JP2019168326A - 電動車両のナビゲーション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 走行電費や補機電費を経路案内に反映させ、利用者の経路選択に役立てる上で有利な電動車両のナビゲーション装置を提供する。【解決手段】 走行用モータ（５）と、前記走行用モータと電力をやりとりするバッテリ（２）と、前記バッテリの電力により作動する車内空調装置を含む車載補機（８）と、前記バッテリの残量を推定する残量推定手段（２６）を含むバッテリ管理装置（２０）と、を備えた電動車両（１）のナビゲーション装置（１０）であって、衛星測位システムを利用した車両位置検出手段（１１）と、地図情報（１２）を参照して目的地までの経路を設定する経路設定手段（１３）と、経路地域の気象情報（１５）を参照して補機電費を推定する手段（１７）と、前記補機電費と走行電費（１８）を考慮した経路走行の所要電力と所要時間を算出する手段（１９）と、を備え、それらに基づいて目的地到着時のバッテリ残量と目的地到着時刻を案内するように構成されている。【選択図】 図２

Description

本発明は、電動車両のナビゲーション装置に関する。

衛星測位システムを利用した車両用ナビゲーション装置は、地図情報を併用して車両の現在位置を表示し目的地までの経路案内を行うものであり、交通情報なども考慮し目的地までの所要時間に基づいて最適経路が選定される利便性によって、車両の標準装備になりつつある。

一方、近年においては電動車両の普及が著しい。当初課題となっていた航続距離の問題もバッテリの性能向上によって徐々に改善されており、ナビゲーションシステムを前提とした自動運転との相性も良い。とは言え、依然として、電動車両をナビゲーションする上での最大の関心事は航続可能距離であり、それを決定するバッテリ残量（充電率）と電費（電力消費率）が重要な情報であることに変わりない。

特許文献１には、走行用電費と空調電費を異なる成立条件で演算し、それぞれに基づく航続可能距離を表示する表示装置が開示されている。しかしながら、特許文献１は、実走中の走行用電費と空調電費のそれぞれに基づく航続可能距離を表示するものであるため、目的地への出発前の経路選択とは無関係であり、走行用電費や空調電費（補機電費）をナビゲーションに利用することや関連付けることについての示唆はない。

特許第５８４８２１８号公報

本発明は、上記のような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、走行電費や補機電費を経路案内に反映させ、利用者の経路選択に役立てる上で有利な電動車両のナビゲーション装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、
走行用モータと、
前記走行用モータと電力をやりとりするバッテリと、
前記バッテリの電力により作動する車内空調装置を含む車載補機と、
前記バッテリの残量を推定する残量推定手段を含むバッテリ管理装置と、
を備えた電動車両のナビゲーション装置であって、
衛星測位システムを利用した車両位置検出手段と、
地図情報を参照して目的地までの経路を設定する経路設定手段と、
経路地域の気象情報を参照して補機電費を推定する手段と、
前記補機電費と走行電費を考慮した経路走行の所要電力と所要時間を算出する手段と、
を備え、それらに基づいて目的地到着時のバッテリ残量と目的地到着時刻を案内するように構成されていることを特徴とする。

本発明に係る電動車両のナビゲーション装置は、上記のように、経路地域の気象情報を参照して補機電費を推定する手段と、前記補機電費と走行電費を考慮した経路走行の所要電力と所要時間を算出する手段とを備え、それらに基づいて目的地到着時のバッテリ残量と到着時刻を案内するように構成されているので、経路地域の気象情報を考慮した所要電力（目的地到着時のバッテリ残量）と所要時間（目的地到着時刻）を提示して経路案内することができ、利用者の経路選択に役立てることができる。

ナビゲーション装置を備えた電動車両を示すブロック図である。 本発明実施形態に係るナビゲーション装置を示すブロック図である。 ナビゲーション装置の表示／入力部を示す概略図である。 ナビゲーション装置の地図表示を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１および図２において、電動車両の１は、主バッテリ２、駆動用動力源および電力回生用の発電機を兼ねるモータ４（モータジェネレータ）、主バッテリ２から供給される電力を可変電圧可変周波数で交流変換してモータ４を可変速可変トルク制御するインバータ３を備え、モータ４により減速機５（トランスミッション）を介して駆動輪が駆動回転されるように構成されている。

さらに、電動車両１は、主バッテリ２の電力を低電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ６（降圧コンバータ）、車載補機８を作動させるための低電圧電源となる補助バッテリ７（低電圧バッテリ）、および、主バッテリ２を外部電源により充電するための充電器９を備え、経路案内のためのナビゲーション装置１０が搭載されている。

車載補機８としては、車内空調装置、ヘッドライト、テールランプ、ブレーキランプ、ハザードランプ、ウインカ、ルームランプなどの灯火装置、ワイパ装置、デフォッガ、車載オーディオ装置などが含まれる。なお、電動車両１の制御システムやナビゲーション装置１０にも補助バッテリ７から電源が供給される。

主バッテリ２は、リチウムイオン二次電池等からなる多数のバッテリモジュールが直列接続されることで高電圧を出力可能な高電圧バッテリであり、扁平なケースに収容されたバッテリパックとしてフロアパネル下側に搭載されている。そして、主バッテリ２は、バッテリ残量に相当する充電率（State of charge：ＳＯＣ）、健全度（State of health：ＳＯＨ）、充放電可能電力（State of power：ＳＯＰ）を推定し、走行に支障がないよう管理するためのバッテリ管理装置２０（ＢＭＵ）を備えている。

バッテリ管理装置２０（ＢＭＵ）は、電流、電圧、温度データの記録、ＳＯＣ管理（ＳＯＣ推定アルゴリズム・テーブルデータ）、ＳＯＨ管理（ＳＯＨ推定アルゴリズム・テーブルデータ）、ＳＯＰ管理（ＳＯＰ推定アルゴリズム・テーブルデータ）、電流・電圧・温度上下限管理、セルバランス制御などを実行するプログラムを格納するＲＯＭ、演算処理を行うＣＰＵ、データ記録を行うＲＡＭ、入出力インターフェースなどで構成される。

次に、ナビゲーション装置１０は、車両位置検出手段１１、地図情報格納部１２、経路設定部１３、表示／入力部１４（ＨＭＩ）、交通情報取得部１６などの一般的な構成に加えて、気象情報取得部１５、補機電費推定部１７、走行電費推定部１８、および、所要電力算出部１９を備え、これらの処理のためのプログラムを記憶したＲＯＭ、演算処理を行うＣＰＵ、一時記憶領域となるＲＡＭなどで構成されたコンピュータを含む。

車両位置検出手段１１は、衛星測位システム４０を利用して現在の位置情報（経度、緯度、高度）を取得するＧＰＳ受信器であり、電波の受信から位置計算まで行う１チップのＧＰＳモジュールとして実装されている。

地図情報格納部１２は、現在地や目的地（経由地）を特定するための地図情報や高低差を含む道路データと関連させて、走行速度（所要時間計算）の指標となる道路種別（高速道路（有料道路）、幹線道路（市内／郊外）、一般道路（市内／郊外／非舗装）や、構造物（インターチェンジ／料金所／交差点／交通信号機／踏切／指定方向外通行禁止）など、種々の道路情報を格納したデータベースである。

経路設定部１３は、車両位置検出手段１１に取得される車両の現在位置と、表示／入力部１４に入力された目的地（経由地）情報に基づき、地図情報格納部１２のデータを参照し、目的地までの全ての到達経路を割出し、それぞれの走行に要する所要時間を計算して、所要時間の短い順に候補経路をリストアップする主要な演算処理を行う。

表示／入力部１４（ＨＭＩ）は、表示画面を構成するディスプレイ装置と、目的地などの必要情報を入力するための入力装置（操作装置）で構成され、好適には表示画面上で操作可能なタッチパネルを含んで実施される。経路設定部１３にてリストアップされた候補経路の地図表示やリスト表示、走行中には音声と画像を併用して経路案内を行う。

気象情報取得部１５は、無線通信を通じて配信される経路地域の気象情報を受信し、走行電費および補機電費を推定するためのパラメータを取得する通信機能と、気象情報を電費算出のためのパラメータに数値化するためのデータ変換テーブル（マップ）を含む。

このような気象情報のパラメータとしては、例えば、（ａ）天候（晴／曇／雨／雪）、（ｂ）気温（数値、または、高／中／低）、（ｃ）日出日没時刻（走行時間帯区分：昼間／夜間）、（ｄ）風向（数値、または、順／横／逆）、（ｅ）風速（数値、または、強／中／弱／無）、（ｆ）降水量（数値、または、多／少／無）などが想定される。

これらのうち、天候ａ、風向ｄ、風速ｅ、降水量ｆは、走行抵抗やトラクションに関連して走行電費Ｄｗを推定するパラメータとして数値化される。また、天候ａおよび降水量ｆはワイパ装置に係る補機電費Ａｗを推定するパラメータとして数値化され、気温ｂは車内空調装置に係る補機電費Ａａを推定するパラメータとして数値化され、日出日没時刻ｃは灯火装置に係る補機電費Ａｃを推定するパラメータとして数値化される。なお、天候ａおよび降水量ｆは走行電費Ｄｗと補機電費Ａｗの両方に関与するが、それぞれにおける関与率は異なるため、数値や変換曲線は必ずしも同じではない。

補機電費推定部１７は、上記各気象情報パラメータ相互の補機電費への関与率を考慮して重み付けの係数ｊ，ｋ，ｍを適用し、経路設定部１３でリストアップされた候補経路毎に下式により補機電費Ａ（ｋｍ／ｋＷｈ）による所要電力Ｐａ（ｋＷｈ）を計算する。ここで、１，２，・・・ｎは各候補経路内における経路区分であり、ｘ_１，ｘ_２・・・ｘ_ｎは各経路区分の距離である。

Ｐａ＝ｘ／Ａ＝ ｊ_１ｘ_１／Ａａ_１＋ｊ_２ｘ_２／Ａａ_２＋・・・＋ｊ_ｎｘ_ｎ／Ａａ_ｎ
＋ｋ_１ｘ_１／Ａｃ_１＋ｋ_２ｘ_２／Ａｃ_２＋・・・＋ｋ_ｎｘ_ｎ／Ａｃ_ｎ
＋ｍ_１ｘ_１／Ａｗ_１＋ｍ_２ｘ_２／Ａｗ_２＋・・・＋ｍ_ｎｘ_ｎ／Ａｗ_ｎ

走行電費推定部１８は、地図情報取得部１２により与えられる道路情報に基づく基本的な所要電力Ｐｒ（走行距離ｘ／走行電費Ｄｒ）に、上記気象情報パラメータの所要電力Ｐｗ（走行距離ｘ／走行電費Ｄｗ）と、交通情報取得部１６に取得される交通情報（渋滞情報、事故車両、故障車両、道路工事情報、速度規制・車線規制情報など）に起因する所要電力Ｐｔ（走行距離ｘ／走行電費Ｄｔ）の関与率を考慮して重み付けの係数ｇ，ｈを適用し、経路設定部１３でリストアップされた候補経路毎に下式により走行電費Ｄ（ｋｍ／ｋＷｈ）による所要電力Ｐｄ（ｋＷｈ）を計算する。

Ｐｄ＝ｘ／Ｄ＝ ｘ_１／Ｄｒ_１＋ｘ_２／Ｄｒ_２＋・・・＋ｘ_ｎ／Ｄｒ_ｎ
＋ｇ_１ｘ_１／Ｄｗ_１＋ｇ_２ｘ_２／Ｄｗ_２＋・・・＋ｇ_ｎｘ_ｎ／Ｄｗ_ｎ
＋ｈ_１ｘ_１／Ｄｔ_１＋ｈ_２ｘ_２／Ｄｔ_２＋・・・＋ｈ_ｎｘ_ｎ／Ｄｔ_ｎ

所要電力算出部１９は、補機電費推定部１７で算出された補機電費Ａによる所要電力Ｐａと走行電費推定部１８で算出された走行電費Ｄよる所要電力Ｐｄとに基づいて、経路設定部１３でリストアップされた候補経路毎に経路走行に係る所要電力Ｐ（ｋＷｈ）を算出するとともに、バッテリ管理装置２０に取得されているバッテリ残量（充電率ＳＯＣ）を参照し、目的地到着時のバッテリ残量を算出する。経路設定部１３は、各候補経路の目的地到着時バッテリ残量の計算結果を表示／入力部１４の表示に反映させる。

（画面表示と優先条件選択）
図３は、表示／入力部１４にリスト表示された候補経路の選択画面１４０の例を示している。この選択画面１４０では、３つの候補経路１４１，１４２，１４３が表示されており、これらは図４の地図表示画面１２０の３つの候補経路Ａ，Ｂ，Ｃに対応している。２つの画面１２０，１４０は同時に表示されてもよい。

図３の選択画面１４０では、車内空調装置の設定温度「２６℃」で目的地到着時のバッテリ残量が「２５％」の最適経路（１４１）の選択ボタンが「採用」表示されている。候補経路Ａは、途中に市街地が含まれることもあり、到着時刻は他の候補経路１４２，１４３よりも遅くなっているが、平坦部を走行するので到着時のバッテリ残量は２番目の候補経路１４２より多くなっている。この「採用」ボタンをタッチ操作すればこの候補経路１４１がそのまま採用となるが、例えば「候補２」として表示されている候補経路１４３において、図示のように、車内空調装置の設定温度を「２８℃」にすると、その設定に従ってバッテリ残量が再計算され、「３０％」に更新される。

このように、利用者は到着時刻を優先した経路選択の他に、バッテリ残量を優先した経路選択や、バッテリ残量の確保を見込んで車内空調装置の設定温度を弱くする（この場合は上げる）設定が可能であり、その設定に応じて、複数の候補経路それぞれについて再計算がなされ、計算結果が表示に反映されることで、条件の異なる複数の候補経路１４１，１４３の比較を容易に行うことができる。

（主要な構成と効果）
以上詳述したように、本発明に係る電動車両のナビゲーション装置（１０）は、衛星測位システムを利用した車両位置検出手段（１１）と、地図情報（１２）を参照して目的地までの経路を設定する経路設定手段（１３）と、経路地域の気象情報（１５）を参照して補機電費を推定する手段（１７）と、前記補機電費と走行電費を考慮した経路走行の所要電力と所要時間を算出する手段（１８，１９）と、を備え、それらに基づいて目的地到着時のバッテリ残量と目的地到着時刻を案内するように構成されているので、経路地域の気象情報を考慮した所要電力（目的地到着時のバッテリ残量）と所要時間（目的地到着時刻）を提示して経路案内することができ、利用者の経路選択に役立てることができる。

本発明の好適な態様では、前記気象情報（１５）は、天候（晴／曇／雨／雪）、気温、日出日没時刻（昼／夜）、風向、風速、降水量からなる群から選択される少なくとも１つのパラメータを含む。

さらに、前記車載補機（８）は、ワイパ装置をさらに含み、前記補機電費を推定する手段（１７）は、前記気象情報（１５）のうち、気温を車内空調装置に関連するパラメータとして、降水量を車内空調装置およびワイパ装置に関連するパラメータとして、補機電費を推定するように構成されている。このように、気象情報を車載補機と具体的に関連付けて評価することで、補機電費への関与率を数値化する上で有利である。

また、前記気象情報は、経路地域の走行時間帯区分に応じて提供され、前記補機電費を推定する手段は、前記走行時間帯区分ごとに補機電費を推定するように構成されている。この構成により、現在地と目的地の走行時間帯に応じた気象変化を補機電費推定に反映させることができる。

例えば、前記車載補機（８）は、灯火装置をさらに含み、前記補機電費を推定する手段は、前記走行時間帯区分に夜間を含む場合に灯火装置に関連するパラメータとして補機電費を推定するように構成されていることが有利である。

さらに、前記所要電力と所要時間を算出する手段（１９）は、前記気象情報のうち、風向、風速、降水量を走行電費に関連するパラメータとして経路走行の所要電力と所要時間を算出するように構成されていることが有利である。

また、前記経路設定手段（１３）は、地図情報（１２）を参照して目的地までの所要距離が短い順に複数の候補経路をリストアップするようにさらに構成され、前記推定する手段（１７）は、前記候補経路のそれぞれについて経路地域の気象情報を参照して補機電費を推定するようにさらに構成され、前記算出する手段（１９）は、前記候補経路のそれぞれについて前記補機電費と走行電費を考慮した経路走行の所要電力と所要時間を算出するようにさらに構成されており、
前記候補経路のそれぞれの所要距離、所要電力、所要時間を表示する手段（１４，１４０）をさらに備え、利用者が選択した候補経路に従ってナビゲーションするように構成されていることが有利である。

さらに、前記推定する手段（１７）は、前記候補経路のそれぞれについて経路地域の気象情報に加えて前記車内空調装置の複数の温度設定を参照して補機電費を推定するようにさらに構成され、前記表示する手段（１４）は、前記複数の温度設定のそれぞれにつき、前記候補経路のそれぞれの所要距離、所要電力、所要時間を表示するようにさらに構成されていることが有利である。

以上、本発明の実施形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能である。

１ 電動車両
２ 主バッテリ
３ インバータ
４ モータ
５ 減速機
６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
７ 補助バッテリ
８ 車載補機
９ 充電器
１０ ナビゲーション装置
１１ 車両位置検出手段
１２ 地図情報格納部
１３ 経路設定部
１４ 表示／入力部
１５ 気象情報取得部
１６ 交通情報取得部
１７ 補機電費推定部
１８ 走行電費推定部
１９ 所要電力算出部
２０ バッテリ管理装置

Claims (8)

1. 走行用モータと、
   前記走行用モータと電力をやりとりするバッテリと、
   前記バッテリの電力により作動する車内空調装置を含む車載補機と、
   前記バッテリの残量を推定する残量推定手段を含むバッテリ管理装置と、
   を備えた電動車両のナビゲーション装置であって、
   衛星測位システムを利用した車両位置検出手段と、
   地図情報を参照して目的地までの経路を設定する経路設定手段と、
   経路地域の気象情報を参照して補機電費を推定する手段と、
   前記補機電費と走行電費を考慮した経路走行の所要電力と所要時間を算出する手段と、
   を備え、それらに基づいて目的地到着時のバッテリ残量と目的地到着時刻を案内するように構成されていることを特徴とする電動車両のナビゲーション装置。
2. 前記気象情報は、天候（晴／曇／雨／雪）、気温、日出日没時刻（昼／夜）、風向、風速、降水量からなる群から選択される少なくとも１つのパラメータを含むことを特徴とする請求項１記載の電動車両のナビゲーション装置。
3. 前記車載補機は、ワイパ装置をさらに含み、前記補機電費を推定する手段は、前記気象情報のうち、気温を車内空調装置に関連するパラメータとして、降水量を車内空調装置およびワイパ装置に関連するパラメータとして、補機電費を推定するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の電動車両のナビゲーション装置。
4. 前記気象情報は、経路地域の走行時間帯区分に応じて提供され、前記補機電費を推定する手段は、前記走行時間帯区分ごとに補機電費を推定するように構成されていることを特徴とする請求項３記載の電動車両のナビゲーション装置。
5. 前記車載補機は、灯火装置をさらに含み、前記補機電費を推定する手段は、前記走行時間帯区分に夜間を含む場合に灯火装置に関連するパラメータとして補機電費を推定するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の電動車両のナビゲーション装置。
6. 前記所要電力と所要時間を算出する手段は、前記気象情報のうち、風向、風速、降水量を走行電費に関連するパラメータとして経路走行の所要電力と所要時間を算出するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の電動車両のナビゲーション装置。
7. 前記経路設定手段は、地図情報を参照して目的地までの所要距離が短い順に複数の候補経路をリストアップするようにさらに構成され、前記推定する手段は、前記候補経路のそれぞれについて経路地域の気象情報を参照して補機電費を推定するようにさらに構成され、前記算出する手段は、前記候補経路のそれぞれについて前記補機電費と走行電費を考慮した経路走行の所要電力と所要時間を算出するようにさらに構成されており、
   前記候補経路のそれぞれの所要距離、所要電力、所要時間を表示する手段をさらに備え、利用者が選択した候補経路に従ってナビゲーションするように構成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項記載の電動車両のナビゲーション装置。
8. 前記推定する手段は、前記候補経路のそれぞれについて経路地域の気象情報に加えて前記車内空調装置の複数の温度設定を参照して補機電費を推定するようにさらに構成され、前記表示する手段は、前記複数の温度設定のそれぞれにつき、前記候補経路のそれぞれの所要距離、所要電力、所要時間を表示するようにさらに構成されていることを特徴とする請求項７記載の電動車両のナビゲーション装置。

Images