JP2021071451A - 計画作成装置、方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】車両の機能以外のサービス用途の電気機器の稼働を考慮した走行計画を作成できる計画作成装置を提供する。【解決手段】計画作成装置は、車両に搭載され車両自体の機能以外のサービスの用に供する電気機器の稼働計画を取得し、稼働計画に基づいて、電気機器の電力需要を予測する予測部と、電力需要に基づいて、サービスのために電気機器に供給する電力を確保できる走行計画を作成する計画部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両等の走行計画を作成する装置等に関する。

近年、さまざまな事業者が車両を活用してサービスを提供することが提案されている。サービスの提供のために、事業者が電気機器を車両に搭載して、車両が備えるバッテリに蓄えられた電力によって稼働させることが考えられる。

サービスを好適に提供するためには、車両が走行するためのエネルギーだけでなく、サービス用の電気機器を稼働させるためのエネルギーを確保することが求められる。

特許文献１は、目的地までの燃料消費量を最小にする車両用エネルギーマネジメント装置を開示している。この装置は、電動車両の車速およびバッテリの充電状態の情報を少なくとも含む車両情報と、目的地までの経路情報とに基づいて、目的地までの燃料消費量を最小にするように、目的地までの目標車速計画と、モータ、エンジンおよびジェネレータの駆動要否計画を立て、計画に基づいて車両を制御する。

特開２０１６−２０３７０６号公報

特許文献１のように、車両の走行のような車両自体の機能のためのエネルギーのみに着目して走行計画を作成すると、車両自体の機能以外のサービスの用に供される電気機器のためのエネルギーが不足しサービスの提供に支障をきたすおそれがある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、車両に搭載される、車両の機能以外のサービス用途の電気機器の稼働を考慮した走行計画を作成できる計画作成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一局面は、車両に搭載され車両自体の機能以外のサービスの用に供する電気機器の稼働計画を取得し、稼働計画に基づいて、電気機器の電力需要を予測する予測部と、電力需要に基づいて、サービスのために電気機器に供給する電力を確保できる走行計画を作成する計画部とを備える、計画作成装置である。

本発明によれば、車両の機能以外のサービス用途の電気機器の稼働計画を取得して電力需要を予測するので、電力需要を考慮した走行計画を作成できる。

本発明の一実施形態に係る計画作成装置とその周辺部の機能ブロック図 本発明の一実施形態に係る需要予測作成のフローチャート 本発明の一実施形態に係る走行計画作成のフローチャート 本発明の一実施例に係る計画作成装置とその周辺部の機能ブロック図 本発明の一実施例に係る計画作成装置とその周辺部の機能ブロック図

（実施形態）
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る計画作成装置は、サービスの提供のための電気機器の稼働計画に基づいて、電気機器の電力等の需要予測を行い、需要を賄えるよう発電、補給等を含めた走行計画を作成できるので、電力不足等になることがなくサービス提供を好適に行うことができる。また、サービスに係る物資についても同様に需要予測を行い、需要を賄えるよう発電、補給等を含めた走行計画を作成できる。

＜概要＞
図１に、本実施形態に係る計画作成装置１０およびその周辺部の機能ブロックと、機能ブロック間の情報、制御、電力等の流れとを示す。計画作成装置１０は、車両１に搭載される。車両１には、他に、計画実行部２０、アクチュエータ３０、発電部４０、物資生成部５０、センサ６０、バッテリ７０、物資貯蔵部８０、地図情報記憶部９０、電気機器１１０が搭載される。車両１はサービス事業者等が管理する外部装置１００と無線等で通信可能であり、外部装置１００との間で情報の送受信を行うことができる。電気機器１１０は、サービス事業者が、事業として顧客に物品や便益を提供するために稼働させる機器である。車両１自体の走る、曲がる、止まる等の基本機能やこれに関連する機能を提供する機器は、典型的には、電気機器１１０には含まれない。

サービス事業者は、サービス提供のため、少なくとも、電気機器１１０を稼働させる位置および時のいずれか一方または両方を表す稼働計画を、車両１に対して提供する。計画作成装置１０は、稼働計画や、地図情報記憶部９０が記憶する地図情報等に基づいて、稼働計画を実現できるよう走行計画を作成する。計画実行部２０は走行計画に基づいて車両１の走行指示、発電指示、物資の生成指示の指示を、それぞれ、車両１が備えるアクチュエータ３０、発電部４０、物資生成部５０に対して行う。

アクチュエータ３０は、走行指示によって動作し、走る、曲がる、止まる等の機能を実行する、エンジン（モータ）、パワーステアリング、ブレーキ等の装置である。アクチュエータ３０が動作すると、車両１の速度や傾斜等の挙動が変化する。車両１の挙動は、車速センサや加速度センサ等であるセンサ６０によって検知され、計画作成装置１０、計画実行部２０、電気機器１１０に提供される。

発電部４０は、発電機あるいは燃料電池等を含み、電力を発生させることができる。発電機は、例えば、エンジンおよびエンジンの出力によって発電するオルタネータ、あるいは、車両の運動エネルギーを回生発電によって回収するモータである。すなわち、エンジンやモータは上述のアクチュエータ３０であるが、発電部４０にも含まれうる。発電部４０が発電指示によって動作すると、発電された電力がバッテリ７０に蓄えられる。バッテリ７０の電力は、電気機器１１０に提供され、また、車両１が備えるアクチュエータ３０等、図１に示す各部や図示しない機器等にも提供されうる。

物資生成部５０は、サービスの用に供する物資を生成する装置である。物資生成部５０が生成指示によって動作すると、生成された物資が物資貯蔵部８０に蓄えられる。物資貯蔵部８０に蓄えられた物資は、電気機器１１０に提供される。

なお、車両１は、無人の自動運転車であってもよく、人が乗車してもよい。人が乗車する場合、車両１は、上述のように走行指示によって自動運転を行ってもよく、代わりに、走行計画に従って人によって運転されてもよい。

＜詳細＞
外部装置１００は、事業者からの入力に基づいて稼働計画を生成する。稼働計画は、サービス提供を可能にするために、電気機器１１０を稼働させる位置、時、動作設定等を含む。稼働計画は計画作成装置１０に取得される。外部装置１００は、稼働計画に沿って電気機器１１０を稼働させる稼働指示を生成する。稼働指示は、例えば電気機器１１０の電源オン／オフ、動作設定、予約設定等、個別の動作指示である。稼働指示は電気機器１１０に取得される。

計画作成装置１０は、予測部１１と計画部１２とを含む。予測部１１は、稼働計画に基づいて、電気機器１１０に供給する電力の需要予測である電力需要予測を作成して計画部１２に提供する。また、予測部１１は、稼働計画を実現するため電気機器１１０の稼働に際して供給する物資の需要予測である物資需要予測を作成する。これらの需要予測は、サービス提供のために電気機器１１０に電力や物資を提供すべき位置、時、量を含む。

以上の説明では予測部１１が需要予測を作成するものとしたが、図１の点線で示すように、電気機器１１０が外部装置１００から稼働計画を取得して、これに基づいて需要予測を作成する機能を有し、作成した需要予測を計画部１２に提供してもよい。需要予測方法のバリエーションは後述する。

計画部１２は、需要予測を取得する。また、計画部１２は、さらに地図情報記憶部９０が記憶している地図情報を参照することができる。地図情報記憶部９０は例えばナビゲーションシステムの一部として設けられるものであってもよい。地図情報は、電力や物資を確保するために燃料や物資等をそれぞれ補給可能な補給所の位置、および、走行によって消費または回収されるエネルギーの情報を含む。走行によって消費または回収されるエネルギーの情報とは、例えば各道路の区間の勾配や路面状況等によって、その区間を走行する場合に必要なエネルギーまたは得られるエネルギーを表す情報である。

計画部１２は、需要予測および地図情報に基づいて、走行計画を作成する。走行計画には、需要予測どおりの需要（位置、時、量）を確保できるように決定された走行経路、補給位置、補給量、発電部４０の発電量、物資生成部５０の物資生成量等、また、走行経路上の各位置の通過、補給、発電、物資生成等の時が含まれる。走行計画には、車両１の走行方法が含まれてもよい。走行方法とは車両１の加減速度の許容範囲を一定の範囲とする通常モードや、許容範囲を通常モードより狭めたモードや広くしたモード等、車両１の走行スタイルを定めるものである。このように走行計画には走行だけでなく、電力や物資の補給計画、生成計画も含まれる。

計画部１２は、与えられた指標が最適化（最大化、最小化）されるように走行計画を作成する。指標の最適化とは、例えば、燃費、走行距離、移動時間、あるいは、補給量、補給時間等の指標を最小化することであり、これにより、サービス事業の効率の向上につなげることができる。

計画部１２は、需要予測や地図情報の情報以外にも、いろいろな制約条件を満たすように、このような最適化を行う。制約条件は、例えば、物資貯蔵部８０の容量、バッテリ７０の容量、発電効率、物資生成効率、発電量と物資生成量との間の相関が挙げられる。また、計画部１２は、現在の物資貯蔵量や蓄電量、車両１自体の燃費や現在の燃料の量、電力の需要も考慮して走行計画を作成する。具体的な計画作成のアルゴリズムは限定されず、一般的な最適化手法を適宜採用することができる。

以上の説明では計画部１２が走行計画を作成するものとしたが、走行計画の一部、例えば、走行経路、補給位置、走行モード等は、図１の点線で示すように、外部装置１００が計画部１２に提供してもよい。走行計画の作成方法のバリエーションは後述する。

ここで、需要予測方法のバリエーションについて、図２に示すフローチャートを参照して説明する。

（ステップＳ１０１）：計画作成装置１０は、電気機器１１０の登録を行う。例えば、所定の無線通信規格に則ったペアリング等を行い、計画作成装置１０は、電気機器１１０を識別するＩＤ（識別子）を取得する。登録処理は、このように計画作成装置１０が自動的に行ってもよいし、事業者等が手動で行ってもよい。

（ステップＳ１０２）：計画作成装置１０は、電気機器１１０から需要予測を取得できた場合は、ステップＳ１０３に進み、例えば電気機器１１０が需要予測の作成機能を有しておらず、電気機器１１０から需要予測を取得できなかった場合は、ステップＳ１０４に進む。

（ステップＳ１０３）：計画作成装置１０は、電気機器１１０から取得した需要予測を採用する。以上で本フローを終了する。

（ステップＳ１０４）：計画作成装置１０は、電気機器１１０のＩＤが、パラメータ学習済みのＩＤであるか否かを判定する。パラメータは、例えば電気機器１１０の電力や物資の消費率等、需要予測に利用できる情報である。計画作成装置１０は、電気機器１１０が過去に稼働したことがある場合、例えばメーカー公称の仕様値を稼働実績に基づいて補正し精度向上したパラメータをＩＤと対応付けて学習している。また、計画作成装置１０は、他の車両や車外のサーバーにＩＤから特定できる同一メーカー、同一モデルの電気機器のパラメータの学習内容を問い合わせることができる。電気機器１１０のＩＤが、車両１や他車両またはサーバーに学習したパラメータが存在する電気機器のＩＤであればステップＳ１０５に進み、そうでなければ、ステップＳ１０６に進む。

（ステップＳ１０５）：計画作成装置１０は、稼働計画と電気機器１１０の学習済みのパラメータとに基づいて、需要予測を作成する。以上で本フローを終了する。

（ステップＳ１０６）：計画作成装置１０は、稼働計画と電気機器１１０のパラメータの仕様値とに基づいて、需要予測を作成する。仕様上のパラメータは、例えば電気機器１１０のＩＤに基づいて、例えばサーバーやメーカーに問い合わせて特定することができる。以上で本フローを終了する。

ここで、走行計画の作成方法のバリエーションについて、図３に示すフローチャートを参照して説明する。

（ステップＳ２０１）：計画部１２は、外部装置１００から走行経路等を取得している場合は、ステップＳ２０２に進む。走行経路等を取得していない場合はステップＳ２０６に進む。

（ステップＳ２０２）：計画部１２は、取得した走行経路等を制約条件に加えて走行計画を作成する。

（ステップＳ２０３）：制約条件を満たす走行計画を作成できた場合は、ステップＳ２０４に進み、作成できなかった場合は、ステップＳ２０５に進む。

（ステップＳ２０４）：計画部１２は、ステップＳ２０２で作成した走行計画を採用する。以上で本フローを終了する。

（ステップＳ２０５）：計画部１２は、取得した走行経路等を変更して走行計画を作成する。計画部１２は、走行経路等を変更する場合、変更量をなるべく少なくしつつ、需要予測や走行経路等の変更後の制約条件を満たすように、走行計画を作成する。以上で本フローを終了する。

（ステップＳ２０６）：計画部１２は、外部装置１００から走行経路を取得しないので、走行経路を含めて走行計画を作成する。以上で本フローを終了する。

なお、計画部１２は外部装置１００から取得した走行経路等を変更した場合や、外部装置１００から走行経路等を取得しなかった場合、作成した走行計画を外部装置１００に送信して通知する。

計画実行部２０は走行計画を取得する。計画実行部２０は走行計画に基づいて、車両１の走行を制御する走行指示を生成してアクチュエータ３０を制御する。センサ６０が、アクチュエータ３０や車両１の挙動を検知する。検知結果は例えば計画作成装置１０や計画実行部２０に提供され、上述したパラメータの学習や、走行のフィードバック制御に利用される。また、検知結果は、電気機器１１０に提供され、例えば、電気機器１１０は、車両１が平坦な路面上で停止していることを確認してから稼働を開始することができる。

また、計画実行部２０は走行計画に基づいて、発電部４０の発電を制御する発電指示を生成して発電部４０を制御する。発電された電力がいったんバッテリ７０に蓄えられ、電気機器１１０等に供給される。また、バッテリ７０の蓄電量の情報が計画作成装置１０や計画実行部２０に提供され、上述したパラメータの学習や、発電のフィードバック制御に利用される。

また、計画実行部２０は走行計画に基づいて、物資生成部５０の生成を制御する生成指示を生成して物資生成部５０を制御する。生成された物資がいったん物資貯蔵部８０に蓄えられ電気機器１１０に供給される。また、物資貯蔵部８０の貯蔵量の情報が計画作成装置１０や計画実行部２０に提供され、上述したパラメータの学習や、生成のフィードバック制御に利用される。

なお、以上の構成、処理は、車両の構成やサービスの内容、電気機器１１０や物資の特性に応じて適宜変更してよい。走行計画が定める項目や、走行計画の作成に用いる各種情報や制約条件も適宜省略、追加してもよい。とくにサービスが物資を必要としない場合等は、物資の需要予測や、物資の需要予測を考慮に入れた走行計画の作成はしなくてよい。また、計画実行部２０の機能を計画作成装置１０に一体化してもよい。

図４、図５を参照して、具体的な例を示す。図４に示す構成は、サービスとして、訪問式洗濯サービスを行う場合の例である。このサービスにおいては、指定された位置、時に洗濯物を顧客から預かり、洗濯物を洗濯して、指定された位置、時に、顧客に返却する。洗濯機が電気機器１１０であり、水が物資である。なお、車両１は、ガソリン車である。

この例では、エンジン・発電機４０が発電部である。エンジンは走行のためのアクチュエータ３０でもある。水を生成する物資生成部は設けられておらず、水は、水タンク８０である物資貯蔵部に補給所から補給される。この例では、洗濯機の稼働計画と洗濯機の設定内容やパラメータとに基づいて、電気および水の需要予測が作成される。また、ガソリン、電気、水の補給所の位置とガソリン消費による発電率、バッテリ７０の満容量、蓄電量、水タンクの満容量、貯蔵量、預かる場所と時、返却する場所と時との情報に基づき、走行経路、補充計画、発電計画、走行方法を含む走行計画を作成する。なお、走行方法は、例えば、水タンクの水が揺れないよう、例えば加減速の許容範囲を狭くして走行する走行方法が選択される。また、計画実行部２０は走行計画に基づき、走行指示と発電指示とを行うが、水の生成はしないので生成指示は行わない。

図５に示す構成は、サービスは上の例と同様の、訪問式洗濯サービスである。車両１は、上の例とは異なり、水素燃料電池を用いたＦＣＶ（燃料電池車）である。

この例では、燃料電池４０が発電部および物資生成部である。水は、燃料電池４０から生成され、また、補給所から補給されて、水タンク８０である物資貯蔵部に貯蔵される。この例では、洗濯機の稼働計画と洗濯機の設定内容やパラメータとに基づいて、電気および水の需要予測が作成される。また、水素、電気、水の補給所の位置と水素消費による発電率および水の生成率、バッテリ７０の満容量、蓄電量、水タンクの満容量、貯蔵量、預かる場所と時、返却する場所と時との情報に基づき、走行経路、補充計画、発電計画、水の生成計画、走行方法を含む走行計画を作成する。なお、走行方法は、上の例と同様、水タンクの水が揺れないよう、例えば加減速の許容範囲を狭くして走行する走行方法が選択される。また、計画実行部２０は発電指示と水の生成指示とを、燃料電池４０に対する作動指示として一括化して行う。

サービスの例は、上述以外にも、物資として食品の材料を補給して、電気機器として調理機器を用いて調理して販売する等が挙げられる。電気機器の種類や数、物資の種類や数は限定されない。また、電気機器、物資以外にも、例えばガソリン燃焼による熱を水に蓄熱し、入浴サービスの用に供する場合、熱の需要予測を作成して走行計画の作成に用いてもよい。

なお、上記実施形態では、計画作成装置１０は、車両に搭載されているものとして説明したが、これに限定されず、計画作成装置１０は、車両と無線または有線で通信可能なサーバーに備えられていても良い。

＜効果＞
本実施形態においては、サービスの提供のための電気機器の稼働計画に基づいて、電気機器の電力等の需要予測を行い、需要を賄えるよう発電、補給等を含めた走行計画を作成できるので、電力不足等になることがなくサービス提供を好適に行うことができる。

本発明は、計画作成装置だけでなく、プロセッサとメモリとを備えた計画作成装置が実行する計画作成方法、計画作成プログラム、計画作成プログラムを記憶したコンピューター読み取り可能な非一時的な記憶媒体、計画作成装置を備えた車両等として捉えることが可能である。

本発明は、車両等に適用される計画作成装置に有用である。

１ 車両
１０ 計画作成装置
１１ 予測部
１２ 計画部
２０ 計画実行部
３０ アクチュエータ
４０ 発電部
５０ 物資生成部
６０ センサ
７０ バッテリ
８０ 物資貯蔵部
９０ 地図情報記憶部
１００ 外部装置
１１０ 電気機器

Claims (9)

1. 車両に搭載され車両自体の機能以外のサービスの用に供する電気機器の稼働計画を取得し、前記稼働計画に基づいて、前記電気機器の電力需要を予測する予測部と、
   前記電力需要に基づいて、前記サービスのために前記電気機器に供給する電力を確保できる走行計画を作成する計画部とを備える、計画作成装置。
2. 前記予測部は前記稼働計画に基づいて、前記サービスの用に供する物資需要をさらに予測し、
   前記計画部は、さらに前記物資需要に基づいて、さらに前記サービスのために供給される前記物資を確保できる走行計画を作成する、請求項１に記載の計画作成装置。
3. 前記計画部は、さらに地図情報に基づいて、車両の走行経路を含む走行計画を作成する、請求項１または２に記載の計画作成装置。
4. 前記計画部は、車両の走行経路をさらに取得し、地図情報に基づいて、取得した走行経路を走行する走行計画を作成する、請求項１または２に記載の計画作成装置。
5. 前記計画部は、取得した走行経路を走行する走行計画を作成できない場合、異なる走行経路を走行する走行計画を作成する、請求項４に記載の計画作成装置。
6. 前記地図情報は、補給所の位置、および、走行によって消費または回収されるエネルギーの情報を含む、請求項３〜５のいずれかに記載の計画作成装置。
7. 前記計画部は、前記補給所での補給計画および生成計画を含む走行計画を作成する、請求項６に記載の計画作成装置。
8. 計画作成装置が実行する計画作成方法であって、
   車両に搭載され車両自体の機能以外のサービスの用に供する電気機器の稼働計画を取得するステップと、
   前記稼働計画に基づいて、前記電気機器の電力需要を予測するステップと、
   前記電力需要に基づいて、前記サービスのために前記電気機器に供給する電力を確保できる走行計画を作成するステップとを含む、計画作成方法。
9. 計画作成装置のコンピューターに実行させる計画作成プログラムであって、
   車両に搭載され車両自体の機能以外のサービスの用に供する電気機器の稼働計画を取得するステップと、
   前記稼働計画に基づいて、前記電気機器の電力需要を予測するステップと、
   前記電力需要に基づいて、前記サービスのために前記電気機器に供給する電力を確保できる走行計画を作成するステップとを含む、計画作成プログラム。

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