JP5419186B2

JP5419186B2 - 省エネルギー走行車両の走行可能距離およびエネルギー消費量推定方法

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Description

本願発明は、理論的根拠を明確にしての、又エンジンあるいはモータ等の車両駆動形態を問わない、省エネルギー走行制御方法、および本願発明による省エネルギー走行制御車両における走行可能距離あるいはエネルギー消費量の推定方法に関する。

車両の省エネルギー走行制御方法は種々提案され、また実施されている。しかしこれらの中には、例えば非特許文献１の、加速走行方法に関するもの、加速減速の繰り返し走行に関するもの、あるいは減速走行による効果等、その省エネルギー性能の理論的あるいは実験的根拠の不明確なもの、また、特許文献１、あるいは特許文献２の如くその適用可能範囲がハイブリッド車両等限定された車両駆動形態に関するものが多い。
また、電気自動車では積載可能なバッテリーの容量制限から、走行可能距離が不十分であるという問題を抱えており、この対策として、バッテリー残エネルギーでの走行可能距離を知ることが必須となっている。
上記バッテリー残エネルギーでの走行可能距離推定方法として、ドライバーの運転状態（等速運転、通常運転、急加速、急減速、アイドリング、空ぶかし）等の運転挙動毎の燃料消費量割合から燃料消費量、あるいは走行可能距離、を求める方法（非特許文献３）、あるいは、車両側からバッテリー残量、車両の速度・加速度を取得し、あらかじめシステムに入力した車両重量等、から走行抵抗等を算出し、かつエネルギー回生効率等も考慮して、消費エネルギー量の推定を行う方法（非特許文献２）等が提案されている。
しかしこれらの方法には、あらかじめ採取しておくべきデータの種類の多さ、あるいはエネルギー消費量演算に入力すべきデータ量の多さ等、演算・処理が複雑かつその結果の精度が不十分さ等の問題がある。

特開２０００−００８９０２特開２００７−１８７０９０特開２０１１−０４６２７２特願２０１２−１２５５５３

ECCJ省エネルギーセンター「エコドライブ１０のすすめ」安土他「ＥＶの走行可能範囲を予測するナビシステム」PIONEER R&D（Vol.20、NO.1/2011）矢木他「エコドライブ診断システム"DriveManager"の開発」NEC技報、Vol.61 No.1/2008

本願発明は、車両走行による省エネルギー効果の理論的根拠が明確であり、かつエンジン、モータ、あるいはエンジン・モータハイブリッド等の車両駆動形態の如何を問わずに適用できる省エネルギー走行制御方法、
および、燃料消費量あるいは走行可能距離推定方法に関し、従来の問題点を解決して、電気自動車のみならず、回生制動機能を付加したガソリンエンジン車、ディーゼルエンジン車等の車両にも適用できる、簡易でかつ高精度な推定方法に関する。

以下に車両の走行抵抗とエネルギーの関係を、車両の走行形態毎に、明確化する。
平坦路を走行する車両の走行抵抗は（数１）で示される。
（数１）
Ｒ＝Ｒr ＋Ｒa ＋Ｒi
ここで、
Ｒ：走行抵抗
Ｒr ：転がり抵抗
＝μr・ｍ・ｇ
＝Ｋ1
μr ：転がり抵抗係数
ｍ：車両質量（kg）
（乗員および車両積載物の質量を含む）
ｇ：重力加速度（m／sec²）
ｍ・ｇ：車両重量（kg・m／sec²）
Ｒa ：空気抵抗
＝μa ・Ａ・ｖ²
＝Ｋ2 ・ｖ²
μa：空気抵抗係数（kg／m³）
Ａ：車両前面投影面積（m²）
ｖ：車速（m／sec）
Ｒi ：加速抵抗
＝（ｍ＋Δｍ）・α
＝Ｋ３
・α
Δｍ：車両回転部分相当質量（kg）
α：加速度（m／sec²）
である。

ここで、走行抵抗中の勾配抵抗については、転がり抵抗に置き換えて考えることができることから、以下においてはこれを除いて説明する。

上記より
・転がり抵抗Ｒr は、車両重量（ｍ・ｇ）に比例する、
・空気抵抗Ｒaは、車両の前面投影面積と車速の二乗の積に比例する、
・加速抵抗はＲi は、車両回転部分相当質量（Δｍ）を含む車両質量（ｍ＋Δｍ）と加速度αの積に比例する、
ことが分かる。

次に走行抵抗に対応して走行に必要なエネルギーについて説明する。
上記走行抵抗に対応しての走行に必要なエネルギーＥは、走行抵抗の距離積分値に比例することから（数２）式で示される。
（数２）
Ｅ＝Ｅr ＋Ｅa ＋Ｅi
＝Ｅ0・∫（Ｋ1＋Ｋ2 ・ｖ² ＋Ｋ3 ・α）dl
= Ｅ0・∫｛（Ｋ1＋Ｋ2 ・ｖ² ＋Ｋ3 ・α）・ｖ｝dt
ここで、
Ｅ：走行エネルギー
Ｅr ：転がり抵抗対応走行エネルギー
Ｅa ：空気抵抗対応走行エネルギー
Ｅi ：加速抵抗対応走行エネルギー
Ｅ0：走行抵抗の走行エネルギー比例係数
ｌ：車両走行距離（m）
＝∫ｖdt
ｔ：車両走行時間（sec）
である。

（数２）式に示す走行抵抗と走行に必要なエネルギーの関係から、以下に各走行形態（加速走行、定速走行、減速走行）による走行に必要なエネルギーの特性を示す。
即ち、加速走行、定速走行、減速走行、およびこれらの複合走行形態における転がり抵抗、空気抵抗、および加速抵抗に対応しての走行に必要なエネルギーを定量化して、走行形態に対応した省エネルギー走行方法を明確化する。

図１に示す走行形態において、先ず時刻ｔ＝ｔ0から時刻ｔ＝ｔ1 までの間の加速度
αaでの加速走行について考える。
時刻ｔ＝ｔ0 から時刻ｔ＝ｔ1 までの間、加速度αaで加速走行した場合の走行に必要なエネルギーＥ01は、（数３）式の如く書くことができる。
ここで、
ｖc ：定速走行速度（設定速度）
ｌ1 ：加速走行距離
＝ｖc・（ｔ1−ｔ0 ）／２
である。

（数３）式より、時刻ｔ＝ｔ0 から時刻ｔ＝ｔ1 までの間加速度αaで等加速度走行した場合の走行に必要なエネルギーＥ01は、
・転がり抵抗（＝Ｋ1）と、加速走行の結果到達した速度ｖ＝ｖcにおける空気抵抗
（＝Ｋ2・ｖc² ）の１／２、即ち速度０時と速度ｖc時の空気抵抗平均値、の和と、加速走行距離ｌ1の積と、
・加速走行の結果到達した速度ｖ＝ｖcにおける車両の保有する運動エネルギー
（＝（Ｋ3・ｖc²／２））の、
和に比例することが分かる。

但し、時刻ｔ0〜ｔ1 間の走行、即ち距離ｌ1走行、に消費されるエネルギーは、転がり抵抗および空気抵抗に対応するエネルギー分だけであり、加速エネルギー、即ち車速ｖがｖc 到達時に車両の有する運動エネルギー｛Ｅ0・（Ｋ3・ｖc²／２）｝、は減速時まで保存される。

つぎに図１に示す走行形態において、時刻ｔ＝ｔ1から時刻ｔ＝ｔ2 までの間の車速ｖ＝ｖcでの定速走行について考える。
時刻ｔ＝ｔ1から時刻ｔ＝ｔ2 までの間車速ｖ＝ｖcで定速走行した場合の消費エネルギーＥ12は、（数４）式の如く書くことができる。
ここで、
ｌ2 ：定速走行距離
＝ｖc・（ｔ2 −ｔ1）
である。

（数４）式より、時刻ｔ＝ｔ1から時刻ｔ＝ｔ2 までの間速度ｖ＝ｖc で定速走行した場合の走行に必要なエネルギーＥ12は、
・転がり抵抗（＝Ｋ1）と空気抵抗（＝Ｋ2・ｖc²）の和と、定速走行距離ｌ2の積、に比例することが分かる。

ここで、図２a に示す如く、地点Ｐ0 から地点Ｐ2 まで加速度αa1 で加速した場合の消費エネルギーＥ1と、地点Ｐ0 から地点Ｐ1 まで加速度αa2 で加速し、地点Ｐ1において速度ｖc に達した後は速度ｖc の定速で地点Ｐ2 まで走行した場合の消費エネルギーＥ2 を比較する。
（数５）
Ｅ1 ＝Ｅ0・［｛Ｋ1 ＋（Ｋ2・ｖc²／２）｝・Ｄ1 +（Ｋ3・ｖc²／２）］
（数６）
Ｅ2 ＝Ｅ0・［｛Ｋ1 ＋（Ｋ2・ｖc²／２）｝・Ｄ2 +（Ｋ3・ｖc²／２）］

+Ｅ0・［｛Ｋ1 ＋（Ｋ2・ｖc²）｝・Ｄ3
従って
（数７）
Ｅ2 −Ｅ1 ＝Ｅ0・（Ｋ2・ｖc²／２）・Ｄ3

即ち、Ｅ2 はＥ1 より速度ｖc での走行時の空気抵抗の１／２と定速走行距離Ｄ3の積分だけ、消費エネルギーが多くなる、言い換えれば、加速走行は加速度が小さければ小さいだけ、定速走行距離Ｄ3 が短くなることから、消費エネルギーは小さくなると言える。
上記事実より、加速走行は、許容できる範囲で、即ち交通流の安定・安全に支障を及ぼさない範囲で、最小加速度で行うことが省エネルギー走行のポイントであると言える。
但し、転がり抵抗に比して速度ｖc 時の空気抵抗値が小さい場合は、上記Ｅ1とＥ2 の差のＥ1 あるいはＥ2 に対する割合は小さくなる、即ち加速度による消費エネルギーへの影響は小さくなる。

つぎに図１に示す走行形態における時刻ｔ＝ｔ2から時刻ｔ＝ｔ3 までの間の減速度αdでの減速走行について考える。
時刻ｔ＝ｔ2から時刻ｔ＝ｔ3 までの間減速度αd （αd ＜０）で定減速度走行し、時刻ｔ＝ｔ3 で停止（ｖ＝０）する場合の必要なエネルギーＥ23は、下記の如く書くことができる。
ここで、
Ｋ3’ ＝（ｍ＋Δｍ’）
Δｍ’ ：減速時の車両回転部分相当質量、（Δｍ’
＜Δｍ）、（kg）
ｖc ＝−αd ・（ｔ3 −ｔ2）
ｌ3 ：減速走行距離
＝｛ｖc・（ｔ3 −ｔ2）／２｝
である。

上記より、時刻ｔ＝ｔ2から時刻ｔ＝ｔ3 までの間減速度αdで減速度走行する場合、の走行に必要なエネルギーＥ23は、
・転がり抵抗（＝Ｋ1）と減速走行開始時の速度ｖ＝ｖcにおける空気抵抗（＝Ｋ２・ｖc² ）の１／２の和と、減速走行距離ｌ3の積、と
・減速走行開始時の速度ｖ＝ｖcにおいて車両の保有していた運動エネルギー（＝（Ｋ3’ ／２）・ｖc²）
の差に、
比例することが分かる。

従って（数８）式においてエネルギーＥ23＜０となる場合には、走行抵抗による減速（惰性走行）に加えて摩擦制動あるいは回生制動による減速によってＥ23＝０としなければならないことがわかる。
即ち、（数８）式に摩擦制動あるいは回生制動も含めると（数９）式の如く書き直すことができる。
（数９）
（Ｋ3’・ｖc ² ／２）］＝Ｅ0・［｛Ｋ1 ＋（Ｋ2・ｖc ² ／２）｝・ｌ3＋Ｅf ＋Ｅrs
ここで、
Ｅf ：摩擦制動によって消費されるエネルギー
Ｅrs ：回生制動によって蓄積されるエネルギー
である。

即ち、減速走行開始時に車両の有していた運動エネルギーの最も効率的な減速走行への利用方法は、減速中に運動エネルギーが走行抵抗（転がり抵抗＋空気抵抗）によってすべて消費されるような走行、言い換えれば、図２bの地点Ｐ3 から地点Ｐ5 までの惰性走行可能距離ｌ3（図２bにおける走行距離Ｄ４）の間を惰性走行のみによる（摩擦制動による運動エネルギーの熱変換、あるいは回生制動による運動エネルギーの一部を後の走行エネルギーに供するための蓄積、を伴わない）走行、即ちｌ3＝Ｄi （Ｄi ：惰性走行可能距離）、かつＥf ＝Ｅrs ＝０、なる走行、であると言える。
（ここで上記惰性走行可能距離算出方法は、例えば、特許文献３、特許文献４に記載されているのでここでの惰性走行可能距離算出方法の説明は省略する。）

しかし図２bの地点Ｐ3 から惰性走行を行わずに、地点Ｐ3 〜地点Ｐ4 までの間定速走行を継続した後、地点Ｐ4 から地点Ｐ5 までの間減速走行した場合は、地点Ｐ4時点で減速走行開始時に車両の有している運動エネルギー（Ｋ3’・ｖc²／２）は、地点Ｐ4 〜地点Ｐ5 間の走行抵抗によって消費されるエネルギー｛Ｅ0・［｛Ｋ1 ＋（Ｋ2・ｖc²／２）｝・Ｄ6 ｝に加えて摩擦制動によって消費されるエネルギー分Ｅf’ および回生制動によって蓄積されるエネルギー分Ｅrs’ の総和、即ち（数１０）式となる。
（数１０）
（Ｋ3’・ｖc²／２）＝Ｅ0・［｛Ｋ1 ＋（Ｋ2・ｖc²／２）｝・Ｄ6＋Ｅf’ ＋Ｅrs’
となる。
従って、地点Ｐ3 〜Ｐ5 間の惰性走行によって消費されるエネルギーと、地点Ｐ4 〜地点Ｐ5 間の減速走行によって消費されるエネルギーは、ともに減速開始時の運動エネルギー（Ｋ3’・ｖc²／２）となり、地点Ｐ3 〜Ｐ5 間の惰性走行によって消費されるエネルギーよりも地点Ｐ3 〜Ｐ4 間等速走行をした後地点Ｐ4 〜地点Ｐ5 間減速走行する場合の消費エネルギーは地点Ｐ3 〜Ｐ4 間等速走行に必要なエネルギー分｛Ｅ0・（Ｋ1 ＋Ｋ2・ｖc²）・Ｄ5 ｝だけ余分に必要となる。
但し、地点Ｐ4 〜地点Ｐ5 間の減速走行を、惰性走行に余るエネルギー分を摩擦制動に
よって消費せず、即ち（数１０）式においてＥf’ ＝０とし、高回生効率な回生制動走行によって、即ち（数１０）式におけるＥrs’ として、回収することができれば、その回収エネルギー分は、減速走行終了後の走行（加速走行、あるいは定速走行）等に活用でき、摩擦制動の場合の如き大きなエネルギー損失とはならない。

以上の減速走行方法を整理すると、
・減速走行は、惰性走行による減速走行、従って、停止目標地点までの減速走行は目標地点の上流惰性走行可能距離地点から目標地点に向けて惰性走行を行うこと、が最も効率的な減速度走行である。
・上記惰性走行可能距離の一部区間を（例えば図２bの距離Ｄ５の間を）定速走行せざるを得ない場合は、その距離を極力短くすることが肝要である。
・また、停止目標地点への惰性走行減速度αi 以上の減速度αd （｜αi ｜＜｜αd｜）で減速走行を行う場合は、惰性走行に余るエネルギー分を（数１１）式を満足する回生制動減速度αr による回生制動によって（（数１０）式に示すエネルギーＥrs’ として）吸収する。但し回生制動によって吸収不可能な場合は摩擦制動によって吸収する。
（数１１）
αd ＝αi ＋αr

ここで、回生制動の方法は、極力効率の高い回生制動、例えば、エンジン駆動車両においてはフライホイールの如く運動エネルギーを電気エネルギーに変換することなく直接機械エネルギーとして回生する制動、また電気自動車等回生時運動エネルギーを電気エネルギーに変換せざるを得ない場合には、回生効率の高い大容量キャパシター等への回生充電・放電による方法、とすることが望ましい。

上記走行形態と走行抵抗、消費エネルギーの関係より以下の事実が分かる。
・転がり抵抗による消費エネルギーは、転がり抵抗値と走行距離の積に比例する。
・空気抵抗による消費エネルギーは、平均走行速度の二乗と走行距離の積に比例する。
・加速走行時の加速度と消費エネルギーの関係は、通常の加速度の範囲内であれば、可速度値に依存しない、即ち単位加速走行距離あたりの消費エネルギーは一定である。
・減速時、車両の有する運動エネルギーの最も有効な走行方法は惰性走行である。
言い換えれば、車両の有する運動エネルギーの最も非効率的な（損失の大きな）走行方法は摩擦制動による減速走行である。
従って、惰性走行による減速に余る運動エネルギーは、極力回生効率の高い回生制動によって吸収する。但し回生制動にも余る運動エネルギーは摩擦制動によって吸収する。

上記より、車両の最も有効なエコ走行方法は下記の如くであると言える。
・加速走行時の加速度αa を許容できる範囲で極力低減する。
・減速は減速時車両の有している運動エネルギーを最大限惰性走行に利用して行う。即ち停止点までの減速走行は停止点上流の最大惰性走行可能距離地点からの惰性走行により行う。但し走行中減速度αdを惰性走行減速度αi以上（｜αi ｜＜｜αd｜）とする減速走行の必要があるときは差分の減速度（αd−αi ）を回生効率の高い回生制動（減速度：αr ）から得て減速度αd （＝αi ＋αr ）での減速走行を行う。

ここで、惰性走行とは、理想的には、エンジン、モータ等の車両駆動体における駆動力発生の為のエネルギー消費を停止するとともに、車両駆動体駆動力の駆動輪への伝達を遮断することによって、その時点で車両の有している運動エネルギーを走行抵抗に打ち勝っての車両駆動に効率的に活用する走行状態をいう。
従って車両が惰性走行する際の減速度（惰性走行減速度αi ）と車両の走行抵抗Ｒは比例関係にあると言える。
但し、減速走行を惰性走行減速度以上の減速度で行わなければならない状態、即ち制動を行わなければならない状態においては、上記理由により、回生制動、摩擦制動の優先順位で制動を行うものとする。言い換えれば、制動は、省エネルギー走行の観点からは、極力回生制動を主体で行い、運動エネルギーを摩擦熱に変換する、即ちエネルギー損失となる摩擦制動は緊急やむを得ない状態での安全対策として使用するものとする。

上記省エネルギー走行制御を行う車両においては、下記の如く、車両の有しているガソリン量あるいは蓄電量等の残エネルギー量による走行可能距離の推定も可能である。

図１に示す走行形態における時刻ｔ0 〜ｔ3 間の消費エネルギーはＥt は、（数１２）式で示すことができる。
（数１２）
Ｅt ＝Ｅ0 ・［｛Ｋ1 ＋（Ｋ2・ｖc²／２）｝・ｌ1 ＋（Ｋ1 ＋Ｋ2・ｖc²）・ｌ2
＋｛K1＋（Ｋ2・ｖc²／２）｝・ｌ3］
=Ｅ0 ・｛（Ｋ1 ＋Ｋ2・ｖc²）・（ｌ1＋ｌ2＋ｌ3）−（Ｋ2・ｖc²／２）・（ｌ1＋ｌ3）｝
ここで、
Ｋ1 ＞（Ｋ2・ｖc²／２）
かつ
ｌ2 ＞ｌ1＋ｌ3
の場合は、
（数１３）
Ｅt ≒Ｅ0 ・｛（Ｋ1 ＋Ｋ2・ｖc²）・（ｌ1＋ｌ2＋ｌ3）｝
となる。

上記より、車両の有するガソリンあるいは蓄電量等のエネルギー残量での走行可能距離Ｄaは下記手順により推定することができることが判る。
・先ず車両走行の標準状態（標準走行速度ｖs 、標準走行抵抗Ｒs ）を設定し、標準状態における単位走行距離当たりの消費エネルギーＥsを事前に特定しておく。
・次に走行可能距離を推定すべき、車両状態（平均走行速度ｖab、走行抵抗Ｒ、残エネルギー量Ｅl ）を特定する。
・（数１４）式から走行可能距離Ｄaを推定する。

（数１４）
Ｄa＝Ｅl ／｛（Ｒ／Ｒs ）・Ｅs ｝
ここで、
Ｅl ：車両の有するガソリンあるいは蓄電量等のエネルギー残量
Ｅs ：標準状態における単位走行距離当たりの消費エネルギー
Ｒs ：標準走行抵抗
＝Ｒrs ＋Ｒas
Ｒrs ：標準転がり抵抗（標準車両質量ｍs時の転がり抵抗）
Ｒas：標準空気抵抗（標準走行速度ｖs時の空気抵抗）
Ｒ：走行可能距離を推定すべき車両の走行抵抗
＝Ｒr ＋Ｒa
Ｒr ：走行可能距離を推定すべき車両の転がり抵抗（＝（ｍs＋Δｍa）・Ｒrs ）
Ｒa ：走行可能距離を推定すべき車両の空気抵抗（＝（ｖab／ｖs）² ・Ｒas ）
ｖab ：走行可能距離を推定すべき車輛の走行区間内平均走行速度
Δｍa：標準車両質量に付加される質量（乗員、荷物等の増加分）
である。

上記の如く推定した走行可能距離Ｄaは、走行可能距離を推定すべき走行状態における、省エネルギー走行制御方法での、最大走行可能距離となる。
但し、特に電気自動車において走行以外、例えばエアコン、前照燈等にエネルギーを使用する場合は、それも考慮に入れる必要がある。
ここで、省エネルギー走行制御方法とは、前記の如く、下記状態での走行制御方法を言う。
・許容最下限加速度での加速走行、
・速度ｖc での定速走行、但し定速走行の間加速走行を行った場合は、前記加速走行による運動エネルギー増加分は惰性走行によって消費する。
・惰性走行による停止目標地点への惰性走行可能距離Ｄiの減速走行、但し、惰性走行減速度に余る減速度での減速走行は、回生制動による減速走行とする。

また、電気自動車のバッテリーを家庭用電源に使用する場合においても、バッテリーの効率的利用方法を設定する、すなわち、電気自動車の使用予定（走行予定距離Ｄp ）に対応した形でバッテリーへの充電あるいはバッテリーからの家庭用への給電量の制御を行うことも可能となる。
即ち、（数１４）式を変形した（数１５）式より、走行予定距離Ｄp 走行に必要なエネルギー量Ｅd を求めることによって、大容量バッテリー残エネルギー量Ｅl 中から家庭用に給電可能なエネルギー量を正確に推定し、大容量バッテリー残エネルギーの家庭用等への効率的活用が可能になる。
（数１５）
Ｅd ＝Ｄp ・｛（Ｒ／Ｒs ）・Ｅs ｝

本願発明、即ち、
・加速走行は許容可能な範囲での最低加速度での走行とする、
・停止点までの減速走行は停止点上流惰性走行可能距離の地点から惰性走行によって行う、但し惰性走行減速度αi に余る減速度αd での減速が必要な場合は高効率な回生制動（回生減速度αr ）により（αd −αi ）分を吸収して行う。
ここで、惰性走行減速度αi 、減速度αd 、回生制動減速度αr の関係は
αd ＝αi ＋αr である。
上記走行によって、モータあるいはエンジン等の車両駆動形態にかかわらず、かつ、理論的に明確化された根拠・効果に基づく省エネルギー走行が可能となる。

又、車両の上記省エネルギー走行制御方法による走行時の、走行可能距離推定も可能になる。
この結果、電気自動車において、走行開始前のエネルギー残量による走行可能距離推定は勿論、走行途中における充電の必要有無、充電すべき場所（現在地からの距離）の特定、も正確に可能となる。
さらに、電気自動車は勿論、ガソリンエンジン・ディーゼルエンジン車両の運転者は、自己の運転状態のエコ走行度合いを、例えば定速走行中の制動頻度あるいは制動距離の低減、あるいは減速時の惰性走行可能距離走行の可否等によって定量的・具体的に知ることも可能となる。
また、電気自動車のバッテリーを家庭用電源に使用する場合においても、電気自動車の使用予定（走行予定距離）に対応した形でバッテリーへの充電あるいはバッテリーからの家庭用への給電量の制御を行うことも可能となる。

車両の走行形態の説明図、車両の加速走行と消費エネルギーの関係説明図車両の減速走行と消費エネルギーの関係説明図、本願発明による省エネルギー走行制御手順例、本願発明による走行可能距離推定方法手順例、本願発明によるエネルギー消費量推定方法を用いた電気自動車用バッテリーの効率的充・給電制御方法説明図、である。

本願発明を効果的に実施するには、車両は、前記の如く減速時惰性走行が簡易にかつ安全に実行でき、かつ惰性走行減速度以上の減速度が必要な場合、即ち制動が必要な場合、回生制動を効率的に行う機能を有することが望ましい。
例えば、走行中、アクセルオフした場合は直ちに惰性走行状態に移行する、惰性走行で減速度が不足する場合、即ち制動が必要な場合、はブレーキを踏むことによって回生制動を効率的に行う、ただし回生制動で減速度に不足がある場合の緊急時には摩擦制動も含めての必要な制動力による制動を行う、ことができなければならない。

本願発明の第一の実施例として、図３に惰性走行を最大限に活用した、また惰性走行に余る運動エネルギー（回生可能なエネルギー）を効率的に回生制動により蓄積し、後の走行等に活用する、省エネルギー走行制御手順例を示す。
図３において、
３０１は、省エネルギー走行制御手順開始点、
３０２は、車両の走行開始を検知する走行開始検知処理、
３０３は、あらかじめ設定されている許容最小加速度での加速走行を行う加速走行処理、

３０４は、車両の現速度ｖ、現地点−走行目標地点（停止地点）間距離Ｄ情報、および車両走行抵抗Ｒを取り込むｖ・Ｄ検知処理、
３０５は、処理３０４で取り込んだ車両の現速度ｖで惰性走行を行った場合の惰性走行可能距離（惰性走行での到達可能距離）Ｄiを算出する惰性走行可能距離算出処理、
３０６は、処理３０５で算出した惰性走行可能距離Ｄi が、処理３０４で取り込んだ現地点−目標地点間距離Ｄに対して、Ｄi ≧Ｄか否か、即ち現地点から惰性走行で目標地点に到達可能か否かを判定する、惰性走行可否判定処理、
３０７は、処理３０６で現地点から惰性走行で目標地点に到達は否と判定された場合、現走行速度ｖが定速走行設定速度ｖc 以上か否かを判定する速度判定処理、
３０８は、処理３０７で現走行速度ｖが設定速度ｖc 以上であると判定された場合は、速度ｖc での定速走行に移行する定速走行処理、但し、処理３０７で現走行速度ｖが設定速度ｖc 未満であると判定された場合は処理３０３に戻って加速走行処理を継続する。

３０９は、処理３０６でＤi ≧Ｄ、即ち現地点は惰性走行での目標地点到達可能距離範囲内にあると判定された場合、目標地点に所定の速度で到達するためには、制動が必要か否かを、即ち惰性走行減速度αi 以上の減速度での走行が必要か否かを判定する制動判定処理、
３１０は、処理３０９で、目標地点に所定の速度で到達するためには、制動が必要ではない、即ち惰性走行減速度αi 以上の減速度での走行を必要とせず、と判定された場合惰性走行を行う惰性走行処理、
３１１は、処理３０９で、目標地点に所定の速度で到達するためには、制動が必要である、即ち惰性走行減速度αi 以上の減速度αd （但しαd ＝αi ＋αr ）での減速走行を必要とする、と判定された場合惰性走行減速度αi に回生制動減速度αr を加えて回生制動減速度αr の調整により減速度αd での減速走行を行う回生制動走行処理、

３１２は、処理３１０あるいは処理３１１の結果、車両が目標地点に到達した、即ちＤ＝０地点に到達したか否かを判定する目的地到達判定処理、
３１３は、処理３１２で車両が目的地点に到達したと判定した場合は車両の停止を行う車両停止処理、
３１４は、省エネルギー走行制御手順終了点、
である。
以上の如く車両の加速、定速、および減速走行処理を行うことによって、車両は無駄な加速エネルギーを使わずに、又加速の結果として車両が蓄積した運動エネルギーを最大限車両の走行（惰性走行）に活用した走行、あるいは惰性走行に余る運動エネルギーは回生制動によって以後の走行に役立てるよう蓄積する走行、即ち省エネルギー走行が可能となる。

次に本願発明の第２の実施例として、本願発明の省エネルギー走行制御方法を採用した車両における走行可能距離推定操作手順例を示す。
図４において、
４０１は、走行可能距離推定操作開始点、
４０２は、走行可能距離推定を行うべき車両の走行抵抗特定に必要な車両標準状態設定操作処理である。
ここで標準状態設定とは、車両の標準走行速度、車両運転者重量・積載荷重を含む標準車両質量等から定まる標準走行抵抗Ｒs、および前記標準走行抵抗Ｒsでの走行時の単位走行距離当たりのエネルギー消費量Ｅs、設定を言う。
４０３は、走行可能距離推定を行うべき車両の残エネルギー量Ｅl設定および実走行抵抗特定に必要な実走行条件設定の操作処理、
ここで実走行抵抗特定に必要な実走行条件設定とは、実走行平均速度ｖab、車両乗員荷重・積載荷重を含む実車両質量等から定まる実走行抵抗の設定を言う。

４０４は、上記標準状態および実走行条件から（数１３）式を用いての走行可能距離Ｄaを算出する走行可能距離算出処理、
４０５は、設定走行速度ｖ＝ｖc となるような走行開始処理、
４０６は、走行開始後の走行距離Ｄnの計測・表示および処理４０４で算出した走行可能距離Ｄaの表示を行う走行距離計測・表示処理、
４０７は、走行開始後のエネルギー消費量Ｅcの計測・表示および走行開始前の残エネルギー量Ｅrの表示を行うエネルギー消費量計測・表示処理、

４０８は、走行距離から車両が目的地到着か否かの判定を行う、目的地到着判定処理、
４０９は、処理４０８で車両が目的地に到着したと判定した場合は走行停止する走行停止処理、
４１０は、上記一連の走行可能距離推定および走行支援処理を終了する処理終了点、
である。

上記の如き手順により、車両の残エネルギーに対応した本願発明の省エネルギー走行による走行可能距離Ｄaの算出が可能になる。

次に本願発明の第３の実施例として、上記第２の実施例による走行可能距離推定方法を応用した、電気自動車用大容量バッテリー充電エネルギーの家庭用への有効利用の為のバッテリー充・給電制御方法について、図５を用いて説明する。
図５において、
５０１は、電気自動車用大容量バッテリー充・給電制御処理手順の開始点、
５０２は、現時刻が夜間電力時間帯か否かを判定する夜間電力時間帯判定処理、
５０３は、処理５０２で現時刻が夜間電力時間帯であると判定した場合大容量バッテリーが満充電状態か否かを判定する充電終了判定処理、
５０４は処理５０３で大容量バッテリーがまだ満充電に達していないと判定した場合は充電を継続する充電制御処理、

５０５は、処理５０２において現時刻が夜間電力時間帯ではない、又処理５０３で大容量バッテリーは満充電状態にある、即ち大容量バッテリーは充電中ではないと判定した場合、現時刻以降次の夜間電力時間帯までの間に本大容量バッテリーを搭載した車両の走行予定距離Ｄpを入力する走行予定距離設定処理、
５０６は、処理５０５で設定された走行予定距離Ｄpと、車両の走行条件（走行抵抗、走行速度等）から、前記（数１４）式を用いて走行予定距離に対応する消費電力量Ｅd を算出する消費電力量算出処理。
５０７は、大容量バッテリーの現充電量即ち残電力量Ｅlを確認する残電力量確認処理、

５０８は、処理５０６で算出した走行予定距離Ｄpに対応する消費電力量Ｅdと処理５０７で確認した残電力量Ｅlから、大容量バッテリー電力から外部に給電可能な電力量（Ｅl −Ｅd ）を算出する給電可能電力量算出処理、
５０９は、処理５０８で算出した給電可能電力量（Ｅl −Ｅd ）が正、即ち外部に給電可能であるか否かを判定する給電可否判定処理、
５１０は、処理５０９で給電可能と判定した場合給電対象に対して給電を行う給電処理、
５１１は、処理５０９において、給電否と判定された場合外部への給電を停止する給電停止処理、
５１２は、電気自動車用大容量バッテリー充・給電制御処理手順の終了点、
である。
上記電気自動車用大容量バッテリー充・給電制御によって、大容量バッテリー充電電力の、家庭用電気器具等電気自動車以外への給電を効果的・効率的に行うことができる。

本願発明によって、電気自動車は勿論、ガソリンエンジン車あるいはディーゼルエンジン車等エンジン駆動形態にかかわらず、かつ理論的根拠の明確な走行制御方法による、省エネルギー走行を実現することができる。
また、本願発明による省エネルギー走行を実行した場合の、車両の有している残エネルギーによる走行可能距離の算出も可能となる。

Ｒ：走行抵抗
Ｒr ：転がり抵抗
＝μr・ｍ・ｇ
＝Ｋ1
μr ：転がり抵抗係数
ｍ：車両質量（kg）
（乗員および車両積載物の質量を含む）
ｇ：重力加速度（m／sec²）
ｍ・ｇ：車両重量（kg・m／sec²）
Ｒa ：空気抵抗
＝μa ・Ａ・ｖ²
＝Ｋ2 ・ｖ²
μa：空気抵抗係数（kg／m³）
Ａ：車両前面投影面積（m²）
ｖ：車速（m／sec）
Ｒi ：加速抵抗
＝（ｍ＋Δｍ）・α
＝Ｋ３
・α
Δｍ：車両回転部分相当質量（kg）
α：加速度（m／sec²）

Ｅ：走行エネルギー
Ｅr ：転がり抵抗対応走行エネルギー
Ｅa ：空気抵抗対応走行エネルギー
Ｅi ：加速抵抗対応走行エネルギー
Ｅ0：走行抵抗の走行エネルギー比例係数
ｌ：車両走行距離（m）
＝∫ｖdt
ｔ：車両走行時間（sec）
Ｋ3’ ＝（ｍ＋Δｍ’）
Δｍ’ ：減速時の車両回転部分相当質量、（Δｍ’
＜Δｍ）、（kg）
Ｅf ：減速走行時、摩擦制動によって消費されるエネルギー
Ｅrs ：減速走行時、回生制動によって蓄積されるエネルギー
Ｅl ：車両の有するエネルギー残量
Ｅs ：標準状態における単位走行距離当たりの消費エネルギー
Ｅd ：走行予定距離Ｄp 走行による消費エネルギー

Ｒs ：標準走行抵抗
＝Ｒrs ＋Ｒas
Ｒrs ：標準転がり抵抗（標準車両質量m時の転がり抵抗）
Ｒas：標準空気抵抗（標準走行速度ｖs時の空気抵抗）
Ｒ：走行可能距離を推定すべき車両の走行抵抗（但し平均走行速度ｖab時）
＝Ｒr ＋Ｒa
Ｒr ：走行可能距離を推定すべき転がり抵抗（＝（ｍ＋Δｍ）・Ｒrs ）
Ｒa ：走行可能距離を推定すべき空気抵抗（＝（ｖab／ｖs）² ・Ｒas ）
Ｄi ：惰性走行可能距離
Ｄa ：残エネルギーＥlによる走行可能距離
Ｄp ：走行予定距離

Claims

省エネルギー走行車両の走行可能距離Ｄaを、下記算式により推定することを特徴とする、省エネルギー車両の走行可能距離推定方法。
Ｄa＝Ｅl ／｛（Ｒ／Ｒs）・Ｅs ｝
ここで、
Ｅl ：使用可能エネルギー残量
Ｅs ：車両が、標準走行条件で定速走行した場合の単位走行距離当たりの消費エネルギー量、
Ｒs ：車両の標準走行条件（走行速度ｖs、車両質量ｍs ）走行時の走行抵抗、
Ｒ：走行可能距離Ｄaを推定すべき車両の（平均走行速度ｖab 、車両質量
（ｍｓ＋Δｍa ）での）、走行抵抗である。
大容量バッテリーを有する省エネルギー走行電気自動車が次の充電までの間に予定している走行距離Ｄp 走行に必要な電力量Ｅdを、下記式より算出し、大容量バッテリー現充電電力量Ｅl から前記走行に必要な電力量Ｅd を差し引いた電力量（Ｅl−Ｅd ）を大容量バッテリーの次の充電までの間の電気自動車以外への給電可能電力量とすることを特徴とする、省エネルギー走行車両のエネルギー消費量推定方法。
Ｅd ＝｛（Ｒ／Ｒs）・Ｅs ｝・Ｄp
ここで、
Ｅs ：車両が、標準走行条件で定速走行した場合の単位走行距離当たりの消費エネルギー量、
Ｒs ：車両の標準走行条件（走行速度ｖs、車両質量ｍs ）走行時の走行抵抗、
Ｒ：走行可能距離Ｄaを推定すべき車両の走行抵抗（平均走行速度ｖab 、車両質量
（ｍｓ＋Δｍa ）での）走行抵抗、
Ｄp：電気自動車が次の充電までの間に予定している走行距離
である。