(57)【要約】【課題】より精度よく簡易的に車両の走行負荷を推定すること。【解決手段】車両Ｃの走行経路についての勾配の標準偏差σＧＲＡを算出し、そのときの加速抵抗を消費エネルギーが等価な勾配抵抗に換算して求めた加速度の標準偏差σＡＣＣを算出し、車両Ｃが走行経路を走行するときの加重平均車速ＶＷを算出し、標準偏差の和σと加重平均車速ＶＷに対応する走行負荷マップにおける値により走行負荷Ｌを推定する。【選択図】図２
2019108013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行負荷を推定する走行負荷推定方法であって、
前記車両が所定の走行経路を走行する場合の経路情報と速度情報が入力されるデータ入力部と、
前記車両の負荷特性情報を記憶するデータ記憶部と、
前記経路情報から前記走行経路の勾配の標準偏差を算出し、前記速度情報から前記走行経路の加速度の標準偏差を算出し、それぞれを加算した加算標準偏差を算出する標準偏差算出部と、
前記速度情報から前記走行経路を走行する場合の前記車両の加重平均車速を算出する加重平均算出部と、
前記負荷特性情報から前記加算標準偏差と前記加重平均車速とに基づいて前記車両が前記走行経路を走行する場合における走行負荷を推定する走行負荷推定部と、を含む、走行負荷推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行負荷を推定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関により駆動される車両の燃費を推定する方法として、車両の走行時に必要となる燃料の出力使用量を走行抵抗要因ごとに算出する方法が知られている。例えば、特許文献１には、当該出力使用量に起因する因子としての転がり出力成分、空力出力成分、加速度出力成分、及び道路勾配に関する因子に基づいて燃費が推定できることが記載されている。
【０００３】
一般的に、車両の燃費又は電費を推定するシステムは、上記のように車両の走行抵抗として、空気抵抗、転がり抵抗、加速抵抗、及び勾配抵抗の４つに起因する走行負荷、すなわち走行に必要となるエネルギー量を推定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１４−５１１９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような車両の走行に必要となるエネルギー量の推定値は、様々な装置・システムに活用することができるため、その推定の精度を高めることが求められている。例えば、事前に推定される走行負荷と実際の走行負荷との差によりドライバーの運転の評価を行うことも可能となる。また、内燃機関により走行する車両では、トラック等の運行管理システムにおいて、より正確な走行負荷を推定することにより、必要となる運行コストをより正確に予測することができる。その他、バッテリ駆動モータにより走行する車両においては、より正確な走行エネルギー量の予測により、走行可能距離を高精度に予測し、ドライバーが適切な充電スケジュールや走行計画を想定することが可能となる。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、より精度よく簡易的に車両の走行負荷を推定することができる走行負荷推定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、本発明に係る走行負荷推定方法は、車両の走行負荷を推定する走行負荷推定方法であって、前記車両が所定の走行経路を走行する場合の経路情報と速度情報が入力されるデータ入力部と、前記車両の負荷特性情報を記憶するデータ記憶部と、前記経路情報から前記走行経路の勾配の標準偏差を算出し、前記速度情報から前記走行経路の加速度の標準偏差を算出し、それぞれを加算した加算標準偏差を算出する標準偏差算出部と、前記速度情報から前記走行経路を走行する場合の前記車両の加重平均車速を算出する加重平均算出部と、前記負荷特性情報から前記加算標準偏差と前記加重平均車速とに基づいて前記車両が前記走行経路を走行する場合における走行負荷を推定する走行負荷推定部と、を含む。
【０００８】
本発明の走行負荷推定方法によれば、走行負荷の要因である空気抵抗、転がり抵抗、加速抵抗、及び勾配抵抗からなる走行負荷を推定する場合において、空気抵抗を算出するための平均車速は、速度ごとの走行距離によって重み付けられた加重平均車速によって算出される。これにより、本発明に係る走行負荷推定方法によれば、空気抵抗が車速の２乗に比例するという物理法則に従って走行負荷を推定するため、走行パターンにおける車速のデータ系列の算術平均を算出する場合と比較して、より精度よく簡易的に車両の走行負荷を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る走行負荷推定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】走行負荷推定装置が実行する処理手順を示すフローチャートである。
【図３】負荷特性情報であるマップの等高線図である。
【図４】車速情報の一部を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。
【００１１】
図１は、本発明に係る走行負荷推定装置１の構成を示すブロック図である。走行負荷推定装置１は、少なくともデータ入力部２、データ記憶部３（走行負荷特性情報を記憶）、標準偏差算出部５、加速抵抗換算部１０、加重平均算出部１１、および走行負荷推定部１９を含むように構成される。
【００１２】
走行負荷推定装置１は、詳細を後述するように、車両Ｃが特定の走行経路を走行する場合の経路情報Ｒｘと速度情報Ｖｘとを含む負荷推定用データＤＥＳＴが与えられることにより、その走行に掛かる走行負荷Ｌ（要求される走行エネルギー量）を推定する。ここで、走行負荷推定装置１は、例えば汎用のＰＣで構成することができるが、車載ＥＣＵなどの組み込み機器のような専用端末、タブレット端末、又はクラウドサーバ等、種々の端末で構成してもよい。尚、走行負荷Ｌの推定は、本実施形態の説明においては１台の端末、すなわち走行負荷推定装置１だけで行なっているが、それぞれの処理を別個の端末で行なってもよい。
【００１３】
データ入力部２は、上記した負荷推定用データＤＥＳＴを走行負荷推定装置１の外部から取得する。例えば、データ入力部２は、入力される各種データを、有線・無線通信によりネットワーク網から取得してもよいし、走行負荷推定装置１に直接接続された外部の記憶媒体から取得してもよい。また、データ入力部２は、キーボード又はテンキー等の入力手段を含んでもよく、入力される各種データの一部が手動で入力されてもよい。
【００１４】
負荷推定用データＤＥＳＴは、走行負荷Ｌを推定する走行経路の経路情報Ｒｘと、当該走行経路を走行するときの速度情報Ｖｘとを含む。経路情報Ｒｘは、推定対象の走行経路の勾配プロファイルであるが、上記した経路情報Ｒｎと同様に、路面標高のデータ系列であってもよく、この場合には路面標高のデータ系列が微分されることにより勾配プロファイルとすることができる。また、速度情報Ｖｘは、車両Ｃが走行経路を走行するときの道のりに沿った速度プロファイル、すなわち走行速度のデータ系列である。そして、走行負荷Ｌは、車両Ｃが経路情報Ｒｘの走行経路を速度情報Ｖｘの走行パターンで走行するときの走行エネルギー量として推定されることになる。尚、速度情報Ｖｘは、車両Ｃが実際に走行経路を走行したときの走行データであってもよいし、走行経路を走行した場合を想定した予測データであってもよい。
【００１５】
データ記憶部３は、データ入力部２が取得した各種データを記憶すると共に、走行負荷特性情報を記憶する。また、データ記憶部３は、上記の各種データの少なくとも一部を、データ入力部２が走行負荷推定装置１の外部から取得する代わりに予めデータベースとして記憶しておいてもよい。
【００１６】
走行負荷特性情報は、詳細を後述するように、車両Ｃの走行時に掛かる走行負荷、すなわち走行エネルギーを走行条件ごとに予め二次元データ配列として纏めた情報である。具体的には、走行負荷特性情報は，実在する道路においていろいろな車速で定速走行した車両負荷の結果を基に，走行条件ごとの走行負荷を二次元数値配列として表現した走行負荷マップである。そのときの道路は，勾配データを基に標準偏差を算出している。ここで、負荷特性情報は、走行負荷についての負荷を推定する対象車両に固有の特性として予め記憶されている。
【００１７】
加速抵抗換算部１０は、負荷推定用データＤＥＳＴの速度情報Ｖｘである車速プロファイルを、エネルギー保存則に基づいて、所定走行パターンで走行した場合の走行エネルギー量が等価な仮想の勾配プロファイルに変換する。
【００１８】
標準偏差算出部５は、負荷推定用データＤＥＳＴの経路情報Ｒｘの勾配の標準偏差σＧＲＡを算出する。また、標準偏差算出部５は、加速抵抗換算部１０により変換された勾配プロファイルに対して標準偏差を算出することにより、加速度の標準偏差σＡＣＣを算出する。そして、標準偏差算出部５は、勾配の標準偏差σＧＲＡと加速度の標準偏差σＡＣＣとを加算して加算標準偏差σＳＵＭを算出する。
【００１９】
加重平均算出部１１は、得られた速度プロファイルから、車速Ｖで走行する区間の距離によって重み付けされる加重平均車速ＶＷを算出する。
【００２０】
走行負荷推定部１９は、データ記憶部３が記憶している負荷特性情報から、上記の加算標準偏差σＳＵＭと加重平均車速ＶＷとに基づいて、対象車両が所定の走行経路を走行する場合に生じる走行負荷を推定する。
【００２１】
図３は、データ記憶部３に記憶される走行負荷特性情報の等高線図の一例である。より詳しくは、図３は、勾配の標準偏差σＧＲＡと車速Ｖとの組み合わせに対して、車両Ｃが各走行条件で１００ｋｍ走行した場合に掛かる走行負荷Ｌ[ｋＷｈ／１００ｋｍ]の大きさを表している。
【００２２】
走行負荷特性情報は、車速Ｖを縦軸、標準偏差σを横軸とする座標の各点に対して勾配負荷、空気抵抗負荷、及び転がり抵抗負荷の和としての走行負荷を計算することにより、二次元数値配列として生成されるマップである。すなわち、走行負荷特性情報は、車両Ｃに固有の走行特性を反映しており、様々な走行条件に対して走行負荷Ｌを読み出すことができる。
【００２３】
次に、走行負荷Ｌの推定を行う処理手順について説明する。図２は、走行負荷推定装置１が実行する処理手順を示すフローチャートである。
【００２４】
図２のフローチャートを参照しながら、経路情報Ｒｘと速度情報Ｖｘとを含む負荷推定用データＤＥＳＴが与えられた場合の走行負荷Ｌの推定方法を説明する。走行負荷推定装置１は、車両Ｃが経路情報Ｒｘで現される走行経路を速度情報Ｖｘによる走行パターンで走行するという走行条件が、走行負荷特性情報のどの座標に対応するかを特定し、その座標における値を走行負荷Ｌの推定値として読み出す。
【００２５】
負荷推定工程においては、まず、データ入力部２は、負荷推定用データＤＥＳＴを取得する（ステップＳ１）。ここで、負荷推定用データＤＥＳＴに含まれる経路情報Ｒｘは、走行負荷Ｌを推定する走行経路の勾配プロファイルである。
【００２６】
また、負荷推定用データＤＥＳＴに含まれる車速情報Ｖｘは、車両Ｃが当該走行経路を走行する場合の走行地点ごとの車速のデータ系列である。図４は、車速情報Ｖｘの一部を模式的に示す説明図である。より具体的には、図４は、車両Ｃが出発地点Ｐ(０)から目的地Ｐ(Ｄ)までの走行において、一定時間間隔で走行地点Ｐ(ｘ)とその時の車速Ｖ(ｘ)を記録した場合の車速プロファイルを部分的に示している。
【００２７】
負荷推定用データＤＥＳＴが取得されると、標準偏差算出部５は、まず勾配プロファイルから直接、路面勾配のデータ系列の標準偏差σＧＲＡを算出する（ステップＳ２）。加速抵抗換算部１０は、負荷推定用データＤＥＳＴに含まれる速度情報Ｖｘの速度プロファイルを、走行に必要なエネルギー量が等価な勾配プロファイルに変換する（ステップＳ３）。より具体的には、加速抵抗換算部１０は、負荷推定対象の走行経路を走行するときの道のりに沿った走行速度のデータ系列である速度プロファイルを微分することにより加速度プロファイルを算出する。また、加速抵抗換算部１０は、位置エネルギーと運動エネルギーとの和が一定であるとする式（１）のエネルギー保存則に基づき、速度Ｖの変化（すなわち加速度）を路面標高ｈの変化（すなわち路面勾配）に換算する。
Ｍｇｈ＋１/２・ＭＶ２＝ｃｏｎｓｔ  …（１）
【００２８】
加速抵抗換算部１０が路面標高ｈの変化としての勾配プロファイルを算出したデータと、負荷推定用データＤＥＳＴに含まれる経路情報Ｒｘを合算し、合算勾配プロファイルを作成する。標準偏差算出部５は、算出された合算勾配プロファイルのデータ系列の標準偏差σＡＣＣを算出する（ステップＳ４）。このとき算出された標準偏差σＡＣＣは、速度情報Ｖｘの速度プロファイルにおける加減速の激しさを見積もる指標と見ることができ、値が大きいほど走行時の加速抵抗が大きいことになる。つまり、負荷推定工程においては、速度情報Ｖｘにより求まる加速度プロファイルから加速抵抗による負荷を逐次算出するのではなく、加速度プロファイルを換算した勾配プロファイルの標準偏差σＡＣＣを算出している。これにより、勾配抵抗による負荷と加速抵抗による負荷とを纏めた標準偏差の和σＳＵＭ（＝σＧＲＡ＋σＡＣＣ）により走行負荷特性情報の横軸の座標を特定することができる（標準偏差算出ステップ）。
【００２９】
また、上記の加速抵抗と勾配抵抗の標準偏差をそれぞれ算出した後に標準偏差の和により算出する方法の他、加速抵抗と勾配抵抗を合算し，合算勾配プロファイルで標準偏差を算出してもよい。
【００３０】
一方、走行負荷特性情報の縦軸の座標は、速度プロファイルにおける平均の車速Ｖとして特定される。但し、車両Ｃが速度Ｖで走行した場合の空気抵抗は、速度の２乗に比例して増加する。このため、加重平均算出部１１は、速度プロファイルのデータ系列を単純な算術平均として求めるのではなく、車速Ｖで走行する距離によって重み付けした加重平均車速ＶＷを算出することで走行負荷特性情報の縦軸の座標を特定する（ステップＳ５、加重平均算出ステップ）。
【００３１】
より具体的には、加重平均車速ＶＷは、図４に示すよう走行地点Ｐ(ｘ)における車速Ｖ(ｘ)と、次に記録を行う走行地点Ｐ(ｘ＋１)における車速Ｖ(ｘ＋１)との平均速度Ｖｍ(ｘ)に対し、走行地点Ｐ(ｘ)から走行地点Ｐ(ｘ＋１)までの区間ｄ(ｘ)を重み付ける二乗平均平方根として、下記の式（２）のように算出することができる。尚、式（２）の平方根内の分母は、出発地点Ｐ(０)から目的地Ｐ(Ｄ)までの距離である。
【数１】
2019108013.tif 000003
【００３２】
これにより、走行負荷推定装置１は、経路情報Ｒｘ及び車速情報Ｖｘの走行条件に対応する走行負荷特性情報の座標を特定し、その座標における値を読み出すことで走行負荷Ｌを推定することができる（ステップＳ６）。例えば、経路情報Ｒｘ及び車速情報Ｖｘから求まる標準偏差σ（＝σＧＲＡ＋σＡＣＣ）がσｍ、車速情報Ｖｘから求まる加重平均車速ＶＷがｖｍであった場合、図３の走行負荷特性情報から、走行距離１００ｋｍ当りの走行負荷Ｌは、１００ｋＷｈであると推定される。尚、単純な算術平均として求めた平均車速を用いた場合には、空気抵抗負荷ＬＡＩＲの大きさが過小評価され、走行負荷Ｌの推定精度を低下させてしまうことになる。
【００３３】
具体的には、空気抵抗は、車両Ｃの車速Ｖの二乗に比例して増大するため、走行負荷推定部１９が負荷特性情報から走行負荷を読み出すときに、車速プロファイルにおける車速の算術平均ではなく、上記した加重平均車速ＶＷが適用される。これにより、走行負荷推定部１９は、車速Ｖの二乗に比例する空気抵抗を過小評価することなく、空気抵抗による走行負荷を精度よく推定することができる。
【００３４】
さらに、車両Ｃの走行に伴う走行抵抗のうち、転がり抵抗については、車両Ｃの車両重量Ｍに比例し、加算標準偏差σＳＵＭ及び加重平均車速ＶＷに影響されないため、本実施形態においては負荷特性情報の各走行条件に対して一様な負荷成分として走行負荷Ｌに含まれている。尚、転がり抵抗は、予め負荷特性情報には含めず、走行負荷Ｌを推定するタイミングで別途算出して加算してもよく、この場合には、車両の積載物による車両重量の増加を加味して走行負荷Ｌを推定できるため、走行負荷Ｌの推定精度がより向上する。
【００３５】
以上のように、本発明に係る走行負荷推定方法は、空気抵抗に係る車速Ｖを特定する際に加重平均車速ＶＷによってその平均車速を算出している。これにより、本発明に係る走行負荷推定方法によれば、空気抵抗が車速の２乗に比例するという物理法則に従って走行負荷Ｌを推定するため、より精度よく車両Ｃの走行負荷Ｌを推定することができる。
【００３６】
そして、本発明に係る走行負荷推定方法は、負荷推定用データＤＥＳＴとして与えられる経路情報Ｒｘ及び速度情報Ｖｘが、車両Ｃが実際に走行経路を走行したときの走行データであってもよいし、走行経路を走行した場合を想定した予測データであってもよい。このため、本発明に係る走行負荷推定方法によれば、例えば、車両Ｃの走行中において、出発地点から現在地までの走行データに基づいて、走行に必要であったエネルギー消費量の推定値を算出し、また、実際に消費されたエネルギー消費量とを比較することで、車両Ｃの走行中にエコドライブの運転評価を行うことができる。このとき、加速抵抗に伴う加速抵抗負荷の成分だけを算出することにより、ドライバーの運転操作に起因するエネルギー消費量だけを評価することもできる。
【００３７】
また、本発明に係る走行負荷推定方法によれば、例えば、現在地から目的地までの走行パターンを予測することにより、目的地まで走行した場合のエネルギー消費量を見積もることができ、より正確な運行スケジュール管理が可能になる。さらに、本発明に係る走行負荷推定方法によれば、例えば、現在地から目的地までの経路が複数ある場合に、それぞれの経路を走行した場合の走行パターンを予測することにより、最も走行抵抗Ｌが少ない経路を選択することでエネルギー消費量を抑制する走行が可能となる。
【００３８】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、図３で示す走行負荷マップの各座標における走行負荷Ｌが転がり抵抗負荷ＬＲＯＬの抵抗成分を含んでいるが、これは走行負荷マップ上においては一様であるため、走行負荷マップから除外して走行負荷Ｌの推定時に別途加味してもよい。また、上記の実施形態では、車速情報Ｖｘが走行地点Ｐ(ｘ)とその時の車速Ｖ(ｘ)を一定時間間隔で記録した場合の車速プロファイルとして説明したが、一定距離ごとに記録した車速プロファイルであってもよく、この場合には加重平均車速ＶＷを計算する重み付けの区間ｄ(ｘ)が走行地点によらず一定となる。
【符号の説明】
【００３９】
１  走行負荷推定装置
５  標準偏差算出部
１０  加速抵抗換算部
１１  加重平均算出部  
１９  走行負荷推定部  
【図１】
2019108013.tif 000004
【図２】
2019108013.tif 000005
【図３】
2019108013.tif 000006
【図４】
2019108013.tif 000007