JP6109160B2 - 車両の運転支援方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明の主題は、車両（特には、電動車両）の運転を支援するための装置である。さらに、本発明の主題は、そのような方法を実施するように構成された車載のコンピュータを有している車両である。

電気自動車の航続距離は、燃焼機関を備える車両の航続距離と比べて大幅に限られているため、この航続距離の改善を可能にするあらゆる因子、特には運転者の運転スタイルを考慮することが重要である。

運転者が自身の旅程を予測可能な車両の残りの航続距離の関数として計画できるよう、道路の地勢を考慮し、随意により運転者のスタイルを考慮する種々の航続距離の推定の方法が提案されている。

例えば、特許出願ＫＲ １００２５ ４４ ２６が、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）を推定し、車両の消費を平均し、外挿によって車両の残りの航続距離を得ることを提案している。

さらに、特許出願ＫＲ １００２５ ６７ ４９が、種々のセンサからの情報を使用して運転者の運転スタイルを評価し、航続距離の計算を検出された運転者のスタイルに適合させることを提案している。

特許出願ＤＥ １０３ ０２ ５０４が、車両のセンサによって得られる情報と、例えばＧＰＳチャートまたは走行予定の道路の特徴を詳述する他のデータベースによって得られる情報とを組み合わせ、残りの航続距離または運転者が進もうとしている予定の旅程における航続距離を、運転者の様々な種類の運転の関数として評価することを提案している。

したがって、車両の航続距離を推定するためのこれらの装置は、計算される航続距離の信頼性を向上させるために、運転者の運転の態様を特徴づけようと試みている。

これらのシステムは、車両の実際の航続距離を延ばすように運転者が自身の運転の態様を適合させることを可能する。例えば、ＤＥ １０３ ０２ ５０４の装置は、走行を行う前に、この走行の経路について、所定の経済的な運転の態様による車両の航続距離と、所定の活発な運転の態様による車両の航続距離とを、比較することを可能にすると考えられる。

しかしながら、これら２つの運転の態様のどちらも、当然ながら、運転者が採るであろう実際の運転の態様に推測的に正確に一致するわけではない。さらに、想定される旅程について２つの航続距離を事前に見積もるために、予定される旅程の地勢についての大量のデータが必要であるが、それらのデータは必ずしも正確でなく、必ずしも入手可能でない。

特許出願ＫＲ １００２５ ４４ ２６ 特許出願ＫＲ １００２５ ６７ ４９ 特許出願ＤＥ １０３ ０２ ５０４

本発明の目的は、運転を支援するためのシステムであって、運転者が自身の運転の態様を「手本となる最適化された」経済的な運転の態様に適合させた場合に得ることができる航続距離の増加を評価することを可能にするシステムを提案することにある。この目的のために実行される航続距離の計算は、運転者の実際の運転スタイルをできる限り適切に考慮に入れなければならない。

この評価システムは、走行しようとする直近の道路の地勢についてのデータベースを使用する評価システムを必ずしも必要とすることなく、車両のセンサのみからもたらされるデータにもとづいて航続距離を計算できなければならない。

この目的のため、バッテリによる供給を受けて車両の駆動輪を推進させることができる少なくとも１つの電動モータを備えている自走車両の運転を支援するための方法が提案される。この方法において、基準運転スタイルに対応する車両の最適化された消費が、車両が現在走行している旅程と同じ旅程について、車両の実際のエネルギー消費および車両のセンサによって集められる値にもとづいて計算され、運転者に、運転者が基準運転スタイルを採用した場合に車両の車上の利用可能なエネルギーの蓄えにて走行することができる距離、または運転者が基準運転スタイルを採用した場合に達成できる単位走行距離当たりのエネルギーの節約が知らされる。

この方法の実施の好ましい実施態様によれば、過剰消費または車両が余分に消費する平均のエネルギーが、或る時間期間または或る所定の旅程距離について計算され、次いで最適化された消費が、車両によって実際に消費されたエネルギーから前記過剰消費を引き算することによって計算される。過剰消費または平均の超過エネルギーは、基準運転モードと比べて余分に消費されるｋｍ当たりのエネルギーの平均に相当する。最適化された消費も、好ましくは単位走行距離当たりの値である。当然ながら、最初に時々刻々の超過エネルギーを車両の時々刻々の消費エネルギーから引き算し、次いでこの差を積分またはフィルタ処理して平均の最適化された消費の値を得ることも、依然として本発明の枠組みに包含される。

好都合には、時々刻々の超過の動力またはエネルギーが最初に割り出され、それにもとづいて前記平均の超過エネルギーが計算され、前記時々刻々の超過の動力またはエネルギーは、車両の時々刻々の速度、バッテリから取り出される出力またはモータによって車輪へと伝えられる動力、車両のブレーキを作動させるための信号、ならびに以前のパラメータにもとづいて計算される設定点運動エネルギーを含むパラメータにもとづいて計算される。時々刻々の動力という表現は、単位時間当たりの平均エネルギーを意味するものと理解され、時々刻々のエネルギーという表現は、単位距離当たりの平均エネルギーを意味するものと理解される。積分によって平均の超過のエネルギーを計算することを可能にする時々刻々の超過のエネルギーを、時々刻々の超過の動力を車両の速度で除算したものに等しいと考えることができる。

優先的な方法においては、前記設定点運動エネルギーは、モータによって車輪へともたらされる動力を積分し、下限としてのゼロ値および上限としての車両の総運動エネルギーを前記積分について各々の瞬間における境界として課すことによって計算される。

好ましい実施態様によれば、前記時々刻々の超過の動力が、特には車両の空調および／または暖房において消散させられる動力に応じた項を含む。

好都合な実施態様によれば、前記時々刻々の超過の動力の計算は、車両によって最近に蓄積された運動エネルギーの値が運動エネルギーしきい値を超える場合に限って考慮される１つ以上の項を含む。これらの項は、速度低下の先読みに乏しい運転の態様の影響を表している。

先の実施態様と組み合わせることができる別の実施態様によれば、前記時々刻々の超過の動力が、車両の速度が最適基準速度を超える場合に限って考慮される過剰な速度に関係した１つ以上の項を含む。

車両の過剰な速度に関係した前記時々刻々の項は、例えば車両の速度における二次または三次の多項式の形態の摩擦の成分を含むことができる。

前記摩擦の成分は、同時に、前記設定点運動エネルギーに関連した速度である設定点速度における二次または三次の多項式であってよい。

車両の過剰な速度に関係した前記項が、過速度制動成分をさらに含むことができ、この過速度制動成分は、とりわけモータによって車輪へと伝えられる動力またはバッテリによってもたらされる出力、設定点運動エネルギー、ならびに車両の速度に依存する抵抗の項がカウントされる項の差のモータの効率による積である。

特に好都合な実施態様によれば、前記時々刻々の超過の動力は、車両が計算の瞬間に先立つ所定の時間スパンにおいて運動エネルギーしきい値よりも大きい量の運動エネルギーを蓄積した場合に限って考慮される車両の運転における先読みの欠如に関係した項を含む。

前記先読みの欠如に関係した項の計算は、モータの効率、回生ブレーキの効率、バッテリから取り出される出力またはモータによって車輪へと伝えられる動力、設定点運動エネルギー、および車両の時々刻々の速度に依存する抵抗の項を含むことができる。

運転者に、基準運転スタイルに対する運転者の時々刻々の過剰消費を知らせることができ、さらには／あるいは特定の距離または特定の移動時間についての運転者の平均の過剰消費を知らせることができる。消費または時々刻々の過剰消費そのものは、平均の過剰消費の計算について選択された距離または継続時間よりも短い距離または継続時間について平均された平均であってよい。

平均の過剰消費の先の計算を、例えば一次のフィルタによって実行することができ、すなわち最後に見積もりされた消費または過剰消費の値と以前の工程における平均の消費または過剰消費の値との重心を計算することによって実行することができる。平均の操作を、最初に消費の総動力またはエネルギーの値ならびに過剰消費の動力またはエネルギーの値について別々に実行する代わりに、最適走行モードにおいて消費される動力またはエネルギーの値について直接、同じ手順によって実行しても、本発明の領域から外れるものではない。一次のフィルタの使用は、平均の計算に必要なメモリ空間を抑えることを可能にする。

別の態様によれば、或る旅程における車両の実際のエネルギー消費にもとづき、同じ旅程における該車両について、基準運転スタイルに対応する最適化された消費を計算し、運転者に、運転者が基準運転スタイルを採用した場合に車両の車上の利用可能なエネルギーの蓄えにて走行することができる距離を知らせ、あるいは運転者が自身の運転を適合させることによって得ることができる消費の削減を知らせるように構成された運転支援装置が、自走車両に備えられる。

好都合な実施形態によれば、単位走行距離当たりの平均の超過のエネルギーを、時々刻々の超過の動力を時々刻々の車両の速度で除算し、走行距離にわたって積分またはフィルタ処理することによって計算することができる。

本発明を、添付の図面に示され、あくまでも本発明を限定するものではない例として解釈される実施形態についての詳細な説明を検討することで、よりよく理解できるであろう。

本発明による運転支援装置を簡略化した様相で示している。

図面に示されるように、運転支援装置１が、バッテリマネージャ３を備えるバッテリ２と、電動モータ４と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）５と、空調システム６と、暖房システム７と、外気温センサ８と、ブレーキペダルセンサ９と、時々刻々の超過の動力のコンピュータ１０とを備えている。

さらに装置は、車両の外気温を暖房システムによって消費される動力の最大値および空調システムによって消費される動力の最大値にそれぞれ関係付けるチャート１１および１２を備えている。

さらに装置は、例えばダッシュボードの高さに配置され、例えばバッテリ２の段階における実際の消費動力、バッテリ２の段階において利用できる総エネルギー、バッテリ２に残るエネルギーＷ_{ａｖａｉｌ}によって車両がさらに走行することができる残りの航続距離Ａ、および運転者が基準運転モードに従った場合にバッテリ２において利用できるエネルギーＷ_{ａｖａｉｌ}によって車両がさらに走行することができる距離を表す最適化航続距離Ｄなど、運転者に向けた多様な情報の表示を可能にする表示システム１８を備える。

基準運転モードを、特には、暖房７または空調６の使用をチャート１１および１２が推薦する動力の値までにとどめること、例えば毎時９０ｋｍ程度であってよい所定の最適巡航速度までで走行すること、および来たるべき障害物を先読みすること、すなわち制動がすぐに必要となる場合に車両を不釣り合いに加速させないこと、で構成することができる。

さらに、装置１は、コンバータ１３と、積分フィルタ１４と、減算器１５と、インバータ１６と、乗算器１７とを備えている。

コンピュータ１０が、各々の瞬間において、車両がバッテリから引き出す時々刻々の出力であって、車両が基準運転モードに従って同じ旅程を実行しているときにバッテリから引き出すと考えられる出力と比べた超過の出力を計算する。

したがって、コンピュータ１０が、車両の種々のセンサから多様な情報（その一部は、随意により電子制御ユニット５によって処理される）を受信する。すなわち、コンピュータ１０は、暖房システム７が消費する時々刻々の動力を、接続２１を介して受信し、空調システム６が消費する時々刻々の動力を、接続２２を介して受信し、ブレーキセンサ９からもたらされ、ブレーキペダルが操作されているかどうかを示す信号「ｂｒ」を、接続２４を介して受信する。コンピュータ１０は、接続２３を介して外気温の値Ｔ_ｅｘｔを受信する。この温度Ｔ_ｅｘｔの助けにより、暖房および空調のそれぞれにおいて消費される動力について推奨される最大値Ｐ_{ｈｅａｔ＿ｍａｘ}およびＰ_{ｃｏｎｄ＿ｍａｘ}を、接続２５および２６を介してチャート１１および１２から取り出すことができる。電子制御ユニット５は、モータ４の回転速度Ｎの算出を可能にする情報の項目を、モータ４の回転子の位置センサから接続２７を介して受信する。また、バッテリの端子間電圧とバッテリに流入する電流との積Ｕ．Ｉ．に対応するバッテリの時々刻々の出力の値を、接続２８を介してバッテリマネージャ３から受信する。

これらの値にもとづき、さらに随意により変速機の減速比にもとづいて、電子制御ユニット５は、車両の時々刻々の速度Ｖ、モータによって車輪を動作させるために伝えられる動力または電気機械４へと戻されて電気エネルギーへと変換される車輪における動力に相当する動力Ｐ_{ｗｅｅｌｓ}、運動エネルギーのうちの運転者によって車両へと意図的に伝えられる部分を表す設定点運動エネルギーＥｋ_ｓｅｔｐ、以前の運動エネルギーから推定される設定点速度Ｖ_ｓｅｔｐ、および非先読みの過速度運動エネルギーＥｋ_{ｏｖｅｒｓ}を計算する。

ＥＣＵ５が、これらすべての値をコンピュータ１０へと送り、コンピュータ１０が、超過の動力Ｐ_{ｅｘｃｅｓｓ}を計算する。この動力の値は、コンバータ１３へと送られる。コンバータ１３は、時々刻々の超過の動力Ｐ_{ｅｘｃｅｓｓ}を、単位走行距離当たりのエネルギー消費の値へと変換する。次いで、この単位距離当たりの値は、積分器１４のうちの１つによってフィルタ処理または積分され、単位走行距離当たりの平均の超過の消費Ｃ_{ｅｘｃｅｓｓ}がもたらされる。

また、コンバータ１３は、バッテリ２によって実際に消費されたエネルギー（すなわち、Ｕ×Ｉ）も接続２９を介して受信し、この時々刻々のエネルギーを単位走行距離当たりの消費エネルギーへと変換し、もう１つの積分器１４へと送る。この積分器１４は、車両によって実際に消費された単位走行距離当たりのエネルギー、すなわちＣ_ｒｅａｌをもたらす。

実際の消費Ｃ_ｒｅａｌは、減算器１５の正の入力へと送られ、超過の消費Ｃ_{ｅｘｃｅｓｓ}は、減算器１５の負の入力へと送られ、減算器１５の結果が、インバータ１６へと送られ、次いで乗算器１７へと送られる。また、乗算器１７は、その入力のうちの１つにおいて、バッテリ２において依然として利用できるエネルギーＷ_{ａｖａｉｌ}を、接続３０を介して受信する。

乗算器１７の出力において、運転者が自身の運転の態様を基準運転モードに適合させた場合に可能となる車両の走行距離を表す値Ｄが得られる。この結果が、表示システム１８によって表示される。

車両の超過の消費動力Ｐ_{ｅｘｃｅｓｓ}を計算するために、コンピュータ１０は、車両の特定の動作パラメータがどの値の範囲に位置するかを確認する。すなわち、チャート１１により、コンピュータ１０は、空調によって消費される動力が、測定された外気温の値Ｔ_ｅｘｔについてチャート１１に写像された値Ｐ_{ｃｏｎｄ＿ｍａｘ}よりも大きいかどうかを確認する。

動力が、推奨される動力Ｐ_{ｃｏｎｄ＿ｍａｘ}よりも大きい場合、コンピュータ１０は、空調超過＝Ｐ_ｃｏｎｄ−Ｐ_{ｃｏｎｄ＿ｍａｘ}の項を値Ｐ_{ｅｘｃｅｓｓ}に加える。

空調によって消費される動力が、写像されたしきい値よりも小さい場合、コンピュータ１０は、超過の動力の項Ｐ_{ｅｘｃｅｓｓ}に空調に関するいかなる項も加えない。

コンピュータ１０は、チャート１２の助けにより、暖房システム７によって消費される動力Ｐ_ｈｅａｔについて同様の方法で進む。すなわち、チャート１１および１２の助けにより、車室の熱的快適性の調節に関する超過の動力の項Ｐ_{ｃｏｍｆ＿ｅｘｃｅｓｓ}を計算する。Ｐ_{ｃｏｍｆ＿ｅｘｃｅｓｓ}を車両の速度によって除算することによって、熱的快適性のための手段の過度の使用に関係する単位走行距離当たりの消費超過を得ることができる。熱関係の消費超過のエネルギーΔＥ_{ｏｖｅｒｃｏｍｆ}に寄与する項を、下記の表１に要約する。

表１：値ΔＥ_{ｏｖｅｒｃｏｍｆ}

当然ながら、表の右下の最後の枠によって表される特定の事例は、空調および暖房の同時使用に相当すると考えられるため、通常は決して生じない。

さらに、コンピュータ１０は、基準運転モードと比べて余分に消費されるエネルギーＥ_{ｅｘｃｅｓｓ}の見積もりにおいて先の項ΔＥ_{ｏｖｅｒｃｏｍｆ}に加えられる超過のエネルギーの項ΔＥ_ｐａｃｅを計算する。ΔＥ_ｐａｃｅは車両のペースに依存し、すなわち車両の時々刻々の速度および最近の速度の履歴に依存する。

この項ΔＥ_ｐａｃｅの目的は、平均において高すぎると考えられる速度の影響ならびに先読みの欠如の影響を強調することにあり、先読みの欠如は、速度の変化の振れ幅がそれらの変化の時間的な広がりに対して過度に大きくなることによって明らかになる。

したがって、コンピュータ１０が、時々刻々の速度を１つ以上のしきい値速度（例えば、第１のしきい値速度Ｖ_１および第２のしきい値速度Ｖ_ｅｃｏ）と比較する。

並行して、コンピュータ１０は、次元に関して運動エネルギーと同等であり、現在の瞬間に先行する時間期間において蓄積された運動エネルギーの量を反映する値Ｅｋ_{ｏｖｅｒｓ}によって得られる値も確認する。

すなわち、しきい値（図示の実施形態においてはゼロに等しいしきい値）よりも大きい運動エネルギーの値Ｅｋ_{ｏｖｅｒｓ}は、運転者が車両に過度に大きい加速度を求めたことを示している。したがって、車両は、運転者による再度の減速の瞬間において未だ衰えていない「最近の」運動エネルギーを有する。

表２が、基準運転モードと比べて余分に消費される１ｋｍ当たりのエネルギーΔＥ_ｐａｃｅに寄与する項の考慮について、考えられる方法を要約している。車両の速度領域Ｖに応じ、値Ｅｋ_{ｏｖｅｒｓ}によって表される車両の運動エネルギーの履歴に応じて、エネルギーΔＥ_ｐａｃｅは、バッテリから車輪へと無関係な往復移動を実行したエネルギーに相当する項Ｅ_ＲＴ、ブレーキにおいて消散させられるエネルギーの項Ｅ_{ｂｒａｋｅ}、および適度な速度（Ｖ_ｅｃｏ以下の速度）での走行と比べて余分に消散させられる空気力学的な摩擦エネルギーを表す項Ｅ_ａｅｒｏを含む。

表２：値ΔＥ_ｐａｃｅ

先読みの欠如を表す運動エネルギーＥｋ_{ｏｖｅｒｓ}が、選択されたしきい値以下である場合、これは表２の第２行に相当する。
^＊ 車両の時々刻々の速度が第１の速度Ｖ_１よりも低い場合、ペースに関する超過の項は考慮されない。Ｖ_１は、ハンドル操作および駐車の操縦に必要な最小限の速度に相当し、例えば毎時１０ｋｍの速度である。
^＊ 車両の速度Ｖが第１のしきい値速度Ｖ_１よりも大きい場合、コンピュータ１０は、摩擦制動によって消散させられるエネルギーに相当する第１の超過の消散の項Ｅ_{ｂｒａｋｅ}を考慮する。このエネルギーＥ_{ｂｒａｋｅ}は、例えばあまり急がない走行またはモータブレーキによる制動によって回避することができる。
^＊ さらに、車両の時々刻々の速度がしきい値速度Ｖ_ｅｃｏよりも大きい場合、コンピュータ１０は、さらに前進における摩擦による消散に関する超過の項を考慮する。この超過の項は、車両の車輪の軸受の摩擦を表わす項Ｅ_ｂｅａｒならびに空気を貫く前進に対する車両の抵抗に関係する空気力学的損失の項Ｅ_ａｅｒｏを含むことができる。大きさの程度の理由で、説明される実施形態においては、摩擦によって消散させられる超過の動力に関する項は、空気力学的な損失に関係する動力に実質的に等しく、軸受の摩擦の寄与は無視できると考えられる。車両の車輪の軸受の摩擦を表わす項Ｅ_ｂｅａｒを考慮しても、本発明の枠組みから外れるものではないと考えられる。

過速度運動エネルギーＥｋ_{ｏｖｅｒｓ}が選択されたしきい値（ここでは、０）よりも大きい場合、これは表２の第３行に相当する。
^＊ コンピュータ１０は、バッテリから引き出され、車輪へと送られ、次いで一部分だけが回生ブレーキによって回収されるエネルギーの往復移動によるエネルギーの損失に関する値Ｅ_ＲＴを、超過のエネルギーの項に加える。
^＊ また、コンピュータ１０は、おそらくは制動によって消散させられるエネルギーを考慮する寄与Ｅ_{ｂｒａｋｅ}を、超過の動力の項Ｅ_{ｅｘｃｅｓｓ}に加える。
^＊ 車両の時々刻々の速度がさらにしきい値速度Ｖ_ｅｃｏよりも大きい場合、コンピュータ１０は、前進における摩擦による消散に関する超過の項Ｅ_ａｅｒｏも考慮する。

車両が消費する超過のエネルギーの値を得るために、快適さの調節に関する車両の現在の設定および車両の前進のペースに対応する表１の項および表２の項が加えられる。

表２に示した種々の寄与の項の計算の方法を、以下で説明する。

バッテリマネージャ３によって伝えられるエネルギーの値Ｕ×Ｉにもとづき、電子制御ユニット５は、以下の方法で車輪における動力Ｐ_{ｗｈｅｅｌｓ}を計算する。
Ｐ_{ｗｈｅｅｌｓ}＝ＵＩ／Ｒｄｔ_ｍｏｔ ＵＩ≧０の場合
Ｐ_{ｗｈｅｅｌｓ}＝ＵＩ／Ｒｄｔ_ｇｅｎ ＵＩ＜０の場合 （式１）
ここで、
「モータ動作の」効率Ｒｄｔ_ｍｏｔは、１よりも大きい値であり、不変であると考えることができ、あるいはモータ４の回転速度の関数として写像されてもよく、
「発電機動作の」効率Ｒｄｔ_ｇｅｎは、１以下の値であり、不変であると見なすことができ、あるいはモータ４の回転速度の関数として写像されてもよい。

したがって、モータの効率および発電機の効率は、制御ユニット５によって保存された２つの値または２つのチャートである。動力Ｐ_{ｗｈｅｅｌｓ}が、車両の駆動輪の段階において受け取られる機械的な動力を各々の瞬間において確定することを可能にする。この動力は、特には、運転者がアクセルペダルの段階において実行する調節によって引き起こされる運動エネルギーに相当する設定点運動エネルギーＥｋ_ｓｅｔｐを計算するために使用される。この設定点運動エネルギーは、例えば車両が傾斜のある道路を走行しているときに重力に関係した速度変化の影響を考慮する必要を回避する。

この設定点運動エネルギーＥｋ_ｓｅｔｐを、反復的な方法で、瞬間ｔ＋δｔにおいて、先の瞬間ｔに対応する運動エネルギーにもとづいて、以下の方法
（式２）
で計算することが選択され、
さらに各々の瞬間において
を課し、
Ｅｋ_ｓｅｔｐ（ｔ）＝１／２・ＭＶ_ｓｅｔｐ ^２（ｔ）と置くことによって、設定点速度Ｖ_ｓｅｔｐが定められる。

Ｍは車両の質量であり、Ｖは車両の時々刻々の速度である。

第一近似として、車両の質量として、例えば２名乗車など、軽負荷時の車両の平均質量を選択することができる。

車輪における動力Ｐ_{ｗｈｅｅｌｓ}も、いわゆる「非先読み過速度」運動エネルギーＥｋ_{ｏｖｅｒｓ}を計算するために使用される。例えば、Ｅｋ_{ｏｖｅｒｓ}を、例えば車両の運転者がダッシュボードのカウンタを再初期化した瞬間においてＥｋ_{ｏｖｅｒｓ}＝０を初期値としてとることによって、以下の方法
（式３）
で定めることが可能である。

δｔは、車輪の先の測定とＰ_{ｗｈｅｅｌｓ}の現在の測定とを隔てる計算時間の間隔である。

τは、例えば４〜８秒の間に位置する定数であってよい値に等しく選択される減衰時定数である。

車輪へともたらされる動力Ｅｋ_ｓｅｔｐ（ｔ）が、τ程度の継続時間にわたってゼロである場合、Ｅｋ_{ｏｖｅｒｓ}の残値はきわめて小さくなる。

したがって、期間τにわたって蓄積された運動エネルギーを忘れる効果が存在する。

他方で、運動エネルギーＥｋ_{ｏｖｅｒｓ}は、Ｅｋ_ｓｅｔｐ（ｔ）が増加する限りにおいて増加を続ける。

ここで、車輪における動力は、それが正である場合に限り、すなわち電気機械４が推進モータとして働く場合に限り、考慮される。

ブレーキにおいて消散させられるエネルギーＥ_{ｂｒａｋｅ}を計算するために、コンピュータ１０は、センサ８がブレーキの作動を知らせているかどうかを最初に確認する。ブレーキが作動していない場合、制動動力の考慮は行われず、ブレーキが作動している場合、制動動力Ｐ_{ｂｒａｋｅ}が、以下の力学の式
ｂｒ＝真である場合 （式４）
にもとづいて見積もられ、ここで
Ｐ_ｆｒｉｃは、ブレーキの力以外の摩擦力の動力であり、
Ｐ_ｇｒａｖは、重力の動力であり、
Ｐ_{ｗｈｅｅｌｓ}は、車輪へともたらされる動力である。

摩擦力Ｐｆｒｉｃの消費動力の推定における不正確さを軽減し、車両が走行中の道路の傾斜についての情報を必要とする重力に関する動力Ｐ_ｇｒａｖの計算の困難さを軽減するために、総運動エネルギー変化の項
が、式４において設定点運動エネルギー変化
によって置き換えられ、ここでＥｋ_ｓｅｔｐは上述のように定められる設定点運動エネルギーであり、すなわち
（式４の２）
である。

したがって、これは、例えば正の制動動力の推定を得る必要性を回避し、車両がそのようにする必要性を回避する。式４および４の２は、平坦な道路において等価である。式４の２によって得られる推定は、起伏のある道路においても矛盾しない。この計算の態様は、車両が上り坂にある場合に制動力をわずかに過剰に推定する結果となりうるが、この特定の場合においては、ブレーキの使用が稀である。

変形実施形態によれば、この推定の態様を、制動によって消散させられる動力の、ブレーキへの軸受力の関数としての直接的な評価によって置き換えることができる。この評価の態様は、特には車両が制動力の測定手段を有する油圧ブレーキシステムを備えている場合に可能である。その場合、圧力センサの見積もりにもとづいて、制動トルクの見積もりへと立ち戻り、このトルクに車輪の角速度を乗算することによって制動動力を得ることが可能である。

ブレーキの摩擦力以外の摩擦力の動力Ｐ_ｆｒｉｃを見積もるために、これらの摩擦力の主要な成分が、
空気力学的な制動力の動力、および
車両の車輪の軸受の摩擦力の動力
を含み、
すなわち
（式５）
であると考えられる。

軸受において消散させられる動力Ｐ_ｂｅａｒを、第一近似として、
（式６）
の形態にて表すことができ、ここで
ｂは、いわゆるＨｏｅｒｎｅｒの式からもたらされる定数であり、
（式７）
に等しく、Ｍは、車両の質量であり、αおよびβは、定数であり、Π_{ｔｉｒｅｓ}は、車両のタイヤの膨張圧力である。

空気力学的な摩擦力によって消散させられる動力Ｐ_ａｅｒｏを、第一近似として、
（式８）
に等しくなると考えることができ、ここでａは、
（式９）
の式で空気の密度ρおよび車両の空気力学的係数ＳＣｘに依存する定数である。

したがって、以下の式
にて制動動力を見積もることが可能である。

制動動力Ｐ_{ｂｒａｋｅ}によって引き起こされる過剰な消費は、バッテリの段階における過剰な消費の値に等しく、
である。

制動において「浪費」される単位走行距離当たりのエネルギーは、ｂｒ＝真である場合に
に等しく、
ここでＶは、車両の速度であり、論理変数「ｂｒ」は、消散的なブレーキが作動していることを示している。

バッテリから車輪へともたらされ、その後に再びバッテリへと戻るエネルギーの往復移動による損失の動力Ｐ_ＲＴは、
（式１１）
に等しい。

実際、車輪へと提供される単位動力は、車輪へともたらされるために動力Ｒｄｔ_ｍｏｔを「犠牲」にし、Ｒｄｔ_ｇｅｎに等しい一部分だけが後に回収される。

したがって、対応する単位走行距離当たりのエネルギーは、Ｐ_{ｗｈｅｅｌｓ}＞０である場合に、
に等しく、ここでＶは、車両の速度である。

変形実施形態によれば、往復移動によって失われるエネルギーを、車輪へともたらされる総動力Ｐ_{ｗｈｅｅｌｓ}にもとづくのではなく、「妥当な」速度（例えば、Ｖ_ｅｃｏ）から現在の速度Ｖ＞Ｖ_ｅｃｏへと移行するためにもたらされる動力の増分ΔＰ_{ｗｈｅｅｌｓ}にもとづいて計算することができる。

空気力学的な摩擦力Ｅ_ａｅｒｏの理由によって余分に消費されるエネルギーに関しては、
運転者がアクセルペダルを踏み込むことによって引き起こされる速度に関係した損失、および
おそらくは運転者によって引き起こされた速度ではなく、例えば傾斜路を下る車両の段階において採用される速度に関係した損失
を、異なる方法で考慮することが望まれる。

さらに、車両の「基準」走行の枠組みにおいても消散させられると考えられるエネルギーを、考慮しないことが望まれる。この推論は、消散させられる空気力学的な動力を対応する車両の速度で乗算することによって得られる消散させられる空気力学的なエネルギーにもとづく。即ち、
（式１３）

Ｅ_{ａｅｒｏ＿ｔｏｔ}は、空気力学的に消散させられる車両の単位走行距離当たりの総エネルギーであり、
（Ｖ≧Ｖ_ｅｃｏの場合）
（Ｖ＜Ｖ_ｅｃｏの場合）
であり、
ここでΔＥ_{ａｅｒｏ＿ｔｏｔ}は、速度Ｖ_ｅｃｏに等しい速度における基準運転モードと比べて余分に消散させられる空気力学的な摩擦エネルギーであり、
（Ｖ_ｓｅｔｐ≧Ｖ_ｅｃｏの場合）
（Ｖ_ｓｅｔｐ＜Ｖ_ｅｃｏの場合）
であり、
ここでΔＥ_{ａｅｒｏ＿ｓｅｔｐ}は、速度Ｖ_ｅｃｏにおける基準運転モードと比べ、アクセルペダルへの運転者の操作によって直接引き起こされた余分な単位距離当たりのエネルギーである。

電気機械４のモータ動作モードおよび発電機動作モードにおける効率を考慮すると、空気力学的な損失は、下記を含むと考えられる。
過度の速度を維持するために余分にもたらされたエネルギーに対応する運転者の運転の態様の理由によって意図的な様相で失われたエネルギー分。したがって、モータの効率が、バッテリの段階において消散させられる該当のエネルギーを見積もるためにこのエネルギー分へと適用される。
空気力学的な摩擦の理由によって失われる「意図的でない」エネルギー分。これは、意図的に余分にもたらされるエネルギーではないが、このエネルギーが摩擦によって消散させられていない場合、回生ブレーキモードにおいて回収されている可能性があり、したがって発電機の効率が適用される。

したがって、空気力学的な摩擦の理由によって消散させられる余分なエネルギーＥ_ａｅｒｏは、以下の式で表される。

計算ユニット１０は、ひとたび考慮すべき表１および２の各項を決定すると、それらを合計することによって単位走行距離当たりの超過の消費エネルギーを表す値Ｅ_{ｅｘｃｅｓｓ}＝ΔＥ_{ｏｖｅｒｃｏｍｆ}＋ΔＥ_ｐａｃｅを得る。

変形実施形態によれば、種々の過剰消費の項の計算を、最初に動力の形態で実行することができ、結果として超過の動力の時々刻々の値がもたらされ、その後にこれを単位距離当たりの超過のエネルギーへと変換することができる。この実施形態が、図面に示されている。

その後に、時々刻々の過剰消費エネルギーがフィルタ処理され、短期、中期、または長期の平均の過剰消費Ｃ_{ｅｘｃｅｓｓ}が得られる。並行して、バッテリから実際に取り出されたエネルギーＵ×Ｉがフィルタ処理され、短期、中期、または長期の平均の消費Ｃ_ｒｅａｌが得られる。

随意により、運転者に、例えば百キロメートルの尺度における平均の過剰消費および、例えば十キロメートルの尺度における最近の過剰消費の両方に関するアドバイスをもたらすために、いくつかの種類のフィルタ処理を実行することが可能である。後者の尺度は、運転者が自身の運転スタイルの起こりうる最近の修正の効果に気付くことを可能にする。

フィルタ処理を、移動平均によって実行することができ、あるいは必要なメモリ空間を抑えるために、一次のフィルタによって実行することができる。一次のフィルタは、見積もりされた最後の過剰消費の値と先の計算工程において見積もりされた平均の過剰消費の値との間の重心を計算することからなる。

フィルタ処理を、
に等しい「最適化」された消費Ｅ_ｅｃｏの値に直接適用することができる。

ΔＥ_ｐａｃｅおよびΔＥ_{ｏｖｅｒｃｏｍｆ}は、上述の表記法において、負になるように定められている。フィルタ処理が最適化された消費エネルギーへと直接適用される場合、一次のフィルタによるフィルタ処理を、例えば
（式１５）
という形式の式に従って適用することができ、ここで
Ｅ_{ｅｃｏ＿ａｖｇ}（ｔ＋δｔ）は、時点ｔ＋δｔにおけるフィルタ処理された値であり、
Ｅ_{ｅｃｏ＿ａｖｇ}（ｔ）は、先の計算の時点ｔにおけるフィルタ処理された値であり、
Ｖは、車両の速度であり、
δｔは、２つの計算工程間の時間間隔であり、
ΔＬは、フィルタ処理の間隔であり、例えば短期のフィルタ処理においては１０ｋｍ程度であってよく、長期のフィルタ処理においては百ｋｍ程度であってよい。

変形実施形態によれば、一方では車両の現在の運転モードに対応する航続距離Ａを表示し、他方では基準運転モードに対応する「最適化」された航続距離Ｄを表示するなど、比較されるべき２つの値を表示システム１８に表示することを選択することができる。

また、車両の１キロメートル当たりの時々刻々の消費と、運転者が自身の運転スタイルを修正することによって得ることができる「最適化」された時々刻々または平均の消費とを、並行して表示することも可能である。また、実際の消費を、運転者がゼロへと向けるように努力すべき超過の消費と並べて表示することを選択することもできる。

表示を、例えばキロワットアワー／キロメートルという単位にて絶対値として実行でき、あるいは、例えば現在の消費のうちの運転者が自身の運転スタイルを修正することによって節約できる割合を表示することによって、相対値として実行することができる。また、表示は、熱的な快適性、先読みの欠如、または過速度など、過剰消費の原因を区別することもできる。

このように、本発明は、運転者が自身の運転スタイルの有効性を判断し、運転スタイルの修正が、表示される指標に及ぼす影響を試すことを可能にする。

装置は、走行予定の道路の地勢に関する外部のデータベースがあらかじめ組み込まれているかどうか、あるいは無線リンクを介して利用可能であるかどうかにかかわらず、そのようなデータベースを使用することなく、車両の車上のセンサによって集められる情報だけを必要とする。

コンピュータ１０は、車両において他の監視の目的で通例利用可能な情報である限られた量の情報しか必要としない。使用される計算アルゴリズムは、きわめて単純かつメモリ資源をあまり必要としない。車両の可能な航続距離の見積もり、ならびに時々刻々の過剰消費または平均の過剰消費の見積もりにおいて得られる精度は、運転者が自身の運転スタイルを相応の方法で適合できるようにするために充分である。

本発明の主題は、上述の例示的な実施形態に限られず、多数の変形形態をとることができる。例えば、平均の超過エネルギーを得るために使用されるフィルタ処理は、一次フィルタであってよく、特定の継続時間または特定の移動距離についての移動平均であってよく、あるいはさらに別の種類のフィルタであってよい。消散性の摩擦による損失または空気力学的な損失の見積もりに用いられる式において、変形形態が可能である。時々刻々の動力を単位距離当たりの過剰消費へと変換するための種々の過剰消費成分の変換を、計算の種々の段階において行うことができる。

したがって、空気力学的な摩擦によって余分に消散させられるエネルギーを考慮する場合、計算は、分析がキロメートル当たりのエネルギーまたは時々刻々の動力のいずれに関して行われるかに応じて、車両速度において二次または三次の多項式を示すことができる。

短期または長期の平均の過剰消費を得るためのフィルタ処理は、実施形態に応じて、時間または移動距離に関して行うことができる。

すべての余分な過剰消費の項を時々刻々の動力の式で検討し、最後においてのみ、消費されるエネルギーおよび余分に消費されるエネルギーのキロメートル当たりの値を再計算することが可能である。

また、空気力学的な摩擦力の余分なエネルギーの計算について上述したように、過剰な消費を計算の第１の段階からキロメートル当たりのエネルギーの形態で考慮することも可能である。

計算の結果は、２つの手順に従ってわずかに異なるかもしれないが、全体としては依然として有効である。したがって、動力に関する推論が最初に行われる場合、基準運転モードにおいて理論的に消費される動力Ｐ_ｅｃｏは、実際に消費される動力Ｕ．Ｉと２つの過剰消費の動力ΔＰ_ｐａｃｅおよびΔＰ_{ｏｖｅｒｃｏｍｆ}の合計との間の差に等しくなる。

キロメートル当たりの消費エネルギーＥ_ｅｃｏを、経済モードにおける車両の走行速度を考慮する必要があるため、この車両の経済モードにおける走行速度および先の動力Ｐ_ｅｃｏの助けにより、式
に従って推論することができる。

キロメートル当たりの消費エネルギーの関数として上流での推論を実行することが望まれる場合、エネルギーＥｅｃｏは、車両が実際に消費するキロメートル当たりのエネルギー、すなわち
に等しくなり、このエネルギーからペースおよび熱的な過剰快適に関する過剰消費の項が引き算される。したがって、
という式の表現が得られる。したがって、Ｕ．Ｉ．の項が、この同じ項がＶ_ｅｃｏによって正規化される先の計算モードにおいて使用されたそれから異なる速度Ｖによって正規化される。

したがって、採用されるモデル化の種類に応じて、車両のペースに関係する種々の過剰消費の項の計算に使用される式は、実施形態ごとに異なってよく、例えば比
を介してお互いから推論されてよい。

コンピュータ１０は、とりわけバッテリによって実際の消費される動力Ｕ．Ｉ、車両の速度および速度の履歴、消散性のブレーキが作動しているかどうかを知ることを可能にする情報の項目、ならびに電気機械４がモータとして動作しているか、あるいは発電機として動作しているかを知ることを可能にする情報の項目など、限られた量のデータにもとづいて、車両のペースに関係する過剰消費または車両のペースの変化に関係する過剰消費を依然として見積もることができる。

したがって、この運転の最適化を支援するための装置は、実行が単純かつ安価であり、運転者が運転者に与えられる情報を使用する場合に、車両の航続距離の改善を可能にすることができる。

Claims (14)

1. バッテリ（２）からの供給により車両の駆動輪を駆動する少なくとも１つの電動モータ（４）を備えた車両の運転支援方法であって、
   走行中の車両の旅程において、前記車両の実際のエネルギー消費と前記車両のセンサから収集した情報（Ｐ_ｈｅａｔ、Ｐ_ｃｏｎｄ、Ｎ、Ｔ_ｅｘｔ、ｂｒ）とに基づいて、基準運転スタイルに則した前記車両の最適化消費を演算し、
   前記基準運転スタイルの採用下において、前記車両の利用可能なエネルギーの蓄え（Ｗ_{ａｖａｉｌ}）からどこまで走行することができるかの航続距離（Ｄ）、または前記基準運転スタイルの採用下において、単位走行距離当たりの節約可能なエネルギーを報知し、
   所定の時間期間または旅程距離において、前記車両が余分に消費する超過エネルギーの平均値（Ｃ_{ｅｘｃｅｓｓ}）を演算し、
   前記車両の実際の消費エネルギー（Ｃ_ｒｅａｌ）から前記超過エネルギーの平均値（Ｃ _{ｅｘｃｅｓｓ} ）を差し引くことによって、前記最適化消費を演算することを特徴とする運転支援方法。
2. 前記超過エネルギーの平均値（Ｃ_{ｅｘｃｅｓｓ}）の演算の基である、時々刻々の超過エネルギー（Ｐ_{ｅｘｃｅｓｓ}）を演算し、当該時々刻々の超過エネルギー（Ｐ _{ｅｘｃｅｓｓ} ）の演算は、演算パラメータに基づいてなされるものであって、当該演算パラメータには、前記車両の時々刻々の速度（Ｖ）、前記バッテリ（２）から取り出される電力（ＵＩ）または前記モータ（４）から車輪に伝えられる動力（Ｐ_{ｗｈｅｅｌｓ}）、前記車両のブレーキの作動信号（ｂｒ）、及び、以前の演算パラメータから算出される設定点運動エネルギー（Ｅｋ_ｓｅｔｐ）が含まれることを特徴とする請求項１に記載の運転支援方法。
3. 前記モータから前記車輪に供給される動力（Ｐ_{ｗｈｅｅｌｓ}）を積分して前記設定点運動エネルギー（Ｅｋ _ｓｅｔｐ ）を求め、当該積分の各瞬間において、ゼロ値を下限とし、前記車両の総運動エネルギーを上限とする請求項２に記載の運転支援方法。
4. 前記時々刻々の超過エネルギー（Ｐ_{ｅｘｃｅｓｓ}）には、前記車両の空調（Ｐ_ｃｏｎｄ）および／または暖房（Ｐ_ｈｅａｔ）に費やされた動力に係る項が含まれる請求項２または３に記載の運転支援方法。
5. 前記時々刻々の超過エネルギー（Ｐ_{ｅｘｃｅｓｓ}）の演算には、現下において前記車両に蓄積された運動エネルギー（Ｅｋ_{ｏｖｅｒｓ}）の値が運動エネルギーしきい値を超える場合に限って加えられる１つ以上の項が含まれる請求項２〜４のいずれか一項に記載の運転支援方法。
6. 前記時々刻々の超過エネルギー（Ｐ _{ｅｘｃｅｓｓ} ）には、前記車両の速度（Ｖ）が最適基準速度を超える場合に限って加えられる過剰速度に係る１つ以上の過剰速度項が含まれる請求項２〜５のいずれか一項に記載の運転支援方法。
7. 前記過剰速度項には、前記車両の速度（Ｖ）の二次または三次の多項式で表される摩擦成分が含まれる請求項６に記載の運転支援方法。
8. 前記過剰速度項には、さらに、前記設定点運動エネルギー（Ｅｋ_ｓｅｔｐ）の速度である設定点速度（Ｖ_ｓｅｔｐ）の二次または三次の多項式が含まれる請求項７に記載の運転支援方法。
9. 前記過剰速度項には過速度制動成分が含まれ、当該過速度制動成分は、前記モータ（４）から前記車輪に伝えられる動力（Ｐ_{ｗｈｅｅｌｓ}）または前記バッテリ（２）から供給される電力（ＵＩ）、前記設定点運動エネルギー（Ｅｋ_ｓｅｔｐ）、および前記車両の速度（Ｖ）に依存する抵抗を含む項における項間の差と前記モータの効率との積である請求項６に記載の運転支援方法。
10. 前記時々刻々の超過エネルギー（Ｐ_{ｅｘｃｅｓｓ}）には、前記車両の運転において想定していない例外項が含まれており、当該例外項は、演算に先行する所定の時間スパンにおいて運動エネルギーしきい値よりも大きい量の運動エネルギー（Ｅｋ_{ｏｖｅｒｓ}）が車両に蓄積された場合に限って演算に加えられる項である請求項２〜９のいずれか一項に記載の運転支援方法。
11. 前記例外項の演算に、モータの効率、回生ブレーキの効率、前記バッテリ（２）から取り出される前記電力（ＵＩ）または前記モータ（４）から車輪に伝えられる前記動力（Ｐ_{ｗｈｅｅｌｓ}）、前記設定点運動エネルギー（Ｅｋ_ｓｅｔｐ）、および前記車両の時々刻々の速度（Ｖ）に依存する前記抵抗の項が使用される請求項１０に記載の運転支援方法。
12. 前記基準運転スタイルに関して、時々刻々の超過エネルギー（Ｐ _{ｅｘｃｅｓｓ} ）、および／または所定の距離または移動時間における前記超過エネルギーの平均値（Ｃ_{ｅｘｃｅｓｓ}）が運転者に報知される請求項１〜１１のいずれか一項に記載の運転支援方法。
13. 前記超過エネルギーの平均値（Ｃ _{ｅｘｃｅｓｓ} ）の演算が、一次のフィルタによって実行されるものであって、新たに見積もりされた超過エネルギーの値と前回の超過エネルギーの平均値との数学的重心を計算することによって実行される請求項１に記載の運転支援方法。
14. 電動の車両の運転支援装置であって、
    走行中の車両の旅程において、車両の実際の消費エネルギーと車両のセンサから収集した情報（Ｐ _ｈｅａｔ 、Ｐ _ｃｏｎｄ 、Ｎ、Ｔ _ｅｘｔ 、ｂｒ）とに基づいて、基準運転スタイルに則した車両の最適化消費を演算する最適化消費演算手段と、
    前記基準運転スタイルの採用下において、前記車両の利用可能なエネルギーの蓄え（Ｗ _{ａｖａｉｌ} ）からどこまで走行することができるかの航続距離（Ｄ）、または運転によって節約することのできる消費の削減量を報知する報知手段と、
    所定の時間期間または旅程距離において、前記車両が余分に消費する超過エネルギーの平均値（Ｃ _{ｅｘｃｅｓｓ} ）を演算する超過エネルギー演算手段と
    を備え、
    前記最適化消費演算手段は、前記車両の実際の消費エネルギー（Ｃ _ｒｅａｌ ）から前記超過エネルギーの平均値（Ｃ _{ｅｘｃｅｓｓ} ）を差し引くことによって、前記最適化消費を演算する手段を備える
    車両の運転支援装置。