CN105091892B - 车辆用能量管理装置 - Google Patents

Abstract

本发明的车辆用能量管理装置以较少数据量的信息来实现与各个车辆的行驶特性相对应的能量控制。车辆用能量管理装置包括：获取与各行驶区间中的本车辆的能量消耗有关的信息即能量消耗关联信息的能量消耗关联信息获取部；对能量消耗关联信息进行校正的能量消耗关联信息校正部；以及基于利用校正后的能量消耗关联信息计算得到的车辆设备的能量消耗量的预测值，来制定车辆设备的控制计划的控制计划制定部。能量消耗关联信息校正部基于各道路区分的本车辆的行驶特性的实际测量值(本车辆行驶特性信息)和各道路区分的多辆普通车辆的行驶特性的统计结果(普通车辆行驶特性统计信息)之间的比较结果，对能量消耗关联信息进行校正。

Description

车辆用能量管理装置

技术领域

本发明涉及对燃料能量、电能等车辆的多个能量源进行管理的车辆用能量管理装置。

背景技术

在发动机车、电动车(EV：Electric Vehicle)、混合动力车(HEV：hybrid electricvehicle)、燃料电池车等中，根据从车载传感器等获得的表示当前车辆状态的信息，改变车辆的动作模式，利用所谓的顺序控制来力图抑制能量消耗量。例如，作为混合动力车的动作模式，具有仅以发动机的动力进行行驶的模式、仅以马达的动力进行行驶的模式、利用发动机的动力和马达的动力双方进行行驶的模式、利用发动机的动力来发电并储存在电池中、或用于马达驱动的模式等。

此外，如下技术的开发正不断发展：不仅考虑当前的车辆状态、还考虑所预测的将来的车辆状态，来制定车辆的控制计划(动作模式的切换计划)。例如，在预测到混合动力车连续行驶于较长的上坡和较长的下坡的情况下，能实现如下有效的控制：即、在上坡前事先对电池充足地充电，利用马达的动力行驶于上坡，使电池的空余容量增加，并利用此后的下坡所获得的再生电力对电池进行充电。

例如，专利文献1中公开了如下技术：根据车辆(混合动力车)的当前位置、行驶路径、地形信息、道路的拥堵度等，计算车辆的行驶路径的海拔、行驶时车速的变化，并制定规定电池余量(SOC：State of Charge)的上下限的计划，根据该计划控制车辆。然而，专利文献1的技术中，难以根据表示海拔、地形的地图数据的信息等高精度地获得最适合车辆的控制量。有时地图数据、交通信息并不足够精细，并且车辆的行驶特性(车辆的速度、加速度的大小、加减速的频度、停止频度等)还取决于驾驶员，因此能量消耗量的预测值与实际值之间的误差容易变大。

专利文献2中公开了用于解决该问题的混合动力车的控制装置。专利文献2中，获得其他车辆过去行驶过本车辆的行驶路径时的行驶特性信息，并基于该信息制定本车辆的控制计划。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2001－69605号公报

专利文献2：日本专利特开第4918076号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

专利文献2的系统中，各车辆或外部的信息服务器需要按行驶路径内的每个区间来保持车辆的变动量、道路的平均坡度等信息。然而，尤其是车辆的变动量的详细信息会成为庞大的数据量，因此认为该系统难以实用化。例如，用于处理庞大的数据的数据库的构建、发布庞大的数据的通信单元的开发、并且用于实现它们的基础设施等所需的成本均会成为大问题。

此外，认为专利文献2的技术最大限度地有效利用了仅通过马达来行驶(EV行驶)的情况，难以根据目的实施能量最优化(例如，发动机效率的最优化等)。并且，车辆的行驶特性还取决于驾驶员，因此每个区间的能量消耗量也根据驾驶员的不同而改变，不能唯一地决定。因此，用于实现行驶路径整体能量消耗的最优化的控制计划按每个车辆而不同。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能利用较少的数据量信息来实现与各个车辆的行驶特性相对应的能量控制的车辆用能量管理装置。

用于解决技术问题的手段

本发明所涉及的车辆用能量管理装置用于具有由不同的能量源所驱动的多个车辆设备的车辆，该车辆用能量管理装置包括：计算所述车辆的行驶路径的行驶路径计算部；行驶路径分割部，该行驶路径分割部将所述行驶路径分割成多个行驶区间，并且对各行驶区间设定与该行驶区间的道路特性相对应的道路区分；能量消耗关联信息获取部，该能量消耗关联信息获取部获取与各行驶区间中的所述车辆的能量消耗有关的信息即能量消耗关联信息；能量消耗关联信息校正部，该能量消耗关联信息校正部获取所述车辆驶过各道路区分的道路时的行驶特性的实际测量值即本车辆行驶特性信息、以及多辆普通车辆驶过各道路区分的道路时的行驶特性的统计结果即普通车辆行驶特性统计信息，基于对各道路区分的所述本车辆行驶特性信息和所述普通车辆行驶特性统计信息进行比较而得到的结果，对各行驶区间的所述能量消耗关联信息进行校正；能量消耗量运算部，该能量消耗量运算部基于校正后的所述能量消耗关联信息，计算出所述车辆行驶于各行驶区间时的所述多个车辆设备的能量消耗量的预测值；控制计划制定部，该控制计划制定部基于各行驶区间中的所述多个车辆设备的能量消耗量的预测值，制定所述多个车辆设备的每个行驶区间的控制计划；以及车辆设备控制部，该车辆设备控制部根据所述控制计划对所述多个车辆设备进行控制。

发明效果

根据本发明所涉及的车辆用能量管理装置，基于对各道路区分的本车辆行驶特性信息和普通车辆行驶特性统计信息进行比较而得到的结果，来校正各行驶区间的能量消耗关联信息。因此，校正后的能量消耗关联信息符合搭载有该车辆用能量管理装置的车辆(本车辆)的实际行驶特性。因此，能实现与本车辆的每个驾驶员的特性相对应的高精度的能量控制。此外，普通车辆行驶特性统计信息是按每一道路区分对多辆普通车辆的行驶特性信息进行统计处理而得到的统计结果，可将其数据量抑制得较少。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的车辆能量管理系统的整体结构的框图。

图2是表示本发明的实施方式所涉及的车辆用能量管理装置的结构的框图。

图3是表示本发明的实施方式所涉及的车辆用能量管理装置的动作的流程图。

图4是示意性表示能量消耗关联信息的校正处理的图。

具体实施方式

图1是表示本发明的实施方式所涉及的车辆能量管理系统的整体结构的框图。该系统由搭载有本发明所涉及的车辆用能量管理装置100的车辆1(以下“本车辆1”)、不特定的多辆车辆2(以下“普通车辆2”)、信息服务器3构成。本发明能广泛应用于具有两个以上能量源的本车辆1的动作控制中，此处，本车辆1假设为将燃料能量和电能这两个作为动力源的混合动力车。

普通车辆2分别具有将行驶于各道路时的行驶特性(速度及加速度的大小、加速度的频度、停止频度等)的实际测量值即行驶特性信息发送给信息服务器3的功能。信息服务器3按每一道路区分对从多个普通车辆2接收到的行驶特性信息分开进行统计处理，生成表示该统计处理的结果(统计结果)的普通车辆行驶特性统计信息。详细情况在后文阐述，此处所说的“道路区分”为根据各道路的特性来对各道路进行分类，例如分为“普通道”、“机动车专用道路”、“高速道路”等。

所生成的普通车辆行驶特性统计信息按每一道路区分存储于普通车辆行驶特性统计信息数据库31中。也可随时更新普通车辆行驶特性统计信息数据库31所存储的普通车辆行驶特性统计信息。另外，本车辆1也可以作为多个普通车辆2中的一辆而将自己的行驶特性信息发送至信息服务器3。

本实施方式中，作为各信息的统计结果使用平均值及偏差值。也可以不使用平均值，而使用加权平均值、中央值等。此外，偏差值的定义式可以为任意，但本实施方式中将各数据的分布假设为正态分布，设为以标准差(σ)来表示偏差值。

作为普通车辆行驶特性统计信息的示例，包括表示多辆普通车辆2的平均车速的统计结果的信息(普通车辆平均车速统计信息)、表示多辆普通车辆2的加速度的偏差值的统计结果的信息(普通车辆加速度偏差统计信息)、表示多辆普通车辆2的停止频度或停止次数的统计结果的信息(普通车辆停止状态统计信息)等，是目前为止的HEV控制中未使用的、与普通车辆2的行驶特性有关的事前信息。

另外，车辆的平均车速可以是包含停止状态的车速的平均值，也可以是除去停止状态的车速的平均值。车辆的加速度偏差值可以取决于车速区域而变化的方式按每一车速区域分开进行规定，也可以成为与车速区域无关的规定值的方式不按每一车速区域分开进行规定。其中，平均车速及加速度偏差值的定义应在本车辆1和普通车辆2中相同。

由此，能每一按道路区分对多辆普通车辆2的行驶特性信息进行统计处理来得到各个普通车辆行驶特性统计信息，并由多个普通车辆2的行驶特性信息的平均值和偏差值(标准偏差)来呈现。道路区分的种类个数比道路网所包含的道路(或区间)个数少很多，因此与储存按每一道路对多个普通车辆2的行驶特性信息进行统计处理而得到的结果的方法相比，存储在数据库中的数据量得到大幅度地削减。本实施方式中，普通车辆行驶特性统计信息数据库31采用设置于本车辆1的外部的信息服务器3的结构，但也当然能通过运用该数据量的削减效果，将包含普通车辆行驶特性统计信息数据库31的存储装置设置在本车辆1的内部。

本车辆1所具备的车辆用能量管理装置100从信息服务器3的普通车辆行驶特性统计信息数据库31获取本车辆1的行驶路径(行驶预定路径)的各道路所对应的普通车辆行驶特性统计信息，考虑该普通车辆行驶特性统计信息，控制本车辆1所具备的马达(电动机)、发动机、发电机(generator)等车辆设备120。马达在车辆减速时能起到对电力进行再生的发电机(再生制动)的功能。

图2是表示车辆用能量管理装置100的结构的框图。如图2所示，车辆用能量管理装置100包括行驶路径计算部101、行驶路径分割部102、能量消耗关联信息获取部103、本车辆行驶特性信息获取部104、本车辆行驶特性信息存储部105、普通车辆行驶特性统计信息获取部106、能量消耗关联信息校正部107、能量消耗量运算部108、控制计划制定部109、车辆设备控制部110及当前位置获取部111。车辆用能量管理装置100使用计算机来构成，上述各要素通过由计算机根据程序进行动作来实现。

行驶路径计算部101使用地图数据，计算出从本车辆1的出发地到目的地(到达地)为止的行驶路径。行驶路径计算部101除了行驶路径以外，也能计算出从出发地出发的出发时刻、到达目的地的预计到达时刻。此处，行驶路径计算部101输出的本车辆1的行驶路径信息中包含表示该路径所包含的各道路的特性(道路特性)的道路特性信息。作为道路特性例如具有道路种类(普通道、机动车专用道路、高速道路等)、海拔信息(即坡度信息)、道路宽度、弯道的曲率、有无分岔点、表示在各道路所预测的车流(车速区域)的速度信息(预测速度信息)等。道路种类也可以根据道路所通过的地区被进一步细分为城市道路、郊外道路、山区道路等。

此外，道路种类可以根据时间、气候等外部原因而改变。例如，各道路的道路特性根据时间段变化为“早上的道路”、“白天的道路”、“夜晚的道路”，根据气候变化为“晴天的道路”、“雨天的道路”、“雪天的道路”等。

并且，道路种类也可以由后述的能量消耗关联信息、普通车辆行驶特性统计信息等来规定。例如，也可以将“能量消耗量较大的道路”、“能量消耗量较大的道路”、“普通车辆的平均车速较高的道路”、“普通车辆的平均车速较低的道路”等这样的信息规定作为道路特性。

行驶路径计算部101可以自身不计算本车辆1的行驶路径、出发时刻、预计到达时刻等，而获取外部的导航装置计算得到的这些信息。在该情况下，能使用导航装置所保持的地图数据、道路特性信息，因此行驶路径计算部101无需事先存储这些信息。并且，地图数据、道路特性信息也可以使用由例如地图服务公司等发布的信息。

行驶路径分割部102将行驶路径计算部101计算得到的行驶路径分割成多个区间。作为行驶路径分割部102将行驶路径分割成多个区间的方法，考虑例如按每一道路种类进行划分的方法、按每一一定距离进行划分的方法、按每一一定时间的预计行驶距离进行划分的方法、按道路分岔点(交叉路口等)进行划分的方法、或将上述两种以上的方法进行组合的方法等。此外，也考虑如下方法：即、将行驶路径按粗略的道路特性(道路类别等)进行区间分割，之后，基于详细的道路特性信息将一定长度以上的区间进一步分割成多个区间。例如，可以从粗略地分割后得到的区间提取出上坡、下坡坡度较大的道路、弯道的曲率较大的道路、车速区域较高或较低的道路等，并分割成细分的区间。

各道路的道路特性根据时间、气候等外部原因而变化，因此也可以基于本车辆1行驶时的时间段、气候来分割行驶路径。例如，也可以按预测到本车辆1要行驶的每一时间段来分割行驶路径，或按本车辆1行驶时所预测的每一气候来分割行驶路径。

此外，可以在分割本车辆1的行驶路径前获取后述的能量消耗关联信息、普通车辆行驶特性统计信息等，并以这些信息为基准分割行驶路径。例如，考虑将行驶路径分割成每单位距离的能量消耗量较大的区间和每单位距离的能量消耗量较小的区间、或将行驶路径分割成普通车辆的平均车速比规定值高的区间和普通车辆的平均车速比规定值低的区间等。

以下，将行驶路径分割部102对行驶路径进行分割而得到的各区间称为“行驶区间”。

行驶路径分割部102进一步对各行驶区间设定与该行驶区间的道路特性相对应的道路区分。通过对各个行驶区间分配道路区分，从而按每一道路特性对多个行驶区间进行分类。

如上所述那样，道路特性由道路的种类、海拔、坡度、道路宽度、有无分岔点、弯道的曲率、预测的车速区域、行驶时的气候及时间段等所规定。规定道路区分的方法可以是任意的，例如在利用道路种类来规定道路区分的情况下，通过行驶路径分割部102对各个行驶区间设定“普通道”、“机动车专用道路”、“高速道路”等道路区分例如，在利用道路的坡度(海拔差)来规定道路区分的情况下，对各个行驶区间设定“上坡”、“下坡”、“平坦道路”等道路区分。通常，道路区分的种类比行驶区间的个数少很多，但也可以将道路区分细分成与行驶区间相同的程度。在该情况下，该系统所处理的信息量增大，但由于能作为更详细的信息来获得各道路的特性，因此能以高精度预测各行驶区间中车辆的能量消耗量。

能量消耗关联信息获取部103获取行驶路径计算部101所计算得到的本车辆1的行驶路径中、与本车辆1的能量消耗有关的信息(能量消耗关联信息)。能量消耗关联信息是对行驶路径中本车辆1的能量消耗量产生影响的信息，例如、行驶路径的信息所包含的道路特性信息(坡度信息、道路种类、道路宽度、弯道曲率、预测速度信息等)、VICS(注册商标)(Vehicle Information and Communication System：车辆信息和通信系统)等信息发布服务器所发布的拥堵信息及表示实际的车流(车速区域)的车速信息(实际测量速度信息)、由被称为ADAS(Advanced Driver Assistance System：高级驾驶辅助系统)的高级驾驶辅助系统(例如防碰撞安全装置等)所获取的雷达信息等。

并且，能量消耗关联信息中也考虑气象信息(天气、气温、湿度、日射量等)、基础设施的能量网(例如家庭、工厂、建筑物等的电力网(grid))的供求信息等。基础设施的能量网的供求信息具有例如家庭、工厂、建筑物等的能量管理系统(EMS)所生成的电力供求计划。这些信息虽然不会直接影响车辆行驶所需的能量(发动机、马达的能量消耗)，但影响发动机、马达的驱动所能消耗的能量。

本车辆行驶特性信息获取部104在本车辆1实际行驶于道路上的期间中，实际测量本车辆1的行驶特性，并获取表示该实际测量值的本车辆行驶特性信息。作为本车辆行驶特性信息的示例具有在目前为止的HEV控制中未使用的、与本车辆1的行驶特性有关的事前信息，例如表示本车辆1的平均车速的信息(本车辆平均车速信息)、表示本车辆1的加速度的偏差值的信息(本车辆加速度偏差信息)、表示本车辆1的停止频度或停止次数的信息(本车辆停止状态信息)等。

本车辆行驶特性信息获取部104所获取的本车辆行驶特性信息按每一道路区分被存储于本车辆行驶特性信息存储部105中。即，本车辆行驶特性信息存储部105起到本车辆行驶特性信息获取部104过去所获取的本车辆行驶特性信息的数据库的作用。本车辆行驶特性信息存储部105只要搭载在本车辆1中即可，可以不内置于车辆用能量管理装置100中。即，本车辆行驶特性信息存储部105也可以是外接于车辆用能量管理装置100的存储装置。

在行驶路径分割部102将本车辆1的行驶路径分割成多个行驶区间，并对各行驶区间设定道路区分后，本车辆行驶特性信息存储部105将各行驶区间所设定的道路区分的本车辆行驶特性信息输入至能量消耗关联信息校正部107。

普通车辆行驶特性统计信息获取部106是从信息服务器3获取普通车辆行驶特性统计信息的通信单元。在行驶路径分割部102将本车辆1的行驶路径分割成多个行驶区间，并对各行驶区间设定道路区分后，普通车辆行驶特性统计信息获取部106从信息服务器3获取各行驶区间所设定的道路区分的普通车辆行驶特性统计信息。普通车辆行驶特性统计信息获取部106所获取的普通车辆行驶特性统计信息被输入至能量消耗关联信息校正部107。

能量消耗关联信息校正部107对从本车辆行驶特性信息存储部105输入的各道路区分的本车辆行驶特性信息、和从普通车辆特性统计信息获取部106输入的各道路区分的普通车辆行驶特性统计信息进行比较，求出各道路区分的本车辆1的行驶特性和普通车辆2的行驶特性(多个普通车辆2平均的行驶特性)之间的差异。然后，基于该差异对能量消耗关联信息获取部103所获取的各行驶区间的能量消耗关联信息进行校正。即，校正为使得各行驶区间的能量消耗关联信息的内容与该行驶区间所设定的道路区分的本车辆1的行驶特性相接近。将校正后的能量消耗关联信息输入至能量消耗量运算部108。

例如，在某个道路区分中，本车辆平均车速信息的值(本车辆1的平均车速)大于普通车辆平均车速统计信息所示的平均值(多个普通车辆2的平均车速的平均值)时，能量消耗关联信息校正部107对能量消耗关联信息进行校正，以使设定有该道路区分的行驶区间的预测速度信息的值增大。在本车辆平均车速信息的值与普通车辆平均车速统计信息所表示的平均值之间的大小关系相反的情况下，对能量消耗关联信息进行校正，以使预测速度信息的值减小。

例如，在某个道路区分中，本车辆加速度偏差信息(本车辆1的加速度偏差值)比普通车辆加速度偏差统计信息所表示的平均值(多个普通车辆2的加速度偏差值的平均值)大时，能量消耗关联信息校正部107增大设定有该道路区分的行驶区间的预测速度信息中的车速变动的斜率的绝对值、或增多车速变动的频度、或增大车速变动的幅度，以增大预测速度信息中的车速偏差值的方式来校正能量消耗关联信息。在本车辆加速度偏差信息与普通车辆加速度偏差统计信息所表示的平均值之间的大小关系相反的情况下，对能量消耗关联信息进行校正，以使预测速度信息中的车速偏差值减小。

能量消耗量运算部108在来自控制计划制定部109的指示下，使用能量消耗关联信息校正部107校正后的能量消耗关联信息，计算本车辆1的行驶路径所包含的各行驶区间中的能量消耗量预测值、即本车辆1行驶完各行使区间所需的能量(行驶所需能量)。行驶所需能量能使用预先设定的数学式、特性数据来计算。

作为上述数学式，具有根据行驶路径所包含的各道路的道路坡度、预测速度信息以及车辆规格信息(车辆重量、行驶阻力系数等)计算出行驶所需能量的物理式；将行驶所需能量转换成发动机驱动所需的燃料量、马达驱动所需的电力量或将它们进行组合时所需的燃料量及电力量的转换式等。此外，作为特性数据具有表示扭矩、发动机输出、燃料消耗量等相对于发动机转速的特性的数据映射等。

控制计划制定部109在本车辆1行驶前及行驶过程中制定车辆设备120(马达、发动机、发电机等)的控制计划，以使得行驶路径整体的本车辆1的能量消耗量(燃料消耗量及耗电量)满足预先设定的条件。具体而言，对每个行驶区间分配本车辆1的动作模式，以使得行驶路径整体的本车辆1的能量消耗量满足预先设定的条件。

作为成为设定动作模式的基准的条件，考虑例如行驶路径整体的能量消耗量与特定的目标值最为接近的条件、用于使到达目的地时的电池余量(SOC)处于所期望的范围内的条件、燃料消耗量成为最小或最大的条件、耗电量成为最小或最大的条件、CO₂产生量成为最小的条件、燃料及电力成本(也可以包含行驶前的燃料补给、充电的成本)成为最小的条件等。

车辆的能量消耗量根据动作模式而变化，因此控制计划制定部109使用能量消耗量运算部108分为各动作模式来计算各行驶区间的行驶所需能量，并选择各行驶区间的动作模式的组合，以使得行驶路径整体的本车辆1的能量消耗量满足预先设定的条件。该控制计划制定部109所制定的、每个行驶区间的动作模式分配是车辆设备120的控制计划。控制计划制定部109将生成的车辆设备120的控制计划输入至车辆设备控制部110。

车辆设备控制部110根据从控制计划制定部109输入的车辆设备120的控制计划(各行驶区间的动作模式分配)来控制车辆设备120，并进行动作模式的切换。动作模式的切换通常在本车辆1进入新的行驶区间时进行，但如后所述，有时会发生如下情况：即、在行驶途中改变(重新计划)车辆设备120的控制计划的情况、由于驾驶员进行与预想相反的操作而使得难以维持控制计划的动作模式的情况，在上述情况下，即使在行驶区间的途中也执行动作模式的切换。

车辆设备控制部110还包括进行反馈控制的功能，该反馈控制将基于控制计划进行动作的车辆设备120中的实际能量消耗量(能量消耗量的实际测量值)、与控制计划制定部109生成控制计划时计算出的各行驶区间的能量消耗量(能量消耗量的预测值)进行比较，校正动作模式的参数(发动机和马达的输出比率、电力再生的强度等)，以使得两者的差减小。

另一方面，在能量消耗量的预测值和实际测量值的差的大小或差的变化量超过预先设定的阈值的情况下，或在本车辆1离开预定的行驶路径(行驶路径计算部101计算出的行驶路径)，行驶路径计算部101改变行驶路径的情况下，控制计划制定部109重新制定车辆设备120的控制计划。并且，在使用者指示改变车辆设备120的控制计划的情况下，控制计划制定部109也重新制定车辆设备120的控制计划。

当前位置获取部111根据从GPS(Global Positioning System：全球定位系统)获取的本车辆1的绝对位置(纬度、经度)以及本车辆1的相对位置计算出本车辆1的当前位置，该相对位置根据本车辆1的速度传感器、方位传感器所获取的信息(传感器信息)可得知。当前位置获取部111计算出的本车辆1的当前位置可用于行驶路径计算部101计算行驶路径的处理、车辆设备控制部110判断本车辆1所存在的行驶区间的处理等中。

接着，对车辆用能量管理装置100的动作进行说明。图3是表示车辆用能量管理装置100的动作的流程图。

在因车辆(或车载系统)的起动而导致车辆用能量管理装置100的动作流程开始后，首先，行驶路径计算部101搜索从本车辆1的当前所在地到设定的目的地为止的行驶路径(步骤S1)。目的地的设定可以由车辆的使用者利用用户界面来进行，也可以由行驶路径计算部101根据过去的行驶履历等推定出目的地而自动地进行。

若决定了本车辆1的行驶路径，则行驶路径分割部102考虑地图数据、道路特性信息将该行驶路径分割成多个行驶区间(步骤S2)。并且，行驶路径分割部102对上述各行驶区间设定与该行驶区间的道路特性相对应的道路区分(步骤S3)。

在完成了行驶路径的分割后，进行以下的步骤S4～S7的处理。参照图4对步骤S4～S7进行说明。图4示意性表示能量消耗关联信息的校正处理。

如图4所示，信息服务器3接收多个普通车辆2的行驶特性信息，按每一道路区分对上述多个普通车辆2的行驶特性信息进行统计处理并生成普通车辆行驶特性统计信息，将生成的普通车辆行驶特性统计信息预先存储于普通车辆行驶特性统计信息数据库31。如图4所示，作为普通车辆行驶特性统计信息，具有多个普通车辆2的平均车速的统计结果即普通车辆平均车速统计信息、多个普通车辆2的加速度偏差值(标准偏差)的统计结果即普通车辆加速度偏差统计信息、多个普通车辆2的停止频度的统计结果即普通车辆停止状态统计信息等。

分别独立地执行步骤S4～S6。步骤S4中，能量消耗关联信息获取部103获取行驶路径的各行驶区间中的能量消耗关联信息。图4中，作为能量消耗关联信息的示例示出了每小时的车速推移的预测值(预测速度信息)。

步骤S5中，能量消耗关联信息校正部107从本车辆行驶特性信息存储部105获取各行驶区间所设定的道路区分的本车辆行驶特性信息(本车辆行驶特性信息存储部105中预先按每一道路区分存储本车辆行驶特性信息获取部104获取到的本车辆行驶特性信息)。如图4所示，作为本车辆行驶特性信息，具有表示本车辆1的平均车速的本车辆平均车速信息、表示本车辆1的加速度偏差值的本车辆加速度偏差信息、表示本车辆1的停止频度的本车辆停止状态信息等。

步骤S6中，普通车辆行驶特性统计信息获取部106从信息服务器3的普通车辆行驶特性统计信息数据库31获取各行驶区间所设定的道路区分的普通车辆行驶特性统计信息。普通车辆行驶特性统计信息获取部106所获取的普通车辆行驶特性统计信息被发送至能量消耗关联信息校正部107。

完成步骤S4～步骤S6的处理后，能量消耗关联信息校正部107对各道路区分的本车辆行驶特性信息和普通车辆行驶特性统计信息进行比较，求出本车辆1的行驶特性和普通车辆2的行驶特性(多个普通车辆2的平均行驶特性)之间的差异，基于其差异对能量消耗关联信息获取部103所获取的各行驶区间的能量消耗关联信息进行校正(步骤S7)。即，进行校正以使各行驶区间的能量消耗关联信息的内容与本车辆1的行驶特性相接近。

例如，在本车辆加速度偏差信息比普通车辆加速度偏差统计信息所示的平均值大的情况下(本车辆1的加速度偏差值大于多个普通车辆2的平均加速度偏差值的情况下)，能量消耗关联信息校正部107如图4所示对能量消耗关联信息进行校正，以使得预测速度信息中的车速的偏差值增大。具体而言，使预测速度信息中的车速变动的斜率的绝对值增大、或车速变动的频度增多、或车速变动的振幅增大。

相反，在本车辆加速度偏差信息比普通车辆加速度偏差统计信息所示的平均值小的情况下(本车辆1的加速度偏差值小于多个普通车辆2的平均加速度偏差值的情况下)，能量消耗关联信息校正部107对能量消耗关联信息进行校正，使得预测速度信息中的车速的偏差值减小。具体而言，使预测速度信息中的车速变动的斜率的绝对值减小、或使车速变动的频度减少、或使车速变动的振幅减小。

此外，在本车辆停止状态信息和普通车辆停止状态统计信息相比较的结果是，判断为本车辆1的停止频度多于多个普通车辆2的平均停止频度的情况下，对能量消耗关联信息进行校正，以使得预测速度信息中车速变成0的次数增加。相反，在判断为本车辆1的停止频度少于多个普通车辆2的平均停止频度的情况下，对能量消耗关联信息进行校正，以使得预测速度信息中车速变成0的次数减少。

此外，在本车辆平均车速信息和普通车辆平均车速统计信息相比较的结果是，判断为本车辆1的平均车速快于多个普通车辆2的平均的平均车速的情况下，对能量消耗关联信息进行校正，以使得预测速度信息中的车速有所上升。相反，在判断为本车辆1的平均车速慢于多个普通车辆2的平均的平均车速的情况下，对能量消耗关联信息进行校正，以使得预测速度信息中的车速有所降低。

步骤S7中能量消耗关联信息的校正处理的结果为各行驶区间校正后的能量消耗关联信息接近本车辆1的实际行驶特性。

在完成各行驶区间的能量消耗关联信息的校正处理后，能量消耗量运算部108进行本车辆1行驶完行驶路径的各行驶区间所需的能量消耗量(行驶所需能量)的计算(步骤S8)。各行驶区间的行驶所需能量利用物理式、转换式、数据映射等根据校正后的能量消耗关联信息和本车辆1的规格信息(车辆重量、行驶阻力系数等)而计算得到。

接着，控制计划制定部109分配以哪个动作模式行驶于各行驶区间，即、以本车辆1的多个能量源中的哪一个来担保各行驶区间的行驶所需能量(步骤S9)。

本实施方式中，作为本车辆1的动作模式，假设有通过使用所储存的电力的马达驱动来行驶的“EV(Electric Vehicle：电动汽车)模式”、仅利用将燃料作为能量源的发动机来行驶的“发动机模式”、利用马达和发动机双方来行驶的“HEV(Hybrid ElectricVehicle：混合动力电动汽车)模式”、对利用发动机使发电机运行而获得的电力进行储存的“发动机+发电模式”、在下坡或减速时使用动能进行发电的“再生模式”、利用惯性行驶的“惯性行驶模式”这六个模式。

“EV模式”中，全部以电力来提供行驶所需能量，因此燃料消耗量为0，耗电量能作为对行驶所需能量除以马达、逆变器的效率而得到的值来获得。可以从物理式来求出马达、逆变器的效率，也可以从数据映射来获得。

“发动机模式”中，全部以燃料来提供行驶所需能量，因此耗电量为0，燃料消耗量例如能使用被称为BSFC(Brake Specific Fuel Consumption：制动比油耗)的燃料消耗率映射来计算得到，该BSFC表示发动机的扭矩、转速、输出和燃料消耗量的关系。

“HEV模式”中，以电力和燃料来分担提供行驶所需能量。例如，发动机的输出被设定为BSFC中发动机的扭矩及转速为最高效的值，马达的输出被设定为提供发动机的输出所不足的能量。在该情况下，燃料消耗量可根据上述设定的发动机的扭矩、转速、输出并使用BSFC来计算出。耗电量可作为如下值来得到：即、从行驶所需能量减去发动机输出的能量，并对由此得到的值除以马达、逆变器的效率而得到的值。

“发动机+发电模式”中，在将发动机的输出设定为扭矩及转速成为最高效的值之后，利用剩余的发动机输出进行发电。由此，燃料消耗量可根据上述设定的发动机的扭矩、转速、输出并使用BSFC来计算出。耗电量可作为如下值来得到：对相当于能以剩余的发动机输出来发电的电量的负值乘以发电机、逆变器的效率而得到的值。

“再生模式”中，发动机及马达的输出为0，仅进行电力再生。因此，燃料消耗量为0，能作为相当于由使用了马达的再生制动而产生的发电量的负值来获得。另外，能利用与“EV模式”中的耗电量的计算相同的方法来计算由再生制动而产生的发电量，但其正负、效率的乘除相反。

“惯性行驶模式”中，发动机及马达的输出为0，也不进行电力再生，因此耗电量、燃料消耗量均为0。

控制计划制定部109以本车辆1的行驶路径整体的燃料消耗量及耗电量满足预先设定的条件的方式来决定各行驶区间的动作模式的分配。但是，需要遵守车辆的特性、每个动作模式的制约(例如燃料箱及蓄电池的容量、额定、各动作模式能行驶的速度范围等)，因此还会存在根据行驶区间而不能分配特定的动作模式的情况。以遵守上述制约的同时，满足预先设定的条件的方式进行动作模式的分配。

作为决定动作模式的分配的决定方法，可以使用对可分配给各行驶区间的动作模式进行循环比较的方法，也可以使用作为所谓的“组合最优化问题”的解法而众所周知的方法。由此决定的各行驶区间的动作模式的分配成为车辆设备120的控制计划。

在完成车辆设备120的控制计划的生成后，若本车辆1开始行驶，则车辆设备控制部110基于该控制计划来控制车辆设备120(步骤S10)。具体而言，车辆设备控制部110基于当前位置获取部111所获取的本车辆1的当前位置，识别本车辆1位于行驶路径上的哪个行驶区间，并利用分配给该行驶区间的动作模式来使车辆设备120进行动作。若本车辆1进入新的行驶区间(若通过了行驶区间的边界)，则车辆设备控制部110根据需要切换本车辆1的动作模式。

在本车辆1行驶完行驶路径的情况下(步骤S11为是)，车辆设备控制部110结束图3的流程，但若没有行驶完行驶路径(步骤S11为否)，则控制计划制定部109确认是否需要重新制定车辆设备120的控制计划(步骤S12)。

即使根据控制计划切换车辆设备120的动作模式，在本车辆1的行驶过程中，步骤S8计算得到的能量消耗计划(能量消耗量的预测值)与实际的能量消耗量(能量消耗量的实际测量值)之间也会产生差异。这是由于存在如下情况：例如、因预想外的拥堵而导致无法以预定的速度行驶的情况、因驾驶员的操作而导致无法维持控制计划的动作模式的情况。即使在发动机及马达的输出假设为0的“惯性行驶模式”、“再生模式”的行驶区间中，也充分设想到驾驶员根据实际的交通状况进行本车辆1的油门、制动的操作。此外，在本车辆1离开预定的行驶路径的情况下，也会产生差异。

为了识别出上述与能量消耗计划偏离的情况，控制计划制定部109对能量消耗量的预测值和实际测量值之差进行运算。具体而言，例如分别运算发动机控制用的控制器所测量得到的燃料消耗量和预先计算得到的燃料消耗量的预测值之间的差、以及马达控制用的控制器所测量得到的耗电量和预先计算得到的耗电量的预测值之间的差。

在这些差的大小或变化量超过预先设定的阈值的情况、或本车辆1离开行驶路径而导致行驶路径产生改变的情况、或有来自使用者的指示的情况下，控制计划制定部109判断为需要重新制定车辆设备120的控制计划(步骤S12为是)，为了进行该重新制定，返回至步骤S1。在该情况下，进行步骤S1～S8各处理中所需部分即可。例如，若本车辆1没有离开行驶路径，则行驶路径没有改变，因此能省略行驶路径的搜索(步骤S1)。

另一方面，在判断为不需要重新制定车辆设备120的控制计划的情况下(步骤S12为否)，车辆设备控制部110判断是否需要车辆设备120的反馈控制(步骤S13)。具体而言，若步骤S8所求得的能量消耗量的预测值和实际测量值的差超过一定大小的范围，则判断为需要反馈控制。

在判断为需要车辆设备120的反馈控制的情况下(步骤S13为是)，车辆设备控制部110通过对动作模式的参数(发动机和马达的输出比率、电力再生的强度等)进行校正，来进行该反馈控制，以使得能量消耗量的预测值和实际测量值的差变小(步骤S14)。

反复执行步骤S10～S14的动作，直至本车辆1行驶完行驶路径为止。

如上所说明的那样，根据实施方式所涉及的车辆用能量管理装置100，由于基于本车辆行驶特性信息与普通车辆行驶特性统计信息比较的结果来校正能量消耗关联信息，因此校正后的能量消耗关联信息符合本车辆1的实际行驶特性。由此，能根据本车辆1的每个驾驶员的特性来进行高精度的能量控制，由于能量消耗量的预测值和实际测量值之间的差变小，因此有助于进一步削减能量消耗量。

此外，普通车辆行驶特性统计信息是对多辆普通车辆2的行驶特性信息进行统计处理而得到的统计结果(平均值、偏差值等)，因此其数据量较少。因此，与对从多辆普通车辆2获取到的信息进行储存的方法相比，大幅度地削减了数据量。由此，可以说具有本发明所涉及的车辆能量管理系统所需的普通车辆行驶特性统计信息数据库31的信息服务器3等的基础设施配置的实现性较高。

另外，本发明在其发明的范围内，能对实施方式进行适当地变形、省略。

标号说明

1本车辆、2普通车辆、3信息服务器、31普通车辆行驶特性统计信息数据库、100车辆用能量管理装置、101行驶路径计算部、102行驶路径分割部、103能量消耗关联信息获取部、104本车辆行驶特性信息获取部、105本车辆行驶特性信息存储部、106普通车辆信息特性统计信息获取部、107能量消耗关联信息校正部、108能量消耗量运算部、109控制计划制定部、110车辆设备控制部、111当前位置获取部、120车辆设备。

Claims (16)

1.一种车辆用能量管理装置，用于具有由不同的能量源所驱动的多个车辆设备的车辆，其特征在于，包括：

计算所述车辆的行驶路径的行驶路径计算部；

行驶路径分割部，该行驶路径分割部将所述行驶路径分割成多个行驶区间，并且对各行驶区间设定与该行驶区间的道路特性相对应的道路区分；

能量消耗关联信息获取部，该能量消耗关联信息获取部获取与各行驶区间中的所述车辆的能量消耗有关的信息即能量消耗关联信息；

能量消耗关联信息校正部，该能量消耗关联信息校正部获取所述车辆驶过各道路区分的道路时的行驶特性的实际测量值即本车辆行驶特性信息、以及按每一道路区分对多辆普通车辆驶过各道路区分的道路时的行驶特性进行统计处理所得到的统计结果即普通车辆行驶特性统计信息，基于对各道路区分的所述本车辆行驶特性信息和所述普通车辆行驶特性统计信息进行比较而得到的结果，对各行驶区间的所述能量消耗关联信息进行校正；

能量消耗量运算部，该能量消耗量运算部基于校正后的所述能量消耗关联信息，计算出所述车辆行驶于各行驶区间时的所述多个车辆设备的能量消耗量的预测值；

控制计划制定部，该控制计划制定部基于各行驶区间中的所述多个车辆设备的能量消耗量的预测值，制定所述多个车辆设备的每个行驶区间的控制计划；以及

车辆设备控制部，该车辆设备控制部根据所述控制计划对所述多个车辆设备进行控制。

2.如权利要求1所述的车辆用能量管理装置，其特征在于，

从所述车辆搭载的存储装置获取所述普通车辆行驶特性统计信息。

3.如权利要求1所述的车辆用能量管理装置，其特征在于，

从所述车辆外部的信息服务器获取所述普通车辆行驶特性统计信息。

4.如权利要求1所述的车辆用能量管理装置，其特征在于，

所述能量消耗关联信息校正部根据所述本车辆行驶特性信息和所述普通车辆行驶特性统计信息，求出所述车辆的行驶特性与所述多辆普通车辆的行驶特性的平均值或中央值之间的差异，并基于该差异，对所述能量消耗关联信息进行校正。

5.如权利要求1至4的任一项所述的车辆用能量管理装置，其特征在于，

所述本车辆行驶特性信息包含表示所述车辆的平均车速的本车辆平均车速信息、表示所述车辆的加速度偏差值的本车辆加速度偏差信息、表示所述车辆的停止频度或停止次数的本车辆停止状态信息中的一种以上的信息，

所述普通车辆行驶特性统计信息包含表示所述多辆普通车辆的平均车速的统计结果的普通车辆平均车速统计信息、表示所述多辆普通车辆的加速度偏差值的统计结果的普通车辆加速度偏差统计信息、表示所述多辆普通车辆的停止频度或停止次数的统计结果的普通车辆停止状态统计信息中的一种以上的信息。

6.如权利要求5所述的车辆用能量管理装置，其特征在于，

按每一车速区域来分开规定所述本车辆加速度偏差信息及所述普通车辆加速度偏差统计信息。

7.如权利要求5所述的车辆用能量管理装置，其特征在于，

不按每一车速区域来分开规定所述本车辆加速度偏差信息及所述普通车辆加速度偏差统计信息。

8.如权利要求5所述的车辆用能量管理装置，其特征在于，

所述平均车速是去除停止状态而计算得到的车速的平均值。

9.如权利要求5所述的车辆用能量管理装置，其特征在于，

所述平均车速是包含停止状态而计算得到的车速的平均值。

10.如权利要求1至4的任一项所述的车辆用能量管理装置，其特征在于，

所述行驶路径分割部将所述行驶路径分割成多个所述行驶区间的方法是如下方法中的某一个：即、按每一道路特性进行划分的方法、按每一规定距离进行划分的方法、按每一规定时间的预计行驶距离进行划分的方法、按道路分岔点进行划分的方法、基于所述行驶路径中的所述能量消耗关联信息进行划分的方法、基于所述行驶路径中的所述普通车辆行驶特性统计信息进行划分的方法、按所述车辆行驶的每一时间段进行分割的方法、按所述车辆行驶时的每一气候进行分割的方法。

11.如权利要求10所述的车辆用能量管理装置，其特征在于，

在按每一所述道路特性进行划分的方法中，所述道路特性由道路的种类、海拔、坡度、道路宽度、弯道的曲率、有无分叉点、预测的车速区域、行驶时的时间段、行驶时的气候、所述能量消耗关联信息、所述普通车辆行驶特性统计信息的某一个来规定。

12.如权利要求1至4的任一项所述的车辆用能量管理装置，其特征在于，

作为所述道路区分的所述道路特性由道路的种类、海拔、坡度、道路宽度、弯道的曲率、有无分叉点、预测的车速区域、行驶时的时间段、行驶时的气候、所述能量消耗关联信息、所述普通车辆行驶特性统计信息的某一个来规定。

13.如权利要求1至4的任一项所述的车辆用能量管理装置，其特征在于，

所述能量消耗关联信息包含道路特性信息、拥堵信息、表示车流的车速信息、气象信息、基础设施的能量网的供求信息的某一个。

14.如权利要求1至4的任一项所述的车辆用能量管理装置，其特征在于，

所述能量消耗关联信息包含表示车流的车速信息，

所述能量消耗关联信息校正部通过改变所述车速信息中的车速变动的斜率、车速变动的频度、车速变动的振幅、车辆的停止频度中的一个以上，来进行所述能量消耗关联信息的校正。

15.如权利要求1至4的任一项所述的车辆用能量管理装置，其特征在于，

规定了使用所述多个车辆设备中的一个以上车辆设备的多个动作模式，

所述能量消耗量运算部按每一行驶区间计算出所述车辆以各动作模式驶过时的所述多个车辆设备的能量消耗量的预测值，

所述控制计划制定部基于每个行驶区间的所述多个车辆设备的能量消耗量的预测值，来决定分配给各行驶区间的动作模式，以使得所述行驶路径整体的所述多个车辆设备的能量消耗量满足预先设定的条件。

16.如权利要求1至4的任一项所述的车辆用能量管理装置，其特征在于，

所述多个车辆设备包含以燃料作为能量源的发动机、以电力作为能量源的电动机、以及利用所述发动机的输出或所述车辆的动能进行发电的发电机。