CN1759023A - 移动体能量管理装置和移动体能量管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动体能量管理装置和移动体能量管理方法。该移动体能量管理装置安装在具有供给能量的供给部和消耗从该供给部供给的能量的消耗部的移动体中。该消耗部具有消耗用于作为第一功能的使所述移动体移动的能量的第一部分和消耗用于执行除了所述移动体的移动以外的作为与所述移动体相关的第二功能的功能的能量的第二部分。所述移动体能量管理装置包括：获得与所述移动体所处的环境相关的环境信息的获得部；和基于由所述获得部获得的环境信息控制所述消耗部和所述供给部中的至少一个以使得所述第一功能和所述第二功能都被执行的控制部。

Description

移动体能量管理装置和移动体能量管理方法

技术领域

本发明涉及用于管理具有供给能量的供给部和消耗从该供给部供给的能量的消耗部的移动体(运动体)中的能量的技术。

背景技术

用于管理具有供给能量的供给部和消耗从该供给部供给的能量的消耗部的移动体中的能量的技术是已知的(参考日本未审定公开专利申请No.8-507671)。供给部的一个示例是用作电能储存部的电池，而其另一个示例是用作电能产生部的发电机。消耗部的一个示例是被电力驱动以便于向移动体施加推进力的电机。

在日本未审定公开专利申请No.8-507671中所描述的技术中，储存有限能量的车辆作为移动体被操纵，并且基于与车辆有关的导航信息选择车辆的行车路线。另外，相对于车辆执行能量消耗的控制和充电的控制。

通常，移动体的消耗部被构成为包括：消耗用于作为第一功能(或目的)的使移动体移动的能量的第一部分；以及消耗用于执行作为与移动体相关的第二功能(或目的)的除了使移动体移动以外的功能(或实现除使移动体移动以外的目的)的能量的第二部分。

例如，在移动体为电动车辆(包括混合动力电动车辆)的情况下，第一部分的一个示例是用于驱动电动车辆的电机，而第二部分的示例是：用于制动器的致动器(例如，电机或电磁阀)，所述制动器在电动车辆上执行制动；用于使所述电动车辆转向的转向(操舵)装置的致动器(例如，电机或电磁阀)；以及用于空气调节系统的致动器(例如，电机或电磁阀)，所述空气调节系统调节电动车辆车厢的温度、湿度或换气。

然而，在这些示例中，在某些情况下，会合理地认为用于制动器的致动器和/或用于转向装置的致动器不是第二部分的示例，而是第一部分的示例。

在任意一种情况中，期望这样一种移动体在完全满足对移动体的控制要求(例如，移动体使用者的驾驶(运转)要求、安全性要求以及舒适性要求)的同时能减小移动体所消耗的能量。也就是说，期望同时满足移动体控制的要求和能量消耗的要求。

在这种情况下，控制要求不局限于一个而是可为多个。在这种情况中，必须控制移动体使得多个控制要求同时满足，即，必须以综合的方式控制移动体。

而且，当考虑移动体的能量消耗时，在能量消耗是由于移动体的多个控制而造成的情况下，必须在考虑全部控制的同时检查移动体的总能量消耗。

简单地说，移动体最好在满足移动体的总体控制要求的同时减小移动体的整体能量消耗。

为了满足要求，最好控制移动体的消耗部和供给部中的至少一个，以使得第一功能和与移动体有关的第二功能都被执行，其中第一功能旨在使移动体移动，第二功能是指除了使移动体移动以外的功能。

发明内容

本发明的基本目的是提供一种改进和有用的移动体能量管理装置和移动体能量管理方法，其中消除了上述一个或多个问题。

本发明的更具体的目的是提供一种用于管理包括供给能量的供给部和消耗从该供给部供给的能量的消耗部的移动体的能量的技术，从而同时满足用于移动体的控制的要求和用于消耗能量的要求。

根据本发明，获得了以下实施例。每一个实施例被分为一个带有标号的项目，并且如果必要的话通过引用其它项目的号码进行描述。这有助于对于本说明书中所描述的一些技术特征和技术特征的一些组合的理解，并且不应认为本说明书中所描述的技术特征和技术特征的组合局限于以下实施例。

(1)安装在具有供给能量的供给部和消耗从该供给部供给的能量的消耗部的移动体中的移动体能量管理装置，该消耗部具有：消耗用于作为第一功能(或目的)的使所述移动体移动的能量的第一部分；以及消耗用于执行作为与所述移动体相关的第二功能(或目的)的除了所述移动体的移动以外的功能的能量的第二部分，

所述移动体能量管理装置包括：

获得与所述移动体所处的环境相关的环境信息的获得部；和

基于由所述获得部获得的环境信息控制所述消耗部和所述供给部中的至少一个以使得所述第一功能和所述第二功能都被执行的控制部。

通过上述移动体能量管理装置，消耗部和供给部中的至少一个被控制以用于使移动体移动，即，第一功能(或目的)；以及用于执行除了使移动体移动以外的功能，即，与移动体相关的第二功能(或目的)。

因此，与消耗部和供给部中的至少一个被控制成仅实现第一功能和第二功能中的一项的情况相比较，通过所述移动体能量管理装置，可以综合的方式控制移动体并且从实现与控制相关的要求的观点和减少能量消耗的观点两方面上执行控制。

因此，通过所述移动体能量管理装置，通过全面地控制车辆，即，以综合的方式控制车辆，可同时满足关于车辆控制的要求和关于车辆的能量消耗的要求。

而且，通过所述移动体能量管理装置，结合考虑所述移动体所处的环境执行对于消耗部和供给部中至少一个的控制。因此，与不考虑环境而执行控制的情况相比较，可更确实地实现对移动体的控制的要求和对移动体的能量消耗的要求的同时满足。

项目(1)和以下每个项目中的“供给部”都被形成为包括用于储存能量的储存部和用于产生能量的产生部。所述储存部的示例是电池，而所述产生部的示例是发电机。

项目(1)和以下每个项目中的“第一部分”的示例是用于向移动体施加推进力的电机(电动机)。“第二部分”的示例是用于驱动所述移动体的每个组成元件并且没有为移动体的推进力作贡献的致动器。

项目(1)和以下每个项目中的“移动体”可为，例如，汽车、自动自行车、有轨车辆、船舶、飞机、以及火箭等。

项目(1)和以下项目每个中的“第二功能”可为，例如，确保移动体的乘客的安全性的功能和确保移动体的乘客的舒适性的功能。

(2)根据项目(1)所述的移动体能量管理装置，

其中，所述移动体包括：

检测所述移动体的行驶(运行)状态量和所述移动体所处的环境中的至少一个的传感器；

用于检测所述移动体的当前位置的导航系统；以及

用于与位于所述移动体外部并且传输信息的信息传输装置进行通信的通信装置，并且

其中，所述获得部包括通过利用所述传感器、所述导航系统和所述通信装置中的一个获得所述环境信息的信息获得部。

通过所述移动体能量管理装置，基于所述移动体所处的环境的监控结果来控制消耗部和供给部中的至少一个。可由移动体执行所述监控或可在车辆外部从外部执行所述监控。

项目(2)中的“信息传输装置”可为例如：信息传送站，诸如控制中心；安装在例如道路或其导轨中的信息传输装置；以及其它移动体。

(3)根据项目(1)或(2)所述的移动体能量管理装置，其中，所述控制部包括预测(估测)型控制部，该预测型控制部基于由所述获得部获得的环境信息来预测包括所述移动体的将来位置的所述移动体的状态，并基于所预测的所述移动体的状态来控制所述消耗部和所述供给部中的至少一个。

为了在良好的精确性下管理移动体中的能量，在尽可能长的时间跨度下预测能量消耗是重要的。另一方面，可通过考虑移动体所处的环境来预测移动体的能量消耗特征。

基于这些知识，通过项目(3)所述的移动体能量管理装置，基于移动体所处的环境来预测包括移动体的将来位置的移动体的状态，并基于所预测的移动体状态来控制消耗部和供给部中的至少一个。

(4)根据项目(1)到(3)中任意一项所述的移动体能量管理装置，其中，所述控制部包括：

用于设定所述移动体将朝向其被控制的目标的目标设定部；

行车路线/驾驶模式(驾驶方式)确定部，它用于基于所设定的目标和所获得的环境信息确定移动体的行车路线和驾驶模式，以使得消耗部的第一部分的能量消耗尽可能地少；

目标剩余能量确定部，它用于基于所获得的环境信息确定供给部的目标剩余能量；

致动模式确定部，它用于基于所设定的目标确定第二部分的致动模式，以使得消耗部的第二部分的能量消耗不会小于所确定的目标剩余能量；以及

实现部，它用于在所确定的驾驶模式下沿所确定的行车路线和所确定的致动模式中第二部分的致动实现移动体的移动。

项目(4)和以下每个项目中的“剩余能量”用作用于表示例如在供给部被形成为包括电池的情况下电池的电荷状态SOC的术语。

(5)根据项目(1)到(4)中任意一项所述的移动体能量管理装置，其中，所述控制部包括供给部控制部，该供给部控制部基于由所述获得部获得的环境信息来预测包括所述移动体的将来位置的所述移动体的状态，并基于所预测的所述移动体的状态，相对于所述供给部与位于所述移动体外部的外部能量相关装置之间的能量供应来控制所述供给部。

在移动体的供给部被形成为例如能量储存部(例如，电池)的情况下，可被供应的能量是有限的。另外，在供给部被形成为能量产生部(例如，电力系统)的情况中，只要该产生部消耗能量，就难以无限期地产生能量。因此，在这种情况下，可被供应的能量也是有限的。

因此，在任意一种情况中，都存在可从供给部中供应的能量可能不足的可能性，并且在这种情况中，必须从移动体的外部补给所述不足量。

另一方面，在供给部被形成为能量产生部的情况下，存在产生部可产生超出所需能量的可能性。在这种情况下，如果过剩的能量被排放到移动体外部的话，就会在作为整体的社会体系中有效地利用能量。

而且，如上所述，为了在良好的精确性下管理移动体中的能量，在尽可能长的时间跨度下预测能量消耗是重要的。另一方面，可通过考虑移动体所处的环境来预测移动体的能量消耗特征。

基于这些知识，通过所述移动体能量管理装置，基于移动体所处的环境来预测包括移动体的将来位置的移动体的状态。基于所预测的移动体状态，相对于供给部和位于移动体外部的外部能量相关装置之间的能量供应来控制所述供给部。

项目(5)中的“外部能量相关装置”可为，例如，在移动体的供给部被形成为储存部的情况下向储存部中补给能量的补给系统。

另外，在储存部被形成为可从移动体上拆下的筒型储存部的情况下，“外部能量相关装置”是用于预备已充电的更换能量储存筒的装置。

(6)根据项目(5)所述的移动体能量管理装置，其中，所述供给部控制部包括补给控制部，在供给部可接近外部能量相关装置的期间内残留在供给部中的能量不足以供之后消耗部消耗的情况中，所述补给控制部控制供给部以便于从外部能量相关装置中补给不足的能量。

(7)根据项目(5)或(6)所述的移动体能量管理装置，其中，所述供给部控制部包括排出控制部，在供给部可接近外部能量相关装置的期间内残留在供给部中的能量超出之后由消耗部消耗的能量的情况中，所述排出控制部控制供给部以便于将过剩能量从供给部中排出到外部能量相关装置中。

(8)根据项目(1)到(3)和项目(5)到(7)中任意一项所述的移动体能量管理装置，其中，所述控制部包括：

用于设定所述移动体将朝向其被控制的目标的目标设定部；

行车路线/驾驶模式确定部，它用于基于所设定的目标和所获得的环境信息确定移动体的行车路线和驾驶模式，以使得消耗部的第一部分的能量消耗尽可能地少；

补给位置/补给模式确定部，它用于确定在所确定的行车路线当中能量被补给的补给位置和补给模式；

目标剩余能量确定部，它用于至少基于相对于包含在所获得的环境信息和相对位置中的确定的补给位置的移动体的相对位置确定供给部的目标剩余能量；

致动模式确定部，它用于基于所设定的目标确定第二部分的致动模式，以使得消耗部的第二部分的能量消耗不会小于所确定的目标剩余能量；以及

实现部，它用于在所确定的驾驶模式下沿所确定的行车路线和所确定的致动模式中第二部分的致动来实现移动体的移动。

(9)一种应用于具有供给能量的供给部和消耗从该供给部供给的能量的消耗部的移动体的移动体能量管理方法，所述消耗部具有：消耗用于作为第一功能(或目的)的使所述移动体移动的能量的第一部分；以及消耗用于执行作为与所述移动体相关的第二功能(或目的)的除了所述移动体的移动以外的功能的能量的第二部分，

所述方法包括以下步骤：

获得与所述移动体所处的环境相关的环境信息；和

基于在获得环境信息步骤中所获得的环境信息来控制所述消耗部和所述供给部中的至少一个，以使得所述第一功能和所述第二功能都被执行

通过上述移动体能量管理方法，基于基本与项目(1)的装置相同的原理，可实现基本与项目(1)的装置相同的功能和作用。

可与执行将由上述项目(1)到(8)中任意一项所涉及的每个构成元件实现的功能的步骤一起执行项目(9)的方法。

从以下结合附图的详细描述中将更明白本发明的其它目的、特征和优点。

附图说明

图1是概念地示出包括本发明一个实施例所涉及的移动体能量管理装置的驾驶支援装置以及将驾驶支援装置安装在其上的车辆的框图；

图2是概念地示出图1中所示的驾驶支援装置的使用的透视图；

图3是概念地示出图1中所示的驾驶支援装置的硬件结构的框图；

图4是概念地示出图1中所示的驾驶支援装置的软件结构的框图；

图5是概念地示出储存在图3中所示的ROM中的驾驶支援程序的内容的流程图；

图6是用于解释图5的驾驶支援程序的图表；

图7是用于解释图5的驾驶支援程序的另一个图表；以及

图8是用于解释图5的驾驶支援程序的另一个图表。

具体实施方式

下面将参照附图给出本发明一个实施例的详细描述。

图1是概念地示出包括本发明一个实施例所涉及的移动体能量管理装置的驾驶支援装置10以及将驾驶支援装置10安装在其上的车辆(在下文中称之为车辆)的框图。驾驶支援装置10执行本发明另一方面所涉及的移动体能量管理方法。在本实施例中，汽车用作上述项目(1)中的“移动体”的示例。

所述车辆可使用各种驱动系统。然而，在本实施例中，使用连续混合动力系统。具体地，所述车辆包括：用作储存装置的电池12；发动机(内燃机)16和由发动机16驱动的发电机18，它们用作电力系统；以及用作驱动装置的电机20。

电机20由供自电池12的电力驱动，从而驱动所述车辆。在车辆的制动时，电机20可用作第二发电机。换句话说，电池12可由电力系统14充电以及由电机20的再生制动充电，并且电机20构成能量再生装置。

如图1所示，车辆装有用于向驾驶支援装置10输入车辆使用者的指令的输入装置24。另外，车辆还装有用于使得必要的信息可视化的显示装置26。

车辆装有多个用于获得与车辆当前所处的环境(包括车辆的状态量)或车辆未来时期所处的环境相关的环境信息的信息获得装置。

所述信息获得装置包括各种传感器30，所述传感器30检测车辆的状态量，诸如车辆的行驶状态量(例如，车辆速度、车辆加速/减速、车轮转速、车轮加速度、轮胎纵向力、轮胎转向角、轮胎充气压力、车辆倾斜角、以及活动荷载)、路面状态量(道路表面μ等)、以及车厢温度。

而且，所述信息获得装置包括：用于与外界通信的通信装置32(包括移动电话、车辆中使用的汽车电话等)；以及导航系统34，所述导航系统34产生与车辆的位置和其行车路线相关的信息。导航系统34具有在显示装置26的屏幕上显示必要信息的功能。导航系统34具有通过使用GPS功能在道路图上指出车辆的当前位置的功能。而且，作为一种信息获得装置，车辆可装有摄像机，所述摄像机拍摄车辆的前方图像、后方图像以及侧面图像。

如图1所示，车辆还装有电机(车辆驱动装置)20、制动器(车辆制动装置)40、以及用于控制车辆移动的转向装置42。在这些装置中，制动器40和转向装置42由致动器(电机或电磁阀)44致动。致动器44由来自于电池12的电力驱动。

车辆还装有空气调节系统46，该空气调节系统46具有调节车厢温度的功能、换气功能(如下面描述的)、热交换功能、以及水冷功能。空气调节系统46由来自于电池12的电力驱动。车辆还装有用于照亮外部的照明系统48。照明系统48也由来自于电池12的电力致动。

图2是概念地示出图1中所示的驾驶支援装置10的使用的透视图。驾驶支援装置10用于通过基于需要与外部(例如，另一车辆(包括有轨车辆)B、步行者C、控制中心50以及用于GPS的人造卫星52)通信而使得从出发地到目的地的行车路线、驾驶模式以及驾驶速度(运行速度)最优化，从而使得车辆的能量消耗最小化。

在图2中，用将出发地与目的地相互连接的弯曲连续线指示为车辆A所选择的行车路线，并且在行车路线中间示出交叉路口和补给点。图中以放大方式示出交叉路口，并且还示出车辆A、车辆B和步行者C之间的相对位置关系。在图2的右下部中，示出由安装在车辆A上的导航系统34作出的显示装置26屏幕上的显示。

使用天线60和62(或车辆A和B的使用者所携带的移动电话)、步行者C所携带的移动电话、以及GPS52可为车辆A、车辆B和步行者C中的每一个检测当前位置。

车辆A、车辆B和步行者C可执行相互之间的信息交换。具体地，车辆A和车辆B可使用各自的天线60和62通过控制中心50相互交换信息。此外，车辆A、车辆B和步行者C可分别使用天线60、天线62以及步行者C所携带的移动电话通过控制中心50相互交换信息。

驾驶支援装置10还获得与以下内容相关的信息：例如，用于能量补给的补给点的位置，在行驶到目的地的过程中车辆A经过所述补给点；补给模式；以及补给可能量，并且通过预测将来能量补给的可能性而确定行车路线、驾驶模式、以及驾驶速度。

另外，驾驶支援装置10还确定驾驶速度以使得车辆尽可能在绿灯上穿过行车路线上的所有交叉路口，即，不用停车。这是由于车辆的能量消耗趋向于与车辆行驶期间加速和减速的重复频率成比例增加。

而且，驾驶支援装置10通过预测为车辆中的电池12充电的必要性(充电可能性)使得致动器44、空气调节系统46和照明系统48的驱动状态(上述项目(4)和(8)中的“操作模式”)最优化。

如从上述描述中可明白的，驾驶支援装置10被安装在车辆上以便于支援节能驱动(通常被称作“Eco-Run(经济工况运行)”)的理想实现，同时允许驾驶员在驾驶车辆时具有主动性。

图3是概念地示出驾驶支援装置10的硬件结构的框图。驾驶支援装置10包括作为主体的电脑70。如已公知的，电脑70包括CPU72、ROM74以及RAM76，它们通过总线78相互连接。驾驶支援所需的驾驶支援程序被预先储存在ROM74中，并且由CPU72执行驾驶支援程序。从而执行车辆中的驾驶支援。

图4示出驾驶支援装置10的软件结构的功能框图和与驾驶支援装置10通信的多个对象的框图。

具体地，驾驶支援装置10包括：用于设定车辆控制目标的目标设定装置100；以及用于获得上述环境信息的环境信息获得装置102。环境信息获得装置102可与位于车辆外部的对象通信。所述对象包括：控制系统104、另一车辆、步行者的移动电话64、信号系统110、补给系统112、以及目的地系统114。

控制系统104被安装在图2中所示的控制中心50中。控制系统104具有将例如与交通阻塞、施工阻塞以及事故信息等相关的交通信息传输给每辆车辆的功能。控制系统104还具有用作本车辆与另一车辆之间以及本车辆与步行者之间的通信媒介的功能。通过后一种功能，车辆可获得其它车辆和步行者的位置信息。

信号系统110具有向每辆车辆传输安装在图2中所示的交叉路口中的交通信号灯(在下文中也简称为“信号灯”)的信号切换程序(控制信号灯方式)的功能。

补给系统112安装在图2中所示的交叉路口中并且执行车辆的能量补给。在补给之前，补给系统112与车辆通信并且从车辆中接收有关于适合于该车辆的能量补给的信息。补给系统112可以各种方式向车辆供应能量。

具体地，补给系统112可采用例如通过设在补给系统112中的发电机(未示出)为车辆的电池12充电的方法。另外，在车辆的电池12被构成为可更换的能量储存模块(能量储存筒)的情况下，也可交替或另外使用这样一种方法(筒更换方法)，即，用另一个完全充电的能量储存模块更换该能量储存模块。

目的地系统114安装在图2中所示的目的地中。与补给系统112相似，目的地系统114具有以各种方式向车辆供应能量的功能。另外，目的地系统114还具有向每辆车辆传输与目的地附近停车场中的空间相关的信息的功能。

如图4所示，驾驶支援装置10还装有行车路线确定装置120，用于基于所设定的目标和所获得的环境信息确定车辆为了到达目的地而行驶的最佳路线。

驾驶支援装置10还装有驾驶模式确定装置122，用于确定车辆在沿基于所设定的目标和所获得的环境信息选定的行车路线行驶到目的地的过程中用于驾驶车辆的最佳模式。

驾驶模式确定装置122确定车辆的驾驶速度，以使得在穿过交叉路口时在红灯下停车的频率和例如为了避免与本车辆前方的另一车辆近距离碰撞而使得车辆减速的频率尽可能低。这是由于频繁加速/减速会导致车辆能量消耗的增加。

而且，驾驶模式确定装置122确定在本车辆与前方车辆保持小于正常距离的距离时本车辆是否可追随前方车辆。在可能的情况下，驾驶模式确定装置122确定本车辆的驾驶速度以使得该车辆在一短距离下追随前方车辆。这是由于，如果本车辆可利用前方车辆的滑流(slipstream)，就减小了本车辆的空气阻力，这导致能量消耗方面的减少。

如图4所示，驾驶支援装置10还装有能量补给模式确定装置124。能量补给模式确定装置124确定：车辆应在该处被补给能量的补给位置；要补给的能量的量；车辆行驶应拥有的发电能力和蓄电能力(加载能量能力)；以及能量补给模式。

例如，能量补给模式包括：通过在选定的补给位置充电而进行补给的一种模式；以及在补给位置用另一个能量储存模块更换该能量储存模块的一种模式。例如，在补给点处的目标补给时间周期比设定的时间周期短的情况下，能量补给模式确定装置124选择更换能量储存模块的更换模式。在目标补给时间周期比设定的时间周期长的情况下，能量补给模式确定装置124选择在与目标补给时间周期相对应的速率下为电池12充电的充电模式。

在过剩能量储存点存在于选定的行车路线中的情况下，能量补给模式确定装置124使得车辆的电池12在车辆所保有的能量远多于车辆经过过剩能量储存点时足够用的能量的条件下放电。从而，所述过剩能量被储存在过剩能量储存点中。所储存的能量可用于各种用途。

如图4所示，驾驶支援装置10还装有目标SOC确定装置126。目标SOC确定装置126基于例如：车辆的高度(与势能有关)；在设定的时间周期内电池12将通过再生制动被充电的可能性；以及车辆在设定的时间周期内将到达补给点以及能量被补给至车辆的可能性，确定车辆电池12的充电状态SOC的目标值。

具体地，目标SOC确定装置126将在车辆开始减速时应采取的车辆电池12的充电状态SOC的数值确定为目标SOC，从而由于随后的减速所导致的能量再生而使得例如电池12的充电状态SOC具有不超过一上限值的量级(不会导致电池12被过量充电的量级)。

也就是说，目标SOC确定装置126结合考虑由于车辆所执行的减速而导致的能量再生而确定减速开始时充电状态SOC的目标值。

目标SOC确定装置126还将在车辆开始沿下坡斜路行驶时应采取的车辆电池12的充电状态SOC的数值确定为目标SOC，从而由于沿下坡斜路行驶所导致的能量再生而电池12的充电状态SOC具有不超过一上限值的量级(不会导致电池12被过量充电的量级)。

也就是说，目标SOC确定装置126结合考虑由于沿下坡斜路行驶所导致的能量再生而确定沿下坡斜路行驶开始时充电状态SOC的目标值。

目标SOC确定装置126还将到达补给点、过剩能量储存点以及目的地时应采取的车辆电池12的充电状态SOC的数值确定为目标SOC，从而使得车辆在确定的驾驶模式下沿确定的行车路线行驶。

如图4所示，驾驶支援装置10还装有驱动执行装置128。驱动执行装置128具有在确定的驾驶模式下沿确定的行车路线驱动车辆的功能。为了实现该功能，驱动执行装置128通过致动器44控制轮胎纵向力和轮胎转向角。

驱动执行装置128还具有例如基于所确定的目标SOCs控制致动器44、空气调节系统46和照明系统48的功能。驱动执行装置128还具有：驱动电力系统14以便于实现确定的目标SOCs的功能；控制能量再生装置以便于实现目标SOCs的功能；以及控制车辆的能量补给以便于在补给点实现目标SOCs的功能。

图5是概念地示出储存在ROM74中的驾驶支援程序的内容的流程图。在该驾驶支援程序中，首先，在步骤S1(在下文中简称为“S1”。其它步骤也是如此)中，驾驶员使用输入装置24进行输入。具体地，输入以下各种参数：

-车辆应到达的目的地(例如，由坐标表示)

-目标到达时间，即，到达目的地所需的时间周期的目标值

-在车辆到达目的地之前驾驶员采取的休息周期和休息次数

-容许补给次数，即，在车辆到达目的地之前向车辆中补给能量的次数的容许值

-目标补给周期，即，在补给点车辆所耗费的时间周期的目标值

-目标温度，即，车辆车厢温度的目标值

-在车辆到达目的地之前使用高速公路的适当性

-在选择道路时，驾驶员是否给予舒适性(乘坐舒适性)优先权

-能量消耗的目标值

接下来，在S2中，例如使用导航系统34和GPS检测车辆的位置。随后，在S3中，在导航系统34上搜索目的地。

之后，在S4中，在导航系统34上搜索出多个从车辆的当前位置到目的地的行车路线。

搜索到的行车路线包括：具有出发地到目的地之间最短距离的行车路线，以及具有长于最短距离但短于设定值的距离的行车路线。

另外，存在这样一种可能性，即，可搜索到使用高速公路的行车路线。然而，当在S1中禁止使用高速公路时，会省略使用高速公路的那些行车路线。

而且，还存在这样一种可能性，即，可搜索到使用凸凹不平道路(诸如，未铺砌的道路、山路以及土砂道)的行车路线。然而，当在S1中所执行的输入中给予舒适性优先权时，会省略使用凸凹不平道路的那些行车路线。

随后，在S5中，从例如控制系统104中获得与每个所搜索到的行车路线相关的道路信息。所述道路信息包括，例如：是否存在道路施工；是否由于自然灾害而堵塞道路；以及是否存在交通拥堵。

之后，在S6中，执行与其它对象的通信。例如，执行与处于行车路线中间的补给系统112以及安装在此次目的地处的目的地系统114的通信。例如，通过这些通信，从补给系统112中接收到能量补给所用的等待时间、所需的时间、以及是否存在突发的异常情况。另一方面，从目的地系统114中接收到与来自于补给系统112的信息相同类型的信息，即，目的地中停车场处的密集程度。

随后，在S7中，预测每个行车路线中每个驾驶模式下车辆的能量消耗。驾驶模式可以各种方式被限定。例如，可基于车辆的驾驶速度将驾驶模式限定成包括低速行驶、中速行驶以及高速行驶。另外，可基于车辆的加速度将驾驶模式限定成包括逐步加速行驶、中间加速行驶以及快速加速行驶。

应该注意的是，通过结合考虑以上所述的目标到达时间的计算限定车辆将在其下被驾驶的速度和车辆将在其下被加速的加速度。

通常，在S7中，基于车辆的当前位置结合考虑到达目的地之前的行车路线和驾驶模式计算出车辆的能量消耗。也就是说，基于所获得的环境信息预测从当前位置朝向目的地行驶时将经历的行驶状态，并且估计出为了实现驾驶状态将由车辆消耗的能量。

因此，在S7中，为整个车辆和车辆的全系列行车路线预测能量消耗。

在S7之后的步骤中，例如，相对于如此预测的能量消耗来控制构成车辆消耗部的电机20、致动器44以及空气调节系统46。

在S7中，可通过结合考虑目标车厢温度累加空气调节系统46的能量消耗预测能量消耗。

在S7中，相对于每条行车路线上的每一点预测车辆的能量消耗。图6到图8是概念性地示出几个示例中能量消耗(狭义上来说，指每个瞬间的电力)预测随时间推移的变化的图表。

另外，应该注意的是，在本说明书中，术语“电力”被用作表示狭义方面电力的术语并且还用作表示广义方面电力(包括狭义方面电力和狭义方面电能)的术语。术语“电力”的定义取决于其上下文关系。

在图5的S8中，为每种路线下每个驾驶模式计算车辆到达目的地所需的时间周期(到达所需的时间周期)。为行车路线和驾驶模式的每种组合计算到达所需的时间周期。

随后，在S9中，基于所预测的能量消耗、所计算的到达所需的时间周期以及结合考虑由驾驶员输入的各种参数确定最佳行车路线、最佳驾驶模式、以及最佳能量补给位置(对于车辆来说最优的补给点)。结合考虑以下因素确定最佳能量补给位置，所述因素例如为：目标到达时间、休息次数、能量消耗目标值(节约水平)、以及需要补给时的能量的量。在这种情况下，也基于需要确定电池12的充电状态SOC的初始值和与电池的容量相关的所需值。

之后，在S10中，确定为了使得车辆在目标到达时间内到达目的地而在开始行驶时需要装载在车辆中的装载能量(例如，装载在车辆的燃料箱中的燃料(发动机16所消耗的)的储存容量与电池12的容量(例如，稍后所述的充电状态)的合计)，最佳能量补给模式(基于输入的目标补给周期确定是应用充电模式还是更换模式)、以及车辆的驾驶速度。图6到图8示出几个示例中驾驶速度的确定值随时间推移的变化。

在图5的S11中，开始车辆的驾驶。之后，在S12中，在车辆与控制系统104之间执行通信。作为通信的结果，确定在本车辆附近是否存在另一车辆(和/或步行者)。控制系统104用作本车辆与对于本车辆来说陌生的另一车辆之间的中介。从而，本车辆可执行与其它与本车辆相关的车辆之间的个别通信。

之后，在S13中，参照通信的结果，确定是否存在其它车辆可接近本车辆的可能性。当存在这样的可能性时，在车辆与控制系统104之间执行通信。应该注意的是，在本实施例中，“其它车辆”可为沿与本车辆相同方向行驶并且位于本车辆前方、后方或侧面的车辆，以及沿与本车辆相反方向行驶的迎面而来的车辆。

在S14中，获得其它车辆的驾驶信息。所述驾驶信息包括，例如：其它车辆将到达的目的地；到达目的地的行车路线；驾驶速度；在本车辆转换行车道的情况下，其它车辆是否转换到其它车辆右侧和左侧的行车道；超车所需的时间；是否需要转弯；是否需要制动；在其它车辆为货车的情况下的装载状态；以及其它车辆是否处于紧急状态，诸如其它车辆的脱轨状态。

在S15中，另外确定车辆的驾驶模式。例如，确定车辆是否需要转换行车道、是否需要超车、是否适合于尾随另一车辆，以及是否需要调节本车辆与其它车辆之间的距离，并且还确定驾驶模式以反映其结果。在这种情况下，在前方车辆(即，其它车辆为货车)的情况中，我们认为货车由于其沉重的工作负载导致其难于瞬间停止，因此将车辆的驾驶模式(例如，行驶状态和制动减速)确定为使得本车辆与货车之间的距离长于通常状态下的距离。

随后，在S16中，基于所获得的其它车辆的驾驶信息，将车辆的速度控制成与其它车辆的驾驶方式(驾驶模式)相匹配。

另外，在S16中，将本车辆的驾驶信息传输给其它车辆。所述驾驶信息包括，例如：本车辆在哪一点处超越其它车辆；当被本车辆超车时其它车辆最好减速；有关于在超车时本车辆临时在其上行驶的相反(方向)车道的信息；本车辆通过向右转向而超越其它车辆。

此外，在S16中，本车辆接收其它车辆的驾驶信息。所述驾驶信息包括，例如：其它车辆是否允许本车辆超越其它车辆；其它车辆是否允许本车辆向右转向以超越其它车辆；以及与步行者或障碍物相关的信息。

也就是说，通过执行S16，在本车辆与其它车辆之间执行双向通信。因此，以相互协作的方式校正两辆车辆的驾驶模式。

之后，在S17中，基于包含在目前为止所获得的信息以及通过与信号系统110通信所获得的信息中的必要信息，获得与车辆所经过的交叉路口的信号灯的信号切换时间相关的信息。从而，预测车辆经过所选行车路线上的每个交叉路口的时间。执行所述预测以使得车辆可在绿灯时经过尽可能多的交叉路口，从而实现节能行驶。

在S18中，在其它车辆为前方车辆的情况下，基于从目前为止所获得的信息中的必要信息预测车辆在设定距离或更短距离下接近前方车辆的时间。

在S19中，根据需要校正在S10中确定的驾驶速度。

具体地，基于S17中的预测结果校正驾驶速度，以使其满足当经过交叉路口时本车辆无须在红灯下停止的条件。这是为了通过抑制车辆在信号灯下加速和减速的频率而节省能量消耗。图6示出以前述方式校正驾驶速度的情况：连续线表示校正的驾驶速度，虚线表示校正之前的驾驶速度。

另外，在S19中，基于S18中的预测结果，确定在本车辆接近其它车辆之前是否存在足够的时间。当不存在足够的时间时，将车辆的驾驶速度校正为低速，从而避免本车辆过于接近其它车辆并被迫降低速度(包括刹车)的情况。当执行减速时，稍后将进行加速。这样的频繁加速和减速对于降低车辆的能量消耗是不利的。

另外，在S19中，基于S18中的预测结果，确定本车辆是否可在短于通常所需的追随距离下追随前方的汽车。当结果为可能时，校正本车辆的驾驶速度以便于在更短的追随距离下追随前方的汽车。这是用于通过使用滑流减小本车辆的空气阻力而降低车辆的能量消耗。

之后，在S20中，在电机20和致动器44之中，控制与驾驶控制相关的装置，以使得本车辆在确定的最佳驾驶模式下沿确定的最佳行车路线运行。例如，为了控制车辆的轮胎纵向力，控制用于驱动制动器40的电机20和致动器44。为了控制轮胎转向角，控制用于驱动转向装置42的致动器44。可执行所述控制以支援驾驶员驾驶车辆或基本省略驾驶员的驾驶。

随后，在S21中，确定车辆的目标SOC。例如，结合考虑通过本车辆所执行的减速而产生的能量再生确定在开始减速时充电状态SOC的目标值。

另外，在S21中，结合考虑通过本车辆所执行的下坡斜路的行驶而产生的能量再生确定在开始下坡斜路的行驶时充电状态SOC的目标值。具体地，如图7所示，确定在下坡斜路的行驶之前期间(例如高海拔下的行驶期间)的目标SOC，以使得充电状态SOC为设定的容许值(例如，80％)之下。

另外，在S21中，将应在车辆以确定的驾驶模式沿确定的行车路线行驶到补给点时取得的车辆电池12的充电状态SOC的数值确定为目标SOC。具体地，如图8所示，确定在于补给点处休息/能量补给之前的期间内的目标SOC，以使得在到达补给点之前充电状态SOC为最小值(例如，0)。

之后，在图5的S22中，控制致动器44以便于实现所确定的目标SOC。

随后，在S23中，基于车厢温度与外部气温之间的差异，控制空气调节系统46以便于获得目标温度。在这种情况下，还实现了换气功能(使用车厢温度与外部气温之间的差异执行的换气)、热交换功能(使用车厢温度与外部气温之间的差异执行的车厢温度调节)、以及水冷却功能(用水冷却车辆的主体与电池12的功能)，这也降低能量消耗。

之后，在S24中，在夜晚控制照明系统48。控制照明系统48以便于获得目标亮度。在S24中，基于车辆周围的亮度有效地控制照明系统48，这也降低能量消耗。

在上述控制下结束了驾驶支援程序的执行。

如从上述描述中可明白的，电脑70的执行图5中S1的一个部分构成了与输入装置24(图1)相关的目标设定装置100(图4)。电脑70的执行图5中S2到S6、S13、S14、S16和S17的一个部分构成了与通信装置32和导航系统34(图1)协作的环境信息获得装置102(图4)。

另外，电脑70的执行图5中S7到S9的一个部分构成了行车路线确定装置120(图4)。电脑70的执行图5中S7到S9的另一个部分构成了驾驶模式确定装置122(图4)。

电脑70的执行图5中S0到S10的一个部分构成了能量补给模式确定装置124(图4)。电脑70的执行图5中S21的部分构成了目标SOC确定装置126(图4)。电脑70的执行图5中S11、S20和S22和S24的一个部分构成了驱动执行装置128(图4)。

如从上述描述中可明白的，在本实施例中，环境信息获得装置102构成了上述项目(1)的“获得部”的示例，而目标设定装置100、行车路线确定装置120、驾驶模式确定装置122、能量补给模式确定装置124、目标SOC确定装置126和驱动执行装置128相互协作构成了上述项目(1)的“控制部”的示例。

另外，在本实施例中，电池12、电力系统14和电机20(仅在能量再生时)中的每一个都构成上述项目(1)的“供给部”的示例，而电机20(仅在驱动车辆时)、致动器44、空气调节系统46和照明系统48中的每一个都构成上述项目(1)的“消耗部”的示例。

另外，在本实施例中，电机20构成上述项目(1)的“第一部分”的示例，而致动器44、空气调节系统46和照明系统48中的每一个都构成上述项目(1)的“第二部分”的示例。

另外，在本实施例中，控制系统104、其它车辆、步行者所使用的移动电话、信号系统110、补给系统112和目的地系统114中的每一个都构成上述项目(2)的“信息传输装置”的示例。

另外，在本实施例中，目标设定装置100构成上述项目(4)的“目标设定部”的示例。行车路线确定装置120和驾驶模式确定装置122协作地构成上述项目(4)的“行车路线/驾驶模式确定部”的示例。目标SOC确定装置126构成上述项目(4)的“目标剩余能量确定部”的示例。驱动执行装置128的一部分构成了上述项目(4)的“致动模式确定部”的示例，而驱动执行装置128的另一部分构成了上述项目(4)的“实现部”的示例。

另外，在本实施例中，补给系统112构成了上述项目(5)到(7)中任意一项中的“外部能量相关装置”的示例。

另外，在本实施例中，能量补给模式确定装置124构成了上述项目(8)的“补给位置/补给模式确定部”的示例。

另外，在本实施例中，S2到S6、S13、S14、S16和S17相互协作地构成了上述项目(9)的“获得步骤”的示例。S1、S7到S12、S15以及S18到S24相互协作地构成了上述项目(9)的“控制步骤”的示例。

本发明不局限于所描述的具体实施例，在不脱离本发明保护范围的情况下可作出改变和修正。

本申请是基于2003年7月17日所申请的日本优先权申请No.2003-198684的，其全文引用在此作为参照。

Claims (9)

1.安装在具有供给能量的供给部和消耗从该供给部供给的能量的消耗部的移动体中的移动体能量管理装置，该消耗部具有：消耗用于作为第一功能的使所述移动体移动的能量的第一部分；以及消耗用于执行除了所述移动体的移动以外的作为与所述移动体相关的第二功能的功能的能量的第二部分，

所述移动体能量管理装置包括：

获得与所述移动体所处的环境相关的环境信息的获得部；和

基于由所述获得部获得的环境信息控制所述消耗部和所述供给部中的至少一个以使得所述第一功能和所述第二功能都被执行的控制部。

2.根据权利要求1所述的移动体能量管理装置，

其特征在于，所述移动体包括：

检测所述移动体的行驶状态量和所述移动体所处的环境中的至少一个的传感器；

用于检测所述移动体的当前位置的导航系统；以及

用于与位于所述移动体外部并且传输信息的信息传输装置进行通信的通信装置，并且

其中，所述获得部包括通过利用所述传感器、所述导航系统和所述通信装置中的一个获得所述环境信息的信息获得部。

3.根据权利要求2所述的移动体能量管理装置，其特征在于，所述控制部包括预测型控制部，该预测型控制部基于由所述获得部获得的环境信息来预测包括所述移动体的将来位置的所述移动体的状态，并基于所预测的所述移动体的状态来控制所述消耗部和所述供给部中的至少一个。

4.根据权利要求3所述的移动体能量管理装置，其特征在于，所述控制部包括供给部控制部，该供给部控制部基于由所述获得部获得的环境信息来预测包括所述移动体的将来位置的所述移动体的状态，并相对于所述供给部与位于所述移动体外部的外部能量相关装置之间的能量供应来控制所述供给部。

5.根据权利要求2所述的移动体能量管理装置，其特征在于，所述控制部包括供给部控制部，该供给部控制部基于由所述获得部获得的环境信息来预测包括所述移动体的将来位置的所述移动体的状态，并基于所预测的所述移动体的状态，相对于所述供给部与位于所述移动体外部的外部能量相关装置之间的能量供应来控制所述供给部。

6.根据权利要求1所述的移动体能量管理装置，其特征在于，所述控制部包括预测型控制部，该预测型控制部基于由所述获得部获得的环境信息来预测包括所述移动体的将来位置的所述移动体的状态，并基于所预测的所述移动体的状态来控制所述消耗部和所述供给部中的至少一个。

7.根据权利要求6所述的移动体能量管理装置，其特征在于，所述控制部包括供给部控制部，该供给部控制部基于由所述获得部获得的环境信息来预测包括所述移动体的将来位置的所述移动体的状态，并基于所预测的所述移动体的状态，相对于所述供给部与位于所述移动体外部的外部能量相关装置之间的能量供应来控制所述供给部。

8.根据权利要求1所述的移动体能量管理装置，其特征在于，所述控制部包括供给部控制部，该供给部控制部基于由所述获得部获得的环境信息来预测包括所述移动体的将来位置的所述移动体的状态，并基于所预测的所述移动体的状态，相对于所述供给部与位于所述移动体外部的外部能量相关装置之间的能量供应来控制所述供给部。

9.一种应用于具有供给能量的供给部和消耗从该供给部供给的能量的消耗部的移动体的移动体能量管理方法，所述消耗部具有：消耗用于作为第一功能的使所述移动体移动的能量的第一部分；以及消耗用于执行除了所述移动体的移动以外的作为与所述移动体相关的第二功能的功能的能量的第二部分，

所述方法包括以下步骤：

获得与所述移动体所处的环境相关的环境信息；和

基于在获得环境信息步骤中所获得的环境信息来控制所述消耗部和所述供给部中的至少一个，以使得所述第一功能和所述第二功能都被执行。

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