車両用走行エネルギー演算システム
【課題】車両の走行エネルギーを精度良く演算することができる車両用走行エネルギー演算システムを提供する。
【解決手段】 車両用走行エネルギー演算システム１は、車両に搭載されたＥＣＵ８及び車両ＤＢ９と、センターＣに設置されたセンターＤＢ１２とを備えている。車両ＤＢ９には、車両パラメータ、各種センサの検出値、自車両の運転者の速度偏差値及び加速度偏差値等が格納される。センターＤＢ１２には、道路パラメータ、任意地点における複数の運転者の速度特性データ及び加速度特性データ等が格納される。ＥＣＵ８は、自車両の運転者の速度偏差値及び加速度偏差値と複数の運転者の速度特性データ及び加速度特性データとに基づいて、自車両が走行経路上の任意地点を通るときの速度及び加速度を推測し、その推測結果に基づいて自車両の走行パワーを求める走行パワー演算部１６を有している。
【解決手段】 車両用走行エネルギー演算システム１は、車両に搭載されたＥＣＵ８及び車両ＤＢ９と、センターＣに設置されたセンターＤＢ１２とを備えている。車両ＤＢ９には、車両パラメータ、各種センサの検出値、自車両の運転者の速度偏差値及び加速度偏差値等が格納される。センターＤＢ１２には、道路パラメータ、任意地点における複数の運転者の速度特性データ及び加速度特性データ等が格納される。ＥＣＵ８は、自車両の運転者の速度偏差値及び加速度偏差値と複数の運転者の速度特性データ及び加速度特性データとに基づいて、自車両が走行経路上の任意地点を通るときの速度及び加速度を推測し、その推測結果に基づいて自車両の走行パワーを求める走行パワー演算部１６を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の走行エネルギーを演算する車両用走行エネルギー演算システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の走行エネルギーを演算する従来技術としては、例えば特許文献１に記載されているように、車両の予定走行経路に関する情報を取得し、その予定走行経路を走行するのに必要な駆動エネルギー（走行エネルギー）を求めるものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８７３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術においては、運転者の運転行動特性（主に走行速度）が全く考慮されていない。このため、走行エネルギーを精度良く演算することができない虞がある。
【０００５】
本発明の目的は、車両の走行エネルギーを精度良く演算することができる車両用走行エネルギー演算システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、車両の走行エネルギーを演算する車両用走行エネルギー演算システムであって、車両の運転者の速度偏差値と複数の運転者の速度特性データとに基づいて、車両が任意地点を走行するときの走行速度を推定する速度推定手段と、速度推定手段により推定された走行速度を用いて、車両が任意地点を走行するときの走行エネルギーを求める走行エネルギー算出手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
このように本発明の車両用走行エネルギー演算システムにおいては、車両の運転者の速度偏差値と複数の運転者の速度特性データとに基づいて、車両が任意地点を走行するときの走行速度を推定する。このため、車両の運転者の運転行動特性（運転の癖）を考慮した走行速度が得られることになる。これにより、その走行速度を用いることで、運転者の運転行動特性を反映した精度の良い走行エネルギーを得ることができる。
【０００８】
好ましくは、車両の運転者の速度偏差値を記憶する第１記憶手段と、車両の走行経路上の任意地点における複数の運転者の速度特性データを記憶する第２記憶手段とを更に備える。
【０００９】
このとき、好ましくは、第１記憶手段が車両に搭載され、第２記憶手段が車両の外部に設置されている。例えば車両の運転者が１人（例えば所有者のみ）である場合には、そのような構成とすることで、車両用走行エネルギー演算システムを最も簡単に実現することができる。
【００１０】
また、車両の運転者を特定する運転者特定手段を更に備え、第１記憶手段及び第２記憶手段が車両の外部に設置されており、速度推定手段は、運転者特定手段により特定された運転者の速度偏差値と複数の運転者の速度特性データとに基づいて、車両が任意地点を走行するときの走行速度を推定しても良い。この場合には、例えばレンタカーやカーシェア等のように１台の車両を運転する運転者が複数存在するときでも、運転者特定手段により車両の運転者を特定することで、運転者の運転行動特性を考慮した走行速度を得ることができる。
【００１１】
また、好ましくは、走行エネルギー算出手段は、速度推定手段により推定された走行速度と車両に関するパラメータと車両が通る道路に関するパラメータとに基づいて、任意地点における勾配抵抗、空気抵抗、加速抵抗及び転がり抵抗を計算して走行エネルギーを求める。走行エネルギーは、走行抵抗（勾配抵抗、空気抵抗、加速抵抗及び転がり抵抗の合計）と走行速度とを掛け合わせることにより得られる。従って、走行速度と車両に関するパラメータと道路に関するパラメータを用いることで、走行エネルギーを簡単に求めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車両の運転者の運転行動特性を反映した高精度の走行エネルギーを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係わる車両用走行エネルギー演算システムの一実施形態の概略を示すブロック図である。
【図２】運転者が既に通ったことのある地点に対する運転者の速度偏差値及び加速度偏差値を求める概念を示す図である。
【図３】運転者が通ったことのない地点に対する運転者が運転する車両の速度及び加速度を推定する概念を示す図である。
【図４】図１に示した速度偏差値演算部により実行される速度偏差値演算処理の手順の詳細を示すフローチャートである。
【図５】図１に示した加速度偏差値演算部により実行される加速度偏差値演算処理の手順の詳細を示すフローチャートである。
【図６】図１に示した走行パワー演算部により実行される走行パワー演算処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】図６に示した走行速度を推定する処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図８】図６に示した勾配抵抗による必要パワーを推定する処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図９】図６に示した空気抵抗による必要パワーを推定する処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図１０】図６に示した加速度及びギヤ段を推定する処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図１１】ギヤ段特性データの分布の一例を示すグラフである。
【図１２】図６に示した加速抵抗による必要パワーを推定する処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図１３】ギヤ段と回転部分相当質量との関係を表したテーブルの一例を示す表である。
【図１４】図６に示した転がり抵抗による必要パワーの推定に使用される転がり抵抗係数を求める処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図１５】速度を横軸とし、転がり抵抗を縦軸とした一次関数の一例を示すグラフである。
【図１６】図６に示した転がり抵抗による必要パワーを推定する処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図１７】本発明に係わる車両用走行エネルギー演算システムの他の実施形態の概略を示すブロック図である。
【図１８】図１７に示した速度偏差値演算部により実行される速度偏差値演算処理の手順の詳細を示すフローチャートである。
【図１９】図１７に示した加速度偏差値演算部により実行される加速度偏差値演算処理の手順の詳細を示すフローチャートである。
【図２０】図１７に示した走行エネルギー演算部により走行速度を推定する処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図２１】図１７に示した走行エネルギー演算部により加速度及びギヤ段を推定する処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係わる車両用走行エネルギー演算システムの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係わる車両用走行エネルギー演算システムの一実施形態の概略を示すブロック図である。同図において、本実施形態の車両用走行エネルギー演算システム１は、車両に搭載されたナビゲーション２、車速センサ３、加速度センサ４、エンジントルクセンサ５、回転数センサ６、ギヤ段センサ７、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）８、車両データベース（車両ＤＢ）９及び通信機１０と、センターＣに設置されたコントローラ１１、センターデータベース（センターＤＢ）１２及び通信機１３とを備えている。
【００１６】
ナビゲーション２は、ＧＰＳ（全地球測位システム）を利用して自車両の現在位置を検出し、自車両の目的地への走行経路案内を行ったり、内蔵メモリに記憶された道路地図データベースの情報から車両が走行している道路線形情報等を取得する。
【００１７】
車速センサ３は、自車両の車速（走行速度）を検出する。加速度センサ４は、自車両の加速度を検出する。エンジントルクセンサ５は、自車両のエンジントルクを検出する。回転数センサ６は、自車両のエンジン回転数を検出する。ギヤ段センサ７は、自車両の使用ギヤ段を検出する。
【００１８】
車両ＤＢ９には、自車両に関する車両パラメータ（車両諸元や物理定数の静的情報）、車速センサ３、加速度センサ４、エンジントルクセンサ５、回転数センサ６及びギヤ段センサ７の時刻毎の検出値、任意地点における自車両の運転者の速度偏差値、加速度偏差値及びギヤ段偏差値、自車両の運転者の総合速度偏差値、総合加速度偏差値及び総合ギヤ段偏差値が格納される。車両パラメータとしては、車両質量ｍ、重力加速度ｇ、効力係数Ｃｄ、空気密度ρ、正面投影面積Ａがある。
【００１９】
ＥＣＵ８は、ナビゲーション２の情報の入力、車速センサ３、加速度センサ４、エンジントルクセンサ５、回転数センサ６及びギヤ段センサ７の検出信号の入力、車両ＤＢ９に対するデータの書き込み・読み出し、通信機１０を介したセンターＣとの無線通信を行い、自車両が走行経路を走行するときの走行エネルギーを演算する。
【００２０】
センターＣのコントローラ１１は、通信機１３を介してＥＣＵ８と無線通信を行うと共に、センターＣ全体を制御する。センターＤＢ１２には、車両が走行する道路に関する道路パラメータ、任意地点における複数の運転者の速度特性データ、加速度特性データ及びギヤ段特性データが格納される。道路パラメータとしては、道路の傾斜角θ、転がり抵抗係数μ，μ’がある。
【００２１】
ＥＣＵ８は、具体的には、速度偏差値演算部１４と、加速度偏差値演算部１５と、走行パワー演算部１６とを有している。速度偏差値演算部１４は、自車両の運転者の速度偏差値を求める。加速度偏差値演算部１５は、自車両の運転者の加速度偏差値を求める。走行パワー演算部１６は、自車両の運転者の速度偏差値及び加速度偏差値と複数の運転者の速度特性データ及び加速度特性データとに基づいて、自車両が走行経路上の任意地点を通るときの速度及び加速度を推測し、その推測結果に基づいて自車両の走行エネルギー（走行パワー）を求める。
【００２２】
このような速度偏差値演算部１４、加速度偏差値演算部１５及び走行パワー演算部１６の演算処理に関し、まず自車両の運転者が一度も通ったことのない道路を走行するときの速度及び加速度を推定し、走行パワーを推定する方法について簡単に説明する。
【００２３】
図２は、運転者Ａが既に通ったことのある地点Ｐに対する運転者Ａの速度偏差値及び加速度偏差値を求める概念を示す図である。同図において、地点Ｐは当然他の運転者も通ったことのある道路であるため、地点Ｐにおける多くの運転者の速度情報及び加速度情報がセンターＤＢ１２に集約されている。
【００２４】
まず、そのような多くの運転者の速度情報及び加速度情報と地点Ｐにおける運転者Ａ自身の速度ｖＡＰ及び加速度ａＡＰとに基づいて、センターＤＢ１２に集まった全データを母集団とする中の運転者Ａの速度偏差値及び加速度偏差値が計算される。そして、この速度偏差値及び加速度偏差値に、運転者Ａによる他の道路の走行も含めた過去の偏差値情報を加味して、運転者Ａの速度偏差値及び加速度偏差値の平均値（総合的な速度偏差値及び加速度偏差値）が計算される。ここでは、地点Ｐにおける今回の走行の速度偏差値及び加速度偏差値として６１，６４がそれぞれ算出され、これに過去の偏差値情報を加味した総合的な速度偏差値及び加速度偏差値として６０，６５がそれぞれ算出されたものとする。
【００２５】
図３は、運転者Ａが通ったことのない地点Ｑに対する運転者Ａが運転する車両の速度及び加速度を推定する概念を示す図である。同図において、センターＤＢ１２には、走行特性データ（速度特性データ及び加速度特性データ）として多くの運転者の速度情報及び加速度情報が集約されており、速度及び加速度に関する母集団の数値分布が得られている。
【００２６】
ここで、運転者Ａの総合的な速度偏差値及び加速度偏差値は既に分かっているので、その値及び母集団の数値分布から、運転者Ａの速度ｖＡＱ及び加速度ａＡＱを推定する。そして、その運転者Ａの速度及び加速度と車両ＤＢ９に登録された車両パラメータとセンターＤＢ１２に登録された道路パラメータとに基づいて、運転者Ａの運転する車両が地点Ｑを走行するときの走行パワーを推測する。
【００２７】
走行パワーは、走行抵抗Ｆに走行速度ｖを乗じることにより得られる。走行抵抗Ｆは、下記式で表される。
Ｆ＝μｍｇ＋μ’ｍｇ・ｖ＋ＣｄρＡ・ｖ２／２＋ｍｇsinθ＋（ｍ＋ｍ＊）ａ
ただし、μ：転がり抵抗係数（速度に比例しない分）
μ’：転がり抵抗係数（速度に比例する分）
ｍ：車両質量［kg］（乗員や積荷を含めた値）
ｇ：重力加速度［9.8m/s2］
ｖ：速度［m/s］
Ｃｄ：効力係数
ρ：空気密度［1.25kg/m3］
Ａ：正面投影面積［m2］
θ：傾斜角［rad］
ｍ＊：回転部分相当質量［kg］
ａ：加速度［m/s2］
【００２８】
図４は、速度偏差値演算部１４により実行される速度偏差値演算処理の手順の詳細を示すフローチャートである。ここで、車両は、走行経路上の任意の地点（地点Ｒとする）を走行するが、その地点Ｒは、車両の運転者が初めて通る道でも良いし、何度か通ったことのある道でも良い。
【００２９】
同図において、まず地点Ｒにおける車速センサ３の計測値（速度）ｖｒを入力し、これを車両ＤＢ９に格納する（手順Ｓ１０１）。続いて、過去に地点Ｒを通った様々な運転者の走行速度に関する分布を形成するために、車速センサ３の計測値ｖｒを通信機１０，１３及びコントローラ１１を介してセンターＤＢ１２にアップする（手順Ｓ１０２）。続いて、地点Ｒにおける複数の運転者の速度特性データをコントローラ１１及び通信機１３，１０を介してセンターＤＢ１２から取得する（手順Ｓ１０３）。速度特性データは、例えば図２の左側のグラフに示すような分布を形成している。続いて、速度特性データと車速センサ３で計測された速度ｖｒとから、自車両の運転者に係わる速度偏差値Ｔｖｎを求める（手順Ｓ１０４）。そして、その速度偏差値Ｔｖｎを車両ＤＢ９に格納する（手順Ｓ１０５）。
【００３０】
続いて、自車両の運転者に係わる過去の複数の速度偏差値を車両ＤＢ９から読み出す（手順Ｓ１０６）。このとき、速度偏差値を道路種別、天候、時間帯等といった幾つかの意味のあるカテゴリー毎に類別し、該当するカテゴリーの速度偏差値のみを読み出しても良い。例えば、国道かつ晴れのカテゴリーに格納された速度偏差値のみを読み出すようにすることで、晴れているときの広い道では速度が高めであるが、雨になると極端に速度が下がる、等の傾向に対応することが可能となる。
【００３１】
続いて、下記式により複数の速度偏差値の平均値Ｔｖaveを計算し、この値を総合速度偏差値とする（手順Ｓ１０７）。
Ｔｖave＝（Ｔｖ１＋Ｔｖ２＋…＋Ｔｖｎ）／ｎ
【００３２】
そして、総合速度偏差値Ｔｖaveを車両ＤＢ９に格納する（手順Ｓ１０８）。このとき、手順Ｓ１０６においてカテゴリー別に速度偏差値を読み出す場合には、それに準じてカテゴリー別に総合速度偏差値Ｔｖaveを格納する。
【００３３】
図５は、加速度偏差値演算部１５により実行される加速度偏差値演算処理の手順の詳細を示すフローチャートである。ここでも、車両は、上述した任意の地点Ｒを走行するものとする。
【００３４】
同図において、まず地点Ｒにおける加速度センサ４の計測値（加速度）ａｒを入力し、これを車両ＤＢ９に格納する（手順Ｓ１１１）。続いて、過去に地点Ｒを通った様々な運転者の加速度に関する分布を形成するために、加速度センサ４の計測値ａｒを通信機１０，１３及びコントローラ１１を介してセンターＤＢ１２にアップする（手順Ｓ１１２）。続いて、地点Ｒにおける複数の運転者の加速度特性データをコントローラ１１及び通信機１３，１０を介してセンターＤＢ１２から取得する（手順Ｓ１１３）。加速度特性データは、例えば図２の右側のグラフに示すような分布を形成している。続いて、加速度特性データと加速度センサ４で計測された加速度ａｒとから、自車両の運転者に係わる加速度偏差値Ｔａｎを求める（手順Ｓ１１４）。そして、その加速度偏差値Ｔａｎを車両ＤＢ９に格納する（手順Ｓ１１５）。
【００３５】
続いて、自車両の運転者に係わる過去の複数の加速度偏差値を車両ＤＢ９から読み出す（手順Ｓ１１６）。このとき、上記と同様に、加速度偏差値をカテゴリー毎に類別し、該当するカテゴリーの加速度偏差値のみを読み出しても良い。
【００３６】
続いて、下記式により複数の加速度偏差値の平均値Ｔａaveを計算し、この値を総合加速度偏差値とする（手順Ｓ１１７）。そして、その総合加速度偏差値Ｔａaveを車両ＤＢ９に格納する（手順Ｓ１１８）。
Ｔａave＝（Ｔａ１＋Ｔａ２＋…＋Ｔａｎ）／ｎ
【００３７】
図６は、走行パワー演算部１６により実行される走行パワー演算処理の手順を示すフローチャートである。
【００３８】
同図において、最初に自車両の走行速度を推定する（手順Ｓ１２１）。この手順Ｓ１２１の詳細を図７に示す。
【００３９】
図７において、まずナビゲーション２の情報に基づいて、自車両の運転者が過去に通ったことのある道路（地点）を走行するのかどうかを判断する（手順Ｓ１３１）。自車両の運転者が過去に通ったことのある道路を走行すると判断されたときは、自車両が通る地点における自車両の速度データが車両ＤＢ９に蓄積されているため、その速度データを車両ＤＢ９から読み込み、その値を今回の自車両の速度ｖＲとする（手順Ｓ１３２）。なお、自車両が通る地点における自車両の速度データが車両ＤＢ９に複数格納されている場合は、それらの速度の平均値を今回の自車両の速度ｖＲとしても良い。このとき、自車両の速度ｖＲは、例えば図２に示すｖＡＰとなる。
【００４０】
一方、自車両の運転者が過去に通ったことのない道路（地点）を走行すると判断されたときは、自車両の運転者に係わる総合速度偏差値Ｔｖaveを車両ＤＢ９から取得する（手順Ｓ１３３）。続いて、自車両が通る地点における複数の運転者の速度特性データをコントローラ１１及び通信機１３，１０を介してセンターＤＢ１２から取得する（手順Ｓ１３４）。そして、自車両の運転者に係わる総合速度偏差値Ｔｖaveと複数の運転者の速度特性データとに基づいて、当該地点における自車両の速度ｖＲを求める（手順Ｓ１３５）。このとき、自車両の速度ｖＲは、例えば図３に示すｖＡＱとなる。
【００４１】
なお、自車両の運転者が過去に通ったことのある道路の場合でも、上記手順Ｓ１３３〜Ｓ１３５の方法で自車両の速度ｖＲを推定しても良い。
【００４２】
図６に戻り、上記の手順Ｓ１２１の処理を実行した後、勾配抵抗による必要パワーを推定する（手順Ｓ１２２）。この手順Ｓ１２２の詳細を図８に示す。
【００４３】
図８において、まず車両質量ｍ、重力加速度ｇのデータを車両ＤＢ９から取得する（手順Ｓ１４１）。また、自車両が通る地点の傾斜角θＲのデータをコントローラ１１及び通信機１３，１０を介してセンターＤＢ１２から取得する（手順Ｓ１４２）。そして、下記式を用いて勾配抵抗による必要パワーＰ１を算出する（手順Ｓ１４３）。
Ｐ１＝ｍｇsinθＲ・ｖＲ
【００４４】
図６に戻り、上記の手順Ｓ１２２の処理を実行した後、空気抵抗による必要パワーを推定する（手順Ｓ１２３）。この手順Ｓ１２３の詳細を図９に示す。
【００４５】
図９において、まず効力係数Ｃｄ、正面投影面積Ａ、空気密度ρのデータを車両ＤＢ９から取得する（手順Ｓ１５１）。そして、下記式を用いて空気抵抗による必要パワーＰ２を算出する（手順Ｓ１５２）。このとき、その時の気象情報（風向き及び風速等）から空気抵抗を補正しても良い。
Ｐ２＝ＣｄρＡｖＲ３／２
【００４６】
図６に戻り、上記の手順Ｓ１２３の処理を実行した後、自車両の加速度及びギヤ段を推定する（手順Ｓ１２４）。この手順Ｓ１２４の詳細を図１０に示す。
【００４７】
図１０において、まずナビゲーション２の情報に基づいて、自車両の運転者が過去に通ったことのある道路（地点）を走行するのかどうかを判断する（手順Ｓ１６１）。自車両の運転者が過去に通ったことのある道路を走行すると判断されたときは、その地点における自車両の加速度データが車両ＤＢ９に蓄積されているため、その加速度データを車両ＤＢ９から読み込み、その値を今回の自車両の加速度ａＲとする（手順Ｓ１６２）。このとき、自車両の速度ａＲは、例えば図２に示すａＡＰとなる。また、当該地点における自車両のギヤ段データも車両ＤＢ９に蓄積されているため、そのギヤ段データを車両ＤＢ９から読み込み、これを今回の自車両のギヤ段ｇＲとする（手順Ｓ１６３）。
【００４８】
一方、自車両の運転者が過去に通ったことのない道路（地点）を走行すると判断されたときは、自車両の運転者に係わる総合加速度偏差値Ｔａave及び総合ギヤ段偏差値（ギヤ段偏差値の平均値）Ｔｇaveを車両ＤＢ９から取得する（手順Ｓ１６４）。続いて、自車両が通る地点における複数の運転者の加速度特性データ及びギヤ段特性データをコントローラ１１及び通信機１３，１０を介してセンターＤＢ１２から取得する（手順Ｓ１６５）。ギヤ段特性データは、図１１に示すような分布となっている。
【００４９】
そして、自車両の運転者に係わる総合加速度偏差値Ｔａaveと複数の運転者の加速度特性データとに基づいて、当該地点における自車両の加速度ａＲを求める（手順Ｓ１６６）。このとき、自車両の速度ａＲは、例えば図３に示すａＡＱとなる。また、自車両の運転者に係わる総合ギヤ段偏差値Ｔｇaveと複数の運転者のギヤ段特性データとに基づいて、当該地点における自車両のギヤ段ｇＲ（図１１参照）を求める（手順Ｓ１６７）。
【００５０】
なお、自車両の運転者が過去に通ったことのある道路の場合でも、上記手順Ｓ１６４〜Ｓ１６７の方法で自車両の加速度ａＲ及びギヤ段ｇＲを推定しても良い。
【００５１】
図６に戻り、上記の手順Ｓ１２４の処理を実行した後、加速抵抗による必要パワーを推定する（手順Ｓ１２５）。この手順Ｓ１２５の詳細を図１２に示す。
【００５２】
図１２において、まず車両質量ｍのデータを車両ＤＢ９から取得する（手順Ｓ１７１）。続いて、上記手順１２４で得られた自車両のギヤ段ｇＲから、自車両の回転部分相当質量ｍ＊を特定する（手順Ｓ１７２）。回転部分相当質量ｍ＊は、ギヤ段により変化する値である。ここでは、ギヤ段と回転部分相当質量ｍ＊との関係を表すテーブル（図１３参照）を用いて、回転部分相当質量ｍ＊の値を確定させる。そして、下記式により加速抵抗による必要パワーＰ３を算出する（手順Ｓ１７３）。
Ｐ３＝（ｍ＋ｍ＊）ａＲ・ｖＲ
【００５３】
図６に戻り、上記の手順Ｓ１２５の処理を実行した後、転がり抵抗による必要パワーを推定する（手順Ｓ１２６）。ここで、転がり抵抗による必要パワーを推定する処理手順に先立ち、図１４を用いて転がり抵抗係数μ，μ’を求める処理手順について説明する。
【００５４】
図１４において、まず下記式により出力Ｐを計算する（手順Ｓ１８１）。なお、Ｔは、エンジントルクセンサ５により計測されるエンジントルクであり、ωは、回転数センサ６により計測されるエンジン回転数である。
Ｐ＝Ｔ・ω
【００５５】
続いて、下記式により全走行抵抗Ｆallを計算する（手順Ｓ１８２）。なお、ｖは、車速センサ３により計測される速度である。
Ｆall＝Ｐ／ｖ
【００５６】
続いて、効力係数Ｃｄ、正面投影面積Ａ、空気密度ρ、速度ｖを用いて空気抵抗（ＣｄρＡｖ２／２）を計算する（手順Ｓ１８３）。また、車両質量ｍ、重力加速度ｇ、傾斜角θを用いて勾配抵抗（ｍｇsinθ）を計算する（手順Ｓ１８４）。さらに、車両質量ｍ、回転部分相当質量ｍ＊、加速度センサ４により計測される加速度ａを用いて加速抵抗（（ｍ＋ｍ＊）ａ）を計算する（手順Ｓ１８５）。そして、上記の全走行抵抗Ｆall、空気抵抗、勾配抵抗及び加速抵抗から、下記式により転がり抵抗Ｆrollを計算する（手順Ｓ１８６）。
【数１】
【００５７】
続いて、図１５に示すように、速度ｖを横軸とし、転がり抵抗Ｆrollを縦軸とした一次関数をグラフ化し、その一次関数（一次近似式）の傾き及び切片から転がり抵抗係数μ，μ’を求める（手順Ｓ１８７）。そして、その転がり抵抗係数μ，μ’を通信機１０，１３及びコントローラ１１を介してセンターＤＢ１２にアップし、地点の情報と紐付けて記録する（手順Ｓ１８８）。このとき、転がり抵抗係数μ，μ’と天候等の路面状況との紐付けも合わせて行っても良い。
【００５８】
このような転がり抵抗係数μ，μ’は、その地点を既に通過した多くの車両から統計的な処理を行って推定されたものであり、センターＤＢ１２に格納されている既知の値である。従って、その値を用いることにより、自車両が一度も走ったことのない道においても転がり抵抗を推定することが可能となる。
【００５９】
図１６は、転がり抵抗による必要パワーを推定する処理手順の詳細を示すフローチャートである。同図において、まず転がり抵抗係数μ，μ’のデータをコントローラ１１及び通信機１３，１０を介してセンターＤＢ１２から取得する（手順Ｓ１９１）。また、車両質量ｍ、重力加速度ｇのデータを車両ＤＢ９から取得する（手順Ｓ１９２）。そして、下記式により転がり抵抗による必要パワーＰ４を算出する（手順Ｓ１９３）。
Ｐ４＝（μｍｇ＋μ’ｍｇｖＲ）ｖＲ
【００６０】
図６に戻り、上記の手順Ｓ１２６の処理を実行した後、勾配抵抗、空気抵抗、加速抵抗及び転がり抵抗による各必要パワーＰ１〜Ｐ４を加算することにより、自車両が該当する地点を通るときの走行パワーを推定する（手順Ｓ１２７）。
【００６１】
以上の計算処理を自車両の走行予定経路上の全ての分割地点について行うことにより、走行予定経路上の走行パワーが得られることとなる。
【００６２】
以上において、車両ＤＢ９は、車両の運転者の速度偏差値を記憶する第１記憶手段を構成する。センターＤＢ１２は、車両の走行経路上の任意地点における複数の運転者の速度特性データを記憶する第２記憶手段を構成する。ＥＣＵ８の走行パワー演算部１６における上記手順Ｓ１２１（図６参照）は、車両の運転者の速度偏差値と複数の運転者の速度特性データとに基づいて、車両が任意地点を走行するときの走行速度を推定する速度推定手段を構成する。同走行パワー演算部１６における上記手順Ｓ１２２〜Ｓ１２７（図６参照）は、速度推定手段により推定された走行速度を用いて、車両が任意地点を走行するときの走行エネルギーを求める走行エネルギー算出手段を構成する。
【００６３】
以上のように本実施形態にあっては、自車両の運転者の速度偏差値を車両ＤＢ９に格納し、任意の地点における複数の運転者の速度特性データをセンターＤＢ１２に格納しておき、自車両の運転者の速度偏差値及び複数の運転者の速度特性データに基づいて、自車両が任意の地点を走行するときの速度を推定し、この速度と車両パラメータ及び道路パラメータとから走行パワーを求める。これにより、自車両の運転者が通ったことのない道路を走行する場合でも、運転者の運転の癖（運転特性）を反映した走行パワーを得ることができる。その結果、自車両の走行パワーを精度良く演算することが可能となる。
【００６４】
図１７は、本発明に係わる車両用走行エネルギー演算システムの他の実施形態の概略を示すブロック図である。図中、上述した実施形態と同一または同等の要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
同図において、本実施形態の車両用走行エネルギー演算システム１は、上述した実施形態の構成に加えて、車両の運転者を特定するための運転者情報入力器１７を更に備えている。運転者情報入力器１７としては、例えば生体認証等を行うセンサでも良いし、運転者の名前を選択入力するスイッチやボタン等でも良いし、個人パスワードを入力する手段であっても良い。
【００６６】
また、車両用走行エネルギー演算システム１は、上述した実施形態におけるセンターＤＢ１２に代えて、センターＤＢ１８を備えている。センターＤＢ１８には、上記のセンターＤＢ１２に格納される情報に加えて、複数の運転者に係わる総合速度偏差値、総合加速度偏差値及び総合ギヤ段偏差値が格納されている。
【００６７】
図１８は、本実施形態において速度偏差値演算部１４により実行される速度偏差値演算処理の手順の詳細を示すフローチャートであり、図４に相当するものである。同図において、手順Ｓ１０７において自車両の運転者に係わる複数の速度偏差値の平均値（総合速度偏差値）Ｔｖaveが求められると、その総合速度偏差値Ｔｖaveを通信機１０，１３及びコントローラ１１を介してセンターＤＢ１８に格納する（手順Ｓ１０８Ａ）。
【００６８】
図１９は、本実施形態において加速度偏差値演算部１５により実行される加速度偏差値演算処理の手順の詳細を示すフローチャートであり、図５に相当するものである。同図において、手順Ｓ１１７において自車両の運転者に係わる複数の加速度偏差値の平均値（総合加速度偏差値）Ｔａaveが求められると、その総合加速度偏差値Ｔａaveを通信機１０，１３及びコントローラ１１を介してセンターＤＢ１８に格納する（手順Ｓ１１８Ａ）。
【００６９】
図２０は、本実施形態において走行パワー演算部１６により自車両の走行速度を推定する処理手順の詳細を示すフローチャートであり、図７に相当するものである。同図において、まず運転者情報入力器１７により運転者の情報が入力されたかどうかを判断し（手順Ｓ１３８）、運転者の情報が入力されたときは、その運転者の情報をセンターＣのコントローラ１１に通知する（手順Ｓ１３９）。
【００７０】
その後、手順Ｓ１３１において自車両の運転者が過去に通ったことのない道路（地点）を走行すると判断されたときは、自車両の運転者に係わる総合速度偏差値Ｔｖaveをコントローラ１１及び通信機１３，１０を介して車両ＤＢ１８から取得する（手順Ｓ１３３Ａ）。このとき、走行パワー演算部１６は、まずコントローラ１１に対してデータ要求信号を送出する。コントローラ１１は、データ要求信号を受けると、手順Ｓ１３９で通知された運転者情報に対応する運転者に係わる総合速度偏差値Ｔｖaveを車両ＤＢ１８から読み出して走行パワー演算部１６に送出する。そして、上記の手順Ｓ１３４，Ｓ１３５を実行する。
【００７１】
図２１は、本実施形態において走行パワー演算部１６により自車両の加速度及びギヤ段を推定する処理手順の詳細を示すフローチャートであり、図１０に相当するものである。同図において、まず運転者情報入力器１７により運転者の情報が入力されたかどうかを判断し（手順Ｓ１６８）、運転者の情報が入力されたときは、その運転者の情報をセンターＣのコントローラ１１に通知する（手順Ｓ１６９）。
【００７２】
その後、手順Ｓ１６１において自車両の運転者が過去に通ったことのない道路（地点）を走行すると判断されたときは、自車両の運転者に係わる総合加速度偏差値Ｔｖave及び総合ギヤ段偏差値Ｔｇaveをコントローラ１１及び通信機１３，１０を介してセンターＤＢ１８から取得する（手順Ｓ１６４Ａ）。このとき、総合加速度偏差値Ｔｖave及び総合ギヤ段偏差値Ｔｇaveの取得方法は、上述した総合速度偏差値Ｔｖaveの取得方法と同様である。そして、上記の手順Ｓ１６５〜Ｓ１６７を実行する。
【００７３】
以上において、センターＤＢ１８は、車両の運転者の速度偏差値を記憶する第１記憶手段と、車両の走行経路上の任意地点における複数の運転者の速度特性データを記憶する第２記憶手段とを構成する。運転者情報入力器１７は、車両の運転者を特定する運転者特定手段を構成する。
【００７４】
本実施形態においては、運転者の総合速度偏差値等を車両ＤＢ９ではなくセンターＤＢ１８に格納するので、レンタカーやカーシェア等のように１台の車両に対して運転者が複数変わるような場合でも、運転者の本人確認ができれば、その運転者の総合速度偏差値を取得して、当該運転者の運転する車両が任意の地点を走行するときの速度を推定し、当該運転者の運転特性を反映した走行パワーを得ることができる。
【００７５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、勾配抵抗、空気抵抗、加速抵抗及び転がり抵抗による各必要パワーを求め、これらの必要パワーを加算することで、車両の走行パワーを推定するようにしたが、特にその手法に限られず、勾配抵抗、空気抵抗、加速抵抗及び転がり抵抗を加算して全走行抵抗を求め、この全走行抵抗に車両の走行速度を乗じることで、車両の走行パワーを推定しても良い。
【符号の説明】
【００７６】
１…車両用走行エネルギー演算システム、８…ＥＣＵ、９…車両データベース（第１記憶手段）、１２…センターデータベース（第２記憶手段）、１６…走行パワー演算部（速度推定手段、走行エネルギー算出手段）、１７…運転者情報入力器（運転者特定手段）、１８…センターデータベース（第１記憶手段、第２記憶手段）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の走行エネルギーを演算する車両用走行エネルギー演算システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の走行エネルギーを演算する従来技術としては、例えば特許文献１に記載されているように、車両の予定走行経路に関する情報を取得し、その予定走行経路を走行するのに必要な駆動エネルギー（走行エネルギー）を求めるものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８７３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術においては、運転者の運転行動特性（主に走行速度）が全く考慮されていない。このため、走行エネルギーを精度良く演算することができない虞がある。
【０００５】
本発明の目的は、車両の走行エネルギーを精度良く演算することができる車両用走行エネルギー演算システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、車両の走行エネルギーを演算する車両用走行エネルギー演算システムであって、車両の運転者の速度偏差値と複数の運転者の速度特性データとに基づいて、車両が任意地点を走行するときの走行速度を推定する速度推定手段と、速度推定手段により推定された走行速度を用いて、車両が任意地点を走行するときの走行エネルギーを求める走行エネルギー算出手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
このように本発明の車両用走行エネルギー演算システムにおいては、車両の運転者の速度偏差値と複数の運転者の速度特性データとに基づいて、車両が任意地点を走行するときの走行速度を推定する。このため、車両の運転者の運転行動特性（運転の癖）を考慮した走行速度が得られることになる。これにより、その走行速度を用いることで、運転者の運転行動特性を反映した精度の良い走行エネルギーを得ることができる。
【０００８】
好ましくは、車両の運転者の速度偏差値を記憶する第１記憶手段と、車両の走行経路上の任意地点における複数の運転者の速度特性データを記憶する第２記憶手段とを更に備える。
【０００９】
このとき、好ましくは、第１記憶手段が車両に搭載され、第２記憶手段が車両の外部に設置されている。例えば車両の運転者が１人（例えば所有者のみ）である場合には、そのような構成とすることで、車両用走行エネルギー演算システムを最も簡単に実現することができる。
【００１０】
また、車両の運転者を特定する運転者特定手段を更に備え、第１記憶手段及び第２記憶手段が車両の外部に設置されており、速度推定手段は、運転者特定手段により特定された運転者の速度偏差値と複数の運転者の速度特性データとに基づいて、車両が任意地点を走行するときの走行速度を推定しても良い。この場合には、例えばレンタカーやカーシェア等のように１台の車両を運転する運転者が複数存在するときでも、運転者特定手段により車両の運転者を特定することで、運転者の運転行動特性を考慮した走行速度を得ることができる。
【００１１】
また、好ましくは、走行エネルギー算出手段は、速度推定手段により推定された走行速度と車両に関するパラメータと車両が通る道路に関するパラメータとに基づいて、任意地点における勾配抵抗、空気抵抗、加速抵抗及び転がり抵抗を計算して走行エネルギーを求める。走行エネルギーは、走行抵抗（勾配抵抗、空気抵抗、加速抵抗及び転がり抵抗の合計）と走行速度とを掛け合わせることにより得られる。従って、走行速度と車両に関するパラメータと道路に関するパラメータを用いることで、走行エネルギーを簡単に求めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車両の運転者の運転行動特性を反映した高精度の走行エネルギーを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係わる車両用走行エネルギー演算システムの一実施形態の概略を示すブロック図である。
【図２】運転者が既に通ったことのある地点に対する運転者の速度偏差値及び加速度偏差値を求める概念を示す図である。
【図３】運転者が通ったことのない地点に対する運転者が運転する車両の速度及び加速度を推定する概念を示す図である。
【図４】図１に示した速度偏差値演算部により実行される速度偏差値演算処理の手順の詳細を示すフローチャートである。
【図５】図１に示した加速度偏差値演算部により実行される加速度偏差値演算処理の手順の詳細を示すフローチャートである。
【図６】図１に示した走行パワー演算部により実行される走行パワー演算処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】図６に示した走行速度を推定する処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図８】図６に示した勾配抵抗による必要パワーを推定する処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図９】図６に示した空気抵抗による必要パワーを推定する処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図１０】図６に示した加速度及びギヤ段を推定する処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図１１】ギヤ段特性データの分布の一例を示すグラフである。
【図１２】図６に示した加速抵抗による必要パワーを推定する処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図１３】ギヤ段と回転部分相当質量との関係を表したテーブルの一例を示す表である。
【図１４】図６に示した転がり抵抗による必要パワーの推定に使用される転がり抵抗係数を求める処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図１５】速度を横軸とし、転がり抵抗を縦軸とした一次関数の一例を示すグラフである。
【図１６】図６に示した転がり抵抗による必要パワーを推定する処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図１７】本発明に係わる車両用走行エネルギー演算システムの他の実施形態の概略を示すブロック図である。
【図１８】図１７に示した速度偏差値演算部により実行される速度偏差値演算処理の手順の詳細を示すフローチャートである。
【図１９】図１７に示した加速度偏差値演算部により実行される加速度偏差値演算処理の手順の詳細を示すフローチャートである。
【図２０】図１７に示した走行エネルギー演算部により走行速度を推定する処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図２１】図１７に示した走行エネルギー演算部により加速度及びギヤ段を推定する処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係わる車両用走行エネルギー演算システムの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係わる車両用走行エネルギー演算システムの一実施形態の概略を示すブロック図である。同図において、本実施形態の車両用走行エネルギー演算システム１は、車両に搭載されたナビゲーション２、車速センサ３、加速度センサ４、エンジントルクセンサ５、回転数センサ６、ギヤ段センサ７、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）８、車両データベース（車両ＤＢ）９及び通信機１０と、センターＣに設置されたコントローラ１１、センターデータベース（センターＤＢ）１２及び通信機１３とを備えている。
【００１６】
ナビゲーション２は、ＧＰＳ（全地球測位システム）を利用して自車両の現在位置を検出し、自車両の目的地への走行経路案内を行ったり、内蔵メモリに記憶された道路地図データベースの情報から車両が走行している道路線形情報等を取得する。
【００１７】
車速センサ３は、自車両の車速（走行速度）を検出する。加速度センサ４は、自車両の加速度を検出する。エンジントルクセンサ５は、自車両のエンジントルクを検出する。回転数センサ６は、自車両のエンジン回転数を検出する。ギヤ段センサ７は、自車両の使用ギヤ段を検出する。
【００１８】
車両ＤＢ９には、自車両に関する車両パラメータ（車両諸元や物理定数の静的情報）、車速センサ３、加速度センサ４、エンジントルクセンサ５、回転数センサ６及びギヤ段センサ７の時刻毎の検出値、任意地点における自車両の運転者の速度偏差値、加速度偏差値及びギヤ段偏差値、自車両の運転者の総合速度偏差値、総合加速度偏差値及び総合ギヤ段偏差値が格納される。車両パラメータとしては、車両質量ｍ、重力加速度ｇ、効力係数Ｃｄ、空気密度ρ、正面投影面積Ａがある。
【００１９】
ＥＣＵ８は、ナビゲーション２の情報の入力、車速センサ３、加速度センサ４、エンジントルクセンサ５、回転数センサ６及びギヤ段センサ７の検出信号の入力、車両ＤＢ９に対するデータの書き込み・読み出し、通信機１０を介したセンターＣとの無線通信を行い、自車両が走行経路を走行するときの走行エネルギーを演算する。
【００２０】
センターＣのコントローラ１１は、通信機１３を介してＥＣＵ８と無線通信を行うと共に、センターＣ全体を制御する。センターＤＢ１２には、車両が走行する道路に関する道路パラメータ、任意地点における複数の運転者の速度特性データ、加速度特性データ及びギヤ段特性データが格納される。道路パラメータとしては、道路の傾斜角θ、転がり抵抗係数μ，μ’がある。
【００２１】
ＥＣＵ８は、具体的には、速度偏差値演算部１４と、加速度偏差値演算部１５と、走行パワー演算部１６とを有している。速度偏差値演算部１４は、自車両の運転者の速度偏差値を求める。加速度偏差値演算部１５は、自車両の運転者の加速度偏差値を求める。走行パワー演算部１６は、自車両の運転者の速度偏差値及び加速度偏差値と複数の運転者の速度特性データ及び加速度特性データとに基づいて、自車両が走行経路上の任意地点を通るときの速度及び加速度を推測し、その推測結果に基づいて自車両の走行エネルギー（走行パワー）を求める。
【００２２】
このような速度偏差値演算部１４、加速度偏差値演算部１５及び走行パワー演算部１６の演算処理に関し、まず自車両の運転者が一度も通ったことのない道路を走行するときの速度及び加速度を推定し、走行パワーを推定する方法について簡単に説明する。
【００２３】
図２は、運転者Ａが既に通ったことのある地点Ｐに対する運転者Ａの速度偏差値及び加速度偏差値を求める概念を示す図である。同図において、地点Ｐは当然他の運転者も通ったことのある道路であるため、地点Ｐにおける多くの運転者の速度情報及び加速度情報がセンターＤＢ１２に集約されている。
【００２４】
まず、そのような多くの運転者の速度情報及び加速度情報と地点Ｐにおける運転者Ａ自身の速度ｖＡＰ及び加速度ａＡＰとに基づいて、センターＤＢ１２に集まった全データを母集団とする中の運転者Ａの速度偏差値及び加速度偏差値が計算される。そして、この速度偏差値及び加速度偏差値に、運転者Ａによる他の道路の走行も含めた過去の偏差値情報を加味して、運転者Ａの速度偏差値及び加速度偏差値の平均値（総合的な速度偏差値及び加速度偏差値）が計算される。ここでは、地点Ｐにおける今回の走行の速度偏差値及び加速度偏差値として６１，６４がそれぞれ算出され、これに過去の偏差値情報を加味した総合的な速度偏差値及び加速度偏差値として６０，６５がそれぞれ算出されたものとする。
【００２５】
図３は、運転者Ａが通ったことのない地点Ｑに対する運転者Ａが運転する車両の速度及び加速度を推定する概念を示す図である。同図において、センターＤＢ１２には、走行特性データ（速度特性データ及び加速度特性データ）として多くの運転者の速度情報及び加速度情報が集約されており、速度及び加速度に関する母集団の数値分布が得られている。
【００２６】
ここで、運転者Ａの総合的な速度偏差値及び加速度偏差値は既に分かっているので、その値及び母集団の数値分布から、運転者Ａの速度ｖＡＱ及び加速度ａＡＱを推定する。そして、その運転者Ａの速度及び加速度と車両ＤＢ９に登録された車両パラメータとセンターＤＢ１２に登録された道路パラメータとに基づいて、運転者Ａの運転する車両が地点Ｑを走行するときの走行パワーを推測する。
【００２７】
走行パワーは、走行抵抗Ｆに走行速度ｖを乗じることにより得られる。走行抵抗Ｆは、下記式で表される。
Ｆ＝μｍｇ＋μ’ｍｇ・ｖ＋ＣｄρＡ・ｖ２／２＋ｍｇsinθ＋（ｍ＋ｍ＊）ａ
ただし、μ：転がり抵抗係数（速度に比例しない分）
μ’：転がり抵抗係数（速度に比例する分）
ｍ：車両質量［kg］（乗員や積荷を含めた値）
ｇ：重力加速度［9.8m/s2］
ｖ：速度［m/s］
Ｃｄ：効力係数
ρ：空気密度［1.25kg/m3］
Ａ：正面投影面積［m2］
θ：傾斜角［rad］
ｍ＊：回転部分相当質量［kg］
ａ：加速度［m/s2］
【００２８】
図４は、速度偏差値演算部１４により実行される速度偏差値演算処理の手順の詳細を示すフローチャートである。ここで、車両は、走行経路上の任意の地点（地点Ｒとする）を走行するが、その地点Ｒは、車両の運転者が初めて通る道でも良いし、何度か通ったことのある道でも良い。
【００２９】
同図において、まず地点Ｒにおける車速センサ３の計測値（速度）ｖｒを入力し、これを車両ＤＢ９に格納する（手順Ｓ１０１）。続いて、過去に地点Ｒを通った様々な運転者の走行速度に関する分布を形成するために、車速センサ３の計測値ｖｒを通信機１０，１３及びコントローラ１１を介してセンターＤＢ１２にアップする（手順Ｓ１０２）。続いて、地点Ｒにおける複数の運転者の速度特性データをコントローラ１１及び通信機１３，１０を介してセンターＤＢ１２から取得する（手順Ｓ１０３）。速度特性データは、例えば図２の左側のグラフに示すような分布を形成している。続いて、速度特性データと車速センサ３で計測された速度ｖｒとから、自車両の運転者に係わる速度偏差値Ｔｖｎを求める（手順Ｓ１０４）。そして、その速度偏差値Ｔｖｎを車両ＤＢ９に格納する（手順Ｓ１０５）。
【００３０】
続いて、自車両の運転者に係わる過去の複数の速度偏差値を車両ＤＢ９から読み出す（手順Ｓ１０６）。このとき、速度偏差値を道路種別、天候、時間帯等といった幾つかの意味のあるカテゴリー毎に類別し、該当するカテゴリーの速度偏差値のみを読み出しても良い。例えば、国道かつ晴れのカテゴリーに格納された速度偏差値のみを読み出すようにすることで、晴れているときの広い道では速度が高めであるが、雨になると極端に速度が下がる、等の傾向に対応することが可能となる。
【００３１】
続いて、下記式により複数の速度偏差値の平均値Ｔｖaveを計算し、この値を総合速度偏差値とする（手順Ｓ１０７）。
Ｔｖave＝（Ｔｖ１＋Ｔｖ２＋…＋Ｔｖｎ）／ｎ
【００３２】
そして、総合速度偏差値Ｔｖaveを車両ＤＢ９に格納する（手順Ｓ１０８）。このとき、手順Ｓ１０６においてカテゴリー別に速度偏差値を読み出す場合には、それに準じてカテゴリー別に総合速度偏差値Ｔｖaveを格納する。
【００３３】
図５は、加速度偏差値演算部１５により実行される加速度偏差値演算処理の手順の詳細を示すフローチャートである。ここでも、車両は、上述した任意の地点Ｒを走行するものとする。
【００３４】
同図において、まず地点Ｒにおける加速度センサ４の計測値（加速度）ａｒを入力し、これを車両ＤＢ９に格納する（手順Ｓ１１１）。続いて、過去に地点Ｒを通った様々な運転者の加速度に関する分布を形成するために、加速度センサ４の計測値ａｒを通信機１０，１３及びコントローラ１１を介してセンターＤＢ１２にアップする（手順Ｓ１１２）。続いて、地点Ｒにおける複数の運転者の加速度特性データをコントローラ１１及び通信機１３，１０を介してセンターＤＢ１２から取得する（手順Ｓ１１３）。加速度特性データは、例えば図２の右側のグラフに示すような分布を形成している。続いて、加速度特性データと加速度センサ４で計測された加速度ａｒとから、自車両の運転者に係わる加速度偏差値Ｔａｎを求める（手順Ｓ１１４）。そして、その加速度偏差値Ｔａｎを車両ＤＢ９に格納する（手順Ｓ１１５）。
【００３５】
続いて、自車両の運転者に係わる過去の複数の加速度偏差値を車両ＤＢ９から読み出す（手順Ｓ１１６）。このとき、上記と同様に、加速度偏差値をカテゴリー毎に類別し、該当するカテゴリーの加速度偏差値のみを読み出しても良い。
【００３６】
続いて、下記式により複数の加速度偏差値の平均値Ｔａaveを計算し、この値を総合加速度偏差値とする（手順Ｓ１１７）。そして、その総合加速度偏差値Ｔａaveを車両ＤＢ９に格納する（手順Ｓ１１８）。
Ｔａave＝（Ｔａ１＋Ｔａ２＋…＋Ｔａｎ）／ｎ
【００３７】
図６は、走行パワー演算部１６により実行される走行パワー演算処理の手順を示すフローチャートである。
【００３８】
同図において、最初に自車両の走行速度を推定する（手順Ｓ１２１）。この手順Ｓ１２１の詳細を図７に示す。
【００３９】
図７において、まずナビゲーション２の情報に基づいて、自車両の運転者が過去に通ったことのある道路（地点）を走行するのかどうかを判断する（手順Ｓ１３１）。自車両の運転者が過去に通ったことのある道路を走行すると判断されたときは、自車両が通る地点における自車両の速度データが車両ＤＢ９に蓄積されているため、その速度データを車両ＤＢ９から読み込み、その値を今回の自車両の速度ｖＲとする（手順Ｓ１３２）。なお、自車両が通る地点における自車両の速度データが車両ＤＢ９に複数格納されている場合は、それらの速度の平均値を今回の自車両の速度ｖＲとしても良い。このとき、自車両の速度ｖＲは、例えば図２に示すｖＡＰとなる。
【００４０】
一方、自車両の運転者が過去に通ったことのない道路（地点）を走行すると判断されたときは、自車両の運転者に係わる総合速度偏差値Ｔｖaveを車両ＤＢ９から取得する（手順Ｓ１３３）。続いて、自車両が通る地点における複数の運転者の速度特性データをコントローラ１１及び通信機１３，１０を介してセンターＤＢ１２から取得する（手順Ｓ１３４）。そして、自車両の運転者に係わる総合速度偏差値Ｔｖaveと複数の運転者の速度特性データとに基づいて、当該地点における自車両の速度ｖＲを求める（手順Ｓ１３５）。このとき、自車両の速度ｖＲは、例えば図３に示すｖＡＱとなる。
【００４１】
なお、自車両の運転者が過去に通ったことのある道路の場合でも、上記手順Ｓ１３３〜Ｓ１３５の方法で自車両の速度ｖＲを推定しても良い。
【００４２】
図６に戻り、上記の手順Ｓ１２１の処理を実行した後、勾配抵抗による必要パワーを推定する（手順Ｓ１２２）。この手順Ｓ１２２の詳細を図８に示す。
【００４３】
図８において、まず車両質量ｍ、重力加速度ｇのデータを車両ＤＢ９から取得する（手順Ｓ１４１）。また、自車両が通る地点の傾斜角θＲのデータをコントローラ１１及び通信機１３，１０を介してセンターＤＢ１２から取得する（手順Ｓ１４２）。そして、下記式を用いて勾配抵抗による必要パワーＰ１を算出する（手順Ｓ１４３）。
Ｐ１＝ｍｇsinθＲ・ｖＲ
【００４４】
図６に戻り、上記の手順Ｓ１２２の処理を実行した後、空気抵抗による必要パワーを推定する（手順Ｓ１２３）。この手順Ｓ１２３の詳細を図９に示す。
【００４５】
図９において、まず効力係数Ｃｄ、正面投影面積Ａ、空気密度ρのデータを車両ＤＢ９から取得する（手順Ｓ１５１）。そして、下記式を用いて空気抵抗による必要パワーＰ２を算出する（手順Ｓ１５２）。このとき、その時の気象情報（風向き及び風速等）から空気抵抗を補正しても良い。
Ｐ２＝ＣｄρＡｖＲ３／２
【００４６】
図６に戻り、上記の手順Ｓ１２３の処理を実行した後、自車両の加速度及びギヤ段を推定する（手順Ｓ１２４）。この手順Ｓ１２４の詳細を図１０に示す。
【００４７】
図１０において、まずナビゲーション２の情報に基づいて、自車両の運転者が過去に通ったことのある道路（地点）を走行するのかどうかを判断する（手順Ｓ１６１）。自車両の運転者が過去に通ったことのある道路を走行すると判断されたときは、その地点における自車両の加速度データが車両ＤＢ９に蓄積されているため、その加速度データを車両ＤＢ９から読み込み、その値を今回の自車両の加速度ａＲとする（手順Ｓ１６２）。このとき、自車両の速度ａＲは、例えば図２に示すａＡＰとなる。また、当該地点における自車両のギヤ段データも車両ＤＢ９に蓄積されているため、そのギヤ段データを車両ＤＢ９から読み込み、これを今回の自車両のギヤ段ｇＲとする（手順Ｓ１６３）。
【００４８】
一方、自車両の運転者が過去に通ったことのない道路（地点）を走行すると判断されたときは、自車両の運転者に係わる総合加速度偏差値Ｔａave及び総合ギヤ段偏差値（ギヤ段偏差値の平均値）Ｔｇaveを車両ＤＢ９から取得する（手順Ｓ１６４）。続いて、自車両が通る地点における複数の運転者の加速度特性データ及びギヤ段特性データをコントローラ１１及び通信機１３，１０を介してセンターＤＢ１２から取得する（手順Ｓ１６５）。ギヤ段特性データは、図１１に示すような分布となっている。
【００４９】
そして、自車両の運転者に係わる総合加速度偏差値Ｔａaveと複数の運転者の加速度特性データとに基づいて、当該地点における自車両の加速度ａＲを求める（手順Ｓ１６６）。このとき、自車両の速度ａＲは、例えば図３に示すａＡＱとなる。また、自車両の運転者に係わる総合ギヤ段偏差値Ｔｇaveと複数の運転者のギヤ段特性データとに基づいて、当該地点における自車両のギヤ段ｇＲ（図１１参照）を求める（手順Ｓ１６７）。
【００５０】
なお、自車両の運転者が過去に通ったことのある道路の場合でも、上記手順Ｓ１６４〜Ｓ１６７の方法で自車両の加速度ａＲ及びギヤ段ｇＲを推定しても良い。
【００５１】
図６に戻り、上記の手順Ｓ１２４の処理を実行した後、加速抵抗による必要パワーを推定する（手順Ｓ１２５）。この手順Ｓ１２５の詳細を図１２に示す。
【００５２】
図１２において、まず車両質量ｍのデータを車両ＤＢ９から取得する（手順Ｓ１７１）。続いて、上記手順１２４で得られた自車両のギヤ段ｇＲから、自車両の回転部分相当質量ｍ＊を特定する（手順Ｓ１７２）。回転部分相当質量ｍ＊は、ギヤ段により変化する値である。ここでは、ギヤ段と回転部分相当質量ｍ＊との関係を表すテーブル（図１３参照）を用いて、回転部分相当質量ｍ＊の値を確定させる。そして、下記式により加速抵抗による必要パワーＰ３を算出する（手順Ｓ１７３）。
Ｐ３＝（ｍ＋ｍ＊）ａＲ・ｖＲ
【００５３】
図６に戻り、上記の手順Ｓ１２５の処理を実行した後、転がり抵抗による必要パワーを推定する（手順Ｓ１２６）。ここで、転がり抵抗による必要パワーを推定する処理手順に先立ち、図１４を用いて転がり抵抗係数μ，μ’を求める処理手順について説明する。
【００５４】
図１４において、まず下記式により出力Ｐを計算する（手順Ｓ１８１）。なお、Ｔは、エンジントルクセンサ５により計測されるエンジントルクであり、ωは、回転数センサ６により計測されるエンジン回転数である。
Ｐ＝Ｔ・ω
【００５５】
続いて、下記式により全走行抵抗Ｆallを計算する（手順Ｓ１８２）。なお、ｖは、車速センサ３により計測される速度である。
Ｆall＝Ｐ／ｖ
【００５６】
続いて、効力係数Ｃｄ、正面投影面積Ａ、空気密度ρ、速度ｖを用いて空気抵抗（ＣｄρＡｖ２／２）を計算する（手順Ｓ１８３）。また、車両質量ｍ、重力加速度ｇ、傾斜角θを用いて勾配抵抗（ｍｇsinθ）を計算する（手順Ｓ１８４）。さらに、車両質量ｍ、回転部分相当質量ｍ＊、加速度センサ４により計測される加速度ａを用いて加速抵抗（（ｍ＋ｍ＊）ａ）を計算する（手順Ｓ１８５）。そして、上記の全走行抵抗Ｆall、空気抵抗、勾配抵抗及び加速抵抗から、下記式により転がり抵抗Ｆrollを計算する（手順Ｓ１８６）。
【数１】
【００５７】
続いて、図１５に示すように、速度ｖを横軸とし、転がり抵抗Ｆrollを縦軸とした一次関数をグラフ化し、その一次関数（一次近似式）の傾き及び切片から転がり抵抗係数μ，μ’を求める（手順Ｓ１８７）。そして、その転がり抵抗係数μ，μ’を通信機１０，１３及びコントローラ１１を介してセンターＤＢ１２にアップし、地点の情報と紐付けて記録する（手順Ｓ１８８）。このとき、転がり抵抗係数μ，μ’と天候等の路面状況との紐付けも合わせて行っても良い。
【００５８】
このような転がり抵抗係数μ，μ’は、その地点を既に通過した多くの車両から統計的な処理を行って推定されたものであり、センターＤＢ１２に格納されている既知の値である。従って、その値を用いることにより、自車両が一度も走ったことのない道においても転がり抵抗を推定することが可能となる。
【００５９】
図１６は、転がり抵抗による必要パワーを推定する処理手順の詳細を示すフローチャートである。同図において、まず転がり抵抗係数μ，μ’のデータをコントローラ１１及び通信機１３，１０を介してセンターＤＢ１２から取得する（手順Ｓ１９１）。また、車両質量ｍ、重力加速度ｇのデータを車両ＤＢ９から取得する（手順Ｓ１９２）。そして、下記式により転がり抵抗による必要パワーＰ４を算出する（手順Ｓ１９３）。
Ｐ４＝（μｍｇ＋μ’ｍｇｖＲ）ｖＲ
【００６０】
図６に戻り、上記の手順Ｓ１２６の処理を実行した後、勾配抵抗、空気抵抗、加速抵抗及び転がり抵抗による各必要パワーＰ１〜Ｐ４を加算することにより、自車両が該当する地点を通るときの走行パワーを推定する（手順Ｓ１２７）。
【００６１】
以上の計算処理を自車両の走行予定経路上の全ての分割地点について行うことにより、走行予定経路上の走行パワーが得られることとなる。
【００６２】
以上において、車両ＤＢ９は、車両の運転者の速度偏差値を記憶する第１記憶手段を構成する。センターＤＢ１２は、車両の走行経路上の任意地点における複数の運転者の速度特性データを記憶する第２記憶手段を構成する。ＥＣＵ８の走行パワー演算部１６における上記手順Ｓ１２１（図６参照）は、車両の運転者の速度偏差値と複数の運転者の速度特性データとに基づいて、車両が任意地点を走行するときの走行速度を推定する速度推定手段を構成する。同走行パワー演算部１６における上記手順Ｓ１２２〜Ｓ１２７（図６参照）は、速度推定手段により推定された走行速度を用いて、車両が任意地点を走行するときの走行エネルギーを求める走行エネルギー算出手段を構成する。
【００６３】
以上のように本実施形態にあっては、自車両の運転者の速度偏差値を車両ＤＢ９に格納し、任意の地点における複数の運転者の速度特性データをセンターＤＢ１２に格納しておき、自車両の運転者の速度偏差値及び複数の運転者の速度特性データに基づいて、自車両が任意の地点を走行するときの速度を推定し、この速度と車両パラメータ及び道路パラメータとから走行パワーを求める。これにより、自車両の運転者が通ったことのない道路を走行する場合でも、運転者の運転の癖（運転特性）を反映した走行パワーを得ることができる。その結果、自車両の走行パワーを精度良く演算することが可能となる。
【００６４】
図１７は、本発明に係わる車両用走行エネルギー演算システムの他の実施形態の概略を示すブロック図である。図中、上述した実施形態と同一または同等の要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
同図において、本実施形態の車両用走行エネルギー演算システム１は、上述した実施形態の構成に加えて、車両の運転者を特定するための運転者情報入力器１７を更に備えている。運転者情報入力器１７としては、例えば生体認証等を行うセンサでも良いし、運転者の名前を選択入力するスイッチやボタン等でも良いし、個人パスワードを入力する手段であっても良い。
【００６６】
また、車両用走行エネルギー演算システム１は、上述した実施形態におけるセンターＤＢ１２に代えて、センターＤＢ１８を備えている。センターＤＢ１８には、上記のセンターＤＢ１２に格納される情報に加えて、複数の運転者に係わる総合速度偏差値、総合加速度偏差値及び総合ギヤ段偏差値が格納されている。
【００６７】
図１８は、本実施形態において速度偏差値演算部１４により実行される速度偏差値演算処理の手順の詳細を示すフローチャートであり、図４に相当するものである。同図において、手順Ｓ１０７において自車両の運転者に係わる複数の速度偏差値の平均値（総合速度偏差値）Ｔｖaveが求められると、その総合速度偏差値Ｔｖaveを通信機１０，１３及びコントローラ１１を介してセンターＤＢ１８に格納する（手順Ｓ１０８Ａ）。
【００６８】
図１９は、本実施形態において加速度偏差値演算部１５により実行される加速度偏差値演算処理の手順の詳細を示すフローチャートであり、図５に相当するものである。同図において、手順Ｓ１１７において自車両の運転者に係わる複数の加速度偏差値の平均値（総合加速度偏差値）Ｔａaveが求められると、その総合加速度偏差値Ｔａaveを通信機１０，１３及びコントローラ１１を介してセンターＤＢ１８に格納する（手順Ｓ１１８Ａ）。
【００６９】
図２０は、本実施形態において走行パワー演算部１６により自車両の走行速度を推定する処理手順の詳細を示すフローチャートであり、図７に相当するものである。同図において、まず運転者情報入力器１７により運転者の情報が入力されたかどうかを判断し（手順Ｓ１３８）、運転者の情報が入力されたときは、その運転者の情報をセンターＣのコントローラ１１に通知する（手順Ｓ１３９）。
【００７０】
その後、手順Ｓ１３１において自車両の運転者が過去に通ったことのない道路（地点）を走行すると判断されたときは、自車両の運転者に係わる総合速度偏差値Ｔｖaveをコントローラ１１及び通信機１３，１０を介して車両ＤＢ１８から取得する（手順Ｓ１３３Ａ）。このとき、走行パワー演算部１６は、まずコントローラ１１に対してデータ要求信号を送出する。コントローラ１１は、データ要求信号を受けると、手順Ｓ１３９で通知された運転者情報に対応する運転者に係わる総合速度偏差値Ｔｖaveを車両ＤＢ１８から読み出して走行パワー演算部１６に送出する。そして、上記の手順Ｓ１３４，Ｓ１３５を実行する。
【００７１】
図２１は、本実施形態において走行パワー演算部１６により自車両の加速度及びギヤ段を推定する処理手順の詳細を示すフローチャートであり、図１０に相当するものである。同図において、まず運転者情報入力器１７により運転者の情報が入力されたかどうかを判断し（手順Ｓ１６８）、運転者の情報が入力されたときは、その運転者の情報をセンターＣのコントローラ１１に通知する（手順Ｓ１６９）。
【００７２】
その後、手順Ｓ１６１において自車両の運転者が過去に通ったことのない道路（地点）を走行すると判断されたときは、自車両の運転者に係わる総合加速度偏差値Ｔｖave及び総合ギヤ段偏差値Ｔｇaveをコントローラ１１及び通信機１３，１０を介してセンターＤＢ１８から取得する（手順Ｓ１６４Ａ）。このとき、総合加速度偏差値Ｔｖave及び総合ギヤ段偏差値Ｔｇaveの取得方法は、上述した総合速度偏差値Ｔｖaveの取得方法と同様である。そして、上記の手順Ｓ１６５〜Ｓ１６７を実行する。
【００７３】
以上において、センターＤＢ１８は、車両の運転者の速度偏差値を記憶する第１記憶手段と、車両の走行経路上の任意地点における複数の運転者の速度特性データを記憶する第２記憶手段とを構成する。運転者情報入力器１７は、車両の運転者を特定する運転者特定手段を構成する。
【００７４】
本実施形態においては、運転者の総合速度偏差値等を車両ＤＢ９ではなくセンターＤＢ１８に格納するので、レンタカーやカーシェア等のように１台の車両に対して運転者が複数変わるような場合でも、運転者の本人確認ができれば、その運転者の総合速度偏差値を取得して、当該運転者の運転する車両が任意の地点を走行するときの速度を推定し、当該運転者の運転特性を反映した走行パワーを得ることができる。
【００７５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、勾配抵抗、空気抵抗、加速抵抗及び転がり抵抗による各必要パワーを求め、これらの必要パワーを加算することで、車両の走行パワーを推定するようにしたが、特にその手法に限られず、勾配抵抗、空気抵抗、加速抵抗及び転がり抵抗を加算して全走行抵抗を求め、この全走行抵抗に車両の走行速度を乗じることで、車両の走行パワーを推定しても良い。
【符号の説明】
【００７６】
１…車両用走行エネルギー演算システム、８…ＥＣＵ、９…車両データベース（第１記憶手段）、１２…センターデータベース（第２記憶手段）、１６…走行パワー演算部（速度推定手段、走行エネルギー算出手段）、１７…運転者情報入力器（運転者特定手段）、１８…センターデータベース（第１記憶手段、第２記憶手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行エネルギーを演算する車両用走行エネルギー演算システムであって、
前記車両の運転者の速度偏差値と複数の運転者の速度特性データとに基づいて、前記車両が任意地点を走行するときの走行速度を推定する速度推定手段と、
前記速度推定手段により推定された走行速度を用いて、前記車両が前記任意地点を走行するときの走行エネルギーを求める走行エネルギー算出手段とを備えることを特徴とする車両用走行エネルギー演算システム。
【請求項２】
前記車両の運転者の速度偏差値を記憶する第１記憶手段と、
前記車両の走行経路上の任意地点における複数の運転者の速度特性データを記憶する第２記憶手段とを更に備えることを特徴とする請求項１記載の車両用走行エネルギー演算システム。
【請求項３】
前記第１記憶手段が前記車両に搭載され、
前記第２記憶手段が前記車両の外部に設置されていることを特徴とする請求項２記載の車両用走行エネルギー演算システム。
【請求項４】
前記車両の運転者を特定する運転者特定手段を更に備え、
前記第１記憶手段及び前記第２記憶手段が前記車両の外部に設置されており、
前記速度推定手段は、前記運転者特定手段により特定された運転者の速度偏差値と前記複数の運転者の速度特性データとに基づいて、前記車両が前記任意地点を走行するときの走行速度を推定することを特徴とする請求項２記載の車両用走行エネルギー演算システム。
【請求項５】
前記走行エネルギー算出手段は、前記速度推定手段により推定された走行速度と前記車両に関するパラメータと前記車両が通る道路に関するパラメータとに基づいて、前記任意地点における勾配抵抗、空気抵抗、加速抵抗及び転がり抵抗を計算して前記走行エネルギーを求めることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載の車両用走行エネルギー演算システム。
【請求項１】
車両の走行エネルギーを演算する車両用走行エネルギー演算システムであって、
前記車両の運転者の速度偏差値と複数の運転者の速度特性データとに基づいて、前記車両が任意地点を走行するときの走行速度を推定する速度推定手段と、
前記速度推定手段により推定された走行速度を用いて、前記車両が前記任意地点を走行するときの走行エネルギーを求める走行エネルギー算出手段とを備えることを特徴とする車両用走行エネルギー演算システム。
【請求項２】
前記車両の運転者の速度偏差値を記憶する第１記憶手段と、
前記車両の走行経路上の任意地点における複数の運転者の速度特性データを記憶する第２記憶手段とを更に備えることを特徴とする請求項１記載の車両用走行エネルギー演算システム。
【請求項３】
前記第１記憶手段が前記車両に搭載され、
前記第２記憶手段が前記車両の外部に設置されていることを特徴とする請求項２記載の車両用走行エネルギー演算システム。
【請求項４】
前記車両の運転者を特定する運転者特定手段を更に備え、
前記第１記憶手段及び前記第２記憶手段が前記車両の外部に設置されており、
前記速度推定手段は、前記運転者特定手段により特定された運転者の速度偏差値と前記複数の運転者の速度特性データとに基づいて、前記車両が前記任意地点を走行するときの走行速度を推定することを特徴とする請求項２記載の車両用走行エネルギー演算システム。
【請求項５】
前記走行エネルギー算出手段は、前記速度推定手段により推定された走行速度と前記車両に関するパラメータと前記車両が通る道路に関するパラメータとに基づいて、前記任意地点における勾配抵抗、空気抵抗、加速抵抗及び転がり抵抗を計算して前記走行エネルギーを求めることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載の車両用走行エネルギー演算システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１１−１６４６５（Ｐ２０１１−１６４６５Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６３０４１（Ｐ２００９−１６３０４１）
【出願日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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