WO2019030976A1 - 制御計画作成装置、制御計画作成方法及び制御計画作成システム - Google Patents
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- G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
Definitions
- the present invention relates to a technology of creating a control plan of a vehicle.
- Hybrid vehicles that travel using both fuel energy such as gasoline and electrical energy such as a motor are in widespread use.
- Hybrid vehicles have various operation modes such as a mode of traveling only by fuel energy, a mode of traveling only by electrical energy, and a mode of traveling by using both. This operation mode can be switched as appropriate depending on the road conditions, the remaining battery capacity, and the like.
- the determination of the energy efficiency includes a method of determining from the traveling speed history of the other vehicle in each section of the route, information such as the inclination of the road, and the like.
- Patent Document 1 discloses a control plan in which the energy efficiency is further improved by identifying the traveling speed history of the other vehicle only for the vehicle close to the target vehicle to be subjected to the control plan and determining the energy efficiency. Techniques for making are disclosed.
- An object of the present invention is to create a control plan capable of obtaining higher energy efficiency in view of such a situation.
- a travel route calculation unit that calculates a travel route to a destination of a target vehicle to be a target of a control plan, and a travel plan that acquires a travel plan of another vehicle other than the target vehicle.
- An energy consumption amount for calculating a predicted value of the energy consumption amount for each operation mode of each section of the target vehicle based on the acquisition section, the section division section that divides the travel route into each section, and the acquired travel plan of the other vehicle Control plan creation that selects the operation mode of each section under the condition that the energy consumption amount on the whole travel route decreases based on the calculation part and the predicted value of the energy consumption amount calculated, and creates the control plan of the target vehicle And a unit. It is characterized by
- FIG. 1 is a block diagram of a control plan creation device of a first embodiment. It is an example of the planned traveling speed of the target vehicle calculated by the energy consumption calculation unit of the first embodiment. It is an example of the control plan which the control plan preparation part for every section of Embodiment 1 creates, a planned traveling speed, and a road gradient. 5 is a flowchart showing the operation of the control plan creation device of the first embodiment.
- FIG. 1 is a hardware configuration diagram showing a configuration of a control plan creation device of a first embodiment. It is an example of the planned traveling speed of the target vehicle calculated by the energy consumption calculation unit of the second embodiment. 7 is a flowchart showing the operation of the control plan creation device of the second embodiment.
- FIG. 1 is a block diagram of a control plan creation device of a first embodiment. It is an example of the planned traveling speed of the target vehicle calculated by the energy consumption calculation unit of the first embodiment. It is an example of the control plan which the control plan preparation part for every section of Embodiment 1 creates,
- FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a control plan calculated from each planned traveling speed in the second embodiment.
- FIG. 20 is a schematic diagram of simulation evaluation in each control plan of the second embodiment.
- FIG. 10 is a flowchart of selection of a control plan of a target vehicle according to Embodiment 2.
- FIG. It is a structure part of the control-plan production apparatus of Embodiment 3, and an information management server.
- 15 is a flowchart showing the operation of the control plan creation device of the third embodiment.
- 15 is a flowchart showing the operation of the information management server of the third embodiment.
- Embodiment 1 The control plan creation device 100 according to the present invention is widely applicable to a vehicle having a control plan that determines the operation mode of each section of the traveling route.
- a vehicle having an operation mode in which the fuel energy and the electric energy are used as the power source and the power source is selected will be described.
- the operation mode includes an “EV (Electric Vehicle) mode” which is driven by a motor (electric motor) driven using stored electric power, an “engine mode” which is driven only by an engine using fuel as an energy source, and a motor “HEV (Hybrid Electric Vehicle) mode” that runs on both engines, “Engine + power generation mode” that stores the power obtained by turning the generator with the engine, and using kinetic energy for downhill and deceleration generate electricity It is called “regeneration mode” which stores electric power obtained and “inertial travel mode” which travels by inertia.
- EV Electric Vehicle
- engine mode which is driven only by an engine using fuel as an energy source
- HEV Hybrid Electric Vehicle
- Engine + power generation mode that stores the power obtained by turning the generator with the engine, and using kinetic energy for downhill and deceleration generate electricity It is called “regeneration mode” which stores electric power obtained and “inertial travel mode” which travels by inertia.
- the present invention is not limited to this.
- it may be an operation mode such as a sports mode of a car, and is not limited to this as long as it is an operation mode in which the efficiency of energy consumption of the vehicle changes by controlling the engine of the vehicle.
- the control plan creation device 100 creates a control plan that identifies which section of the travel route of the vehicle travels in which operation mode.
- the control plan creation device 100 may perform automatic operation control based on the created control plan, or display the created control plan on a screen or the like so as to inform the driver operating the vehicle of the control plan. May be When the control plan is displayed on the screen, the driver operates while referring to the control plan.
- the vehicle device control unit 106 controls the vehicle device 120 such as a motor, an engine, and a generator of the vehicle.
- the motor can function as a generator (regenerative brake) that regenerates electric power when the vehicle decelerates.
- the vehicle device 120 to be controlled may include a device such as an air conditioner that does not directly relate to the operation mode of the vehicle but affects the energy consumption of the vehicle.
- the control plan creation device 100 is installed in the target vehicle that is the target of the control plan, but is not limited to this.
- the place where the control plan creation device 100 is installed may be outside the vehicle.
- the control plan creation device 100 uses the control plan of other vehicles other than the received target vehicle. Then, a control plan of the target vehicle is created and transmitted to the target vehicle.
- the target vehicle receives the control plan, the target vehicle performs processing such as automatic driving control and screen display based on the received control plan. Details of the case where the control plan creation device 100 is installed outside will be described in a third embodiment.
- FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a control plan creation device 100 according to the first embodiment.
- the control plan creation device 100 includes a travel route calculation unit 101, a travel plan acquisition unit 102, a section division unit 103, an energy consumption calculation unit 104, a control plan creation unit 105, a vehicle equipment control unit 106, The present position acquisition unit 107 is included.
- the control plan creation device 100 is connected to an external information management server 10, and the information management server 10 is configured of a travel plan database 11 for managing a travel plan of each vehicle.
- the vehicle device control unit 106 is connected to the vehicle device 120.
- the vehicle device 120 is controlled by the vehicle device control unit 106.
- the travel plan database 11 is installed in the information management server 10, but is not limited to this form.
- the travel plan database 11 may be installed in the control plan creation device 100. Further, the travel plan of the other vehicle to be acquired may be acquired directly from the other vehicle.
- the travel route calculation unit 101 calculates the travel route from the departure place (current position) of the target vehicle to the destination (arrival place) using map data.
- the travel route calculation unit 101 can also calculate, in addition to the travel route, the estimated arrival time to the destination from the departure time from the departure point.
- the information on the travel route of the target vehicle output by the travel route calculation unit 101 includes information such as altitude information (i.e., slope information) of each road included in the route.
- the travel route calculation unit 101 may acquire the information calculated by the external navigation device without calculating the travel route, the departure time, the estimated arrival time, and the like of the target vehicle by itself.
- the travel plan acquisition unit 102 acquires travel plans of other vehicles managed by the travel plan database 11.
- the travel plan of the other vehicle to be acquired is based on the departure time of the target vehicle obtained by the travel route calculation unit 101 and each transit time of the travel route calculated from the estimated arrival time and the travel route of the target vehicle.
- the planned travel speed of another vehicle scheduled to travel on the same route at the same time is acquired.
- the same route means a route overlapping with the travel route of the target vehicle.
- the start point and the end point of the travel route of the other vehicle do not have to completely coincide with the start point and the end point of the target vehicle.
- Acquisition of a travel plan may be acquired directly from another vehicle, and the method of acquisition is not limited.
- the travel plan speed is acquired as the travel plan in the present embodiment, the travel plan speed is not limited to this, and the travel plan is not limited as long as it is information that represents the travel plan and can calculate the energy consumption.
- the planned travel speed refers to the planned travel speed. The speed is associated with the route, and it is planned where and how fast the route is.
- the section dividing unit 103 divides the traveling route into a plurality of sections at which the switching timing of the operation mode is reached.
- the section may be determined by dividing it into a section at a certain distance, by dividing the target vehicle into a section by a distance at which the target vehicle can travel in a predetermined time, dividing by a road branch point and dividing it as a section From road information on the road such as slope information of the route, it may be divided into sections for each road classification, and is not limited. Further, from the planned traveling speed calculated by the traveling route calculation unit 101, a section in which the planned traveling speed is constant to some extent may be set as one section.
- the method of dividing into sections is not particularly limited.
- the division timing of the section divides the section after calculating the planned traveling speed
- the planned traveling speed may be calculated after dividing the section without limitation.
- the energy consumption calculation unit 104 calculates a scheduled traveling speed at each position of the target vehicle based on the traveling plan (traveling planned speed) acquired by the traveling plan acquisition unit 102.
- a calculation method of the planned traveling speed of the target vehicle an average value of the planned traveling speeds of a plurality of other vehicles is used.
- the present invention is not limited to this calculation method, and the planned traveling speed may be calculated by another method.
- the calculated planned traveling speed is divided in correspondence with the divided sections.
- the energy consumption calculation unit 104 calculates a predicted value of the energy consumption for each operation mode of each section while the target vehicle travels from the departure place to the destination based on the planned traveling speed.
- the energy consumption can be calculated by a general method using a predetermined equation or characteristic data.
- the energy consumption refers to the amount of energy consumed during traveling, and is a combination of the fuel consumption necessary for driving the engine and the power consumption necessary for driving the motor.
- the present invention is not limited to this, and only the power consumption or only the fuel consumption may be used as the energy consumption.
- the fuel consumption and the power consumption are converted into values having a common unit and summed up accordingly.
- the required energy amount is calculated from the driving force by calculating the driving force necessary for traveling from the gradient information of each road included in the traveling route, the planned traveling speed of the road, and the vehicle information (specification of the vehicle such as dimensions and weight). it can.
- the fuel consumption rate can be specified from a fuel consumption rate map called BSFC (Brake Specific Fuel Consumption) representing the relationship between engine torque, rotational speed, output and fuel consumption, which is characteristic data.
- BSFC Fuel Specific Fuel Consumption
- the fuel consumption of each section can be specified by obtaining the engine torque, the number of revolutions, the output and the like from the road information on the traveling route and the planned traveling speed and applying it to the BSFC.
- the following example describes how to calculate the energy consumption in each operation mode.
- the power consumption is 0, and the fuel consumption can be specified using, for example, the BSFC as described above.
- the required energy is shared between electricity and fuel.
- the output of the engine is set to a value at which the torque and rotational speed of the engine are most efficient in the BSFC, and the output of the motor is set to cover the amount of energy which is not sufficient by the output of the engine alone.
- the fuel consumption can be specified from the thus-set engine torque, rotational speed, and output using the BSFC.
- the amount of power consumption can be obtained as a value obtained by subtracting the amount of energy output from the engine from the required amount of energy by the efficiency of the motor or inverter.
- the amount of fuel consumption can be calculated from the torque, the number of revolutions, and the output of the engine set as such, using BSFC. Further, the power consumption can be obtained as a value obtained by multiplying the efficiency of the generator or the inverter by a negative value corresponding to the amount of power that can be generated by the surplus engine output.
- the outputs of the engine and motor are 0, and only power regeneration is performed. Therefore, the fuel consumption is 0, and the power consumption can be obtained as a negative value corresponding to the amount of power generated by the regenerative brake using the motor.
- the amount of power generation by the regenerative brake can be calculated by the same method as the amount of power consumption in the “EV mode”, the positive / negative or multiplication / division of the efficiency is reversed.
- the outputs of the engine and motor are zero, and no power regeneration is performed, so both the power consumption and the fuel consumption are zero.
- the present invention is not limited to this, and the method is not limited as long as the energy consumption can be calculated.
- the control plan creation unit 105 creates a control plan so as to further reduce the energy consumption. Specifically, based on the calculated predicted value of the energy consumption, the control plan creation unit 105 selects the operation mode of each section under the condition that the energy consumption along the entire travel route decreases, create.
- the conditions under which the energy consumption of the object vehicle in the entire travel route decreases before and during the traveling of the object vehicle are, for example, the conditions closest to a specific target value that can further reduce the energy consumption, It refers to conditions that minimize consumption.
- a control plan is created to satisfy such conditions.
- conditions may be defined to further reduce electrical energy, conditions may be defined to further reduce fuel energy, and conditions may be defined to further reduce both. . This allows the selection of a more energy efficient mode of operation.
- control plan creation unit 105 will be described in more detail.
- the energy consumption of the vehicle varies with the operating mode. Therefore, based on the energy consumption amount in each operation mode required to travel each section calculated by the energy consumption amount calculation unit 104, the control plan creation unit 105 consumes the energy consumption of the target vehicle in the entire traveling route. A combination of operation modes in each section is selected so as to satisfy the condition that the amount decreases. Then, the control plan creation unit 105 outputs the assignment of the operation mode of each section thus selected as a control plan of the vehicle device 120.
- control plan creation unit 105 places each operation mode in each section in a round robin manner, and the condition closest to a specific target value that can further reduce the energy consumption, the energy consumption is the smallest.
- the remaining battery capacity including the remaining battery capacity obtained by regeneration
- exclude for that amount The way is not limited.
- How to select the operation mode to further reduce energy consumption is to select the operation mode in which the calculated predicted value of energy consumption is the smallest in each section under the condition that the energy consumption is the minimum. Then, a control plan of a target vehicle that satisfies the condition that the energy consumption of the entire travel route is minimized may be created.
- the current position acquisition unit 107 is a target based on the relative position found from the absolute position (latitude and longitude) of the target vehicle acquired from the GPS (Global Positioning System) and the information (sensor information) acquired by the speed sensor and the direction sensor of the target vehicle. Calculate the current position of the vehicle.
- the current position of the target vehicle calculated by the current position acquisition unit 107 is used for processing in which the travel route calculation unit 101 calculates a travel route, processing in which the vehicle device control unit 106 determines a section in which the target vehicle exists.
- the vehicle device control unit 106 controls the vehicle device 120 according to the current position of the vehicle acquired by the current position acquisition unit 107 in accordance with the control plan (allocation of the operation mode of each section) of the vehicle device 120 output by the control plan creation unit 105. To switch the operation mode.
- FIG. 2 shows an example of the planned traveling speed of the target vehicle calculated by the energy consumption calculation unit 104 according to the first embodiment of the present invention.
- the energy consumption amount calculation unit 104 calculates a planned traveling speed of one target vehicle from a plurality of planned traveling speeds of another vehicle as shown in FIG.
- the calculation method is as described above.
- the planned traveling speed of the target vehicle is calculated by taking an average value of a plurality of planned traveling speeds of other vehicles.
- the planned traveling speed is not calculated for each section but continuously calculated for the position as shown in FIG.
- the present invention is not limited to this.
- the average planned traveling speed in each section may be taken as one planned traveling speed.
- the present invention is not limited to this, and calculation of a plurality of planned travel speeds may be performed. This will be described later in mode 2.
- FIG. 3 shows an example of a section created by the section dividing unit 103 and the control plan creating unit 105, a control plan, a planned traveling speed, and a road gradient.
- the section is divided into 10 sections D1 to D10, the number of sections varies depending on how the section 103 divides the sections, and the number of sections is not limited to this.
- the traveling speed and the road gradient are represented by curves, but respectively represent the instantaneous planned traveling speed at one point in the traveling route and the road gradient.
- the values of speed and gradient information are managed at this time in this way, but the present invention is not limited to this, and the average may be taken in each section to obtain one value.
- the energy consumption is calculated from the information on the planned traveling speed and the road gradient, and the operation mode is determined for each section. The section is also divided by the road slope.
- FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the control plan creation device 100. The operation of the control plan creation device 100 will be described along the flowchart.
- the travel route calculation unit 101 searches for a travel route from the departure location (current location) to the set destination. (Step S101).
- the setting of the destination may be performed by the user of the vehicle using the user interface, or may be automatically performed by the travel route calculation unit 101 estimating the destination from the past travel history and the like. .
- the travel plan acquisition unit 102 acquires travel plans of other vehicles scheduled to travel on the same travel route (step S102).
- the timing of acquiring the travel plan be the case of creating a control plan of the target vehicle, it is not limited to this, and the travel plan of another vehicle may be acquired in advance.
- the travel plan of the other vehicle to be acquired is better as long as it is the same travel route as the target vehicle as described above and the same time as the scheduled travel time of the target vehicle.
- the energy consumption calculation unit 104 calculates a planned traveling speed on the traveling route based on the traveling plan (traveling planned speed) of the other vehicle (step S103). Then, the section dividing unit 103 divides the traveling route of the target vehicle into a plurality of sections (step S104).
- a method of dividing the traveling route there is a method as described above, and it is arbitrarily divided. In the case where division of the section is not controlled based on the planned traveling speed, control may be performed so as to calculate the planned traveling speed after dividing the section, and there is no limitation.
- the energy consumption calculation unit 104 divides the calculated planned traveling speed into sections in correspondence with each other (step S117).
- the energy consumption calculation unit 104 calculates the energy consumption of each operation mode of each section based on the divided planned traveling speeds.
- control plan creation unit 105 creates the control plan of the vehicle device 120 by assigning the operation mode of each section so as to satisfy the condition that the energy consumption of the target vehicle in the entire travel route decreases. (Step S106).
- Step S106 the details of the process of creating the control plan of the vehicle device 120 performed in step S106 will be described.
- step S106 the control plan creation unit 105 determines the assignment of the operation mode of each section to create a control plan so as to satisfy the condition that the energy consumption of the entire travel route of the target vehicle decreases.
- the condition under which the energy consumption decreases is a condition under which the energy consumption can be further suppressed.
- the control plan creation unit 105 selects the operation mode of each section under the condition that the energy consumption over the entire travel route decreases. .
- condition that reduces the energy consumption may be a condition that minimizes the energy consumption of the entire traveling route, but is not limited to this, as long as the energy consumption is lower, for example, the energy consumption is more It may be a condition for setting a lower target value.
- the method of determining the allocation of the operation mode may be a method of comparing the operation modes that can be allocated to the sections in a round-robin manner and selecting a combination that meets the defined conditions. Also, combination selection may be made such that the energy consumption over the entire travel route is lower using a method generally known as a solution to the so-called "combination optimization problem". The assignment of the operation mode of each section determined in this manner is the control plan of the target vehicle.
- the control plan creation unit 105 assigns an operation mode such that the condition for reducing the energy consumption is satisfied while keeping such constraints.
- the control plan creation unit 105 selects the HEV mode or the engine mode as appropriate.
- the vehicle device control unit 106 may control to switch to the HEV mode or the engine mode as appropriate. This is the explanation of the creation of the control plan. The explanation from here will be the explanation for causing the target vehicle to travel based on the control plan.
- the vehicle device control unit 106 recognizes which section on the traveling route the target vehicle is on the basis of the current position of the target vehicle acquired by the current position acquisition unit 107, and the target vehicle is new. It is determined whether or not the vehicle has entered a section (the section following the currently traveled section in the travel route divided into a plurality of sections) (whether the section boundary has been passed) (step S107). When the target vehicle enters a new section (YES in step S107), the vehicle device control unit 106 switches the operation mode of the target vehicle as needed according to the control plan of the vehicle device 120 (step S108). If the target vehicle is not in a new section (NO in step S107), the vehicle device control unit 106 maintains the current operation mode. Then, the vehicle device control unit 106 controls the vehicle device 120 according to the current operation mode (step S109).
- step S110 the vehicle device control unit 106 checks whether the target vehicle has arrived at the destination of the travel route. If the target vehicle has arrived at the destination of the travel route (YES in step S110), this flow ends. If it has not arrived (NO in step S110), the process returns to step S107.
- FIG. 5 is a hardware configuration diagram showing the configuration of the control plan creation device 100.
- the control plan creation device 100 includes an input interface 201, a CPU (Central Processing Unit) 202, a storage device 203, and an output interface 204.
- the interface is hereinafter referred to as IF.
- the control plan is stored in the storage device 203, and functions of the traveling route calculation unit 101, the section division unit 103, the energy consumption calculation unit 104, the control plan creation unit 105, the vehicle equipment control unit 106, the current position acquisition unit 107, etc. It is realized by the CPU 202 executing a program.
- the travel plan acquisition unit 102 includes an input IF.
- the created control plan is output from the output IF.
- the IF is a wired port such as a cable port, a USB port, a port for direct connection, and a port for a wireless network.
- the storage device 203 is a storage medium such as an HDD, an SSD, or a flash memory.
- the feature of the present invention is that the planned traveling speed of the target vehicle in each section is determined based on the acquired traveling plan (traveling planned speed) of the other vehicle, and the energy consumption amount is calculated based on the planned traveling speed of the target vehicle. It is to make a control plan of each section so that it decreases.
- the control plan creation device 100 as described above can create its own more efficient control plan using control plans of other vehicles, and can reduce more energy consumption.
- one planned traveling speed of the target vehicle used to calculate the energy consumption of each operation mode of each section is calculated from a plurality of planned traveling speeds of other vehicles.
- the planned traveling speed of the target vehicle is used to select the optimized operation mode in each section, and need not be one.
- an appropriate operation mode of each section can be selected from a plurality of planned traveling speeds of the target vehicle.
- the plurality of scheduled traveling speeds refers to calculating a plurality of types of candidates for the scheduled traveling speeds.
- the configuration and operation of the control plan creation device 100 according to the second embodiment are the same as the method of calculating the energy consumption of the energy consumption computing unit 104 and the method of creating the control plan of the vehicle device 120 of the control plan creating unit 105. Since this embodiment is the same as the first embodiment, the description here is omitted.
- FIG. 6 is an example of the planned traveling speed of the target vehicle calculated by the energy consumption calculation unit 104 according to the second embodiment of the present invention.
- the energy consumption amount calculation unit 104 calculates a plurality of travel scheduled speeds of the target vehicle from the plurality of travel planned speeds of the other vehicle as shown in FIG. In the present embodiment, the planned traveling speed is not calculated for each section, but is continuously calculated for the position as shown in FIG.
- the planned travel speeds of the plurality of other vehicles are used as the plurality of planned travel speeds of the target vehicle as they are.
- a set of approaching speeds may be taken as an average to be a plurality of planned traveling speeds of the target vehicle, and if there are a plurality of planned traveling speeds, the calculation method thereof is not limited.
- FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the control plan creation device 100 of the second embodiment.
- steps S103a, S111, and S112 which are contents different from FIG. 4 will be described.
- one planned travel speed is calculated in step S103, but in the second embodiment, the energy consumption calculation unit 104 calculates a plurality of planned travel speeds of the target vehicle from the acquired control plan of the other vehicle.
- the acquired planned traveling speeds of the plurality of other vehicles may be used as the plurality of planned traveling speeds of the target vehicle as they are, or several of the planned traveling speeds of the plurality of other vehicles may be randomly selected. It may be selected as a plurality of planned traveling speeds of the target vehicle.
- the speed of the upper limit value of the planned travel speed to be calculated is set in advance, and the travel plan speed within the range of the speed of the upper limit value among the acquired travel plan speeds of the plurality of other vehicles It may be selected as the planned traveling speed, and the way of calculating the plurality of planned traveling speeds of the target vehicle is not limited.
- step S111 the control plan creation unit 105 checks whether or not control plans at all calculated planned travel speeds have been created. If control plan creation unit 105 has created control plans for all planned travel speeds (YES in step S111), one is selected from the operation modes of the created plurality of control plans (step S112).
- control plan creation unit 105 selects the operation mode of the control plan
- the present invention is not limited to this, and the control plan itself may be selected, or other elements of the control plan are selected. You may If control plan creation unit 105 has not created a control plan for all planned traveling speeds (NO in step S111), the process returns to step S105.
- to create a control plan for all planned travel speeds means selecting the operation mode of each section in which the energy consumption along the entire route is smaller for each of a plurality of planned travel speeds. .
- the most frequent operation mode is selected as the operation mode of each section among the plurality of operation modes of each section selected for each of the plurality of scheduled travel speeds (decision by majority decision).
- the travel route is divided into the same sections at each scheduled travel speed.
- working plan speed was described, the preparation method of the control plan from several driving
- FIG. 8 is a diagram showing an example of a control plan calculated from each planned traveling speed.
- FIG. 8 shows the control plan of each planned traveling speed created up to step S112.
- each of a plurality of planned traveling speeds is called with a number such as planned traveling speed 1 and planned traveling measure 2 and an example is shown up to the planned traveling speed n. Since a control plan is created for each planned traveling speed, the number of control plans in FIG. 8 is n.
- the control plan creation unit 105 selects a control plan of the target vehicle from among the plurality of control plans in order to create a control plan of the target vehicle.
- FIG. 9 is a schematic diagram of simulation evaluation in each control plan.
- FIG. 9 schematically shows a flow of performing a simulation evaluation of the energy consumption amount in the control plan at another planned travel speed other than the planned travel speed used to create the control plan.
- the control plan creation unit 105 creates a control plan for each planned travel speed.
- the energy consumption calculation unit 103 simulates the energy consumption using another planned traveling speed other than the planned traveling speed used to create the control plan, and calculates a simulation evaluation result.
- the control plan creation unit 105 selects an operation mode in each final section of the target vehicle, that is, a control plan based on the simulation evaluation result.
- the energy consumption calculation unit 103 simulates the control plan calculated at the planned traveling speed 1 with the planned traveling measures 2 to n other than the planned traveling speed 1, respectively, and specifically records Calculate the simulation evaluation result, which is a collection of The energy consumption calculation unit 103 then simulates at the planned traveling speed 1 and the planned traveling speed 3 to n even for the control plan calculated at the planned traveling speed 2, and the control plan calculated at the planned traveling speed n Repeat the simulation.
- a record is a record of the energy consumption of the entire travel route simulated at each scheduled travel speed.
- the simulation evaluation result has n-1 simulation results, since each of the planned traveling speeds is simulated at a planned traveling speed other than the planned traveling speed used to calculate the control plan. Since the calculation of the simulation evaluation result is repeated n times for each planned traveling speed, the whole simulation result is a collection of n ⁇ (n ⁇ 1) records of the simulation results.
- control plan creation unit 105 determines the operation mode of each section at which the planned traveling speed, that is, whether the control plan is more efficient, and selects the final control plan of the target vehicle. Do. Next, the method of selecting the final control plan of the target vehicle from the simulation evaluation result will be specifically described.
- the first method is to use the average value of the simulation evaluation results.
- the control plan creation unit 105 calculates the average value of the records in the simulation evaluation result for each simulation evaluation result.
- the control plan creation unit 105 selects the control plan of the simulation evaluation result with the smallest average value as the final control plan of the target vehicle.
- the second method is a method of using the largest energy consumption record among the records in each simulation evaluation result.
- the control plan creation unit 105 specifies the maximum value of each simulation evaluation result.
- the control plan creation unit 105 compares the maximum values with one another, and the control plan of the simulation evaluation result for which the maximum value is minimum, ie, the maximum energy consumption amount is minimum, is finally controlled for the target vehicle. Choose as a plan.
- the third method is a method of using the record of the minimum energy consumption among the records in each simulation evaluation result.
- the control plan creation unit 105 specifies the minimum value of each simulation result.
- the control plan creation unit 105 compares the minimum values with one another, and the control plan of the simulation evaluation result for which the minimum value is minimum, ie, the minimum energy consumption amount is maximum, is finally controlled for the target vehicle. Choose as a plan.
- FIG. 10 is a flowchart of selection of a control plan of a target vehicle.
- the method of selecting the control plan of the final target vehicle of the target vehicle, that is, the plan of the operation mode in each section of the target vehicle will be described along the flowchart. This flowchart is continued after the result of step S111 in FIG. 7 is YES.
- the energy consumption calculation unit 103 acquires the operation mode in each section of the planned traveling speed to be evaluated which has not been evaluated yet, that is, the control plan (step S201). Next, the energy consumption calculation unit 103 acquires one from the planned traveling speed other than the planned traveling speed used to create the control plan to be evaluated (step S202). Next, the energy consumption calculation unit 103 uses one of the acquired other planned traveling speeds and the operation mode in each section in the control plan to be evaluated, among the acquired other planned traveling speeds. The energy consumption amount over the entire travel route in one of the two is calculated (step S203). That is, one of the records in the simulation evaluation result is calculated.
- the energy consumption calculation unit 103 temporarily stores the calculated energy consumption (step S204).
- the energy consumption calculation unit 103 checks whether the energy consumption of the entire traveling route has been calculated at all other planned traveling speeds (step S205). If the energy consumption calculation unit 103 has not calculated the energy consumption of the entire traveling route at all other planned traveling speeds, the process returns to step S202, and if it is calculated, the process proceeds to step S206, and all control It is checked whether the operation mode in each section of the plan has been evaluated (step S206). That is, the energy consumption calculation unit 103 confirms whether evaluation (simulation evaluation) is performed in all of the plurality of control plans calculated for each planned travel speed.
- control plan creation unit 105 selects a control plan (step S207).
- the way of selection is as described above. Any of three methods may be selected, and it is not limited to this method.
- an average value of energy consumption corresponding to the operation mode is calculated, and the calculated average value is minimum (for example, fuel in each operation mode) Select the operation mode that minimizes the average value of energy consumption).
- control plan creation unit 105 selects an operation mode in which the maximum value of the energy consumption is the smallest (for example, the maximum value of the fuel energy consumption in each operation mode may be the smallest) among the plurality of operation modes. May be Further, the control plan creation unit 105 selects an operation mode in which the minimum value of the energy consumption amount is the smallest (for example, the minimum value of the fuel energy consumption amount in each operation mode may be the minimum) among the plurality of operation modes.
- the way of selection is not limited. In the present embodiment, parts different from the first embodiment have been described. The other parts are assumed to be the same as in the first embodiment.
- control plan creation device 100 By using the control plan creation device 100 as described above to create its own control plan using travel schedule information of a plurality of other vehicles, it is possible to create a control plan that is robust against errors during actual travel, and it is more stable. Energy consumption can be reduced.
- Embodiments 1 and 2 of the present invention it is assumed that the process of creating the control plan is performed by the control plan creating device 100 installed in the target vehicle.
- preparation of a control plan takes a lot of load, in order to mount the control plan creation device 100 on a vehicle, it is required that each vehicle install a high-spec CPU or memory device. Therefore, in the present embodiment, instead of creating a control plan on the vehicle side, a control plan is created by the control plan creating device 100a installed outside the vehicle, and the control plan creating device 100a is mounted on each vehicle. Control information is transmitted to the vehicle device 20.
- control information is information for controlling the vehicle based on the control plan, and is information for instructing to change the operation mode of the vehicle.
- the control information may be the control plan itself, in which case the vehicle receiving the control plan changes the operation mode based on the control plan.
- FIG. 11 is a block diagram of a control plan creation system including the vehicle apparatus 20 and the control plan creation apparatus 100a of the third embodiment.
- the present embodiment is different from Embodiments 1 and 2 in that the vehicle apparatus 20 is installed in a vehicle and the control plan is created on the side of the control plan creation device 100a located outside the vehicle.
- a portion for acquiring vehicle information from the vehicle information database 12 managed by the control plan creation device 100a and the current position acquisition unit 107 transmit the acquired current position to the control plan creation device 100a, and the control plan creation device 100a Is different from the first embodiment and the second embodiment in the part of transmitting control information to the vehicle device 20 based on the received current position information.
- the request transmission unit 108 of the vehicle device 20 transmits, to the information management server, a request for creating a control plan from the departure place of the target vehicle to the destination before the start of traveling (when the engine is started or when setting the destination). At that time, the scheduled departure time of the target vehicle, the departure place (the current position), the destination, and the vehicle ID for identifying the vehicle are transmitted to the control plan creation device 100a.
- the control plan preparation request includes information of a departure place, a destination, a control plan preparation request at the departure place and the destination.
- the request receiving unit 111 of the control plan creation device 100a receives a control plan creation request from the vehicle device 20.
- the control plan creation device 100a creates a control plan based on the received control plan creation request.
- the vehicle information database 12 stores vehicle information in association with the vehicle ID.
- the transmission unit 109 of the control plan creation device 100a transmits control information to the reception unit 110 of the target vehicle.
- the control information here is a concept including the created control plan.
- the generated control plan is stored as a part of the travel plan together with the vehicle ID in the travel plan database 11, and the operation mode for controlling the on-vehicle equipment from the current position of the target vehicle and the vehicle ID is from the travel plan database 11.
- Control information including a control plan may be transmitted to the vehicle device 20 after acquisition.
- the vehicle device control unit 106 of the vehicle device 20 performs automatic driving control of the vehicle based on the transmitted control information.
- automatic driving control is used in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and a control plan may be displayed to the user in the vehicle.
- the receiving unit 110 of the vehicle device 20 receives the control information including the created control plan sent from the transmitting unit 109, and sends the control information to the vehicle device control unit 106.
- the vehicle equipment control unit 106 is notified to change to the operation mode corresponding to the control plan.
- FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the vehicle device 20 according to the third embodiment
- FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the control plan creation device 100a. The process of the present embodiment will be described along these two flowcharts.
- the request transmission unit 108 transmits a request for creating a control plan to the information management server (step S113).
- the trigger of the transmission of the control plan creation request may be an instruction from the user via the interface or may be an activation by the vehicle device 20, and is not particularly limited.
- the creation request contains information on the destination.
- the current position acquisition unit 107 transmits the acquired current position of the target vehicle to the control plan creation device 100a (step S114).
- the receiving unit 110 receives control information including a control plan transmitted based on the current position of the target vehicle.
- the vehicle device control unit 106 controls the vehicle device to change the operation mode based on the received control information (step S109).
- control is performed to receive control information including the control plan based on the current position, but the present invention is not limited to this, and control information including the control plan is received at one time in advance. Then, the vehicle device 20 may control the vehicle based on control information including the control plan received at one time. Further, the control may be performed to display the operation mode without controlling the change of the operation mode.
- control information may be information on which operation mode it is, without including a control plan on which section it is in which operation mode.
- control information (operation mode) corresponding to timely is transmitted according to the current location of the target vehicle.
- step S110 the vehicle device control unit 106 checks whether the target vehicle has arrived at the destination of the travel route. If the target vehicle has arrived at the destination of the travel route (YES in step S110), this flow ends. If it has not arrived (NO in step S110), the process returns to step S114.
- the request reception unit 111 confirms the presence or absence of transmission of the control plan creation request from the vehicle device 20 (step S115). If there is a request to create a control plan (YES in step S115), the process proceeds to step S101. If there is no transmission of a control plan creation request (NO in step S115), this flow ends.
- control plan creation apparatus 100a After receiving the transmission of the control plan creation request until the creation of the control plan will be briefly described about parts similar to those of the first embodiment. The detailed processing is as described in the first embodiment.
- the travel route calculation unit 101 searches for a travel route from the current location transmitted by the control plan creation request to the destination set (step S101).
- the travel plan acquisition unit 102 acquires travel plans of other vehicles (step S102).
- the energy consumption calculation unit 104 calculates the planned traveling speed of the target vehicle on the traveling route based on the traveling plan (traveling planned speed) of the other vehicle (step S103). Then, the section dividing unit 103 divides the traveling route of the target vehicle into a plurality of sections (step S104).
- the division method of the section may be divided in consideration of the planned traveling speed, and various methods are available as described in the first embodiment, and the method is not limited.
- the energy consumption calculation unit 104 calculates the energy consumption of each operation mode of each section from road information such as road gradients and planned traveling speeds and vehicle information (step S105).
- the vehicle information is identified by collating the vehicle ID received from the vehicle device 20 with the vehicle information database 12.
- the vehicle information is specified from the vehicle information database 12 in the present embodiment, the invention is not limited to this.
- the vehicle information may be controlled to be received directly from the request transmission unit 108 of the vehicle device 20. By specifying the vehicle information in the vehicle information database, the amount of communication between the vehicle device 20 and the information management server can be reduced.
- control plan creation unit 105 creates the control plan of the vehicle device 120 by assigning the operation mode of each section so as to satisfy the condition that the energy consumption of the target vehicle in the entire travel route decreases. (Step S106).
- the transmitting unit 109 recognizes which section on the traveling route the target vehicle is in, and the target vehicle is in a new section It is determined whether the vehicle has entered (passed the boundary of the section) (step S107), and if the target vehicle enters a new section (YES in step S107), the corresponding control information is sent to the receiving unit 110 of the vehicle device 20 Control information corresponding to the section is transmitted to switch the operation mode of the target vehicle (step S108).
- the transmission unit 109 checks whether the target vehicle has arrived at the destination of the travel route (step S110). If the target vehicle is not in a new section (NO in step S107), the vehicle apparatus 20 is transmitted to maintain the current operation mode (step S116). Transmission of maintaining the operation mode may be omitted.
- the transmitting unit 109 confirms whether the target vehicle has arrived at the destination of the travel route (step S110). If the target vehicle has arrived at the destination of the travel route (YES in step S110), this flow ends. If it has not arrived (NO in step S110), the process returns to step S107. If the target vehicle has arrived at the destination of the travel route (YES in step S110), this flow ends.
- the transmission unit 109 transmits control information for changing and controlling the operation mode of the corresponding section based on the control plan from the control plan creation device 100a to the vehicle device 20 every time it enters a new section. It is not limited to this.
- the transmission unit 109 may transmit control information including the control plan to the vehicle device 20, and the vehicle device 20 may control to change the operation mode for each section based on the received control plan. In this case, control information (control plan) may be displayed to the user of the target vehicle.
- a control plan can be created by the control plan creation device and the information management server as described above, a control plan that can reduce the energy consumption of the target vehicle even in a vehicle that holds only low spec CPU and memory It can operate.
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Abstract
本発明は、制御計画の対象となる対象車両の目的地までの走行経路を算出する走行経路算出部(101)と、対象車両以外の他車両の走行計画を取得する走行計画取得部(102)と、走行経路を各区間に分割する区間分割部(103)と、取得した他車両の走行計画に基づいて、対象車両の各区間の動作モード毎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(104)と、算出されたエネルギー消費量の予測値を基に、走行経路全体でのエネルギー消費量が少なくなる条件の各区間の動作モードを選択して対象車両の制御計画を作成する制御計画作成部(105)とを備えることを特徴とする。
Description
この発明は、車両の制御計画の作成の技術に関する。
ガソリン等の燃料エネルギーとモーター等の電気エネルギーの両方を使って走行するハイブリッド車が一般的に普及している。ハイブリッド車は、燃料エネルギーだけで走行するモード、電気エネルギーだけで走行するモード、その両方を使って走行するモード等、様々な動作モードを有している。この動作モードは適時、道路の状況、バッテリー残量等により切り替えられる。
このようなハイブリッド車において、目的地までの経路を設定した場合に、経路全体をみて、経路のどの区間でどのモードで走行するのがエネルギー効率がよいかを判定し、制御計画を作成することが一般的に知られている。このエネルギー効率の判定には、経路の各区間での他車両の走行速度履歴、道路の傾斜等の情報から判定される等の方法がある。
例えば特許文献1には、他車両の走行速度履歴を、制御計画の対象となる対象車両と近い車両のものだけに特定してエネルギー効率を判定することで、よりエネルギー効率を高めた制御計画の作成に関する技術が開示されている。
従来技術では、過去の履歴情報を使って、制御計画の対象となる対象車両の走行状況を予測するので、実際の走行状況とは大きく異なる場合があり、必ずしも、高いエネルギー効率を得られるとは限らない。本発明は、このような状況を鑑み、より高いエネルギー効率を得ることのできる制御計画を作成することを目的とする。
上記課題を解決する為に、本発明は、制御計画の対象となる対象車両の目的地までの走行経路を算出する走行経路算出部と、対象車両以外の他車両の走行計画を取得する走行計画取得部と、走行経路を各区間に分割する区間分割部と、取得した他車両の走行計画に基づいて、対象車両の各区間の動作モード毎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、算出されたエネルギー消費量の予測値を基に、走行経路全体でのエネルギー消費量が少なくなる条件の各区間の動作モードを選択して対象車両の制御計画を作成する制御計画作成部とを備えることを特徴とする。
を特徴とする。
を特徴とする。
本発明によれば、よりエネルギー効率の高い制御計画の作成が可能となる。
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態1.
本発明に係る制御計画作成装置100は、走行経路の各区間の動作モードを決めるような制御計画を有する車両に広く適用可能である。本実施の形態では、燃料エネルギーおよび電気エネルギーの2つを動力源とし、動力源を選ぶ動作モードを有する車両への適用例を説明する。
実施の形態1.
本発明に係る制御計画作成装置100は、走行経路の各区間の動作モードを決めるような制御計画を有する車両に広く適用可能である。本実施の形態では、燃料エネルギーおよび電気エネルギーの2つを動力源とし、動力源を選ぶ動作モードを有する車両への適用例を説明する。
ここで、動作モードとは、蓄電された電力を用いたモーター(電動機)駆動により走行する「EV(Electric Vehicle)モード」、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」、モーターとエンジンの両方で走行する「HEV(Hybrid Electric Vehicle)モード」、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」、下り坂や減速の際に運動エネルギーを使って発電して得た電力を蓄電する「回生モード」、慣性によって走行する「慣性走行モード」の6つをいう。
本実施の形態では、動作モードとして6つの動作モードを説明しているが、これに限定されることはない。例えば、自動車のスポーツモードのような動作モードでもよく、車両のエンジン等を制御して、車両のエネルギー消費の効率に変化のある動作モードであれば、これに限定されない。
制御計画作成装置100は、車両の走行経路のうち、どこの区間でどの動作モードで走るかを特定する制御計画を作成する。制御計画作成装置100は、作成された制御計画に基づいて、自動運転制御してもよいし、作成された制御計画を画面等に表示して車両を運転する運転手に制御計画を知らせるようにしてもよい。制御計画を画面表示する場合、運転手はこの制御計画を参考にしながら運転することになる。
自動制御する場合は、車両機器制御部106が、車両のモーター、エンジン、ジェネレータ(発電機)などの車両機器120を制御する。なお、モーターは、車両の減速時には電力を回生する発電機(回生ブレーキ)として機能することができる。また、制御される車両機器120には、エアコンなど、車両の動作モードには直接関係しないが、車両のエネルギー消費に影響する機器が含まれていてもよい。
本実施の形態では制御計画作成装置100は制御計画の対象となる対象車両内に設置されるが、これに限定されない。この制御計画作成装置100の設置される場所は、車両の外部であってもよい。車両の外部の装置として設置される場合は、制御計画作成装置100は、制御計画の対象となる対象車両の制御計画作成の要求を受け付けると、受信した対象車両以外の他車両の制御計画を基に、対象車両の制御計画を作成して対象車両に送信する。対象車両が制御計画を受信すると、対象車両は、受信した制御計画に基づいて、自動運転制御や画面表示等の処理をする。制御計画作成装置100が外部に設置される場合の詳細については実施の形態3で説明する。
図1は、実施の形態1に係る制御計画作成装置100の構成を示すブロック図である。図1に示すように、制御計画作成装置100は、走行経路算出部101、走行計画取得部102、区間分割部103、エネルギー消費量演算部104、制御計画作成部105、車両機器制御部106、現在位置取得部107を含む構成となっている。また、制御計画作成装置100は、外部の情報管理サーバ10と接続しており、情報管理サーバ10は、各車両の走行計画を管理するための走行計画データベース11から構成されている。
車両機器制御部106は、車両機器120に接続される。車両機器120は、車両機器制御部106により制御される。走行計画データベース11は、情報管理サーバ10に設置されているが、この形態に限定されることはない。走行計画データベース11は、制御計画作成装置100内に設置されてもよい。また、取得する他車両の走行計画は、他車両から直接取得するようにしてもよい。
走行経路算出部101は、地図データを用いて、対象車両の出発地(現在位置)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101は、走行経路の他にも、出発地からの出発時刻から、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101が出力する対象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標高情報(すなわち勾配情報)などの情報が含まれるものとする。なお、走行経路算出部101は、対象車両の走行経路、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取得するものであってもよい。
走行計画取得部102は、走行計画データベース11で管理されている他車両の走行計画を取得する。なお、取得する他車両の走行計画としては、走行経路算出部101によって得られた対象車両の出発時刻および到着予想時刻から算出された走行経路の各通過時刻および対象車両の走行経路を基に、同一時刻に同一経路を走行する予定の他車両の走行計画速度を取得する。ここで、同一経路とは、対象車両の走行経路と重なる経路のことをいう。他車両の走行経路の始点と終点が対象車両の始点と終点と、完全に一致する必要はない。
走行計画の取得は、他車両から直接取得してもよく、取得のされ方は限定されない。本実施の形態では走行計画として、走行計画速度を取得しているがこれに限定されず、走行計画は、走行の計画を表す情報でエネルギー消費量を計算できる情報なら限定されない。ここで走行計画速度とは、計画される走行速度をいう。速度は経路と対応づけられ、経路のどこでどれぐらいの速度であるかが計画される。
区間分割部103は、走行経路を動作モードの切り替えタイミングとなる複数の各区間に分割する。区間の決め方は、一定距離ごとを区間として分割する方法でもよいし、対象車両が一定時間で走行可能な距離ごとを区間として分割する方法、道路の分岐点で区切って区間として分割する方法、走行経路の勾配情報などの道路に関する道路情報から、道路の分類ごとに区間として分割する方法でもよく、限定されない。また、走行経路算出部101によって算出した走行予定速度から、走行予定速度がある程度一定になる区間を1つの区間としてもよい。
また、区間への分割のされ方は、走行経路をまずは道路種別ごとの大まかな区間に分割し、その後、道路勾配が大きく変化する区間を抽出したり、一定の長さ以上の区間を複数の区間に分割したりする方法でもよく限定されない。本実施の形態では、区間の分割のタイミングは、走行予定速度を算出してから区間を分割しているが、区間を分割してから走行予定速度を算出してもよく限定されない。
エネルギー消費量演算部104は、走行計画取得部102が取得した走行計画(走行計画速度)を基に、対象車両の各位置での走行予定速度を計算する。対象車両の走行予定速度の算出方法としては、複数の他車両の走行計画速度の平均値とする。しかしながら本算出方法には限定されず、他の方法によって走行予定速度を算出してもよい。この算出された走行予定速度は、分割された区間に対応付けて分割される。
また、エネルギー消費量演算部104は、走行予定速度に基づいて、対象車両が出発地から目的地まで走行する間の各区間の動作モード毎のエネルギー消費量の予測値を算出する。なお、エネルギー消費量は、予め定められた数式や特性データを用いて一般的な方法で計算できる。
本実施の形態では、エネルギー消費量とは、走行で消費されるエネルギー量をいい、エンジン駆動に必要な燃料消費量とモーター駆動等に必要な電力消費量を合わせたものをいう。しかしながら、これに限定されず、電力消費量だけ、もしくは燃料消費量だけをエネルギー消費量としてもいい。燃料消費量と電力消費量を合算する必要がある場合は、適時燃料消費量と電力消費量を、共通する単位を持つ値に変換して合算する。
エネルギー消費量の予測値の算出の具体例としては、例えば、走行経路の走行に必要とされる必要エネルギー量を算出して、その必要エネルギー量から実際に消費される燃料や電力の消費量を求める方法がある。ここで必要エネルギー量は、走行経路に含まれる各道路の勾配情報および走行予定速度ならびに車両情報(寸法・重量などの車両の仕様)から走行に必要な駆動力を算出して、駆動力から算出できる。
また、特性データであるエンジンのトルク、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から、燃料消費量を特定できる。
走行経路の道路情報や走行予定速度から、エンジンのトルクや回転数、出力等を求め、BSFCに当てはめることで、各区間の燃料消費量を特定することができる。次の例で、各動作モードでのエネルギー消費量の算出の仕方について説明する。
「EVモード」では、走行に必要な必要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、必要エネルギー量を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。
「エンジンモード」では、必要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、先述したようにBSFCを使って特定できる。
「HEVモード」では、必要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およ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を用いて特定できる。また、電力消費量は、必要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を、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。
「エンジン+発電モード」では、エンジンの出力を、トルクおよ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。
「回生モード」では、エンジンおよ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、電力消費量は、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。
「慣性走行モード」では、エンジンおよ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0となる。ここでは各動作モードのエネルギー消費量の具体例について説明したがこれに限定される訳ではなく、エネルギー消費量を算出できれば方法は限定されない。
制御計画作成部105はよりエネルギー消費量を削減するように制御計画を作成する。具体的には、制御計画作成部105は、算出されたエネルギー消費量の予測値を基に、走行経路全体でのエネルギー消費量が少なくなる条件の各区間の動作モードを選択して制御計画を作成する。対象車両の走行前および走行中に、走行経路全体での対象車両のエネルギー消費量が少なくなる条件とは、例えば、エネルギー消費量をより抑えることのできる特定の目標値に最も近づく条件や、エネルギー消費量が最小になる条件などをいう。このような条件を満たすように、制御計画を作成する。
また、電気エネルギーをより削減するように条件を定めても良いし、燃料エネルギーをより削減するように条件を定めても良いし、その両方をより削減するように条件を定めてもよく限定されない。これにより、エネルギー効率のより高い動作モードを選択することができる。
ここで、制御計画作成部105をより詳細に説明する。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。その為、制御計画作成部105は、エネルギー消費量演算部104で算出した各区間を走行するのに必要な各動作モードでのエネルギー消費量を基に、走行経路全体での対象車両のエネルギー消費量が少なくなる条件を満たすように、各区間の動作モードの組み合わせを選択する。そして、制御計画作成部105は、このように選択した各区間の動作モードの割り当てを、車両機器120の制御計画として出力する。
具体的には、制御計画作成部105は、各動作モードを各区間に、総当たりであてはめて、エネルギー消費量をより抑えることのできる特定の目標値に最も近づく条件や、エネルギー消費量が最少になる条件を満たす、より効率の高い動作モードの組み合わせを求める。総当たりでの当てはめ方は、電池残量(回生によって得られる電池残量を含む)を考慮して、区間の初めから電池残量が足りなくなるものについては、その分については当てはめ除外するようにしてもよく、そのやり方は限定されない。
エネルギー消費量をより削減する動作モードの選択の仕方は、エネルギー消費量が最小になる条件の場合には、算出されたエネルギー消費量の予測値が最小となる動作モードを各区間で選択することで、走行経路全体のエネルギー消費量が最少になる条件を満たす対象車両の制御計画を作成してもよい。
現在位置取得部107は、GPS(Global Positioning System)から取得した対象車両の絶対位置(緯度・経度)および対象車両の速度センサや方位センサが取得した情報(センサ情報)から分かる相対位置から、対象車両の現在位置を算出する。現在位置取得部107が算出した対象車両の現在位置は、走行経路算出部101が走行経路を算出する処理や、車両機器制御部106が対象車両の存在する区間を判断する処理などに用いられる。
車両機器制御部106は、制御計画作成部105が出力した車両機器120の制御計画(各区間の動作モードの割り当て)に従い、現在位置取得部107が取得した車両の現在位置に応じて車両機器120を制御して、動作モードの切り替えを行う。
図2は、本発明の実施の形態1のエネルギー消費量演算部104により算出される対象車両の走行予定速度の例である。エネルギー消費量演算部104は、図2にように他車両の複数の走行計画速度から1つの対象車両の走行予定速度を算出する。算出方法は先に述べた通りである。図2では、対象車両の走行予定速度は、他車両の複数の走行計画速度の平均値をとって算出されたものである。本実施の形態では、走行予定速度は、区間ごとに算出される訳ではなく、図2のように位置に対して連続的に算出される。
しかしながら、これに限定される訳ではなく、例えば、走行予定速度を区間に区切った後に、各区間で走行予定速度の平均をとって、ひとつの走行予定速度としてもよく、走行予定速度の算出のされ方は限定されない。また、本実施の形態では1つの走行予定速度を算出することとしているが、これに限定されず、複数の走行予定速度を算出するようにしてもよい、複数の走行予定速度の算出については実施の形態2で後述する。
図3は、区間分割部103および制御計画作成部105が作成する区間、制御計画、走行予定速度、道路勾配の例である。区間はD1~D10の10区間に分かれているが、区間分割部103による区間の分割の仕方によっては区間の数は変動し、これに限定されない。走行速度や道路勾配を曲線で表しているが、それぞれ、走行経路での一時点での瞬間の走行予定速度、道路勾配を表している。
本実施の形態では、このように速度や勾配の情報を瞬間での値を管理しているが、これに限定されず、各区間で平均をとって1つの値にしてもよい。図3の例では、走行予定速度および道路勾配の情報により、エネルギー消費量が算出され、動作モードが各区間に対して決定された例である。区間も道路勾配により分割されている。次に、制御計画作成装置100の動作を説明する。
図4は、制御計画作成装置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に沿って、制御計画作成装置100の動作を説明する。
車両(もしくは車載システム)の起動により、制御計画作成装置100の動作フローが開始されると、まず、走行経路算出部101が、出発地(現在地)から設定された目的地までの走行経路を探索する(ステップS101)。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101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。
次に、走行計画取得部102が、同一走行経路を走行予定の他車両の走行計画を取得する(ステップS102)。走行計画の取得のタイミングは、対象車両の制御計画を作成する場合であることが望ましいが、これに限定される訳ではなく、前以て他車両の走行計画を取得しておいてもよい。なお、取得する他車両の走行計画は、先に述べた通り対象車両と同一走行経路であり、かつ対象車両の走行予定時刻と同一時刻のものであればより良い。
次に、エネルギー消費量演算部104が、他車両の走行計画(走行計画速度)を基にその走行経路上における走行予定速度を算出する(ステップS103)。そして、区間分割部103が、対象車両の走行経路を複数の区間に分割する(ステップS104)。走行経路の分割方法としては、先述したような方法があり、任意に分割される。なお走行予定速度を基に区間の分割を制御しない場合は、区間を分割してから走行予定速度を算出するように制御してもよく限定されない。
次に、エネルギー消費量演算部104は、算出した走行予定速度を分割した各区間に対応付けて分割する(ステップS117)。エネルギー消費量演算部104は、分割した走行予定速度を基に各区間の各動作モードのエネルギー消費量を算出する。エネルギー消費量の算出の仕方は、既存の様々な方法があるが、例えば、前述したとおり、道路勾配、走行予定速度、および車両情報から算出する(ステップS105)。
次に、制御計画作成部105が、走行経路全体での対象車両のエネルギー消費量が少なくなる条件を満たすように、各区間の動作モードの割り当てを行うことによって、車両機器120の制御計画を作成する(ステップS106)。ここで、ステップS106で行われる車両機器120の制御計画の作成処理の詳細を説明する。
ステップS106では、制御計画作成部105が、対象車両の走行経路全体のエネルギー消費量が少なくなる条件を満たすように、各区間の動作モードの割り当てを決定して制御計画を作成する。ここで、エネルギー消費量が少なくなる条件とは、よりエネルギー消費量を抑制できるような条件をいう。具体的には、制御計画作成部105は、エネルギー消費量演算部104で算出されるエネルギー消費量を基に、走行経路全体でのエネルギー消費量が少なくなる条件の各区間の動作モードを選択する。ここで、エネルギー消費量が少なくなる条件は、走行経路全体のエネルギー消費量が最小となる条件でも良いし、これに限定されず、エネルギー消費量がより低くなれば良く、例えばエネルギー消費量がより低くなる目標値を定める条件であってもよい。
動作モードの割り当ての決定方法としては、先に述べた通り、各区間に割り当て可能な動作モードを総当たり的に比較し、定められた条件に合致する組合せを選択する方法でもよい。また、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走行経路全体におけるエネルギー消費量がより低くなる組合せ選択してもよい。このようにして決定された各区間の動作モードの割り当てが、対象車両の制御計画となる。
ただし、車両の特性や動作モードごとの制約(例えば、燃料タンクおよび蓄電池の容量、定格、各動作モードで走行可能な速度範囲など)を守る必要があるため、このような制約を考慮しないと、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。制御計画作成部105は、このような制約を守りつつ、エネルギー消費量が少なくなる条件が満たされるように動作モードの割り当てを行う。
例えば、EVモードが選択されていても、電池切れ等の状況により実現できない場合があるので、その場合は、制御計画作成部105は、適時HEVモードや、エンジンモードを選択する。また、制御計画作成部105が、EVモードを選択してしまっている場合は、車両機器制御部106が適時HEVモードや、エンジンモードに切り替えるよう制御してもよい。ここまでが制御計画の作成の説明である。ここからの説明は、制御計画に基づいて対象車両を走行させる説明になる。
対象車両が走行を開始すると、車両機器制御部106は、現在位置取得部107が取得した対象車両の現在位置に基づき、対象車両が走行経路上のどの区間にいるかを認識し、対象車両が新たな区間(複数の区間に分割した走行経路における現在走行している区間の次の区間)に入ったか(区間の境界を通過したか)否かを判断する(ステップS107)。車両機器制御部106は、対象車両が新たな区間に入れば(ステップS107でYES)、車両機器120の制御計画に従って、必要に応じて対象車両の動作モードを切り替える(ステップS108)。車両機器制御部106は、対象車両が新たな区間に入っていなければ(ステップS107でNO)、現在の動作モードを維持する。そして、車両機器制御部106は、現在の動作モードに従って、車両機器120を制御する(ステップS109)。
その後、車両機器制御部106は、対象車両が走行経路の目的地に到着したか否かを確認する(ステップS110)。対象車両が走行経路の目的地に到着していれば(ステップS110でYES)、本フローは終了する。到着していなければ(ステップS110でNO)、ステップS107に戻る。
図5は制御計画作成装置100の構成を示すハードウェア構成図である。本制御計画作成装置100は入力インタフェース201、CPU(Central Processing Unit)202、記憶装置203、出力インタフェース204とからなる。インタフェースは以降IFと表記する。
制御計画は記憶装置203に記憶され、走行経路算出部101、区間分割部103、エネルギー消費量演算部104、制御計画作成部105、車両機器制御部106、現在位置取得部107等の機能は、CPU202がプログラムを実行することによって実現される。走行計画取得部102は入力IFからなる。作成された制御計画は、出力IFから出力される。
なお、IFはケーブル用ポートなどの有線ポート、USBポート、直接接続のポート、無線ネットワークのポートである。記憶装置203はHDDやSSD、フラッシュメモリなどの記憶媒体である。
本発明の特徴は、取得した他の車両の走行計画(走行計画速度)に基づいて、各区間の対象車両の走行予定速度を決定し、対象車両の走行予定速度に基づいて、エネルギー消費量が少なくなるように各区間の制御計画を作成することである。
上記のような制御計画作成装置100によって、他車両の制御計画を利用して自社のより効率のよい制御計画が作成でき、より多くのエネルギー消費量の削減が可能になる。
実施の形態2.
本発明の実施の形態1では、各区間の各動作モードのエネルギー消費量の算出に使用する対象車両の走行予定速度は、他車両の複数の走行計画速度から1つ算出される。しかし、対象車両の走行予定速度は、各区間における最適化な動作モードを選択するために使用するものであり、1つである必要はない。
本発明の実施の形態1では、各区間の各動作モードのエネルギー消費量の算出に使用する対象車両の走行予定速度は、他車両の複数の走行計画速度から1つ算出される。しかし、対象車両の走行予定速度は、各区間における最適化な動作モードを選択するために使用するものであり、1つである必要はない。
そこで、実施の形態2の制御計画作成装置100では、対象車両の複数の走行予定速度から各区間の適切な動作モードを選択できるようにする。この部分が、実施の形態1と異なる。複数の走行予定速度とは、走行予定速度の候補を複数種類算出することをいう。実施の形態2に係る制御計画作成装置100の構成および動作は、エネルギー消費量演算部104のエネルギー消費量の算出の仕方と、制御計画作成部105の車両機器120の制御計画の作成方法以外は実施の形態1と同様であるため、ここでの説明は省略する。
図6は、本発明の実施の形態2のエネルギー消費量演算部104により算出される対象車両の走行予定速度の例である。エネルギー消費量演算部104は、図6にように他車両の複数の走行計画速度から対象車両の複数の走行予定速度を算出する。本実施の形態では、走行予定速度は、区間ごとに算出される訳ではなく、図6のように位置に対して連続的に算出される。
図6では複数の他車両の走行計画速度をそのまま、対象車両の複数の走行予定速度としているが、これに限定される訳ではなく、複数の他車両の走行計画速度のうち、走行計画速度の近いもの同士を纏めて平均をとって、対象車両の複数の走行予定速度としてもよく、走行予定速度が複数あるなら、その算出のされ方は限定されない。
図7は、実施の形態2の制御計画作成装置100の動作を示すフローチャートである。ここで、図4と異なる内容であるステップS103a、S111、S112について説明する。
図4では、ステップS103で1つの走行予定速度を算出したが、実施の形態2では、エネルギー消費量演算部104が、取得した他車両の制御計画から対象車両の複数の走行予定速度を算出する(ステップS103a)。走行予定速度の算出方法としては、取得した複数の他車両の走行計画速度を、そのまま対象車両の複数の走行予定速度としてもよいし、ランダムに複数の他車両の走行計画速度のうち数個を選択して、対象車両の複数の走行予定速度としてもよい。
また、算出する走行予定速度の上限値の速度を予め設定しておき、取得した複数の他車両の走行計画速度の中から上限値の速度の範囲内の走行計画速度を、対象車両の複数の走行予定速度として選択してもよく、対象車両の複数の走行予定速度の算出のされ方は限定されない。
次に、ステップS111では、制御計画作成部105が、算出した全ての走行予定速度における制御計画を作成したか否かを確認する。制御計画作成部105が、全ての走行予定速度における制御計画を作成していれば(ステップS111でYES)、作成した複数の制御計画の動作モードの中から1つ選択する(ステップS112)。
ここでは、制御計画作成部105は、制御計画の動作モードを選択しているが、これに限定される訳ではなく、制御計画自体を選択してもよいし、制御計画の他の要素を選択してもよい。制御計画作成部105が、全ての走行予定速度の制御計画を作成していなければ(ステップS111でNO)、ステップS105に戻る。ここで、全ての走行予定速度の制御計画を作成するとは、複数ある走行予定速度のそれぞれに対して、経路全体でのエネルギー消費量がより少なくなる、各区間の動作モードを選択することをいう。
ステップS112の動作モードの選択方法としては、複数の走行予定速度毎に選択された各区間の複数の動作モードのうち、最も多い動作モードを各区間の動作モードとして選択する(多数決による決定)。ここで、走行経路は各走行予定速度で同じ区間に分割されることを前提としている。以上、複数の走行予定速度による制御計画の作成法について述べたが、複数の走行予定速度からの制御計画の作成方法は、これに限定されない。次に、違うやり方での複数の走行予定速度からの制御計画の作成方法について説明する。
図8は、各走行予定速度から算出した制御計画の例を表す図である。図8は、ステップS112までに作成された各走行予定速度の制御計画を表している。図8では複数ある走行予定速度のそれぞれを走行予定速度1、走行予定測度2のように番号をつけて呼び、走行予定速度nまでがある例を示している。それぞれの走行予定速度に対して制御計画が作成されるので、図8での制御計画の数はn個となる。制御計画作成部105は、対象車両の制御計画を作成する為に、この複数の制御計画の中から対象車両の制御計画を選択する。
図9は、各制御計画でのシミュレーション評価の概要図である。図9は、制御計画を作成する為に使用された走行予定速度以外の他の走行予定速度で、当該制御計画でのエネルギー消費量のシミュレーション評価を行う流れを模式的に表している。図9の例だと、走行予定速度が全部でn個算出された場合を想定しており、制御計画作成部105は、それぞれの走行予定速度に対して制御計画を作成する。作成された制御計画において、エネルギー消費量演算部103は、制御計画の作成に使用する走行予定速度以外の他の走行予定速度を用いてエネルギー消費量をシミュレーションしてシミュレーション評価結果を算出する。そして、制御計画作成部105は、シミュレーション評価結果を基に対象車両の最終的な各区間での動作モード、つまり制御計画を選択する。
ここで、シミュレーション評価結果は、図9のように走行予定速度がn個ある場合はn組存在する。そして、ぞれぞれのシミュレーション評価結果自体の中には、n-1個のシミュレーション結果が存在する。それ故、シミュレーション結果全体としてはn×(n-1)個のレコードが存在することになる。
図9の例で具体的に説明すると、エネルギー消費量演算部103は、走行予定速度1で算出した制御計画に対して、走行予定速度1以外の走行予定測度2~nでそれぞれシミュレーションしてレコードの集合体であるシミュレーション評価結果を算出する。そして、エネルギー消費量演算部103は、走行予定速度2で算出した制御計画対しても、走行予定速度1、走行予定速度3~nでそれぞれシミュレーションし、走行予定速度nで算出した制御計画までこのようなシミュレーションを繰り返す。ここでレコードとは、ぞれぞれの走行予定速度でシミュレーションされた走行経路全体のエネルギー消費量のレコードをいう。
各走行予定速度について、それぞれ制御計画の算出に利用した走行予定速度以外の他の走行予定速度でシミュレーションするので、シミュレーション評価結果は、n-1個のシミュレーション結果を有する。このシミュレーション評価結果の算出を走行予定速度毎にn回繰り返すので、シミュレーション結果全体は、n×(n-1)個のシミュレーション結果のレコードの集合体となる。
このシミュレーション評価結果を基に、制御計画作成部105は、どの走行予定速度での各区間の動作モード、つまり制御計画がより効率的かを判断して、対象車両の最終的な制御計画を選択する。シミュレーション評価結果からの最終的な対象車両の制御計画の選択方法について次に具体的に説明する。
本実施の形態では具体的な手法として3つの手法を説明するが、この3つの手法に限定される訳ではない。まず、一つ目の手法は、シミュレーション評価結果の平均値を使う方法である。具体的には、制御計画作成部105は、シミュレーション評価結果ごとにシミュレーション評価結果内のレコードの平均値を算出する。次に、制御計画作成部105は、この平均値が最小となるシミュレーション評価結果の制御計画を最終的な対象車両の制御計画として選択する。
二つ目の手法は、各シミュレーション評価結果内のレコードのうち最大のエネルギー消費量のレコードを利用する方法である。具体的には、制御計画作成部105は、各シミュレーション評価結果の最大値を特定する。次に、制御計画作成部105は、この最大値同士を比較して、この最大値が最小となる、つまり最大エネルギー消費量が最小となるシミュレーション評価結果の制御計画を最終的な対象車両の制御計画として選択する。
三つ目の手法は、各シミュレーション評価結果内のレコードのうち最小のエネルギー消費量のレコードを利用する方法である。具体的には、制御計画作成部105は、各シミュレーション結果の最小値を特定する。次に、制御計画作成部105は、この最小値同士を比較して、この最小値が最小となる、つまり最小エネルギー消費量が最大となるシミュレーション評価結果の制御計画を最終的な対象車両の制御計画として選択する。
図10は対象車両の制御計画の選択のフローチャートである。フローチャートに沿って、対象車両の最終的な対象車両の制御計画、つまり対象車両の各区間での動作モードの計画の選択の仕方を説明する。本フローチャートは図7のステップS111でYESになった後に続くものである。
まず、エネルギー消費量演算部103は、まだ評価されていない評価対象の走行予定速度の各区間での動作モード、つまり制御計画を取得する(ステップS201)。次に、エネルギー消費量演算部103は、評価対象の制御計画の作成に使用する走行予定速度以外の他の走行予定速度から1つ取得する(ステップS202)。次に、エネルギー消費量演算部103は、取得した他の走行予定速度のうちの1つと、評価対象の制御計画での各区間での動作モードを用いて、取得した他の走行予定速度のうちの1つでの走行経路全体でのエネルギー消費量を算出する(ステップS203)。つまりシミュレーション評価結果のうちのレコードのひとつを算出する。
次に、エネルギー消費量演算部103は、算出したエネルギー消費量を一時的に保存する(ステップS204)。エネルギー消費量演算部103は、全ての他の走行予定速度において走行経路全体でのエネルギー消費量を算出したかどうかを確認する(ステップS205)。エネルギー消費量演算部103は、全ての他の走行予定速度において走行経路全体でのエネルギー消費量を算出していない場合は、ステップS202に戻り、算出した場合は、ステップS206に進み、全ての制御計画の各区間での動作モードを評価したどうかを確認する(ステップS206)。つまり、エネルギー消費量演算部103は、各走行予定速度に算出される複数ある制御計画の全てにおいて評価(シミュレーション評価)が行われているか確認する。
全ての制御計画の各区間での動作モードの評価が完了した場合は、各走行予定速度での制御計画について、当該制御計画を算出する為に使用された走行予定速度以外の他の走行予定速度でのシミュレーション評価結果がそれぞれ算出されたことになる。次に、シミュレーション評価結果を基に、制御計画作成部105は、制御計画を選択する(ステップS207)。選択のされ方は、前述の通りである。3通りのうちどの選択のされ方をしても良いし、この方法に限定されない。
具体的には、ステップS112で選択される各区間の複数の動作モード毎に、動作モードに対応するエネルギー消費量の平均値を算出し、算出した平均値が最小(例えば、各動作モードにおける燃料エネルギー消費量の平均値が最小でもよい)となる動作モードを選択する。
また、制御計画作成部105は、複数の動作モードのうち、エネルギー消費量の最大値が最小(例えば、各動作モードにおける燃料エネルギー消費量の最大値が最小でもよい)となる動作モードを選択してもよい。また、制御計画作成部105は、複数の動作モードのうち、エネルギー消費量の最小値が最小(例えば、各動作モードにおける燃料エネルギー消費量の最小値が最小でもよい)となる動作モードを選択してもよく、選択のされ方は限定されない。なお、本実施の形態では実施の形態1と異なる部分を説明した。それ以外の部分については実施の形態1と同様であるとする。
上記のような制御計画作成装置100によって、複数の他車両の走行予定情報を利用して自社の制御計画を作成することで、実走行時の誤差に頑健な制御計画が作成でき、より安定したエネルギー消費量の削減が可能になる。
実施の形態3.
本発明の実施の形態1および2では、制御計画の作成の処理を、対象車両に設置される制御計画作成装置100で行うことを想定している。しかし、制御計画の作成には負荷が多くかかるので、制御計画作成装置100を車両に搭載するには、各車両により高スペックなCPUやメモリの装置を設置することが要求されてしまう。そのため、本実施の形態では、車両側で制御計画を作成するのではなく、車両の外部に設置した制御計画作成装置100aで制御計画を作成し、制御計画作成装置100aは、各車両に搭載される車両装置20に制御情報を送信する。
本発明の実施の形態1および2では、制御計画の作成の処理を、対象車両に設置される制御計画作成装置100で行うことを想定している。しかし、制御計画の作成には負荷が多くかかるので、制御計画作成装置100を車両に搭載するには、各車両により高スペックなCPUやメモリの装置を設置することが要求されてしまう。そのため、本実施の形態では、車両側で制御計画を作成するのではなく、車両の外部に設置した制御計画作成装置100aで制御計画を作成し、制御計画作成装置100aは、各車両に搭載される車両装置20に制御情報を送信する。
そのことにより、低いスペックのCPUやメモリの車両にも本発明を適用することができる。ここで制御情報とは、制御計画に基づいた車両を制御する情報で、車両の動作モードを変更するように指示する情報である。また、制御情報は、制御計画そのものであってもよく、その場合、制御計画を受け取った車両はその制御計画に基づいて、動作モードを変更する。
図11は、実施の形態3の車両装置20および制御計画作成装置100aからなる制御計画作成システムの構成図である。本実施の形態は、車両装置20が車両に設置され、制御計画の作成が車両の外部にある制御計画作成装置100a側で行われることが実施の形態1、実施の形態2と異なる。
また、車両情報を制御計画作成装置100aで管理される車両情報データベース12から取得する部分と、現在位置取得部107が、取得した現在位置を制御計画作成装置100aへ送信し、制御計画作成装置100aは受信した現在位置情報を基に制御情報を車両装置20に送信する部分が実施の形態1、実施の形態2と異なる。
車両装置20にある要求送信部108、受信部110、および制御計画作成装置100aにある送信部109、要求受信部111、車両情報データベース12以外は実施の形態1と2と同じであるため、説明を省略する。
車両装置20の要求送信部108は、走行開始前(エンジン起動時または目的地設定時)に情報管理サーバに対して、対象車両の出発地から目的地までの制御計画の作成要求を送信する。なお、その際には、対象車両の出発予定時刻、出発地(現在位置)、目的地、そして、車両の識別するための車両IDを制御計画作成装置100aへ送信する。制御計画の作成要求とは、出発地、目的地、当該出発地および目的地での制御計画の作成要求の情報を含むものである。
制御計画作成装置100aの要求受信部111は、車両装置20からの制御計画の作成要求を受信する。制御計画作成装置100aは受信した制御計画の作成要求に基づいて、制御計画を作成する。車両情報データベース12は、車両IDに対応付けられて、車両情報が記憶される。
制御計画作成装置100aの送信部109は、制御情報を対象車両の受信部110へ送信する。ここでの制御情報は作成された制御計画を含む概念である。この場合、作成された制御計画を走行計画の一部として車両IDと共に走行計画データベース11に記憶し、対象車両の現在位置および車両IDから車載機器を制御するための動作モードを走行計画データベース11から取得し、車両装置20に制御計画を含む制御情報を送信することとしてもよい。
送信された制御情報を基に、車両装置20の車両機器制御部106は、車両を自動運転制御する。本実施の形態では自動運転制御としたが、これに限定されず、車両内のユーザへ制御計画を表示することとしてもよい。
車両装置20の受信部110は、送信部109から送られてくる作成された制御計画を含む制御情報を受信して、車両機器制御部106へ制御情報をおくる。各区間に対象車両が入ると、制御計画に該当する動作モードに変更するよう車両機器制御部106に通知する。
図9は、実施の形態3の車両装置20の動作を示すフローチャートであり、図10は制御計画作成装置100aの動作を示すフローチャートである。これら2つのフローチャートに沿って本実施の形態の処理を説明する。
まず、図12のフローチャートに沿って、車両装置20の動作について説明する。まず、要求送信部108が情報管理サーバに制御計画の作成要求を送信する(ステップS113)。制御計画の作成要求の送信のトリガーは、インタフェースを介してのユーザからの指示でもよいし、車両装置20で起動であってもよく、特に限定されない。作成要求には目的地の情報を含む。
次に、現在位置取得部107は、取得した対象車両の現在位置を制御計画作成装置100aに送信する(ステップS114)。次に、受信部110は、対象車両の現在位置に基づいて送信されてくる、制御計画を含む制御情報を受信する。車両機器制御部106は、受信した制御情報を基に動作モードを変更するよう車両機器を制御する(ステップS109)。
本実施の形態では、現在位置に基づいて制御計画を含む制御情報を受信するように制御しているが、これに限定される訳ではなく、制御計画を含む制御情報を前以て一度に受信して、車両装置20が、一度に受信した制御計画を含む制御情報に基づいて車両を制御するようにしてもよい。また動作モードの変更の制御はせずに、動作モードを表示するように制御してもよい。
また、制御情報は、どこの区間でどの動作モードであるかの制御計画を含まずに、どの動作モードであるかの情報でもよい。この場合、対象車両の現在地に応じて、適時対応する制御情報(動作モード)を送信する。
その後、車両機器制御部106は、対象車両が走行経路の目的地に到着したか否かを確認する(ステップS110)。対象車両が走行経路の目的地に到着していれば(ステップS110でYES)、本フローは終了する。到着していなければ(ステップS110でNO)、ステップS114に戻る。
次に図13のフローチャートに沿って、制御計画作成装置100aの動作について説明する。制御計画作成装置100aでは、要求受信部111が、車両装置20からの制御計画の作成要求の送信の有無を確認する(ステップS115)。制御計画の作成要求の送信があれば(ステップS115のYES)、ステップS101に進む。制御計画の作成要求の送信がなければ(ステップS115のNO)、本フローを終了する。
制御計画の作成要求の送信を受け付けて以降から、制御計画を作成するまでの制御計画作成装置100aの処理で、実施の形態1と同様である部分については簡略的に説明する。詳細な処理については実施の形態1で説明した通りである。
要求受信部111が制御計画の作成要求を受信すると、走行経路算出部101が、制御計画の作成要求で送信された現在地から設定された目的地までの走行経路を探索する(ステップS101)。次に、走行計画取得部102が、他車両の走行計画を取得する(ステップS102)。
次に、エネルギー消費量演算部104が、他車両の走行計画(走行計画速度)を基にその走行経路上における対象車両の走行予定速度を算出する(ステップS103)。そして、区間分割部103が、対象車両の走行経路を複数の区間に分割する(ステップS104)。区間の分割の仕方は、走行予定速度を考慮して分割してもよいし、実施の形態1で述べたように様々な方法があり限定されない。
次に、エネルギー消費量演算部104が、各区間の各動作モードのエネルギー消費量を道路勾配、走行予定速度といった走行情報、および車両情報から算出する(ステップS105)。この車両情報は、車両装置20から受信した車両IDを車両情報データベース12に照合して特定される。本実施形態では車両情報データベース12から、車両情報を特定しているがこれに限定される訳ではなく、車両情報を車両装置20の要求送信部108から直接受け取るように制御してもよい。車両情報データベースで車両情報を特定することで、車両装置20と情報管理サーバ間の通信量を削減できる効果がある。
次に、制御計画作成部105が、走行経路全体での対象車両のエネルギー消費量が少なくなる条件を満たすように、各区間の動作モードの割り当てを行うことによって、車両機器120の制御計画を作成する(ステップS106)。
次に、送信部109が、車両装置20の現在位置取得部107が取得した対象車両の現在位置に基づき、対象車両が走行経路上のどの区間にいるかを認識し、対象車両が新たな区間に入ったか(区間の境界を通過したか)否かを判断し(ステップS107)、対象車両が新たな区間に入れば(ステップS107でYES)、対応する制御情報を車両装置20の受信部110へ当該区間に対応する制御情報を送信し、対象車両の動作モードを切り替える(ステップS108)。
それから、送信部109は、対象車両が走行経路の目的地に到着したかどうかを確認する(ステップS110)。対象車両が新たな区間に入っていなければ(ステップS107でNO)、現在の動作モードを維持するよう、車両装置20に送信する(ステップS116)。動作モードの維持の送信は省略してもよい。
その後、送信部109は、対象車両が走行経路の目的地に到着したか否かを確認する(ステップS110)。対象車両が走行経路の目的地に到着していれば(ステップS110でYES)、本フローは終了する。到着していなければ(ステップS110でNO)、ステップS107に戻る。対象車両が走行経路の目的地に到着していれば(ステップS110でYES)、本フローは終了する。
本実施の形態では、送信部109は、新しい各区間に入るたびに制御計画作成装置100aから車両装置20へ制御計画に基づく該当区間の動作モードを変更制御する制御情報が送信されているが、これに限定されるものではない。送信部109は、制御計画を含む制御情報を車両装置20へ送信し、車両装置20は受信した制御計画に基づいて、区間毎に動作モードを変更するよう制御してもよい。この場合、対象車両のユーザへ制御情報(制御計画)を表示するようにしてもよい。
なお、本実施の形態では実施の形態1または実施の形態2と異なる部分を説明した。それ以外の部分については実施の形態1または実施の形態2と同様であるとする。上記のような制御計画作成装置および情報管理サーバによって制御計画が作成できるため、低スペックなCPUやメモリしか保持していない車両においても、対象車両のエネルギー消費量の削減を可能とした制御計画を運用できる。
10 情報管理サーバ、11 走行計画データベース、100、100a 制御計画作成装置、101 走行経路算出部、102 走行計画取得部、103 区間分割部、104 エネルギー消費量演算部、105 制御計画作成部、106 車両機器制御部、107 現在位置取得部、108 要求送信部、109 送信部、120 車両機器。
Claims (11)
- 制御計画の対象となる対象車両の目的地までの走行経路を算出する走行経路算出部と、
前記対象車両以外の他車両の走行計画を取得する走行計画取得部と、
前記走行経路を各区間に分割する区間分割部と、
取得した前記他車両の前記走行計画に基づいて、前記対象車両の前記各区間の動作モード毎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、
前記算出されたエネルギー消費量の予測値を基に、前記走行経路全体でのエネルギー消費量が少なくなる条件の前記各区間の前記動作モードを選択して前記対象車両の制御計画を作成する制御計画作成部と
を備える制御計画作成装置。 - 前記走行計画取得部が、
前記他車両の走行計画として走行計画速度を取得し、
前記エネルギー消費量演算部が、
取得した前記他車両の前記走行計画速度に基づいて、前記対象車両の走行予定速度を算出し、算出した前記走行予定速度に基づいて前記各区間の前記動作モード毎のエネルギー消費量の予測値を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の制御計画作成装置。 - 前記走行計画速度が、前記走行経路と同一時刻、同一経路の前記他車両の走行計画速度である
ことを特徴とする請求項2に記載の制御計画作成装置。 - 前記エネルギー消費量演算部が、
複数の前記他車両の前記走行計画速度の平均値を、前記対象車両の前記走行予定速度として算出する
ことを特徴とする請求項2または請求項3のいずれか一項に記載の制御計画作成装置。 - 前記エネルギー消費量演算部が、
複数の前記他車両の前記走行計画速度に基づいて、前記対象車両の複数の前記走行予定速度をそれぞれ算出し、算出した前記走行予定速度ごとに、前記各区間の前記動作モード毎のエネルギー消費量の予測値を算出し、
前記制御計画作成部が、
前記走行予定速度毎に、前記エネルギー消費量の予測値を基に、前記走行経路全体のエネルギー消費量が少なくなる条件の前記各区間の前記動作モードを選択し、前記各区間について最も多く選択された前記動作モードを選択して前記各区間の前記動作モードとして前記対象車両の前記制御計画を作成する
ことを特徴とする請求項2に記載の制御計画作成装置。 - 前記エネルギー消費量演算部が、
複数の前記他車両の前記走行計画速度に基づいて、前記対象車両の複数の前記走行予定速度をそれぞれ算出し、算出した前記走行予定速度ごとに、前記各区間の前記動作モード毎のエネルギー消費量の予測値を算出し、
前記制御計画作成部が、
前記走行予定速度毎に、前記エネルギー消費量の予測値を基に、前記走行経路全体のエネルギー消費量が少なくなる条件の前記各区間の前記動作モードを選択して制御計画をそれぞれ作成し、
前記エネルギー消費量演算部が、
前記制御計画毎に、前記制御計画の作成に使用する前記走行予定速度以外の他の走行予定速度での走行経路全体のエネルギー消費量のレコードの集合体であるシミュレーション評価結果を算出し、
前記制御計画作成部が、
前記算出された複数のシミュレーション評価結果を基に、前記対象車両の前記制御計画を選択する
ことを特徴とする請求項2に記載の制御計画作成装置。 - 前記制御計画作成部が、
前記走行予定速度毎に、前記シミュレーション評価結果内の前記レコードの平均値を算出し、前記平均値同士を比較して最小となる前記シミュレーション評価結果の算出に利用された前記制御計画を、前記対象車両の前記制御計画として選択する
ことを特徴とする請求項6に記載の制御計画作成装置。 - 前記制御計画作成部が、
記走行予定速度毎に、前記シミュレーション評価結果内の前記レコードから、最大値をそれぞれ特定し、前記最大値同士を比較して最小となる前記シミュレーション評価結果の算出に利用された前記制御計画を、前記対象車両の前記制御計画として選択する
ことを特徴とする請求項6に記載の制御計画作成装置。 - 前記制御計画作成部が、
記走行予定速度毎に、前記シミュレーション評価結果内の前記レコードから、最小値をそれぞれ特定し、前記最小値同士を比較して最小となる前記シミュレーション評価結果の算出に利用された前記制御計画を、前記対象車両の前記制御計画として選択する
ことを特徴とする請求項6に記載の制御計画作成装置。 - 請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の前記制御計画作成装置と前記対象車両の搭載される車両装置からなる制御計画作成システムであって、
前記制御計画作成装置が更に、
前記制御計画の作成要求を受信する要求受信部と、
受信した前記作成要求に基づいて作成される前記制御計画を送信する送信部とを備え、
前記車両装置が、
前記作成要求を前記要求受信部へ送信する要求送信部と、
前記送信部から送信された前記制御計画を受信する受信部とを備える
ことを特徴とする制御計画作成システム。 - 制御計画の対象となる対象車両の目的地までの走行経路を算出するステップと、
前記対象車両以外の他車両の走行計画を取得するステップと、
前記走行経路を各区間に分割するステップと、
取得した前記他車両の前記走行計画に基づいて、前記対象車両の前記各区間の動作モード毎のエネルギー消費量の予測値を算出するステップと、
前記算出されたエネルギー消費量の予測値を基に、前記走行経路全体でのエネルギー消費量が少なくなる条件の前記各区間の前記動作モードを選択して前記対象車両の制御計画を作成するステップと
を備える制御計画作成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018541377A JP6447792B1 (ja) | 2017-08-07 | 2018-04-06 | 制御計画作成装置、制御計画作成方法及び制御計画作成システム |
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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| JP2017152132 | 2017-08-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2019030976A1 true WO2019030976A1 (ja) | 2019-02-14 |
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ID=65272138
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| PCT/JP2018/014688 Ceased WO2019030976A1 (ja) | 2017-08-07 | 2018-04-06 | 制御計画作成装置、制御計画作成方法及び制御計画作成システム |
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115129038A (zh) * | 2021-03-27 | 2022-09-30 | 华为技术有限公司 | 一种确定可行驶距离的方法及相关装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016113891A1 (ja) * | 2015-01-16 | 2016-07-21 | 三菱電機株式会社 | 走行計画作成装置および走行計画作成方法 |
| JP2016159830A (ja) * | 2015-03-04 | 2016-09-05 | 三菱電機株式会社 | ハイブリッド車両用エネルギーマネジメント装置 |
-
2018
- 2018-04-06 WO PCT/JP2018/014688 patent/WO2019030976A1/ja not_active Ceased
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2016113891A1 (ja) * | 2015-01-16 | 2016-07-21 | 三菱電機株式会社 | 走行計画作成装置および走行計画作成方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN115129038A (zh) * | 2021-03-27 | 2022-09-30 | 华为技术有限公司 | 一种确定可行驶距离的方法及相关装置 |
| CN115129038B (zh) * | 2021-03-27 | 2025-12-19 | 华为技术有限公司 | 一种确定可行驶距离的方法及相关装置 |
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