JP2011122926A - 経路計画装置、経路計画システムおよび経路計画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】経路計画装置は、自動車がエネルギー源供給施設にたどり着くことができないリスクを緩和する経路をユーザーに提供する。
【解決手段】経路計画装置は、ユーザーの設定した安全係数（安心の度合い）に応じて、目的地までの最小コストの経路（省電力ルート）を算出し（Ｓ００２）、その最小コストの経路とエネルギー源供給施設（充電スタンド）との間に、仮想経由地点を決定して（Ｓ００４）、安心な経路（安心ルート）を提供する（Ｓ００５，Ｓ００６）。
【選択図】図５

Description

本発明は、電気自動車または内燃機関を有する自動車の車載端末に係り、車両の航続距離を考慮して、出発地から目的地までの最適な経路探索を行う経路探索計画システムに関する。

一般的に、電気自動車の航続距離は、内燃機関を有する自動車と比較して、短い。また、電気自動車の充電には、専用の充電スタンドが必要である。このため、目的地まで走行するためには、充電スタンドを頻繁に経由する必要がある。内燃機関を有する自動車として、たとえばガソリン車であっても、航続距離に比してガソリンスタンドが疎らに位置する場合は、それらのガソリンスタンドの多くを経由する必要がある。

電気自動車の経路探索装置として、特許文献１の記載が知られている。この経路探索装置は、現在地から目的地までの経路の探索距離が、車載バッテリーから算出した航続可能距離を超えた場合、近くの充電スタンドの情報を取得し、充電スタンドを経由する経路の探索を行っている。

また、電気自動車のバッテリー残容量が少なくなったときに、自動的に、自車位置周辺の充電スタンドに案内する車載端末装置が提案されている（例えば、特許文献２）。

特開平１０−１７０２９３号公報 特開２００３−２６２５２５号公報

しかし、電気自動車の航続距離は短いため、予想できない事態で、予定より電力を消費してしまうと、経由地点である次の充電スタンドにたどり着けず、電気自動車が走行不能になる可能性がある。ここでの予想できない事態とは、たとえば、突発的な事故渋滞に巻き込まれた事態である。ガソリン車であっても、航続距離に比してガソリンスタンドが疎らに位置する場合は、同様である。

また、電気自動車のバッテリー残容量が少なくなったときに、充電スタンドの情報を収集する方法では、周辺に到達可能な充電スタンドがない場合に、電気自動車が走行不能になる可能性がある。同様に、ガソリン車のガソリン残量が少なくなったときに、ガソリンスタンドの情報を収集する方法では、周辺に到達可能なガソリンスタンドがない場合に、ガソリン車が走行不能になる可能性がある。

（１） 請求項１に記載の経路計画装置は、移動体に搭載される経路計画装置であって、目的地を入力する目的地入力手段と、地図情報を用いて目的地までの経路を算出する経路算出手段と、移動体に搭載したセンサを用いて移動体の現在位置を決定する位置計算手段と、ユーザーの入力により安全係数を設定する安全係数設定手段と、地図情報に含まれる道路リンクのコストを算出し、目的地までのコストが最小となる最小コスト経路を生成する経路計算手段と、地図情報から、最小コスト経路の所定範囲内でエネルギー源を供給することができる施設についての施設情報を検索する検索手段と、施設の位置と最小コスト経路との間に、安全係数に応じた経由地点を設定する経由地点計算手段と、経由地点を経由する経路を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。
（２） 請求項６に記載の経路計画システムは、経路計画送信装置と、移動体に搭載される経路計画受信装置とを備え、経路計画送信装置は、地図情報を用いて目的地までの経路を算出する経路算出手段と、地図情報に含まれる道路リンクのコストを算出し、目的地までのコストが最小となる最小コスト経路を生成する経路計算手段と、地図情報から、最小コスト経路の所定範囲内でエネルギー源を供給することができる施設についての施設情報を検索する検索手段と、施設の位置と最小コスト経路との間に、所定の係数に応じて、経由地点を設定する経由地点計算手段と、経路計画受信装置より所定の係数を受信し、経路計画受信装置に対して、経由地点計算手段により設定された経由地点を表す設定情報を送信する第１の通信手段とを備え、経路計画受信装置は、目的地を入力する目的地入力手段と、移動体に搭載したセンサを用いて移動体の現在位置を決定する位置計算手段と、ユーザーの入力により安全係数を設定する安全係数設定手段と、経路計画送信装置より設定情報を受信し、経路計画送信装置に対して、安全係数を所定の係数として送信する第２の通信手段と、設定情報に基づき経由地点を経由する経路を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。
（３） 請求項７に記載の経路計画装置は、移動体に搭載される経路計画装置であって、目的地を入力する目的地入力手段と、地図情報を用いて目的地までの経路を算出する経路算出手段と、移動体に搭載したセンサを用いて移動体の現在位置を決定する位置計算手段と、ユーザーの入力により安全係数を設定する安全係数設定手段と、地図情報に含まれる道路リンクが属するメッシュにおいて、エネルギー源を供給することができる施設についての施設情報密度を算出する施設情報密度算出手段と、施設情報密度と安全係数とに基づき、メッシュのメッシュコストを算出するメッシュコスト算出手段と、メッシュコストに基づき、メッシュに属する道路リンクのリンクコストを調整するコスト調整手段と、コスト調整手段により調整されたリンクコストを用いて、経路を探索する経路探索手段と、経路を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。
（４） 請求項１０に記載の経路計画方法は、移動体に搭載される経路計画装置に用いられる経路計画方法であって、地図情報を用いて、入力された目的地までの経路を算出し、移動体に搭載したセンサを用いて移動体の現在位置を決定し、地図情報に含まれる道路リンクのコストを算出し、目的地までのコストが最小となる最小コスト経路を生成し、地図情報から、最小コスト経路の所定範囲内でエネルギー源を供給することができる施設についての施設情報を検索し、施設の位置と最小コスト経路との間に、設定された安全係数に応じて、経由地点を設定し、経由地点を経由する経路を表示することを特徴とする。
（５） 請求項１１に記載の経路計画方法は、移動体に搭載される経路計画装置に用いられる経路計画方法であって、地図情報を用いて、入力された目的地までの経路を算出し、移動体に搭載したセンサを用いて移動体の現在位置を決定し、地図情報に含まれる道路リンクが属するメッシュにおいて、エネルギー源を供給することができる施設についての施設情報密度を算出し、施設情報密度と設定された安全係数とに基づきメッシュのメッシュコストを算出し、メッシュコストに基づき、メッシュに属する道路リンクの各々のリンクコストを調整し、調整されたリンクコストを用いて経路を探索し、経路を表示することを特徴とする。

本発明によると、ユーザーは、自車両が探索経路を走行するに際して、バッテリーおよびガソリンその他の燃料を含むエネルギー源枯渇のリスクから解放される。

本発明の第１の実施の形態の車載端末装置の全体構成を示す図である。 安心度（安全係数）設定装置のユーザーインターフェースの一例を示す図である。 交通情報記憶装置に記憶される交通情報のデータ構成を示す図である。 地図情報に格納されている地図データの構成を示す図である。 経路探索装置の処理フローを示す図である。 地図データ取得装置の処理の様子を示す図である。 経路記憶装置に格納される省電力ルートのデータ構成およびその省電力ルートの一例を示す図である。 充電スタンド検索装置の処理フローを示す図である。 充電スタンドの情報を表すデータの構成を示す図である。 仮想経由地点算出装置の処理フローを示す図である。 充電スタンドから省電力ルートへ下ろした垂線の足を表す座標を算出する例を示す図である。 省電力ルートの巡回ルートの例を示す図である。 充電スタンドと垂線の足までの内分点を示す図である。 ステップＳ００４−６の処理フローを示す図である。 経路記憶装置に格納される安心ルートのデータ構成およびその安心ルートの一例を示す図である。 安心ルートの表示例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態の車載端末装置とセンタ装置のシステム構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態の車載端末装置の全体構成を示す図である。 経路探索装置の処理フローを示す図である。 メッシュコスト一時記憶装置に格納されるメッシュコストのデータ構成を示す図である。 安心ルートとメッシュの充電スタンド密度情報を表示する例を示す図である。

本発明の実施の形態を、電気自動車の車載端末装置を例に図面を参照して説明するが、後述するように、内燃機関を有する自動車の車載端末装置においても同様に本発明を実施できる。

―第１の実施の形態―
図１は本発明を用いた第１の実施の形態における車載端末装置の全体構成を示す図である。本車載端末装置００１は、交通情報取得装置１０１、目的地入力装置１０２、安心度（安全係数）設定装置１０３、バッテリー１０４と接続されたバッテリー情報取得装置１０５、センサ類１０６と接続された自車位置算出装置１０７、交通情報記憶装置１０８、経路探索装置１０９、地図情報１１０、表示装置１１１を含んで構成される。

また、車載端末装置００１とバッテリー１０４及びセンサ類１０６は、CANなどの車内ネットワークを介して接続されている。

交通情報取得装置１０１は、交通情報サービスセンター（例えばVICS（登録商標））から全国の主要な道路のリンク毎の旅行時間を受信し、交通情報記憶装置１０８に格納する。情報の更新周期は、予め定められた時間間隔とする。リンク毎の旅行時間は、例えば、リンク毎に車両検知装置（不図示）を設けて、リンク間の走行に要した時間を測定すること、或いはプローブカーをリンク間で時間測定しながら走行させることで得られる。

目的地入力装置１０２は、ユーザーが、車載端末のユーザーインターフェースを通して、目的地を入力する手段である。目的地の情報は、経路探索装置１０９へ提供される。ユーザーは、目的地の住所、カテゴリ、電話番号等をキーに、目的地のＰＯＩを検索し、設定する。ＰＯＩとは、Point Of Interestの略で、店舗情報、充電スタンドを含むエネルギー源供給施設情報などの地点に関する情報である。

経路探索装置１０９は、経路コスト算出装置１１２、地図データ取得装置１１３、充電スタンド検索装置１１４、充電スタンド一時記憶装置１１５、仮想経由地点算出装置１１６、経路記憶装置１１７を含んで構成される。

安心度設定装置１０３は、ユーザーが車載端末のユーザーインターフェースを通して、経路の安心度（安全係数）を設定する装置である。安心度は、経路探索装置１０９へ入力される。この安心度は、電気自動車で目的地まで向かう際に、どのくらい近い距離の充電スタンドを通りたいかを表した指標であり、０〜１００までの数値で設定することができる。安心度が１００に近いほど、経路探索装置１０９は、充電スタンドの近くを通るようなルートを設定する。

安心度設定装置１０３のユーザーインターフェースの一例を図２に示す。図２（ａ）は、省エネ優先と安心優先のスライドバー上で、ユーザーが自ら優先したい条件を設定する画面の一例である。安心優先にバーを近づけるほど、安心度は高い値に設定される。図２（ｂ）は、ユーザーが安心度を直接数字で入力する画面の一例である。図２（ｃ）は、ユーザーがアンケートに答えて安心度を設定する画面の一例である。「充電スタンドの近くを走行したいですか」の質問に対して、「非常にそう思う」、「そう思う」、「あまりそう思わない」、「全くそう思わない」の４つが選択として提示される。そして、ユーザーの選択した答えが安心度に反映される。例えば、図２（ｃ）では、「そう思う」が選択されているため、安心度は６０と設定される。

バッテリー１０４は、電気自動車に搭載されている２次電池であり、鉛蓄電池、リチウムイオン電池などがある。

バッテリー情報取得装置１０５は、バッテリー１０４の状態を監視し、バッテリーの残容量を監視している。バッテリーの残容量の情報を経路探索装置１０９へ提供する。

センサ類１０６は、ＧＰＳ、車速パルス、角速度センサなどをいう。このセンサを用いることで、車両の位置、車速、角速度を計測することができる。これらの情報は自車位置算出装置１０７へ提供される。

自車位置算出装置１０７は、センサ類１０６の情報から、自車の位置を算出する。この算出には、公知の技術であるカルマンフィルタやデッドレコニングが用いられる。算出した自車位置の情報は、経路探索装置１０９へ提供する。

交通情報記憶装置１０８は、交通情報取得装置１０１で取得された交通情報を道路リンク毎、時間毎に記憶している。交通情報記憶装置１０８に記憶される交通情報のデータ構成を図３に示す。交通情報記憶装置１０８に記憶される交通情報のデータは、取得した道路リンクＩＤ、時刻、交通情報から構成される。交通情報とは、対象の道路リンクの渋滞の度合い、通過するまでの旅行時間、平均速度などをいう。

経路探索装置１０９は、バッテリー情報取得装置１０５からのバッテリー情報、自車位置算出装置１０７からの自車位置の情報、地図情報１１０からの道路情報及びＰＯＩ情報を入力とし、充電スタンドの近くを経由する「安心ルート」を計算し、表示装置１１１へ出力する。

地図情報１１０は、ハードディスク、フラッシュメモリ等の記憶手段で、道路情報、ＰＯＩの情報を、記憶している。経路探索装置１０９から、要求する地図領域が入力され、該当する道路情報、ＰＯＩ情報を経路探索装置１０９へ提供する。

表示装置１１１は、液晶ディスプレイ等で構成され、経路探索装置１０９からの経路探索結果を、地図上に重ねて表示する。

以下、地図情報１１０に格納されている地図データと経路探索装置１０９の構成を説明する。

地図情報１１０に格納されている地図データの構成図を図４に示す。図４（ａ）は、地図情報１１０に格納されている道路データの構成を示している。道路データはノードからノードまでのリンク単位で構成される。各道路データは、道路を特定するリンクＩＤ、その道路リンクの存在するメッシュＩＤ、道路リンクの始端のノードＩＤとその緯度・経度情報、道路リンクの終端のノードＩＤとその緯度・経度情報で構成される。なお、ノード間のリンク上に補間点が規定される場合、ノードと補間点との間および補間点同士の間にサブリンクを規定してもよい。

ここで、メッシュとは、地図を緯度・経度に基づいて網の目状に区画する際の各区画である。２次メッシュとは緯度差５分、経度差７分３０秒で一辺の長さが約１０ｋｍのメッシュデータで表される区画である。また３次メッシュは２次メッシュを緯度方向および経度方向に１０等分してできる区域であり、緯度差３０秒、経度差４５秒で、一辺の長さが約１ｋｍである。メッシュＩＤにより、メッシュを特定することができる。

図４（ｂ）は、地図情報１１０に格納されているＰＯＩ情報の構成を示している。ＰＯＩ情報は、ＰＯＩのPOI ID、名称、カテゴリ、ＰＯＩの存在するメッシュＩＤと緯度・経度情報、隣接する道路リンクＩＤで構成されている。ＰＯＩの名称とは、ＰＯＩが表示装置１１１にて表示される際のＰＯＩを表す固有の名前である。カテゴリとは、施設の種類を表し、例えば充電スタンドを「１」、コンビニエンスストアは「２」、ガソリンスタンドは「３」のように表す。隣接する道路リンクＩＤとは、ＰＯＩと道路リンクを結びつけるもので、経路探索時に使用される。経路探索においては、目的地に設定したＰＯＩから、隣接する道路リンクＩＤを抽出し、抽出した道路リンクまで経路探索を行う。これによりＰＯＩを目的地とした経路探索が可能になる。

図４（ｃ）はメッシュ管理テーブルを示している。このメッシュ管理テーブルは、メッシュＩＤおよびそのメッシュの頂点の座標、すなわち、左下、左上、右下、右上のそれぞれの座標（緯度・経度）が記憶されている（図４（ｄ）参照）。

経路探索装置１０９の処理フローを図５に従って説明する。この処理フローに従い、図１に示す経路探索装置１０９の内部処理を説明する。

はじめに、自車位置算出装置１０７から自車位置情報を取得し、周辺の道路情報を地図情報１１０から取得する（ステップＳ００１）。ステップＳ００１は、地図データ取得装置１１３にて実行される。自車位置情報は、自車の位置を表す情報であり、緯度・経度で構成される。地図情報１１０に、要求する地図領域はメッシュＩＤのリストで管理されている。要求するメッシュ群は、目的地の存在するメッシュと、自車位置の存在するメッシュを対角線にした長方形を作り、その長方形に含まれる全メッシュとする。地図データ取得装置１１３の処理の様子を図６に示す。自車位置を含むメッシュＩＤ００と、目的地を含むメッシュＩＤ２１とを、対角とする２×３の長方形を作る。そして、長方形に含まれるメッシュＩＤ００、０１、１０、１１、２０、２１を要求するメッシュＩＤとする。以上の処理により、経路探索に必要な地図データを取得することができる。

次に、取得した地図情報とバッテリー情報取得装置１０５からのバッテリーの残容量の情報を用いて、目的地入力装置１０２にて設定した目的地まで、最も消費電力が少ない「省電力ルート」を算出する（ステップＳ００２）。ステップＳ００２は、経路コスト算出装置１１２にて実行される。

省電力ルートの算出およびその消費電力の算出方法は公知の技術を用いる。ここでは、ある道路リンクの電力消費量は、その道路リンクを通過する速度及び道路勾配に依存するとする。このとき速度は、交通情報記憶装置１０８から取得し、道路の勾配情報は地図情報１１０から取得する。道路リンクの電力消費量Ｗを、道路リンクを走行する平均速度ｖ、勾配θを用いて式（１）で求める。
Ｗ＝ｋ＿ｖ・ｖ＋ｋ＿θ・θ ・・・（１）

ここでｋ＿ｖ、ｋ＿θは、それぞれ速度を消費電力に、勾配を消費電力に変換する係数である。式（１）を地図データ取得装置１１３にて取得したすべての道路リンクについて実行し、各道路リンクの消費電力を算出する。そしてその消費電力をコストとし、公知の技術であるダイクストラ法(Dijkstra's algorithm)を用いて経路探索し、１つの省電力ルートを求める。

算出した省電力ルートのデータは、経路記憶装置１１７に格納される。図７（ａ）に省電力ルートのデータ構成を、図７（ｂ）にその省電力ルートの一例を示す。省電力ルートのデータは、経路の種類、構成される道路リンク数とその道路リンクＩＤ、その道路リンクが存在するメッシュＩＤ、始点ノードＩＤ、終点ノードＩＤ、消費電力、その道路リンクの通過時におけるバッテリーの充電の容量（state of charge : ＳＯＣ）で構成される。

次に、省電力ルート周辺の充電スタンドのＰＯＩ情報を地図データから取得する（ステップＳ００３）。ステップＳ００３は、充電スタンド検索装置１１４にて実行される。そして、取得した充電スタンド情報は、充電スタンド一時記憶装置１１５へ保存される。

充電スタンド検索装置１１４の詳細な処理フローを図８に従って説明する。

はじめに、経路記憶装置１１７を参照し、省電力ルートに含まれる全てのノードについて処理したかどうかを判定する（ステップＳ００３−１）。処理していない場合（ステップＳ００３−１でＮｏ）、省電力ルートのノードから一定距離の半径の円に含まれる充電スタンドの情報を全て取得する（ステップＳ００３−２）。次に、全ての充電スタンドを処理したかどうかを判定する（ステップＳ００３−３）。全ての充電スタンドについて処理していない場合は（ステップＳ００３−３でＹｅｓ）、対象のノードについての円内に含まれる全ての充電スタンドから、対象のノードまで経路探索して、走行距離を算出する（ステップＳ００３−４）。経路探索には、公知の技術であるダイクストラ法を用いる。全ての充電スタンドについて処理した場合は（ステップＳ００３−３でＮｏ）、処理をした充電スタンドの中で、最小の走行距離の充電スタンドを選択する（ステップＳ００３−５）。これは、ノード周辺の領域にある複数個の充電スタンドから１つの充電スタンドを抽出する処理である。ここでノード１つあたり、最大１つの充電スタンドが対応付けられる。最小走行距離の充電スタンドを選択した後、ステップＳ００３−１へ進む。

全ての充電スタンドについて処理した場合（ステップＳ００３−１でＹｅｓ）、抽出した複数の充電スタンド中で、同一のＰＯＩＩＤを持つものは、１つの充電スタンドとして扱い、走行距離は最小のものを採用する（ステップＳ００３−６）。このとき、対応したノードのノードＩＤの情報は複数個保存する。最後に、算出した充電スタンドの情報を充電スタンド一時記憶装置１１５へ格納する（ステップＳ００３−７）。充電スタンドの情報を表すデータの構成を図９に示す。充電スタンドの情報を表すデータは、取得したＰＯＩＩＤ、メッシュＩＤ、緯度・経度座標、対象のノードＩＤ（複数ある場合は複数のノードＩＤ）、走行距離、充電スタンドからノードまでの経路に含まれる道路リンク数、及びその経路に含まれる複数の道路リンクで構成される。

次に、充電スタンド一時記憶装置１１５に記憶されている複数の充電スタンドから、仮想経由地点を算出する（ステップＳ００４）。この処理は、安心度設定装置１０３で設定された安心度を用いて、仮想経由地点算出装置１１６で実行される。仮想経由地点算出装置１１６の処理フローを図１０に従って説明する。

はじめに、充電スタンド一時記憶装置１１５にて記憶されている全ての充電スタンドから省電力ルートへ垂線を下ろす（ステップＳ００４−１）。ステップＳ００４−１では、始めに、充電スタンド一時記憶装置１１５から、対象となった省電力ルート上のノードＩＤの情報を取得する。次に、経路記憶装置１１７から、このノードＩＤに該当する省電力ルート上の道路リンクＩＤの情報を取得する。次に、充電スタンドの位置から、取得した道路リンクまで垂線を下ろす。道路リンクの代わりにサブリンクを用いてもよい。道路リンクの始点の座標をＸｓ（ｓｘ、ｓｙ）、終点の座標をＸｅ（ｅｘ、ｅｙ）とし、充電スタンドの座標をＸｃ、道路リンクの方位をα、道路リンクと充電スタンドの位置の角度をβ、垂線の足を表す座標をＸｌとすると図１１のようになり、垂線の足の座標は式（２）〜（４）で求めることができる。
Ｘｌ＝Ｘｓ＋ｋ（Ｘｅ−Ｘｓ） ・・・（２）

・・・（３）

・・・（４）

ここでの「×」はベクトルの外積を、Ｌは充電スタンドから垂線の足までの距離を、ｋはリンク長に対する道路リンクの始点から垂線の足までの長さの比を表している。また方位α、βは、反時計周りを正とする。

また、垂線が存在しない場合は、道路リンクの始点と終点とで距離の近い方を垂線の足として採用する。１つの充電スタンドに対応する道路リンクが複数個存在する場合は、充電スタンドから垂線の足までの距離が最小のものを採用する。以上の処理によって、ステップＳ００４−１で充電スタンドに対応した省電力ルート上の垂線の足を１つ決めることができる。

次に、充電スタンドと省電力ルートの位置関係から、巡回する充電スタンドを選択する（ステップＳ００４−２）。ステップＳ００４−２では、図１２のような、省電力ルートの巡回ルートが、省電力ルートを横切らないように、充電スタンドを選択する。ここでは、図１１の方位βの符号で判断する。βの符号が正となる充電スタンド群Ａと負となる充電スタンド群Ｂに分類し、一方を採用する。ここでは、充電スタンドの数が多い充電スタンド群を採用する。

次に、巡回ルートに含まれる全ての充電スタンドの仮想経由地点を決定する処理をしたかどうかを判定する（ステップＳ００４−３）。すべての充電スタンドについて処理した場合（ステップＳ００４−３でＹｅｓ）、処理を終了する。

すべての充電スタンドについて処理していない場合（ステップＳ００４−３でＮｏ）、充電スタンドから省電力ルートに下ろした垂線上に、内分点を決める（ステップＳ００４−４）。この内分点は、安心度設定装置１０３で設定された安心度を用いて、設定される。

ステップＳ００４−４における内分点のの決定方法を図１１および図１３に従い説明する。ステップＳ００４−４では、安心度Ｓの大小によって、内分点を算出する。充電スタンドから垂線の足までのベクトル（図１１で、Ｘｌ−Ｘｃ）と安心度Ｓから、内分点の座標Ｘｔを式（５）および（６）のように求める。
Ｘｔ＝Ｘｃ＋ｐ（Ｘｌ−Ｘｃ） ・・・（５）
ｐ＝１−（Ｓ／１００） ・・・（６）

係数ｐは、安心度Ｓから求められる値であり、安心度０の場合は、ｐ＝１となり、内分点は垂線の足と一致し、安心度１００の場合は、ｐ＝０となり内分点は充電スタンドの位置に等しくなる。図１３に示すように、安心度が高いほど、充電スタンドの位置に近づく内分点を取る。

また、内分点の決定にＳＯＣを用いる方法もある。この方法を用いる場合は、安心度設定装置１０３で設定した安心度と、経路記憶装置１１７に格納されている道路リンクＩＤに対応するＳＯＣの値を入力値とする。この道路リンクとは、充電スタンドからの垂線の足が含まれる道路リンクをいう。ＳＯＣの値が小さいほど、または安心度が大きいほど充電スタンド側に内分点を算出する。ＳＯＣを最大の充電容量に対する充電容量とし、最大を１とした百分率で表すとすると、内分点の座標Ｘｔを式（５）および（７）のように求める。
Ｘｔ＝Ｘｃ＋ｐ（Ｘｌ−Ｘｃ） ・・・（５）
ｐ＝｛１−（Ｓ／１００）｝・ＳＯＣ ・・・（７）

次に、直前の仮想経由地点から対象の充電スタンドまで経路探索し、消費電力を算出する（ステップＳ００４−５）。直前の仮想経由地点が存在しない場合は、電気自動車の出発地点から対象の充電スタンドまでの消費電力を算出する。

次に、内分点周辺のノードＩＤを検索し、仮想経由地点となるノードＩＤを決定する（ステップＳ００４−６）。ステップＳ００４−６の詳細の処理フローを図１４に従って説明する。

はじめに、充電スタンドから省電力ルートに下ろした垂線上の内分点から一定距離内のすべてのノードＩＤを、地図情報１１０から抽出する（ステップＳ００４−６−１）。例えば、図１２における巡回ルートと省電力ルートとによって囲まれる領域に属し、かつ内分点を中心とした、半径が一定距離の円内に含まれるすべてのノードＩＤを抽出する。次に、抽出した全てのノードについて本処理フローに従った処理を終了したかどうかを判定する（ステップＳ００４−６−２）。すべてのノードについて本処理フローに従った処理を終了したのではない場合（ステップＳ００４−６−２でＮｏ）、直前の仮想経由地点から本処理フローに従った処理を終了していない１つのノードまで経路探索し、消費電力を算出する（ステップＳ００４−６−３）。直前の仮想経由地点がない場合は、電気自動車の現在位置（出発地）から該ノードまでの消費電力とする。

次に、該ノードまでの消費電力が、ステップＳ００４−５で求めた対応する充電スタンドまでの消費電力よりも少ないかどうかを判定する（ステップＳ００４−６−４）。この判定処理は、該ノードまでの消費電力が充電スタンドまでの消費電力よりも多くの消費電力を必要とする場合、該ノードを含む経路を除くためである。たとえば、該ノードへ向かうには充電スタンドに向かうよりも迂遠な回り道を経由しなければ不可能であるような場合である。該ノードまでの消費電力が、充電スタンドまでの消費電力よりも大きい場合（ステップＳ００４−６−４でＮｏ）、該ノードを仮想経由地点の候補点とせずに、ステップＳ００４−６−２へ進む。該ノードまでの消費電力が、充電スタンドまでの消費電力よりも小さい場合（ステップＳ００４−６−４でＹｅｓ）、該ノードから目的地までの経路を探索して、目的地までの走行距離を算出する（ステップＳ００４−６−５）。

次に、目的地までの走行距離が一定距離以内かどうかを判定する（ステップＳ００４−６−６）。この判定処理は、該ノードを仮想経由地点として選んだ場合、目的地に行くのに、長い距離の経路を走行しなければならない状況を防ぐためである。仮想経由地点が袋小路である場合や、橋の無い目的地対岸の道路である場合等が考えられる。仮想経由地点から目的地までの走行距離が一定距離以上の場合（ステップＳ００４−６−６でＮｏ）、該ノードを仮想経由地点の候補点とせずに、ステップＳ００４−６−２へ進む。目的地までの走行距離が一定距離以下の場合（ステップＳ００４−６−６でＹｅｓ）、該ノードを仮想経由地点の候補点とする（ステップＳ００４−６−７）。

すべてのノードについて処理を終了した場合（ステップＳ００４−６−２でＹｅｓ）、仮想経由地点の候補点があるかどうかを判定する（ステップ００４−６−８）。仮想経由地点の候補点がない場合（ステップ００４−６−８でＮｏ）、安心度設定装置１０３の安心度が閾値以上かを判定する（ステップＳ００４−６−９）。この閾値とは例えば安心度の中間値の５０である。安心度が閾値以上の場合（ステップＳ００４−６−９でＹｅｓ）、仮想経由地点を充電スタンドの位置Ｘｃとする（ステップＳ００４−６−１０）。安心度が閾値以下の場合（ステップＳ００４−６−９でＮｏ）、充電スタンドから省電力ルートに下ろした垂線の足Ｘｌを仮想経由地点とする（ステップＳ００４−６−１１）。仮想経由地点の候補点がある場合（ステップ００４−６−８でＹｅｓ）、仮想経由地点の候補点を仮想経由地点とし、候補点が複数個ある場合は、直前の仮想経由地点から最小の消費電力でたどり着くことができるノードを仮想経由地点とする（ステップＳ００４−６−１２）。

次に、複数の仮想経由地点を経由して目的地まで走行する「安心ルート」を算出する（ステップＳ００５）。ステップＳ００５は、経路コスト算出装置１１２にて実行される。安心ルートは、出発地から仮想経由地点を経由地として、目的地まで経路探索することで求められる。求められた安心ルートのデータは、経路記憶装置１１７へ格納される。図１５（ａ）に安心ルートのデータ構成を、図１５（ｂ）にその安心ルートの一例を示す。安心ルートのデータは、経路の種類、安心度、構成される道路リンク数とその道路リンクＩＤ、その道路リンクが存在するメッシュＩＤ、始点ノードＩＤ、終点ノードＩＤ、消費電力、その道路リンクの通過時におけるバッテリーの充電の容量（ＳＯＣ）で構成される。

最後に、経路記憶装置１１７を参照し、「安心ルート」の情報を表示装置１１１のディスプレイ上に表示し、ユーザーに提示する（ステップＳ００６）。表示の一例を図１６に示す。図１６では、ステップＳ００２で算出した省電力ルートや、目的地まで最短時間で到着することができる「最速ルート」とともに、「安心ルート」を提示している。ここでは、各ルート毎に、到着予測時刻、走行距離、消費電力、経由する充電スタンド数のほかに、周辺充電スタンド数の情報を提示する。この周辺充電スタンド数とは、対象のルートの周辺に存在する充電スタンドの数を表す指標である。「安心ルート」以外のルートでの充電スタンド数の算出は、充電スタンド検索装置１１４にて行う。以上のような処理で、複数ルートの中から１つをユーザーに選択させる。

―第２の実施の形態―
本発明の第２の実施の形態は、経路計画システムである。図１７は、図１７（ａ）に示す車載端末装置００１と図１７（ｂ）に示すセンタ装置００２とで構成される経路計画システムを示している。センタ装置００２は、交通情報取得装置５０１、交通情報記憶装置５０８、経路探索装置５０９、地図情報５１０、通信装置６０１を含んで構成される。車載端末装置００１は、目的地入力装置１０２、安心度（安全係数）設定装置１０３、バッテリー１０４と接続されたバッテリー情報取得装置１０５、センサ類１０６と接続された自車位置算出装置１０７、表示装置１１１、通信装置２０１を含んで構成される。

車載端末装置００１とセンタ装置００２とは、通信装置２０１と通信装置６０１との間の通信によって接続されている。通信装置２０１は、携帯電話機、無線ＬＡＮモジュール、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）あるいは車載端末装置００１と一体化されたモデムでも構わない。地図情報５１０がセンタ装置００２で管理されることで、常に新しい情報で経路探索をすることができる。

車載端末装置００１は、通信装置２０１を介して、目的地入力装置１０２にて入力された目的地情報、安心度設定装置１０３にて設定された安心度情報、バッテリー情報取得装置１０５にて取得されたバッテリー情報、自車位置算出装置１０７により算出された自車位置情報を、センタ装置００２へ送信する。

センタ装置００２は、通信装置６０１を介して、これらの情報を受け取り、経路探索装置５０９へ入力させる。

センタ装置００２の経路探索装置５０９で出力された経路探索結果は、通信装置６０１を介して、車載端末装置００１へ送信される。車載端末装置００１は、通信装置２０１を介して、経路探索結果の情報を受信する。さらに経路探索結果を表示装置１１１のディスプレイ上に表示し、ユーザーに提示する。このとき、経路探索結果は、自車位置から目的地までの経路の道路リンクＩＤの列で表される。

―第３の実施の形態―
第３の実施の形態では、メッシュ内に含まれる充電スタンドの数を考慮して仮想経由地点を決定する方法について説明する。図１８は、第３の実施の形態における車載端末装置００１の全体構成を表している。第３の実施の形態における車載端末装置００１は、第１の実施の形態と同様に、交通情報取得装置１０１、目的地入力装置１０２、安心度（安全係数）設定装置１０３、バッテリー情報取得装置１０５、自車位置算出装置１０７、交通情報記憶装置１０８、経路探索装置１０９、地図情報１１０、表示装置１１１を含んで構成される。経路探索装置１０９は、経路コスト算出装置２１１、充電スタンド密度算出装置２１２、充電スタンド密度一時記憶装置２１３、メッシュコスト算出装置２１４、メッシュコスト一時記憶装置２１５に加え、第１の実施の形態と同様に、地図データ取得装置１１３、経路記憶装置１１７を含んで構成される。

経路探索装置１０９の処理フローを図１９に従って説明する。はじめに、地図データ取得装置１１３にて、必要な地図データを取得する（ステップＳ１０１）。この手法は、第１の実施の形態における地図データ取得装置１１３と同様の処理である。次に、充電スタンド密度算出装置２１２にて、取得した地図データから各メッシュ毎の充電スタンド密度を算出する（ステップＳ１０２）。算出した充電スタンド密度のデータは、充電スタンド密度一時記憶装置２１３に格納される。メッシュの充電スタンド密度の算出においては、はじめに、ステップＳ００１にて取得した地図データを構成するメッシュとそのメッシュに含まれる充電スタンドを表すＰＯＩの個数を計算する。メッシュの充電スタンド密度は、メッシュに含まれる充電スタンドの数を、メッシュ群に含まれる全てのメッシュで求めたメッシュあたりの充電スタンド数のうちの最大値で割った値とする。メッシュ群に含まれるメッシュは、例えば、図６に表されるように、目的地の存在するメッシュと、自車位置の存在するメッシュを対角線にした長方形を作った場合において、その長方形に含まれる全メッシュである。図６のメッシュ群では、メッシュＩＤ００、０１、１０、１１、２０、２１の各メッシュに含まれる充電スタンドの数を、０、１、２、４、５、１０とすると、それらの各メッシュにおける充電スタンド密度は、最大の充電スタンド数が１０であるため、それぞれ０、０．１、０．２、０．４、０．５、１．０となる。

次に、メッシュコスト算出装置２１４にて、安心度設定装置１０３で設定された安心度（安全係数）Ｓを用いて、各メッシュのコストを算出する（ステップＳ１０３）。ここでの安心度とは、充電スタンドのある地域をどのくらい頻繁に通りたいかを表す指標である。ここで安心度Ｓは０から１００までの範囲でユーザーが設定する。ここでメッシュＩＤ「ｉ」のメッシュコストＫ_iを、充電スタンド密度をρ_iとして式（８）のように規定する。

・・・（８）

εはρ_iが０のときのゼロ除算を防ぐための微小な係数である。メッシュコストＫ_ｉは、メッシュの充電スタンド密度が低いほど、または安心度が大きいほど、大きな値をとる。算出したメッシュコストのデータは、メッシュコスト一時記憶装置２１５に格納される。メッシュコストのデータ構成を図２０に示す。メッシュコスト一時記憶装置２０５は、メッシュＩＤ「ｉ」と対応するメッシュコストＫ_ｉをメッシュコストのデータとして格納する。例えば、安心度Ｓを５０、εを０．１とすると、メッシュＩＤ００、０１、１０、１１、２０、２１のメッシュコストは、それぞれ、５．０、２．５、１．７、１．０、０．８、０．５となる。

次に、経路コスト算出装置２１１にて、メッシュコスト一時記憶装置２１５の情報を用いて、目的地までの経路探索を行う（ステップＳ１０４）。このとき道路リンクＩＤ「ｊ」の消費電力のコストをＣ_ｊとする。また、道路リンクＩＤ「ｊ」の存在するメッシュＩＤ「ｉ」を地図情報１１０から取得する。取得したメッシュＩＤ「ｉ」に対応するメッシュコストＫ_ｉを、メッシュコスト一時記憶装置２１５から取得する。このときメッシュコストを考慮した道路リンクＩＤ「ｊ」のコストＣ_ｊ’は式（９）で算出する。
Ｃ_ｊ’＝Ｋ_ｉ×Ｃ_ｊ ・・・（９）

式（９）の処理により、充電スタンド密度の低いメッシュの道路リンクのコストを相対的に高くし、対象道路リンクを経路探索にて通りにくくする。逆に、充電スタンド密度の高いメッシュの道路リンクのコストを相対的に低くし、対象道路リンクを経路探索にて通りやすくする。以上の処理により、安心度の大きさおよび充電スタンド密度の大きさに応じた安心ルートを算出する。この安心ルートのデータを経路記憶装置１１７へ格納する。この安心ルートのデータの構成は第１の実施の形態におけるものと同様である。

最後に、ステップＳ１０４にて算出した安心ルートとメッシュの充電スタンド密度情報を、表示装置１１１にて地図画面表示に重畳してユーザーに提示する（ステップＳ１０５）。表示の一例を図２１に示す。図２１では、充電スタンド密度一時記憶装置２１３に格納されている充電スタンド密度情報を、３段階に分けて、地図上のメッシュを色で識別して表示し、さらに安心ルートを重ねて表示している。

―変形例―
（１） 上述の実施の形態の説明においては、１次式である式（４）により内分点を求めたが、他の式を用いても良い。たとえば、以下の式（１０）のように１次式以外であっても良い。
ｐ＝｛１−√（Ｓ／１００）｝・ＳＯＣ ・・・（１０）

（２） 上述の図２１の説明においては、安心ルートとメッシュの充電スタンド密度情報を、地図画面表示に重畳して表示することとしたが、簡易な地図画面表示または模式的な地図画面表示に重畳して表示することとしても良い。また、上述の図２１においては、地図上のメッシュを色で識別して表示することとしたが、その表示に用いられるメッシュの色は、昼画面と夜画面とで反転するなど異ならせる表示としても良い。

（３） 上述の実施の形態の説明においては、充電スタンドの近くを経由する安心ルートを計算することとしたが、バッテリー交換所の近くを経由する安心ルートを計算することとしても良い。

（４） 上述の図６の説明においては、要求するメッシュ群は、目的地の存在するメッシュと、自車位置の存在するメッシュを対角線にした長方形つくり、その長方形に含まれる全メッシュとした。しかし、その長方形に含まれる全メッシュを含み、かつその長方形よりも大きな所定範囲の領域に含まれる全メッシュとしても良い。

（５） 上述の実施の形態の説明においては、本発明を、電気自動車に搭載し、バッテリー残量に基づき最適な経路探索を行う車載端末装置００１に適用した実施の形態を説明した。しかし、車載端末装置００１は、エネルギー源の残量に基づき最適な経路探索を行うものであれば、バッテリー以外の他のエネルギー源を有する車両に搭載されるものであっても良い。たとえば、エネルギー源をガソリン燃料とした場合には、上述の実施の形態の説明において、エネルギー源供給施設としての充電スタンドはガソリンスタンドに、バッテリー情報取得装置は燃料計に、消費電力はガソリン消費量に各々読み替えることとする。エネルギー源が軽油燃料の場合、あるいはバイオ燃料、アルコール燃料、水素燃料、天然ガス燃料等の代替燃料の場合においても同様である。

（６） 上述の実施の形態の説明においては、本発明を車載端末装置００１に適用した実施の形態を説明したが、車載端末装置００１は、たとえば、ＰＮＤ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）のような着脱可能な装置であって、電気自動車に搭載可能なものであっても良い。

００１ 車載端末装置
００２ センタ装置
１０１、５０１ 交通情報取得装置
１０２ 目的地入力装置
１０３ 安心度設定装置
１０４ バッテリー
１０５ バッテリー情報取得装置
１０６ センサ類
１０７ 自車位置算出装置
１０８、５０８ 交通情報記憶装置
１０９、５０９ 経路探索装置
１１０、５１０ 地図情報
１１１ 表示装置
１１２ 経路コスト算出装置
１１３ 地図データ取得装置
１１４ 充電スタンド検索装置
１１５ 充電スタンド一時記憶装置
１１６ 仮想経由地点算出装置
１１７ 経路記憶装置
２０１、６０１ 通信装置
２１１ 経路コスト算出装置
２１２ 充電スタンド密度算出装置
２１３ 充電スタンド密度一時記憶装置
２１４ メッシュコスト算出装置
２１５ メッシュコスト一時記憶装置

Claims (11)

1. 移動体に搭載される経路計画装置であって、
   目的地を入力する目的地入力手段と、
   地図情報を用いて前記目的地までの経路を算出する経路算出手段と、
   前記移動体に搭載したセンサを用いて前記移動体の現在位置を決定する位置計算手段と、
   ユーザーの入力により安全係数を設定する安全係数設定手段と、
   前記地図情報に含まれる道路リンクのコストを算出し、前記目的地までの前記コストが最小となる最小コスト経路を生成する経路計算手段と、
   前記地図情報から、前記最小コスト経路の所定範囲内でエネルギー源を供給することができる施設についての施設情報を検索する検索手段と、
   前記施設の位置と前記最小コスト経路との間に、前記安全係数に応じた経由地点を設定する経由地点計算手段と、
   前記経由地点を経由する前記経路を表示する表示手段とを備えることを特徴とする経路計画装置。
2. 請求項１に記載の経路計画装置において、
   前記経由地点計算手段は、
   前記施設の位置から前記最小コスト経路への垂線上に位置する前記安全係数に応じた内分点を前記経由地点として設定することを特徴とする経路計画装置。
3. 請求項１に記載の経路計画装置において、
   前記経由地点計算手段は、
   前記施設の位置から前記最小コスト経路への垂線上に位置する前記安全係数および前記移動体のエネルギー源推定残量に応じた内分点を前記経由地点として設定し、
   前記エネルギー源推定残量は、前記移動体が、前記垂線の足が属する道路リンクを移動する際の前記エネルギー源の残量の推定値であることを特徴とする経路計画装置。
4. 請求項１に記載の経路計画装置において、
   前記経由地点計算手段は、
   前記施設の位置から前記最小コスト経路への垂線上に位置する前記安全係数に応じた内分点周辺の所定範囲内のノードを取得し、前記現在位置から前記ノードのうちのいずれか１つの特定ノードを経由して前記目的地へ至るまでの前記コストが最小のコストとなるような前記特定ノードを前記経由地点の１つとして設定することを特徴とする経路計画装置。
5. 請求項１に記載の経路計画装置において、
   前記表示手段は、
   前記経路を前記地図情報に基づく地図表示に重ねて表示する際に、前記経路に含まれるすべてのノードの周辺の前記施設についての前記施設情報の検索に基づき算出される前記施設の施設数を同時に表示することを特徴とする経路計画装置。
6. 経路計画送信装置と、
   移動体に搭載される経路計画受信装置とを備え、
   前記経路計画送信装置は、
   地図情報を用いて目的地までの経路を算出する経路算出手段と、
   前記地図情報に含まれる道路リンクのコストを算出し、前記目的地までの前記コストが最小となる最小コスト経路を生成する経路計算手段と、
   前記地図情報から、前記最小コスト経路の所定範囲内でエネルギー源を供給することができる施設についての施設情報を検索する検索手段と、
   前記施設の位置と前記最小コスト経路との間に、所定の係数に応じて、経由地点を設定する経由地点計算手段と、
   前記経路計画受信装置より前記所定の係数を受信し、前記経路計画受信装置に対して、前記経由地点計算手段により設定された前記経由地点を表す設定情報を送信する第１の通信手段とを備え、
   前記経路計画受信装置は、
   前記目的地を入力する目的地入力手段と、
   前記移動体に搭載したセンサを用いて前記移動体の現在位置を決定する位置計算手段と、
   ユーザーの入力により安全係数を設定する安全係数設定手段と、
   前記経路計画送信装置より前記設定情報を受信し、前記経路計画送信装置に対して、前記安全係数を前記所定の係数として送信する第２の通信手段と、
   前記設定情報に基づき前記経由地点を経由する前記経路を表示する表示手段とを備えることを特徴とする経路計画システム。
7. 移動体に搭載される経路計画装置であって、
   目的地を入力する目的地入力手段と、
   地図情報を用いて目的地までの経路を算出する経路算出手段と、
   前記移動体に搭載したセンサを用いて前記移動体の現在位置を決定する位置計算手段と、
   ユーザの入力により安全係数を設定する安全係数設定手段と、
   前記地図情報に含まれる道路リンクが属するメッシュにおいて、エネルギー源を供給することができる施設についての施設情報密度を算出する施設情報密度算出手段と、
   前記施設情報密度と前記安全係数とに基づき、前記メッシュのメッシュコストを算出するメッシュコスト算出手段と、
   前記メッシュコストに基づき、前記メッシュに属する前記道路リンクのリンクコストを調整するコスト調整手段と、
   前記コスト調整手段により調整された前記リンクコストを用いて、前記経路を探索する経路探索手段と、
   前記経路を表示する表示手段とを備えることを特徴とする経路計画装置。
8. 請求項７に記載の経路計画装置において、
   前記メッシュコストは、前記安全係数に比例し、前記施設情報密度に反比例して算出されることを特徴とする経路計画装置。
9. 請求項７に記載の経路計画装置において、
   前記表示手段は、
   前記施設情報密度に応じた表示態様で前記メッシュが表示された地図上に、前記経路を重ねて表示することを特徴とする経路計画装置。
10. 移動体に搭載される経路計画装置に用いられる経路計画方法であって、
    地図情報を用いて、入力された目的地までの経路を算出し、
    前記移動体に搭載したセンサを用いて前記移動体の現在位置を決定し、
    前記地図情報に含まれる道路リンクのコストを算出し、前記目的地までの前記コストが最小となる最小コスト経路を生成し、
    前記地図情報から、前記最小コスト経路の所定範囲内でエネルギー源を供給することができる施設についての施設情報を検索し、
    前記施設の位置と前記最小コスト経路との間に、設定された安全係数に応じて、経由地点を設定し、
    前記経由地点を経由する前記経路を表示することを特徴とする経路計画方法。
11. 移動体に搭載される経路計画装置に用いられる経路計画方法であって、
    地図情報を用いて、入力された目的地までの経路を算出し、
    前記移動体に搭載したセンサを用いて前記移動体の現在位置を決定し、
    前記地図情報に含まれる道路リンクが属するメッシュにおいて、エネルギー源を供給することができる施設についての施設情報密度を算出し、
    前記施設情報密度と設定された安全係数とに基づき前記メッシュのメッシュコストを算出し、
    前記メッシュコストに基づき、前記メッシュに属する前記道路リンクの各々のリンクコストを調整し、
    調整された前記リンクコストを用いて前記経路を探索し、
    前記経路を表示することを特徴とする経路計画方法。
    
    

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