JP2017058249A - 走行計画生成装置、車両、走行計画生成システム及びコンピュータプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】エネルギー消費を最適化する車両の走行計画を提供することができる走行計画生成装置、車両、走行計画生成システム及びコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】走行計画生成装置は、車両の現在地から目的地までの経路を特定する経路特定部と、特定した経路上の交通情報を取得する交通情報取得部と、経路に係る道路の勾配を含む道路情報を取得する道路情報取得部と、取得した交通情報及び道路情報に応じた車両の走行状態に基づいて経路上での放電電力及び発電電力を推定する電力推定部と、推定した放電電力及び発電電力に基づいて経路上での必要発電電力及び推奨放電電力を算出する必要電力算出部と、算出結果に基づいて蓄電池の経路上での残存電力を算出する残存電力算出部と、算出結果に応じた車両の経路上での走行モード及び算出した経路上での残存電力を含む走行計画を生成する生成部とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、蓄電池を有する車両の走行計画を生成する走行計画生成装置、該走行計画生成装置を備える車両及び走行計画生成システム並びに前記走行計画生成装置を実現するためのコンピュータプログラムに関する。
車両のエンジン（内燃機関）の燃費は、例えば、エンジンの回転数がある一定の値に保たれている状態で最も効率が良く、回転数が高くなる場合、低速走行が続く場合、発進及び停止などで加速や減速が多い場合、登り坂で大きな駆動力を必要とする場合等には燃費が悪化する。そこで、エンジンとモータを動力源とする車両では、モータでトルクアシストすることにより、燃費を向上させることができる。また、モータを搭載しない車両でも、発電を最適化することにより、燃費を向上させている。
また、燃費の悪化を防止するため、車両に搭載された車両機器のエネルギー消費量を予測し、予測値に基づいて車両機器の制御計画を立案し、車両の走行に比較的多くの電力を使用する場合には、エアコンの出力を下げ、車両の走行に比較的少ない電力を使用する場合には、エアコンの出力を上げるようにした車両用エネルギーマネジメント装置が開示されている（特許文献１参照）。
特許第５６４２２５３号公報
しかし、特許文献１の装置は、エネルギー効率が良くなるように車両機器の制御を行うことが可能であるものの、エンジンの燃費は、車載器の電力消費だけでなく、車両の走行状態にも大きく依存する。このため、燃費の悪化を防止してエネルギー消費を最適化する車両の走行計画を提供することが望まれている。
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、エネルギー消費を最適化する車両の走行計画を提供することができる走行計画生成装置、該走行計画生成装置を備える車両及び走行計画生成システム並びに前記走行計画生成装置を実現するためのコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
本発明の実施の形態に係る走行計画生成装置は、蓄電池を有する車両の走行計画を生成する走行計画生成装置であって、車両の現在地から目的地までの経路上の交通情報を取得する交通情報取得部と、前記経路に係る道路の勾配を含む道路情報を取得する道路情報取得部と、前記交通情報取得部で取得した交通情報及び前記道路情報取得部で取得した道路情報に応じた前記車両の走行状態に基づいて前記経路上での放電電力及び発電電力を推定する電力推定部と、該電力推定部で推定した放電電力及び発電電力に基づいて前記経路上での必要発電電力及び推奨放電電力を算出する必要電力算出部と、該必要電力算出部での算出結果に基づいて前記蓄電池の前記経路上での残存電力を算出する残存電力算出部と、前記必要電力算出部での算出結果に応じた前記車両の前記経路上での走行モード及び前記残存電力算出部で算出した前記経路上での残存電力を含む走行計画を生成する生成部とを備える。
本発明の実施の形態に係る車両は、前述の発明に係る走行計画生成装置を搭載した車両。
本発明の実施の形態に係る走行計画生成システムは、前述の発明に係る走行計画生成装置と、車両とを備え、前記走行計画生成装置は、生成した走行経計画を前記車両へ提供する。
本発明の実施の形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、蓄電池を有する車両の走行計画を生成させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータを、車両の現在地から目的地までの経路上の交通情報及び前記経路に係る道路の勾配を含む道路情報に応じた前記車両の走行状態に基づいて前記経路上での放電電力及び発電電力を推定する電力推定部と、該電力推定部で推定した放電電力及び発電電力に基づいて前記経路上での必要発電電力及び推奨放電電力を算出する必要電力算出部と、該必要電力算出部での算出結果に基づいて前記蓄電池の前記経路上での残存電力を算出する残存電力算出部と、前記必要電力算出部での算出結果に応じた前記車両の前記経路上での走行モード及び前記残存電力算出部で算出した前記経路上での残存電力を含む走行計画を生成する生成部として機能させる。
本発明によれば、エネルギー消費を最適化する車両の走行計画を提供することができる。
本実施の形態の走行計画生成装置を搭載した車両の構成の一例を示すブロック図である。 本実施の形態の走行計画生成装置としての走行計画生成部の構成の一例を示すブロック図である。 本実施の形態の走行計画生成部による放電電力及び発電電力の推定方法の一例を示す模式図である。 本実施の形態の走行計画生成部による必要発電電力の算出方法の一例を示す模式図である。 本実施の形態の走行計画生成部による蓄電池の残存電力の算出方法の一例を示す模式図である。 本実施の形態の走行計画生成部が生成する走行計画の一例を示す模式図である。 本実施の形態の走行計画生成部による発電区間の設定方法の一例を示す模式図である。 エンジンの燃料消費測定結果の一例を示す模式図である。 本実施の形態の走行計画生成部が生成した走行計画による計画値と実測値との乖離の様子の一例を示す模式図である。 本実施の形態の走行計画生成部が再度生成した走行計画の一例を示す模式図である。 本実施の形態の走行計画生成部による車両の走行開始前の処理手順の一例を示すフローチャートである。 本実施の形態の走行計画生成部による車両の走行中の処理手順の一例を示すフローチャートである。
［本願発明の実施形態の説明］
本発明の実施の形態に係る走行計画生成装置は、蓄電池を有する車両の走行計画を生成する走行計画生成装置であって、車両の現在地から目的地までの経路上の交通情報を取得する交通情報取得部と、前記経路に係る道路の勾配を含む道路情報を取得する道路情報取得部と、前記交通情報取得部で取得した交通情報及び前記道路情報取得部で取得した道路情報に応じた前記車両の走行状態に基づいて前記経路上での放電電力及び発電電力を推定する電力推定部と、該電力推定部で推定した放電電力及び発電電力に基づいて前記経路上での必要発電電力及び推奨放電電力を算出する必要電力算出部と、該必要電力算出部での算出結果に基づいて前記蓄電池の前記経路上での残存電力を算出する残存電力算出部と、前記必要電力算出部での算出結果に応じた前記車両の前記経路上での走行モード及び前記残存電力算出部で算出した前記経路上での残存電力を含む走行計画を生成する生成部とを備える。
本発明の実施の形態に係る車両は、前述の発明に係る走行計画生成装置を搭載した車両。
本発明の実施の形態に係る走行計画生成システムは、前述の発明に係る走行計画生成装置と、車両とを備え、前記走行計画生成装置は、生成した走行計画を前記車両へ提供する。
本発明の実施の形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、蓄電池を有する車両の走行計画を生成させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータを、車両の現在地から目的地までの経路上の交通情報及び前記経路に係る道路の勾配を含む道路情報に応じた前記車両の走行状態に基づいて前記経路上での放電電力及び発電電力を推定する電力推定部と、該電力推定部で推定した放電電力及び発電電力に基づいて前記経路上での必要発電電力及び推奨放電電力を算出する必要電力算出部と、該必要電力算出部での算出結果に基づいて前記蓄電池の前記経路上での残存電力を算出する残存電力算出部と、前記必要電力算出部での算出結果に応じた前記車両の前記経路上での走行モード及び前記残存電力算出部で算出した前記経路上での残存電力を含む走行計画を生成する生成部として機能させる。
車両の現在地から目的地までの経路は、例えば、現在地（出発地）から目的地までの複数の経路のうち、旅行時間が最短となる経路を特定することができるが、これに限定されるものではなく、渋滞情報や道路規制情報などを加味することもできる。旅行時間は、例えば、ＶＩＣＳ（登録商標）等の交通情報、プローブ車両から得られるプローブ情報等により求めることができる。
交通情報取得部は、経路上の交通情報を取得する。交通情報は、例えば、渋滞地点及び渋滞長などの情報、道路上の所定区間での推定車速又は旅行時間などの情報を含む。道路情報取得部は、経路に係る道路の勾配を含む道路情報を取得する。道路情報は、道路の勾配の他、道路の曲率、トンネル等の位置、地図情報、経路での天候情報などを含むこともできる。
電力推定部は、取得した交通情報及び道路情報に応じた車両の走行状態に基づいて経路上での放電電力及び発電電力を推定する。放電電力は、蓄電池に蓄えられた電力を車載品へ供給することによる消費電力であり、例えば、エアコン、ＥＣＵ、オーディオ製品、ワイパー、ヘッドライトなどの消費電力、トルクアシストによる消費電力などを含む。経路上位置での交通情報及び道路情報に応じて、車両が加速する場合にはトルクアシストが所要時間発生し、登坂時にはトルクアシストが発生し、トンネルを通過する場合にはヘッドライトを使用し、夜間にはヘッドライトを使用し、雨天の場合にはワイパーを使用する等の走行状態を推定することができるので、推定した走行状態により放電電力を推定することができる。なお、各電装品の消費電力及び伝達効率などの電力推定に用いるパラメータは予め定めておくことができる。発電電力は、回生電力（回生エネルギー）による蓄電池への充電電力であり、例えば、降坂時の回生電力が発生する等の走行状態により発電電力を推定することができる。
必要電力算出部は、電力推定部で推定した放電電力及び発電電力に基づいて経路上での必要発電電力及び推奨放電電力を算出する。電力推定部で推定した放電電力及び発電電力に基づいて蓄電池の残存電力を推定することができる。なお、推定された残存電力を推定残存電力とも称する。例えば、経路上で放電電力が推定される区間（又は期間）では蓄電池の残存電力は減少し、また経路上で発電電力が推定される区間（又は期間）では蓄電池の残存電力は増加する。これにより、車両が経路上を走行する過程で、車両の現在地における蓄電池の残存電力（初期値）が、どのように減少及び増加するかを示す残存電力の推移を推定することができる。必要発電電力は、蓄電池の推定残存電力が所定の下限値からどの程度下回ったかを示す電力として、推奨放電電力は、蓄電池の推定残存電力が所定の上限値からどの程度上回ったかを示す電力として算出することができる。ここで、下限値は、蓄電池の充電割合を示す値の下限値であり、蓄電池を充電しなければならない値である。また、上限値は、蓄電池の充電割合を示す値の上限値であり、これ以上充電してはいけない値である。
残存電力算出部は、必要電力算出部での算出結果に基づいて蓄電池の経路上での残存電力を算出する。残存電力の算出は、必要電力算出部で算出した必要発電電力に基づいて、経路上の所要の区間で発電し、また必要電力算出部で算出した推奨放電電力に基づいて、経路上の所要の区間で放電することにより行うことができる。所要の区間で発電することにより推定残存電力は増加し、所要の区間で放電することにより推定残存電力は減少し、結果として算出された残存電力は、下限値と上限値とで画定される範囲内の値にすることができる。
生成部は、必要電力算出部での算出結果に応じた車両の経路上での走行モード及び残存電力算出部で算出した経路上での残存電力を含む走行計画を生成する。走行モードは、例えば、エンジンのみによる駆動、モータ（電動機）のみによる駆動、エンジン及びモータの両方による駆動、発電の有無、回生の有無などの状態を含む。例えば、必要発電電力を確保するために、所要の区間で発電する場合には、エンジンによる駆動と発電とを同時に行う。発電を行う場合には、高負荷走行時（例えば、登坂時など）を避けることにより、燃費の悪化を防止することができる。また、予めトルクアシストが推奨される区間が分かっているので、トルクアシストする際の電力が不足しないように、前もってトルクアシスト用の電力確保のため発電することにより、トルクアシストを行う際に発電する事態を防止して、燃費の悪化を防止することができる。これにより、エネルギー消費を最適化する車両の走行計画を提供することができる。
本発明の実施の形態に係る走行計画生成装置は、前記必要電力算出部は、前記電力推定部での推定結果に基づく前記蓄電池の前記経路上での推定残存電力が所定の下限値を下回って極小値となる場合、前記下限値と極小値との差分を必要発電電力として算出する。
必要電力算出部は、電力推定部での推定結果に基づく蓄電池の経路上での推定残存電力が所定の下限値を下回って極小値となる場合、下限値と極小値との差分を必要発電電力として算出する。経路上で放電電力（消費電力）が推定されている放電区間では蓄電池の推定残存電力は減少し続け、発電電力が推定されている充電区間の始点に到達する時点で蓄電池が充電されるので、放電区間から充電区間に移る地点で蓄電池の推定残存電力は極小値となる。これにより、蓄電池の推定残存電力が下限値を下回る地点より手前の区間で発電が必要となることがわかる。
本発明の実施の形態に係る走行計画生成装置は、前記必要電力算出部は、前記電力推定部での推定結果に基づく前記蓄電池の前記経路上での推定残存電力が所定の上限値を上回って極大値となる場合、前記極大値と上限値との差分を推奨放電電力として算出する。
必要電力算出部は、電力推定部での推定結果に基づく蓄電池の経路上での推定残存電力が所定の上限値を上回って極大値となる場合、極大値と上限値との差分を推奨放電電力として算出する。経路上で発電電力が推定されている充電区間では蓄電池の推定残存電力は増加し続け、放電電力が推定されている放電区間の始点に到達する時点で蓄電池が放電されるので、充電区間から放電区間に移る地点で蓄電池の推定残存電力は極大値となる。これにより、蓄電池の推定残存電力が上限値を上回る地点より手前の区間で放電が必要となることがわかる。
本発明の実施の形態に係る走行計画生成装置は、前記残存電力算出部で算出した残存電力が前記下限値及び上限値で定められる範囲内となり、かつ前記車両の燃料消費が所定条件を充足するように、前記蓄電池を充電する発電区間及び該蓄電池の電力を消費させる放電区間の少なくとも一方を前記経路上に設定する設定部を備え、前記生成部は、前記設定部の設定結果に基づいて前記走行計画を生成する。
設定部は、残存電力算出部で算出した残存電力が下限値及び上限値で定められる範囲内となり、かつ車両の燃料消費が所定条件を充足するように、蓄電池を充電する発電区間及び蓄電池の電力を消費させる放電区間の少なくとも一方を経路上に設定する。所定条件は、例えば、燃料消費（燃費）が最小となる条件とすることができる。これにより、蓄電池の残存電力が下限値を下回ることなく、上限値を上回ることなく、かつ燃費が最も良くなるように発電区間及び放電区間の少なくとも一方を設定することができる。
生成部は、設定部の設定結果に基づいて走行計画を生成する。これにより、蓄電池の残存電力が下限値を下回ることなく、上限値を上回ることなく、かつ燃費が最も良くなるような走行計画を生成することができる。
本発明の実施の形態に係る走行計画生成装置は、車両の現在地から前記推定残存電力が前記極小値となる位置までの発電候補区間を複数の小区間に分割する分割部と、該分割部で分割した各小区間での発電可能量を算出する発電可能量算出部と、前記分割部で分割した各小区間での推定車速及び道路の勾配に基づいて、該各小区間での発電時及び非発電時の燃料消費量を算出する燃費算出部とを備え、前記設定部は、前記発電可能量算出部で算出した発電可能量が前記下限値と前記極小値との差分と等しくなり、かつ前記燃費算出部で算出した燃料消費量が最小となるように、前記各小区間のうちの１又は複数の小区間を前記発電区間として設定する。
分割部は、車両の現在地から推定残存電力が極小値となる位置までの発電候補区間を複数の小区間に分割する。小区間は、例えば、数十ｍ〜１００ｍ程度とすることができるが、これに限定されるものではない。
発電可能量算出部は、分割部で分割した各小区間での発電可能量を算出する。経路上の道路情報及び交通情報から車両の推定車速を求めることができると、推定車速からエンジンの回転数を求めることができ、エンジンの回転数からモータの回転数を求めることができる。発電可能量は、モータの特性（回転数−電力マップ等）に基づいて算出することができる。
燃費算出部は、分割部で分割した各小区間での推定車速及び道路の勾配に基づいて、各小区間での発電時及び非発電時の燃料消費量を算出する。推定車速及び道路の勾配、所定のパラメータ等に基づいて車両の走行負荷（例えば、勾配による負荷、転がり抵抗による負荷、空気抵抗による負荷、加速による負荷など）を求めることができる。エンジントルクは、走行負荷に基づいて求めることができる。燃費は、エンジンの回転数及びエンジントルクに基づく燃費マップを用いて算出することができる。
設定部は、発電可能量算出部で算出した発電可能量が下限値と極小値との差分と等しくなり、かつ燃費算出部で算出した燃料消費量が最小となるように、各小区間のうちの１又は複数の小区間を発電区間として設定する。これにより、発電電力が必要発電電力を満たし（例えば、発電電力＝必要発電電力）、かつ燃料消費が最小となるように、１又は複数の小区間を組み合わせて発電区間を設定することができる。組合せの算出方法として、例えば、数理計画法を用いることができる。また、小区間がトルクアシストを行う区間である場合、トルクアシストをしないことによる電力消費低減量（トルクアシストで消費するはずであった電力）と発電電力との合計が必要発電電力を満たすようにして発電区間を設定することもできる。トルクアシストを減らして等価的に必要発電電力を減らし発電を減らすことにより燃費をさらに向上させることができる。
本発明の実施の形態に係る走行計画生成装置は、車両の現在地から前記推定残存電力が前記極大値となる位置までの放電候補区間を複数の小区間に分割する分割部と、該分割部で分割した各小区間での放電時の燃料消費量を算出する燃費算出部とを備え、前記設定部は、前記燃費算出部で算出した燃料消費量が最小となるように、前記各小区間のうちの１又は複数の小区間を前記放電区間として設定する。
分割部は、車両の現在地から推定残存電力が極大値となる位置までの放電候補区間を複数の小区間に分割する。小区間は、例えば、数十ｍ〜１００ｍ程度とすることができるが、これに限定されるものではない。
燃費算出部は、分割部で分割した各小区間での放電時の燃料消費量を算出する。例えば、トルクアシストを行っていない各小区間でトルクアシストした（放電時）場合の燃料消費を算出する。
設定部は、燃費算出部で算出した燃料消費量が最小となるように、各小区間のうちの１又は複数の小区間を放電区間として設定する。これにより、燃料消費が最小となるように、１又は複数の小区間を組み合わせて放電区間を設定することができる。組合せの算出方法として、例えば、数理計画法を用いることができる。これにより、燃費が悪化しないようにトルクアシストを適切に行うことができる。
本発明の実施の形態に係る走行計画生成装置は、前記蓄電池の残存電力の実測値を取得する実測値取得部を備え、前記生成部は、前記実測値取得部で取得した実測値と生成した走行計画に含まれる前記蓄電池の残存電力との差の絶対値が所定の閾値を超えた場合、再度走行計画を生成する。
実測値取得部は、蓄電池の残存電力の実測値を取得する。すなわち、車両が出発地から走行を開始した場合、走行中での蓄電池の残存電力の実測値を取得する。なお、残存電力の実測値は、例えば、蓄電池の入力電力（充電電力）及び出力電力（放電電力）を監視することにより取得することができる。
生成部は、実測値取得部で取得した実測値と生成した走行計画に含まれる蓄電池の残存電力との差の絶対値が所定の閾値を超えた場合、再度走行計画を生成する。実際の走行では、様々な条件（例えば、温度、部品の劣化、運転の仕方等）によって生成した走行計画とのずれが生ずる。走行計画とのずれ（例えば、蓄電池の残存電力のずれ）により、トルクアシストしたい区間で電力が不足し、発電が必要となり燃費が悪化する。そこで、残存電力の実測値と計画値（走行計画に含まれる残存電力の算出値）との差分の絶対値（乖離）が所定の閾値を超えた場合、残存電力の実測値に基づいて、再度走行計画を生成する。なお、走行計画を再度生成する場合、フィードバックされるパラメータには、例えば、電装品の消費電力、発電効率、伝達効率、走行負荷などが含まれる。
これにより、トルクアシストすべき区間でトルクアシストができない事態、高走行負荷の状態で発電を行う事態などを未然に予見して、再度走行計画を生成することにより、トルクアシストを適切に行い、また高走行負荷の状態での発電を避けることができ、燃費の悪化を防止することができる。
本発明の実施の形態に係る走行計画生成装置は、前記交通情報取得部で取得した交通情報に基づいて前記電力推定部で推定する放電電力又は発電電力に変更があるか否かを判定する電力判定部を備え、前記生成部は、前記電力判定部で変更があると判定した場合、再度走行計画を生成する。
電力判定部は、取得した交通情報に基づいて電力推定部で推定する放電電力又は発電電力に変更があるか否かを判定する。車両が出発地を出発した後、車両は、例えば、情報配信装置付近を通過した場合、あるいは定期的に交通情報を取得することができる。経路上又は経路付近において事故等により渋滞が発生した場合、推定車速（旅行時間）が変わる場合がある。推定車速が所定値以上変化すると、走行状態が変わり電力推定部で推定する放電電力又は発電電力が変化することになる。
生成部は、電力判定部で変更があると判定した場合、再度走行計画を生成する。これにより、最新の交通情報に基づいた走行計画を生成することができる。
本発明の実施の形態に係る走行計画生成装置は、車両に搭載された電装品の電力消費量及び該電装品を使用した場合の環境情報を含むデータを収集する収集部を備え、前記電力推定部は、前記収集部で収集したデータに基づいて、放電電力を推定する。
収集部は、車両に搭載された電装品の電力消費量及び電装品を使用した場合の環境情報を含むデータを収集する。例えば、エアコン又はデフロスターを使用する場合の気温及び湿度、ヘッドライトを使用した場合の周囲の明るさ、ワイパーを使用した場合の降雨量などのデータを学習データとして収集する。電力推定部は、収集部で収集したデータに基づいて、放電電力を推定する。これにより、運転者固有の運転の仕方を学習して、放電電力（消費電力）の推定をより正確に行うことができる。
本発明の実施の形態に係る走行計画生成装置は、前記生成部で生成した走行計画に基づいて運転支援情報を出力する出力部を備える。
出力部は、生成部で生成した走行計画に基づいて運転支援情報を出力する。例えば、生成した走行計画に含まれる走行モードに基づいて運転支援情報を出力（音声による出力、文字又は図等による表示を含む）することができる。運転支援情報には、例えば、アクセルを踏むこと、ブレーキをかけること、車速などが含まれる。これにより、燃費の良い走行を支援することができる。
本発明の実施の形態に係る走行計画生成装置は、前記生成部で生成した走行計画に基づいて前記車両の走行制御を行う走行制御部を備える。
走行制御部は、生成部で生成した走行計画に基づいて車両の走行制御を行う。例えば、生成した走行計画に含まれる走行モードに基づいて、アクセル及びブレーキの制御を行うことができる。これにより、燃費の良い走行を支援することができる。
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、本発明に係る車両走行案内装置の実施の形態を示す図面に基づいて説明する。なお、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせることができる。図１は本実施の形態の走行計画生成装置を搭載した車両１００の構成の一例を示すブロック図であり、図２は本実施の形態の走行計画生成装置としての走行計画生成部５０の構成の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、車両１００は、走行計画生成部５０、発電機１、内燃機関（エンジン）２、蓄電池３、ＢＭＳ（Battery Management System）４、電装品５、ＨＭＩ（Human Machine Interface）６、アクセル７、ブレーキ８などを備える。
発電機１は、例えば、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）であり、モータ（電動機）としても機能するオルタネータである。また、発電機１は、ＩＳＧやＭＧに限らず、単純なオルタネータでもよい。発電機１は、アイドリングストップ状態からのエンジン始動、発進時及び加速時の動力補助（トルクアシスト）を行うことができる。なお、トルクアシストとは、ＩＳＧ又は駆動用モータ（ＨＶの場合）を用いて、電力で発進時及び加速時の動力補助を行うことである。エンジンが低効率（燃費悪化）になる領域を電力で補うことにより燃料消費を低減し、燃費を向上させることができる。発電機１は、モータの回転数、発電量、発電電圧等の情報を走行計画生成部５０へ出力する。
内燃機関２は、エンジン回転数などの情報を走行計画生成部５０へ出力する。
蓄電池３は、例えば、鉛バッテリであり、エンジンの始動用電力を供給する。また、蓄電池３は、発電機１で発電した電力を蓄え（充電）、電装品５へ電力を供給（放電）する。
ＢＭＳ４は、蓄電池３の入力電力（充電電力）、出力電力（放電電力）、ＳＯＣ（State of Charge：蓄電池３の充電割合を示す値）、ＳＯＨ（State of Health：蓄電池３の劣化度合を示す値）、蓄電池３の電圧などを監視する。ＳＯＣは、１で満充電、０で完全放電を表す。ＳＯＨは、１を新品状態の容量とした場合の現在の容量がどの程度であるかを示すものであり、例えば、ＳＯＨ＝０．８の場合、満充電状態で新品時の８０％の電力容量であることを表す。ＢＭＳ４は、監視する情報を走行計画生成部５０へ出力する。
電装品５は、例えば、エアコン、オーディオ製品、カーナビ製品、ヘッドランプ、テールランプ、ブレーキランプ、ワイパー、ＥＣＵなどを含む。
ＨＭＩ６は、例えば、出力部としての機能を有し、音声出力、表示パネル、操作パネルなどを含む。
図２に示すように、走行計画生成部５０は、制御部５１、経路特定部５２、通信部５３、電力推定部５４、必要電力算出部５５、残存電力算出部５６、記憶部５７、インタフェース部５８、生成部５９、設定部６０、発電可能量算出部６１、燃費算出部６２、走行制御部６３などを備える。
経路特定部５２は、車両の現在地から目的地までの経路を特定する。経路特定は、例えば、現在地（出発地）から目的地までの複数の経路のうち、旅行時間が最短となる経路を特定することができるが、これに限定されるものではなく、渋滞情報や道路規制情報などを加味することもできる。旅行時間は、例えば、ＶＩＣＳ等の交通情報、プローブ車両から得られるプローブ情報等により求めることができる。
通信部５３は、交通情報取得部としての機能を有し、経路特定部５２で特定した経路上の交通情報を取得する。交通情報は、例えば、渋滞地点及び渋滞長などの情報、道路上の所定区間での推定車速又は旅行時間などの情報を含む。また、通信部５３は、道路情報取得部としての機能を有し、経路特定部５２で特定した経路に係る道路の勾配を含む道路情報を取得する。道路情報は、道路の勾配の他、道路の曲率、トンネル等の位置、地図情報、経路での天候情報などを含むこともできる。
電力推定部５４は、通信部５３で取得した交通情報及び道路情報に応じた車両の走行状態に基づいて経路上での放電電力及び発電電力を推定する。放電電力は、蓄電池３に蓄えられた電力を電装品５などの車載品へ供給することによる消費電力であり、例えば、エアコン、ＥＣＵ、オーディオ製品、ワイパー、ヘッドライトなどの消費電力、トルクアシストによる消費電力などを含む。
特定した経路上位置での交通情報及び道路情報に応じて、車両が加速する場合にはトルクアシストが所要時間発生し、登坂時にはトルクアシストが発生し、トンネルを通過する場合にはヘッドライトを使用し、夜間にはヘッドライトを使用し、雨天の場合にはワイパーを使用する等の走行状態を推定することができるので、推定した走行状態により放電電力を推定することができる。なお、各電装品の消費電力及び伝達効率などの電力推定に用いるパラメータは予め定めておくことができる。発電電力は、回生電力（回生エネルギー）による蓄電池３への充電電力であり、例えば、降坂時の回生電力が発生する等の走行状態により発電電力を推定することができる。
必要電力算出部５５は、電力推定部５４で推定した放電電力及び発電電力に基づいて経路上での必要発電電力及び推奨放電電力を算出する。電力推定部５４で推定した放電電力及び発電電力に基づいて蓄電池３の残存電力を推定することができる。なお、推定された残存電力を推定残存電力とも称する。
例えば、経路上で放電電力が推定される区間（又は期間）では蓄電池３の残存電力は減少し、また経路上で発電電力が推定される区間（又は期間）では蓄電池３の残存電力は増加する。これにより、車両が経路上を走行する過程で、車両の現在地における蓄電池３の残存電力（初期値）が、どのように減少及び増加するかを示す残存電力の推移を推定することができる。必要発電電力は、蓄電池３の推定残存電力が所定の下限値からどの程度下回ったかを示す電力として、推奨放電電力は、蓄電池３の推定残存電力が所定の上限値からどの程度上回ったかを示す電力として算出することができる。ここで、下限値は、蓄電池３の充電割合を示す値の下限値であり、蓄電池３を充電しなければならない値である。また、上限値は、蓄電池３の充電割合を示す値の上限値であり、これ以上充電してはいけない値である。
残存電力算出部５６は、必要電力算出部５５での算出結果に基づいて蓄電池３の経路上での残存電力を算出する。残存電力の算出は、必要電力算出部５５で算出した必要発電電力に基づいて、経路上の所要の区間で発電し、また必要電力算出部５５で算出した推奨放電電力に基づいて、経路上の所要の区間で放電することにより行うことができる。所要の区間で発電することにより推定残存電力は増加し、所要の区間で放電することにより推定残存電力は減少し、結果として算出された残存電力は、下限値と上限値とで画定される範囲内の値にすることができる。
生成部５９は、必要電力算出部５５での算出結果に応じた車両の経路上での走行モード及び残存電力算出部５６で算出した経路上での残存電力を含む走行計画を生成する。走行モードは、例えば、エンジンのみによる駆動、モータ（電動機）のみによる駆動、エンジン及びモータの両方による駆動、発電の有無、回生の有無などの状態を含む。
例えば、必要発電電力を確保するために、所要の区間で発電する場合には、エンジンによる駆動と発電とを同時に行う。発電を行う場合には、高負荷走行時（例えば、登坂時など）を避けることにより、燃費の悪化を防止することができる。また、予めトルクアシストが推奨される区間が分かっているので、トルクアシストする際の電力が不足しないように、前もってトルクアシスト用の電力確保のため発電することにより、トルクアシストを行う際に発電する事態を防止して、燃費の悪化を防止することができる。これにより、エネルギー消費を最適化する車両の走行計画を提供することができる。
インタフェース部５８は、発電機１、内燃機関２、ＢＭＳ４、電装品５、ＨＭＩ６、アクセル７、ブレーキ８などとの間のインタフェース機能を有する。
設定部６０は、残存電力算出部５６で算出した残存電力が下限値及び上限値で定められる範囲内となり、かつ車両の燃料消費が所定条件を充足するように、蓄電池３を充電する発電区間及び蓄電池３の電力を消費させる放電区間の少なくとも一方を経路上に設定する。所定条件は、例えば、燃料消費（燃費）が最小となる条件とすることができる。なお、設定部６０の詳細は後述する。
制御部５１は、分割部としての機能を有し、車両の現在地から推定残存電力が極小値となる位置までの発電候補区間を複数の小区間に分割する。また、制御部５１は、車両の現在地から推定残存電力が極大値となる位置までの放電候補区間を複数の小区間に分割する。小区間は、例えば、数十ｍ〜１００ｍ程度とすることができるが、これに限定されるものではない。
発電可能量算出部６１は、制御部５１で分割した各小区間での発電可能量を算出する。経路上の道路情報及び交通情報から車両の推定車速を求めることができると、推定車速からエンジンの回転数を求めることができ、エンジンの回転数からモータの回転数を求めることができる。発電可能量は、モータの特性（回転数−電力マップ等）に基づいて算出することができる。
燃費算出部６２は、制御部５１で分割した各小区間での推定車速及び道路の勾配に基づいて、各小区間での発電時及び非発電時の燃料消費量を算出する。推定車速及び道路の勾配、所定のパラメータ等に基づいて車両の走行負荷（例えば、勾配による負荷、転がり抵抗による負荷、空気抵抗による負荷、加速による負荷など）を求めることができる。エンジントルクは、走行負荷に基づいて求めることができる。燃費は、エンジンの回転数及びエンジントルクに基づく燃費マップを用いて算出することができる。
また、燃費算出部６２は、制御部５１で分割した各小区間での放電時の燃料消費量を算出する。例えば、トルクアシストを行っていない各小区間でトルクアシストした（放電時）場合の燃料消費を算出する。
走行制御部６３は、生成部５９で生成した走行計画に基づいて車両の走行制御を行う。例えば、生成した走行計画に含まれる走行モードに基づいて、アクセル７及びブレーキ８の制御を行うことができる。
記憶部５７は、収集部としての機能を有し、車両に搭載された電装品５の電力消費量及び電装品５を使用した場合の環境情報を含むデータを収集する。
以下、本実施の形態の走行計画生成部５０の動作について詳細に説明する。図３は本実施の形態の走行計画生成部５０による放電電力及び発電電力の推定方法の一例を示す模式図である。放電電力は、蓄電地３から電装品５などへ供給させる電力であるので、消費電力ということもできる。本実施の形態では、放電電力と消費電力は同義として扱う。
図３の上段の図は、車両の出発地（現在地）から目的地までの経路上位置の道路情報を模式的に表したものである。便宜上、出発地から目的地までの経路をＬ１〜Ｌ１５の区間に分けている。図３の中段の図は、交通情報に基づく車両の推定平均車速を表している。また、図３の下段の図は、車両の消費電力（放電電力）及び発電電力の経路上の推定を表し、推定電力値及び推定電力の発生区間を模式的に表す。
区間Ｌ１では、車両を発進させるので加速時のトルクアシストによる電力消費を推定することができる。また、区間Ｌ１から区間Ｌ１５までの間では、ＥＣＵ、エアコン及びオーディオ製品等による恒常的な電力消費が発生する。
区間Ｌ３では、住宅街から市街地へ移るために車両を加速させるので加速時のトルクアシストによる電力消費を推定することができる。
区間Ｌ５から区間Ｌ７では、登坂のためのトルクアシストによる電力消費を推定することができる。
区間Ｌ７から区間Ｌ８では、雨天のためワイパーの使用による電力消費を推定することができる。
区間Ｌ８から区間Ｌ９では、降坂のため回生電力による発電電力を推定することができる。
区間Ｌ９では、トンネルを通過するので、ヘッドライトの使用による電力消費を推定することができる。
区間Ｌ１１、Ｌ１３では、車両を加速させるので加速時のトルクアシストによる電力消費を推定することができる。
区間Ｌ１４の高速道路から市街地へ移る際、及び区間Ｌ１５の目的地で車両を停止させる際には車両の減速が行われるので回生電力による発電電力を推定することができる。
また、区間Ｌ１５を走行する時刻は夜間となるので、ヘッドライトの使用による電力消費を推定することができる。
上述のように、電力推定部５４は、経路上での交通情報、道路情報、天候情報、通過時刻（走行時の時刻）などに応じた車両の走行状態に基づいて経路上での消費電力及び発電電力を推定する。
図４は本実施の形態の走行計画生成部５０による必要発電電力の算出方法の一例を示す模式図である。図４の上段の図は、図３の下段の図を書き写したものであり、経路上位置に応じて放電電力の推定値と放電電力が生じる区間、及び経路上位置に応じて発電電力の推定値と発電電力が生じる区間を表す。図４の下段の図は、放電電力及び発電電力の推定に応じて推定される蓄電値３の残存電力（推定残存電力）の推移を示す。
図４に示すように、放電電力が推定される放電区間では、蓄電池３の推定残存電力は減少し続け、発電電力が推定される発電区間では、蓄電池３の推定残存電力は増加し続ける。また、放電区間から発電区間へ移行するタイミングでは、推定残存電力は極小値となる。なお、図４では図示していないが、発電区間から放電区間へ移行するタイミングでは、推定残存電力は極大値となる。
また、図４に示すように、放電区間Ｌ５＋Ｌ６の途中で蓄電池３の推定残存電力が下限値を下回り、発電区間Ｌ８の開始地点で極小値となる。すなわち、放電区間で蓄電池３の推定残存電力が下限値を下回るので電力不足となり不可となる。同様に、放電区間Ｌ１１の途中で蓄電池３の推定残存電力が下限値を下回り、区間Ｌ１４の発電開始地点で極小値となる。すなわち、放電区間で蓄電池３の推定残存電力が下限値を下回るので電力不足となり不可となる。なお、発電区間で蓄電池３の推定残存電力が上限値を下回っているので放電の必要なく可となる。
上述のとおり、必要電力算出部５５は、電力推定部５４での推定結果に基づく蓄電池３の経路上での推定残存電力が所定の下限値を下回って極小値となる場合、下限値と極小値との差分を必要発電電力として算出する（図４の矢印で示す電力）。経路上で放電電力（消費電力）が推定されている放電区間では蓄電池の推定残存電力は減少し続け、発電電力が推定されている充電区間の始点に到達する時点で蓄電池３が充電されるので、放電区間から充電区間に移る地点で蓄電池３の推定残存電力は極小値となる。これにより、蓄電池３の推定残存電力が下限値を下回る地点より手前の区間で発電が必要となることがわかる。
また、同様に、必要電力算出部５５は、電力推定部５４での推定結果に基づく蓄電池３の経路上での推定残存電力が所定の上限値を上回って極大値となる場合、極大値と上限値との差分を推奨放電電力として算出する。経路上で発電電力が推定されている充電区間では蓄電池３の推定残存電力は増加し続け、放電電力が推定されている放電区間の始点に到達する時点で蓄電池３が放電されるので、充電区間から放電区間に移る地点で蓄電池３の推定残存電力は極大値となる。これにより、蓄電池３の推定残存電力が上限値を上回る地点より手前の区間で放電が必要となることがわかる。
図５は本実施の形態の走行計画生成部５０による蓄電池３の残存電力の算出方法の一例を示す模式図である。図５は、残存電力算出部５６で算出した残存電力の推移を表す。必要電力算出部５５で算出した必要発電電力を、蓄電池３の推定残存電力が下限値を下回る位置より手前の区間で発電区間を設定する。図５の例では、区間Ｌ２及び区間Ｌ４の一部に発電区間を設定している。なお、後述するように、発電区間を設定する場合には、経路上の各位置での走行負荷、車速、エンジン燃費マップ等に基づいて燃費が最も良くなるように発電を行う位置を設定する。
残存電力算出部５６は、設定した発電区間で発電した場合における蓄電池３の残存電力を算出する。発電区間を設定して発電することにより、算出された残存電力は下限値を下回ることがなく、電力不足を防止することができる。なお、図５に示すように、バッテリ上がりを避けるため、走行終了する前（目的地の近く）において、電力制限（消費電力の制限）を行って蓄電池３の残存電力を増加させることもできる。
また、設定部６０は、残存電力算出部５６で算出した残存電力が下限値及び上限値で定められる範囲内となり、かつ車両の燃料消費が所定条件を充足するように、蓄電池３を充電する発電区間及び蓄電池３の電力を消費させる放電区間の少なくとも一方を経路上に設定する。所定条件は、例えば、燃料消費（燃費）が最小となる条件とすることができる。これにより、蓄電池３の残存電力が下限値を下回ることなく、上限値を上回ることなく、かつ燃費が最も良くなるように発電区間及び放電区間の少なくとも一方を設定することができる。
また、生成部５９は、設定部６０の設定結果に基づいて走行計画を生成する。これにより、蓄電池の残存電力が下限値を下回ることなく、上限値を上回ることなく、かつ燃費が最も良くなるような走行計画を生成することができる。
図６は本実施の形態の走行計画生成部５０が生成する走行計画の一例を示す模式図である。図６の上段の図は、残存電力算出部５６で算出した蓄電池３の経路上での残存電力の推移、及び残燃料の推移を示す。また、図６の下段の図は、車両の走行モードを示す。
区間Ｌ１では、低速時のエンジンの燃費悪化を避けるため、モータ（電動機）のみによる駆動を行う。
区間Ｌ２では、発電区間として設定され、登坂となる区間Ｌ５＋Ｌ６でトルクアシストにより必要となる電力を確保するため、エンジンによる駆動と発電とを同時に行う。
区間Ｌ３では、加速による燃費悪化を避けるため、モータ（電動機）によるトルクアシストを行い、エンジン及びモータの両方による駆動を行う。
区間Ｌ４の前半では、発電区間として設定され、登坂となる区間Ｌ５＋Ｌ６でトルクアシストにより必要となる電力を確保するため、エンジンによる駆動と発電とを同時に行う。また、区間Ｌ４の後半では、市街地での比較的速い車速での走行なので、エンジンのみの駆動を行う。
区間Ｌ５からＬ７までは、登坂のため燃費悪化を避けるため、モータ（電動機）によるトルクアシストを行い、エンジン及びモータの両方による駆動を行う。
区間Ｌ８からＬ９までは、降坂なので、回生電力を回収して発電を行う。
区間Ｌ１０の前半では、負荷を減らすため、登り勾配を避けて発電すべく、エンジンによる駆動と発電とを同時に行う。
区間Ｌ１０の後半では、消費電力を確保したので、コースティングを行って消費電力を低減する。なお、コースティングとは、走行中にエンジンとトランスミッションとを切り離して惰性走行することをいう。エンジンの抵抗が無くなるのでアクセルオフで走行距離を伸ばすことができ、燃費を向上させることができる。
区間Ｌ１１では、加速による燃費悪化を避けるため、モータ（電動機）によるトルクアシストを行い、エンジン及びモータの両方による駆動を行う。
区間Ｌ１２では、郊外での比較的速い車速での走行なので、エンジンのみの駆動を行う。
区間Ｌ１３では、加速による燃費悪化を避けるため、モータ（電動機）によるトルクアシストを行い、エンジン及びモータの両方による駆動を行う。
区間Ｌ１４では、高速道路での高速走行なので、エンジンのみの駆動を行う。また、区間Ｌ１４の終了付近では減速による回生電力を回収して発電する。
区間Ｌ１５では、市街地での比較的速い車速での走行なので、エンジンのみの駆動を行う。また、区間Ｌ１５の終了付近では減速による回生電力を回収して発電する。
ＨＭＩ６は、生成部５９で生成した走行計画に基づいて運転支援情報を出力する。例えば、生成した走行計画に含まれる走行モードに基づいて運転支援情報を出力（音声による出力、文字又は図等による表示を含む）することができる。運転支援情報には、例えば、アクセルを踏むこと、ブレーキをかけること、車速などが含まれる。これにより、燃費の良い走行を支援することができる。
また、走行制御部６３は、生成部５９で生成した走行計画に基づいて車両の走行制御を行う。例えば、生成した走行計画に含まれる走行モードに基づいて、アクセル及びブレーキの制御を行うことができる。これにより、燃費の良い走行を支援することができる。
次に、発電区間の設定方法について説明する。図７は本実施の形態の走行計画生成部５０による発電区間の設定方法の一例を示す模式図である。図７の上段の図は、図４の下段の図を書き写したものである。図７の下段の図は、発電候補区間を複数の小区間に分割し、発電区間を選択する様子を示す。発電候補区間は、車両の現在地から推定残存電力が極小値となる位置（蓄電池３の推定残存電力が下限値を下回って不可となる放電の終わり）までの区間である。
まず、発電候補区間を適当な小区間に分割する。小区間は、例えば、数十ｍ〜１００ｍ程度とすることができるが、これに限定されるものではない。各小区間における推定車速、道路の勾配、及び推定車速及び勾配等に基づく走行負荷、燃料消費の情報を算出する。また、トルクアシストする小区間については、トルクアシストなしの場合の燃料消費及びトルクアシストで消費するはずであった電力消費低減量を算出する。
また、発電機の特性（回転数−電力マップ等）から各小区間における発電可能量、発電時の燃料消費量を算出する。トルクアシストする小区間では、トルクアシストせずに発電した場合の発電可能量、発電時の燃料消費量を算出する。
走行負荷は、以下のようにして算出することができる。走行負荷は、勾配による負荷Ｆｇ、転がり抵抗による負荷Ｆｒ、空気抵抗による負荷Ｆａｉ、加速による負荷Ｆａｃなどがある。
Figure 2017058249
勾配による負荷Ｆｇは、式（１）で算出することができる。ここで、ｍは車縦、ｇは重力加速度、θは経路の勾配である。また、転がり抵抗による負荷Ｆｒは、式（２）で算出することができる。ここで、Ｃｒはタイヤの転がり抵抗係数である。また、空気抵抗による負荷Ｆａｉは、式（３）で算出することができる。ここで、ρは空気密度、Ｃｃは車体の空気抵抗係数、Ｓは前方投影面積、Ｖは車速である。また、加速による負荷Ｆａｃは、式（４）で算出することができる。
エアコン、ＥＣＵ、オーディオ製品、ワイパー、ヘッドライトなどの電装品の消費電力は、事前に設定しておくことができる。また、ワイパーの速度は、降雨量データに応じて異なると考えられるので、降雨量データに応じて消費電量を変えることができる。また、同様に、ヘッドライトのハイビーム・ロービームの違いは、道路属性（住宅街、都市、郊外等）、交通量などに応じて異なると考えられるので、道路属性や交通量に応じて消費電量を変えることができる。また、オーディオ製品は設定音量に応じて消費電量を変えることができ、エアコンは設定温度、各地の気温等に応じて消費電量を変えることができる。
エンジンの燃費は、以下のようにして算出することができる。まず、エンジントルクＴＲｅは、式（５）で算出することができる。
Figure 2017058249
ここで、Ｒｔはタイヤ径、Ｒｇはミッションとデフの合計減速比、ηは伝達効率、Ｔｒｍはモータトルク、ＴＲｎはその他負荷トルクである。その他負荷トルクＴＲｎは、発電やコンプレッサの駆動のためのトルクであり、式（６）で算出することができる。ここで、Ｐｎは各負荷の仕事率（発電量やコンプレッサの仕事率）、ηｎは各負荷への伝達効率、Ｎｅはエンジン回転数である。
また、エンジン回転数Ｎｅは、式（７）で算出することができる。モータトルクＴＲｍとモータの消費電力Ｐｍは、モータの特性マップからモータの回転数Ｎｍを用いて算出することができる。モータの回転数Ｎｍは、式（８）で算出することができる。ここで、Ｒｐはプーリ比である。
図８はエンジンの燃料消費測定結果の一例を示す模式図である。図８において、横軸はエンジン回転数（ｒｐｍ）を示し、縦軸はエンジントルク（Ｎｍ）を示す。エンジンの燃料消費率（ｇ／ｋＷｈ）、すなわち燃費は、エンジントルクとエンジン回転数を用いて、図８に例示するようなエンジンの燃料消費率（燃費マップ）を用いて算出することができる。
なお、ギヤ比は、ＡＴ（Automatic Transmission）及びＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）の場合、ミッションの制御条件から判定することができる。ＭＴ（Manual Transmission）の場合、各段ギヤ比と車速、走行負荷に基づき最も燃費が良くなるギヤを選択することができる。また、トルクアシストは、車両毎の一定の条件（必要トルク、車速、モータ特性など）に従って動作有無を判定することができる。
設定部６０は、発電可能量算出部６１で算出した発電可能量が下限値と極小値との差分と等しくなり、かつ燃費算出部６２で算出した燃料消費量が最小となるように、各小区間のうちの１又は複数の小区間を発電区間として設定する。なお、トルクアシスト後の一定区間では発電不可というような制限条件を加味することもできる。
これにより、発電電力が必要発電電力を満たし（例えば、発電電力＝必要発電電力）、かつ燃料消費が最小となるように、１又は複数の小区間を組み合わせて発電区間を設定（選択）することができる。組合せの算出方法として、例えば、数理計画法を用いることができる。また、小区間がトルクアシストを行う区間である場合、トルクアシストをしないことによる電力消費低減量（トルクアシストで消費するはずであった電力）と発電電力との合計が必要発電電力を満たすようにして発電区間を設定することもできる。トルクアシストを減らして等価的に必要発電電力を減らし発電を減らすことにより燃費をさらに向上させることができる。
また、図７には図示していないが、放電区間も設定することができる。すなわち、設定部６０は、燃費算出部６２で算出した燃料消費量が最小となるように、各小区間のうちの１又は複数の小区間を放電区間として設定する。
これにより、燃料消費が最小となるように、１又は複数の小区間を組み合わせて放電区間を設定することができる。組合せの算出方法として、例えば、数理計画法を用いることができる。これにより、燃費が悪化しないようにトルクアシストを適切に行うことができる。
次に、車両が出発地を出発し目的地に向かって走行している場合について説明する。インタフェース部５８は、実測値取得部としての機能を有し、蓄電池３の残存電力の実測値を取得する。すなわち、車両が出発地から走行を開始した場合、走行中における蓄電池３の残存電力の実測値を取得する。なお、残存電力の実測値は、例えば、蓄電池３の入力電力（充電電力）及び出力電力（放電電力）を監視することにより取得することができる。
生成部５９は、インタフェース部５８で取得した実測値と生成した走行計画に含まれる蓄電池の残存電力との差の絶対値が所定の閾値を超えた場合、再度走行計画を生成する。
図９は本実施の形態の走行計画生成部５０が生成した走行計画による計画値と実測値との乖離の様子の一例を示す模式図である。実際の走行では、様々な条件（例えば、温度、部品の劣化、運転の仕方等）によって生成した走行計画とのずれが生ずる。走行計画とのずれ（例えば、蓄電池の残存電力のずれ）により、トルクアシストしたい区間で電力が不足し、発電が必要となり燃費が悪化する。
例えば、当初の走行計画では、図６に示すように区間Ｌ７ではトルクアシストする区間であったにもかかわらず、図９に示すように実施の走行時では、蓄電池３の残存電力が下限値を下回っているためトルクアシストすることができず、逆に発電を行う必要が生じ、燃費が悪化する。また、区間Ｌ７は登坂しなければならず、高走行負荷路であるにもかかわらず発電が必要となり燃費が悪化することになる。
図１０は本実施の形態の走行計画生成部５０が再度生成した走行計画の一例を示す模式図である。残存電力の実測値と計画値（走行計画に含まれる残存電力の算出値）との差分の絶対値（乖離）が所定の閾値を超えた場合、残存電力の実測値に基づいて、再度走行計画を生成する。なお、走行計画を再度生成する場合、必要発電量（必要発電電力）を算出し、必要発電量に従って、発電区間を設定すればよい。また、走行計画を再度生成する場合、フィードバックされるパラメータには、例えば、電装品の消費電力、発電効率、伝達効率、走行負荷などが含まれる。当初の走行計画との乖離の原因が発電・伝達効率、電装品の消費電力などの走行計画作成のためのパラメータのずれである場合、車両の走行距離が増えるに応じて実測値と走行計画の計画値との乖離は大きくなる。例えば、各電装品の消費電力、発電電力などを監視することで走行計画を生成時のパラメータとのずれを求め、これらのずれ量に所定の閾値を設定しておき、ずれ量が閾値を超えた場合に、再度走行計画を生成するようにしてもよい。
これにより、トルクアシストすべき区間でトルクアシストができない事態、高走行負荷の状態で発電を行う事態などを未然に予見して、再度走行計画を生成することにより、トルクアシストを適切に行い、また高走行負荷の状態での発電を避けることができ、燃費の悪化を防止することができる。
また、制御部５１は、電力判定部としての機能を有し、取得した交通情報に基づいて電力推定部５４で推定する放電電力又は発電電力に変更があるか否かを判定する。車両が出発地を出発した後、車両は、例えば、情報配信装置付近を通過した場合、あるいは定期的に交通情報を取得することができる。経路上又は経路付近において事故等により渋滞が発生した場合、推定車速（旅行時間）が変わる場合がある。推定車速が所定値以上変化すると、走行状態が変わり電力推定部５４で推定する放電電力又は発電電力が変化することになる。
生成部５９は、制御部５１で変更があると判定した場合、再度走行計画を生成する。これにより、最新の交通情報に基づいた走行計画を生成することができる。
また、記憶部５７に、車両に搭載された電装品の電力消費量及び電装品を使用した場合の環境情報を含むデータを収集しておく。例えば、エアコン又はデフロスターを使用する場合の気温及び湿度、ヘッドライトを使用した場合の周囲の明るさ、ワイパーを使用した場合の降雨量などのデータを学習データとして収集する。電力推定部５４は、記憶部５７で収集したデータに基づいて、放電電力を推定する。これにより、運転者固有の運転の仕方を学習して、放電電力（消費電力）の推定をより正確に行うことができる。
次に、本実施の形態の走行計画生成部５０による走行計画生成の処理について説明する。図１１は本実施の形態の走行計画生成部５０による車両の走行開始前の処理手順の一例を示すフローチャートである。以下では、便宜上処理の主体を制御部５１として説明する。制御部５１は、目的地を設定し（Ｓ１１）、出発地から目的地までの経路を特定する（Ｓ１２）。
制御部５１は、特定した経路上又は経路付近の交通情報、道路情報を取得し（Ｓ１３）、経路上での放電電力（消費電力）及び発電電力を推定する（Ｓ１４）。制御部５１は、蓄電池３の充電割合（残存電力の初期値）を取得し（Ｓ１５）、経路上での必要発電電力、推奨放電電力を算出する（Ｓ１６）。
制御部５１は、算出した必要発電電力及び推奨放電電力に基づいて、蓄電池３の経路上の残存電力を算出し（Ｓ１７）、走行計画を生成し（Ｓ１８）、処理を終了する。
図１２は本実施の形態の走行計画生成部５０による車両の走行中の処理手順の一例を示すフローチャートである。制御部５１は、蓄電池３の残存電力の実測値を取得し（Ｓ３１）、実測値と走行計画の残存電力との差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定する（Ｓ３２）。絶対値が閾値より大きい場合（Ｓ３２でＹＥＳ）、制御部５１は、各負荷の消費電力を修正し（Ｓ３３）、経路上での放電電力（消費電力）、発電電力を推定する（Ｓ３４）。
制御部５１は、蓄電池３の充電割合（残存電力）を取得し（Ｓ３５）、経路上での必要発電電力、推奨放電電力を算出する（Ｓ３６）。制御部５１は、算出した必要発電電力及び推奨放電電力に基づいて、蓄電池３の経路上の残存電力を算出し（Ｓ３７）、走行計画を生成する（Ｓ３８）。すなわち、制御部５１は、走行計画を再度生成する。
制御部５１は、生成した走行計画に基づく運転支援を行い（Ｓ３９）、目的地に到着したか否かを判定する（Ｓ４０）。目的地に到着していない場合（Ｓ４０でＮＯ）、制御部５１は、ステップＳ３１以降の処理を繰り返し、目的地に到着した場合（Ｓ４０でＹＥＳ）、処理を終了する。
ステップＳ３２において、絶対値が閾値より大きくない場合（Ｓ３２でＮＯ）、制御部５１は、交通情報を取得したか否かを判定し（Ｓ４１）、交通情報を取得した場合（Ｓ４１でＹＥＳ）、経路上での放電電力（消費電力）、発電電力の推定値に変更の必要性があるか否かを判定する（Ｓ４２）。
推定値に変更の必要性がある場合（Ｓ４２でＹＥＳ）、制御部５１は、ステップＳ３４以降の処理を行う。交通情報を取得していない場合（Ｓ４１でＮＯ）、あるいは推定値の変更の必要性がない場合（Ｓ４２でＮＯ）、制御部５１は、走行計画を再度生成することなく、ステップＳ３９以降の処理を行う。
本実施の形態の走行計画生成装置（走行計画生成部５０）は、ＣＰＵ（プロセッサ）、ＲＡＭなどを備えた汎用コンピュータを用いて実現することもできる。すなわち、図１１、図１２に示すような、各処理の手順を定めたコンピュータプログラムをコンピュータに備えられたＲＡＭにロードし、コンピュータプログラムをＣＰＵ（プロセッサ）で実行することにより、コンピュータ上で走行計画生成装置（走行計画生成部５０）を実現することができる。
上述の実施の形態では、車両が走行計画生成部５０を搭載する構成であったが、これに限定されるものではなく、情報提供装置などのサーバに走行計画生成部５０を設けることもできる。この場合には、車両が発電機１、内燃機関２、蓄電池３などの情報をサーバへ送信し、サーバで走行計画を生成し、生成した走行計画を車両へ送信すればよい。
開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１ 発電機
２ 内燃機関
３ 蓄電池
４ ＢＭＳ
５ 電装品
６ ＨＭＩ
７ アクセル
８ ブレーキ
５０ 走行計画生成部
５１ 制御部
５２ 経路特定部
５３ 通信部
５４ 電力推定部
５５ 必要電力算出部
５６ 残存電力算出部
５７ 記憶部
５８ インタフェース部
５９ 生成部
６０ 設定部
６１ 発電可能量算出部
６２ 燃費算出部
６３ 走行制御部
１００ 車両

Claims (14)

  1. 蓄電池を有する車両の走行計画を生成する走行計画生成装置であって、
    車両の現在地から目的地までの経路上の交通情報を取得する交通情報取得部と、
    前記経路に係る道路の勾配を含む道路情報を取得する道路情報取得部と、
    前記交通情報取得部で取得した交通情報及び前記道路情報取得部で取得した道路情報に応じた前記車両の走行状態に基づいて前記経路上での放電電力及び発電電力を推定する電力推定部と、
    該電力推定部で推定した放電電力及び発電電力に基づいて前記経路上での必要発電電力及び推奨放電電力を算出する必要電力算出部と、
    該必要電力算出部での算出結果に基づいて前記蓄電池の前記経路上での残存電力を算出する残存電力算出部と、
    前記必要電力算出部での算出結果に応じた前記車両の前記経路上での走行モード及び前記残存電力算出部で算出した前記経路上での残存電力を含む走行計画を生成する生成部と
    を備える走行計画生成装置。
  2. 前記必要電力算出部は、
    前記電力推定部での推定結果に基づく前記蓄電池の前記経路上での推定残存電力が所定の下限値を下回って極小値となる場合、前記下限値と極小値との差分を必要発電電力として算出する請求項１に記載の走行計画生成装置。
  3. 前記必要電力算出部は、
    前記電力推定部での推定結果に基づく前記蓄電池の前記経路上での推定残存電力が所定の上限値を上回って極大値となる場合、前記極大値と上限値との差分を推奨放電電力として算出する請求項２に記載の走行計画生成装置。
  4. 前記残存電力算出部で算出した残存電力が前記下限値及び上限値で定められる範囲内となり、かつ前記車両の燃料消費が所定条件を充足するように、前記蓄電池を充電する発電区間及び該蓄電池の電力を消費させる放電区間の少なくとも一方を前記経路上に設定する設定部を備え、
    前記生成部は、
    前記設定部の設定結果に基づいて前記走行計画を生成する請求項３に記載の走行計画生成装置。
  5. 車両の現在地から前記推定残存電力が前記極小値となる位置までの発電候補区間を複数の小区間に分割する分割部と、
    該分割部で分割した各小区間での発電可能量を算出する発電可能量算出部と、
    前記分割部で分割した各小区間での推定車速及び道路の勾配に基づいて、該各小区間での発電時及び非発電時の燃料消費量を算出する燃費算出部と
    を備え、
    前記設定部は、
    前記発電可能量算出部で算出した発電可能量が前記下限値と前記極小値との差分と等しくなり、かつ前記燃費算出部で算出した燃料消費量が最小となるように、前記各小区間のうちの１又は複数の小区間を前記発電区間として設定する請求項４に記載の走行計画生成装置。
  6. 車両の現在地から前記推定残存電力が前記極大値となる位置までの放電候補区間を複数の小区間に分割する分割部と、
    該分割部で分割した各小区間での放電時の燃料消費量を算出する燃費算出部と
    を備え、
    前記設定部は、
    前記燃費算出部で算出した燃料消費量が最小となるように、前記各小区間のうちの１又は複数の小区間を前記放電区間として設定する請求項４に記載の走行計画生成装置。
  7. 前記蓄電池の残存電力の実測値を取得する実測値取得部を備え、
    前記生成部は、
    前記実測値取得部で取得した実測値と生成した走行計画に含まれる前記蓄電池の残存電力との差の絶対値が所定の閾値を超えた場合、再度走行計画を生成する請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の走行計画生成装置。
  8. 前記交通情報取得部で取得した交通情報に基づいて前記電力推定部で推定する放電電力又は発電電力に変更があるか否かを判定する電力判定部を備え、
    前記生成部は、
    前記電力判定部で変更があると判定した場合、再度走行計画を生成する請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の走行計画生成装置。
  9. 車両に搭載された電装品の電力消費量及び該電装品を使用した場合の環境情報を含むデータを収集する収集部を備え、
    前記電力推定部は、
    前記収集部で収集したデータに基づいて、放電電力を推定する請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の走行計画生成装置。
  10. 前記生成部で生成した走行計画に基づいて運転支援情報を出力する出力部を備える請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の走行計画生成装置。
  11. 前記生成部で生成した走行計画に基づいて前記車両の走行制御を行う走行制御部を備える請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の走行計画生成装置。
  12. 請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の走行計画生成装置を搭載した車両。
  13. 請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の走行計画生成装置と、車両とを備え、前記走行計画生成装置は、生成した走行計画を前記車両へ提供する走行計画生成システム。
  14. コンピュータに、蓄電池を有する車両の走行計画を生成させるためのコンピュータプログラムであって、
    コンピュータを、
    車両の現在地から目的地までの経路上の交通情報及び前記経路に係る道路の勾配を含む道路情報に応じた前記車両の走行状態に基づいて前記経路上での放電電力及び発電電力を推定する電力推定部と、
    該電力推定部で推定した放電電力及び発電電力に基づいて前記経路上での必要発電電力及び推奨放電電力を算出する必要電力算出部と、
    該必要電力算出部での算出結果に基づいて前記蓄電池の前記経路上での残存電力を算出する残存電力算出部と、
    前記必要電力算出部での算出結果に応じた前記車両の前記経路上での走行モード及び前記残存電力算出部で算出した前記経路上での残存電力を含む走行計画を生成する生成部と
    して機能させるコンピュータプログラム。
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