JP2008247317A - 節約金額出力装置、及びナビゲーション装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ハイブリッド車両は、エンジンで消費した燃料消費量とモータで消費した電力消費量を取得すると共に、燃料単価や電力単価をネットワーク通信などにより取得する。次に、ハイブリッド車両は、燃料消費量と燃料単価から消費した燃料費を計算し、電力消費量と電力単価から消費した電力費を計算する。次に、ハイブリッド車両は、燃料消費量と電力消費量から走行のために出力した走行エネルギーを計算する。そして、ハイブリッド車両は、エンジンによる走行エネルギーとモータによる走行エネルギーの合計走行エネルギーを、比較用エンジンで出力する場合に要する燃料の量を計算する。次に、ハイブリッド車両は、比較用エンジンが必要とする燃料の費用を計算し、これから消費燃料費と消費電力費を減じて節約燃料費を計算する。
【選択図】図1
Description
ハイブリッド車両は、例えば、発進時などのエンジン効率が悪い領域ではモータで駆動し、高速走行などのエンジン効率が良い領域では、エンジンで駆動すると共に発電機を駆動して蓄電を行うなど、モータとエンジンを相補的に協働させることにより燃費の向上を図るものである。
この技術は、これから走行を予定している走行経路を予め推測し、最も効率が良くなるようにエンジンとモータの駆動配分をスケジューリングするものであり、ハイブリッド車両は、このスケジュールに従ってエンジンとモータを制御する。
これによって、例えば、前方に下り坂が存在する場合、その手前に達するまでにモータ駆動によってバッテリを放電させ、下り坂を下る際の回生電力を可能な限り蓄電するなどの制御を行う。
このようにエネルギーマネジメントを行う記述としては、次の特許文献1の「ハイブリッド車両の制御装置」がある。
これによって、車速の変化によるエンジンとモータの頻繁な切り替えなどを抑制することができる。
このようにハイブリッド自動車では、エンジンとモータを組み合わせることにより燃費を向上させることができる。また、これをエネルギーマネジメントすることにより更に燃費を向上させることができる。
そのため、節約の嬉しさがないと、燃費を気にせずに運転してしまう可能性があり、例えば、急発進や急停車など、燃費を低下させる運転をしてしまうことも考えられた。
(2)請求項2に記載の発明では、外部電源からの充電により電力を充電する充電手段を具備し、前記電動機は前記充電した電力により駆動することを特徴とする請求項1に記載の節約金額出力装置を提供する。
(3)請求項3に記載の発明では、前記他の所定規格の内燃機関は、内燃機関のみの駆動力で走行する車両の内燃機関であることを特徴とする請求項1に記載の節約金額出力装置を提供する。
(4)請求項4に記載の発明では、燃料単価と電力単価を取得する単価取得手段を具備し、前記合計手段と、前記燃料金額計算手段は、前記取得した燃料単価と電力単価を用いて燃料の金額と電力の金額を計算することを特徴とする請求項1、請求項2、又は請求項3に記載の節約金額出力装置を提供する。
(5)請求項5に記載の発明では、前記計算した節約金額の履歴を記憶する節約履歴記憶手段を具備し、前記出力手段は、前記記憶した履歴を表示することを特徴とする請求項1から請求項4までのうちの何れか1の請求項に記載の節約金額出力装置を提供する。
(6)請求項6に記載の発明では、出発地から到着地までに至る経路において、前記内燃機関と前記電動機を所定の駆動スケジュールにて駆動する駆動手段と、前記駆動スケジュールを用いずに前記内燃機関と前記電動機を駆動したと仮定した場合に、前記内燃機関が消費する燃料消費量と、前記電動機が消費する電力消費量と、を推定する推定手段と、前記推定した燃料消費量と電力消費量との合計と、前記駆動手段が前記電動機と前記内燃機関を駆動したことによって消費した燃料消費量と電力消費量との合計と比較することにより、前記駆動手段による節約金額を計算する第2の節約金額計算手段と、前記第2の節約金額計算手段で計算した節約金額を出力する第2の出力手段と、を具備したことを特徴とする請求項1から請求項5までのうちの何れか1の請求項に記載の節約金額出力装置を提供する。
(7)請求項7に記載の発明では、請求項1から請求項6までのうちの何れか1の請求項に記載した節約金額出力装置を搭載したナビゲーション装置を提供する。
図1は、本実施の形態の概要を説明するための図である。本実施の形態で使用するハイブリット車両は、家庭用コンセントなどの外部電源で充電したバッテリを用いてモータを駆動するものである。そのため、外部電源の電力単価を用いて消費電力費を計算することができる。
まず、本実施の形態のハイブリッド車両は、エンジンで消費した燃料消費量とモータで消費した電力消費量を取得すると共に、燃料単価や電力単価をネットワーク通信やデフォルト値(単価)の読み込み等により取得する。
図1の例では、燃料費は500円、電力費は100円となっている。
次に、ハイブリッド車両は、燃料消費量と電力消費量から走行のために出力した走行エネルギーを計算する。
図1の例では、エンジンによる走行エネルギーがA[J]、モータによる走行エネルギーがB[J]となっている。
そして、ハイブリッド車両は、エンジンに(内燃機関)よる走行エネルギーとモータによる走行エネルギーの合計走行エネルギーを、比較用エンジンで出力する場合に要する燃料の量を計算する。
図1の例では、比較用エンジンにC(=A+B)[J]の走行エネルギーを発生させるためにD[l]の燃料が必要とされると計算されている。
図1の例では、比較用エンジンが必要とする燃料の燃料費は1200円となる。このため、燃料節約費は、1200−(500+100)=600円となる。
ハイブリッド車両は、この節約燃料費を画面表示又は/及び音声出力により、ユーザに通知する(出力手段)。
まず、本実施の形態で使用するハイブリッド車両について説明する。
本実施の形態のハイブリッド車両は、プラグイン型ハイブリッド車両などと呼ばれるものである。
プラグイン型ハイブリッド車両は、家庭用コンセントなどの外部電源に接続する接続プラグを備えており、発車前に外部電源によってバッテリを充電上限値程度まで充電しておく。
なお、バッテリには、劣化を防ぐために充電量の上限値と下限値が決められており、ハイブリッド車両は、この範囲で充放電を繰り返す。なお、以下では、上限値まで充電することを満充電するなどと記し、下限値まで放電することを全放電するなどと記すことにする。
通常モードでは、ハイブリッド車両は、発車した後、バッテリが全放電するまでモータのみの駆動力で走行し、バッテリの放電後はエンジンのみの駆動力で走行する。
なお、本明細書において、駆動力を得るためのモータとエンジンのうち、モータの駆動力を使用してエンジンの駆動力を使用しない場合を「モータのみ」と表現し、逆にエンジンの駆動力を使用してモータの駆動力を使用しない場合に「エンジンのみ」と表現する。
特に、夜間は電力料金が割引されるため、夜間に充電するとより効果的である。
ECU1は、図示しないが、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、ハードディスクなどの記憶装置を用いたコンピュータなどで構成されており、記憶装置に記憶されているプログラムをCPUで実行し、エンジン制御や節約燃料費の計算などの各種機能を発揮する電子装置である。
通信部2は、例えば、携帯電話、無線LAN(Local Area Network)、PLC(Power Line Communications)、光ビーコン、FM(Frequency Modulation)などの通信モジュールであって、インターネットやその他の通信ネットワークを介してサーバ装置に接続し、ECU1が外部のサーバ装置と通信を行う際のインターフェースを提供する。
バッテリの充電量は、モータが駆動すると低下し、回生電力によって増加する。
燃料センサ4は、燃料タンクの燃料の容積を検知する燃料メータであって、検知した燃料の量をエネルギー情報取得部5に送信する。
地図DB9は、ノードやリンクで構成されたルート検索用の地図や、ユーザに表示するための地図などが格納されている。
ECU1は、地図DB9の地図データを用いてエネルギーマネジメントによるスケジューリング走行を行うことができる。
また、エネルギー情報取得部5は、バッテリセンサ3や燃料センサ4の出力値がアナログ信号であった場合に、これをデジタル信号に変換することも行う。
ナビゲーションシステム8は、走行データ(現在位置、時刻、車速など)を取得してエネルギーマネジメントシステム7に出力したり、出発地から目的地までの経路を案内したりする。このように、ECU1は、節約金額表示装置を搭載したナビゲーション装置として機能している。
エネルギーマネジメントシステム7は、通常モードでは、まず、バッテリの電力を使い切るまでモータ走行し、その後エンジン走行に切り替え、節約モードでは、ナビゲーションシステム8から走行状態を得ながら、予め予定したスケジュールに従って、目的地到達時にバッテリの電力を使い切るようにモータとエンジンを駆動する。
節約燃料計算部10の具体的な処理内容は、後ほどフローチャートを用いて詳細に説明する。
節約燃料表示部6は、当日の節約燃料費を表示する他、過去の節約燃料費を記憶しており、これを時系列的に表示することもできる。
節約燃料表示部6が、節約燃料費を表示することにより、ユーザは、ハイブリッド機構により燃料が節約されたことを実感することができる。
表示画面20には、ナビゲーションシステム8による案内画面21と、節約燃料費表示画面22が表示される。
案内画面21には、自車両シンボル101が地図上に表示され、自車両の現在位置や目的地までの経路が表示されるようになっている。
図の例では、ガソリンの消費量が28.8[l]であり、節約したガソリンが5.3[l]となっている。そして、この節約したガソリンに相当する636円が節約燃料費として表示されている。
履歴画面25では、過去の節約燃料費の履歴が時系列にて表示される。図の例では、3月8日は、燃料代を126円節約し、3月9日は98円節約したなどとなっている。
また、履歴の表示は、ユーザの指定によって1日、1ヶ月、1年ごとにこれまでの積算節約燃料費を総額として表示することができ、これによる2次的効果として、ユーザの省エネによる嬉しさや省エネ走行意識の高揚を図ることができる。
まず、図4のフローチャートを用いて、節約燃料計算部10が、節約燃料費を計算するのに必要な情報を収集する手順を説明する。
以下の処理は、例えば、予め設定した時刻に行うようにタイマーで起動してもよいし、あるいは、ユーザがエンジンを始動したことを検知して行うようにしてもよい。
まず、節約燃料計算部10は、ナビゲーションシステム8によって、現在地の座標を取得する(ステップ5)。これは、現在地近辺での燃料単価を取得するためである。
次に、節約燃料計算部10は、車両対応燃料(自車両が使用している燃料種、例えば、ガソリン、軽油など)を記憶装置から読み出してこれを取得する(ステップ10)。
燃料単価が取得できた場合(ステップ20;Y)、節約燃料計算部10は、ステップ40に移行する。
一方、燃料単価が取得できなかった場合(ステップ20;N)、節約燃料計算部10は、前回に取得した燃料単価を取得する(ステップ25)。
なお、節約燃料計算部10は、燃料単価を取得すると、これを記憶装置に記憶し、次回に燃料単価が取得できなかった場合はこれを用いるようにする。
一方、前回の燃料単価も取得できなかった場合(ステップ30;N)、節約燃料計算部10は、予め記憶装置に記憶してあるデフォルトの燃料単価を記憶装置から取得する(ステップ35)。
深夜割引など、時間帯によって電力単価が変化する場合があるが、ステップ40では、現在時刻の電力単価を取得するように構成してもよいし、あるいは、節約燃料計算部10が、外部電源でバッテリを充電した際の時間帯を記憶しておき、この時間帯での電力単価を取得するように構成してもよいし、あるいは、各時間帯の電力単価を平均したものを用いるように構成してもよい。
一方、電力単価が取得できなかった場合(ステップ45;N)、節約燃料計算部10は、前回に取得した電力単価を取得する(ステップ55)。
なお、節約燃料計算部10は、電力単価を取得すると、これを記憶装置に記憶し、次回に電力単価が取得できなかった場合はこれを用いるようにする。
一方、前回の電力単価も取得できなかった場合(ステップ60;N)、節約燃料計算部10は、予め記憶装置に記憶してあるデフォルトの電力単価を記憶装置から取得し(ステップ65)、車両の発進を待って、節約燃料費の計算を開始する。
以上のように、節約燃料計算部10は、燃料単価と電力単価を取得する単価取得手段を備えている。
なお、節約燃料計算部10は、サーバ装置から燃料単価と電力単価を取得したが、これはユーザが手動で入力するように構成することもできる。
節約燃料計算部10は、以下の処理を走行中に所定間隔(例えば1秒)ごとに行い、節約燃料費の計算をリアルタイムで行う。
まず、節約燃料計算部10は、エンジンによる燃料消費量を取得する(ステップ105)。
この処理を行うために、節約燃料計算部10は、ハイブリッド車両が発車する際に燃料センサ4から燃料の量を取得して記憶しておく。そして、走行中に燃料センサ4から燃料の現在量を取得し、これを先に記憶した発車時の量から減じることによりエンジンでの燃料消費量を計算する。
この処理を行うために、節約燃料計算部10は、ハイブリッド車両が発車する際にバッテリセンサ3から充電量を取得して記憶しておく。そして、走行中にバッテリセンサ3から現在の充電量を取得し、これを先に記憶した発車時の充電量から減じることによりモータでの電力消費量を計算する。
節約燃料計算部10は、使用した燃料費に関しては、ステップ105で取得した燃料消費量に、ステップ15(又は、ステップ25、35)で取得した燃料単価を乗じることにより計算し、使用した電力費に関しては、ステップ110で取得した電力消費量に通信部2で取得した電力消費量にステップ40(又は、ステップ55、65)で取得した電力単価を乗じることにより計算する。
このように、節約燃料計算部10は、内燃機関が消費した燃料の金額を取得する消費燃料金額取得手段と、電動機が消費した電力の金額を取得する消費電力金額取得手段と、これら内燃機関が消費した燃料の金額と電動機が消費した電力の金額の合計金額を計算する合計手段を備えている。
より詳細には、節約燃料計算部10は、消費した燃料の量からエンジンが出力した走行エネルギーを計算する計算式、及び消費した電力量からモータが出力した走行エネルギーを計算する計算式を記憶しており、これらの式に、ステップ105で取得した消費燃料の量とステップ110で取得した消費電力量を入力して両者を合計することにより走行エネルギーの合計値を計算する。
より詳細には、節約燃料計算部10は、ハイブリッド車両と、そのハイブリッド車両と同等の出力能力を備えたエンジンのみの普通車両とを比較するために、普通車両の比較用エンジンを想定しており、走行エネルギーを入力すると比較用エンジンが当該走行エネルギーを出力するのに必要とされる燃料の量が計算される計算式を記憶している。
そして、節約燃料計算部10は、この計算式にステップ120で計算した消費エネルギーを入力して比較用のエンジンが要する燃料の量を計算する。
このように、節約燃料計算部10は、内燃機関が発生した走行エネルギーと電動機が発生した走行エネルギーの合計を、他の所定規格の内燃機関(比較用エンジン)で発生した場合に要する燃料の金額を計算する燃料金額計算手段を備えている。
そして、節約燃料計算部10は、ステップ130で計算した燃料費から、ステップ115で計算した燃料費と電力費を減じることにより節約燃料費を計算する(ステップ135)。
即ち、(節約燃料費)=(全エネルギーに基づいた燃料費)−(消費燃料費+消費電力費)となる。
このように、節約燃料計算部10は、ステップ130で計算した合計金額と、ステップ115で計算した燃料の金額と、の差額から、節約した金額を計算する節約金額計算手段と、当該計算した節約金額を表示する表示手段を備えている。
また、節約燃料計算部10は、ハイブリッド車両が目的地に到着した際に(例えば、エンジンオフにより判断)やユーザ希望するなら走行中も、音声により節約燃料費を案内することができる。
(1)ハイブリッド機構による燃料節約効果をユーザに提示することができる。このため、ユーザは、節約の喜びを感じることができ、より省エネルギー運転を心がけるようになる。
(2)安価な商用電力を燃料よりも優先的に使用することにより燃費効率を高めることができる。
(3)燃料と電力の組み合わせによる走行エネルギーから、エンジンのみの車両だった場合に要する燃料の量を算出することができる。
(4)現在地付近の燃料単価及び電力単価を取得できる通信システムを備えているため、節約されたエネルギー量を実際の金額に換算してユーザに表示することができる。
本変形系では、ハイブリッド車両が節約モードで走行した場合に、通常モードで走行した場合よりもどれだけ燃料が節約されているかをユーザに表示する。
図6は、節約モードによる走行と、通常モードによる走行での燃料消費量と電力消費量を模式的に比較した図である。
節約モード、通常モードの何れのモードでも、ハイブリッド車両が目的地に到達したときは電力消費量は同じとなる。これは、以下の理由による。
一方、走行距離がモータだけで走行できる距離以下の場合、通常モード、節約モードの何れのモードでもモータだけで走行する。
図6の例では、通常モードの方が節約モードよりも消費燃料がE[l]多くなっており、E[l]に燃料単価を乗じた分だけ節約モードの方が割安となっている。
そして、ハイブリッド車両が目的地に到着した際に走行データを解析し、通常モードで走行したならばバッテリが全放電したであろう地点を求める。
この地点は、ハイブリッド車両が出力した走行エネルギー量が、モータがバッテリによって出力できる走行エネルギー量と等しくなる地点である。
そして、節約燃料計算部10は、その地点から目的地に至る経路をエンジン走行のみ行った場合に必要とされる燃料の量を計算する。
このようにして計算された燃料の量から実際に消費した燃料の量を減じたものが、上記のE[l]に該当する分となり、これによって燃料節約費を計算することができる。
この場合、節約燃料計算部10は、通常モードで走行中に、出発地点から目的地までの走行データを刻々と取得して記憶する。
そして、節約燃料計算部10は、走行データを分析し、エネルギーマネジメントを行うためのエンジンとモータの駆動分配のスケジューリングを行う。
次に、節約燃料計算部10は、スケジュール通りに駆動分配した場合に必要となる燃料の量を計算し、これと実際に通常モードで走行した際の燃料消費量との差から、節約できたであろう燃料の量を算出する。
2 通信部
3 バッテリセンサ
4 燃料センサ
5 エネルギー情報取得部
6 節約燃料表示部
7 エネルギーマネジメントシステム
8 ナビゲーションシステム
9 地図DB
10 節約燃料計算部
Claims (7)
- 内燃機関と電動機によって駆動力を発生するハイブリッド車両において、
前記内燃機関による燃料消費量から、前記内燃機関が発生した内燃機関走行エネルギーを取得する内燃機関走行エネルギー取得手段と、
前記電動機による消費電力から、前記電動機が発生した電動機走行エネルギーを取得する電動機走行エネルギー取得手段と、
前記内燃機関が消費した燃料の金額と前記電動機が消費した電力の金額の合計金額を計算する合計手段と、
前記取得した内燃機関走行エネルギーと電動機走行エネルギーの合計を、他の所定規格の内燃機関で発生した場合に要する燃料の金額を計算する燃料金額計算手段と、
前記計算した合計金額と、前記計算した燃料の金額と、の差額から、節約した金額を計算する節約金額計算手段と、
前記計算した節約金額を出力する出力手段と、
を具備したことを特徴とする節約金額出力装置。
- 外部電源からの充電により電力を充電する充電手段を具備し、
前記電動機は前記充電した電力により駆動することを特徴とする請求項1に記載の節約金額出力装置。 - 前記他の所定規格の内燃機関は、内燃機関のみの駆動力で走行する車両の内燃機関であることを特徴とする請求項1に記載の節約金額出力装置。
- 燃料単価と電力単価を取得する単価取得手段を具備し、
前記合計手段と、前記燃料金額計算手段は、前記取得した燃料単価と電力単価を用いて燃料の金額と電力の金額を計算することを特徴とする請求項1、請求項2、又は請求項3に記載の節約金額出力装置。 - 前記計算した節約金額の履歴を記憶する節約履歴記憶手段を具備し、前記出力手段は、前記記憶した履歴を表示することを特徴とする請求項1から請求項4までのうちの何れか1の請求項に記載の節約金額出力装置。
- 出発地から到着地までに至る経路において、前記内燃機関と前記電動機を所定の駆動スケジュールにて駆動する駆動手段と、
前記駆動スケジュールを用いずに前記内燃機関と前記電動機を駆動したと仮定した場合に、前記内燃機関が消費する燃料消費量と、前記電動機が消費する電力消費量と、を推定する推定手段と、
前記推定した燃料消費量と電力消費量との合計と、前記駆動手段が前記電動機と前記内燃機関を駆動したことによって消費した燃料消費量と電力消費量との合計と比較することにより、前記駆動手段による節約金額を計算する第2の節約金額計算手段と、
前記第2の節約金額計算手段で計算した節約金額を出力する第2の出力手段と、
を具備したことを特徴とする請求項1から請求項5までのうちの何れか1の請求項に記載の節約金額出力装置。 - 請求項1から請求項6までのうちの何れか1の請求項に記載した節約金額出力装置を搭載したナビゲーション装置。
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