JP2015030327A - 抵抗推定装置、エネルギ推定装置、方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
(第1の実施形態)
第1の実施形態に係る抵抗推定装置について図1のブロック図を参照して説明する。
本実施形態に係る抵抗推定装置100は、ブレーキ踏込量検出部101、駆動源出力検出部102、車両速度検出部103、車両特性データベース104(以下、車両特性DB104という)および抵抗算出部105を含む。
車両速度検出部103は、車両の走行時の速度を検出する。
車両特性DB104は、車両ごとに、車両の特性に関する情報である車両特性を格納する。車両特性は、例えば、車両の重量、空気抵抗係数、車両の前面投影面積、ブレーキペダルの踏込量と制動力との関係式を含む。
図2は、ブレーキの踏込量と制動力との関係を表す関係式のグラフである。縦軸は、制動力を示し、横軸は、ブレーキペダルの踏込量を示す。ブレーキペダルの遊び部分を除いて、踏込量に応じて制動力の強さが比例しており、踏込量に対応する制動力を制動値として得ることができる。このような関係式を車両ごとに生成し、車両特性DB104に記憶しておけばよい。
なお、図3に示すステップS301から処理の計算周期は、例えば、数ミリ秒から数秒の間で設定することが望ましいが、これに限らず、さらに細かい周期で計測するようにしてもよい。
ステップS305では、車両が停止状態から始動する段階であるので、状態フラグを走行状態に設定する。
駆動源出力エネルギは、駆動源の出力エネルギであり、駆動源の出力トルクと角速度との積を時間積分した値である。空気抵抗損失エネルギは、空気抵抗による損失エネルギであり、空気抵抗力と車両速度との積を時間積分した値である。空気抵抗力は、車両特性DB104から得た空気抵抗係数および前面投影面積を用いて(1)式より算出することができる。
走行距離は、速度を時間積分することにより算出する。
第2の実施形態では、補機で消費されるエネルギを含めて抵抗力を算出する点が第1の実施形態と異なる。補機は、駆動エネルギ源から直接エネルギを得て動作する機器を示し、駆動エネルギ源から補助バッテリへの充電などが行われる場合は補助バッテリを補機とみなす。
第2の実施形態に係る抵抗推定装置400は、ブレーキ踏込量検出部101、車両速度検出部103、駆動源出力検出部401、補機類検出部402、車両特性DB403および抵抗算出部404を含む。
ブレーキ踏込量検出部101、車両速度検出部103および車両特性DB104は、第1の実施形態と同様であるのでここでの説明を省略する。
ステップS501からステップS504までの処理以外は、図3に示すステップと同様であるので、ここでの説明を省略する。
第3の実施形態は、抵抗推定装置を含むエネルギ推定装置について説明する。抵抗推定装置を含むエネルギ推定装置により、車両の現在位置から目的地までの消費エネルギを正確に推定することができる。
第3の実施形態に係るエネルギ推定装置600は、ブレーキ踏込量検出部101、駆動源出力検出部102、車両速度検出部103、車両特性DB104、抵抗算出部105、位置情報取得部601、地図情報登録部602、地図情報データベース603(地図情報DB603ともいう)、予定経路取得部604および消費エネルギ算出部605を含む。
ブレーキ踏込量検出部101、駆動源出力検出部102、車両速度検出部103、車両特性DB104および抵抗算出部105については、上述の実施形態と同様の処理を行うのでここでの説明を省略する。
地図情報登録部602は、抵抗算出部105から走行抵抗を、位置情報取得部601から自車位置情報をそれぞれ受け取り、自車位置情報に基づいて走行した経路と走行抵抗とを関連付けて地図データベースに登録する。
地図情報DB603は、地図データベースを格納し、地図情報登録部602からの指示により、地図データベース上の経路と走行抵抗とを対応付けて格納する。
予定経路取得部604は、ユーザからの入力により、現在位置から目的地までの経路である予定経路を取得する。
消費エネルギ算出部605は、車両特性DB104から車両特性を、地図情報DB603から地図データベースに対応付けられる走行抵抗を、予定経路取得部604から予定経路をそれぞれ受け取る。消費エネルギ算出部605は、予定経路に対応する走行抵抗に基づいて、予定経路を車両が走行する際に消費されるエネルギである消費エネルギを算出する。
ステップS801では、予定経路取得部604から取得した予定経路について、予定経路を走行する際の速度パターンを取得する。速度パターンは、予定経路を走行するときに想定される速度情報である。速度パターンは、例えば、走行開始からの経過時間と速度との関係であればよく、外部から取得してもよいし、地図情報DB603に経路と速度パターンとを対応付けて予め格納してもよい。また、移動距離と速度との関係を求め、(2)式により、時刻と速度との関係に換算して算出してもよい。
ステップS805では、車両特性DB104から取得した空気抵抗係数および前面投影面積と、速度パターンから得られる速度から、(4)式を用いて空気抵抗力を計算する。
ステップS807では、走行抵抗と空気的抗力と加速抵抗力との和に車速を乗算することで駆動源の出力を算出する。駆動源の出力を速度パターンの時間間隔で時間積分することで、速度パターンにおける前の時刻と現在の時刻との間の消費エネルギを算出する。なお、車両特性DB104に駆動源および動力伝達系の効率が含まれる場合、駆動源の出力を効率で除算することにより、駆動源に入力される仕事率(電動機の場合は電力)を求めることができ、消費エネルギの推定がより正確になる。
第4の実施形態では、車両の走行条件を考慮して消費エネルギを算出する点が上述の実施形態とは異なる。
第4の実施形態に係るエネルギ推定装置について図9のブロック図を参照して説明する。
第4の実施形態に係るエネルギ推定装置900は、ブレーキ踏込量検出部101、駆動源出力検出部102、車両速度検出部103、車両特性DB104、抵抗算出部105、位置情報取得部601、地図情報DB603、予定経路取得部604、走行条件取得部901、地図情報登録部902および消費エネルギ算出部903を含む。
第5の実施形態では、地図情報DBをサーバに格納し、抵抗推定装置を含む各車両がネットワークを介してサーバと通信する点が上述の実施形態と異なる。
図10に示すエネルギ推定システム1000は、車両1001−1、1001−2、1001−3、サーバ1002および通信ネットワーク1003を含む。なお、ここでは、車両1001が3台の場合を示すが、4台以上でも2台以下でもよい。
第5の実施形態に係るエネルギ推定システム1000は、車両1001とサーバ1002とを含む。
第6の実施形態では、同一経路を双方向から走行した場合の走行抵抗を登録する点が異なる。
図12は、1つの経路1201であり、AからDの方向へ向かう第1方向、および、DからAの方向へ向かう第1方向とは逆方向となる第2方向により、同一経路を双方向から走行する場合を想定する。なお、同一の経路とは、始点と終点が完全に一致する場合のみでなく、経路の一部が一致する場合も含む。経路の一部が一致するとは、始点がAであり終点がCである経路1202と、始点がDであり終点がBである経路1203のような場合を示し、この場合には、BからCまでの経路が双方向であると判定する。
ステップS1303では、抵抗算出部105で算出した走行抵抗と、地図情報DB603から取得した同一経路を逆方向に走行した際の走行抵抗とから転がり抵抗係数および道路勾配を計算する。転がり抵抗係数は、車両が走行するときに路面との摩擦やタイヤの変形によって生じる抵抗をタイヤにかかる垂直抗力で正規化した係数を表し、道路勾配は、路面の勾配を表す。なお、ここでは走行抵抗と転がり抵抗係数および道路勾配とは、それぞれを車量の重量および重力速度で除算した抵抗係数の形式で表されているものとする。
転がり抵抗係数および道路勾配の具体的な計算方法としては、まず道路勾配を算出し、次に転がり抵抗係数を算出する。双方向の走行抵抗を比較し、大きい方の値から小さい方の値を減じ、2で除算して、逆正弦をとった値が道路勾配となる。値が大きい方の走行抵抗の抵抗係数をA、小さい方の走行抵抗の抵抗係数をBとすると、道路勾配は以下の(5)式で表せる。なお、抵抗係数が大きいほうが上り勾配、抵抗係数が小さい方が下り勾配となる。
第6の実施形態に係る消費エネルギ算出部903の処理は、ステップS1401およびステップS1402以外の処理は、図8に示すフローチャートと同様であるので説明を省略する。
勾配抵抗力[N]=車重[kg]×重力加速度[m/s2]×sin(道路勾配) (8)
次に、上述した実施形態における消費エネルギ算出装置により算出した消費エネルギの推定結果を図15に示す。
一方、比較例として、転がり抵抗および道路勾配の地点による変動がないと想定する従来手法により、算出した消費エネルギ推定結果を図16に示す。
また、記録媒体からコンピュータや組み込みシステムにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているOS(オペレーティングシステム)や、データベース管理ソフト、ネットワーク等のMW(ミドルウェア)等が本実施形態を実現するための各処理の一部を実行してもよい。
さらに、本実施形態における記録媒体は、コンピュータあるいは組み込みシステムと独立した媒体に限らず、LANやインターネット等により伝達されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記録媒体も含まれる。
また、記録媒体は1つに限られず、複数の媒体から本実施形態における処理が実行される場合も、本実施形態における記録媒体に含まれ、媒体の構成は何れの構成であってもよい。
また、本実施形態におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本実施形態における機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
Claims (12)
- 車両の駆動源の出力を検出して出力値を得る駆動源検出部と、
ブレーキの制動力の強さを検出し制動値を得るブレーキ検出部と、
前記車両の速度を検出する速度検出部と、
前記車両が始動し速度がゼロから変化する第1時点から該車両が停止して速度がゼロとなる第2時点までの期間である走行期間において、前記車両の重量および該車両の前面投影面積を含む車両の特性を示す車両特性、前記出力値、前記制動値および前記速度を用いて、該車両が走行した路面に起因する走行抵抗を算出する抵抗算出部とを具備することを特徴とする抵抗推定装置。 - 前記抵抗算出部は、前記第1時点から第1時間遡った第3時点と該第1時点との間の第1期間、および、前記第2時点と該第2時点から第2時間経過後の第4時点との間の第2期間を前記走行期間に含めることを特徴する請求項1に記載の抵抗推定装置。
- 前記駆動源からエネルギを得て動作する補機の稼働状態を検出する補機検出部と、
前記補機の稼働状態における仕事率を格納する格納部と、をさらに具備し、
前記抵抗算出部は、前記補機の稼働状態に対応する前記仕事率に基づいて、前記走行抵抗を算出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の抵抗推定装置。 - 前記抵抗算出部は、前記走行期間において、前記車両特性および前記速度に基づいて空気抵抗による損失エネルギである空気抵抗損失エネルギを算出し、前記出力値に基づいて駆動源の出力エネルギである駆動源出力エネルギを算出し、前記制動値に基づいて前記ブレーキによる損失エネルギであるブレーキ損失エネルギを算出し、該空気抵抗損失エネルギ、該駆動源出力エネルギおよび該ブレーキ損失エネルギを用いて前記走行抵抗を算出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1項に記載の抵抗推定装置。
- 車両の駆動源の出力を検出して出力値を得る駆動源検出部と、
ブレーキの制動力の強さを検出し制動値を得るブレーキ検出部と、
前記車両の速度を検出する速度検出部と、
前記車両が始動し速度がゼロから変化する第1時点から該車両が停止して速度がゼロとなる第2時点までの期間である走行期間において、前記車両の重量および該車両の前面投影面積を含む車両の特性を示す車両特性、前記出力値、前記制動値および前記速度を用いて、該車両が走行した路面に起因する走行抵抗を算出する抵抗算出部と、
前記車両の位置に関する位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記位置情報に基づいて、前記走行期間に車両が走行した経路に対応する地図上の経路と前記走行抵抗とを対応付けてデータベースに登録する登録部と、
目的地までの予定経路を取得する経路取得部と、
前記予定経路を走行するときに想定される速度情報である速度パターンと前記予定経路に対応する前記地図上の経路に対応する前記走行抵抗と前記車両特性とに基づいて、該予定経路を走行するときの消費エネルギを算出するエネルギ算出部と、を具備することを特徴とするエネルギ推定装置。 - 前記車両が走行するときの天候および路面状態を含む走行条件を取得する走行条件取得部をさらに具備し、
前記登録部は、前記走行抵抗と該走行抵抗を算出した際の前記走行条件とを対応付けて前記データベースに登録し、
前記エネルギ算出部は、現在の走行条件に対応する条件下で予め算出された走行抵抗に基づいて、前記消費エネルギを算出することを特徴とする請求項5に記載のエネルギ推定装置。 - 前記登録部は、同一経路について双方向から走行したときの走行抵抗が前記データベースに存在する場合、該双方向の走行抵抗に基づいて、前記車両が走行するときの路面との摩擦に関する抵抗を表す転がり抵抗係数と、該路面の勾配を表す道路勾配とを算出し、該転がり抵抗係数および該道路勾配をそれぞれ前記データベースに登録し、
前記エネルギ算出部は、前記転がり抵抗係数および前記道路勾配に基づいて前記消費エネルギを算出することを特徴とする請求項5または請求項6に記載のエネルギ推定装置。 - 車両の駆動源の出力を検出して出力値を得る駆動源検出部と、
ブレーキの制動力の強さを検出し制動値を得るブレーキ検出部と、
前記車両の速度を検出する速度検出部と、
前記前記車両が始動し速度がゼロから変化する第1時点から該車両が停止して速度がゼロとなる第2時点までの期間である走行期間において、前記車両の重量および該車両の前面投影面積を含む車両の特性を示す車両特性、前記出力値、前記制動値および前記速度を用いて、該車両が走行した路面に起因する走行抵抗を算出する抵抗算出部と、
前記車両の位置に関する位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記位置情報に基づいて、前記走行期間に車両が走行した経路に対応する地図上の経路と前記走行抵抗とを対応付けてデータベースに登録する登録部とを具備するエネルギ推定装置、および
前記データベースを格納する格納部を具備するサーバ、を具備するエネルギ推定システムであって、
前記エネルギ推定装置は、
ユーザからの入力により目的地までの予定経路を取得し、前記予定経路に対応する前記地図上の経路に対応する走行抵抗である対応走行抵抗を前記サーバから受信する経路取得部と、
前記予定経路を走行するときに想定される速度情報である速度パターンと前記対応走行抵抗と前記車両特性とに基づいて、該予定経路を走行するときの消費エネルギを算出するエネルギ算出部と、をさらに具備することを特徴とするエネルギ推定システム。 - 車両の駆動源の出力を検出して出力値を得、
ブレーキの制動力の強さを検出し制動値を得、
前記車両の速度を検出し、
前記車両が始動し速度がゼロから変化する第1時点から該車両が停止して速度がゼロとなる第2時点までの期間である走行期間において、前記車両の重量および該車両の前面投影面積を含む車両の特性を示す車両特性、前記出力値、前記制動値および前記速度を用いて、該車両が走行した路面に起因する走行抵抗を算出することを特徴とする抵抗推定方法。 - 車両の駆動源の出力を検出して出力値を得、
ブレーキの制動力の強さを検出し制動値を得、
前記車両の速度を検出し、
前記車両が始動し速度がゼロから変化する第1時点から該車両が停止して速度がゼロとなる第2時点までの期間である走行期間において、前記車両の重量および該車両の前面投影面積を含む車両の特性を示す車両特性、前記出力値、前記制動値および前記速度を用いて、該車両が走行した路面に起因する走行抵抗を算出し、
前記車両の位置に関する位置情報を取得し、
前記位置情報に基づいて、前記走行期間に車両が走行した経路に対応する地図上の経路と前記走行抵抗とを対応付けてデータベースに登録し、
目的地までの予定経路を取得し、
前記予定経路を走行するときに想定される速度情報である速度パターンと前記予定経路に対応する前記地図上の経路に対応する前記走行抵抗と前記車両特性とに基づいて、該予定経路を走行するときの消費エネルギを算出することを特徴とするエネルギ推定方法。 - コンピュータを、
車両の駆動源の出力を検出して出力値を得る駆動源検出手段と、
ブレーキの制動力の強さを検出し制動値を得るブレーキ検出手段と、
前記車両の速度を検出する速度検出手段と、
前記車両が始動し速度がゼロから変化する第1時点から該車両が停止して速度がゼロとなる第2時点までの期間である走行期間において、前記車両の重量および該車両の前面投影面積を含む車両の特性を示す車両特性、前記出力値、前記制動値および前記速度を用いて、該車両が走行した路面に起因する走行抵抗を算出する抵抗算出手段として機能させるための抵抗推定プログラム。 - コンピュータを、
車両の駆動源の出力を検出して出力値を得る駆動源検出手段と、
ブレーキの制動力の強さを検出し制動値を得るブレーキ検出手段と、
前記車両の速度を検出する速度検出手段と、
前記車両が始動し速度がゼロから変化する第1時点から該車両が停止して速度がゼロとなる第2時点までの期間である走行期間において、前記車両の重量および該車両の前面投影面積を含む車両の特性を示す車両特性、前記出力値、前記制動値および前記速度を用いて、該車両が走行した路面に起因する走行抵抗を算出する抵抗算出手段と、
前記車両の位置に関する位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記位置情報に基づいて、前記走行期間に車両が走行した経路に対応する地図上の経路と前記走行抵抗とを対応付けてデータベースに登録する登録手段と、
目的地までの予定経路を取得する経路取得手段と、
前記予定経路を走行するときに想定される速度情報である速度パターンと前記予定経路に対応する前記地図上の経路に対応する前記走行抵抗と前記車両特性とに基づいて、該予定経路を走行するときの消費エネルギを算出するエネルギ算出手段として機能させるためのエネルギ推定プログラム。
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