能量消耗量預(yù)測(cè)裝置以及能量消耗量預(yù)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及能量消耗量預(yù)測(cè)裝置以及能量消耗量預(yù)測(cè)方法。
[0002] 本申請(qǐng)要求2013年4月11日申請(qǐng)的日本國專利申請(qǐng)?zhí)卦?013 - 082823號(hào)的優(yōu) 先權(quán)，對(duì)于承認(rèn)通過文獻(xiàn)的參照的引入的指定國，通過參照將上述的申請(qǐng)中記載的內(nèi)容引 入本申請(qǐng)，作為本申請(qǐng)的記載的一部分。
【背景技術(shù)】
[0003] 以往，已知根據(jù)車輛實(shí)際行駛時(shí)的車速、加速度以及空氣阻力等，估計(jì)車輛的燃料 消耗量的技術(shù)（參照專利文獻(xiàn)1)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1:日本特愿2011 - 506873號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明要解決的課題
[0008] 但是，以往技術(shù)是根據(jù)車輛實(shí)際行駛時(shí)的車速、加速度等，估計(jì)當(dāng)前時(shí)刻的能量消 耗量的技術(shù)，不能在車輛行駛之前預(yù)測(cè)預(yù)定行駛路徑的能量消耗量。
[0009] 本發(fā)明要解決的課題是提供能夠適當(dāng)?shù)仡A(yù)測(cè)能量消耗量的能量消耗量預(yù)測(cè)裝置。
[0010] 用于解決課題的手段
[0011] 本發(fā)明通過根據(jù)對(duì)每個(gè)路徑預(yù)先決定的規(guī)定的行駛速度信息，通過規(guī)定的空氣阻 力計(jì)算式計(jì)算在預(yù)定行駛路徑行駛的情況下的空氣阻力，并且校正算出的空氣阻力，使得 預(yù)定行駛路徑中的行駛速度越慢，在預(yù)定行駛路徑行駛的情況下的空氣阻力越大，并根據(jù) 校正后的空氣阻力預(yù)測(cè)預(yù)定行駛路徑中的能量消耗量，從而解決上述課題。
[0012] 發(fā)明的效果
[0013] 按照本發(fā)明，通過使用對(duì)每個(gè)路徑預(yù)先決定的規(guī)定的行駛速度信息，計(jì)算在預(yù)定 行駛路徑行駛的情況下的空氣阻力，可以預(yù)測(cè)預(yù)定行駛路徑中的能量消耗量。特別是，按照 本發(fā)明，通過考慮存在預(yù)定行駛路徑中的行駛速度越慢，以越高頻度進(jìn)行加速的傾向，校正 由規(guī)定的空氣阻力計(jì)算式算出的空氣阻力，從而可以以較高精度預(yù)測(cè)在行駛路徑行駛的情 況下的空氣阻力，其結(jié)果，可以根據(jù)校正后的空氣阻力，適當(dāng)?shù)仡A(yù)測(cè)預(yù)定行駛路徑中的能量 消耗量。
【附圖說明】
[0014] 圖1是表示本實(shí)施方式的導(dǎo)航裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0015] 圖2是第1實(shí)施方式的控制裝置的功能方框圖。
[0016] 圖3是表示一例規(guī)定的行駛區(qū)間中的實(shí)際空氣阻力的累計(jì)值（integrated value)、和根據(jù)下述式（2)預(yù)測(cè)的空氣阻力的累計(jì)值的曲線圖。
[0017] 圖4(A)是表示一例空氣阻力系數(shù)實(shí)驗(yàn)值的圖，圖4(B)是表示一例空氣阻力計(jì)算 函數(shù)的圖。
[0018] 圖5是表示一例行駛區(qū)間存在坡度的情況下的空氣阻力校正函數(shù)的圖。
[0019] 圖6是表示一例規(guī)定的行駛區(qū)間中的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的實(shí)際損失的累計(jì)值、和根據(jù)下 述式（3)預(yù)測(cè)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的損失的累計(jì)值的曲線圖。
[0020] 圖7(A)是表示一例損失系數(shù)實(shí)驗(yàn)值的圖，圖7(B)是表示一例損失計(jì)算函數(shù)的圖。
[0021] 圖8是表示一例行駛區(qū)間存在坡度的情況下的損失校正系數(shù)的圖。
[0022] 圖9是表示第1實(shí)施方式的能量消耗量預(yù)測(cè)處理的流程圖。
[0023] 圖10(A)是表示一例推薦路徑的各行駛區(qū)間中的車輛的平均車速的圖，圖10(B) 是表示一例推薦路徑的各行駛區(qū)間中的標(biāo)高的圖。
[0024] 圖11是表示一例規(guī)定的行駛區(qū)間中的實(shí)際的車速、平均車速、實(shí)際的空氣阻力的 累計(jì)值、根據(jù)下述式（2)預(yù)測(cè)的空氣阻力的累計(jì)值、以及根據(jù)下述式（10)預(yù)測(cè)的空氣阻力 的累計(jì)值隨時(shí)間推移的曲線圖。
[0025] 圖12是表示一例規(guī)定的行駛區(qū)間中的實(shí)際空氣阻力的累計(jì)值、根據(jù)下述式（2)預(yù) 測(cè)的空氣阻力、根據(jù)下述式（10)預(yù)測(cè)的空氣阻力的累計(jì)值的曲線圖。
[0026] 圖13是表示一例行駛區(qū)間存在坡度情況下的實(shí)際的空氣阻力的累計(jì)值、使用行 駛區(qū)間平坦的情況下的空氣阻力校正系數(shù)α預(yù)測(cè)的空氣阻力的累計(jì)值、使用行駛區(qū)間存 在坡度的情況下的空氣阻力校正系數(shù)α預(yù)測(cè)的空氣阻力的累計(jì)值的曲線圖。
[0027] 圖14是表示一例規(guī)定的行駛區(qū)間中的實(shí)際的車速、平均車速、實(shí)際的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 中的損失的累計(jì)值、根據(jù)下述式（3)預(yù)測(cè)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的損失的累計(jì)值、以及根據(jù)上述式 (14)預(yù)測(cè)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的損失的累計(jì)值隨時(shí)間推移的曲線圖。
[0028] 圖15是表示一例規(guī)定的行駛區(qū)間中的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的實(shí)際損失的累計(jì)值、根據(jù)下 述式（3)預(yù)測(cè)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的損失的累計(jì)值、根據(jù)下述式（14)預(yù)測(cè)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的損失的 累計(jì)值的曲線圖。
[0029] 圖16是表示一例行駛區(qū)間存在坡度的情況下的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的實(shí)際的損失的累計(jì) 值、使用行駛區(qū)間平坦的情況下的損失校正系數(shù)β預(yù)測(cè)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的損失的累計(jì)值、使 用行駛區(qū)間存在坡度的情況下的損失校正系數(shù)β預(yù)測(cè)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的損失的累計(jì)值的曲 線圖。
[0030] 圖17是第2實(shí)施方式的控制裝置的功能方框圖。
[0031] 圖18是表示一例外部氣溫和滾動(dòng)阻力系數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。
[0032] 圖19是表示一例滾動(dòng)阻力、平均車速和損失校正系數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線圖。
[0033] 圖20是表示一例每個(gè)車型的損失校正系數(shù)的圖。
[0034] 圖21是表示第2實(shí)施方式的能量消耗量預(yù)測(cè)處理的流程圖（其1)。
[0035] 圖22是表示第2實(shí)施方式的能量消耗量預(yù)測(cè)處理的流程圖（其2)。
[0036] 圖23是表示一例車輛的實(shí)際的能量消耗量、和未考慮外部氣溫而預(yù)測(cè)的能量消 耗量的預(yù)測(cè)值的圖。
[0037] 圖24是表示一例車輛的實(shí)際的能量消耗量、和考慮外部氣溫而預(yù)測(cè)的能量消耗 量的預(yù)測(cè)值的圖。
[0038] 圖25是表示一例外部氣溫的推測(cè)值的圖。
[0039] 圖26是表示一例每個(gè)車型的能量消耗量的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 以下，根據(jù)【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式。而且，以下，例示電動(dòng)汽車中安裝的導(dǎo)航 裝置，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0041] 《第1實(shí)施方式》
[0042] 圖1是本實(shí)施方式的導(dǎo)航裝置1的結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施方式的導(dǎo)航裝置1通過預(yù)測(cè) 從當(dāng)前位置至目的地的能量消耗量，判斷以當(dāng)前的電池余量，是否能夠從當(dāng)前位置到達(dá)目 的地，包括：用于輸入目的地的輸入單元200 ;檢測(cè)本車輛的當(dāng)前位置的本車位置檢測(cè)裝置 300 ;存儲(chǔ)包含道路信息的地圖信息的地圖數(shù)據(jù)庫400 ;預(yù)測(cè)至目的地的能量消耗量的控制 裝置100 ;以及對(duì)乘員提示預(yù)測(cè)結(jié)果的顯示器500。以下，詳細(xì)說明各結(jié)構(gòu)。
[0043] 輸入裝置200例如是，可通過用戶的手操作進(jìn)行輸入的被配置在顯示器畫面上的 觸摸屏、可通過用戶聲音進(jìn)行輸入的麥克風(fēng)等裝置。由輸入裝置200輸入的信息被發(fā)送到 控制裝置100。
[0044] 本車位置檢測(cè)裝置300由GPS (Global Positioning System，全球定位系統(tǒng)）單 元、陀螺傳感器、以及車速傳感器等構(gòu)成，檢測(cè)從多個(gè)衛(wèi)星通信發(fā)送的電波，周期性地獲取 本車輛的位置信息，同時(shí)根據(jù)獲取的本車輛的位置信息、從陀螺傳感器獲取的角度變化信 息和從車速傳感器獲取的車速，檢測(cè)本車輛的當(dāng)前位置。由本車位置檢測(cè)裝置300檢測(cè)到 的本車輛的位置信息被發(fā)送到控制裝置100。
[0045] 地圖數(shù)據(jù)庫400存儲(chǔ)有包含道路信息的地圖信息。具體地說，地圖數(shù)據(jù)庫400對(duì) 每個(gè)道路鏈路等規(guī)定的行駛區(qū)間，存儲(chǔ)包含這些行駛區(qū)間的行駛距離、標(biāo)高、坡度、以及平 均車速的道路信息。而且，行駛區(qū)間中的平均車速是，從在該行駛區(qū)間實(shí)際地行駛的多個(gè)車 輛收集該行駛區(qū)間中的車速信息，并求收集到的多個(gè)車輛的車速的平均值。在地圖數(shù)據(jù)庫 400中存儲(chǔ)的地圖信息由控制裝置100參照，被用于預(yù)測(cè)從當(dāng)前位置至目的地的能量消耗 里寺D
[0046] 顯示器500將從控制處理100發(fā)送的提示信息顯示在顯示器500具有的畫面上。 作為通過顯示器500提示的提示信息，除了本車周邊的地圖、或者從當(dāng)前位置至目的地的 推薦路徑，還包含從當(dāng)前位置至目的地的能量消耗量、是否需要充電的信息、以及充電設(shè)施 的位置信息等。
[0047] 控制裝置100包括：存儲(chǔ)了用于預(yù)測(cè)從當(dāng)前位置至目的地的能量消耗量的程 序的R0M(Read Only Memory，只讀存儲(chǔ)器）、作為執(zhí)行該ROM中存儲(chǔ)的程序的工作電 路的CPU(Central Processing Unit，中央處理單元）、起到可訪問的存儲(chǔ)裝置的功能 的RAM (Random Access Memory，隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器）。而且，作為動(dòng)作電路，取代CPU或者 與其一起，可以使用 MPU(Micro Processing Unit，微處理單元）、DSP(Digital Signal Processor，數(shù)字信號(hào)處理器）、ASIC (Application Specific Integrated Circuit，專用集 成電路）、FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）等。
[0048] 圖2是表示第1實(shí)施方式的控制裝置100的功能的功能方框圖。在第1實(shí)施方式 中，如圖2所示，控制裝置100包括：地圖信息獲取單元110、推薦路徑搜索單元120、能量 消耗量預(yù)測(cè)單元130、校正系數(shù)存儲(chǔ)單元140、校正系數(shù)計(jì)算單元150、充電需要性判斷單元 160、充電設(shè)施搜索單元170、以及顯示器顯示單元180。
[0049] 地圖信息獲取單元110從地圖數(shù)據(jù)庫400獲取包含道路信息的地圖信息。由地 圖信息獲取單元110獲取的地圖信息被送到推薦路徑搜索單元120、能量消耗量預(yù)測(cè)單元 130、以及校正系數(shù)計(jì)算單元150。
[0050] 推薦路徑搜索單元120根據(jù)從地圖信息獲取單元110獲取的地圖信息、由輸入裝 置200輸入的目的地、由本車位置檢測(cè)裝置300檢測(cè)到的本車輛的位置信息，搜索從當(dāng)前位 置至目的地的推薦路徑。
[0051] 能量消耗量預(yù)測(cè)單元130預(yù)測(cè)從當(dāng)前位置至目的地的能量消耗量。具體地說，能 量消耗量預(yù)測(cè)單元130預(yù)測(cè)推薦路徑中的滾動(dòng)阻力、坡度阻力、空氣阻力、以及電機(jī)以及齒 輪等驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的損失，通過將它們合計(jì)，預(yù)測(cè)從當(dāng)前位置至目的地的能量消耗量。
[0052] 這里，在例如將行駛時(shí)的車速設(shè)為，將空氣阻力系數(shù)和車輛的投影面積等與空 氣阻力有關(guān)的參數(shù)設(shè)為k的情況下，車輛在行駛時(shí)的空氣阻力Fa可以根據(jù)下述式（1)進(jìn)行 計(jì)算。
[0053] 空氣阻力 Fa = kVcurA2 · · · (1)
[0054] 這樣，車輛在行駛的情況下的空氣阻力Fa根據(jù)車輛行駛時(shí)的車速Vcur變化。因 此，例如在將推薦路徑分為多個(gè)行駛區(qū)間的情況下，如下述式（2)所示，各行駛區(qū)間中的空 氣阻力的累計(jì)值可以根據(jù)該行駛區(qū)間中的平均速度Vave和該行駛區(qū)間中的行駛距離d進(jìn) 行計(jì)算。然后，通過將算出的各行駛區(qū)間中的空氣阻力的累計(jì)值合計(jì)，可以預(yù)測(cè)至目的地的 推薦路徑中的空氣阻力的累計(jì)值。
[0055] 行駛區(qū)間中的空氣阻力的累計(jì)值=kVaTCA 2 *d …（2)
[0056] 但是，通過上述式（2)算出的空氣阻力的累計(jì)值是車輛在固定的平均速度Vare下 行駛的情況下的空氣阻力，實(shí)際上，由于車輛反復(fù)加速和減速地行駛，所以有時(shí)通過上述式 (2)求出的空氣阻力的累計(jì)值與實(shí)際的空氣阻力的累計(jì)值之間產(chǎn)生誤差。即，如上述式（2) 所示，車輛以固定速度行駛的情況下的空氣阻力與速度的平方成正比，車輛在加速的情況 下的空氣阻力與速度的三次方成正比，所以在行駛區(qū)間中越進(jìn)行加速，該行駛區(qū)間中的空 氣阻力的累計(jì)值越大，由此，有時(shí)通過上述式（2)算出的空氣阻力的累計(jì)值與實(shí)際