(57)【要約】  消費エネルギー予測装置（１００）は、目的地に対応する走行予定経路を算出する走行予定経路算出部（１０１）と、走行予定経路における速度を示す速度情報を複数条件に対して算出する速度算出部（１０２）と、速度情報に基づいて走行抵抗値を算出する走行抵抗値算出部（１０３）と、走行抵抗値に基づいて車両の駆動力を算出する駆動力算出部（１０４）と、駆動力に基づいて走行予定経路のトルクを示すトルク情報を算出するトルク算出部（１０５）と、車両を駆動するモータの効率マップを取得する効率マップ取得部（１０６）と、走行予定経路における速度情報、トルク情報、および効率マップに基づいて、消費エネルギーを算出する消費エネルギー算出部（１０７）と、複数条件の速度情報の夫々について算出した消費エネルギーのうち、最も大きい消費エネルギーを走行予定経路における消費エネルギーとして選択する選択部（１１０）とを備える。
2013094046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目的地までの走行予定経路を車両が走行する際に消費する消費エネルギーを予測する消費エネルギー予測装置であって、
前記目的地に対応する前記走行予定経路を算出する走行予定経路算出手段と、
前記走行予定経路における速度を示す速度情報を複数条件に対して算出する速度算出手段と、
前記複数条件の速度情報の夫々について、
前記速度情報に基づいて走行抵抗値を算出する走行抵抗値算出手段と、
前記走行抵抗値に基づいて前記車両の駆動力を算出する駆動力算出手段と、
前記駆動力に基づいて前記走行予定経路のトルクを示すトルク情報を算出するトルク算出手段と、
前記車両を駆動する駆動手段の効率マップを取得する効率マップ取得手段と、
前記走行予定経路における前記速度情報、前記トルク情報、および前記効率マップに基づいて、前記消費エネルギーを算出する消費エネルギー算出手段と、
前記複数条件の速度情報の夫々について算出した前記消費エネルギーのうち、最も大きい消費エネルギーを前記走行予定経路における消費エネルギーとして選択する選択手段と、
を備えることを特徴とする消費エネルギー予測装置。
【請求項２】
前記複数条件は、前記走行予定経路の複数のノードにおいて全く停止しない場合と、当該複数のノードにおける一部において停止する場合を含むことを特徴とする請求項１に記載の消費エネルギー予測装置。
【請求項３】
前記ノードは、前記走行予定経路上の交差点、信号、あるいは曲がり角であることを特徴とする請求項２に記載の消費エネルギー予測装置。
【請求項４】
前記走行予定経路における勾配を示す勾配情報を取得する勾配取得手段をさらに備え、
前記走行抵抗値算出手段は、前記速度情報および前記勾配情報に基づいて前記走行抵抗値を算出することを特徴とする請求項１に記載の消費エネルギー予測装置。
【請求項５】
前記トルク算出手段は、
前記トルクをＴ、前記駆動力をＦｄ、前記車両に搭載された車輪の慣性モーメントをＪ、前記車輪の角速度をω、前記車輪の半径をｒ、経過時間をｔとすると、
Ｔ＝Ｊ・（ｄω／ｄｔ）＋ｒＦｄ
により前記トルクの変化を算出することを特徴とする請求項１に記載の消費エネルギー予測装置。
【請求項６】
目的地までの走行予定経路を車両が走行する際に消費する消費エネルギーを予測する消費エネルギー予測装置の消費エネルギー予測方法であって、
前記目的地に対応する前記走行予定経路を算出する走行予定経路算出工程と、
前記走行予定経路における速度を示す速度情報を複数条件に対して算出する速度算出工程と、
前記複数条件の速度情報の夫々について、
前記速度情報に基づいて走行抵抗値を算出する走行抵抗値算出工程と、
前記走行抵抗値に基づいて前記車両の駆動力を算出する駆動力算出工程と、
前記駆動力に基づいて前記走行予定経路のトルクを示すトルク情報を算出するトルク算出工程と、
前記車両を駆動する駆動手段の効率マップを取得する効率マップ取得工程と、
前記走行予定経路における前記速度情報、前記トルク情報、および前記効率マップに基づいて、前記消費エネルギーを算出する消費エネルギー算出工程と、
前記複数条件の速度情報の夫々について算出した前記消費エネルギーのうち、最も大きい消費エネルギーを前記走行予定経路における消費エネルギーとして選択する選択工程と、
を含むことを特徴とする消費エネルギー予測方法。
【請求項７】
目的地までの走行予定経路を車両が走行する際に消費する消費エネルギーを予測する消費エネルギー予測装置に適用される消費エネルギー予測プログラムであって、
コンピュータを、
前記目的地に対応する前記走行予定経路を算出する走行予定経路算出手段と、
前記走行予定経路における速度を示す速度情報を複数条件に対して算出する速度算出手段と、
前記複数条件の速度情報の夫々について、
前記速度情報に基づいて走行抵抗値を算出する走行抵抗値算出手段と、
前記走行抵抗値に基づいて前記車両の駆動力を算出する駆動力算出手段と、
前記駆動力に基づいて前記走行予定経路のトルクを示すトルク情報を算出するトルク算出手段と、
前記車両を駆動する駆動手段の効率マップを取得する効率マップ取得手段と、
前記走行予定経路における前記速度情報、前記トルク情報、および前記効率マップに基づいて、前記消費エネルギーを算出する消費エネルギー算出手段と、
前記複数条件の速度情報の夫々について算出した前記消費エネルギーのうち、最も大きい消費エネルギーを前記走行予定経路における消費エネルギーとして選択する選択手段、
として機能させることを特徴とする消費エネルギー予測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両のモータへ電源を供給し車両を駆動する消費エネルギー予測装置、消費エネルギー予測方法および消費エネルギー予測プログラムに関する。ただし、この発明の利用は、上述した消費エネルギー予測装置、消費エネルギー予測方法および消費エネルギー予測プログラムには限られない。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動体である電気自動車（ＥＶ）にモータを設け、車輪を駆動する構成において、モータを車輪に設けるインホイールモータ構造とし、このモータに対する電源を車両から供給するものとして、下記の各技術が開示されている。【０００３】
たとえば、走行予定経路でのモータの消費エネルギー量を推定する際に、走行する車両に生じる走行抵抗その他の抵抗を考慮して、消費エネルギー量を推定する技術がある（たとえば、下記特許文献１参照。）。また、車両の速度および道路勾配を用い、省電力ルートと消費電力を推定する技術がある（たとえば、下記特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−６７３５０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２２９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記いずれの技術においても、車両に設けられたモータの効率が考慮されておらず、モータ毎に効率が異なるため、いずれも消費エネルギーを精度よく求めることができず、推定した状態で実際に走行した後に推定と異なるためにバッテリ切れを起こす問題が生じることが考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる消費エネルギー予測装置は、目的地までの走行予定経路を車両が走行する際に消費する消費エネルギーを予測する消費エネルギー予測装置であって、前記目的地に対応する前記走行予定経路を算出する走行予定経路算出手段と、前記走行予定経路における速度を示す速度情報を複数条件に対して算出する速度算出手段と、前記複数条件の速度情報の夫々について、前記速度情報に基づいて走行抵抗値を算出する走行抵抗値算出手段と、前記走行抵抗値に基づいて前記車両の駆動力を算出する駆動力算出手段と、前記駆動力に基づいて前記走行予定経路のトルクを示すトルク情報を算出するトルク算出手段と、前記車両を駆動する駆動手段の効率マップを取得する効率マップ取得手段と、前記走行予定経路における前記速度情報、前記トルク情報、および前記効率マップに基づいて、前記消費エネルギーを算出する消費エネルギー算出手段と、前記複数条件の速度情報の夫々について算出した前記消費エネルギーのうち、最も大きい消費エネルギーを前記走行予定経路における消費エネルギーとして選択する選択手段と、を備えることを特徴とする。【０００７】
また、この発明にかかる消費エネルギー予測方法は、目的地までの走行予定経路を車両が走行する際に消費する消費エネルギーを予測する消費エネルギー予測装置の消費エネルギー予測方法であって、前記目的地に対応する前記走行予定経路を算出する走行予定経路算出工程と、前記走行予定経路における速度を示す速度情報を複数条件に対して算出する速度算出工程と、前記複数条件の速度情報の夫々について、前記速度情報に基づいて走行抵抗値を算出する走行抵抗値算出工程と、前記走行抵抗値に基づいて前記車両の駆動力を算出する駆動力算出工程と、前記駆動力に基づいて前記走行予定経路のトルクを示すトルク情報を算出するトルク算出工程と、前記車両を駆動する駆動手段の効率マップを取得する効率マップ取得工程と、前記走行予定経路における前記速度情報、前記トルク情報、および前記効率マップに基づいて、前記消費エネルギーを算出する消費エネルギー算出工程と、前記複数条件の速度情報の夫々について算出した前記消費エネルギーのうち、最も大きい消費エネルギーを前記走行予定経路における消費エネルギーとして選択する選択工程と、を含むことを特徴とする。【０００８】
また、この発明にかかる消費エネルギー予測プログラムは、目的地までの走行予定経路を車両が走行する際に消費する消費エネルギーを予測する消費エネルギー予測装置に適用される消費エネルギー予測プログラムであって、コンピュータを、前記目的地に対応する前記走行予定経路を算出する走行予定経路算出手段と、前記走行予定経路における速度を示す速度情報を複数条件に対して算出する速度算出手段と、前記複数条件の速度情報の夫々について、前記速度情報に基づいて走行抵抗値を算出する走行抵抗値算出手段と、前記走行抵抗値に基づいて前記車両の駆動力を算出する駆動力算出手段と、前記駆動力に基づいて前記走行予定経路のトルクを示すトルク情報を算出するトルク算出手段と、前記車両を駆動する駆動手段の効率マップを取得する効率マップ取得手段と、前記走行予定経路における前記速度情報、前記トルク情報、および前記効率マップに基づいて、前記消費エネルギーを算出する消費エネルギー算出手段と、前記複数条件の速度情報の夫々について算出した前記消費エネルギーのうち、最も大きい消費エネルギーを前記走行予定経路における消費エネルギーとして選択する選択手段、として機能させることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態にかかる消費エネルギー予測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態にかかる消費エネルギー予測装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図３】図３は、消費エネルギー予測装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、速度予測の概要を説明する図である。
【図５】図５は、ある区間での速度変化を示す図表である。
【図６−１】図６−１は、条件別の速度算出を説明する図である。
【図６−２】図６−２は、条件別の速度算出処理を示すフローチャートである。
【図７−１】図７−１は、速度予測の詳細内容を示すフローチャートである。
【図７−２】図７−２は、速度予測例を示す図表である。
【図８】図８は、速度予測に基づき算出した位置算出例を示す図表である。
【図９】図９は、位置変化に基づき算出した勾配算出例を示す図表である。
【図１０】図１０は、駆動力オブザーバの構成例を示す図である。
【図１１】図１１は、モータの効率マップを示す図表である。
【図１２】図１２は、算出後の消費エネルギーを示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態）
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる消費エネルギー予測装置、消費エネルギー予測方法および消費エネルギー予測プログラムの好適な実施の形態を詳細に説明する。以下の説明では、車両の各車輪にモータを備えたインホイール型の構成を例に説明するが、この発明は、モータを備えた車両の消費エネルギー予測を行うものであり、モータはインホイールモータに限らず適用できる。
【００１１】
（消費エネルギー予測装置の構成）
図１は、実施の形態にかかる消費エネルギー予測装置の構成を示すブロック図である。消費エネルギー予測装置１００は、目的地までの走行予定経路を車両が走行する際に消費する消費エネルギーを予測する。この消費エネルギー予測装置１００は、走行予定経路算出部１０１と、速度算出部１０２と、走行抵抗値算出部１０３と、駆動力算出部１０４と、トルク算出部１０５と、効率マップ取得部１０６と、消費エネルギー算出部１０７と、走行予定経路における勾配を示す勾配情報を取得する勾配取得部１０８と、条件設定部１０９と、選択部１１０と、を備えている。
【００１２】
走行予定経路算出部１０１は、車両の目的地の入力に基づき、目的地までの走行予定経路を算出する。速度算出部１０２は、走行予定経路における速度を示す速度情報を算出する。走行抵抗値算出部１０３は、速度情報に基づいて走行抵抗値を算出する。駆動力算出部１０４は、走行抵抗値に基づいて車両の駆動力を算出する。トルク算出部１０５は、駆動力に基づいて走行予定経路のトルクを示すトルク情報を算出する。
【００１３】
効率マップ取得部１０６は、車両を駆動する駆動手段、すなわちモータの効率マップを取得する。効率マップは、トルクと速度からモータの効率を得るためのマップであり、車両のモータに固有の特性を有する。消費エネルギー算出部１０７は、走行予定経路における速度情報、トルク情報、および効率マップに基づいて、消費エネルギーを算出する。
【００１４】
また、走行抵抗値算出部１０３は、速度算出部１０２で算出された速度情報および勾配取得部１０８により取得された勾配情報に基づいて走行抵抗値を算出することができる。
【００１５】
そして、条件設定部１０９は、速度算出部１０２に対し、走行予定経路における速度を示す速度情報を複数条件に対して算出させる。複数条件とは、車両の走行状態等の違いにより、異なる値の消費エネルギーが算出されるそれぞれの条件であり、図示の例では、同じ走行予定経路であっても、車両の速度変化の状態が異なる条件、たとえば、走行予定経路上の各信号を停止せずに通過する場合（ｎｏｎ−ｓｔｏｐ）、および各信号で停止する場合（ｓｔｏｐ）、を異なる条件としている。条件設定部１０９には、あらかじめこの条件が設定されている。
【００１６】
速度の条件が異なることにより、速度算出部１０２、走行抵抗値算出部１０３、駆動力算出部１０４、トルク算出部１０５、でそれぞれ算出される走行抵抗、駆動力、トルクが条件別に異なることになる。結果として、消費エネルギー算出部１０７では、条件別の消費エネルギーが算出される。
【００１７】
選択部１１０は、複数条件の速度情報の夫々について算出した消費エネルギーのうち、最も大きい消費エネルギーを走行予定経路における消費エネルギーとして選択する。選択された消費エネルギーの情報は、図示しない表示部に表示されたり、外部へ出力されたりする。
【００１８】
図２は、実施の形態にかかる消費エネルギー予測装置の処理内容を示すフローチャートである。消費エネルギー予測装置１００は、以下の処理順に消費エネルギーを予測する。はじめに、走行予定経路算出部１０１により、車両の目的地の入力に基づき、目的地までのルート（予定経路）を探索する（ステップＳ２０１）。この探索には、地図情報を用いる。
【００１９】
次に、速度算出部１０２により、走行予定経路における速度を示す速度情報を条件設定部１０９で設定された条件別に予測する（ステップＳ２０２）。この際、条件別に算出された速度により、予定経路上における車両の時間毎の位置、および距離を得ることができる（ステップＳ２０３）。上述したように、たとえば、条件としては、走行予定経路上の各信号を停止せずに通過する場合（ｎｏｎ−ｓｔｏｐ）、および各信号で停止する場合（ｓｔｏｐ）、を異なる条件とする。
【００２０】
以下の処理では、時間毎に異なる車両の位置に基づき、この位置での消費エネルギーを条件別にそれぞれ算出する。はじめに、車両の予定経路上での位置に基づき、勾配取得部１０８は地図情報からこの位置での勾配を算出する（ステップＳ２０４）。そして、走行抵抗値算出部１０３は、算出された速度情報と、勾配情報に基づいて走行抵抗値を算出する（ステップＳ２０５）。この後、駆動力算出部１０４は、算出された走行抵抗値に基づいて車両の駆動力を算出する（ステップＳ２０６）。
【００２１】
次に、トルク算出部１０５により、算出された駆動力に基づいてこの位置における必要なトルクを算出する（ステップＳ２０７）。この後、効率マップ取得部１０６は、車両のモータの効率マップを取得し、算出された速度とトルクに基づき、効率マップを用いてこの位置での効率を算出する（ステップＳ２０８）。
【００２２】
この後、消費エネルギー算出部１０７は、この位置での速度情報、トルク情報、および効率マップに基づいて、消費エネルギーを算出する（ステップＳ２０９）。算出された消費エネルギーの情報は、図示しない表示部に表示されたり、外部へ出力されたりする。ステップＳ２０４以下の処理は、予定経路の各位置について繰り返し実行される。たとえば、予定経路を所定の区間（たとえばノード−ノード間のリンク（エッジ））毎に分割し、この区間毎に消費エネルギーを算出する。
【００２３】
ステップＳ２０２〜ステップＳ２０９の各処理は、条件設定部１０９に設定された各条件ごとに算出する。そして、選択部１１０は、全ての条件による算出が終了したか判断する（ステップＳ２１０）。まだ条件による算出が残っていれば（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、ステップＳ２０２に戻り、全ての条件による算出が終了すれば（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ２１１に移行する。
【００２４】
ステップＳ２１１では、選択部１１０は、消費エネルギー算出部１０７によって算出された複数条件の速度情報の夫々について算出した消費エネルギーのうち、最も大きい消費エネルギーを走行予定経路における消費エネルギーとして選択し、出力する（ステップＳ２１１）。
【００２５】
上記構成によれば、車両に搭載されたモータの特性を考慮し、予定経路上でのトルクを算出し、トルクと速度からモータの効率を得る車両のモータに固有の効率マップを利用して、予定経路の消費エネルギーを予測することができるようになる。これにより、車両の走行前に消費するエネルギーを精度よく予測できるようになる。
【００２６】
そして、速度の条件別に消費エネルギーを予測し、最も大きい消費エネルギーを走行予定経路における消費エネルギーとして選択する構成であるため、実際の車両走行時の消費エネルギーが予測した消費エネルギーを超えることを防ぐことができるようになる。これにより、車両が走行経路途中でバッテリ切れを起こすなどの問題を回避できるようになる。
【実施例】
【００２７】
（消費エネルギー予測装置のハードウェア構成）
次に、上記実施形態の実施例について説明する。図３は、消費エネルギー予測装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。図３において、消費エネルギー予測装置１００は、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、通信Ｉ／Ｆ３０４、ＧＰＳユニット３０５、各種センサ３０６を備えている。各構成部３０１〜３０６は、バス３０７によってそれぞれ接続されている。【００２８】
ＣＰＵ３０１は、消費エネルギー予測装置１００の全体の制御を司る。ＲＯＭ３０２は、ブートプログラム、エネルギー予測プログラムなどのプログラムなどを記録保持する。ＲＡＭ３０３は、ＣＰＵ３０１のワークエリアとして使用される。すなわち、ＣＰＵ３０１は、ＲＡＭ３０３をワークエリアとして使用しながら、ＲＯＭ３０２に記録されたプログラムを実行する。【００２９】
通信Ｉ／Ｆ３０４は、無線を介してネットワークに接続され、消費エネルギー予測装置１００およびＣＰＵ３０１のインターフェースとして機能する。ネットワークとして機能する通信網には、公衆回線網や携帯電話網、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  Ｓｈｏｒｔ  Ｒａｎｇｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、ＬＡＮ、ＷＡＮなどがある。通信Ｉ／Ｆ３０４は、たとえば、公衆回線用接続モジュールやＥＴＣユニット、ＦＭチューナー、ＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ（登録商標））／ビーコンレシーバなどである。【００３０】
ＧＰＳユニット３０５は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、車両の現在位置を示す情報を出力する。ＧＰＳユニット３０５の出力情報は、速度センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサ等の各種センサの出力値とともに、ＣＰＵ３０１による車両の現在位置の算出に際して利用される。現在位置を示す情報は、たとえば、緯度・経度、高度などの、地図データ上の１点を特定する情報である。【００３１】
図１に示した各構成は、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、等に記録されたプログラムやデータを用いて、ＣＰＵ３０１が所定のプログラムを実行することによってその機能を実現する。そして、図３に示した消費エネルギー予測装置１００は、ナビゲーション装置の一機能とすることができる。【００３２】
（速度予測について）
図４は、速度予測の概要を説明する図である。上記ステップＳ２０２の処理を説明する。図には車両の走行予定経路を示してあり、出発地（Ｓ）から出発し、目的地（Ｇ、図示の例では出発地と同位置）に戻る所定のルート（予定の走行経路）４０１の例を示している。【００３３】
１．はじめに、速度予測では、地図情報に基づき、ルートをいくつかの区間に分割し、特徴点、たとえば信号ｐや曲がり角をノード（ｎｏｄｅ）としたグラフを用いる。また、ノード−ノード間のエッジ（リンク）には、速度予測に必要な情報として、エッジ毎の距離情報、速度情報、信号の有無、曲がり角の有無等、を持たせておく。また、各エッジ毎にエッジ毎の転がり抵抗係数や、勾配の情報を持つ構成にできる。これらはセンサ検出に限らず地図情報から取得することができる。【００３４】
２．次に、エッジの情報を基に、各区間毎の走行速度を予測する。この際には、あらかじめ定めた所定のルールに従い走行速度を決定する。たとえば、
ａ．加速度／減速度は０．１［Ｇ］とする。
ｂ．エッジ端が曲がり角で信号がある場合はその点での速度を０［ｋｍ／ｈ］とする。
ｃ．エッジ端が曲がり角で信号がない場合はその点での速度を１０［ｋｍ／ｈ］とする。
ｄ．エッジ端が曲がり角でなく信号がある場合は速度を０［ｋｍ／ｈ］とする。
等がある。
また、速度予測にあたり、上記のルールを用いるに限らず、車両が実際に走行して得たプローブデータを用いることもできる。【００３５】
３．次に、エッジの情報を基に、各区間毎の速度を予測する。図５は、ある区間での速度変化を示す図表である。図中、Ｖｍａｘはエッジの情報に基づく速度（上限速度）、始点であるＶｓｔａｒｔは、前の区間における終端速度、ａの勾配は、ルールに基づき決めた加速度、−ａの勾配は、ルールに基づき定めた減速度、Ｖｓｔｏｐは、ルールに基づき決めたこの区間における終端速度、である。【００３６】
この一つ区間における各時間は下記式により得ることができる。
加速時間ｔａ＝（Ｖｍａｘ−Ｖｓｔａｒｔ）／ａ
減速時間ｔｄ＝（Ｖｍａｘ−Ｖｓｔｏｐ）／ａ
定速走行時間ｔｃ＝[Ｘ−（（Ｖｓｔａｒｔ・ｔａ）／２）＋（（Ｖｓｔｏｐ・ｔｄ）／２）／Ｖｍａｘ｝−[（ｔａ／２）＋（ｔｄ／２）]
（ただし、Ｘ：この区間の距離である）【００３７】
（条件別の速度予測について）
上述した速度算出部１０２は、条件設定部１０９に設定された条件別に速度を算出する。この複数の条件について説明する。図６−１は、条件別の速度算出を説明する図である。（ａ）には、走行予定経路算出部１０１に探索されたルート（予定経路）４０１の概要を示している。予定経路４０１上には、直進の信号ｐ１と曲がり角の信号ｐ２があったとする。【００３８】
（ｂ）に示すように、予定経路４０１は、交差点、信号、曲がり角等の特徴点をノードとした、グラフ（リンク）６０１ａにより構成される。そして、条件１としては、曲がり角の信号ｐ２では車両が止まり、曲がり角以外の直進する信号ｐ１では止まらない場合（ｎｏｎ−ｓｔｏｐ）を設定する。この場合、直進する信号ｐ１を無視したグラフ（リンク）６０１ｂを再構成し、このリンク６０１ｂに基づく速度を算出する。なお、図示してある時間対速度の図表６１０は、この条件１に対応したものである。【００３９】
条件２としては、全ての信号ｐ１，ｐ２で止まる場合（ｓｔｏｐ）を設定する。この場合、予定経路４０１の全ての特徴点（信号ｐ１，ｐ２）を示すグラフ６０１ａに基づく速度を算出する。【００４０】
このように、車両が目的地に到達するまでの予定経路では、信号や交差点、曲がり角等で速度変化が生じるものであり、この速度の変化に対応して、トルク、駆動力についても変化し、消費エネルギー量が変わってくる。このように、車両の走行時に想定される条件をあらかじめ設定しておき、条件別の速度を算出することにより、予測する消費エネルギー量を実際の消費エネルギー量に近づけることができるようになる。具体的には、後述するように、選択部１１０による条件別の消費エネルギー量の選択によりこれを実現する。【００４１】
図６−２は、条件別の速度算出処理を示すフローチャートである。上述した条件別のグラフの構成および再構成を主に記載してある。図２のステップＳ２０２の処理の詳細を示している。はじめに、速度算出部１０２は、走行予定経路算出部１０１で算出された走行経路について、交差点、信号、曲がり角等の特徴点をノードにしたグラフを構成する（ステップＳ６０１）。【００４２】
次に、速度算出部１０２は、条件設定部１０９に設定された各条件について速度を算出する。この速度算出にあたり、条件設定部１０９には上記の条件１．ｎｏｎ−ｓｔｏｐと、２．ｓｔｏｐが設定されているとする。これに従い、速度算出部１０２は、算出する条件がいずれであるか判断する。たとえば、条件が２．ｓｔｏｐであれば（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ６０１で構成されたグラフに基づき速度を予測する（ステップＳ６０９）。【００４３】
一方、条件が１．ｎｏｎ−ｓｔｏｐであれば（ステップＳ６０２：Ｎｏ）、以下の処理を行う。はじめに、走行経路の最初のノードへ移動し（ステップＳ６０３）、目的地であるか否かを判断する（ステップＳ６０４）。このノードが目的地であれば（ステップＳ６０４：Ｎｏ）、ステップＳ６０９に移行する。このノードが目的地でなければ（ステップＳ６０４：Ｙｅｓ）、走行経路の次のノードが曲がり角あるいは目的地ではないか判断する（ステップＳ６０５）。【００４４】
走行経路の次のノードが曲がり角あるいは目的地でない場合には（ステップＳ６０５：Ｙｅｓ）、次のノードを無視して手前のノードをその次のノードへ結合する（ステップＳ６０６）。そして、ノード間の速度情報を変更し（ステップＳ６０７）、ステップＳ６０５に戻る。ノードの結合によりノード間の距離が長くなるため、対応して車両の加減速が一つ減りノード間の速度が変化する。【００４５】
また、ステップＳ６０５において、走行経路の次のノードが曲がり角あるいは目的地である場合には（ステップＳ６０５：Ｎｏ）、走行経路の次のノードへ移動し（ステップＳ６０８）、ステップＳ６０４に戻る。【００４６】
上記例では、条件２でグラフを構成した後、条件１についてはグラフを再構成する処理を行い、条件１．２．それぞれで構成されたグラフに基づき速度を予測する。【００４７】
図７−１は、速度予測の詳細内容を示すフローチャートである。図６−２のステップＳ６０９の詳細な処理例について説明する。はじめに、区間の最初のノードへ移動する（ステップＳ７０１）。そして、このノードが目的地でないか判断し（ステップＳ７０２）、目的地であれば（ステップＳ７０２：Ｎｏ）、処理を終了するが、目的地でなければ（ステップＳ７０２：Ｙｅｓ）、以下の処理を行う。【００４８】
まず、次のノードまでの距離を地図情報等に基づき算出する（ステップＳ７０３）。そして、ノード間の距離／速度情報及び設定された加減速度からノード間での加速時間ｔａ、減速時間ｔｄ、定速走行時間ｔｃを算出する（ステップＳ７０４）。この後、算出したノード間での加速時間ｔａ、減速時間ｔｄ、定速走行時間ｔｃ及びノード間の速度情報と、設定された加減速度からノード間の速度を算出する（ステップＳ７０５）。この後、次のノードへ移動し（ステップＳ７０６）、ステップＳ７０２に戻る。【００４９】
図７−２は、速度予測例を示す図表である。横軸は距離、縦軸は速度である。図４の走行経路４０１における時間毎の速度の変化を示している。この図には、条件１による曲がり角以外の信号では止まらない（ｎｏｎ−ｓｔｏｐ）場合の予測速度と、条件２による各信号で止まる（ｓｔｏｐ）の場合の予測速度（図中１点鎖線）を示している。信号で止まる（ｓｔｏｐ）の場合には、曲がり角以外の信号では止まらない（ｎｏｎ−ｓｔｏｐ）場合の変化特性に加えて、より細かに速度変化することが示されている。【００５０】
（位置、勾配算出について）
次に、位置算出および勾配算出について説明する。位置算出については、上記速度予測に基づき時系列に位置変化を算出する。位置算出は、下記式に基づき行う。【００５１】
【数１】
2013094046.tif 000003
【００５２】
図８は、速度予測に基づき算出した位置算出例を示す図表である。横軸は時間、縦軸は距離である。図７の予測速度（ｓｔｏｐ）に基づき算出した例を示している。図示のように、時間毎に積算された距離となる。【００５３】
次に、勾配算出は、位置変化から時系列の勾配変化を算出する。図９は、位置変化に基づき算出した勾配算出例を示す図表である。横軸は時間、縦軸は勾配（角度）である。この勾配θ［ｄｅｇ］は、地図情報から得ることができ、位置毎の勾配を得る。地図情報は、たとえば、図３に記載のＲＯＭ３０２や外部記憶部に記憶される。あるいは通信Ｉ／Ｆ３０４を介して外部のサーバ等から取得することができる。【００５４】
（走行抵抗／駆動力算出、トルク算出について）
次に、走行抵抗、駆動力算出について説明する。走行抵抗は、上記の速度と勾配に基づき算出する。駆動力はこの走行抵抗から算出する。駆動力＝空気抵抗＋転がり抵抗＋勾配抵抗＋加速抵抗＋内部抵抗で得ることができ、下記式に基づき算出する。
Ｆｄ［Ｎ］＝１／２・ρＣDＡｖ2＋μｒｍｇ＋ｍｇｓｉｎθ＋ｍ（ｄｖ／ｄｔ）＋Ｒｉ
（Ｆｄ：駆動力、ρ：空気密度、ＣD：ＣD値、Ａ：前面投影面積、μｒ：転がり抵抗係数、ｍ：車重、ｇ：重力加速度、Ｒｉ：内部抵抗）
なお、内部抵抗とは、駆動系の機械損失を含む、空気抵抗、転がり抵抗、勾配抵抗、加速抵抗以外の抵抗成分のことであり、ここでは既知のものであると仮定している。【００５５】
トルクは、上記の駆動力から算出する。図１０は、駆動力オブザーバの構成例を示す図である。ここで、トルクＴは、図に示した構成の駆動力オブザーバ１０００の入出力を逆算することにより得ることができる。すなわち、
Ｔ＝Ｊ・（ｄω／ｄｔ）＋ｒＦｄ
により得ることができる。なお、トルクＴは、車両あたりの全トルクである。
（ただし、Ｔ：トルク［Ｎｍ］、Ｊ：タイヤイナーシャ［Ｎｍｓ2］、ω：タイヤの回転速度［ｒａｄ／ｓ］、ｒ：タイヤ半径［ｍ］）【００５６】
上記各パラメータの数値例としては、たとえば、ρ＝１．２９［ｋｇ／ｍ3］、ＣD＝０．５３０、Ａ＝１．２８［ｍ2］、μｒ＝０．０１８５、ｍ＝３９５［ｋｇ］である。【００５７】
（効率算出について）
図１１は、モータの効率マップを示す図表である。この効率マップ１１００は、横軸の回転速度および縦軸のトルクと効率の関係を示したものである。この効率マップ１１００は、車両に搭載されるモータ毎に特性が異なり、たとえば、あらかじめ近似式として、あるいはテーブル化して図３に記載のＲＯＭ３０２や外部記憶部に記憶される。あるいは通信Ｉ／Ｆ３０４を介して外部のサーバ等から取得することができる。この効率マップ１１００を用いることにより、回転速度とトルクに対応する交点から効率ηを求めることができる。【００５８】
効率ηは下記のように、トルクと回転速度に関する関数として近似式で表現することができる。
η＝ｆ（Ｔ，ω）【００５９】
なお、上記のトルクＴは、車両毎の全トルクであり、車両が一つのモータを備える場合には、一つの効率マップ１１００を利用する。車両が各輪にインホイールモータを備えた複数モータを有する場合には、車輪毎に異なるトルクとなる。たとえば４輪にそれぞれインホイールモータが設けられた場合、単純には全トルクを４で割りそれぞれのモータを駆動するが、カーブや勾配等により、各輪のトルク配分が異なる。このため、このような複数のモータを備えた車両では、モータ数分の効率マップ１１００を備え、各車輪のモータ毎に独立したトルクとなり、対応して異なる効率を求めることになる。【００６０】
（消費エネルギー算出について）
消費エネルギーは、上述した各算出後の速度、トルク、効率に基づき算出される。消費エネルギーＥは、下記式により算出される。【００６１】
【数２】
2013094046.tif 000004
【００６２】
図１２は、算出後の消費エネルギーを示す図表である。横軸は距離、縦軸は電力量であり、図４に示した出発地から目的地までの走行経路４０１を辿ったときに消費されるエネルギー量の積算値が示されている。図には、速度条件として設定された、各信号で止まる（ｓｔｏｐ）の条件と、曲がり角以外の信号では止まらない（ｎｏｎ−ｓｔｏｐ）の条件の消費エネルギーの算出結果を示している。算出された消費エネルギー量は、図１２のような積算量をグラフあるいは数値で表示部等に表示出力したり、装置外部に出力することができる。【００６３】
ここで、選択部１１０は、条件別に算出された消費エネルギーについて常にもっとも大きな値を選択し、出力する。この場合、図１２に示した消費エネルギーについては、各信号で止まる（ｓｔｏｐ）の条件と、曲がり角以外の信号では止まらない（ｎｏｎ−ｓｔｏｐ）の条件の消費エネルギーのうち、各距離でのいずれか高い方（図中常に上方に位置する）の消費エネルギーを選択していく。【００６４】
図１２に示した結果によれば、消費エネルギー量の増加の傾向や程度、および目的地に到達するまでの間に消費する最終的な消費エネルギー量を簡単に知ることができるようになる。【００６５】
特に、選択部１１０で常に高い消費エネルギーを選択する構成とすることにより、各距離での予測した消費エネルギー量を常に実際の消費エネルギー量よりも高く見積もることになる。これにより、実際の走行時に、予測した消費エネルギー量より実際の消費エネルギー量が上回ることがなく、バッテリが残量不足となり走行不能になる等の問題を回避できるようになる。【００６６】
上記の実施例では、車両に消費エネルギー推定装置の全機能を搭載する構成としたが、これに限らない。たとえば、図１および図３に示した構成、すなわち、消費エネルギー推定にかかる構成を外部サーバに設け、車両はサーバと通信する機能だけを有する端末を設ける構成とすることもできる。この場合、サーバが消費エネルギー推定にかかる処理を実行し、車両の端末は、サーバとの間の通信機能と、車両の種別等、車両に搭載したモータを特定できる情報をサーバが検出できるよう構成すればよい。このような構成とすれば、車両側の装置コストおよび処理負担を軽減できるようになる。【００６７】
以上説明したように、車両の予定経路に関する情報と、車両のモータに固有の特性を有する効率マップを用いることにより、車両の走行前の状態で、目的地に至るまでの消費エネルギー量を精度よく予測できるようになる。これにより、予定経路上での適切な充電ポイントを事前に計画することもできるようになる。【００６８】
なお、本実施の形態で説明した方法は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１００  消費エネルギー予測装置
１０１  走行予定経路算出部
１０２  速度算出部
１０３  走行抵抗値算出部
１０４  駆動力算出部
１０５  トルク算出部
１０６  効率マップ取得部
１０７  消費エネルギー算出部
１０８  勾配取得部
１０９  条件設定部
１１０  選択部
３０５  ＧＰＳユニット
３０６  各種センサ
３０７  バス
４０１  走行経路
１０００  駆動力オブザーバ
１１００  効率マップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６−１】
2013094046.tif 000010
【図６−２】
2013094046.tif 000011
【図７−１】
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【図７−２】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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