JP2005218178A - 車両エネルギー制御方法と装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】エネルギーのキャッシュ動作を行うバッテリが設けられた車両のエネルギー効率を、精度の高い制御情報を用いて、向上させることができる車両エネルギー制御方法を提供する。
【解決手段】対象の道路区間を走行した他車３０のエネルギー制御情報を取得し、そのエネルギー制御情報に含まれる駆動源１０の出力エネルギーと、出力エネルギーのキャッシュ動作を行うバッテリ２０の回生エネルギーとの情報を利用して、前記道路区間を走行する自車のエネルギー制御を行う。他車のエネルギー制御情報を直接入手して自車のエネルギー制御を行っているため、効率的なエネルギー制御を高精度に行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリットカー（Hybrid Electric Vehicle:ＨＥＶ）や燃料電池車（Fuel Cell Hybrid Vehicle:ＦＣＨＶ）でのエネルギー制御方法と、その方法を実施する装置に関し、駆動源から出力されるエネルギーの効率化を図るものである。
燃費の改善や炭酸ガス排出量の削減を目的として開発されたＨＥＶは、車両の駆動源としてエンジンとモータとを具備し、また、車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換してバッテリに蓄積し、モータの駆動のために再利用する回生機構を備えている。このバッテリは、エネルギーのキャッシュ動作（駆動源の出力エネルギー、発電機構からの回生エネルギーを一時蓄積し、必要に応じてモータを駆動するための電気エネルギーを出力する動作）を実行している。
従来のＨＥＶは、図１６に示すように、主駆動源としてのエンジン１０と、エンジン１０の駆動を制御するエンジンＥＣＵ（electronic control unit）１７と、エンジン出力をアシストするモータ１６と、エンジン１０の駆動力で発電する発電機１８と、駆動源の駆動力を車軸１５及びタイヤ１２に伝える減速機１４と、エンジン１０の駆動力を分割して減速機１４及び発電機１８に伝える動力分割機１１と、回生電力を蓄積するバッテリ２０と、バッテリ２０の状態をモニタし、制御する電池ＥＣＵ２１と、バッテリ２０に充電する電力を交流から直流に変換し、モータ１６に供給する電力を直流から交流に変換するインバータ１９と、アクセルペダルやブレーキペダル２３の踏み込み状況、車速、エアコン２４の消費エネルギー、バッテリ２０の状態等に応じてエンジン１０やモータ１６の出力、回生電力、及び、ブレーキ１３の制動力を制御するＨＶ（ハイブリットカー）ＥＣＵ２２とを備えている。
このＨＶＥＣＵ２２には、アクセルペダル２３を踏み込んだときのスロットル開度の情報や、ブレーキペダル２３の踏力情報、車内に設置されたエアコン２４等の消費エネルギー情報、車速情報等が入力する。また、電池ＥＣＵ２１からは、バッテリ２０の充電状態を示すＳＯＣ（state of charge）、バッテリ２０の出力可能最大電力及び受入可能最大電力、並びに、バッテリ２０の温度情報が入力する。ＨＶＥＣＵ２２は、入力する情報から目標駆動出力や駆動力の配分を決定して、エンジンＥＣＵ１７にエンジン出力制御信号を送り、インバータ１９にモータ出力制御信号または回生電力制御信号を送り、ブレーキ１３にブレーキ制御信号を送る。
エンジンは、「最もエネルギー変換効率が高い出力領域」を有しており、出力が低過ぎても高過ぎてもエンジン効率は低下し、燃費が落ちる。車種にも拠るが、時速５０〜８０ｋｍぐらいをキープしながら走り続ける状態が最も燃費が良い。そのため、発進時や、ごく低速で走行するときは、エンジン１０を停止し（あるいは空回りさせ）、バッテリ２０から蓄積電力を放電してモータ１６だけで走行する。
また、通常走行時には、エンジン１０とモータ１６との両方を用いて車輪１２を駆動する。このとき、エンジン１０の駆動力は、動力分割機１１で二つに分けられ、一方は車輪１２を直接駆動し、もう一方は、発電機１８を駆動して発電し、発電された電力がモータ１６に供給されて、モータ１６も車輪１２を駆動する。
また、上り坂を走行する時のように全開加速の状態では、エンジン１０を高速回転し、発電機１８で発電した電力をモータ１６に供給し、さらに、バッテリ２０からも蓄積電力を放電してモータ１６に供給する。
また、減速時や制動時には、エンジンを停止し（あるいは空回りさせ）、車輪１２により回転するモータ１６が発電機となって発電する回生電力をバッテリ２０に充電する。
一方、バッテリ２０は、絶えず変わる運転状況に応じて充電・放電のいずれにも対応できるように、そのＳＯＣが６０％を目標に制御される。ＳＯＣが６０％であるときの出力可能最大電力と受入可能最大電力とは概ね等しい。ＳＯＣが６０％より高くなると、出力可能最大電力は大きくなるが、受入可能最大電力が小さくなり、逆に、ＳＯＣが６０％より低くなると、受入可能最大電力は大きくなるが、出力可能最大電力が小さくなる。電池ＥＣＵ２１は、バッテリ２０の状態をモニタして、ＳＯＣをＨＶＥＣＵ２２に伝え、ＨＶＥＣＵ２２は、ＳＯＣが６０％付近に保たれるように回生電力の充電やモータ１６への放電を制御する。
しかし、ＳＯＣの目標値を固定してバッテリ２０の充放電を制御する場合は、例えば、長い上り坂を走行するときに、エンジン出力を上げる必要が生じ、その結果、エンジンのエネルギー変換効率の最も良い状態が保てなくなる。また、長い下り坂を制動走行するときには、バッテリ２０の受入可能最大電力を超えて発電された回生電力が、廃棄され、有効利用されないことになる。
もしも、今後の加速または減速を伴う走行状態が予測できるのであれば、例えば、長い坂を走行する場合に、バッテリを十分に充電して上り坂に臨み、上り坂を登り切ったところでバッテリの蓄積電力を使い切り、下り坂で充電する、と言ったバッテリの充放電制御が可能になる。こうした制御方法は、下記特許文献１に開示されており、この特許文献１には、車両の現在位置や走行予定経路、その地形情報、混雑度等から、将来車両が走行する経路の標高や車速の変化を算出して、バッテリのＳＯＣの上下限を規定する計画を立案し、その計画に沿ってＨＥＶを制御することが記載されている。
また、停止と発進とを繰り返す渋滞区間に進入したことが分かっている場合は、加速が要求されたときに、次に減速要求が有る筈なので、通常走行時よりもバッテリの蓄積電力を多く消費することが可能になる。こうした制御方法は、下記特許文献２に開示されており、この特許文献２には、ＶＩＣＳやＦＭ多重放送等で提供される交通情報に基づいて、自車位置が渋滞中であるか否かを判断し、渋滞中であるときは、エンジン始動の閾値を通常の設定値より高車速側に変更し、バッテリの蓄積電力を多く使用することが記載されている。
特開２００１−６９６０５号公報 特開２０００−２０５０００号公報
しかし、前記特許文献１、２に開示されている方法を実施しようとしても、地図データの標高データや渋滞情報等から、ＨＥＶの制御量（バッテリのＳＯＣやエンジン始動の閾値等）を高精度に得ることは難しい。これは、使用する標高データや渋滞情報自体が精細なものでは無いし、また、これらの間接情報から予測したＨＥＶの制御量には、当然、予測誤差が含まれるためである。
本発明は、こうした従来の問題点を解決するものであり、エネルギーのキャッシュ動作を行うバッテリが設けられた車両のエネルギー効率を、精度の高い制御情報を用いて、向上させることができる車両エネルギー制御方法を提供し、また、その方法を実施する装置を提供することを目的としている。
そこで、本発明の車両エネルギー制御方法では、対象の道路区間を走行した車両のエネルギー制御情報を利用して、前記道路区間を走行する自車のエネルギー制御を行うようにしている。
このように、他車のエネルギー制御情報を直接入手して自車のエネルギー制御を行っているため、効率的なエネルギー制御を高精度に行うことができる。
また、本発明の車両エネルギー制御方法では、前記車両が、駆動源と、エネルギーを一時蓄積するバッテリと、電力エネルギーから動力エネルギーを発生させるモータと、回生エネルギーから電力エネルギーを発生させる発電機とを保有し、前記車両のエネルギー制御情報を利用して、同様に、駆動源と、バッテリと、モータと、発電機とを保有する自車のエネルギー制御を行うようにしている。
そのため、他車のエネルギー制御情報を利用して自車のエネルギー制御を行うことができる。
また、本発明の車両エネルギー制御方法では、利用するエネルギー制御情報として、駆動源の出力エネルギー情報、モータの出力エネルギー情報、発電機の回生エネルギー情報、車内電装品の消費エネルギー情報の一または複数を使用する。
また、本発明の車両エネルギー制御方法では、道路区間を走行する自車の駆動源の出力エネルギーのレベルを、エネルギー変換効率が良好な所定範囲に固定し、駆動源の出力エネルギーと自車のバッテリの充放電エネルギーとを合わせたエネルギーレベルが、エネルギー制御情報に含まれる出力エネルギー及び回生エネルギーの分布をカバーできるように、道路区間を走行する自車のバッテリのＳＯＣを制御する。
そのため、駆動源の出力が平滑化され、また、エネルギー変換効率が良好な状態に維持されるため、燃費が向上する。
また、本発明の車両エネルギー制御方法では、エネルギー制御情報として、複数の車両のエネルギー制御情報が統計処理された情報を取得し、あるいは、他車との車車間通信でエネルギー制御情報を取得し、または、ビーコンからエネルギー制御情報を取得する。
また、本発明では、車両に、他車のエネルギー制御情報を受信する情報受信手段と、自車位置を判定する自車位置判定手段と、受信したエネルギー制御情報から自車が走行する道路区間のエネルギー制御情報を抽出して、前記道路区間における出力エネルギー及び回生エネルギーのエネルギー分布を推定するエネルギー需要推定手段と、自車の駆動源の出力エネルギーのレベルをエネルギー変換効率が良好な所定範囲に固定し、駆動源の出力エネルギーと自車のバッテリの充放電エネルギーとを合わせたエネルギーレベルが、前記エネルギー分布をカバーできるように、道路区間を走行する自車のバッテリのＳＯＣを制御する制御手段とを設けている。
この車両では、他車のエネルギー制御情報を利用して、自車での効率的なエネルギー制御を高精度に行うことができる。
この車両は、駆動源としてエンジンを備えるハイブリットカー（ＨＥＶ）であり、あるいは、駆動源として燃料電池を備える燃料電池車（ＦＣＨＶ）である。
また、本発明では、情報提供手段に、各車両のエネルギー制御情報を収集する情報収集手段と、エネルギー制御情報を各道路区間ごとに統計処理するエネルギー需要集計手段と、統計処理された各道路区間の出力エネルギー及び回生エネルギーの情報と当該道路区間の位置を示す情報とを提供する情報提供手段とを設けている。
この情報提供装置は、ＨＥＶやＦＣＨＶに、統計的に処理したエネルギー制御情報を提供することができる。
また、本発明では、情報提供装置に、各車両のエネルギー制御情報をビーコンを通じて収集する情報収集手段と、エネルギー制御情報を前記ビーコンの上流に位置するビーコンから提供する情報提供手段とを設けている。
この装置は、シンプルな構成でエネルギー制御情報を提供することができる。
本発明の車両エネルギー制御方法では、他車のエネルギー制御情報を直接入手して自車のエネルギー制御を行っているため、効率的なエネルギー制御を高精度に行うことが可能であり、車両のエネルギー効率を高め、燃費の向上を図ることができる。
本発明の車両は、この車両エネルギー制御方法を実施することができ、また、本発明の情報提供装置は、車両に対して、この車両エネルギー制御方法を実施するために必要な情報を提供することができる。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における車両エネルギー制御方法では、同一道路区間を走行した他の車両のエネルギー制御情報を取得して、自車のエネルギー制御に活用する。
図１は、この車両エネルギー制御方法を可能にするシステムを模式的に示している。この方法を実行するＨＥＶは、他車３０のエネルギー制御情報を利用するとともに、自車のエネルギー制御情報を提供する。つまり、ＨＥＶ自身がエネルギー制御情報を検知するセンサー（プローブカー）としての役割を果たす。
各ＨＥＶが提供したエネルギー制御情報は、ＨＥＶ制御情報センター４０で集計され、編集されてＨＥＶに提供される。ＨＥＶ制御情報センター４０による情報提供の形態は、放送を利用しても良いし、各ＨＥＶが経路を指定して情報提供を要求し、ＨＥＶ制御情報センター４０が要求された経路のエネルギー制御情報を無線送信するようにしても良い。また、ＨＥＶ制御情報センター４０が、集計・編集した統計的なエネルギー制御情報を外部メディアに蓄積して提供しても良い。また、ＨＥＶ制御情報センター４０を介さずに、先行する他車３０との車車間通信で他車３０のエネルギー制御情報を取得することも可能である。
ＨＥＶは、図１６の構成の他に、携帯電話を通じてエネルギー制御情報を送受信する通信制御装置２５と、現在位置判定手段や放送受信手段を持つカーナビゲーション装置２６とを備えている。カーナビゲーション装置２６は、ＨＥＶ制御情報センター４０が放送するエネルギー制御情報を受信すると、その情報をＨＥＶのＨＶＥＣＵ２２に提供し、また、ＨＥＶ制御情報センター４０から提供された外部メディアを装着すると、そこに記録された情報を読み出してＨＶＥＣＵ２２に提供する。また、カーナビゲーション装置２６は、ＨＶＥＣＵ２２の要求に応じて現在位置の情報をＨＶＥＣＵ２２に提供する。
ＨＶＥＣＵ２２は、自車のエネルギー制御情報を、携帯電話を通じてＨＥＶ制御情報センター４０や他車３０に送信し、また、携帯電話で受信した他車３０のエネルギー制御情報やカーナビゲーション装置２６を通じて取得したエネルギー制御情報を利用して自車のエネルギー制御を実行する。
図２は、プローブカーとして機能するＨＥＶがＨＥＶ制御情報センター４０に送信するエネルギー制御情報を示している。この情報には、計測データ番号、データの計測時刻、データの計測位置を示す緯度・経度、及び、データ計測時の車両進行方位に関する情報が含まれ、計測データとして、車両速度、エンジン１０とモータ１６とを合わせた出力エネルギー（減速・制動時には制動エネルギー）、補記類（エアコン等）の使用エネルギー、スロットル開度、ブレーキ踏力、出力エネルギー中のエンジン分のエネルギー、出力エネルギー中のモータ分のエネルギー、及び、制動エネルギー中の発電機回生分のエネルギーに関するデータが含まれる。
なお、「スロットル開度」「ブレーキ踏力」「出力エネルギーのうちのエンジン分」「出力エネルギーのうちのモータ分」及び「制動エネルギーのうちの発電機回生分」のデータは、参考情報であり、必須情報では無い。
また、各計測データは、瞬時の計測情報を表示する代わりに、所定時間内（または所定距離走行する間）に計測したデータの統計情報を表示しても良い。その場合、計測データの平均値、最大値、最小値、ばらつき指標（分散）を表示する。
図３は、このシステムにおけるＨＥＶ制御情報センター４０と、このＨＥＶ制御情報センター４０からエネルギー制御情報の提供を受けて自車のエネルギー制御に活用するＨＥＶ５０との機能ブロックを示している。
ＨＥＶ制御情報センター４０は、ＨＥＶ３０から送られたエネルギー制御情報を受信するＨＥＶ情報受信部４８と、路上に設置された超音波センサー等のデータを収集するセンサーＡ処理部４９と、プローブカーが計測した交通情報データを収集するセンサーＢ処理部１５０と、センサーＡ処理部４９及びセンサーＢ処理部１５０が収集した情報から交通情報を生成する交通情報算出部４７と、各ＨＥＶのエネルギー制御情報に含まれる計測データを道路区間毎に集計するエネルギー需要集計部４６と、集計された計測データを蓄積する統計情報蓄積部４４と、デジタル地図のデータベース４３と、対象道路区間をデジタル地図上で特定するための情報（位置参照情報）と当該道路区間の計測データとを含む提供用のエネルギー制御情報を生成する提供情報編集部４５と、このエネルギー制御情報のデータ量を削減するために圧縮符号化する符号化処理部４２と、圧縮符号化されたエネルギー制御情報を送信する情報送信部４１とを備えている。
一方、ＨＥＶ５０は、ＨＥＶ制御情報センター４０からエネルギー制御情報を受信する情報受信部５１と、符号化されているエネルギー制御情報を復号化する復号化処理部５２と、エネルギー制御情報に含まれる位置参照情報を用いて対象道路区間を特定する位置参照部５３と、ＧＰＳアンテナ５７の受信情報やジャイロ５８の情報を用いて自車位置を判定する自車位置判定部５４と、受信したエネルギー制御情報に含まれる計測データを用いて走行中の経路における出力エネルギー及び回生エネルギーを推定するエネルギー需要推定部５５と、車両速度やブレーキ踏力、スロットル開度、エアコン消費エネルギー等を検出する各種センサー（センサーａ５９、センサーｂ６０）の情報を処理する各種センサー処理部６１と、走行経路の出力エネルギー及び回生エネルギーの推定値と各種センサーの情報とに基づいて、エンジン１０の出力を制御し、インバータ１９のモータ出力及び回生電力を制御し、また、バッテリ２０の充放電を制御する制御部５６とを備えている。
このＨＥＶ制御情報センター４０のＨＥＶ情報受信部４８は、ＨＥＶ３０の各々から図２に示すエネルギー制御情報を受信する。エネルギー需要集計部４６は、各道路に固定長さ（例えば３００ｍ）単位の道路区間を設定して、受信したエネルギー制御情報に含まれる計測データを道路区間ごとに集計し、統計情報蓄積部４４に蓄積する。提供情報編集部４５は、エネルギー需要集計部４６から送られたデータや統計情報蓄積部４４に蓄積されたデータを用いて、提供用のエネルギー制御情報を生成する。
図４は、ＨＥＶ制御情報センター４０が放送で提供するエネルギー制御情報を示している。このエネルギー制御情報には、道路区間を特定する番号、及び、道路区間の位置を指定する位置参照情報とともに、当該道路区間の通過時間、車速、出力エネルギー、回生エネルギー、及び、補記類（エアコン等）の使用エネルギーについての平均値、最大値、最小値、及び、ばらつきの指標統計値のデータが含まれ、また、当該道路区間が接続する道路区間の番号（接続道路区間番号）と、接続する道路区間に進行する確率（進行確率）とが含まれている。
ここで、出力エネルギーは、エンジン１０の出力エネルギーとバッテリ２０の放電エネルギーとを加算した単位時間当たり（または、単位距離当たり）のエネルギーであり、車両の運動エネルギー及び補記類の使用エネルギーとして消費される。また、回生エネルギーは、単位時間当たり（または、単位距離当たり）のバッテリ２０の充電エネルギーである。
進行確率は、図５に示すように、対象道路区間を通過した車両が、接続する各道路区間に進む割合を示しており、この値は、各車両の走行軌跡を集計して求めることができる。また、対象道路区間の途中で駐車場等に入場する場合は「上記以外へ進行」として集計し、その確率を表示する。
また、位置参照情報としては、対象道路区間の識別子（リンク番号）や、対象道路区間上に間欠的に設定したノードの緯度・経度情報等を用いることができる。
また、道路区間は、長さを固定して設定する代わりに、一定時間（例えば３分）に走行できる平均距離を単位に設定しても良い。この場合、各道路区間は、渋滞状況によって可変長となる。また、提供するエネルギー制御情報には、道路区間の通過時間の情報を含める必要が無い。
また、ＨＥＶの要求に応えてＨＥＶ制御情報センター４０がエネルギー制御情報を提供するリクエスト−レスポンス型の情報提供では、ＨＥＶが、位置及び進行方向のデータを含む図６に示す情報をＨＥＶ制御情報センター４０に送り、ＨＥＶ制御情報センター４０は、図７に示すように、その位置及び進行方向に合致する提供経路のエネルギー制御情報をＨＥＶに提供する。
提供用のエネルギー制御情報は、圧縮符号化されてＨＥＶ５０に提供される。
ＨＥＶ５０の復号化処理部５２は、受信したエネルギー制御情報を復号化し、位置参照部５３は、エネルギー制御情報に含まれる位置参照情報を用いて、エネルギー制御情報に含まれる各データの対象道路区間位置を特定する。
エネルギー需要推定部５５は、エネルギー制御情報から、現在位置に対応する道路区間及びその接続道路区間、さらに、その先に順次接続する接続道路区間のデータ（通過時間、車速、出力エネルギー、回生エネルギー、補記類の使用エネルギー）を読み取り、制御部５６に出力する。制御部５６は、エネルギー需要推定部５５から送られたデータと、各種センサー５９、６０の情報とに基づいて、エンジン１０の出力を制御し、インバータ１９のモータ出力及び回生電力を制御し、また、バッテリ２０の充放電を制御する。
次に、制御部５６が行う制御の一例について説明する。
この制御では、エンジン１０の出力をエネルギー変換効率が良好な状態に固定し、バッテリ２０の充放電によるモータ１６の出力範囲を変動させて必要なエネルギーを確保する。そのため、エネルギー制御情報から、走行する道路区間における出力エネルギー及び回生エネルギーの変動範囲（エネルギー分布）を求め（但し、エアコンの不使用等により補記類の使用エネルギーがエネルギー制御情報の値と異なるときは、その分を出力エネルギーから引き去る）、ＨＥＶのエンジンの出力エネルギーとバッテリ２０の充放電エネルギーとを合わせたエネルギー範囲が、そのエネルギー分布をカバーできるように、バッテリ２０のＳＯＣの値を変化させて、モータ１６の出力範囲を変動させる。
図８は、ＳＯＣの値を変えたときのバッテリ２０の受入可能最大電力及び出力可能最大電力の変化を示している。ＳＯＣが６０％のとき、受入可能最大電力と出力可能最大電力とは略等しい。ＳＯＣを８０％にした場合は、出力可能最大電力が増加し、受入可能最大電力が減少する。そのため、モータ１６の出力範囲は、出力エネルギーの増加を可能にする方向に移動する。また、ＳＯＣを２０％にした場合は、出力可能最大電力が減少し、受入可能最大電力が増加する。そのため、モータ１６の出力範囲は、回生エネルギーの増加を可能にする方向に移動する。
図９は、ＨＥＶのエンジン１０の出力エネルギーとバッテリ２０の充放電エネルギーとを合わせた総合出力範囲と、道路区間のエネルギー分布との関係を示している。縦軸の０ｋｗより上は回生エネルギーの大きさを表しており、上方に向かうほど回生エネルギーが大きい。縦軸の０ｋｗより下は出力エネルギーの大きさを表しており、下方に向かうほど出力エネルギーが大きい。
図９（ａ）に示すように、エンジン出力は、エネルギー変換効率が最も良好な出力範囲８１に固定する。このとき、６０％のＳＯＣを目標にバッテリ２０の充放電を制御する場合には、エンジン及びバッテリを合わせた総合出力範囲８２が、エンジンの出力範囲８１を中心として、出力エネルギー側及び回生エネルギー側に等しい幅で広がる。
また、８０％のＳＯＣを目標にバッテリ２０の充放電を制御する場合では、エンジン及びバッテリを合わせた総合出力範囲８３は、６０％ＳＯＣでの総合出力範囲８２よりも、出力エネルギーが増大する方向に移動する。また、２０％のＳＯＣを目標にバッテリ２０の充放電を制御する場合では、エンジン及びバッテリを合わせた総合出力範囲８４は、６０％ＳＯＣでの総合出力範囲８２よりも、回生エネルギーが増大する方向に移動する。
エネルギー制御情報から求めた対象道路区間のエネルギー分布８５（このエネルギー分布は、平地を走行したときの出力エネルギー及び回生エネルギーの変動範囲を示している）は、総合出力範囲８２によりカバーすることができる。従って、平地走行時は、エンジン出力をエネルギー変換効率が最も良好な出力範囲８１に固定し、６０％のＳＯＣを目標にバッテリ２０の充放電を制御しながら、モータ出力を調整する。
また、図９（ｂ）には、上り坂を走行したときのエネルギー分布８６を示している。このエネルギー分布８６は、８０％のＳＯＣを目標にバッテリ２０の充放電を制御したときの総合出力範囲８３によりカバーすることができる。従って、上り坂走行時は、エンジン出力をエネルギー変換効率が最も良好な出力範囲８１に固定し、８０％のＳＯＣを目標にバッテリ２０の充放電を制御しながら、モータ出力を調整する。
また、図９（ｃ）には、下り坂を走行したときのエネルギー分布８７を示している。このエネルギー分布８７は、２０％のＳＯＣを目標にバッテリ２０の充放電を制御したときの総合出力範囲８４によりカバーすることができる。従って、下り坂走行時は、エンジン出力をエネルギー変換効率が最も良好な出力範囲８１に固定し、２０％のＳＯＣを目標にバッテリ２０の充放電を制御しながら、モータ出力を調整する。
また、図１０には、エンジン１０を切ったときのエンジン出力９０と、その場合に、６０％のＳＯＣを目標にバッテリ２０の充放電を制御したときの総合出力範囲９１、８０％のＳＯＣを目標にバッテリ２０の充放電を制御したときの総合出力範囲９２、及び、２０％のＳＯＣを目標にバッテリ２０の充放電を制御したときの総合出力範囲９３と、下り坂を走行したときのエネルギー分布８７とを示している。このエネルギー分布８７は、総合出力範囲９２によりカバーすることができる。従って、下り坂走行時には、エンジン出力を停止し、８０％のＳＯＣを目標にバッテリ２０の充放電を制御しながら、モータ出力のみで走り切ることもできる。
図１１は、ＨＥＶでのエネルギー制御手順を示し、図１２は、このエネルギー制御の様子を模式的に示している。
自車の現在位置を検出し（ステップ１）、他車のエネルギー制御情報を取得して（ステップ２）、その中から、自車の現在位置及び進行方向に一致する道路区間のエネルギー制御情報を抽出し（ステップ３）、その道路区間のエネルギー分布から、今後の進行地点ごとのＳＯＣ制御のスケジュールを設定する（ステップ４）。
実際の走行情報（走行中のエアコンの消費エネルギー等）と比較して、必要があれば制御を補正する（ステップ５）。
例えば、図１２（ａ）に示すように、区間１から区間５までの各エネルギー制御情報を取得すると、図１２（ｂ）に示すように、区間１、区間２、・・、区間５におけるそれぞれのエネルギー分布１００、１０１、・・、１０４を求め、このエネルギー分布から、各区間でのバッテリ制御におけるＳＯＣの目標値を設定して区間１を走行し、区間２に進むと、区間６のエネルギー制御情報を取得する。
この走行の間、エンジン出力１０５は、エネルギー変換効率が最も良好な出力範囲８１の中で制御されるため、燃費を向上させることができる。
このように、この実施形態の車両エネルギー制御方法では、他車のエネルギー制御情報を直接使用して、自車のエネルギー制御を実施する。そのため、高精度の制御情報を用いて自車のエネルギー制御を効率的に行うことができる
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態では、ビーコンを使用してＨＥＶにエネルギー制御情報を提供する場合について説明する。
図１３に示すように、ビーコンとの送受信機能を有するＨＥＶは、ビーコンの下を通過するとき、ビーコンを通じてエネルギー制御情報をアップロードする。ＨＥＶ制御情報センター４０は、複数のＨＥＶからアップロードされたエネルギー制御情報の計測データを統計処理・平滑化処理し、平均値やばらつきを計算して、図７の形式のエネルギー制御情報を生成し、上流側のビーコンから提供する。
このエネルギー制御情報に含まれる提供経路は、当該情報を提供するビーコンから次（またはその次）の下流側ビーコンまでの経路であり、図１４に示す場合では、ビーコン１１０からビーコン１１１、１１２、１１３までの経路となる。ビーコン１１０が提供するエネルギー制御情報には、ビーコン１１２に至る提供経路（ルートＡ）に対して、走行確率７２％が表示され、ビーコン１１１に至る提供経路（ルートＢ）には走行確率５％が表示され、また、ビーコン１１３に至る提供経路（ルートＣ）には走行確率２３％が表示される。また、各提供経路の形状を示す道路ネットワークが併せてビーコン１１０から送信される。
また、ビーコンにエネルギー制御情報をアップロードするＨＥＶが少ない間は、下流側ビーコンで受信したエネルギー制御情報をそのまま上流側ビーコンから提供するようにしても良い。また、エネルギー制御情報のリアルタイム性を重視する場合も、同様に、下流側ビーコンで受信したエネルギー制御情報を上流側ビーコンに転送して、そのまま提供することが可能である。
このように、ビーコンを用いることにより、エネルギー制御情報を簡単にＨＥＶに提供できる。
なお、本発明は、パラレル型ハイブリットカーやシリーズ型ハイブリットカー等、各種のＨＥＶに適用することができる。
また、各実施形態では、ＨＥＶのエネルギー制御方法について専ら説明したが、本発明は、燃料電池車（ＦＣＨＶ： Fuel Cell Hybrid Vehicle）にも応用することができる。燃料電池は、その特性から、ガソリン車のように、即座に出力を変更できない（出力の変更には１分ぐらい掛かる）ので、図１５に示すように、ＦＣＨＶでは、燃料電池の出力経路の途中にバッテリ（電池）を配置して、ここでエネルギー入出力の急な増減を吸収している。
従って、他車のエネルギー制御情報から、これから走行する区間での燃料電池の出力エネルギーやバッテリの充放電エネルギーが予め分かれば、バッテリのＳＯＣを適切に設定して、バッテリ電力の枯渇や、燃料電池の余剰出力の廃棄等を避けることができ、エネルギーの効率化を図ることができる。
本発明は、ＨＥＶやＦＣＨＶなど、各種の車両に適用して、エネルギーの効率化を図ることができる。
本発明の第１の実施形態における車両エネルギー制御方法を実施するシステムの模式図 本発明の第１の実施形態におけるＨＥＶが提供するエネルギー制御情報を示す図 本発明の第１の実施形態におけるＨＥＶ制御情報センター及びＨＥＶの構成を示すブロック図 本発明の第１の実施形態におけるＨＥＶ制御情報センターが提供するエネルギー制御情報（放送型）を示す図 進行確率を説明する図 本発明の第１の実施形態におけるＨＥＶがリクエスト−レスポンス型のエネルギー制御情報を要求するときの情報を示す図 本発明の第１の実施形態におけるＨＥＶ制御情報センターが提供するエネルギー制御情報（リクエスト−レスポンス型）を示す図 バッテリのＳＯＣと受入可能最大電力及び出力可能最大電力との関係を示す図 本発明の第１の実施形態におけるＨＥＶでの走行制御を説明する図 本発明の第１の実施形態におけるＨＥＶで、エンジンを止めて下り坂を走行するときの制御を説明する図 本発明の第１の実施形態における車両エネルギー制御方法の手順を示すフロー図 本発明の第１の実施形態における車両エネルギー制御方法を模式的に示す図 本発明の第２の実施形態におけるビーコンを用いたエネルギー制御情報提供システムを示す図 本発明の第２の実施形態におけるエネルギー制御情報に含まれる提供経路を説明する図 燃料電池車の構成を示す図 従来のＨＥＶの構成を示す図
符号の説明
１０ エンジン
１１ 動力分割機
１２ タイヤ
１３ ブレーキ
１４ 減速機
１５ 車軸
１６ モータ
１７ エンジンＥＣＵ
１８ 発電機
１９ インバータ
２０ バッテリ
２１ 電池ＥＣＵ
２２ ＨＶＥＣＵ
２３ ブレーキペダル
２４ エアコン
２５ 通信制御装置
２６ カーナビゲーション装置
３０ 他車
４０ ＨＥＶ制御情報センター
４１ 情報送信部
４２ 符号化処理部
４３ デジタル地図データベース
４４ 統計情報蓄積部
４５ 提供情報編集部
４６ エネルギー需要集計部
４７ 交通情報算出部
４８ ＨＥＶ情報受信部
４９ センサーＡ処理部
５０ ＨＥＶ
５１ 情報受信部
５２ 復号化処理部
５３ 位置参照部
５４ 自車位置判定部
５５ エネルギー需要推定部
５６ 制御部
５７ ＧＰＳアンテナ
５８ ジャイロ
５９ センサーａ
６０ センサーｂ
６１ 各種センサー処理部
８１ エネルギー変換効率が最も良好なエンジン出力範囲
８２ ＳＯＣ６０％での総合出力範囲
８３ ＳＯＣ８０％での総合出力範囲
８４ ＳＯＣ２０％での総合出力範囲
８５ 平地走行時のエネルギー分布
８６ 登坂時のエネルギー分布
８７ 降坂時のエネルギー分布
９０ エンジン停止時のエンジン出力
９１ ＳＯＣ６０％での総合出力範囲
９２ ＳＯＣ８０％での総合出力範囲
９３ ＳＯＣ２０％での総合出力範囲
１００ 区間１のエネルギー分布
１０１ 区間２のエネルギー分布
１０２ 区間３のエネルギー分布
１０３ 区間４のエネルギー分布
１０４ 区間５のエネルギー分布
１０５ エンジン出力
１１０ ビーコン
１１１ ビーコン
１１２ ビーコン
１１３ ビーコン
１５０ センサーＢ処理部

Claims (12)

  1. 対象の道路区間を走行した車両のエネルギー制御情報を利用して、前記道路区間を走行する自車のエネルギー制御を行うことを特徴とする車両エネルギー制御方法。
  2. 前記車両が、駆動源と、エネルギーを一時蓄積するバッテリと、電力エネルギーから動力エネルギーを発生させるモータと、回生エネルギーから電力エネルギーを発生させる発電機とを保有し、前記車両のエネルギー制御情報を利用して、同様に、駆動源と、バッテリと、モータと、発電機とを保有する前記自車のエネルギー制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両エネルギー制御情報。
  3. 前記利用するエネルギー制御情報として、駆動源の出力エネルギー情報、モータの出力エネルギー情報、発電機の回生エネルギー情報、車内電装品の消費エネルギー情報の一または複数を使用することを特徴とする、請求項1に記載の車両エネルギー制御方法。
  4. 前記道路区間を走行する自車の駆動源の出力エネルギーのレベルを、エネルギー変換効率が良好な所定範囲に固定し、前記駆動源の出力エネルギーと自車のバッテリの充放電エネルギーとを合わせたエネルギーレベルが、前記エネルギー制御情報に含まれる出力エネルギー及び回生エネルギーの分布をカバーできるように、前記道路区間を走行する自車のバッテリのＳＯＣ（state of charge）を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両エネルギー制御方法。
  5. 前記エネルギー制御情報として、複数の車両のエネルギー制御情報が統計処理された情報を取得することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両エネルギー制御方法。
  6. 前記エネルギー制御情報を、他車との車車間通信で取得することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両エネルギー制御方法。
  7. 前記エネルギー制御情報を、ビーコンから取得することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両エネルギー制御方法。
  8. 他車のエネルギー制御情報を受信する情報受信手段と、
    自車位置を判定する自車位置判定手段と、
    受信した前記エネルギー制御情報から自車が走行する道路区間のエネルギー制御情報を抽出して、前記道路区間における出力エネルギー及び回生エネルギーのエネルギー分布を推定するエネルギー需要推定手段と、
    自車の駆動源の出力エネルギーのレベルを、エネルギー変換効率が良好な所定範囲に固定し、前記駆動源の出力エネルギーと自車のバッテリの充放電エネルギーとを合わせたエネルギーレベルが、前記エネルギー分布をカバーできるように、前記道路区間を走行する自車のバッテリのＳＯＣを制御する制御手段と
    を備えることを特徴とする車両。
  9. 前記駆動源としてエンジンを備える請求項８に記載のハイブリットカー。
  10. 前記駆動源として燃料電池を備える請求項８に記載の燃料電池車。
  11. 各車両のエネルギー制御情報を収集する情報収集手段と、
    前記エネルギー制御情報を各道路区間ごとに統計処理するエネルギー需要集計手段と、
    統計処理された各道路区間の前記エネルギー制御情報と当該道路区間の位置を示す情報とを提供する情報提供手段と
    を備えることを特徴とする情報提供装置。
  12. 各車両のエネルギー制御情報をビーコンを通じて収集する情報収集手段と、
    前記エネルギー制御情報を前記ビーコンの上流に位置するビーコンから提供する情報提供手段と
    を備えることを特徴とする情報提供装置。
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