経路を外れて走行経路に変更が生じた場合、また使用者から指示があった場合についても、制御計画の立て直しを行う必要がある。そのような場合、再計画の内容として、現在位置や走行経路の再算出が必要となるため、速度計画の更新以外の処理が必要と判断され（ステップＳ１２でＮＯ）、再計画判定部１１０では、再計画を指示し、ステップ０１に戻る（ステップＳ１２）。この場合、ステップＳ０１〜Ｓ０８の各処理のうち必要なものだけを行えばよい。例えば、車両が走行経路を外れていなければ、走行経路に変更はないので、走行経路の探索（ステップＳ０１）は省略することができる。
【００７８】
以上説明したように、本発明に係るエネルギーマネジメント装置によれば、再計画時に、過去から現在までの一定期間及び現在の瞬時の少なくとも一方を対象とした、車速などの実際の車両状態と、予測された速度計画とを比較した結果を元に、再計画により両者の誤差を削減するように、現在以降の速度計画を逐次更新し、更新された速度計画と、エネルギー消費関連情報と、車両特有の諸元情報を元に、車両のエネルギー消費量などの目標値が最適になるように車両や車載機器の制御計画を立て直し、再計画に基づいて走行中の車両や車両機器の制御を行うため、課題のあった速度計画の精度を走行中に改善することができ、その結果、適切にエネルギー消費量の計算精度を改善することができる。
【００７９】
また、再計画時の速度計画の精度が逐次改善されるため、再計画の頻度を削減することが可能となり、走行経路全体を通した目標値の最適化への悪影響を最小限に抑えることができる。その結果、計画と実際の走行との誤差が原因により発生し得る無駄なエネルギー消費量を抑えることができる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１００  車両用エネルギーマネジメント装置、１０１  現在位置取得部、１０２  走行経路算出部、１０３  走行経路分割部、１０４  エネルギー消費関連情報取得部、１０５  速度計画作成部、１０６  エネルギー消費量演算部、１０７  制御計画立案部、１０８  車両機器制御部、１０９  車両状態取得部、１１０  再計画判定部、１１１  速度計画更新部、１１５  ＣＰＵ、１１６  記憶装置、１２０  車両機器。
【要約】
【課題】車両のエネルギー制御の速度計画を、実測値を元に再速度計画することにより最適なエネルギー計画を実現する。
【解決手段】将来のエネルギー消費量（車両状態情報）を予測して制御計画を立て、車両を制御する車両用エネルギーマネジメント装置（１００）において、エネルギー消費量の実測値と、制御計画に用いられたエネルギー消費量の予測値との比較を元に、再速度計画の要否を判定し、再速度計画が必要と判定された場合に、過去から現在までの一定期間と現在の瞬時の少なくとも一方を対象とした、車速の実測値と、更新前の速度計画との誤差を算出し、その誤差を削減することで、現在以降の速度計画を更新し、更新された速度計画を用いてエネルギー算出及び制御計画を立て直して車両を制御する。
【選択図】図４【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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