JP2008011077A - 車両の送信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両１０におけるデータ通信を確実かつ効率的に行うことが可能な車両の送信装置１００を提供する。
【解決手段】燃料電池１２の運転データを無線通信回線４０を通じて管理センター５０へ無線送信する送信手段３０と、複数の地点における無線通信回線４０の電波強度が記録された電波強度マップ２２と、車両１０の目的位置までの走行経路を決定するナビゲーションシステム６０と、走行経路における電波強度を電波強度マップ２２から取得して、データ送信のスケジュールを決定する送信スケジュール決定手段２０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の送信装置に関するものである。

車両に関するデータを、無線通信回線を通じて管理センターに無線送信する技術が開発されている。例えば特許文献１には、事故車両からセンターへの送信データ量をベクトルの合成処理により削減してデータ伝送を効率化する車両緊急通報装置が提案されている。
特開平１１−３４５３８４号公報

しかしながら、上述した車両事故のデータなどは、データ量を削減して送信してもおおよその情報を把握可能であるが、近年では車両のＩＴ化が進み、車両のさまざまなデータを管理センターで把握したいという要求がある。
特に燃料電池自動車では、燃料電池の開発に利用するため、走行中の車両における燃料電池の運転状態に関するデータを、メーカで把握したいという要求がある。しかしながらそのデータ量は膨大であり、データ記録手段を車両に搭載するには多くのコストを要する。そこで、そのデータを無線通信により送受信することが検討されている。

近年の無線通信網は、通信可能エリアおよび通信速度ともに発達してきているものの、車両が通行しうるすべてのエリアにつき十分な通信速度が確保されているわけではない。例えば山あいを走行する時には、移動車両と基地局との間が山で遮られるため、電波強度の強い場所と弱い場所とが交互に現れる。そのため、電波強度の強い場所で通信を開始しても、電波強度の弱い場所で通信が中断することになる。この通信エラーによりデータの再送処理が増加し、最悪の場合には送りきれなかったファイル（一群のデータのかたまり）を後で送りなおすという事態が生じる。これにより、通信費用が増大するという問題がある。
そこで本発明は、車両におけるデータ送信を確実かつ効率的に行うことが可能な車両の送信装置の提供を課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、車両（例えば、実施形態における車両１０）のデータを取得するセンサ（例えば、実施形態におけるセンサ１４）と、前記データを、無線通信回線（例えば、実施形態における無線通信回線４０）を通じて無線送信する送信手段（例えば、実施形態における送信手段３０）と、複数の地点における前記無線通信回線の回線状態が記録された回線状態マップ（例えば、実施形態における電波強度マップ２２）と、前記車両の現在位置から目的位置までの走行経路（例えば、実施形態における走行経路６）を決定するナビゲーションシステム（例えば、実施形態におけるナビゲーションシステム６０）と、前記走行経路における前記回線状態（例えば、実施形態における電波強度）を前記回線状態マップから取得して、前記送信手段によるデータ送信のスケジュールを決定する送信スケジュール決定手段（例えば、実施形態における送信スケジュール決定手段２０）と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、前記送信スケジュール決定手段は、前記走行経路における前記回線状態が良いエリアから順にデータ送信を割り当てることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、走行経路における回線状態を把握して、回線状態が悪いエリアではデータ送信を控え、回線状態が良いエリアにおいてデータ送信を行うことが可能になる。したがって、送信エラーを発生させることなく確実にデータ送信を行うことができる。これに伴って、データの再送信を防止することが可能になり、通信費用を低減することができる。また、送信中断によるデータの欠損を防止することができる。

請求項２に係る発明によれば、無駄なく効率的にデータ送信を行うことができる。

以下、本発明の実施形態につき図面を参照して説明する。
（車両の送信装置）
図１は、実施形態に係る車両の送信装置のブロック図である。本実施形態に係る車両の送信装置１００は、車両１０の燃料電池１２のデータを取得するセンサ１４と、そのデータを、無線通信回線４０を通じて管理センター５０へ無線送信する送信手段３０と、複数の地点における無線通信回線４０の電波強度が記録された電波強度マップ（回線状態マップ）２２と、車両１０の現在位置から目的位置までの走行経路６を決定するナビゲーションシステム６０と、走行経路６における電波強度を電波強度マップ２２から取得して、データ送信のスケジュールを決定する送信スケジュール決定手段２０と、を備えている。

（燃料電池）
車両の送信装置１００は、車両１０の燃料電池１２のデータを取得するセンサ１４を備えている。燃料電池１２は、反応ガスを電気化学反応させて電力を得るものであり、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜を備えている。この固体高分子電解質膜をアノード電極およびカソード電極で両側から挟み込んで、膜電極構造体（ＭＥＡ）が形成されている。その膜電極構造体のアノード電極に面してアノード側セパレータが配置され、カソード電極に面してカソード側セパレータが配置されて、セルが形成されている。このセルが複数積層されて燃料電池（スタック）１２が形成されている。

上述したアノード側セパレータの燃料ガス流路に燃料ガスとして水素ガス等を供給し、カソード側セパレータの酸化ガス流路に酸化ガスとして酸素を含む空気等を供給すると、アノード電極で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソード電極まで移動する。この水素イオンが、カソード電極で酸素と電気化学反応することにより、発電が行われるようになっている。

この燃料電池１２の運転データを取得するため、燃料電池１２には各種センサ１４が装着されている。センサ１４として、例えば各セルの発電量を検出するための電流計等が装着されている。センサ１４により取得されたデータを暫定的に保存するため、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の記録装置１６が設けられている。この記録装置１６の記録容量は、センサ１４により単位時間に測定されるデータ量や、後述する送信手段３０により単位時間に送信されるデータ量の平均値等を考慮して、容量不足が発生しないように設定されている。

（送信手段）
また車両の送信装置１００は、センサ１４により取得されたデータを、無線通信回線４０を通じて管理センター５０へ無線送信する送信手段３０を備えている。無線通信回線４０として、さまざまな移動体通信において移動局と基地局との間の通信に使用される公知の無線通信回線を利用することが可能である。また送信手段３０として、その無線通信回線４０における無線通信に必要な送信機を備えている。
管理センター５０は、例えば燃料電池１２のデータを利用するメーカである。なお無線通信の基地局と管理センター５０との間の通信には、有線通信回線を利用することも可能である。

（ナビゲーションシステム）
また車両の送信装置１００は、車両の現在位置から目的位置までの走行経路を決定するナビゲーションシステム６０を備えている。ナビゲーションシステム６０は、ナビゲーション処理部６１と、現在位置検出部６２と、地図データ記憶部６４と、入力部６６と、表示部６８とを備えて構成されている。

現在位置検出部６２は、人工衛星を利用したＧＰＳ（Global Positioning System）信号等の測位信号を受信して、車両の現在位置を検出するものである。なお車速やヨーレート等の検出信号に基づく自律航法の算出処理により、車両の現在位置を検出してもよい。
地図データ記憶部６４は、ハードディスク装置等の磁気ディスク装置や、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等の光ディスク装置などのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に、地図データを記録して構成されている。その地図データとして、例えば道路や交差点の位置や形状等の道路データが格納されている。

入力部６６は、車両の搭乗者が目的位置等の入力を行うものであり、タッチパネル等で構成されている。
ナビゲーション処理部６１は、現在位置検出部６２で検出された現在位置、入力部６６から入力された目的位置、および地図データ記憶部６４から読み出された地図データに基づいて、車両の走行経路探索を行うものであり、演算処理手段で構成されている。
表示部６８は、地図データを表示するものであり、ディスプレイ装置等で構成されている。その地図データに重ねて、車両の現在位置および目的位置、ならびにナビゲーション処理部６１で探索された走行経路等を表示しうるようになっている。

（回線状態マップ）
また車両の送信装置１００は、複数の地点における無線通信回線４０の回線状態が記録された回線状態マップを備えている。その回線状態マップとして、本実施形態では電波強度マップ２２を備えている。
図６（ａ）は、電波強度マップの概念図である。電波強度マップ２２は、各地点と基地局との間における電波強度（電波の減衰率に対応する）データの集合体である。電波強度マップ２２は、車両が通行しうる道路５に沿った複数の地点について、５段階程度にランク分けされた電波強度データを保持している。なお、同じ電波強度ランクの地点が等高線で連結されていてもよく、また格子状に区画された各地域につき電波強度の平均値が保持されていてもよい。

電波強度マップ２２は、予め各地点の電波強度を調査して作成しておくことも可能である。しかしながら、作成には膨大な費用と労力が必要であり、また基地局の改廃による電波状況の変化に対応するのが困難である。そこで、無線搭載車両の協力により管理センターが電波強度マップ２２を作成することが望ましい。具体的には、走行中の車両が各地点において電波強度を測定し、測定位置および電波強度のデータを管理センターのサーバに無線送信する。なお測定位置および電波強度のデータは小量であり、逐時送信することも可能である。管理センターのサーバは、多数の車両から送信されたデータを集計して電波強度マップ２２を作成し、各車両に送信する。これにより、電波強度マップ２２を低コストで作成することが可能になり、また基地局の改廃による電波状況の変化に対応することも可能になる。

なお、上述した電波強度マップ２２に加えて、通信速度マップを用いることが望ましい。通信速度マップは、各地点と基地局との間における通信速度（回線の混雑状況に対応する）データの集合体である。一般に電波強度が強くても、通信速度が遅くなる場合がある。例えば、都市部には多くの電波中継局が存在するため電波強度は十分であるが、ある地域で回線利用者数が利用可能者数を上回ると、通信速度が極端に遅くなり電波が繋がらないという状況が発生する。そこで、電波強度マップ２２に加えて通信速度マップを用いることにより、無線通信回線の回線状態を的確に把握することができる。

この通信速度マップは、電波強度マップ２２と同様に構成されている。すなわち通信速度マップは、車両が通行しうる道路５に沿った複数の地点につき、５段階程度にランク分けされた通信速度データを保持している。また通信速度マップは、電波強度マップと同様に、無線搭載車両の協力により管理センターが作成することが望ましい。特に通信速度マップは、回線の混雑状況に応じて変化するため、更新が容易なこの作成方法を採用することが有効である。

図７は、時間帯ごとの通信速度マップの概念図である。各地点の通信速度が時間帯ごとに記録されている通信速度マップを採用することが望ましい。通信速度は、同じ日の異なる時間帯では変化するが、異なる日の同じ時間帯では同等になることが多いからである。例えば図７では、０時〜５時の通信速度マップ２４ａ、６時〜１１時の通信速度マップ２４ｂ、１２時〜１７時の通信速度マップ２４ｃ、および１８時〜２３時の通信速度マップ２４ｄを備えている。このように通信速度が時間帯ごとに記録された通信速度マップを備えることにより、無線通信回線の回線状態をより的確に把握することができる。

（送信スケジュール決定手段）
図１に戻り、車両の送信装置１００は、送信スケジュール決定手段２０を備えている。この送信スケジュール決定手段２０は、ナビゲーションシステム６０において決定された走行経路の各地点につき、電波強度マップ２２を参照して電波強度を取得する。そして、電波強度が同等の地点ごとに走行経路をエリア分けし、各エリアの走行時間を算出して、図８（ａ）に示すスケジュールマップを形成する。
また送信スケジュール決定手段２０は、目的位置に到達するまでに送信すべきデータ量を算出し、作成したスケジュールマップに基づいて、送信スケジュールを決定する。その詳細な手法については次述する。

（車両の送信方法）
次に、本実施形態に係る車両の送信方法について説明する。
図２は、実施形態に係る車両の送信方法のフローチャートである。本実施形態に係る車両の送信方法は、ナビゲーションシステム６０の入力部に対して新たな目的位置が入力される度に実行されるものであり、ナビゲーションシステム６０による走行経路決定工程（Ｓ５）と、送信スケジュール決定手段２０によるスケジュールマップ作成工程（Ｓ１０）およびスケジューリング工程（Ｓ２０）と、送信手段３０によるデータ送信工程（Ｓ３０）とを有している。

最初に、ナビゲーションシステム６０が、車両の現在位置から目的位置までの走行経路を決定する（走行経路決定工程；Ｓ５）。図６（ｂ）に示すように、車両の現在位置Ｓが検出され、目的位置Ｇが入力されたら、図６（ｃ）に示すように、両者間を結ぶ道路を走行経路６に決定する。そして、車両の現在位置Ｓ、目的位置Ｇおよび両者間の走行経路６等の情報を、送信スケジュール決定手段２０に出力する。

次に、送信スケジュール決定手段２０が、スケジュールマップを作成する（スケジュールマップ作成工程；Ｓ１０）。
図３は、スケジュールマップ作成サブルーチンのフローチャートである。まず電波強度マップ２２を参照して、車両の走行経路の各地点における電波強度を取得する（Ｓ１２）。なお、電波強度マップ２２に電波強度データが存在しない地点については、近接する地点の電波強度データを利用（例えば線形に補完）して電波強度を算出する。次に、電波強度が同等となる地点ごとに、走行経路をエリア分けする。例えば図６（ｃ）では、現在位置Ｓから目的位置Ｇにかけて、電波強度が２のエリアＡ、電波強度が１のエリアＢ、電波強度が５のエリアＣ、電波強度が１のエリアＤ、および電波強度が３のエリアＥに、走行経路６をエリア分けする。次に、各エリアの走行時間を求める。各エリアの走行時間を簡単に求めるには、ナビゲーションシステム６０から出力された経路全体の走行時間（所要時間）を、各エリアの距離に応じて比例配分すればよい。各エリアの走行時間を正確に求めるには、各エリアの始点および終点をナビゲーションシステム６０に入力して、当該エリアの走行時間を計算させればよい。

次に、各エリアにおいて送信可能なデータ量を算出する（Ｓ１４）。ここでは、各エリアを走行中に、送信手段３０から送信可能なデータ量を算出する。具体的には、各エリアの走行時間に、単位時間あたりの送信可能データ量を乗算し、さらに各エリアの電波強度に応じた補正係数を乗算して、各エリアにおける送信可能データ量を算出する。また、各エリアにおいて新たに取得されるデータ量を算出する。ここでは、各エリアを走行中に、センサ１４によって新たに取得される燃料電池の運転データ量を算出する。具体的には、各エリアの走行時間に、単位時間あたりの取得データ量を乗算して算出する。

次に、各エリアにつき、送信可能データ量が取得データ量より大きいか判断する（Ｓ１６）。判断がＮｏの場合には、当該エリアを走行中に取得されるデータを全て送信することができないので、当該エリアを送信非推奨エリアに分類する（Ｓ１９）。判断がＹｅｓの場合には、当該エリアを走行中に取得されるデータを全て送信することができるので、当該エリアを送信推奨エリアに分類する（Ｓ１８）。なお送信推奨エリアに複数のエリアが分類された場合には、電波強度に応じて優先順位が付される。

以上により、図８（ａ）に示すスケジュールマップが作成される。このスケジュールマップは、横軸に経路全体の走行時間をとり、縦軸に電波強度をとって、各エリアの走行時間および電波強度を順に記載したものである。このスケジュールマップにおける各エリアの面積が、各エリアにおける送信可能データ量に対応している。

次に、送信スケジュール決定手段２０が、スケジューリングを行う（スケジューリング工程；Ｓ２０）。
図４は、スケジューリングサブルーチンのフローチャートである。まず、目的位置までに送信すべき全データ量を算出する（Ｓ２２）。この全データ量は、目的位置までの走行中に新たに取得する全てのデータ量である。なお、記録装置１６に記録された未送信データ量を全データ量に加えてもよい。

次に、スケジューリングを行う（Ｓ２４）。スケジューリングは、全データ量のデータ送信を、スケジュールマップの各エリアに割り当てることによって行う。本実施形態では、送信推奨エリアに分類されたエリアに、全データ量を配分する。なお複数のエリアが送信推奨エリアに分類された場合には、各エリアの優先順位にしたがって全データ量を配分する。例えば図８（ｂ）では、エリアＣおよびエリアＥが送信推奨エリアに分類され、電波強度が５のエリアＣが第１順位となり、電波強度が３のエリアＣが第２順位となる。そこで、全データ量のうち、まず第１順位のエリアＣの送信可能データ量に相当する一部の送信データを、エリアＣに配分する。次に、全データ量のうちの残部の送信データを、第２順位のエリアＥに配分する。

なお複数のエリアが送信推奨エリアに分類された場合でも、各エリアの優先順位に従うことなく、全データ量を比例配分することも可能である。例えば図８（ｃ）に示すように、送信推奨エリアに分類されたエリアＣおよびエリアＥに、全データ量を比例配分してもよい。
また、送信推奨エリアにおける送信可能データ量が全データ量より小さい場合には、その差分のデータ量は送信非推奨エリアに配分することなく、記録装置１６に蓄積するのが原則である。ただし、記録装置１６に蓄積された未送信データ量が多い場合には、差分のデータ量を送信非推奨エリアに配分してもよい。この場合には、送信非推奨エリアに分類されたエリアのうち、比較的電波強度が強いエリアに配分することが望ましい。

次に、車両の走行中に送信手段３０がデータ送信を行う（データ送信工程；Ｓ３０）。
図５は、データ送信サブルーチンのフローチャートである。まずナビゲーションシステム６０により、走行中の車両の現在位置を取得する（Ｓ３２）。次に、現在位置が送信エリアであるか判断する（Ｓ３４）。具体的には、現在位置の属するエリアが、Ｓ２４において送信データを配分された送信エリアであるか判断する。判断がＹｅｓの場合には、現在のエリアで送信を行う（Ｓ３６）。また判断がＮｏの場合には、送信を待機して（Ｓ３８）、送信データを記録装置１６に蓄積する。

以上に詳述したように、本実施形態に係る車両の送信装置は、車両１０の燃料電池１２のデータを取得するセンサ１４と、そのデータを、無線通信回線４０を通じて管理センター５０へ無線送信する送信手段３０と、複数の地点における無線通信回線４０の電波強度が記録された電波強度マップ２２と、車両１０の現在位置から目的位置までの走行経路６を決定するナビゲーションシステム６０と、走行経路６における電波強度を電波強度マップ２２から取得して、データ送信のスケジュールを決定する送信スケジュール決定手段２０と、を備える構成とした。

この構成によれば、走行経路における電波強度を把握して、電波強度が弱いエリアではデータ送信を控え、電波強度が強いエリアにおいてデータ送信を行うことが可能になる。したがって、送信エラーを発生させることなく確実にデータ送信を行うことができる。これに伴って、データの再送信を防止することが可能になり、通信費用を低減することができる。また、送信中断によるデータの欠損を防止することができる。

また送信スケジュール決定手段が、前記走行経路における前記回線状態が良いエリアから順にデータ送信を割り当てる構成としたので、無駄なく効率的にデータ送信を行うことができる。

なお、この発明は上述した実施形態に限られるものではない。
例えば、回線状態マップとして電波強度マップ（および通信速度マップ）を採用したが、これら以外の回線状態マップを採用することも可能である。また電波強度マップでは、電波強度を５段階にランク分けしたが、５段階以上にランク分けすることも可能である。

実施形態に係る車両の送信装置のブロック図である。 実施形態に係る車両の送信方法のフローチャートである。 スケジュールマップ作成サブルーチンのフローチャートである。 送信スケジュール決定サブルーチンのフローチャートである。 データ送信サブルーチンのフローチャートである。 電波強度マップの概念図である。 時間帯ごとの通信速度マップの概念図である。 スケジュールマップの概念図である。

符号の説明

６…走行経路 １０…車両 １２…燃料電池 １４…センサ １６…記録装置 ２０…送信スケジュール決定手段 ２２…電波強度マップ（回線状態マップ） ３０…送信手段 ４０…無線通信回線 ５０…管理センター ６０…ナビゲーションシステム １００…車両の送信装置

Claims (2)

1. 車両のデータを取得するセンサと、
   前記データを、無線通信回線を通じて無線送信する送信手段と、
   複数の地点における前記無線通信回線の回線状態が記録された回線状態マップと、
   前記車両の現在位置から目的位置までの走行経路を決定するナビゲーションシステムと、
   前記走行経路における前記回線状態を前記回線状態マップから取得して、前記送信手段によるデータ送信のスケジュールを決定する送信スケジュール決定手段と、
   を備えたことを特徴とする車両の送信装置。
2. 前記送信スケジュール決定手段は、前記走行経路における前記回線状態が良いエリアから順にデータ送信を割り当てることを特徴とする請求項１に記載の車両の送信装置。

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