JP5312574B2 - 燃費推定装置、燃費推定方法、燃費推定プログラムおよび記録媒体 - Google Patents
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Description
加速時: FC=0.5119×a+0.2858
定常時: FC=0.00259×V2+0.1808
減速時: FC=0.2061×a+0.2848
アイドリング時: FC=0.258
ここで、FCは単位時間あたりの燃料消費量(cc/s)、Vは平均速度(m/s)、aは加速度(m/s2)である。
一つに記載の燃費推定方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
101 係数取得部
102 変数取得部
103 勾配情報取得部
104 燃費推定部
105 実燃費量情報取得部
106 補正部
110 データベース
図1は、実施の形態にかかる燃費推定装置の機能的構成を示すブロック図である。燃費推定装置100は、係数取得部101、変数取得部102、燃費推定部104、データベース110によって構成され、車両のエンジンが可動した状態における当該車両の停止時に関する第一燃料消費情報と、前記車両の加速時に関する第二燃料消費情報と、前記車両の走行時に生じる抵抗に関する第三燃料消費情報と、のみからなる単一の燃料推定式に基づいて、前記車両の走行時における単位時間当たりの燃料消費量を推定する。
fc(x)=k1+k2・f1(x)+k3・f2(x)・・・(I)
まず、ナビゲーション装置300のハードウェア構成について説明する。図3は、ナビゲーション装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図3において、ナビゲーション装置300は、CPU301、ROM302、RAM303、磁気ディスクドライブ304、磁気ディスク305、光ディスクドライブ306、光ディスク307、音声I/F(インターフェース)308、マイク309、スピーカ310、入力デバイス311、映像I/F312、ディスプレイ313、カメラ314、通信I/F315、GPSユニット316、各種センサ317を備えている。また、各構成部301〜317は、バス320によってそれぞれ接続されている。
つぎに、ナビゲーション装置300による燃費推定処理について説明する。なお、以下の説明において、「燃料消費量」と「燃費量」とは同じ意味を表す。一般に、車両の燃費量を知るには、専用の機器を設置(後付け)したり、車両に搭載された燃費計を用いるなどの方法がある。専用の機器を設置する場合、設置作業が煩雑であったり、機器本体によって車内のスペースが占有されてしまったり、インジェクターからの信号が取れない場合には機器を設置できないという問題点がある。また、車両に燃費計が設置されている場合でも、平均燃費量のみが表示され瞬間燃費量を知ることができない場合がある。
つぎに、上記式(1)の係数k1〜k3について説明する。図4は、ナビゲーション装置が保持する係数テーブルを示す説明図である。図4に示す係数テーブル400には、車両の車種を識別する車種名称401および車種ごとの形式を示す形式情報402が記録されており、それぞれの車種および形式に対応する係数の値(k1〜k3)406が記録されている。また、それぞれの車種名称401および形式情報402には、排気量情報403、車重情報404、モード燃費情報405が関連づけられている。
つづいて、係数k1〜k3の値をデータベース化するまでの流れについて説明する。図4に示すような係数テーブル(係数のデータベース)は、たとえば以下のような手順で構築する。
[手順1]
標準的な車種の実走行データを計測し、下記式(α)に実走行データを代入する。実走行データを代入した下記式(α)を重回帰分析して、係数k1,k2,k3,k4,k5を求める。ここで、k1はアイドリング時の消費燃料に基づく係数、k2は加速時における消費燃料に基づく係数、k3は空気抵抗と転がり抵抗に基づく係数、k4,k5はエンジンのトルク特性と伝達効率による係数である。また、下記式(α)において、fc:燃料消費量(cc/sec)、x:車速(km/h)、dx/dt+g・sinθ:合成加速度(車速加速度と重力の加速度)である。
fc(x)=k1+k2・(dx/dt+g・sinθ)・x+k3・x3+k4・x2+k5・x ・・・(α)
[手順2]
手順1で求めたk1〜k5のうち、k3〜k5を用いて上記式(1)のa1,a2を求める。a1,a2はほとんどの車種に共通した値となるため、これを定数化することによりパラメータの数を減らすことができる。具体的には、a1=k4/k3,a2=k5/k3とする。
[手順3]
標準的な車種以外の車種の係数k1〜k3については、下記式(β)を用いて実走行データを重回帰分析する。下記式(β)ではパラメータが3つに絞られている。そして、車種や排気量、エンジン形式などごとに求められた係数k1〜k3をデータベース化する。
fc(x)=k1+k2・(dx/dt+g・sinθ)・x+k3・(x3+a1・x2+a2・x)・・・(β)
つぎに、上記式(1)の右辺第2項の道路勾配θについて説明する。図8は、勾配がある道路を走行する車両にかかる加速度を模式的に示した説明図である。図8に示すように、勾配がθの坂道を走行する車両には、車両の走行に伴う加速度(dx/dt)Aと、重力加速度gの進行方向成分(g・sinθ)Bがかかる。上記式(1)の右辺第2項は、この車両の走行に伴う加速度Aと、重力加速度gの進行方向成分Bの合成加速度Cを示している。
勾配区間燃料消費量 = 勾配が常に0の場合の区間燃料消費量+k2・g・(区間終点標高−区間始点標高)・・・(2)
=Σ{k1+k2・x・(dx/dt+g・sinθ)+k3・G(x)}ΔT
=k1・ΣΔT+k2・Σx(dx/dt+g・sinθ)ΔT+k3・ΣG(x)ΔT・・・(3)
ここで、上記式(3)の第2項に注目すると、
ΣV(dx/dt+g・sinθ)ΔT=Σx・dx/dt・ΔT+g・Σ(x・sinθ)ΔT・・・(4)
と分解でき、上記式(4)の右辺第2項の「Σ(x・sinθ)ΔT」は区間での標高方向の移動量であることが分かる。上記式(4)の右辺第1項は、勾配が常に0と見なしたときの加速エネルギーに対する燃料消費量なので、傾斜に関係しない他の項とまとめることにより、「傾斜を常に0として計算した区間推定値」とすることができる。よって、傾斜計がなくても、対象区間の始点と終点の緯度と経度が得られれば、標高データを参照することで道路勾配を考慮した燃費推定が可能となる。あるいはナビゲーション装置が三次元測位可能なものであれば対象区間の始点と終点の標高情報を直接参照することで道路勾配を考慮した燃費推定が可能となる。
つぎに、実燃費情報を用いた燃費算出式(上記式(1))の補正について説明する。上述したように、ナビゲーション装置300は、上記式(1)に基づいて燃料消費量を推定する。しかし、それぞれの車両の特性や運転者の特性など様々な要因により、推定した燃費と実燃費との間に誤差が生じる場合がある。この場合、ナビゲーション装置300は、以下の方法で算出式を補正して、次回以降の燃費推定に用いる。これにより、燃費の推定精度をより向上させることができる。なお、以下の方法は、実燃費の情報が得られることが前提であるが、実燃費の計測方法は任意である。
第1の方法は、実燃費の計測時における車両の走行状態に基づいて補正する方法である。車両の走行状態とは、たとえば、高速で走行したか、低速で走行したか、渋滞時に走行したか、などである。具体的には、まず、下記式(5)を用いて、実燃費情報が得られた区間の区間燃料消費量を算出する。
ΣfcΔt=Σ{h・(k1+k2・x・dx/dt+k3・G(x))}Δt
=h{Σk1Δt+Σk2・x・dx/dt・Δt+Σk3・G(x)・Δt}・・・(5)
ここで、h:補正係数であり、
fc=h・(k1+k2・x・dx/dt+k3・G(x))
g(v)=x3+a1・x2+a2・x
ただし、fc<h・k1のfc=h・k1、a1=−100,a2=6000
[1]低速時において、実燃費量が区間燃料消費量よりも悪い場合:k2を大きく、k3を小さくする。
[2]低速時において、実燃費量が区間燃料消費量よりも良い場合:k2を小さく、k3を大きくする。
[3]渋滞時において、実燃費量が区間燃料消費量よりも悪い場合:k1を大きく、k3を小さくする。
[4]渋滞時において、実燃費量が区間燃料消費量よりも良い場合:k1を小さく、k3を大きくする。
[5]高速時において、実燃費量が区間燃料消費量よりも悪い場合:k2を小さく、k3を大きくする。
[6]高速時において、実燃費量が区間燃料消費量よりも良い場合:k2を大きく、k3を小さくする。
[a]渋滞などでアイドリング時の割合が多い区間:推定燃費が実測燃費より良い場合にはk1を大きくし、推定燃費が実測燃費より悪い場合にはk1を小さくする。
[b]市街地走行などで加減速の割合が多い区間:推定燃費が実測燃費より良い場合にはk2を大きくし、推定燃費が実測燃費より悪い場合にはk2を小さくする。
[c]有料道路などで高速走行の割合が多い区間:推定燃費が実測燃費より良い場合にはk3を大きくし、推定燃費が実測燃費より悪い場合k3を小さくする。
第2の方法は、実燃費の計測時において車両が走行した道路の種別に基づいて補正する方法である。道路の種別とは、たとえば、一般道路および高速道路などである。具体的には、少なくとも2回分の給油情報を用いて下記式(6)および(7)の連立方程式を解いて、一般道における実燃費Fiと高速道における実燃費Fkとを求める。
A1・Fi+B1・Fk = E1・・・(6)
A2・Fi+B2・Fk = E2・・・(7)
ΣfcΔt=Σ{h1・(k1+k2・x・dx/dt)+h2・(k3・G(x))}Δt
=h1・{Σk1Δt+Σk2・x・dx/dt・Δt}+h2・{Σk3・g(v)・Δt}・・・(8)
fc=h1・(k1+k2・x・dx/dt)+h2・(k3・G(x))
G(x)=x3+a1・x2+a2・x
ただし、fc<h1・k1の場合、fc=h1・k1、a1=−100,a2=6000
(一般道路)h1・Ai+h2・Bi=(a1+a2)・Fi・・・(9)
(高速道路)h1・Ak+h2・Bk=(b1+b2)・Fk・・・(10)
[1]一般道路において、実燃費量が区間燃料消費量よりも悪い場合:h1を大きくする。
[2]一般道路において、実燃費量が区間燃料消費量よりも良い場合:h1を小さくする。
[3]高速道路において、実燃費量が区間燃料消費量よりも悪い場合:h2を大きくする。
[4]高速道路において、実燃費量が区間燃料消費量よりも良い場合:h2を小さくする。
また、上記式(9),(10)を2元一次の連立方程式とみなしてh1,h2について解いてもよい。
図9は、ナビゲーション装置による燃費推定処理の手順を示すフローチャートである。図9のフローチャートにおいて、ナビゲーション装置300は、まず、自装置が搭載された車両が走行を開始するまで待機する(ステップS901:Noのループ)。車両が走行を開始すると(ステップS901:Yes)、ナビゲーション装置300は、自装置が搭載された車両に対応する係数k1〜k3を、係数テーブルから読み出す(ステップS902)。なお、係数の読み出しは毎走行時におこなわなくてもよく、たとえば、一度読み出した係数の値をROM302などに記録しておいてもよい。
Claims (16)
- エンジンが可動した状態における車両の停止時における燃料消費量に基づく係数を第一燃料消費情報として取得し、前記車両の加速時における消費燃料に基づく係数を第二燃料消費情報として取得し、前記車両の走行時に生じる空気抵抗および転がり抵抗に基づく係数を第三燃料消費情報として取得し、エンジンのトルク特性と伝達効率に基づく車両に共通の二つの定数を取得する取得手段と、
前記第一燃料消費情報として取得された係数と、前記第二燃料消費情報として取得された係数と、前記第三燃料消費情報として取得された係数と、前記二つの定数とを含んだ単一の燃料推定式に基づいて、前記車両の走行時における単位時間当たりの燃料消費量を推定する燃料推定手段と、
を備えたことを特徴とする燃費推定装置。 - 前記車両の走行時における速度および加速度を、前記第二燃料消費情報および前記第三燃料消費情報に関する変数として取得する変数取得手段を備え、
前記燃料推定手段は、取得された前記係数、前記速度および前記加速度に基づいて、前記単一の燃料推定式を用いることにより前記車両の燃料消費量を推定することを特徴とする請求項1に記載の燃費推定装置。 - 前記車両が走行する道路の勾配情報を取得する勾配情報取得手段を備え、
前記燃費推定手段は、前記勾配情報取得手段によって取得された前記勾配情報を前記単一の燃料推定式に組み込んで前記車両の燃料消費量を推定することを特徴とする請求項2に記載の燃費推定装置。 - エンジンが可動した状態における前記車両の停止時における燃料消費量に基づく係数と、前記車両の加速時における消費燃料に基づく係数と、前記車両の走行時に生じる空気抵抗および転がり抵抗に基づく係数と、が記録されたデータベースを備え、
前記取得手段は、前記データベースからそれぞれの前記係数を読み出すことを特徴とする請求項2に記載の燃費推定装置。 - 前記データベースは、前記係数を車種別に記録しており、
前記取得手段は、前記車両の車種に適合する前記係数を取得することを特徴とする請求項5に記載の燃費推定装置。 - 前記データベースは、前記係数を排気量および車重別に記録しており、
前記取得手段は、前記車両の排気量および車重に適合する前記係数を取得することを特徴とする請求項5に記載の燃費推定装置。 - 前記データベースは、前記係数をモード燃費別に記録しており、
前記取得手段は、前記車両の概算燃費に適合する前記係数を取得することを特徴とする請求項5に記載の燃費推定装置。 - 前記車両の走行時における実際の燃料消費量(以下、「実燃費量」という)情報を取得する実燃費量情報取得手段と、
前記実燃費量情報取得手段によって取得された前記実燃費量情報に基づいて、前記単一の燃料推定式を補正する補正手段と、を備え、
前記燃費推定手段は、前記補正手段によって補正された前記単一の燃料推定式を用いて前記燃料消費量を推定することを特徴とする請求項2に記載の燃費推定装置。 - 前記補正手段は、前記燃費推定手段によって推定された前記燃料消費量と前記実燃費量との比較値と、前記走行時における前記車両の走行状態と、に基づいて前記単一の燃料推定式を補正することを特徴とする請求項9に記載の燃費推定装置。
- 前記補正手段は、前記燃費推定手段によって推定された前記燃料消費量と前記実燃費量との比較値と、前記車両が走行した道路の種別と、に基づいて前記単一の燃料推定式を補正することを特徴とする請求項9に記載の燃費推定装置。
- 車両の燃料消費量を推定する燃費推定方法において、
取得手段により、エンジンが可動した状態における車両の停止時における燃料消費量に基づく係数を第一燃料消費情報として取得し、前記車両の加速時における消費燃料に基づく係数を第二燃料消費情報として取得し、前記車両の走行時に生じる空気抵抗および転がり抵抗に基づく係数を第三燃料消費情報として取得し、エンジンのトルク特性と伝達効率に基づく車両に共通の二つの定数を取得する取得工程と、
前記第一燃料消費情報として取得された係数と、前記第二燃料消費情報として取得された係数と、前記第三燃料消費情報として取得された係数と、前記二つの定数とを含んだ単一の燃料推定式に基づいて、前記車両の走行時における単位時間当たりの燃料消費量を燃料推定手段により推定する燃料推定工程と、
を含むことを特徴とする燃費推定方法。 - 請求項12〜14のいずれか一つに記載の燃費推定方法をコンピュータに実行させることを特徴とする燃費推定プログラム。
- 請求項15に記載の燃費推定プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータに読み取り可能な記録媒体。
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