JP6081902B2 - 走行経路案内装置、走行経路案内システム、走行経路案内方法およびプログラム - Google Patents
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Description
電気自動車の出発地から目的地までの走行経路を算出する技術として、出発地と目的地の情報だけでなく、電気自動車の電力残量や充電設備の位置情報を考慮して、必要に応じて充電設備の経由を含む走行経路を算出する方法が知られている(例えば、特許文献1)。
即ち、本発明にかかる走行経路案内装置は、電気自動車の現在地情報、目的地情報、電力残量及び電力残量回復施設に係る情報に基づいて、現在地から目的地までの走行経路を算出する走行経路算出部と、前記走行経路算出部が算出した走行経路を含む地域を、複数の局所地域に分割する地域分割部と、前記地域分割部が分割した局所地域それぞれについて、電力消費に係る監視変数に対する制約条件を決定する制約条件決定部と、走行中の電気自動車について、該電気自動車の位置を含む前記局所地域に対応する前記監視変数を監視し、前記監視変数の値が前記制約条件を逸脱した場合に前記走行経路算出部へ走行経路の算出を要求する再算出判定部とを備え、前記再算出判定部は、前記局所地域に進入した時点を基準とする現在の前記監視変数の値が、前記制約条件を逸脱した場合に前記走行経路の算出を要求することを特徴とする。
このような特徴の走行経路案内装置は、各局所地域において監視変数の値が制約条件を逸脱した場合にのみ走行経路の再算出を行う。
これにより、走行経路案内装置は、各局所地域において過大な電力消費や走行時間の長期化が発生した場合に、走行経路の再算出を行う。
これにより、走行経路案内装置は地域分割部における計算負荷を抑制できる。
これにより、走行経路案内装置は地域分割部における計算負荷を更に抑制できる。
これにより、走行経路案内装置は地域分割部における計算負荷を更に抑制できる。
これにより、走行経路案内装置は、各局所地域における制約条件の決定をより適切に行うことができる。
これにより、走行経路案内装置は、走行経路の静的な状況と動的な状況の両方を考慮して地域分割を行うことができる。
これにより、走行経路案内装置は、電気自動車が走行経路から過大に外れた地域を走行している場合に走行経路の再算出を行う。
これにより、走行経路案内装置は、電気自動車の運転手の特性に応じてより適切に制約条件を決定することができる。
図1は本発明における第1実施形態の走行経路案内装置の全体構成を示す図である。走行経路案内装置100は、目的地情報入力受付部101、現在地情報算出部102、電力残量算出部103、プロバイダ情報受信部104、走行経路案内処理部111、記憶部112、走行経路算出部121、地域分割部122、制約条件決定部123、再算出判定部124、表示部131とを備えている。
また、走行経路案内装置100は、センサ類141、バッテリ142、プロバイダ143と接続されている。
尚、走行経路案内装置100は、車両に設置された車載器に含まれる装置である。
センサ類141は、各種NSS(Navigation Satellite System)アンテナや加速度センサ、角速度センサ等の現在地情報を算出するのに有用な情報を測定する機器類である。センサ類141は、その測定値を随時現在地情報算出部102へ出力する。
プロバイダ143は、事故や工事、渋滞等の道路状況を含む道路交通情報と、電気自動車の充電設備やバッテリ交換施設、車両交換施設等の位置情報や利用状況等を含む電力残量回復施設情報とを配信する。
また、走行経路案内処理部111は、走行経路算出部121、地域分割部122、制約条件決定部123、再算出判定部124に対して、それぞれの動作を指示したり、それぞれの動作に必要な情報を記憶部112から出力したり、それぞれの動作の結果出力される情報を受け取り、必要に応じて記憶部112へ記憶したりする。
また、走行経路案内処理部111は、表示部131へ記憶部112に記憶された情報を適宜出力する。
また、記憶部112は予め、地図情報を記憶している。
尚、電力消費に係る監視変数とは、電気自動車の電力消費と相関を持つ変数全般を指す。
ここで、走行経路算出部121の動作について、図3を参照して説明する。図3は走行経路算出部121の動作フローチャートである。
走行経路算出部121は、走行経路案内処理部111から目的地情報、現在地情報、電力残量、電力残量回復施設情報及び地図情報とを受け取る(S101)。このとき、走行経路案内処理部111は、現在地情報算出部102より現在地情報を取得する。目的地情報や現在地情報は、一例としては目的地、現在地の座標(緯度、経度)を示す。また走行経路案内処理部111は、電力残量算出部103より電力残量を取得する。また走行経路案内処理部111は、電力回復施設情報および地図情報を記憶部112から取得する。
そして、走行経路算出部121は、現在地情報が示す座標と目的地情報が示す座標とを結ぶ走行経路を、ダイクストラ法等の公知の手法により算出する(S103)。このとき、走行経路算出部121は、目的地情報や現在地情報だけでなく、電力残量や電力残量回復施設情報等の情報を考慮する。これにより、走行経路算出部121は、電気自動車が電力切れを起こすことなく目的地までたどり着けるよう、適切に電力残量回復施設を経由する走行経路を算出する。またこのとき、走行経路算出部121は、算出した走行経路を走破するための所要時間と所要電力の値を算出する(S103)。例えば、走行経路算出部121は、算出した走行経路を走行する際の平均速度Vを道路交通情報や走行経路の形状から予測し、それにより走行経路の道のりLを除した値を前述の所要時間Tとして算出する。所要時間Tの算出式は式(1)である。
T=L/V ・・・(1)
P=α・V2+β・sinθ・l ・・・(2)
ここで、αは平均速度Vを消費電力に変換する係数であり、βは道路勾配を消費電力に変換する係数である。式(2)において1項目の「α・V2」は運動エネルギーを表し、2項目の「β・sinθ・l」は位置エネルギーを表している。また式(2)においてθとl(エル)は走行経路の始点と終点から導出される代表値である。例えばθは始点の座標(x1,y1,z1)と終点の座標(x2,y2,z2)を結ぶ直線と地表(平面)との間の成す角度であってよい。またl(エル)は始点と終点の直線距離であってよい。
最後に、走行経路算出部121は、現在地情報、目的地情報、ステップS102で抽出した地図情報、算出した当該地図情報上の走行経路を示す座標情報などを含む走行経路情報と、走行経路を走破するための所要時間と所用電力の値を走行経路案内処理部111へ出力する(S104)。
ここで、地域分割部122の動作について、図4,5を参照して説明する。図4は、地域分割部122の動作フローチャートである。図5(A)は、走行経路情報を示す図である。図5(B)は、局所地域情報を示す図である。
まず、地域分割部122は、走行経路案内処理部111から、走行経路算出部121が出力した走行経路情報を受け取る(S201)。
次に、地域分割部122は、走行経路情報が持つ地図情報全体を、予め定められた数(例えば横に8、縦に8)に等分割する(S202)。
次に、地域分割部122は、等分割して得られた複数の四角形の領域のうち、走行経路の少なくとも一部を内包するもの全てを局所地域と決定する(S203)。図5(B)においては、等分割して得られた複数の四角形の領域は破線で示されており、そのうち実線で囲まれハッチングされている複数の四角形の領域が、決定された局所地域1〜15である。尚、地域分割部122は、各局所地域へ走行経路の経由順に1〜15の識別情報を付番する。
最後に、地域分割部122は、S203で決定した局所地域1〜15が持つ4つ頂点の座標を各局所地域の識別情報と対応付けた情報を走行経路情報へ付加し、それを局所地域情報として走行経路案内処理部111へ出力する(S204)。
まず、制約条件決定部123は、走行経路案内処理部111から、地域分割部122が出力した局所地域情報と、走行経路算出部121が出力した走行経路を走破するための所要時間と所用電力の値を受け取る。
次に、制約条件決定部123は、受け取った所要時間の値を局所地域情報が含む局所地域の数で割り、その結果得られる値を、全局所地域における、監視変数である走行時間に対する制約条件における上限値とする。また、制約条件決定部123は、受け取った所要電力の値を局所地域情報が含む局所地域の数で割り、その結果得られる値を、全局所地域における、監視変数である電力消費量に対する制約条件におけるにおける上限値とする。
最後に、制約条件決定部123は、算出した走行時間と電力消費量に対する制約条件を、走行経路案内処理部111へ出力する。
ここで、再算出判定部124の動作について、図6を参照して説明する。図6は再算出判定部124の動作フローチャートである。
まず、再算出判定部124は、走行経路案内処理部111から、現在地情報と、地域分割部122が出力した局所地域情報と、制約条件決定部123が出力した監視変数である走行時間と電力消費量に対する制約条件を受け取る(S301)。
(a1)現在地が、前回の再算出判定時において現在地を範囲内に含むと判定した局所地域と同一の局所地域、あるいはその次の番号の識別情報に対応する局所地域のいずれにも該当しない場合。
再算出判定部124は、S305において、S304で算出した走行時間と電力消費量がいずれもS301で受け取った制約条件を満たしていると判定した場合には、走行経路の再算出の必要は無いと判定する(S306、S005;No)。そして再算出判定部124は、走行経路の再算出の必要は無いと判定した場合には必要なしを示す信号を走行経路案内処理部111へ出力する(S307)。再算出判定部124は、S305においてS304で算出した走行時間と電力消費量のいずれかがS301で受け取った制約条件を逸脱していると判定した場合、あるいはS302において局所地域情報に含まれる局所地域に現在地が該当しない場合や、S303において現在地が(a1)の条件を満たす場合には、走行経路の再算出は必要であると判定する(S308、S005;Yes)。そして再算出判定部124は、走行経路の再算出の必要が有ると判定した場合には走行経路案内処理部111へ必要ありを示す信号を出力する(S309)。
S306において、再算出判定部124が走行経路の再算出は必要でないと判定した場合(S005におけるNo)、走行経路案内処理部111は、現在地情報と目的地情報を比較して一致するかどうかを判定する(S006)。
S006において、走行経路案内処理部111が現在地と目的地が一致していると判定した場合(S006におけるYes)、走行経路案内装置100は動作を終了する(S007)。
本実施形態の走行経路案内装置100は、地域分割部122と制約条件決定部123の動作において第1実施形態と異なる。
まず、地域分割部122は、走行経路案内処理部111から、走行経路算出部121が出力した走行経路情報を受け取る(S401)。
(a2)該2点間を結ぶ走行経路の全てが、該2点間を結ぶ直線を中心線とした所定の幅を持つ帯状領域の内部に収まる。
(b2)該2点間を結ぶ走行経路において、一定距離以上の渋滞区間が存在しない。
最後に、地域分割部122は、S402で決定した局所地域13〜17が持つ4つの頂点の座標を各局所地域と対応付けた情報を走行経路情報へ付加し、それを局所地域情報として走行経路案内処理部111へ出力する(S403)。
まず、制約条件決定部123は、走行経路案内処理部111から、地域分割部122が出力した局所地域情報と、走行経路算出部121が出力した走行経路を走破するための所要時間と所用電力の値を受け取る。
次に、制約条件決定部123は、受け取った所要時間の値に各局所地域の全局所地域に対する面積分率を乗じた値をそれぞれ算出し、それらを対応する局所地域における、監視変数である走行時間に対する制約条件における上限値とする。また、制約条件決定部123は、受け取った所要電力の値に各局所地域の全局所地域に対する面積分率を乗じた値をそれぞれ算出し、それらを対応する局所地域における、監視変数である電力消費量に対する制約条件における上限値とする。
最後に、制約条件決定部123は、算出した走行時間と電力消費量に対する制約条件を、走行経路案内処理部111へ出力する。
また、本実施形態では、地域分割部122は、走行経路の渋滞状況に応じて地域分割を行うため、走行経路の動的な状況に応じた地域分割を行うことができる。
これらにより、走行経路が、その形状や状況が電力消費に与える影響の特性に応じて分割されるため、各局所地域における再算出判定の妥当性と局所地域数の抑制を両立することができる。
尚、本実施形態では、所定の幅を持つ帯状領域となるように局所地域を決定したが、帯状であることは必須ではなく、例えば所定の長径あるいは短径を持つ楕円状や、所定の幅と高さを持つ立体形状の領域でもかまわない。立体形状の領域となるように局所地域を決定すれば、坂道の高低差等を考慮してより適切に地域分割を行うことができる。
本実施形態の走行経路案内システム200は、第1実施形態における走行経路案内装置100の構成を、電気自動車に搭載される車載器210と電気自動車の運行を管理するための管理センタ装置220に分散して互いを補完するように有し、車載器210と管理センタ装置220の連携によって走行経路案内を実現する。
車載器210は、第1実施形態と同様の目的地情報入力受付部101、現在地情報算出部102、電力残量算出部103及び表示部131と、車載器側走行経路案内処理部211、車載器側記憶部212、車載器側送信部213、車載器側受信部214及び再送信判定部215とを備えている。尚、目的地情報入力受付部101、現在地情報算出部102、電力残量算出部103及び表示部131は、車載器側走行経路案内処理部211が第1実施形態における走行経路案内処理部111に対応する処理部であるものとして第1実施形態と同様に連携して動作する。
管理センタ装置220は、第1実施形態と同様のプロバイダ情報受信部104、走行経路算出部121、地域分割部122及び制約条件決定部123と、管理センタ側走行経路案内処理部221、管理センタ側記憶部222、管理センタ側受信部223及び管理センタ側送信部224とを備えている。尚、プロバイダ情報受信部104、走行経路算出部121、地域分割部122及び制約条件決定部123は、管理センタ側走行経路案内処理部221が第1実施形態における走行経路案内処理部111に対応する処理部であるものとして第1実施形態と同様に連携して動作する。
また、車載器側走行経路案内処理部211は、車載器側送信部213、車載器側受信部214、再送信判定部215に対して、それぞれの動作を指示したり、それぞれの動作に必要な情報を車載器側記憶部212から出力したり、それぞれの動作の結果出力される情報を受け取り、必要に応じて車載器側記憶部212へ記憶したりする。
また、車載器側走行経路案内処理部211は、表示部131へ車載器側記憶部212に記録された情報を適宜出力する。
また、管理センタ側走行経路案内処理部221は、走行経路算出部121、地域分割部122、制約条件決定部123、管理センタ側受信部223、管理センタ側送信部224に対して、それぞれの動作を指示したり、それぞれの動作に必要な情報を管理センタ側記憶部222から出力したり、それぞれの動作の結果出力される情報を受け取り、必要に応じて管理センタ側記憶部222へ記憶したりする。
また、管理センタ側記憶部222は予め、地図情報を記憶している。
つまり、本実施形態における走行経路案内システムは、動作内容については第1実施形態と同一であるが、その動作主体が、S502を境に車載器から管理センタ装置220へ、S506を境に管理センタ装置220から車載器へ移行する点で異なる。
尚、走行経路算出部121、地域分割部122、制約条件決定部123の全てを管理センタ装置220側に配置する必要はなく、その一部のみであっても車載器における計算負荷を抑制することができる。
制約条件決定部123は、1つの監視変数に対して上限値だけでなく下限値も決定してもよいし、下限値のみを決定してもよい。
制約条件決定部123が、走行経路案内処理部111から記憶部112に記憶された現在地情報の履歴を受け取り、その履歴から電気自動車の走行速度の分散を算出し、その分散に比例して制約条件における上限値を大きくしてもよいし、逆に小さくしてもよい。
これにより、電気自動車の運転手の加減速特性に応じてより適切に制約条件を決定することができる。
101・・・目的地情報入力受付部
102・・・現在地情報算出部
103・・・電力残量算出部
104・・・プロバイダ情報受信部
111・・・走行経路案内処理部
112・・・記憶部
121・・・走行経路算出部
122・・・地域分割部
123・・・制約条件決定部
124・・・再算出判定部
131・・・表示部
141・・・センサ類
142・・・バッテリ
143・・・プロバイダ
200・・・走行経路案内システム
210・・・車載器
211・・・車載器側走行経路案内処理部
212・・・車載器側記憶部
213・・・車載器側送信部
214・・・車載器側受信部
215・・・再送信判定部
220・・・管理センタ装置
221・・・管理センタ側走行経路案内処理部
222・・・管理センタ側記憶部
223・・・管理センタ側受信部
224・・・管理センタ側送信部
Claims (13)
- 電気自動車の現在地情報、目的地情報、電力残量及び電力残量回復施設に係る情報に基づいて、現在地から目的地までの走行経路を算出する走行経路算出部と、
前記走行経路算出部が算出した走行経路を含む地域を、複数の局所地域に分割する地域分割部と、
前記地域分割部が分割した局所地域それぞれについて、電力消費に係る監視変数に対する制約条件を決定する制約条件決定部と、
走行中の電気自動車について、該電気自動車の位置を含む前記局所地域に対応する前記監視変数を監視し、前記監視変数の値が前記制約条件を逸脱した場合に前記走行経路算出部へ走行経路の算出を要求する再算出判定部と、を備え、
前記再算出判定部は、前記局所地域に進入した時点を基準とする現在の前記監視変数の値が、前記制約条件を逸脱した場合に前記走行経路の算出を要求する
走行経路案内装置。 - 前記監視変数は、電力消費量または走行時間の何れか一方または両方であることを特徴とする請求項1に記載の走行経路案内装置。
- 前記地域分割部は、前記走行経路算出部が算出した走行経路を含む地域を、面状の複数の局所地域に分割することを特徴とする請求項1から2のいずれかに記載の走行経路案内装置。
- 前記地域分割部は、前記複数の局所地域が同じ形状となるように分割することを特徴とする請求項1から2のいずれか1項に記載の走行経路案内装置。
- 前記地域分割部は、前記複数の局所地域が同じ面積となるように分割することを特徴とする請求項4に記載の走行経路案内装置。
- 前記地域分割部は、前記走行経路算出部が算出した走行経路を含む地域を、走行経路の状況に応じた形状または面積の複数の局所地域に分割することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の走行経路案内装置。
- 前記走行経路の状況は、経路の形状または経路の渋滞状況の何れか一方または両方であることを特徴とする請求項6に記載の走行経路案内装置。
- 前記再算出判定部は、前記電気自動車の位置が前記局所地域のいずれにも含まれていない場合、前記走行経路算出部へ走行経路の算出を要求することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の走行経路案内装置。
- 前記制約条件決定部は、前記電気自動車の運転履歴に基づいて前記制約条件を決定することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の走行経路案内装置。
- 電気自動車の運行を管理するための管理センタ装置と、電気自動車に搭載される車載器とを備え、
前記管理センタ装置は、
電気自動車の現在地情報と目的地情報と電力残量を含む電気自動車情報を車載器から受信する管理センタ側受信部と、
前記管理センタ側受信部が受信した電気自動車情報と電力残量回復施設に係る情報とに基づいて、前記電気自動車の現在地から目的地までの走行経路を算出する走行経路算出部と、
前記走行経路算出部が算出した走行経路を含む地域を、複数の局所地域に分割する地域分割部と、
前記地域分割部が分割した局所地域それぞれについて、電力消費に係る監視変数に対する制約条件を決定する制約条件決定部と、
前記走行経路算出部が算出した走行経路と、前記地域分割部が分割した局所地域と、前記制約条件決定部が決定した監視変数に対する前記制約条件とを含む管理センタ処理情報を車載器へ送信する管理センタ側送信部と、を備え、
前記車載器は、
前記電気自動車情報を管理センタ装置へ送信する車載器側送信部と、
前記管理センタ処理情報を管理センタ装置から受信する車載器側受信部と、
前記車載器側受信部が受信した管理センタ処理情報に基づいて、前記電気自動車の位置を含む前記局所地域に対応する前記監視変数を監視し、前記監視変数の値が前記制約条件を逸脱した場合に前記車載器側送信部へ前記電気自動車情報の前記管理センタ装置への送信を要求する再送信判定部と、を備え、
前記再送信判定部は、前記局所地域に進入した時点を基準とする現在の前記監視変数の値が、前記制約条件を逸脱した場合に前記走行経路の算出を要求する
ことを特徴とする走行経路案内システム。 - 電気自動車の運行を管理するための管理センタ装置と、電気自動車に搭載される車載器とを備え、
前記管理センタ装置と前記車載器に分散させて、
電気自動車の現在地情報、目的地情報、電力残量及び電力残量回復施設に係る情報に基づいて、現在地から目的地までの走行経路を算出する走行経路算出部と、
前記走行経路算出部が算出した走行経路を含む地域を、複数の局所地域に分割する地域分割部と、
前記地域分割部が分割した局所地域それぞれについて、電力消費に係る監視変数に対する制約条件を決定する制約条件決定部と、
走行中の電気自動車について、該電気自動車の位置を含む前記局所地域に対応する前記監視変数を監視し、前記監視変数の値が前記制約条件を逸脱した場合に前記走行経路算出部へ走行経路の算出を要求する再算出判定部と、
を備え、
前記再算出判定部は、前記局所地域に進入した時点を基準とする現在の前記監視変数の値が、前記制約条件を逸脱した場合に前記走行経路の算出を要求する
ことを特徴とする走行経路案内システム。 - 走行経路案内装置の走行経路算出部が、電気自動車の現在地情報、目的地情報、電力残量及び電力残量回復施設に係る情報に基づいて、現在地から目的地までの走行経路を算出する走行経路算出ステップと、
前記走行経路案内装置の地域分割部が、前記走行経路算出ステップにおいて算出した走行経路を含む地域を、複数の局所地域に分割する地域分割ステップと、
前記走行経路案内装置の制約条件決定部が、前記地域分割ステップにおいて分割した局所地域それぞれについて、電力消費に係る監視変数に対する制約条件を決定する制約条件決定ステップと、
前記走行経路案内装置の再算出判定部が、走行中の電気自動車について、該電気自動車の位置を含む前記局所地域に対応する前記監視変数を監視し、前記監視変数の値が前記制約条件を逸脱した場合に再度前記走行経路算出ステップを実施することを決定する再算出判定ステップとを有し、
前記再算出判定ステップにおいて、前記局所地域に進入した時点を基準とする現在の前記監視変数の値が、前記制約条件を逸脱した場合に再度前記走行経路ステップを実施することを決定する
走行経路案内方法。 - 走行経路案内装置のコンピュータを、
電気自動車の現在地情報、目的地情報、電力残量及び電力残量回復施設に係る情報に基づいて、現在地から目的地までの走行経路を算出する走行経路算出手段、
前記走行経路算出手段が算出した走行経路を含む地域を、複数の局所地域に分割する地域分割手段、
前記地域分割手段が分割した局所地域それぞれについて、電力消費に係る監視変数に対する制約条件を決定する制約条件決定手段、
走行中の電気自動車について、該電気自動車の位置を含む前記局所地域に対応する前記監視変数を監視し、前記監視変数の値が前記制約条件を逸脱した場合に前記走行経路算出手段へ走行経路の算出を要求する再算出判定手段
として機能させ、
前記再算出判定手段は、前記局所地域に進入した時点を基準とする現在の前記監視変数の値が、前記制約条件を逸脱した場合に前記走行経路の算出を要求する
ことを特徴とするプログラム。
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