JP5051170B2 - ナビゲーション装置及びナビゲーション装置の経路計算方法 - Google Patents

Description

本発明は、駆動用モータにより車輪を駆動して走行する電気自動車に搭載されるナビゲーション装置，及びそのナビゲーション装置によって実行される経路計算方法に関する。

電気自動車は、将来的に発展普及することが予想されているが、電気自動車に搭載され、駆動用モータに駆動用電源を供給するバッテリについては、発熱すると効率が低下すると共に寿命が縮まるという問題がある。斯様な問題に対処する技術として、例えば特許文献１には、電気自動車に搭載された走行用のモータやインバータ，バッテリの温度上昇を抑制し、車両の走行性能を確保するため、経路案内が行なわれているとき、モータやインバータ，バッテリの温度上昇が生じると共に次の走行区間が登坂路であるときは、その登坂路の走行を禁止して目的地まで走行できる迂回路を探索する技術が開示されている。

特開２００５−２６９８７８号公報

しかしながら、特許文献１のように迂回路を探索するだけでは、バッテリの発熱を十分に抑制することができない場合も想定される。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電気自動車に搭載され、駆動用電源を供給するバッテリの発熱を、より確実に抑制することが可能なナビゲーション装置，及びそのナビゲーション装置によって実行される経路計算方法を提供することにある。

請求項１記載のナビゲーション装置によれば、計算した目的地までの案内経路を電気自動車が走行している場合、駆動用モータに電源を供給するバッテリの温度情報を取得すると共に、前記案内経路に沿って走行を継続した場合のバッテリの温度変化を予測する。そして、走行プラン変更手段は、案内経路における次のノードに到達するまでの間にバッテリの温度が上限値を超えることが予測されると、その温度が上限値を超えないように電気自動車の走行プランを変更する。また、経路計算手段は、走行プランの変更に伴って発生する走行遅延時間を計算し、地図上で隣接する２つのノード間における走行コストを、走行遅延時間を反映させた前記ノード間の走行時間として案内経路を再計算する。
すなわち、案内経路は、バッテリの温度が上限値を超えないように変更された走行プランに従い、電気自動車が走行した場合の遅延時間が反映された走行時間が走行コストとして計算される。したがって、電気自動車が前記案内経路に沿って走行すれば、バッテリの温度が確実に上限値未満となる範囲で走行することが可能となる。

請求項２記載のナビゲーション装置によれば、走行プラン変更手段は、電気自動車の走行を停止させる時間を設定してユーザに停車を促す報知を行い、経路計算手段は、前記停止時間を走行コストに反映させる。すなわち、案内経路中に電気自動車の走行を停止させる期間を設けることで、バッテリの温度上昇を確実に抑制できる。

請求項３記載のナビゲーション装置によれば、走行プラン変更手段は、次のノードまでの間，すなわちリンクに設定されている標準走行速度よりも低い走行速度を設定し、前記走行速度での運転を促すことをユーザに報知し、経路計算手段は、前記走行速度の設定に伴い余分に要する走行時間を走行コストに反映させる。すなわち、電気自動車の走行速度を標準よりも低下させることで、バッテリの温度上昇を確実に抑制できる。

請求項４記載のナビゲーション装置によれば、走行プラン変更手段は、走行速度を低下させる区間をユーザに報知するので、ユーザは、走行中のどの期間に速度を低下させれば良いのかを明確に知ることができる。

請求項５記載のナビゲーション装置によれば、経路計算手段は、リンク属性情報に基づき、電気自動車がノードｉに到達した時点でのバッテリ温度Ｔ_ｉと標準速度Ｖ_ｉｊ，リンク距離Ｄ_ｉｊを標準速度Ｖ_ｉｊで除した走行時間Δｔ_ｉｊ，平均負荷電流Ｉ_ｉｊ，基準バッテリ温度Ｔ_stdとから、ノードｊに到達した時点でのバッテリ温度Ｔ_ｊを推定する。そして、推定温度Ｔ_ｊが、バッテリの最大温度Ｔ_ｍａｘ未満であれば、前記走行時間Δｔ_ｉｊを走行コストとして用いる。推定温度Ｔ_ｊが最大温度Ｔ_ｍａｘを超えていれば、ノードｊに到達した時点でバッテリ温度が最大温度Ｔ_ｍａｘとなる初期温度Ｔ_ｉ’を求め、バッテリ温度を初期温度Ｔ_ｉ’とするための走行停止時間に走行時間を加えた（Δｔ_ｉｊｓｔ＋Δｔ_ｉｊ）を走行コストに用いる。これにより、バッテリの温度上昇を確実に抑制するための走行停止時間を定量的に求めることができる。

請求項６記載のナビゲーション装置によれば、経路計算手段は、推定温度Ｔ_ｊが最大温度Ｔ_ｍａｘを超えている場合で、ノードｊに到達した時点でバッテリの温度が最大温度Ｔ_ｍａｘとなる走行速度Ｖ_ｉｊ’を求める。そして、走行速度Ｖ_ｉｊ’が最低速度Ｖ_{ｉｊｍｉｎ}を超えていれば、走行速度Ｖ_ｉｊ’によりノードｉ，ｊ間を走行した場合の走行時間Δｔ_ｉｊｄｗを求めて走行コストに用いる。ここで最低速度Ｖ_{ｉｊｍｉｎ}は、例えば高速道路などに設定されている最低走行速度である。
すなわち、電気自動車がノードｊに到達した時点のバッテリ温度が、丁度最大温度Ｔ_ｍａｘとなる走行速度Ｖ_ｉｊ’を、最低速度Ｖ_{ｉｊｍｉｎ}を下回らないように評価して計算し、その走行速度Ｖ_ｉｊ’で走行した場合の走行時間Δｔ_ｉｊｄｗを走行コストに用いることで、走行速度を低下させてバッテリの温度上昇を抑制できる。

請求項７記載のナビゲーション装置によれば、経路計算手段は、バッテリの温度が上限値を超えない条件で、電気自動車を停車させた場合と標準走行速度よりも低い走行速度で走行させた場合とで、次のノードにより速く到達できると予測される方をユーザに報知する。したがって、ユーザは、自身が望む走行プランの選択が可能となる。

請求項８記載のナビゲーション装置によれば、温度変化予測手段は、外気温度に応じてバッテリ温度の上限値を補正する。すなわち、バッテリ温度の上限値を決定する際には、測定環境における外気温が条件となるので、測定時と電気自動車が実際に走行する場合とで外気温度に差があれば上限値も変化することになる。したがって、外気温度を考慮することで上限値をより正確に設定できる。

請求項９記載のナビゲーション装置によれば、温度変化予測手段は、温度データベースより取得した対象エリアの標準大気温度に応じてバッテリの温度変化予測を補正する。したがって、電気自動車がこれから向かおうとしているエリアの気温を温度データベースより取得して温度変化を予測することで、予測精度を向上できる。

請求項１０記載のナビゲーション装置によれば、経路計算手段は、走行プランの変更によってもバッテリの温度が最大温度Ｔ_ｍａｘを超えることを回避できないと判断すると、目的地までの案内経路を再計算する。すなわち、走行プランを変更するだけでは対応できない場合は案内経路を再計算して、バッテリの温度上昇を確実に抑制するための新たな経路を模索できる。

本発明の一実施例であり、電気自動車とナビゲーション装置からなるシステムの構成を示す機能ブロック図 ナビゲーション装置の電気的構成を示す機能ブロック図 出発地から目的地までの走行経路の一例を示す図 電気自動車の走行状態の変化に伴うバッテリ温度の変化を示す図 電気自動車が案内経路に沿って走行している場合のナビゲーション装置の処理を示すフローチャート 図５の処理を説明する図 経路途中にある２つのノードを示す図 経路計算のフローチャート 図８のステップＳ２７の計算処理を示すフローチャート 案内経路中のノードｉ，ｊ,ｋ,ｍを走行する場合のバッテリ温度変化の一例を示す図 図１０のケース（Ｂ），（Ｃ）を計算した場合、ナビゲーション装置のディスプレイに表示される画面イメージを示す図

以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。図１は、電気自動車と、その電気自動車に搭載されるナビゲーション装置からなるシステムの構成を示す機能ブロック図である。電気自動車１は、バッテリ２より供給される駆動用電源を、インバータ回路などの駆動回路３を介して、駆動用モータ（例えば誘導モータやブラシレスＤＣモータ）４の巻線に供給し、図示しない車輪を回転駆動する。駆動回路３の制御は、電気自動車コントローラ５によって行われる。
速度センサ６は、駆動用モータ４の回転速度から電気自動車１の走行速度を検知して、速度信号を電気自動車コントローラ５及びナビゲーション装置１１に与える。バッテリ２には温度センサ７が配置されており、温度センサ７が検知した温度信号は、ナビゲーション装置１１に与えられる。オートドライブ機能部８は、ナビゲーション装置１１が電気自動車１の走行速度を指定して、自動運転させる場合に使用される。

図２は、ナビゲーション装置１１の電気的構成を示す機能ブロック図である。ナビゲーション装置１１は、マイコンを主体として構成された制御装置１２（温度変化予測手段，走行プラン変更手段，経路計算手段）、車両の現在位置を検出するための位置検出器１３、地図データ提供部（地図データベース）１４、操作部１５、外部情報受信部１６、ディスプレイ１７（報知手段）、スピーカなどの音声出力装置１８（報知手段）、車内通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１９、外気温度センサ２０を備えて構成されている。制御装置１２は、ＣＰＵ１２ａ、ＲＯＭ１２ｂ、ＲＡＭ１２ｃ、フラッシュメモリなどからなる不揮発性メモリ１２ｄ、タイマ１２ｅなどを備えて構成されている。

位置検出器１３は、図示しないが車両のピッチ角を検出するためのＧセンサ、車両のロール角を検出するためのジヤイロスコープ、車両の走行距離を検出する距離センサ、人工衛星からの送信電波に基づいて車両の現在位置を検出（測位）するＧＰＳ（Global Positioning System）のためのＧＰＳ受信機を有している。制御装置１２は、この位置検出器１３からの信号に基づいて、車両の現在位置、進行方向、速度、走行距離、現在時刻等を高精度で検出する。なお、位置検出器１３には、上記構成要素以外にステアリングの回転センサや各駆動輪の車輪センサ等を用いてもよい。

地図データ提供部１４は、道路地図データ、目印データ、マップマッチング用データ、目的地データ（施設データベース）、交通情報を道路データに変換するためのテーブルデータなどの各種データを記録した地図データ記録メディアからデータを読み出すためのドライブ装置により構成されている。地図データ記録メディアには、ＤＶＤ等の大容量記憶媒体を用いるのが一般的であるが、メモリカード、ハードディスク装置等の媒体を用いてもよい。

上記道路地図データは、道路形状、道路状況（転がり抵抗、勾配抵抗）、道路幅、道路名、信号、踏切、建造物、各種施設、地名、地形等のデータを含むとともに、その道路地図をディスプレイ１７の画面上に表示するためのデータを含んでいる。また、目的地データは、駅等の交通機関、レジャー施設、宿泊施設、公共施設等の施設や、小売店、デパート、レストラン等の各種の店舗、住居やマンション、地名などに関する情報からなり、このデータにはそれらの電話番号や住所、緯度および経度等のデータが含まれるとともに、施設を示すランドマーク等を、ディスプレイ１７の画面上に道路地図に重ね合せて表示するためのデータを含んで構成されている。

操作部１５は、詳しく図示はしないが、ディスプレイ１７の画面の近傍に設けられたメカニカルスイッチや、ディスプレイ１７の画面上に設けられるタッチパネル、リモコンスイッチを含んで構成されている。ユーザ（ドライバ）は、この操作部１５を用いて、目的地、目的地の検索に必要な情報の入力、およびディスプレイ１７の画面や表示態様の切り替え等を行う各種のコマンドの入力を行う。
外部情報受信部１６は、例えばＶＩＣＳ（Vehicle Information & Communication System：ＶＩＣＳは登録商標）センタや種々の情報センタ等との間で無線通信によりデータの受信を行うもので、渋滞情報などを取得可能である。

ディスプレイ１７の画面には、車両の位置周辺の地図が各種縮尺で表示されるとともに、その表示に重ね合わせて車両の現在位置と進行方向とを示す現在地マーク（ポインタ）が表示される。また、目的地までのルート探索時には、探索された複数ルートを同時に表示する。この目的地までのルート案内の実行時には、ルート案内用の画面が表示される。さらに、ディスプレイ１７には、利用者が目的地の検索に必要な情報等を入力したり、目的地の検索や設定を行うための入力用の画面や、各種のメッセージ等も表示される。前記音声出力装置１８は、ルート案内時のメッセージを音声で出力する他、種々の音声報知を行なう。

ここで、前記制御装置１２における経路計算手段としての機能（経路計算ロジック）は、車両の出発地（現在位置）から目的地までの推奨する走行ルート（案内経路）を自動計算するもので、その手法としては例えばダイクストラ法が用いられている。車内通信インターフェイス１９は、図１に示すように、ナビゲーション装置１１が、上述した車内ＬＡＮ等により電気自動車コントローラ５などの他の装置と通信を行うためのインターフェイスである。また、前述した速度センサ６や温度センサ７からのセンサ信号等も車内通信インターフェイス１９を介して受信する。外気温度センサ２０は、車両外部の大気温度を検知するためのセンサであり、そのセンサ信号は制御装置１２に与えられる。

次に、本実施例の作用について図３乃至図１１も参照して説明する。図３は、自動車が出発地から目的地まで走行する場合の、走行経路の一例をイメージで示すものである。電気自動車１の場合、例えば山道のように急な上り坂がある道では駆動用モータ４の負荷が高くなるため、平坦な道に比べてバッテリ２の出力電流も大きくなり、それに伴ってバッテリ２の温度も上昇する。また、高速道路を走行する場合も同様に、駆動用モータ４の負荷が高くなるため、一般道路に比べてバッテリ２の温度が上昇する（図４参照）。本実施例では、このような場合にバッテリ２の温度が過剰に上昇して性能が劣化することを防止する。

図５は、ナビゲーション装置１１の制御装置１２が計算した出発地から目的地までの経路に沿って電気自動車１が走行している場合の処理を示すフローチャートである。また図６は、図５の処理を説明するものである。図５において、制御装置１２は、温度センサ７よりバッテリ２の温度Ｔを取得し（ステップＳ１）、続いて速度センサ６より電気自動車１の走行速度を計測する（ステップＳ２）。それから、その時点での電気自動車１の（移動）平均速度を演算すると（ステップＳ３）、次のノードへの到着時間Δｔ’を、リンク距離を平均速度で除して演算する（ステップＳ４）。

次に、バッテリ２の温度Ｔｈを、後述する（２）式に上記平均速度を代入して推定し（ステップＳ５）、上記温度Ｔｈを、バッテリ２について設定されている最大温度Ｔ_ｍａｘと比較する（ステップＳ６）。ここで、Ｔｈ＞Ｔ_ｍａｘであった場合（ＹＥＳ）、制御装置１２は、例えば音声出力装置１８より音声メッセージを出力して、ユーザに走行速度を低下させるための警告を行う（ステップＳ７）。

ここで、図６（ａ）を参照する。電気自動車１が最初に探索したルートに沿って標準速度Ｖ_ｔｙｐで走行すれば、到着時間Δｔが経過した時点でのバッテリ２の温度は、最大温度Ｔ_ｍａｘ未満となるようにルート探索が行われているとする。しかし、ユーザが標準速度Ｖ_ｔｙｐを超える速度で電気自動車１を走行させた場合、それに伴い短縮された到着時間Δｔ’が経過した時点でのバッテリ２の温度Ｔｈは、最大温度Ｔ_ｍａｘを超えると推定される。この状態が、ステップＳ６で「ＹＥＳ」と判断するケースである。また、図６（ｂ）は、ステップＳ３において平均速度を求める場合のイメージを示す。

再び、図５を参照する。ステップＳ７の実行後に所定時間，例えば１分程度待機すると（ステップＳ８）、ステップＳ２〜Ｓ６と同様の処理を行う（ステップＳ９〜Ｓ１３）。そして、ステップＳ１３においてもＴｈ＞Ｔ_ｍａｘであった場合は（ＹＥＳ）、リルート演算を実行する（ステップＳ１４）。

図７は、ナビゲーション装置１１の制御装置１２が、出発地点（スタート）から目的地（ゴール）までの経路を計算する場合に、その途中にある２つの地点（ノード）のイメージを示す。電気自動車１が、ノードｉからノードｊへ走行する場合、各ノードｉ，ｊの属性と、両者を結ぶリンクの属性を予め以下のように設定する。
＜ノード属性＞
Ｃ_ｉ，Ｃ_ｊ：各ノードに到達した場合のリンクコストの積算値
Ｔ_ｉ，Ｔ_ｊ：各ノードに到達した場合のバッテリ２の温度
＜リンク属性＞
Ｄ_ｉｊ：リンク距離
Ｖ_ｉｊ：リンクの標準走行速度
Ｖ_{ｍｉｎｉｊ}：リンクの最低走行速度
Ｉ_ｉｊ：リンクの平均バッテリ電流
尚、Ｉ_ｉｊについては、計測用の規定車両によりノードｉ，ｊ間を上記標準走行速度Ｖ_ｉｊで走行した場合に計測されるバッテリの平均電流である。

すなわち、電気自動車１がノードｉからノードｊへ走行するとリンクコストがＣ_ｉからＣ_ｊに変化し、バッテリ２の温度はＴ_ｉからＴ_ｊに変化する。本実施例では、ナビゲーション装置１１の制御装置１２が、リンク距離Ｄ_ｉｊを速度Ｖで走行した場合に要する時間Δｔ_ｉｊを走行コストとして用いる。

図８は、一般的な経路計算に使用されるダイクストラ法に、上記の時間Δｔ_ｉｊを走行コストとして用いた場合の計算処理（ステップＳ１４の「リルート演算」に対応する）を示すフローチャートである。先ず、各テーブルを初期化する初期設定を行い（ステップＳ２１）、ノードポインタｉにスタート地点「１」を設定する（ステップＳ２２）。そして、ステップＳ２３〜Ｓ３９間はノードポインタｉによるループとなる（ｉ＝１，Ｎ−１：Ｎはゴール地点に対応）。

ステップＳ２４において、最小要素の検知領域ＭＩＮに、適当に大きな値，例えば０ｘＦＦＦＦを代入し、次の確定要素を保存する領域ＮＥＸＴに「０」を格納する（ステップＳ２５）。以降のステップＳ２６〜Ｓ３６は、ノードポインタｊによるループとなる（ｉ＝１，Ｎ）。ステップＳ２７では走行コスト（走行時間）Δｔ（ｉ，ｊ）の計算を行うが、その詳細については後述する。

走行コストΔｔ（ｉ，ｊ）を計算すると、続くステップＳ２８では、要素Ｖ（ｊ）が未確定（＝０）であり、且つ、リンク間の走行コストΔｔ（ｉ，ｊ）が「０」でなければ（ＹＥＳ）、その時点までの走行コストの積算テーブルＣ（ｉ）に走行コストΔｔ（ｉ，ｊ）を加算した結果をテーブルＷに代入する（ステップＳ２９）。そして、更新したテーブルＷと更新前の値に対応する上記積算テーブルＣ（ｉ）とを比較し（ステップＳ３０）、Ｗ＜Ｃ（ｉ）であれば（ＹＥＳ）、テーブルＷの内容をコスト積算テーブルＣ（ｊ）に代入して更新する（ステップＳ３１）。そして、接続テーブルＲ（ｊ）にポインタｉの値を代入して更新する（ステップＳ３２）。
ステップＳ３０においてＷ≧Ｃ（ｉ）であれば（ＮＯ）、テーブルＷを更新せずステップＳ３３に移行する。また、ステップＳ２８で上記条件が成立しなかった場合も（ＮＯ）、同様にステップＳ３３に移行する。

ステップＳ３３では、ステップＳ２８と同様に要素Ｖ（ｊ）が未確定であり、且つ、ステップＳ３１で更新した積算テーブルＣ（ｊ）が最小要素検知領域ＭＩＮより小さいか否かを判断する。上記条件を満たせば（ＹＥＳ）、積算テーブルＣ（ｊ）の内容で最小要素検知領域ＭＩＮを更新する（ステップＳ３４）。そして、ポインタｊの値を確定要素保存領域ＮＥＸＴに保存し（ステップＳ３５）、ステップＳ２６に戻る。

以上の処理を繰り返し、ｊ＝Ｎに達すると、ステップＳ２６〜Ｓ３６のループを抜ける。そして、確定要素保存領域ＮＥＸＴの内容をポインタｉにセットし（ステップＳ３７）、ポインタｉの値をＶ（ｉ）に保存して、ルート（経路）の確定候補を確定要素とする（ステップＳ３８）。そして、ステップＳ２３に戻る。ｉ＝Ｎ−１に達してステップＳ２３〜Ｓ３９のループを抜けると、確定要素Ｖ（ｉ）による最短経路が決定される（ステップＳ４０）。

図９は、ステップＳ２７における走行コストΔｔ（ｉ，ｊ）の計算処理を示すフローチャートである。先ず、バッテリ２の最大温度（上限値）Ｔ_ｍａｘを（１）式から求める（ステップＳ４１）。
Ｔ_ｍａｘ＝Ｔ_{ｍａｘｓｔｄ}−Ｔ_ｓｔｄ＋Ｔ_ａｔｍ−Ｔ_{ａｔｍｓｔｄ} …（１）
ここで、Ｔ_{ｍａｘｓｔｄ}：基準最大バッテリ温度，Ｔ_ｓｔｄ：平均電流Ｉ_ｉｊ計測時の
基準バッテリ温度，Ｔ_ａｔｍ：外気温度，Ｔ_{ａｔｍｓｔｄ}：標準外気温度である。すなわち一般に、基準最大バッテリ温度を計測した場合と、電気自動車１が実際に走行する場合とで外気温度に差があるので、その外気温差を補正するため（１）式で計算した最大温度Ｔ_ｍａｘを用いる。尚、外気温度Ｔ_ａｔｍは外気温度センサ２０により検知される。

次に、電気自動車１がノードｉ，ｊ間を標準速度Ｖ_ｉｊで走行した場合のバッテリ２の温度Ｔ_ｊを（２）式で計算する（ステップＳ４２）。
Ｔ_ｊ＝Ｔ_ｉ・ｅ^{ｂ・Δｔｉｊ}＋（ａ・Ｖ／Ｖ_ｉｊ−Ｔ_ｓｔｄ）
・（１−ｅ^{ｂ・Δｔｉｊ}） …（２）
尚、ａ，ｂは定数とする。ここでは（２）式のＶにＶ_ｉｊを代入して計算する。そして、温度Ｔ_ｊと最大温度Ｔ_ｍａｘとを比較し（ステップＳ４３）、Ｔ_ｊ＞Ｔ_ｍａｘでなければ（ＮＯ）問題はないので、（２）式の計算に用いたΔｔ_ｉｊ（＝Ｄ_ｉｊ／Ｖ_ｉｊ）をΔｔ（ｉ，ｊ）として（ステップＳ４７）処理を終了する。

また、前述した図４のステップＳ５，Ｓ１２における温度Ｔｈの推定は、（２）式における速度Ｖに、ステップＳ３，Ｓ１０で求めた平均速度を代入して求める。またこの場合、ナビゲーション装置１１に、地図上の各エリアについて年間の標準的な大気温度変化をデータが記憶されている温度データベースを備えて置き、制御装置１２が、その温度データベースより取得した対象エリアの標準大気温度に応じて、バッテリ２の温度変化予測を補正するようにしても良い。この場合、電気自動車１がこれから向かおうとしているエリアの気温を温度データベースより取得して補正すれば、バッテリ２の温度推定精度が向上する。

一方、ステップＳ４３において、Ｔ_ｊ＞Ｔ_ｍａｘである場合は（ＹＥＳ）、ノードｊに到達した時点でバッテリ２の温度が最大温度Ｔ_ｍａｘを超えてしまう、という推定結果である。そこで、ノードｊに到達した時点でバッテリ２の温度が最大温度Ｔ_ｍａｘとなるような、ノードｉにおける初期温度Ｔ_ｉ’を計算する（ステップＳ４４）。

ここで、（２）式でＴ_ｊ＝Ｔ_ｍａｘとすれば、ノードｊに到達した時点のバッテリ２の温度が最大温度Ｔ_ｍａｘとなるような走行速度Ｖを求めることができる。この場合、Ｔ_ｉ，Ｄ_ｉｊは固定値として与えられるため、上記走行速度Ｖは、（３）式のように表現される。
Ｖ＝ｆ_ｍａｐ（Ｔ_ｍａｘ，Ｔ_ｉ，Ｄ_ｉｊ） …（３）
すなわち、最大温度Ｔ_ｍａｘと速度Ｖとの関係について、（２）式においてＶ＝Ｖ_ｉｊとし、Ｄ_ｉｊ／Ｖ_ｉｊで求めた走行時間Δｔ_ｉｊを代入してＴ_ｊ＝Ｔ_ｍａｘとすれば、ｆ_ｍａｐとしてニュートン法などの近似式を用いれば、速度Ｖを決定できる。

また、（３）式と同様に処理することで、ノードｊに到達した時点のバッテリ２の温度が最大温度Ｔ_ｍａｘとなるようなノードｊにおける初期温度Ｔ_ｉ’を、（４）式で求めることができる。
Ｔ_ｉ’＝ｆ_２ｍａｐ（Ｔ_ｍａｘ，Ｄ_ｉｊ，Ｖ_ｉｊ） …（４）
ステップＳ４４において初期温度Ｔ_ｉ’を求めると、その初期温度Ｔ_ｉ’と、基準バッテリ温度Ｔ_ｓｔｄとを比較し（ステップＳ４５）、Ｔ_ｉ’＞Ｔ_ｓｔｄであれば（ＹＥＳ）、計算結果が適切であると評価できるので、バッテリ２の温度が初期温度Ｔ_ｉ’となる走行停止時間Δｔ_ｉｊｓｔを（５）式で計算する（ステップＳ４６）。
Δｔ_ｉｊｓｔ＝ｂ^−１ｌｎ｛（Ｔ_ｉ’＋Ｔ_ｓｔｄ）／（Ｔ_ｉ＋Ｔ_ｓｔｄ）｝ …（５）
また、ステップＳ４５においてＴ_ｉ’≦Ｔ_ｓｔｄであれば（ＮＯ）、初期温度Ｔ_ｉ’となるまで電気自動車１の走行を停止させることは実質的に困難である。したがって、この場合は次のステップＳ４８に移行する。

ステップＳ４８では、ユーザが走行速度を低下させるオプションの選択を許可するように設定しているか否かを判断し、許可していれば（ＹＥＳ）、その場合の速度Ｖ_ｉｊ’を（３）式から求める（ステップＳ４９）。そして、速度Ｖ_ｉｊ’を、当該リンクに設定されている最低速度Ｖ_{ｉｊｍｉｎ}と比較する（ステップＳ５０）。Ｖ_ｉｊ’＞Ｖ_{ｉｊｍｉｎ}であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ４６で求めた停止時間Δｔ_ｉｊｓｔに走行時間Δｔ_ｉｊを加えた値と、低下速度Ｖ_ｉｊ’による走行時間Δｔ_ｉｊｓｌ（＝Ｄ_ｉｊ／Ｖ_ｉｊ’）とを比較して、値が小さい方を走行コストΔｔ（ｉ，ｊ）とするように選択する（ステップＳ５１）。

尚、ステップＳ４８において、ユーザが走行速度低下のオプション選択を許可していなければ（ＮＯ）そのままステップＳ５１に移行する。また、ステップＳ５０においてＶ_ｉｊ’≦Ｖ_{ｉｊｍｉｎ}であれば（ＮＯ）走行速度低下のオプションの実行はできないため、そのまま処理を終了する。この時、バッテリ２の温度が限界値に近付いた場合は、温度センサ７の値のみで警告がユーザに対して出力される。

図１０は、案内ルート中のノードｉ，ｊ,ｋ,ｍを走行する場合に、バッテリ２の温度が変化する一例を示す。各リンクについて設定されている標準速度で走行すれば、バッテリ２の温度は、Ｔ_ｉ→Ｔ_ｊ→Ｔ_ｋ→Ｔ_ｍと変化する。ノードｋから次のノードｍに進む際に、ケース（Ａ）のように現状の速度Ｖ_ｋ，ｍ（標準速度に対応）で走行を続けると、バッテリ２の温度が初期値Ｔ_ｋから上昇を続けて、温度Ｔ_ｍが最大温度Ｔ_ｍａｘを超えてしまう。

図１０では、ノードｋから次のノードｍに進む際に、図９の処理で電気自動車１を停止させる場合と、走行速度を低下させる場合とをそれぞれ示している。ケース（Ｂ）は、一旦電気自動車１の走行を停止させて休憩を取り、バッテリ２の温度を初期値Ｔ_ｋからＴ_ｋ’まで低下させてから、上記の速度Ｖ_ｋ，ｍで走行を開始する場合である。ケース（Ｃ）は、休憩を取ることなく、速度をＶ_ｋ，ｍ’に低下させて走行を継続した場合である。尚、ケース（Ｄ）は、ノードｋ，ｍ間のリンク最低速度Ｖ_ｍｉｎで走行した場合である。これらの結果、ケース（Ｃ）の到着時間Δｔ_ｋｍがケース（Ｂ）の到着時間よりも短くなっているので、ステップＳ５１では、低下速度Ｖ_ｋ，ｍ’による走行時間Δｔ_ｋｍ（＝Δｔ_ｉｊｓｌ）を選択することになる。

図１１は、図１０のケース（Ｂ），（Ｃ）を計算した場合、ナビゲーション装置１１のディスプレイ１７に、その計算結果を表示した場合の画面イメージを示す。図１１の経路途中に指示されている部分がノードｋ，ｍ間のリンクに対応する。そして、このリンクについてケース（Ｂ）のように例えば３０分休憩を取るか、ケース（Ｃ）のように走行速度を例えば１０ｋｍ低下させる必要があることを提示する。
ケース（Ｂ）については、リンク内にパーキングエリアやサービスエリアなどが位置する場合は、具体的に底を停止ぽんととして指示しても良い。図１０のケースでは（Ｃ）の方が到着時間が短くなるので、この場合はケース（Ｃ）の選択が適切であることも指示する。尚、指示内容を音声出力装置１８から音声メッセージで出力しても良い。

以上のように本実施例によれば、ナビゲーション装置１１は、計算した目的地までの案内経路を電気自動車１が走行している場合、駆動用モータ４に電源を供給するバッテリ２の温度情報を取得し、案内経路に沿って走行を継続した場合のバッテリ２の温度変化を予測する。そして、電気自動車１が次のノードに到達するまでにバッテリ２の温度が最大温度Ｔ_ｍａｘを超えることが予測されると、その温度を超えないように電気自動車１の走行プランを変更し、その変更に伴い発生する走行遅延時間を計算すると、地図上で隣接する２つのノード間における走行コストを、走行遅延時間を反映させたノード間の走行時間として案内経路を再計算する。したがって、電気自動車１が前記案内経路に沿って走行すれば、バッテリ２の温度が確実に最大温度Ｔ_ｍａｘ未満となる範囲で走行できる。

そして、ナビゲーション装置１１は、電気自動車１の走行停止時間を設定してユーザに停車を促す報知を行い、前記停止時間を走行コストに反映させるので、電気自動車１の走行を停止させてバッテリ２の温度上昇を確実に抑制できる。更に、ナビゲーション装置１１は、次のノードまでのリンクに設定されている標準走行速度よりも低い走行速度を設定し、走行速度での運転を促すことをユーザに報知すると、走行速度の設定に伴い余分に要する走行時間を走行コストに反映させて、バッテリ２の温度上昇を確実に抑制できる。また、走行速度を低下させる区間をユーザに報知するので、ユーザは、走行中のどの期間に速度を低下させれば良いのかを明確に知ることができる。

また、ナビゲーション装置１１の制御装置１２は、電気自動車１がノードｉに到達した時点でのバッテリ２の温度Ｔ_ｉと標準速度Ｖ_ｉｊ，リンク距離Ｄ_ｉｊを標準速度Ｖ_ｉｊで除した走行時間Δｔ_ｉｊ，平均負荷電流Ｉ_ｉｊ，基準バッテリ温度Ｔ_stdとから、ノードｊに到達した時点でのバッテリ２の温度Ｔ_ｊを推定する。
そして、推定温度Ｔ_ｊが最大温度Ｔ_ｍａｘ未満であれば走行時間Δｔ_ｉｊを走行コストとして用い、推定温度Ｔ_ｊが最大温度Ｔ_ｍａｘを超えていれば、（２）式を用いてノードｊの到達時点でバッテリ２の温度が最大温度Ｔ_ｍａｘとなる初期温度Ｔ_ｉ’を求める。この初期温度Ｔ_ｉ’が基準温度Ｔ_stdよりも大であれば、バッテリ２の温度を初期温度Ｔ_ｉ’とするための電気自動車１の走行停止時間Δｔ_ｉｊｓｔを求め、その走行停止時間Δｔ_ｉｊｓｔに走行時間Δｔ_ｉｊを加えたものを走行コストに用いる。したがって、バッテリ２の温度上昇を確実に抑制するための走行停止時間を定量的に求めることができる。

また、制御装置１２は、推定温度Ｔ_ｊが最大温度Ｔ_ｍａｘを超えている場合で、バッテリ２の初期温度Ｔ_ｉ’が基準温度Ｔ_std以下であれば、ノードｊの到達時点でバッテリ２の温度が最大温度Ｔ_ｍａｘとなる走行速度Ｖ_ｉｊ’を求める。そして、走行速度Ｖ_ｉｊ’が最低速度Ｖ_{ｉｊｍｉｎ}を超えていれば、走行速度Ｖ_ｉｊ’でノードｉ，ｊ間を走行した場合の時間Δｔ_ｉｊｄｗを求めて走行コストに用いる。したがって、速度を低下させて走行した場合に要する時間Δｔ_ｉｊｄｗを走行コストに用いて経路を計算し、バッテリ２の温度上昇を抑制できる。

更に、制御装置１２は、バッテリ２の温度が最大温度Ｔ_ｍａｘを超えない条件で、電気自動車１を停車させた場合と標準走行速度よりも低い速度で走行させた場合とで、次のノードにより速く到達できると予測される方をユーザに報知する。したがって、ユーザは、自身が望む走行プランの選択が可能となる。
また、制御装置１２は外気温度に応じてバッテリ２の最大温度Ｔ_ｍａｘを補正するので、最大温度Ｔ_ｍａｘをより正確に設定できる。また、温度データベースより取得した対象エリアの標準大気温度に応じてバッテリの温度変化予測を補正するので、電気自動車１がこれから向かおうとしているエリアの気温を温度データベースより取得することで、予測精度を向上できる。

そして、制御装置１２は、走行プランの変更によってもバッテリ２の温度が最大温度Ｔ_ｍａｘを超えることを回避できないと判断すると、目的地までの案内経路を再計算するので、走行プランを変更するだけでは対応できない場合に案内経路を再計算して、バッテリ２の温度上昇を確実に抑制するための新たな経路を模索できる。

本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
例えば、ユーザが走行速度低下オプションを選択した、結果、走行速度を低下させる場合には、オートドライブ機能部８が電気自動車コントローラ５に制御指令を送信することで、電気自動車１の走行速度を自動的に制御するようにしても良い。
最大温度Ｔ_ｍａｘを決定する場合に、外気温度に応じて補正を行う処理は、必要に応じて設ければ良い。
走行速度低下オプションについては、必要に応じて選択可能とすれば良い。
駆動用モータが複数ある電気自動車に適用しても良い。
ガソリンエンジンとの組み合わせで構成されるハイブリッドタイプの電気自動車に適用しても良い。

図面中、１は電気自動車、２はバッテリ、４は駆動用モータ、７は温度センサ、１１はナビゲーション装置、１２は制御装置（温度変化予測手段，走行プラン変更手段，経路計算手段）、２０は外気温度センサを示す。

Claims (20)

1. 駆動用モータにより車輪を駆動して走行する電気自動車に搭載されるナビゲーション装置において、
   計算した目的地までの案内経路を前記電気自動車が走行している場合、前記駆動用モータに電源を供給するバッテリの温度を検知する温度センサから温度情報を取得すると共に、前記案内経路に沿って走行を継続した場合の前記バッテリの温度変化を予測する温度変化予測手段と、
   前記案内経路における次のノードに到達するまでの間に、前記バッテリの温度が上限値を超えることが予測されると、前記バッテリの温度が前記上限値を超えないように前記電気自動車の走行プランを変更する走行プラン変更手段と、
   前記走行プランの変更に伴って発生する走行遅延時間を計算し、地図上において隣接する２つのノード間における走行コストを、前記走行遅延時間を反映させた前記ノード間の走行時間として、前記案内経路を再計算する経路計算手段とを備えたことを特徴とするナビゲーション装置。
2. 前記走行プラン変更手段は、前記電気自動車の走行を停止させる停止時間を設定して、ユーザに停車を促す報知を行い、
   前記経路計算手段は、前記停止時間を前記走行コストに反映させることを特徴とする請求項１記載のナビゲーション装置。
3. 前記走行プラン変更手段は、前記次のノードまでの間に設定されている標準走行速度よりも低い走行速度を設定し、前記走行速度での運転を促すことをユーザに報知し、
   前記経路計算手段は、前記走行速度の設定に伴い余分に要する走行時間を前記走行コストに反映させることを特徴とする請求項１又は２記載のナビゲーション装置。
4. 前記走行プラン変更手段は、走行速度を低下させる区間をユーザに報知することを特徴とする請求項３記載のナビゲーション装置。
5. 前記経路計算手段は、地図上において隣接する２つのノードをｉ，ｊとすると、
   リンク属性情報として、ノードｉ，ｊ間のリンク距離Ｄ_ｉｊ，電気自動車がノードｉ，ｊ間を走行する場合の標準速度Ｖ_ｉｊ及び平均負荷電流Ｉ_ｉｊ，この平均負荷電流Ｉ_ｉｊを測定した場合の基準バッテリ温度Ｔ_stdとを有し、
   ノードｉに到達した時点での前記バッテリの温度Ｔ_ｉと標準速度Ｖ_ｉｊ，リンク距離Ｄ_ｉｊを標準速度Ｖ_ｉｊで除した走行時間Δｔ_ｉｊ，平均負荷電流Ｉ_ｉｊ，基準バッテリ温度Ｔ_stdとから、ノードｊに到達した時点での前記バッテリの温度Ｔ_ｊを推定し、
   推定温度Ｔ_ｊが、前記バッテリの最大温度Ｔ_ｍａｘ未満であれば、前記走行時間Δｔ_ｉｊを走行コストとして用い、
   前記推定温度Ｔ_ｊが前記最大温度Ｔ_ｍａｘを超えていれば、前記温度Ｔ_ｊの推定演算式において、温度Ｔ_ｊを前記最大温度Ｔ_ｍａｘにすると共に標準速度Ｖ_ｉｊ，走行時間Δｔ_ｉｊを代入することで、ノードｊに到達した時点で前記バッテリの温度が前記最大温度Ｔ_ｍａｘとなる初期温度Ｔ_ｉ’を求め、この初期温度Ｔ_ｉ’が前記基準バッテリ温度Ｔ_stdよりも大であれば、前記バッテリの温度を前記初期温度Ｔ_ｉ’とするための前記電気自動車の走行停止時間Δｔ_ｉｊｓｔを求め、その停止時間Δｔ_ｉｊｓｔに走行時間Δｔ_ｉｊを加えた値を前記走行コストに用いることを特徴とする請求項３又は４記載のナビゲーション装置。
6. 前記経路計算手段は、リンク属性情報として、電気自動車がノードｉ，ｊ間を走行する場合の最低速度Ｖ_{ｉｊｍｉｎ}を有し、
   前記推定温度Ｔ_ｊが前記最大温度Ｔ_ｍａｘを超えている場合で、前記初期温度Ｔ_ｉ’が前記基準バッテリ温度Ｔ_std以下であれば、ノードｊに到達した時点で前記バッテリの温度が前記最大温度Ｔ_ｍａｘとなる走行速度Ｖ_ｉｊ’を求め、この走行速度Ｖ_ｉｊ’が前記最低速度Ｖ_{ｉｊｍｉｎ}を超えていれば、前記走行速度Ｖ_ｉｊ’によりノードｉ，ｊ間を走行した場合の走行時間Δｔ_ｉｊｄｗを求め、この走行時間Δｔ_ｉｊｄｗを前記走行コストに用いることを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載のナビゲーション装置。
7. 前記経路計算手段は、前記バッテリの温度が上限値を超えない条件で、前記電気自動車を停車させた場合と前記標準走行速度よりも低い走行速度で走行させた場合とで、前記ノードにより速く到達できると予測される方をユーザに報知することを特徴とする請求項３乃至６の何れか１項に記載のナビゲーション装置。
8. 外気温度を検知する外気温度センサを備え、
   前記温度変化予測手段は、前記バッテリの温度の上限値を、前記外気温度に応じて補正することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のナビゲーション装置。
9. 地図上の各エリアについて、年間の標準的な大気温度変化をデータが記憶されている温度データベースを有し、
   前記温度変化予測手段は、前記温度データベースに記録されているデータに応じて、前記バッテリの温度変化予測を補正することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のナビゲーション装置。
10. 前経路計算手段は、前記走行プラン変更手段による走行プランの変更によっても前記バッテリの温度が前記最大温度Ｔ_ｍａｘを超えることを回避できないと判断すると、目的地までの案内経路を再計算することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のナビゲーション装置。
11. 駆動用モータにより車輪を駆動して走行する電気自動車に搭載されるナビゲーション装置により実行される経路計算方法において、
    計算した目的地までの案内経路を前記電気自動車が走行している場合、前記駆動用モータに電源を供給するバッテリの温度を検知する温度センサから温度情報を取得すると共に、前記案内経路に沿って走行を継続した場合の前記バッテリの温度変化を予測し、
    前記案内経路における次のノードに到達するまでの間に、前記バッテリの温度が上限値を超えることが予測されると、前記バッテリの温度が前記上限値を超えないように前記電気自動車の走行プランを変更し、
    前記走行プランの変更に伴って発生する走行遅延時間を計算し、地図上において隣接する２つのノード間における走行コストを、前記走行遅延時間を反映させた前記ノード間の走行時間として、前記案内経路を再計算することを特徴とするナビゲーション装置の経路計算方法。
12. 前記電気自動車の走行を停止させる停止時間を設定し、ユーザに停車を促す報知を行うと共に、前記停止時間を前記走行コストに反映させることを特徴とする請求項１１記載のナビゲーション装置の経路計算方法。
13. 前記次のノードまでの間に設定されている標準走行速度よりも低い走行速度を設定し、前記走行速度での運転を促すことをユーザに報知すると共に、前記走行速度の設定に伴い余分に要する走行時間を前記走行コストに反映させることを特徴とする請求項１１又は１２記載のナビゲーション装置の経路計算方法。
14. 走行速度を低下させる区間をユーザに報知することを特徴とする請求項１３記載のナビゲーション装置の経路計算方法。
15. 地図上において隣接する２つのノードをｉ，ｊとすると、
    リンク属性情報として、ノードｉ，ｊ間のリンク距離Ｄ_ｉｊ，電気自動車がノードｉ，ｊ間を走行する場合の標準速度Ｖ_ｉｊ及び平均負荷電流Ｉ_ｉｊ，この平均負荷電流Ｉ_ｉｊを測定した場合の基準バッテリ温度Ｔ_stdとを有し、
    ノードｉに到達した時点での前記バッテリの温度Ｔ_ｉと標準速度Ｖ_ｉｊ，リンク距離Ｄ_ｉｊを標準速度Ｖ_ｉｊで除した走行時間Δｔ_ｉｊ，平均負荷電流Ｉ_ｉｊ，基準バッテリ温度Ｔ_stdとから、ノードｊに到達した時点での前記バッテリの温度Ｔ_ｊを推定し、
    推定温度Ｔ_ｊが、前記バッテリの最大温度Ｔ_ｍａｘ未満であれば、前記走行時間Δｔ_ｉｊを走行コストとして用い、
    前記推定温度Ｔ_ｊが前記最大温度Ｔ_ｍａｘを超えていれば、前記温度Ｔ_ｊの推定演算式において、温度Ｔ_ｊを前記最大温度Ｔ_ｍａｘにすると共に標準速度Ｖ_ｉｊ，走行時間Δｔ_ｉｊを代入することで、ノードｊに到達した時点で前記バッテリの温度が前記最大温度Ｔ_ｍａｘとなる初期温度Ｔ_ｉ’を求め、この初期温度Ｔ_ｉ’が前記基準バッテリ温度Ｔ_stdよりも大であれば、前記バッテリの温度を前記初期温度Ｔ_ｉ’とするための前記電気自動車の走行停止時間Δｔ_ｉｊｓｔを求め、その停止時間Δｔ_ｉｊｓｔに走行時間Δｔ_ｉｊを加えた値を前記走行コストに用いることを特徴とする請求項１３又は１４記載のナビゲーション装置の経路計算方法。
16. 前記リンク属性情報として、電気自動車がノードｉ，ｊ間を走行する場合の最低速度Ｖ_{ｉｊｍｉｎ}を有し、
    前記推定温度Ｔ_ｊが前記最大温度Ｔ_ｍａｘを超えている場合で、前記初期温度Ｔ_ｉ’が前記基準バッテリ温度Ｔ_std以下であれば、ノードｊに到達した時点で前記バッテリの温度が前記最大温度Ｔ_ｍａｘとなる走行速度Ｖ_ｉｊ’を求め、この走行速度Ｖ_ｉｊ’が前記最低速度Ｖ_{ｉｊｍｉｎ}を超えていれば、前記走行速度Ｖ_ｉｊ’によりノードｉ，ｊ間を走行した場合の走行時間Δｔ_ｉｊｄｗを求め、この走行時間Δｔ_ｉｊｄｗを前記走行コストに用いることを特徴とする請求項１３乃至１５の何れか１項に記載のナビゲーション装置の経路計算方法。
17. 前記バッテリの温度が上限値を超えない条件で、前記電気自動車を前記停車ポイントにおいて停車させた場合と前記標準走行速度よりも低い走行速度で走行させた場合とで、前記ノードにより速く到達できると予測される方をユーザに報知することを特徴とする請求項１３乃至１６の何れか１項に記載のナビゲーション装置の経路計算方法。
18. 外気温度を検知し、
    前記外気温度に応じて、前記バッテリの温度の上限値を補正することを特徴とする請求項１１乃至１７の何れか１項に記載のナビゲーション装置の経路計算方法。
19. 前記地図上の各エリアについて、年間の標準的な大気温度変化をデータが記憶されている温度データベースより、対象エリアの標準大気温度を取得し、その標準大気温度に応じて、前記バッテリの温度変化予測を補正することを特徴とする請求項１１乃至１８の何れか１項に記載のナビゲーション装置の経路計算方法。
20. 何れのプラン変更によっても前記バッテリの温度が前記最大温度Ｔ_ｍａｘを超えることを回避できないと判断すると、目的地までの案内経路を再計算することを特徴とする請求項１１乃至１９の何れか１項に記載のナビゲーション装置の経路計算方法。

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