WO2010116492A1 - 燃費予測装置、燃費予測方法、燃費予測プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

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WO2010116492A1
WO2010116492A1 PCT/JP2009/057132 JP2009057132W WO2010116492A1 WO 2010116492 A1 WO2010116492 A1 WO 2010116492A1 JP 2009057132 W JP2009057132 W JP 2009057132W WO 2010116492 A1 WO2010116492 A1 WO 2010116492A1
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fuel consumption
prediction
vehicle
traveling
predetermined section
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光男 安士
雅俊 柳平
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パイオニア株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F9/00—Measuring volume flow relative to another variable, e.g. of liquid fuel for an engine
    • G01F9/02—Measuring volume flow relative to another variable, e.g. of liquid fuel for an engine wherein the other variable is the speed of a vehicle
    • G01F9/023—Measuring volume flow relative to another variable, e.g. of liquid fuel for an engine wherein the other variable is the speed of a vehicle with electric, electro-mechanic or electronic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/023—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for transmission of signals between vehicle parts or subsystems
    • B60R16/0231—Circuits relating to the driving or the functioning of the vehicle
    • B60R16/0236—Circuits relating to the driving or the functioning of the vehicle for economical driving
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0625—Fuel consumption, e.g. measured in fuel liters per 100 kms or miles per gallon
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/84—Data processing systems or methods, management, administration

Definitions

  • the present invention relates to a fuel consumption prediction device, a fuel consumption prediction method, a fuel consumption prediction program, and a recording medium that predict fuel consumption of a vehicle.
  • the use of the present invention is not limited to the above-described fuel consumption prediction device, fuel consumption prediction method, fuel consumption prediction program, and recording medium.
  • Patent Document 1 is a technique for searching for a route with less fuel consumption, storing fuel consumption information corresponding to the traveling speed for each vehicle type, and using the link data and the fuel consumption information to minimize the fuel consumption. Calculate the route of.
  • Patent Document 1 below discloses a method in which fuel efficiency information collected from a fuel efficiency detection sensor is stored in association with a traveling speed and used for fuel efficiency prediction from the next time onward.
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between vehicle speed and fuel consumption.
  • the vertical axis represents fuel consumption
  • the horizontal axis represents travel speed. It is known that the relationship between the traveling speed and the fuel consumption is expressed by the following equation, for example.
  • fc m 1 + m 2 ⁇ x 2 + m 3 ⁇ x 3 + m 4 ⁇ x
  • fc is the fuel consumption per unit time
  • x is the average speed of the unit section
  • m 1 to m 4 are constants.
  • the above-described conventional technology has a problem that the prediction accuracy is low because the acceleration of the vehicle is not taken into account when the fuel consumption is predicted.
  • the acceleration of the vehicle has a considerable influence on the fuel consumption.
  • the above-described conventional technology deteriorates the prediction accuracy.
  • an error from the actual fuel consumption may be increased depending on the shape, slope, and driving method (such as sudden start) of the road on which the vehicle travels.
  • the accuracy of acceleration / deceleration is high, resulting in poor prediction accuracy.
  • the fuel consumption prediction apparatus is a fuel consumption prediction apparatus that predicts the fuel consumption of a vehicle in a predetermined section, and uses the first mathematical formula.
  • Predicting means for predicting the fuel consumption in the predetermined section before the start of traveling in the predetermined section, and a second mathematical expression using the acceleration of the vehicle during traveling in the predetermined section as a variable The first mathematical formula is corrected based on estimation means for estimating the fuel consumption amount during traveling, the fuel consumption amount predicted by the prediction means, and the fuel consumption amount estimated by the estimation means.
  • a correcting means for performing is performed.
  • a fuel consumption prediction method is a fuel consumption prediction method for predicting a fuel consumption of a vehicle in a predetermined section, wherein the predetermined section is used before the start of traveling in the predetermined section using the first mathematical formula.
  • a fuel consumption prediction program according to the invention of claim 12 causes a computer to execute the fuel consumption prediction method according to claim 11.
  • a recording medium is characterized in that the fuel consumption prediction program according to the twelfth aspect is recorded in a computer-readable state.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of the fuel consumption prediction apparatus according to the embodiment.
  • the fuel consumption prediction apparatus 100 includes a prediction unit 101, an estimation unit 102, a correction unit 103, an average speed information acquisition unit 104, and a travel speed information acquisition unit 105, and predicts the fuel consumption of the vehicle in a predetermined section.
  • the predetermined section is, for example, a route connecting a departure point and a destination point set by the user.
  • the section in which the fuel consumption prediction apparatus 100 predicts the fuel consumption is referred to as “prediction target section”.
  • the prediction unit 101 predicts the fuel consumption amount using the first mathematical formula before the vehicle starts traveling in the prediction target section.
  • the first mathematical expression is a function having the vehicle speed as a variable, and specifically, for example, is the following expression (1).
  • the fuel consumption calculated using the following formula (1) is an instantaneous fuel consumption. For this reason, the total fuel consumption consumed when traveling in the prediction target section is obtained by integrating the values of the following formula (1).
  • the prediction unit 101 predicts the fuel consumption by substituting the average speed information (average speed information for each unit section in the prediction target section) acquired by the average speed information acquisition unit 104 described later into the first equation. Further, the prediction unit 101 may calculate the fuel consumption amount again by substituting the speed information acquired by the travel speed information acquisition unit 105, which will be described later, into the first mathematical expression during traveling in the prediction target section.
  • the estimation unit 102 estimates the fuel consumption during traveling in the prediction target section by using the second mathematical formula with the acceleration of the vehicle during traveling in the prediction target section as a variable.
  • the second mathematical expression is a function having the acceleration and speed of the vehicle as variables, and specifically, for example, the following expression (2).
  • the fuel consumption calculated using the following formula (2) is the instantaneous fuel consumption. For this reason, the total fuel consumption consumed when traveling in the prediction target section is obtained by integrating the values of the following equation (2).
  • time (h) and second (s) are mixedly used as a unit representing time, but this employs speed (km / h) as a unit of speed. This is because the second (s) is adopted as the unit time for estimating the fuel consumption. When it is desired to align these units, an appropriate calculation may be performed on each numerical value.
  • the correction unit 103 corrects the first mathematical formula based on the fuel consumption predicted by the prediction unit 101 and the fuel consumption estimated by the estimation unit 102. For example, the correction unit 103 calculates a correction coefficient from the fuel consumption predicted by the prediction unit 101 and the fuel consumption estimated by the estimation unit 102, and adds the calculated correction coefficient to the first equation. Thus, the first mathematical formula is corrected.
  • the correction coefficient is, for example, a ratio between the fuel consumption predicted by the prediction unit 101 and the fuel consumption estimated by the estimation unit 102.
  • the correction coefficient h is expressed by the following equation (3).
  • ⁇ in the following formula (3) represents that the instantaneous fuel consumption amount in the section in which the vehicle travels is integrated.
  • the correction unit 103 corrects the ratio between the fuel consumption predicted by the prediction unit 101 before the start of traveling in the prediction target section and the fuel consumption estimated by the estimation unit 102 during traveling in the prediction target section. And, for example, during traveling in the prediction target section, the speed information (speed information acquired by the traveling speed information acquisition unit 105) when the prediction unit 101 is traveling is substituted into the first formula, and the fuel consumption is calculated again. In this case, the correction unit 103 may use a ratio between the fuel consumption calculated again and the fuel consumption estimated by the estimation unit 102 as a correction coefficient.
  • the correction unit 103 corrects the expression (1) when, for example, the type of the road on which the vehicle travels during the prediction target section does not change for a predetermined period, for example, a predetermined distance or more, or a predetermined time or more. You may do it. This is because if the type of road changes, the speed and acceleration of the vehicle may change significantly. If the acceleration information and speed information in the previous driving are used, the accuracy of the estimated fuel consumption will be reduced. This is because it may decrease. Moreover, the correction
  • the average speed information acquisition unit 104 acquires average speed information for each unit section in the prediction target section.
  • the unit section is, for example, a link in map data.
  • the average speed information is a numerical value obtained by dividing the distance of the unit section by the average time required for passing through the unit section.
  • the average speed information acquisition unit 104 acquires the average speed information, for example, by reading the average speed information included in the map data.
  • the traveling speed information acquisition unit 105 acquires vehicle acceleration information and speed information while the vehicle is traveling.
  • the traveling speed information acquisition unit 105 acquires, for example, acceleration information and speed information output from an acceleration sensor or a speed sensor installed in the vehicle body.
  • acceleration information and speed information may be acquired from these sensors. Further, for example, the acceleration and speed may be measured (or calculated) by the traveling speed information acquisition unit 105 itself.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a procedure of fuel consumption prediction processing by the fuel consumption prediction device.
  • the fuel efficiency prediction device 100 acquires the average speed information of the prediction target section by the average speed information acquisition unit 104 before starting the travel of the prediction target section (step S201), and the prediction unit 101.
  • the fuel consumption amount in the prediction target section is predicted using the first mathematical expression (step S202).
  • the fuel consumption prediction apparatus 100 waits until the vehicle starts to travel (step S203: No loop).
  • the travel speed information acquisition unit 105 causes the vehicle acceleration information to be obtained. And speed information is acquired (step S204).
  • the estimation unit 102 estimates the fuel consumption amount during traveling of the vehicle using the second mathematical formula (step S205).
  • the fuel consumption prediction apparatus 100 calculates a correction coefficient by the correction
  • the correction coefficient calculated in step S206 includes, for example, the fuel consumption predicted by the prediction unit 101 before starting the travel in the prediction target section, and the fuel consumption estimated by the estimation unit 102 during the travel in the prediction target section. Ratio.
  • the correction coefficient includes, for example, the fuel consumption amount calculated again by substituting the speed information in the actual travel (speed information acquired in step S204) into the above formula (1), and the fuel estimated by the estimation unit 102. It may be a ratio to consumption.
  • the prediction unit 101 predicts the fuel consumption again using the first mathematical formula corrected in step S207 (step S208). More specifically, the fuel consumption amount of the remaining prediction target section is calculated by substituting the average speed information of the remaining prediction target section into the corrected equation (1).
  • step S209: No Until the vehicle finishes traveling in the estimation target section (step S209: No), the fuel consumption prediction apparatus 100 returns to step S204 and continues the subsequent processing. On the other hand, when the vehicle finishes traveling in the estimation target section (step S209: Yes), the fuel consumption prediction apparatus 100 ends the process according to the flowchart.
  • the fuel consumption prediction apparatus 100 corrects the mathematical formula used for the prediction of the fuel consumption with the estimated value of the fuel consumption using the acceleration information and the speed information during actual driving. This makes it possible to predict fuel consumption in consideration of vehicle acceleration. For example, even when driving on roads with large changes in acceleration, such as roads with many curves and roads with large slopes, fuel consumption is accurate. Can be predicted.
  • the fuel consumption predicting apparatus 100 estimates the fuel consumption by the above equation (2) using the vehicle speed information and acceleration information and the road gradient information on which the vehicle travels. For this reason, the fuel consumption prediction apparatus 100 can reflect the change in the running speed and acceleration of the vehicle and the change in the potential energy applied to the vehicle in the predicted value of the fuel consumption, and can predict the fuel consumption more accurately. it can.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the navigation apparatus.
  • a navigation device 300 includes a CPU 301, ROM 302, RAM 303, magnetic disk drive 304, magnetic disk 305, optical disk drive 306, optical disk 307, audio I / F (interface) 308, microphone 309, speaker 310, input device 311, A video I / F 312, a display 313, a camera 314, a communication I / F 315, a GPS unit 316, and various sensors 317 are provided.
  • Each component 301 to 317 is connected by a bus 320.
  • the CPU 301 governs overall control of the navigation device 300.
  • the ROM 302 records programs such as a boot program and a route search program.
  • the RAM 303 is used as a work area for the CPU 301. That is, the CPU 301 controls the entire navigation device 300 by executing various programs recorded in the ROM 302 while using the RAM 303 as a work area.
  • the magnetic disk drive 304 controls the reading / writing of the data with respect to the magnetic disk 305 according to control of CPU301.
  • the magnetic disk 305 records data written under the control of the magnetic disk drive 304.
  • an HD hard disk
  • FD flexible disk
  • the optical disk drive 306 controls reading / writing of data with respect to the optical disk 307 according to the control of the CPU 301.
  • the optical disk 307 is a detachable recording medium from which data is read according to the control of the optical disk drive 306.
  • a writable recording medium can be used as the optical disc 307.
  • an MO, a memory card, or the like can be used as a removable recording medium.
  • Examples of information recorded on the magnetic disk 305 and the optical disk 307 include content data and map data.
  • the content data is, for example, music data, still image data, moving image data, or the like.
  • the map data includes background data representing features (features) such as buildings, rivers, and the ground surface, and road shape data representing the shape of the road, and is divided into a plurality of data files divided by district. It is configured.
  • the voice I / F 308 is connected to a microphone 309 for voice input and a speaker 310 for voice output.
  • the sound received by the microphone 309 is A / D converted in the sound I / F 308.
  • From the speaker 310 a sound obtained by D / A converting a predetermined sound signal in the sound I / F 308 is output.
  • the input device 311 includes a remote controller, a keyboard, a touch panel, and the like provided with a plurality of keys for inputting characters, numerical values, various instructions, and the like.
  • the input device 311 may be realized by any one form of a remote control, a keyboard, and a touch panel, but may be realized by a plurality of forms.
  • the video I / F 312 is connected to the display 313. Specifically, the video I / F 312 is output from, for example, a graphic controller that controls the entire display 313, a buffer memory such as a VRAM (Video RAM) that temporarily records image information that can be displayed immediately, and a graphic controller. And a control IC for controlling the display 313 based on the image data to be processed.
  • a graphic controller that controls the entire display 313, a buffer memory such as a VRAM (Video RAM) that temporarily records image information that can be displayed immediately, and a graphic controller.
  • VRAM Video RAM
  • the camera 314 captures images inside or outside the vehicle.
  • the image may be either a still image or a moving image.
  • a camera 314 captures a landscape or a feature outside the vehicle, a passenger inside the vehicle, etc., and the captured image is recorded on the magnetic disk 305 or the like via the video I / F 312. Recording is performed on a recording medium such as an optical disk 307.
  • the display 313 displays icons, cursors, menus, windows, or various data such as characters and images.
  • the map data described above is drawn two-dimensionally or three-dimensionally.
  • the map data displayed on the display 313 can be displayed with a mark representing the current position of the vehicle on which the navigation device 300 is mounted.
  • the current position of the vehicle is calculated by the CPU 301.
  • a TFT liquid crystal display, an organic EL display, or the like can be used as the display 313, for example, a TFT liquid crystal display, an organic EL display, or the like can be used.
  • the communication I / F 315 is wirelessly connected to a communication network such as the Internet, and also functions as an interface between the communication network and the CPU 301.
  • the communication I / F 315 transmits and receives data to and from nearby electronic devices by short-range communication such as infrared communication or Bluetooth (registered trademark). Further, the communication I / F 315 receives broadcast waves such as television and radio. Broadcast waves received by the communication I / F 315 are output as audio information and image information to the speaker 310 and the display 313 via the audio I / F 308 and the video I / F 312.
  • the GPS unit 316 receives radio waves from GPS satellites and outputs information indicating the current position of the vehicle.
  • the output information of the GPS unit 316 is used when the CPU 301 calculates the current position of the vehicle together with output values of various sensors 317 described later.
  • the information indicating the current position is information for specifying one point on the map data such as latitude / longitude and altitude.
  • the various sensors 317 output information for determining the position and behavior of the vehicle, such as a vehicle speed sensor, an acceleration sensor, and an angular velocity sensor.
  • the output values of the various sensors 317 are used by the CPU 301 to calculate the current position of the vehicle and the amount of change in speed and direction.
  • the prediction unit 101, the estimation unit 102, the correction unit 103, the average speed information acquisition unit 104, and the travel speed information acquisition unit 105 of the fuel consumption prediction apparatus 100 illustrated in FIG. 1 are the ROM 302 in the navigation device 300 illustrated in FIG.
  • the CPU 301 executes a predetermined program using programs and data recorded in the RAM 303, the magnetic disk 305, the optical disk 307, etc., and controls each part in the navigation device 300, thereby realizing its function.
  • the navigation device 300 has a function of searching for a route connecting a departure point and a destination point set by a designated user, but the navigation device 300 according to the present embodiment additionally searches for a route. It has a function of predicting the amount of fuel consumed during traveling on the route. More specifically, the navigation device 300 predicts the amount of fuel consumed when the vehicle travels on the route using the first formula and starts traveling on the route before the vehicle starts traveling on the route. After that, the actual fuel consumption in the route is estimated using the second mathematical formula having the actual speed information and acceleration information of the vehicle as variables. Then, the fuel consumption prediction formula (first formula) is corrected using the estimated value of the fuel consumption.
  • the navigation device 300 predicts the amount of fuel consumed when traveling on this route before the vehicle starts traveling on the route. Specifically, the navigation device 300 calculates the fuel consumption using the following formula (1).
  • the following formula (1) is referred to as “fuel consumption prediction formula”, and the fuel consumption calculated using the following formula (1) is referred to as “predicted fuel consumption”.
  • the above equation (1) uses the speed x as an independent variable, but since the actual traveling speed is not known before starting traveling, the average traveling speed on the route is defined as the speed x.
  • the average travel speed is calculated, for example, by dividing the route distance by the average time required to pass the route. For example, average required time data recorded as a database in the navigation device 300 is used as the average required time required to pass a certain section.
  • the route may be divided into a predetermined number of sections (for example, for each node as a unit section), and the average traveling speed may be calculated for each section.
  • the navigation device 300 acquires acceleration information and speed information of the vehicle in real time, and calculates a fuel consumption amount that reflects an actual traveling state. Specifically, the navigation apparatus 300 calculates the fuel consumption amount considering the acceleration of the vehicle using the following formula (2).
  • the following formula (2) is referred to as “fuel consumption estimation formula”, and the fuel consumption calculated using the following formula (2) is referred to as “estimated fuel consumption”. Note that the fuel consumption estimation formula is not limited to the following formula (2), and any fuel consumption estimation formula may be used as long as it can acquire vehicle acceleration information and speed information in real time.
  • time (h) and second (s) are mixedly used as a unit representing time, but this employs speed (km / h) as a unit of speed. This is because the second (s) is adopted as the unit time for estimating the fuel consumption. When it is desired to align these units, an appropriate calculation may be performed on each numerical value.
  • the navigation device 300 shows the following formula (3) from the ratio between the predicted fuel consumption calculated using the above formula (1) and the second estimated fuel consumption estimated using the above formula (2).
  • a correction coefficient h is calculated.
  • the navigation device 300 corrects the fuel consumption prediction formula by substituting the calculated correction coefficient h into the above formula (1), and again predicts the fuel consumption during the remaining route travel using the corrected fuel consumption prediction formula ( Fuel consumption correction).
  • Fuel consumption correction the fuel consumption amount reflecting the acceleration and speed in actual traveling can be predicted.
  • Vehicle fuel consumption is influenced by the acceleration of the vehicle.
  • the fuel consumption amount can be predicted with higher accuracy by correcting the fuel consumption amount using the actual acceleration information.
  • the fuel consumption prediction formula is corrected every predetermined time, such as every 10 minutes. Further, for example, the fuel consumption prediction formula may be corrected when the type of road on which the vehicle travels does not change for a predetermined time or longer or a predetermined distance or longer. This is because if the type of road changes, the speed and acceleration of the vehicle may change significantly, and if the acceleration information and speed information in the previous driving are used, the estimation accuracy may decrease. Because there is.
  • First method> 4 and 5 are explanatory diagrams schematically showing an example of a fuel consumption prediction process by the navigation device.
  • the navigation device 300 may perform the above equation (1) before starting the traveling on the route R, as shown in FIG. Is used to calculate the predicted fuel consumption L 1AC .
  • the navigation apparatus 300 calculates the predicted fuel consumption L 1AB between A and B using the estimated required time T AB between AB and the average travel speed V AB .
  • L 1AB is represented by the following formula (4) using the above formula (1).
  • the navigation apparatus 300 calculates the predicted fuel consumption L 1BC between BC using the estimated required time T BC between BC and the average travel speed V BC .
  • L 1BC is represented by the following formula (5) using the above formula (1).
  • the fuel consumption L AC when traveling on the route R is expressed by the following formula (6) using L 1AB and L 1BC .
  • L 1AB h 1 ⁇ T AB ⁇ fc 1 (V AB )
  • L 1BC h 1 ⁇ T BC ⁇ fc 1 (V BC ) (5)
  • L AC L 1AB + L 1BC (6)
  • the navigation apparatus 300 calculates the estimated fuel consumption based on actual speed information using the above formula (1). For example, when the point B is reached, the actual required time t AB between AB and the average value v AB_av of the actual speed v AB between AB (average speed between AB ) A predicted fuel consumption amount L 1rAB shown in Expression (8) is calculated.
  • L 1rAB h 1 ⁇ t AB ⁇ f c1 (v AB_av ) (8)
  • the navigation apparatus 300 applies the correction coefficient h 2 calculated in this way to the above equation (1), and again predicts the fuel consumption amount (predicted fuel consumption amount) between BC.
  • the predicted fuel consumption amount L 1hBC between BC which has been predicted and estimated again, is expressed by the following equation (10). Further, the value (L 2AB ) of the above equation (7) is used for the fuel consumption between AB .
  • the newly estimated fuel consumption amount L AC of the route R is expressed by the following equation (11).
  • L 1hBC h2 ⁇ T BC ⁇ fc1 (V BC ) (10)
  • the navigation apparatus 300 calculates the correction coefficient by predicting the predicted fuel consumption amount again using the actual speed information after the start of traveling, but uses the predicted fuel consumption amount predicted before the start of traveling as it is.
  • the correction coefficient may be calculated. That is, the estimated fuel consumption L 2AB between AB is calculated at point B (the above formula (7)), and the estimated fuel consumption L 1AB between AB calculated at the point A (the above formula (4)) is calculated.
  • the ratio may be a correction coefficient.
  • the above first method is effective when there are many curves on the road between A and C.
  • acceleration / deceleration increases and acceleration increases even when there is no change in the traveling speed, and the value of the estimated fuel consumption calculated by the above equation (2) increases.
  • the correction coefficient by substituting the actual speed information into the above equation (1) and predicting the predicted fuel consumption amount again to calculate the correction coefficient, it is possible to perform correction in consideration of the influence of the road curve.
  • the second method is effective when there is a lot of traffic on the road between A and C. Since the traveling speed of the vehicle becomes slow on a road where traffic congestion occurs, the estimated fuel consumption amount calculated by the above equation (2) becomes small. However, the effect on fuel consumption differs between when traveling at low speed and when traveling at low speed due to the influence of traffic jams. For this reason, the correction which considered the influence of traffic congestion can be performed by using the fuel consumption estimated using average speed information as it is like the 2nd method.
  • the curvature is equal to or higher than a predetermined rate. May adopt the first method.
  • the second method may be adopted in a section where traffic congestion occurs with reference to traffic congestion information on the route. Moreover, you may make it switch a 1st method and a 2nd method according to an area on the same path
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a coefficient table held by the navigation device.
  • a vehicle type name 601 for identifying the vehicle type of the vehicle and format information 602 indicating the format of each vehicle type are recorded, and coefficient values (k 1 to. k 3 ) 606 is recorded.
  • the displacement information 603, the vehicle weight information 604, and the mode fuel consumption information 605 are associated with each vehicle type name 601 and format information 602.
  • the coefficients k 1 to k 3 vary depending on the vehicle type and the format, and the navigation apparatus 300 reads the values of the coefficients k 1 to k 3 corresponding to the vehicle on which the apparatus is mounted from the coefficient table 600. Specifically, for example, when the vehicle type and type of the vehicle on which the device is mounted can be determined, the navigation device 300 selects a corresponding one from the vehicle type name 601 and the type information 602, and the vehicle type name 601 and The value of the coefficient associated with the format information 602 is read out.
  • the navigation device 300 selects the corresponding one from the displacement information 603 and the vehicle weight information 604 when the displacement and weight of the vehicle can be determined.
  • the coefficient values associated with the displacement information 603 and the vehicle weight information 604 are read out. Further, when the approximate fuel efficiency of the vehicle can be determined, a corresponding one is selected from the mode fuel efficiency information 605 and the coefficient value associated with the mode fuel efficiency information 605 is read out.
  • the coefficient value to be read may be read out.
  • k 1 is a coefficient indicating the fuel consumption during idling (stopping).
  • K 2 is a coefficient indicating the fuel consumption during acceleration.
  • K 3 is a coefficient based on resistance generated when the vehicle travels.
  • the resistance generated when the vehicle travels includes air resistance and rolling resistance applied to the vehicle body. Of these, the rolling resistance includes resistance generated with rotation of the tire, resistance generated with rotation inside the engine, and the like.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the coefficient k 1 and the displacement.
  • the vertical axis represents the coefficient k 1 and the horizontal axis represents the displacement.
  • the coefficient k 1 and the displacement are positively correlated. That is, in general, it is known that a vehicle with a larger displacement has a higher fuel consumption during idling, and the coefficient k 1 is a coefficient reflecting the fuel consumption during idling.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the coefficient k 2 and the vehicle weight, where the vertical axis represents the coefficient k 2 and the horizontal axis represents the vehicle weight. As shown in FIG. 8, the coefficient k 2 and the vehicle weight have a positive correlation. That is, it is generally known that the heavier the vehicle weight, the larger the fuel consumption during acceleration, and the coefficient k 2 is a coefficient reflecting the fuel consumption during acceleration.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the coefficient k 3 and the displacement, where the vertical axis represents the coefficient k 3 and the horizontal axis represents the displacement. As shown in FIG. 9, there is no correlation between the coefficient k 3 and the displacement. This, k 3 is the coefficient based on the resistance generated during running of the vehicle, in order to have a correlation to the shape of the vehicle than the exhaust amount.
  • a coefficient table (coefficient database) as shown in FIG. 6 is constructed in the following procedure, for example.
  • ⁇ Procedure 1> Measure actual driving data of a standard vehicle type, and substitute the actual driving data into the following formula ( ⁇ ).
  • the following equation ( ⁇ ) substituted with actual running data is subjected to multiple regression analysis to obtain coefficients k 1 , k 2 , k 3 , k 4 , and k 5 .
  • k 1 is a coefficient based on fuel consumption during idling
  • k 2 is a coefficient based on fuel consumption during acceleration
  • k 3 is a coefficient based on air resistance and rolling resistance
  • k 4 and k 5 are engine torques. It is a coefficient depending on characteristics and transmission efficiency.
  • fc fuel consumption (cc / sec)
  • x vehicle speed (km / h)
  • dx / dt + g ⁇ sin ⁇ combined acceleration (vehicle speed acceleration and acceleration of gravity).
  • fc (x) k 1 + k 2 ⁇ (dx / dt + g ⁇ sin ⁇ ) ⁇ x + k 3 ⁇ x 3 + k 4 ⁇ x 2 + k 5 ⁇ x ( ⁇ )
  • FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing acceleration applied to a vehicle traveling on a road having a gradient.
  • a vehicle traveling on a slope with a slope of ⁇ is subjected to acceleration (dx / dt) A accompanying traveling of the vehicle and a traveling direction component (g ⁇ sin ⁇ ) B of gravitational acceleration g.
  • the second term on the right side of the equation (2) indicates the acceleration A accompanying the traveling of the vehicle and the combined acceleration C of the traveling direction component B of the gravitational acceleration g.
  • the navigation apparatus 300 estimates the fuel consumption in consideration of the road gradient.
  • the slope of the road on which the vehicle travels can be known using, for example, an inclinometer mounted on the navigation device 300. Further, when the inclinometer is not mounted on the navigation device 300, for example, road gradient information included in the map data can be used.
  • the gradient is calculated using the elevation data in the map data, or if the navigation device is capable of three-dimensional positioning, using the elevation information of the positioning result.
  • the fuel consumption in a certain section can be estimated. Specifically, the fuel consumption in a section with a gradient (gradient section fuel consumption) is estimated using an approximate expression such as the following expression (13).
  • Gradient section fuel consumption Section fuel consumption when the slope is always 0 + k 2 ⁇ g ⁇ (section end point elevation-section start point elevation) (13)
  • section fuel consumption (when the gradient is always 0)” on the right side of the above equation (2) is a value obtained by integrating the instantaneous fuel consumption (value of the above equation (2)) in the section.
  • the second term (section end point elevation ⁇ section start point elevation) on the right side indicates the amount of change in potential energy.
  • ⁇ V (dx / dt + g ⁇ sin ⁇ ) ⁇ T ⁇ x ⁇ dx / dt ⁇ ⁇ T + g ⁇ ⁇ (x ⁇ sin ⁇ ) ⁇ T
  • ⁇ (x ⁇ sin ⁇ ) ⁇ T is the amount of movement in the elevation direction in the section.
  • the first term on the right side of the above equation (15) is the amount of fuel consumed with respect to the acceleration energy when the gradient is always assumed to be zero. It can be referred to as “section estimation value”. Therefore, even if there is no inclinometer, if the latitude and longitude of the start point and end point of the target section can be obtained, fuel consumption can be estimated in consideration of the road gradient by referring to the altitude data. Alternatively, if the navigation device is capable of three-dimensional positioning, fuel efficiency can be estimated in consideration of the road gradient by directly referring to the elevation information of the start point and end point of the target section.
  • the above [1] is a condition defined based on the idea that the predicted fuel consumption does not become a positive value or a negative value smaller than the consumption at the time of idling.
  • the fuel consumption estimated by the [1] is k1.
  • the above [2] and [3] are conditions defined for fuel consumption when the vehicle is decelerated. Depending on the type of vehicle, when there is no accelerator operation at the time of deceleration, the fuel is not sent to the engine. When the actual fuel consumption amount and the predicted fuel consumption amount are different, it may be effective to correct using this condition.
  • the value of fc in the above [1] to [3] is an example, and is appropriately adjusted depending on the vehicle type.
  • the above [2] and [3] are particularly effective when the conditional expression does not include fc and it is desired to make a predetermined determination without obtaining a specific value of fc.
  • the estimated fuel consumption amount is transmitted, such as a server performing such statistical processing, if processed and separated by a value and the other values of k 1 ⁇ k 3, after k 1 ⁇ k 3
  • the value of is updated, the amount of calculation is greatly reduced, and the recalculation of the conditional expression also reduces the load.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a procedure of fuel consumption prediction processing by the navigation device 300.
  • FIG. 11 shows the first method (see FIGS. 4 and 5) in the fuel consumption prediction process described above.
  • the navigation device 300 first searches for a route to the destination point designated by the user (step S1101).
  • the navigation apparatus 300 calculates the fuel consumption amount (predicted fuel consumption amount) in the entire route using the average traveling speed of the route and the above equation (1) (step S1102), and the predicted fuel consumption.
  • the amount is displayed on the display 313 (step S1103).
  • the navigation device 300 waits until the vehicle starts traveling (step S1104: No loop). When the vehicle starts traveling (step S1104: Yes), the vehicle speed information and acceleration information are acquired (step S1105). ). The navigation device 300 returns to step S1105 and continues to acquire speed information and acceleration information until the timing for correcting the fuel efficiency prediction formula comes (step S1106: No).
  • step S1106 When the correction timing comes (step S1106: Yes), the navigation apparatus 300 uses the speed information and acceleration information acquired in step S1105 and the above equation (2) to calculate the estimated fuel consumption (fuel consumption in the route traveled so far). ) Is calculated (step S1107). In addition, the navigation device 300 calculates the predicted fuel consumption amount based on the actual speed from the above formula (1) using the speed information acquired in step S1105 (step S1108). Then, the navigation apparatus 300 calculates a correction coefficient from the estimated fuel consumption calculated in step S1107 and the predicted fuel consumption based on the actual speed calculated in step S1108 (step S1109).
  • the navigation device 300 calculates again the predicted fuel consumption amount in the remaining route from the above equation (1) to which the correction coefficient is applied (step S1110). Then, the estimated fuel consumption amount calculated in step S1107 (the fuel consumption amount in the route that has traveled so far) and the fuel consumption amount in the remaining route calculated in step S1110 are summed and displayed on the display 313 as the fuel consumption amount of the entire route. (Step S1111). Instead of displaying the fuel consumption for the entire route, the fuel consumption for the route that has traveled so far and the fuel consumption for the remaining route may be displayed separately, or only one of these may be displayed. May be.
  • step S1112: No the navigation device 300 returns to step S1105 and repeats the subsequent processing. And if a vehicle arrives at the destination point (step S1112: Yes), the process by this flowchart will be complete
  • the estimated fuel consumption is calculated at the correction timing. However, the estimated fuel consumption may be calculated at any time during traveling.
  • the predicted fuel consumption amount predicted in step S1102 without performing the process in step S1108 (calculation of the predicted fuel consumption amount based on the actual speed).
  • the correction coefficient may be calculated using the value of.
  • the navigation device 300 corrects the mathematical formula (the above formula (1)) used for predicting the fuel consumption before the start of travel using the acceleration information during actual travel. This makes it possible to calculate the fuel consumption in consideration of the acceleration of the vehicle. For example, even when driving on a road with a large change in acceleration, such as a road with a lot of curves or a road with a large slope, the fuel consumption is accurate. Can be estimated.
  • the fuel consumption predicting apparatus 100 estimates the fuel consumption by the above equation (2) using the vehicle speed information and acceleration information and the road gradient information on which the vehicle travels. For this reason, the navigation apparatus 300 can reflect the change in the running speed and acceleration of the vehicle and the change in the potential energy applied to the vehicle in the estimated value of the fuel consumption, and can estimate the fuel consumption more accurately. .
  • the fuel consumption estimation method described in the present embodiment can be realized by executing a program prepared in advance on a computer such as a personal computer or a workstation.
  • This program is recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, a flexible disk, a CD-ROM, an MO, and a DVD, and is executed by being read from the recording medium by the computer.
  • the program may be a transmission medium that can be distributed via a network such as the Internet.

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Abstract

　燃費予測装置（１００）は、所定区間における車両の燃料消費量を予測する。予測部（１０１）は、第１の数式を用いて所定区間の走行開始前に所定区間における燃料消費量を予測する。推定部（１０２）は、所定区間の走行中における車両の加速度を変数とする第２の数式を用いて、所定区間の走行中における燃料消費量を推定する。補正部（１０３）は、予測部（１０１）によって予測された燃料消費量と、推定部（１０２）によって推定された燃料消費量とに基づいて、第１の数式を補正する。

Description

燃費予測装置、燃費予測方法、燃費予測プログラムおよび記録媒体
　この発明は、車両の燃料消費量を予測する燃費予測装置、燃費予測方法、燃費予測プログラムおよび記録媒体に関する。ただし、この発明の利用は、上述した燃費予測装置、燃費予測方法、燃費予測プログラムおよび記録媒体に限られない。
　従来、走行時における車両の燃料消費量を予測するため、様々な方法が考案されている（たとえば、下記特許文献１参照）。下記特許文献１は、燃料消費量の少ない経路を探索する技術であり、車種ごとに走行速度に応じた燃費情報を記憶しておき、リンクデータと燃費情報とを用いて、燃料消費量が最小のルートを計算する。また、下記特許文献１では、燃費検出センサから収集した燃費情報を走行速度と関連づけて記憶しておき、次回以降の燃費予測に用いる方法が開示されている。
　図１２は、車速と燃料消費量との関係を示すグラフである。図１２において、縦軸は燃料消費量であり、横軸は走行速度である。走行速度と燃料消費量との関係は、たとえば以下のような式で示されることが知られている。
　ｆｃ　＝　ｍ1＋ｍ2・ｘ2＋ｍ3・ｘ3＋ｍ4・ｘ
　ここで、ｆｃは単位時間あたりの燃料消費量、ｘは単位区間の平均速度、ｍ1～ｍ4は定数である。
特開２００５－１７２５８２号公報
　しかしながら、上述した従来技術では、燃料消費量を予測するにあたって、車両の加速度を考慮しておらず、予測精度が低いという問題点がある。車両の加速度は、燃料消費量に少なからず影響しており、たとえば、走行中の加速度が通常時と異なると、上述した従来技術では予測精度が悪くなってしまう。また、走行する道路の形状、勾配、運転方法（急発進など）によっても、実際の燃料消費量との間の誤差が大きくなる場合がある。また、カーブが多い道路を走行する際も、加減速の頻度が高いため予測精度が悪くなってしまう。
　上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる燃費予測装置は、所定区間における車両の燃料消費量を予測する燃費予測装置であって、第１の数式を用いて前記所定区間の走行開始前に前記所定区間における前記燃料消費量を予測する予測手段と、前記所定区間の走行中における前記車両の加速度を変数とする第２の数式を用いて、前記所定区間の走行中における前記燃料消費量を推定する推定手段と、前記予測手段によって予測された前記燃料消費量と、前記推定手段によって推定された前記燃料消費量とに基づいて、前記第１の数式を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
　また、請求項１１の発明にかかる燃費予測方法は、所定区間における車両の燃料消費量を予測する燃費予測方法であって、第１の数式を用いて前記所定区間の走行開始前に前記所定区間における前記燃料消費量を予測する予測工程と、前記所定区間の走行中における前記車両の加速度を変数とする第２の数式を用いて、前記所定区間の走行中における前記燃料消費量を推定する推定工程と、前記予測工程で予測された前記燃料消費量と、前記推定工程で推定された前記燃料消費量とに基づいて、前記第１の数式を補正する補正工程と、を含んだことを特徴とする。
　また、請求項１２の発明にかかる燃費予測プログラムは、請求項１１に記載の燃費予測方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
　また、請求項１３の発明にかかる記録媒体は、請求項１２に記載の燃費予測プログラムをコンピュータに読み取り可能な状態で記録したことを特徴とする。
実施の形態にかかる燃費予測装置の機能的構成を示すブロック図である。 燃費予測装置による燃費予測処理の手順を示すフローチャートである。 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。 ナビゲーション装置による燃料消費量の予測処理の一例を模式的に示した説明図である。 ナビゲーション装置による燃料消費量の予測処理の一例を模式的に示した説明図である。 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。 係数ｋ1と排気量との関係を示すグラフである。 係数ｋ2と車重との関係を示すグラフである。 係数ｋ3と排気量との関係を示すグラフである。 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。 ナビゲーション装置３００による燃費予測処理の手順を示すフローチャートである。 車速と燃料消費量との関係を示すグラフである。
　以下に添付図面を参照して、この発明に係る燃費予測装置、燃費予測方法、燃費予測プログラムおよび記録媒体の好適な実施の形態を詳細に説明する。
（実施の形態）
　図１は、実施の形態にかかる燃費予測装置の機能的構成を示すブロック図である。燃費予測装置１００は、予測部１０１、推定部１０２、補正部１０３、平均速度情報取得部１０４、走行速度情報取得部１０５によって構成され、所定区間における車両の燃料消費量を予測する。ここで、所定区間とは、たとえば、ユーザによって設定された出発地点と目的地点とを結ぶ経路である。以下、燃費予測装置１００が燃料消費量を予測する区間を「予測対象区間」という。
　予測部１０１は、車両が予測対象区間の走行を開始する前に、第１の数式を用いて燃料消費量を予測する。第１の数式とは、車両の速度を変数とする関数であり、具体的には、たとえば下記式（１）である。なお、下記式（１）を用いて算出される燃料消費量は、瞬間燃費量である。このため、予測対象区間を走行する際に消費する総燃料消費量は、下記式（１）の値を積算して求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　予測部１０１は、後述する平均速度情報取得部１０４によって取得された平均速度情報（予測対象区間内の単位区間ごとの平均速度情報）を、第１の数式に代入して燃料消費量を予測する。また、予測部１０１は、予測対象区間の走行中において、後述する走行速度情報取得部１０５によって取得された速度情報を第１の数式に代入して燃料消費量を再度算出してもよい。
　推定部１０２は、予測対象区間の走行中における車両の加速度を変数とする第２の数式を用いて、予測対象区間の走行中における燃料消費量を推定する。第２の数式は、車両の加速度および速度を変数とする関数であり、具体的には、たとえば下記式（２）である。なお、下記式（２）を用いて算出される燃料消費量は、瞬間燃費量である。このため、予測対象区間を走行する際に消費する総燃料消費量は、下記式（２）の値を積算して求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　なお、上記式（２）においては、時を表す単位として時間（ｈ）および秒（ｓ）が混在して用いられているが、これは、速度の単位として時速（ｋｍ／ｈ）を採用し、燃料消費量を推定する際の単位時間として秒（ｓ）を採用したためである。これらの単位を揃えたい場合は、それぞれの数値に適宜演算をおこなえばよい。
　補正部１０３は、予測部１０１によって予測された燃料消費量と、推定部１０２によって推定された燃料消費量とに基づいて、第１の数式を補正する。補正部１０３は、たとえば、予測部１０１によって予測された燃料消費量と、推定部１０２によって推定された燃料消費量と、から補正係数を算出し、算出した補正係数を第１の数式に付加することによって第１の数式を補正する。補正係数は、たとえば、予測部１０１によって予測された燃料消費量と推定部１０２によって推定された燃料消費量との比である。この場合、補正係数ｈは、下記式（３）のように示される。なお、下記式（３）のΣは、車両が走行する区間の瞬間燃費量を積算していることを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　補正部１０３は、たとえば、予測対象区間の走行開始前に予測部１０１によって予測された燃料消費量と、予測対象区間の走行中に推定部１０２によって推定された燃料消費量との比を補正係数とする。また、たとえば、予測対象区間の走行中において、予測部１０１が走行中における速度情報（走行速度情報取得部１０５によって取得された速度情報）を第１の数式に代入して燃料消費量を再度算出した場合、補正部１０３は、再度算出された燃料消費量と、推定部１０２によって推定された燃料消費量との比を補正係数とするようにしてもよい。
　また、補正部１０３は、たとえば、予測対象区間の走行時において車両が走行する道路の種別が、所定の間、たとえば所定距離以上または所定時間以上変化しない場合に、上記式（１）を補正するようにしてもよい。これは、これは、道路の種別が変化してしまうと、車両の速度や加速度が大きく変化する可能性があり、それまでの走行における加速度情報や速度情報を用いると、推定燃費量の精度が低下してしまう可能性があるためである。また、補正部１０３は、たとえば、予測対象区間の走行時において所定時間ごとに上記式（１）を補正してもよい。
　平均速度情報取得部１０４は、予測対象区間内の単位区間ごとの平均速度情報を取得する。単位区間とは、たとえば、地図データ中におけるリンクである。また、平均速度情報とは、単位区間の距離を、その単位区間を通過するのにかかる平均所要時間で除した数値である。平均速度情報取得部１０４は、たとえば地図データに含まれる平均速度情報を読み出すことによって、平均速度情報を取得する。
　走行速度情報取得部１０５は、車両の走行中における車両の加速度情報および速度情報を取得する。走行速度情報取得部１０５は、たとえば、車両本体に設置された加速度センサや速度センサから出力される加速度情報および速度情報を取得する。なお、速度センサや加速度センサが燃費予測装置１００に備えられている場合には、これらのセンサから加速度情報や速度情報を取得してもよい。また、たとえば、走行速度情報取得部１０５そのもので加速度や速度を計測（または算出）できるようにしてもよい。
　図２は、燃費予測装置による燃費予測処理の手順を示すフローチャートである。図２のフローチャートにおいて、燃費予測装置１００は、予測対象区間の走行を開始する前に、平均速度情報取得部１０４によって、予測対象区間の平均速度情報を取得して（ステップＳ２０１）、予測部１０１によって、予測対象区間における燃料消費量を第１の数式を用いて予測する（ステップＳ２０２）。
　燃費予測装置１００は、車両が走行を開始するまで待機して（ステップＳ２０３：Ｎｏのループ）、車両が走行を開始すると（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、走行速度情報取得部１０５によって、車両の加速度情報および速度情報を取得する（ステップＳ２０４）。つづいて、燃費予測装置１００は、推定部１０２によって車両の走行中における燃料消費量を第２の数式を用いて推定する（ステップＳ２０５）。
　そして、燃費予測装置１００は、補正部１０３によって補正係数を算出し（ステップＳ２０６）、予測部１０１が燃料消費量の予測に用いる第１の数式を補正する（ステップＳ２０７）。ステップＳ２０６で算出される補正係数は、たとえば、予測対象区間の走行開始前に予測部１０１によって予測された燃料消費量と、予測対象区間の走行中に推定部１０２によって推定された燃料消費量との比である。また、補正係数は、たとえば、実際の走行における速度情報（ステップＳ２０４で取得された速度情報）を上記式（１）に代入して再度算出した燃料消費量と、推定部１０２によって推定された燃料消費量との比であってもよい。
　予測部１０１は、ステップＳ２０７で補正された第１の数式を用いて燃料消費量を再度予測する（ステップＳ２０８）。より詳細には、補正された上記式（１）に、残りの予測対象区間の平均速度情報を代入することにより、残りの予測対象区間の燃料消費量を算出する。
　車両が推定対象区間の走行を終了するまでは（ステップＳ２０９：Ｎｏ）、燃費予測装置１００は、ステップＳ２０４に戻り、以降の処理を継続する。一方、車両が推定対象区間の走行を終了すると（ステップＳ２０９：Ｙｅｓ）、燃費予測装置１００は、本フローチャートによる処理を終了する。
　以上説明したように、燃費予測装置１００は、燃料消費量の予測に用いる数式を、実際の走行時における加速度情報や速度情報を用いた燃料消費量の推定値で補正する。これにより、車両の加速度を考慮して燃料消費量を予測することが可能となり、たとえば、カーブが多い道路や傾斜が大きい道路など、加速度の変化が大きい道路を走行する場合でも精度良く燃料消費量を予測することができる。
　また、燃費予測装置１００は、車両が走行を開始した後は、車両の速度情報および加速度情報、車両が走行する道路の勾配情報を用いた上記式（２）によって燃料消費量を推定する。このため、燃費予測装置１００は、車両の走行速度や加速度の変化、車両にかかる位置エネルギーの変化を燃料消費量の予測値に反映させることができ、より精度良く燃料消費量を予測することができる。
　以下に、本発明の実施例について説明する。本実施例では、車両に搭載されたナビゲーション装置３００を燃費予測装置１００として本発明を適用した場合の一例について説明する。
（ナビゲーション装置３００のハードウェア構成）
　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。
　まず、ＣＰＵ３０１は、ナビゲーション装置３００の全体の制御を司る。ＲＯＭ３０２は、ブートプログラム、経路探索プログラムなどのプログラムを記録している。また、ＲＡＭ３０３は、ＣＰＵ３０１のワークエリアとして使用される。すなわち、ＣＰＵ３０１は、ＲＡＭ３０３をワークエリアとして使用しながら、ＲＯＭ３０２に記録された各種プログラムを実行することによって、ナビゲーション装置３００の全体の制御を司る。
　磁気ディスクドライブ３０４は、ＣＰＵ３０１の制御にしたがって磁気ディスク３０５に対するデータの読み取り／書き込みを制御する。磁気ディスク３０５は、磁気ディスクドライブ３０４の制御で書き込まれたデータを記録する。磁気ディスク３０５としては、たとえば、ＨＤ（ハードディスク）やＦＤ（フレキシブルディスク）を用いることができる。
　また、光ディスクドライブ３０６は、ＣＰＵ３０１の制御にしたがって光ディスク３０７に対するデータの読み取り／書き込みを制御する。光ディスク３０７は、光ディスクドライブ３０６の制御にしたがってデータが読み出される着脱自在な記録媒体である。光ディスク３０７は、書き込み可能な記録媒体を利用することもできる。着脱可能な記録媒体として、光ディスク３０７のほか、ＭＯ、メモリカードなどを用いることができる。
　磁気ディスク３０５および光ディスク３０７に記録される情報の一例としては、コンテンツデータや地図データが挙げられる。コンテンツデータは、たとえば楽曲データや静止画データ、動画データなどである。また、地図データは、建物、河川、地表面などの地物（フィーチャ）を表す背景データと、道路の形状を表す道路形状データとを含んでおり、地区ごとに分けられた複数のデータファイルによって構成されている。
　音声Ｉ／Ｆ３０８は、音声入力用のマイク３０９および音声出力用のスピーカ３１０に接続される。マイク３０９に受音された音声は、音声Ｉ／Ｆ３０８内でＡ／Ｄ変換される。スピーカ３１０からは、所定の音声信号を音声Ｉ／Ｆ３０８内でＤ／Ａ変換した音声が出力される。
　入力デバイス３１１は、文字、数値、各種指示などの入力のための複数のキーを備えたリモコン、キーボード、タッチパネルなどが挙げられる。入力デバイス３１１は、リモコン、キーボード、タッチパネルのうちいずれか１つの形態によって実現されてもよいが、複数の形態によって実現することも可能である。
　映像Ｉ／Ｆ３１２は、ディスプレイ３１３に接続される。映像Ｉ／Ｆ３１２は、具体的には、たとえば、ディスプレイ３１３全体を制御するグラフィックコントローラと、即時表示可能な画像情報を一時的に記録するＶＲＡＭ（Ｖｉｄｅｏ　ＲＡＭ）などのバッファメモリと、グラフィックコントローラから出力される画像データに基づいてディスプレイ３１３を制御する制御ＩＣなどによって構成される。
　カメラ３１４は、車両内部あるいは外部の画像を撮影する。画像は静止画像あるいは動画像のどちらでもよく、たとえば、カメラ３１４によって車両外部の風景や地物、車両内部の搭乗者などを撮影し、撮影した映像を映像Ｉ／Ｆ３１２を介して磁気ディスク３０５や光ディスク３０７などの記録媒体に記録する。
　ディスプレイ３１３には、アイコン、カーソル、メニュー、ウインドウ、あるいは文字や画像などの各種データが表示される。ディスプレイ３１３には、上述した地図データが、２次元または３次元に描画される。ディスプレイ３１３に表示された地図データには、ナビゲーション装置３００を搭載した車両の現在位置を表すマークなどを重ねて表示することができる。車両の現在位置は、ＣＰＵ３０１によって算出される。ディスプレイ３１３としては、たとえば、ＴＦＴ液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどを用いることができる。
　通信Ｉ／Ｆ３１５は、無線を介してインターネットなどの通信網に接続され、この通信網とＣＰＵ３０１とのインターフェースとしても機能する。また、通信Ｉ／Ｆ３１５は赤外線通信やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの近距離通信によって、近傍にある電子機器との間でデータの送受信をおこなう。また、通信Ｉ／Ｆ３１５は、テレビやラジオなどの放送波を受信する。通信Ｉ／Ｆ３１５で受信された放送波は、音声Ｉ／Ｆ３０８や映像Ｉ／Ｆ３１２を介して、スピーカ３１０やディスプレイ３１３に、音声情報や画像情報として出力される。
　ＧＰＳユニット３１６は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、車両の現在位置を示す情報を出力する。ＧＰＳユニット３１６の出力情報は、後述する各種センサ３１７の出力値とともに、ＣＰＵ３０１による車両の現在位置の算出に際して利用される。現在位置を示す情報とは、たとえば緯度・経度、高度などの、地図データ上の１点を特定する情報である。
　各種センサ３１７は、車速センサ、加速度センサ、角速度センサなどの、車両の位置や挙動を判断するための情報を出力する。各種センサ３１７の出力値は、ＣＰＵ３０１による車両の現在位置の算出や、速度や方位の変化量の算出に用いられる。
　なお、図１に示した燃費予測装置１００の予測部１０１、推定部１０２、補正部１０３、平均速度情報取得部１０４、走行速度情報取得部１０５は、図３に示したナビゲーション装置３００におけるＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、磁気ディスク３０５、光ディスク３０７などに記録されたプログラムやデータを用いて、ＣＰＵ３０１が所定のプログラムを実行し、ナビゲーション装置３００における各部を制御することによってその機能を実現する。
（ナビゲーション装置３００による燃費推定の概要）
　つぎに、ナビゲーション装置３００による燃費予測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、ナビゲーション装置３００は、指定されたユーザによって設定された出発地点と目的地点とを結ぶ経路を探索する機能を有するが、本実施の形態にかかるナビゲーション装置３００は、これに加えて、探索した経路の走行中に消費する燃料消費量を予測する機能を有する。より詳細には、ナビゲーション装置３００は、車両が経路の走行を開始する前に、この経路を走行する際に消費する燃料消費量を第１の数式を用いて予測するとともに、経路の走行を開始した後は、車両の実際の速度情報や加速度情報を変数とする第２の数式を用いて経路における実際の燃料消費を推定する。そして、燃料消費量の推定値を用いて、燃費予測式（第１の数式）を補正する。
［走行開始前の燃料消費量予測］
　ナビゲーション装置３００は、車両が経路の走行を開始する前に、この経路を走行する際に消費する燃料消費量を予測する。具体的には、ナビゲーション装置３００は、下記式（１）を用いて燃料消費量を算出する。下記式（１）を「燃費予測式」といい、下記式（１）を用いて算出された燃料消費量を「予測燃費量」という。下記式（１）のｈは補正係数であり、走行開始前においてはたとえばｈ＝１とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　上記式（１）は速度ｘを独立変数としているが、走行を開始する前には実際の走行速度はわからないため、経路における平均走行速度を速度ｘとする。平均走行速度は、たとえば経路の距離を、経路を通過するのにかかる平均所要時間で除して算出する。ある区間を通過するのにかかる平均所要時間は、たとえば、ナビゲーション装置３００内にデータベースとして記録されている平均所要時間データを用いる。なお、経路を所定数の区間（たとえば単位区間であるノードごとなど）に区切り、区間ごとに平均走行速度を算出してもよい。
［走行開始後の燃料消費量推定］
　車両が走行を開始すると、ナビゲーション装置３００は、車両の加速度情報および速度情報をリアルタイムに取得して、実際の走行状態を反映した燃料消費量を算出する。具体的には、ナビゲーション装置３００は、下記式（２）を用いて、車両の加速度を考慮した燃料消費量を算出する。下記式（２）を「燃費推定式」といい、下記式（２）を用いて算出された燃料消費量を「推定燃費量」という。なお、燃費推定式は、下記式（２）に限定されるものではなく、車両の加速度情報および速度情報をリアルタイムに取得して燃料消費量を推定できるものであればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　なお、上記式（２）においては、時を表す単位として時間（ｈ）および秒（ｓ）が混在して用いられているが、これは、速度の単位として時速（ｋｍ／ｈ）を採用し、燃料消費量を推定する際の単位時間として秒（ｓ）を採用したためである。これらの単位を揃えたい場合は、それぞれの数値に適宜演算をおこなえばよい。
　また、ナビゲーション装置３００は、上記式（１）を用いて算出した予測燃費量と、上記式（２）を用いて推定した第２の推定燃費量との比から、下記式（３）に示す補正係数ｈを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　ナビゲーション装置３００は、算出した補正係数ｈを上記式（１）に代入して燃費予測式を補正し、補正後の燃費予測式を用いて残りの経路走行時の燃料消費量を再度予測する（燃料消費量の補正）。これにより、実際の走行における加速度や速度を反映した燃料消費量を予測することができる。車両の燃料消費量は、車両の加速度に少なからず影響される。ナビゲーション装置３００のように、実際の加速度情報を用いて燃料消費量を補正することにより、より精度良く燃料消費量を予測することができる。
　なお、燃費予測式の補正は、所定のタイミング、たとえば１０分ごとなど、所定時間ごとにおこなう。また、たとえば、車両が走行する道路の種別が所定時間以上、または所定距離以上変化しない場合に燃費予測式の補正をおこなうようにしてもよい。これは、道路の種別が変化してしまうと、車両の速度や加速度が大きく変化する可能性があり、それまでの走行における加速度情報や速度情報を用いると推定の精度が低下してしまう可能性があるためである。
［燃料消費量の予測処理の具体例］
＜第１の方法＞
　図４および図５は、ナビゲーション装置による燃料消費量の予測処理の一例を模式的に示した説明図である。たとえば、出発地点Ａを出発し地点Ｂを経由して目的地点Ｃに至る経路Ｒを走行する場合、ナビゲーション装置３００は、図４に示すように、経路Ｒの走行開始前に上記式（１）を用いて予測燃費量Ｌ1ACを算出する。
　より詳細には、ナビゲーション装置３００は、Ａ－Ｂ間の予想所要時間ＴABおよび平均走行速度ＶABを用いて、Ａ－Ｂ間における予測燃費量Ｌ1ABを算出する。Ｌ1ABは、上記式（１）を用いて下記式（４）で示される。また、ナビゲーション装置３００は、Ｂ－Ｃ間の予想所要時間ＴBCおよび平均走行速度ＶBCを用いて、Ｂ－Ｃ間における予測燃費量Ｌ1BCを算出する。Ｌ1BCは、上記式（１）を用いて下記式（５）で示される。経路Ｒを走行する際の燃料消費量ＬACは、Ｌ1ABおよびＬ1BCを用いて下記式（６）で示される。なお、下記式（４）および（５）において、ｈ1は出発地点Ａにおける補正係数であり、ｈ1＝１である。
　Ｌ1AB＝ｈ1・ＴAB・ｆｃ1（ＶAB）　・・・（４）
　Ｌ1BC＝ｈ1・ＴBC・ｆｃ1（ＶBC）　・・・（５）
　ＬAC＝Ｌ1AB＋Ｌ1BC　・・・（６）
　図５の説明に移り、車両が走行を開始すると、ナビゲーション装置３００は、実際の車両の加速度情報および速度情報を取得して、上記式（２）を用いて推定燃費量を算出する。推定燃費量は瞬間燃費量であるため、Ａ－Ｂ間の瞬間燃費量を積算することによりＡ－Ｂ間の燃料消費量を算出することができる。具体的には、Ａ－Ｂ間の推定燃費量Ｌ2ABは、下記式（７）で示される。下記式（７）において、ｖABは実際の速度情報であり、ΣはＡ－Ｂ間のｆｃ2の値を積算していることを示す。
　Ｌ2AB＝Σｆｃ2（ｖAB）　・・・（７）
　また、ナビゲーション装置３００は、上記式（１）を用いて、実際の速度情報に基づく予測燃費量を算出する。たとえば、地点Ｂに到達した場合、Ａ－Ｂ間の実際の所要時間ｔABおよびＡ－Ｂ間の実際の速度ｖABの平均値ｖAB_av（Ａ－Ｂ間の平均速度）を用いて、下記式（８）に示す予測燃費量Ｌ1rABを算出する。
　Ｌ1rAB＝ｈ1・ｔAB・ｆc1（ｖAB_av）　・・・（８）
　そして、下記式（９）に示すように、実際の速度情報から算出した予測燃費量と推定燃費量との比を補正係数ｈ2とする。これにより、平均速度から算出した燃料消費量と実際の速度や加速度を考慮した燃料消費量との関係を適切に補正することができる。
　ｈ2　＝　Ｌ1rAB／Ｌ2AB　・・・（９）
　ナビゲーション装置３００は、このように算出した補正係数ｈ2を上記式（１）に適用して、Ｂ－Ｃ間の燃料消費量（予測燃費量）を再度予測する。再度予測推定されたＢ－Ｃ間の予測燃費量Ｌ1hBCは、下記式（１０）で示される。また、Ａ－Ｂ間の燃料消費量は、上記式（７）の値（Ｌ2AB）を用いる。これにより、あらたに推定された経路Ｒの燃料消費量ＬACは、下記式（１１）で示される。
　Ｌ1hBC＝ｈ２・ＴBC・ｆｃ１（ＶBC）　・・・（１０）
　ＬAC＝Ｌ2AB＋Ｌ1hBC＝Σｆｃ2（ｖAB）＋ｈ2・ＴBC・ｆｃ1（ＶBC）・・・（１１）
＜第２の方法＞
　上述した第１の方法では、ナビゲーション装置３００は、走行開始後に実際の速度情報を用いて再度予測燃費量を予測して補正係数を算出したが、走行開始前に予測した予測燃費量をそのまま用いて補正係数を算出してもよい。すなわち、Ｂ地点においてＡ－Ｂ間の推定燃費量Ｌ2AB（上記式（７））を算出し、Ａ地点で算出したＡ－Ｂ間における予測燃費量Ｌ1AB（上記式（４））との比を補正係数としてもよい。この場合、補正係数ｈ3は下記式（１２）で示される。
　ｈ3　＝　Ｌ1AB／Ｌ2AB　・・・（１２）
　上記の第１の方法は、Ａ－Ｃ間の道路にカーブが多い場合に有効である。カーブが多い道路では、走行速度に変化がない場合であっても加減速が多くなり、加速度が大きくなるため、上記式（２）で算出する推定燃費量の値が大きくなる。この場合、実際の速度情報を上記式（１）に代入し、再度予測燃費量を予測して補正係数を算出することによって、道路のカーブの影響を考慮した補正をおこなうことができる。
　一方、第２の方法は、Ａ－Ｃ間の道路で渋滞が多く発生している場合に有効である。渋滞が発生している道路では車両の走行速度が遅くなるため、上記式（２）で算出する推定燃費量の値は小さくなる。しかしながら、渋滞の影響によって低速で走行した場合と、単に低速で走行した場合とでは、燃料消費量への影響が異なってくる。このため、第２の方法のように、平均速度情報を用いて予測した燃料消費量をそのまま用いることによって、渋滞の影響を考慮した補正をおこなうことができる。
　なお、第１の方法および第２の方法のいずれを採用するかは任意であるが、たとえば経路を探索した際に、経路上のリンク形状データを参照して、曲率が所定率以上の場合には第１の方法を採用するようにしてもよい。また、たとえば、経路上の渋滞情報を参照して、渋滞が発生している区間では第２の方法を採用するようにしてもよい。また、同一の経路上で、区間によって第１の方法および第２の方法を切り替えるようにしてもよい。また、上記の第１の方法および第２の方法を採用するにしても、たとえば予測対象区間の走行時において、車両が走行する道路の種別が変化しない場合に上記式（１）を補正するようにしてもよい。
（第２の推定燃費量の推定式について）
　つぎに、第２の推定燃費量の推定式である上記式（２）の詳細について説明する。上記式（２）は、車両のアイドリング時に関する情報、車両の加速時に関する情報および車両の走行時に生じる抵抗に関する情報のみを変数として用いることにより、精度の高い燃料消費量を安定して算出することができる式である。以下にその詳細を説明する。
［係数ｋ1～ｋ3について］
　まず、上記式（２）の係数ｋ1～ｋ3について説明する。図６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６に示す係数テーブル６００には、車両の車種を識別する車種名称６０１および車種ごとの形式を示す形式情報６０２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）６０６が記録されている。また、それぞれの車種名称６０１および形式情報６０２には、排気量情報６０３、車重情報６０４、モード燃費情報６０５が関連づけられている。
　係数ｋ1～ｋ3は、車種および形式によって異なり、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の値を係数テーブル６００から読み出す。具体的には、ナビゲーション装置３００は、たとえば、自装置が搭載された車両の車種および形式が判別できる場合には、車種名称６０１および形式情報６０２から該当するものを選択し、その車種名称６０１および形式情報６０２に関連づけられた係数の値を読み出す。
　また、車両の車種および形式が判別できない場合、ナビゲーション装置３００は、車両の排気量や車重が判別できる場合には、排気量情報６０３および車重情報６０４から該当するものを選択して、その排気量情報６０３および車重情報６０４に関連づけられた係数の値を読み出す。また、車両の概算燃費が判別できる場合には、モード燃費情報６０５から該当するものを選択し、そのモード燃費情報６０５に関連づけられた係数の値を読み出す。
　なお、上記は車両の車種および形式が判別できない場合に、排気量情報や概算燃費を用いて係数の読み出しをおこなう例であるが、これに限定されるものではない。車両の車種や形式が判別できる場合においても、たとえば、自然吸気ガソリン、ディーゼルエンジン、ターボエンジンなどのデータや、概算燃費、車重、排気量などの情報を用いて、類似する車種や形式に対応する係数の値を読み出してもよい。
　つぎに、係数ｋ1～ｋ3のそれぞれの意味について説明する。ｋ1は、アイドリング時（停止時）の燃料消費量を示す係数である。また、ｋ2は、加速時の燃料消費量を示す係数である。また、ｋ3は、車両の走行時に生じる抵抗に基づく係数である。車両の走行時に生じる抵抗には、車体にかかる空気抵抗と転がり抵抗があり、このうち転がり抵抗は、タイヤの回転に伴って生じる抵抗やエンジン内部での回転に伴って生じる抵抗などが含まれる。
　図７は、係数ｋ1と排気量との関係を示すグラフであり、縦軸は係数ｋ1、横軸は排気量を示す。図７に示すように、係数ｋ1と排気量とは正の相関がある。すなわち、一般に、排気量が多い車両ほどアイドリング時の燃料消費量は多いことが知られており、係数ｋ1はアイドリング時の燃料消費量を反映させた係数であることがわかる。
　図８は、係数ｋ2と車重との関係を示すグラフであり、縦軸は係数ｋ2、横軸は車重を示す。図８に示すように、係数ｋ2と車重とは正の相関がある。すなわち、一般に、車重が重いほど加速時の燃料消費量は多いことが知られており、係数ｋ2は加速時の燃料消費量を反映させた係数であることがわかる。
　図９は、係数ｋ3と排気量との関係を示すグラフであり、縦軸は係数ｋ3、横軸は排気量を示す。図９に示すように、係数ｋ3と排気量との間には相関がみられない。これは、ｋ3は車両の走行時に生じる抵抗に基づく係数であり、排気量よりも車両の形状などに相関を有するためである。
［係数ｋ1～ｋ3のデータベース化方法］
　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６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燃料消費量に基づく係数、ｋ2は加速時における燃料消費量に基づく係数、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（２）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、車種ごとや排気量ごと、エンジン形式ごとなどに求められた係数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）
［道路勾配θについて］
　つぎに、上記式（２）の右辺第２項の道路勾配θについて説明する。図１０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１０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（２）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。
　道路勾配θを考慮せずに燃費の推定をおこなった場合、道路勾配θが小さい領域では推定した燃費と実燃費との誤差が小さいが、道路勾配θが大きい領域では推定した燃費と実燃費との誤差が大きくなってしまう。このため、ナビゲーション装置３００では、道路勾配を考慮して燃費の推定をおこなっている。
　車両が走行する道路の勾配は、たとえば、ナビゲーション装置３００に搭載された傾斜計を用いて知ることができる。また、ナビゲーション装置３００に傾斜計が搭載されていない場合は、たとえば、地図データに含まれる道路の勾配情報を用いることができる。
　また、地図データに勾配情報が含まれていない場合には、地図データ中の標高データを用いて、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測位結果の標高情報を用いて、勾配がある区間における燃料消費量を推定することができる。具体的には、下記式（１３）のような近似式を用いて、勾配がある区間における燃料消費量（勾配区間燃料消費量）を推定する。
　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）・・・（１３）
　上記式（２）の右辺第１項の「（勾配が常に０の場合の）区間燃料消費量」は、当該区間における瞬間燃料消費量（上記式（２）の値）を積算した値である。また、右辺第２項の（区間終点標高－区間始点標高）は、位置エネルギーの変化量を示す。上記式（１４）が勾配がある区間における燃料消費量を近似できることは、以下のように示される。
　区間燃料消費量　＝Σｆｃ・ΔＴ
　＝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・・・（１４）
　ここで、上記式（１４）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・・・（１５）
と分解でき、上記式（１５）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わかる。上記式（１５）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。
［燃料カットの影響］
　なお、上記式（２）において、燃料カットの影響によって次のいずれかの条件にあてはまる場合には、ｆｃの値を以下のようにする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　ここで、上記[１]は、予測される燃料消費量がアイドリング時の消費量より小さい正の値もしくは負の値になることはないという考えに基づいて規定される条件である。したがって、たとえば推定される燃料消費量がｋ1より小さい正の値もしくは負の値となった場合には、上記[１]によって推定される燃料消費量はｋ１となる。また、上記[２]および[３]は、車両の減速時における燃料消費量に関して規定される条件である。車種によっては、減速時のアクセル操作のない時は、燃料をエンジンに送り込まないものもあり、実燃費量と予測燃料消費量が異なる場合は、この条件を用いて補正すると有効な場合もある。なお、上記[１]～[３]におけるｆｃの値は一例であり、車種などにより適宜調整される。
　この場合において、上記[２]および[３]は、条件式にｆｃが入っておらず、具体的なｆｃの値を求めることなく所定の判定をおこないたい場合に特に有効である。たとえば、推定した燃料消費量をサーバなどに送信して統計処理などをおこなう場合、ｋ1～ｋ3の値とそれ以外の値とで分離して処理しておけば、後にｋ1～ｋ3の値を更新するときに演算量が大幅に削減され、かつ条件式の再演算も負荷が軽減されることになる。
（ナビゲーション装置３００による燃費予測処理）
　つぎに、ナビゲーション装置３００による燃費予測処理の手順について説明する。図１１は、ナビゲーション装置３００による燃費予測処理の手順を示すフローチャートである。なお、図１１は、上述した燃料消費量の予測処理のうち、第１の方法（図４および図５参照）を示している。
　図１１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、ユーザから指定された目的地点までの経路を探索する（ステップＳ１１０１）。経路を探索すると、ナビゲーション装置３００は、経路の平均走行速度および上記式（１）を用いて、経路全体での燃料消費量（予測燃費量）を算出して（ステップＳ１１０２）、予測した燃料消費量をディスプレイ３１３に表示する（ステップＳ１１０３）。
　ナビゲーション装置３００は、車両が走行を開始するまで待機して（ステップＳ１１０４：Ｎｏのループ）、車両が走行を開始すると（ステップＳ１１０４：Ｙｅｓ）、車両の速度情報および加速度情報を取得する（ステップＳ１１０５）。燃費予測式の補正のタイミングになるまで（ステップＳ１１０６：Ｎｏ）、ナビゲーション装置３００は、ステップＳ１１０５に戻り、速度情報および加速度情報の取得を継続する。
　補正のタイミングになると（ステップＳ１１０６：Ｙｅｓ）、ナビゲーション装置３００は、ステップＳ１１０５で取得した速度情報および加速度情報および上記式（２）を用いて、推定燃費量（これまで走行した経路における燃料消費量）を算出する（ステップＳ１１０７）。また、ナビゲーション装置３００は、ステップＳ１１０５で取得した速度情報を用いて、上記式（１）から実際の速度に基づく予測燃費量を算出する（ステップＳ１１０８）。そして、ナビゲーション装置３００は、ステップＳ１１０７で算出した推定燃費量と、ステップＳ１１０８で算出した実際の速度に基づく予測燃費量から補正係数を算出する（ステップＳ１１０９）。
　ナビゲーション装置３００は、補正係数を適用した上記式（１）から残りの経路における予測燃費量を再度算出する（ステップＳ１１１０）。そして、ステップＳ１１０７で算出した推定燃費量（これまで走行した経路における燃料消費量）と、ステップＳ１１１０で算出した残りの経路における燃料消費量を合計し、経路全体の燃料消費量としてディスプレイ３１３に表示する（ステップＳ１１１１）。なお、経路全体の燃料消費量を表示するのではなく、これまで走行した経路における燃料消費量と残りの経路における燃料消費量とを分けて表示してもよいし、これらのいずれかのみを表示してもよい。
　車両が目的地点に到達するまで（ステップＳ１１１２：Ｎｏ）、ナビゲーション装置３００は、ステップＳ１１０５に戻り、以降の処理をくり返す。そして、車両が目的地点に到達すると（ステップＳ１１１２：Ｙｅｓ）、本フローチャートによる処理を終了する。なお、本フローチャートでは、補正のタイミングで推定燃費量を算出することとしたが、走行中に随時推定燃費量を算出してもよい。
　また、上述した燃料消費量の予測処理のうち、第２の方法の場合は、ステップＳ１１０８の処理（実際の速度に基づく予測燃費量の算出）をおこなわずに、ステップＳ１１０２で予測した予測燃費量の値を用いて補正係数を算出すればよい。
　以上説明したように、ナビゲーション装置３００は、走行開始前における燃料消費量の予測に用いる数式（上記式（１））を、実際の走行時における加速度情報を用いて補正する。これにより、車両の加速度を考慮して燃料消費量を算出することが可能となり、たとえば、カーブが多い道路や傾斜が大きい道路など、加速度の変化が大きい道路を走行する場合でも精度良く燃料消費量を推定することができる。
　また、燃費予測装置１００は、車両が走行を開始した後は、車両の速度情報および加速度情報、車両が走行する道路の勾配情報を用いた上記式（２）によって燃料消費量を推定する。このため、ナビゲーション装置３００は、車両の走行速度や加速度の変化、車両にかかる位置エネルギーの変化を燃料消費量の推定値に反映させることができ、より精度良く燃料消費量を推定することができる。
　なお、本実施の形態で説明した燃費推定方法は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
　１００　燃費予測装置
　１０１　予測部
　１０２　推定部
　１０３　補正部
　１０４　平均速度情報取得部
　１０５　走行速度情報取得部

Claims (13)

  1. 　所定区間における車両の燃料消費量を予測する燃費予測装置であって、
    　第１の数式を用いて前記所定区間の走行開始前に前記所定区間における前記燃料消費量を予測する予測手段と、
    　前記所定区間の走行中における前記車両の加速度を変数とする第２の数式を用いて、前記所定区間の走行中における前記燃料消費量を推定する推定手段と、
    　前記予測手段によって予測された前記燃料消費量と、前記推定手段によって推定された前記燃料消費量とに基づいて、前記第１の数式を補正する補正手段と、
    　を備えることを特徴とする燃費予測装置。
  2. 　前記第１の数式は、前記車両の速度を変数とする関数であり、
    　前記第２の数式は、前記車両の加速度および速度を変数とする関数であることを特徴とする請求項１に記載の燃費予測装置。
  3. 　あらかじめ保持した前記所定区間内の単位区間ごとの平均速度情報を取得する平均速度情報取得手段と、
    　前記車両の走行中における加速度情報および速度情報を取得する走行速度情報取得手段と、を備え、
    　前記予測手段は、前記平均速度情報取得手段によって取得された前記平均速度情報を用いて前記所定区間の走行開始前に前記燃料消費量を予測し、
    　前記推定手段は、前記走行速度情報取得手段によって取得された前記加速度情報および前記速度情報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に記載の燃費予測装置。
  4. 　前記補正手段は、前記予測手段によって予測された前記燃料消費量と、前記推定手段によって推定された前記燃料消費量と、から補正係数を算出し、前記補正係数を前記第１の数式に付加することによって、前記第１の数式を補正することを特徴とする請求項１に記載の燃費予測装置。
  5. 　前記補正係数は、前記予測手段によって予測された前記燃料消費量と前記推定手段によって推定された前記燃料消費量との比であることを特徴とする請求項４に記載の燃費予測装置。
  6. 　前記補正手段は、前記所定区間の走行開始前に前記予測手段によって予測された燃料消費量と、前記所定区間の走行中に前記推定手段によって推定された前記燃料消費量との比を前記補正係数とすることを特徴とする請求項５に記載の燃費予測装置。
  7. 　前記予測手段は、前記所定区間の走行中において、前記走行速度情報取得手段によって取得された前記速度情報を前記第１の数式に代入して前記燃料消費量を再度算出し、
    　前記補正手段は、前記予測手段によって再度算出された前記燃料消費量と、前記所定区間の走行中に前記推定手段によって推定された前記燃料消費量との比を前記補正係数とすることを特徴とする請求項５に記載の燃費予測装置。
  8. 　前記補正手段は、前記所定区間の走行中において、前記車両が走行する道路の種別が変化しない場合に前記第１の数式を補正することを特徴とする請求項１に記載の燃費予測装置。
  9. 　前記予測手段は、前記第１の数式として下記式（１）を用いて前記燃料消費量を予測することを特徴とする請求項１に記載の燃費予測装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  10. 　前記推定手段は、前記第２の数式として下記式（２）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１に記載の燃費予測装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  11. 　所定区間における車両の燃料消費量を予測する燃費予測方法であって、
    　第１の数式を用いて前記所定区間の走行開始前に前記所定区間における前記燃料消費量を予測する予測工程と、
    　前記所定区間の走行中における前記車両の加速度を変数とする第２の数式を用いて、前記所定区間の走行中における前記燃料消費量を推定する推定工程と、
    　前記予測工程で予測された前記燃料消費量と、前記推定工程で推定された前記燃料消費量とに基づいて、前記第１の数式を補正する補正工程と、
    　を含んだことを特徴とする燃費予測方法。
  12. 　請求項１１に記載の燃費予測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予測プログラム。
  13. 　請求項１２に記載の燃費予測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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