JP2022117867A - 照度提供装置および照度収集システム - Google Patents
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Abstract
【課題】車両と管理装置との通信量を抑制しつつ、日照マップ生成に必要十分なデータを管理装置に提供できる照度提供装置を提供する。【解決手段】照度提供装置12は、車両100に搭載され、車外の照度を検出照度Idとして検出する照度センサ18と、車両100に搭載され、車両100の位置を検出位置Pdとして検出する位置センサ16と、前記照度に関する閾値である照度閾値Th*を1以上記憶し、前記検出照度Idが1以上の前記照度閾値Th*のうちの一つの前記照度閾値を跨ぐ跨ぎ現象の有無を監視するコントローラ22と、を備え、前記コントローラ22は、前記跨ぎ現象が発生した際の前記検出位置Pdを示す情報と、前記跨ぎ現象が発生した際の前記検出照度Idを示す情報と、を含む横断データを、車外の管理装置14に送信する。【選択図】図2
Description
本明細書では、車両位置に応じた照度を管理装置に提供する照度提供装置、および、複数の照度提供装置および管理装置を備えた照度収集システムを開示する。
近年、車両や、携帯電話等の可搬型電子機器に、太陽光で発電可能な太陽電池を搭載することが提案されている。かかる車両および可搬型電子機器は、照度の高い場所を通ることで、効率的に電力を得ることができる。そこで、従来から、照度の分布を示す日照マップを生成し、この日照マップを参照して、車両等に太陽光発電に適した場所の情報を提供する技術が提案されている。
例えば、特許文献1には、複数の走行ルートそれぞれの日向率を、気象情報と太陽の軌道情報と3次元の地図情報とに基づいて算出し、日向率が最大の走行ルートを車両に提供する装置が開示されている。この特許文献1において、車両は、照度センサを有している。そして、車両は、照度センサの検知結果に基づいて、車両の現在位置が日向でないと判断された場合に、日向を通る走行ルートを上述の装置に要求する。
しかし、特許文献1のように気象情報と太陽の軌道情報と3次元の地図情報に基づいて日向率を算出する場合、その計算量が膨大になる。また、3次元の地図情報の更新頻度によっては、地図に記録されている建築物の情報と、現実の建築物の情報と、の間に乖離が生じ、日向率の算出精度の悪化を招く。
そこで、位置ごとの照度を、計算して推定するのではなく、照度センサで検出することも考えられる。例えば、灯火の点灯タイミングを制御する等の目的で、照度センサを備える車両も多い。こうした車両と通信可能な管理装置を設け、当該管理装置が、多数の車両の照度センサで検知された照度に関するデータを収集し、この収集したデータに基づいて、日照マップを生成することも考えられる。かかる構成とすれば、生成された日照マップと、現実の日照分布との乖離を低減できる。しかし、かかる構成の場合、ある程度の精度の日照マップを生成するために、各車両は、比較的、短い頻度で、照度に関するデータを送信する必要があり、通信量の大幅な増加を招く。
そこで、本明細書では、車両と管理装置との通信量を抑制しつつ、日照マップ生成に必要十分なデータを管理装置に提供できる照度提供装置、および、当該照度提供装置を有する照度収集システムを開示する。
本明細書で開示する照度提供装置は、車両に搭載され、車外の照度を検出照度として検出する照度センサと、前記車両に搭載され、前記車両の位置を検出位置として検出する位置センサと、前記照度に関する閾値である照度閾値を1以上記憶し、前記検出照度が1以上の前記照度閾値のうちの一つの前記照度閾値を跨ぐ跨ぎ現象の有無を監視するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記跨ぎ現象が発生した際の前記検出位置を示す情報と、前記跨ぎ現象が発生した際の前記検出照度を示す情報と、を含む横断データを、車外の管理装置に送信する、ことを特徴とする。
横断データは、一つの照度レベルに属するエリアの境界点を示すデータである。管理装置は、複数の照度提供装置から横断データを得ることで、一つの照度レベルに属するエリアの境界点を多数、取得でき、この境界点を結ぶことで、一つの照度レベルに属するエリアの境界線を把握できる。そして、こうした境界線が分かれば、エリアの中間位置における照度に関するデータが無くても、日照マップを生成できる。つまり、横断データを送信する上記構成によれば、エリアの中間位置における照度に関するデータ送信が不要となる。結果として、上記構成によれば、車両と管理装置との通信量を抑制しつつ、日照マップ生成に必要十分なデータを管理装置に提供できる。
この場合、前記コントローラは、前記跨ぎ現象が発生した後、規定の標準時間が経過するまで、または、前記車両が規定の標準距離を走行するまで、新たな跨ぎ現象が発生しない場合に、前記横断データを前記管理装置に送信し、前記跨ぎ現象が発生した後、前記標準時間が経過する前、または、前記車両が前記標準距離を走行する前に、新たな跨ぎ現象が発生した場合には、前記横断データを前記管理装置に送信しなくてもよい。
かかる構成とすることで、一時的な照度の揺らぎを無視することができ、車両と管理装置との通信量をより抑制できる。
また、前記跨ぎ現象が予め規定された標準頻度を超えて頻繁に発生するような照度変動が生じた場合、前記コントローラは、前記照度変動が開始した際の前記検出位置である変動開始位置と、前記照度変動が終了した際の前記検出位置である変動終了位置と、を含む変動データを前記管理装置に送信してもよい。
跨ぎ現象が頻繁に発生するエリアは、太陽光発電に不適なエリアであるといえる。上記構成とすることで、管理装置が、こうした太陽光発電に不適なエリアの境界位置を把握できる。
また、前記コントローラは、照度に関するデータを前記管理装置に送信した後、新たにデータ送信することなく、予め規定された待機時間が経過、または、前記車両が予め規定された待機距離だけ走行した中間報告タイミングに達した場合、前記中間報告タイミング時点での前記検出位置、および、前記中間報告タイミングまでに得られた前記検出照度の代表値または前記中間報告タイミング時点での前記検出照度を、前記管理装置に送信してもよい。
かかる構成とすることで、管理装置は、エリアの境界だけでなく、中間部分における照度も把握できるため、日照マップの精度をより向上できる。
また、さらに、前記車両に搭載され、ウィンドシールドに付着する雨滴を検出する雨滴センサを備え、前記横断データは、前記跨ぎ現象が発生した際の前記雨滴センサの検出結果を含んでもよい。
かかる構成とすることで、管理装置は、照度の変化の原因をある程度推測することができる。
また、前記横断データは、さらに、前回跨ぎ現象が発生してから、今回跨ぎ現象が発生するまでの前記車両の走行ルートを含んでもよい。
かかる構成とすることで、管理装置は、エリアの境界だけでなく、中間部分における照度も把握できるため、日照マップの精度をより向上できる。
また、前記コントローラは、複数の動作モードの中から状況に応じて選択された一つの動作モードで動作し、前記複数の動作モードは、前記跨ぎ現象の発生時に前記横断データを送信する第一モードと、照度に関するデータを前記第一モードに比べてより多量に送信する第二モードと、を含んでもよい。
日照マップの生成に必要なデータの量と内容は、状況、特に、照度提供装置を搭載した車両の粗密に応じて、異なる。上記構成とすれば、状況に応じて、管理装置に送信するデータの量および内容が変更できる。結果として、管理装置は、状況が変化しても、日照マップを適切に生成できる。
また、前記コントローラは、時間帯、車両位置、および、管理装置からの指示、の少なくとも一つに基づいて、前記複数の動作モードから一つの動作モードを選択してもよい。
かかる構成とすることで、コントローラは、適切な動作モードで動作できる。
また、本明細書で開示する照度収集システムは、それぞれが車両に搭載された複数の照度提供装置と、前記複数の照度提供装置から送信された照度に関するデータを管理する管理装置と、を備え、前記照度提供装置は、前記車両に搭載され、車外の照度を検出照度として検出する照度センサと、前記車両に搭載され、前記車両の位置を検出位置として検出する位置センサと、前記照度に関する閾値である照度閾値を1以上記憶し、前記検出照度が1以上の前記照度閾値のうちの一つの前記照度閾値を跨ぐ跨ぎ現象の有無を監視するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記跨ぎ現象が発生した際の前記検出位置を示す情報と、前記跨ぎ現象が発生した際の前記検出照度を示す情報と、を含む横断データを、前記管理装置に送信する、ことを特徴とする。
かかる構成とすることで、車両と管理装置との通信量を抑制しつつ、日照マップを適切に生成できる。
この場合、前記管理装置は、前記横断データに含まれる前記検出位置を、跨いだ前記照度閾値で分類してマッピングし、同じ照度閾値に対応する前記検出位置を繋げることで、照度レベルで区分けされた日照マップを生成してもよい。
本明細書で開示する技術によれば、車両と管理装置との通信量を抑制しつつ、日照マップを適切に生成できる。
以下、図面を参照して照度収集システム10の構成について説明する。図1は、照度収集システム10の構成を示すイメージ図である。また、図2は、照度提供装置12の構成を示すブロック図である。
照度収集システム10は、様々な場所における照度を収集するもので、管理装置14と、複数の照度提供装置12と、を備える。管理装置14は、複数の照度提供装置12から照度に関するデータ(以下「照度データ」と呼ぶ)を受信し、これを管理する。管理装置14は、収集した照度データに基づいて、照度の分布を示す日照マップ40を生成する。この日照マップ40は、例えば、太陽電池を搭載した車両または可搬型電子機器(例えば携帯端末等)に、太陽光発電に適した場所の情報を提供するために利用されてもよい。したがって、例えば、管理装置14は、太陽電池を搭載した電動車両からリクエストがあった場合、日照マップ40に基づいて、太陽光発電を効率的に行える走行ルートを算出し、当該電動車両に提供する。なお、管理装置14は、物理的には、プロセッサと、記憶装置と、通信I/Fと、を有したコンピュータである。
照度提供装置12は、車両100に搭載されており、車両100の位置および当該位置における照度を検出し、照度データとして、管理装置14に送信する。かかる照度提供装置12は、図2に示すように、位置センサ16と、照度センサ18と、雨滴センサ20と、コントローラ22と、を有する。
位置センサ16は、照度提供装置12(ひいては車両100)の位置を検出するセンサであり、例えば、GPSである。この位置センサ16は、照度提供装置12のために、専用に設けられてもよいし、もともと、車両100に搭載されている位置センサを流用してもよい。位置センサ16による検出結果は、検出位置Pdとしてコントローラ22に出力される。
照度センサ18は、車外の照度を検出するセンサで、例えば、フォトダイオード等からなる受光素子を有し、当該受光素子に入射した光を電気信号に変換する。かかる照度センサ18は、照度提供装置12のために、専用に設けられてもよいし、もともと、車両100に搭載されている照度センサを流用してもよい。例えば、車両100には、暗い環境下では点灯することが義務付けられた灯火、具体的には、前照灯や尾灯等がある。かかる前照灯等の点灯を自動的に行うために、車両100には、「オートライトセンサ」と呼ばれる照度センサが搭載されている。照度提供装置12で用いる照度センサ18は、オートライトセンサとして利用されている照度センサを流用してもよい。照度センサ18で検知された照度は、検出照度Idとして、検出位置Pdとともに、コントローラ22に出力される。
雨滴センサ20は、車両100のウィンドシールドに付着する水滴の有無を検知するセンサである。かかる雨滴センサ20も、照度提供装置12のために、専用に設けられてもよいし、もともと、車両100に搭載されている雨滴センサを流用してもよい。例えば、車両100には、雨の量に応じてワイパー速度を自動的に調整するために、雨滴量を検知する雨滴センサが設けられている。照度提供装置12で用いる雨滴センサ20は、このオートワイパーのために設けられた雨滴センサでもよい。
コントローラ22は、各種センサ16,18,20で検知されたデータを管理し、必要に応じて、管理装置14に送信する。かかるコントローラ22は、物理的には、プロセッサ32と、記憶装置34と、通信I/F36と、を有したコンピュータである。この「コンピュータ」には、コンピュータシステムを一つの集積回路に組み込んだマイクロコントローラも含まれる。また、プロセッサ62とは、広義的なプロセッサを指し、汎用的なプロセッサ(例えばCPU:Central Processing Unit、等)や、専用のプロセッサ(例えばGPU:Graphics Processing Unit、ASIC:Application Specific Integrated Circuit、FPGA:Field Programmable Gate Array、プログラマブル論理デバイス、等)を含むものである。
また、記憶装置34は、半導体メモリ(例えばRAM、ROM、ソリッドステートドライブ等)および磁気ディスク(例えば、ハードディスクドライブ等)の少なくとも一つを含んでもよい。
通信I/F36は、車両100の外部の様々な機器との通信を可能にする。この通信I/F36は、複数種類の通信規格に対応してもよい。したがって、通信I/F36は、例えば、WiFi(登録商標)等の無線LANや、携帯電話会社等がサービス提供するモバイルデータ通信を介して、インターネット通信する通信設備を有してもよい。また、通信I/F36は、インターネットを介することなく、他の車両や道路上のインフラ設備と通信する、DSRC(狭域通信)のための通信設備(アンテナ等)を有してもよい。照度提供装置12は、この通信I/F36を介して、管理装置14と様々なデータの送受を行う。
コントローラ22は、必要に応じて照度に関するデータ(すなわち照度データ)を、管理装置14に送信する。ここで、管理装置14で生成する日照マップ40の精度を向上するためには、照度提供装置12から送信される照度データは、多いほどよい。しかし、照度提供装置12から管理装置14に、照度データを高頻度で多量に送信した場合、通信量が増大し、通信回線に悪影響を与えるおそれがある。一方で、照度データの通信頻度を単に低下しただけの場合、日照マップ40の精度が低下するという別の問題を招く。
そこで、本明細書で開示する照度提供装置12は、通信量抑制と日照マップ40の分解能向上を両立させるために、コントローラ22は、予め記憶した複数の照度閾値Th1~Th4と検出照度Idとを比較し、その比較結果に応じて照度に関するデータを管理装置14に送信している。以下、これについて詳説する。
コントローラ22は、照度に関する閾値である照度閾値Th1~Th4を記憶しており、照度は、この複数の照度閾値Th1~Th4により、複数の照度レベルL0~L4にレベル分けされている。なお、以下では、四つの照度閾値Th1~Th4を区別しない場合は、末尾の数字を「*」に代えて、「照度閾値Th*」と表記する。五つの照度レベルL0~L4についても、そのレベルを区別しない場合は、「照度レベルL*」と表記する。
図3は、コントローラ22が記憶する照度閾値Th*と照度レベルL*との関係を示すイメージ図である。図3において、横軸は、照度を、縦軸は、照度レベルL*を示している。図3に示すように、照度が照度閾値Th1未満の場合には照度レベルL0となり、照度が照度閾値Th1以上かつ照度閾値Th2未満の場合には照度レベルL1となり、照度が照度閾値Th2以上かつ照度閾値Th3未満の場合には照度レベルL2となり、照度が照度閾値Th3以上かつ照度閾値Th4未満の場合には照度レベルL3となり、照度が照度閾値Th4以上の場合には照度レベルL4となる。
照度センサ18は、所定のサンプリングタイミングごとに、照度を検出し、検出照度Idとしてコントローラ22に出力する。コントローラ22は、この検出照度Idを、複数の照度閾値Th*と比較する。そして、コントローラ22は、検出照度Idが、複数の照度閾値Th*のうちの一つを跨いだか否かを監視する。以下では、検出照度Idが、複数の照度閾値Th*のうち一つの照度閾値Th*を跨ぐことを「跨ぎ現象」と呼ぶ。例えば、あるサンプリングタイミングにおける検出照度Id[i]が、照度閾値Th1未満であったが、次のサンプリングタイミングで得られた検出照度Id[i+1]が、照度閾値Th1以上である場合、コントローラ22は、跨ぎ現象が発生したと判断する。なお、以下では、跨ぎ現象が発生した際の検出位置Pdを「横断位置Pt」と呼び、跨がれた閾値を「横断閾値Tht」と呼ぶ。
跨ぎ現象が発生した場合、コントローラ22は、管理装置14に、横断データを送信する。横断データは、照度データの一種であり、跨ぎ現象が発生した際の検出位置Pdを示す情報と、跨ぎ現象が発生した際の検出照度Idを示す情報と、を含む。
ここで、「跨ぎ現象が発生した際の検出位置Pdを示す情報」とは、跨ぎ現象が発生した際の検出位置Pd、すなわち、横断位置Ptそのものでもよいし、当該横断位置Ptに対して何らかの加工を施した値でもよい。また、「跨ぎ現象が発生した際の検出照度Idを示す情報」は、例えば、検出照度Idが跨いだ照度閾値Th*、すなわち、横断閾値Thtでもよい。また、こうした横断閾値Thtに替えて、横断閾値Thtを跨ぐ直前または直後またはその両方における検出照度Idまたは照度レベルL*の値でもよい。
いずれにしても、横断データは、跨ぎ現象発生時の位置および照度に関する情報を含んでいる。かかる横断データは、一つの照度レベルL*に属するエリアの境界を示すデータともいえる。また、横断データは、照度および位置を示す情報に加えて、さらに、別の情報を含んでもよい。例えば、横断データは、検出照度Idが、横断閾値Thtを、上昇して跨いだのか、下降して跨いだのかを示す横断方向を含んでもよい。また、横断データは、検出照度Idが横断閾値Thtを跨いだ際の車両100の進行方向を示す情報を有してもよい。横断データが、横断方向および進行方向を含むことで、横断位置Ptを中心として、いずれの方向が横断閾値より低く、いずれの方向が横断閾値以上であるか、を把握することができる。
管理装置14は、多数の照度提供装置12から送信される横断データに含まれる横断位置Ptを、横断閾値Thtで分類してマッピングする。図4は、この管理装置14による横断データのマッピング結果の一例を示す図である。図4において、丸印は、照度閾値Th4を跨いだ際の横断位置Ptを、三角印は、照度閾値Th3を跨いだ際の横断位置Ptを、菱形印は、照度閾値Th2を跨いだ際の横断位置Ptを、バツ印は、照度閾値Th1を跨いだ際の横断位置Ptを、それぞれ示している。そして、同じ照度閾値Th*に対応する横断位置Ptを繋げることで、照度レベルL*で区分けされたエリアの境界線が得られる。例えば、図4の場合、丸印をつなげていくことで、照度レベルL4のエリアの境界線が得られる。同様に三角印を繋げれば、照度レベルL3のエリアと照度レベルL2のエリアとの境界線が、菱形印を繋げれば、照度レベルL2のエリアと照度レベルL1のエリアとの境界線が、バツ印を繋げれば、照度レベルL1のエリアと照度レベルL0のエリアとの境界線が、得られる。
なお、後に詳説する本例の処理フローでは、照度レベルL*が二段階以上異なる二つのエリアの境界線上には、異なる二種類の横断位置Ptが現れる。例えば、図4におけるエリアEbのように、照度レベルL4のエリアと、照度レベルL2のエリアの境界線上には、照度閾値Th4に対応する横断位置Pt(丸印)と、照度閾値Th3(三角印)に対応する横断位置Ptと、が現れる。これは、各横断位置Ptを管理装置14に通知する照度提供装置12の移動方向が異なるためである。すなわち、本例の処理フローでは、照度レベルL4のエリアから照度レベルL2のエリアに移動した照度提供装置12は、照度閾値Th3に対応する横断閾値Tht(三角印)を、照度レベルL2のエリアから照度レベルL4のエリアに移動した照度提供装置12は、照度閾値Th4に対応する横断位置Pt(丸印)を、それぞれ、管理装置14に通知する。したがって、管理装置14は、一つの照度閾値Th*(例えばTh4)に対応する境界線に、他の照度閾値Th*(例えばL3)に対応する境界線と、が重なることを許容する。
管理装置14は、この境界線で囲まれたエリアに照度レベルL*を割り当てることで、日照マップ40を生成する。図5は、図4のマッピング結果から生成される日照マップ40の一例を示す図である。このように、照度提供装置12から管理装置14に対して、横断データ、すなわち、照度レベルL*で区分けされたエリアの境界を示すデータを送信することで、照度提供装置12と管理装置14との通信量を抑えつつ、十分な分解能の日照マップ40を生成できる。
ただし、跨ぎ現象の発生の度に横断データを送信したとしても、日照マップ40の有用性向上には、殆ど寄与しない場合がある。これについて、図6を参照して説明する。図6は、照度の変化の一例を示す図である。図6の例では、車両100は、市街地、森林、市街地、トンネルの順で走行する。
最初の市街地では、検出照度Idは、常に、照度閾値Th4以上である。その後、車両100は、時刻t0からt1において森林の中を走行する。森林の中では、木漏れ日が差し込む日向のエリアと、木陰となる日陰のエリアと、がランダムに発生するため、検出照度Idは、短い間隔で大きく変動する。換言すれば、検出照度Idが照度閾値Th*を跨ぐ跨ぎ現象が、短い間隔で繰り返し発生する。一方で、巨視的に見れば、森林の中では、平均的な照度は、殆ど変わらず、変動の開始時(時刻t0)と終了時(時刻t1)とで、照度も殆ど変化しない。このように、照度が短い間隔で振動状に変動するものの、変動の開始時と終了時とで照度レベルが変化しないエリアを、以下では、「変動エリア」と呼ぶ。太陽光発電への利用の観点から見れば、こうした変動エリア内の明暗の境界が分かったとしても殆ど意味がない。一方で、変動エリアにおいて、跨ぎ現象の発生の度に横断データを管理装置14に送信した場合、通信量が無駄に増加することになる。
また、森林を抜けて市街地に進入すれば、再び、検出照度Idは、照度閾値Th4以上となる。そして、車両100が、時刻t4に、トンネルに進入すると、検出照度Idは、急激に低下し、時刻t5には、照度閾値Th1未満となる。換言すれば、時刻t4~t5の短時間の間に、検出照度Idが照度閾値Th4~Th1を跨ぐ跨ぎ現象が4回発生する。照度が急激に低下したことを把握するためには、この4回の跨ぎ現象のうち最後の跨ぎ現象(すなわち、Th1を跨いだ現象)だけが分かればよく、それ以前の3回の跨ぎ現象(すなわち、Th4,Th3,Th1を跨ぐ現象)について、管理装置14が把握しておくメリットは少ない。
そこで、コントローラ22は、予め、規定の標準時間Tdefを設定しておき、跨ぎ現象が発生した後、この標準時間Tdefを経過するまで、新たな跨ぎ現象が発生しない場合にのみ、横断データを送信する。換言すれば、コントローラ22は、跨ぎ現象が発生した後、標準時間Tdefが経過する前に、再度、跨ぎ現象が発生した場合には、横断データの送信を行わない。かかる構成とすることで、照度提供装置12から管理装置14への通信量をより低減できる。
図7は、こうした横断データの送信処理の流れを示すフローチャートである。コントローラ22は、検出照度Idおよび検出位置Pdを定期的に取得する(S10)。コントローラ22は、得られた検出照度Idから現在の照度レベルL*(以下「現在照度レベルLd」と呼ぶ)を特定し、これを開始照度レベルLsとして記憶装置34に一時記憶する(S12)。開始照度レベルLsは、図6のt0~t1のような変動エリアと、t4~t5のような急変エリアと、を区別するためのパラメータであるが、これについては後述する。続いて、ステップS14では、コントローラ22は、検出照度Idが得られるたびに、当該検出照度Idと、予め設定された複数の照度閾値Th*と、を比較し、跨ぎ現象の有無を確認する(S14)。跨ぎ現象が生じていない場合(S14でNo)には、ステップS10に戻り、ステップS10とステップS12を繰り返す。
検出照度Idが、いずれかの照度閾値Th*を跨ぐ跨ぎ現象が生じている場合(S14でYes)、コントローラ22は、跨がれた照度閾値Th*を横断閾値Thtとして、跨いだ時点の検出位置Pdを横断位置Ptとして、それぞれ、記憶装置34に一時記憶する(S16)。続いて、コントローラ22は、コントローラ22に内蔵されたタイマ(図示せず)をリセットしたうえで、当該タイマによる経過時間の計測を開始する(S18)。コントローラ22は、この経過時間と標準時間Tdefとの比較を行う(S20)。
計測時間が標準時間Tdef未満の場合(S20でNo)、コントローラ22は、再び、検出照度Idおよび検出位置Pdを取得し(S22)、跨ぎ現象の有無を監視する(S24)。検出照度Idが照度閾値Th*を跨ぐ跨ぎ現象が生じた場合(S24でYes)、コントローラ22は、ステップS16に戻り、横断閾値Thtおよび横断位置Ptを更新したうえで、タイマをリセットして、時間計測を再度、開始する(S18)。一方、跨ぎ現象が生じない場合(S24でNo)、コントローラ22は、標準時間Tdefが経過するまで、検出照度Idおよび検出位置Pdの取得(S22)を繰り返す。そして、計測時間が標準時間Tdef以上となれば(S20でYes)、直近で得られた検出照度Idから求まる現在照度レベルLdと、記憶装置34に一時記憶されている開始照度レベルLsと、を比較する(S26)。比較の結果、Ld≠Lsの場合(S26でNo)、コントローラ22は、一時記憶している横断閾値Thtおよび横断位置Ptを含む横断データを、管理装置14に送信する(S28)。一方、Ld=Lsの場合、コントローラ22は、直近の跨ぎ現象は、変動エリアに起因する跨ぎ現象であると判定し、横断データを送信することなく、ステップS10に戻る。
再び、図6を参照して、横断データの送信について説明する。図7のフローに従った場合、時刻t0において跨ぎ現象が発生するため、コントローラ22は、時刻t0時点の検出位置Pdおよび跨いだ照度閾値Th4を、横断位置Ptおよび横断閾値Thtとして記憶装置34に一時記憶する。また、コントローラ22は、最初の跨ぎ現象の直前における照度レベルL4を開始照度レベルLsとして記憶装置34に一時記憶する。
時刻t0以降、標準時間Tdefよりも短い間隔で、跨ぎ現象が繰り返される。図7のフローに従えば、コントローラ22は、跨ぎ現象が発生する度に、記憶装置34に記憶されている横断位置Ptおよび横断閾値Thtを更新する一方で、管理装置14への横断データ送信は行わない。そして、変動エリアが終わる時刻t1から標準時間Tdefが経過した時刻t2になれば、コントローラ22は、その時点での照度レベルL4(すなわち現在照度レベルLd)を、記憶装置34に記憶されている開始照度レベルLsと比較する。本例の場合、現在照度レベルLdと開始照度レベルLsは、いずれも、L4で同じである。そのため、この場合、図7のステップS26でYesとなるため、コントローラ22は、時刻t2では、横断データを送信しない。
また、時刻t4で跨ぎ現象が発生した場合も、コントローラ22は、当該跨ぎ現象の直前における照度レベルL4を開始照度レベルLsとして記憶装置に一時記憶する。一方で、時刻t4以降、時刻t5まで、標準時間Tdefより短い間隔で跨ぎ現象が発生する。この場合、コントローラ22は、跨ぎ現象が発生する度に、記憶装置34に記憶する横断位置Ptと横断閾値Thtとを更新するが、管理装置14への横断データの送信は行わない。そして、最後に跨ぎ現象が発生した時刻t5から標準時間Tdefが経過した時刻t6において、コントローラ22は、現在照度レベルLd=L0と、記憶装置34に記憶されている開始照度レベルLs=L4と、を比較する。この場合、Ld≠Lsであるため、コントローラ22は、直近の跨ぎ現象(すなわち時刻t5の跨ぎ現象)で得られた横断位置Ptおよび横断閾値Thtを含む横断データを、管理装置14に送信する。
なお、時刻t3では、建物の影等に起因して、検出照度Idがわずかに低下しているが、照度閾値Th*を跨がない。そのため、当然ながら、時刻t3でも、横断データは、管理装置14に送信されない。
つまり、図7のフローに従えば、図6の例において、横断データは、時刻t6に1回だけ送信されることになる。このように、横断データの送信回数は、少ないものの、当該横断データは、照度レベルL*で区分けされたエリアの境界を示している。そのため、管理装置14は、照度レベルL*で区分けされたエリアを十分に把握でき、日照マップ40を十分な分解能で生成できる。つまり、本例によれば、データ通信量を抑えつつ、十分な分解能の日照マップ40を生成できる。
ところで、本例では、検出照度Idと照度閾値Th*との比較を行い、検出照度Idが照度閾値Th*を跨ぐ跨ぎ現象が生じたタイミングのみで、横断データを送信している。しかし、検出照度Idと照度閾値Th*との比較を行わず、定期的に得られる検出照度Idと検出位置Pdとのペアを、定期的に送信する形態(以下「定期送信形態」)も考えられる。この定期送信形態でのデータ通信量と、本例におけるデータ通信量と、の比較を図8に示す。
図8において、上段は、検出照度Idの変化を、下段は、データ通信量の変化を、それぞれ示している。また、図8の下段のグラフにおいて、破線は、定期送信形態でのデータ通信量を、実線は、本例におけるデータ通信量を、それぞれ、示している。図8から明らかな通り、定期送信形態では、時間に比例してデータ通信量が増大していく。一方、本例では、跨ぎ現象が生じる時刻t6でのみ、データを送信している。その結果、データ通信量の総量を、定期送信形態に比べて、大幅に低減できることが分かる。
ところで、日照マップ40は、太陽光発電に適したエリアあるいは適さないエリアを特定するために利用されることが多い。そして、図6の時刻t0~t1のように、明暗が頻繁に切り替わる変動エリアは、太陽光発電には適さないエリアといえる。しかし、図7のフローでは、変動エリアの境界については、何らデータを送信しておらず、太陽光発電に適さない変動エリアの境界を管理装置14が把握できない。そこで、横断データに加え、変動エリアの境界を示すデータも送信するようにしてもよい。
具体的には、コントローラ22は、跨ぎ現象が予め規定された標準頻度を超えて頻繁に発生するような照度変動が発生する場合、当該変動が開始した際の検出位置Pdである変動開始位置Psと、当該変動が終了した際の検出位置Pdである変動終了位置Peと、を含む変動エリアデータを、管理装置14に送信してもよい。図6の例によれば、コントローラ22は、時刻t0での検出位置Pdである変動開始位置Psと、時刻t1での検出位置Pdである変動終了位置Peと、を含む変動エリアデータを時刻t2に管理装置14に送信する。
図9は、変動エリアデータの送信処理の流れを示すフローチャートである。コントローラ22は、図7のフローと並行して、図9のフローを実行してもよい。変動エリアデータを送信する際、コントローラ22は、まず、跨ぎ現象の発生回数を示すパラメータKをリセットする(S30)。続いて、コントローラ22は、検出照度Idおよび検出位置Pdを取得したうえで(S32)、跨ぎ現象の有無を確認する(S34)。跨ぎ現象が発生した場合(S34でYes)、コントローラ22は、直近で得られた検出位置Pdを、変動開始位置Psとして記憶装置34に一時記憶したうえで(S36)、パラメータKをインクリメントする(S38)。
続いて、コントローラ22は、タイマをリセットして、時間の計測を開始する(S40)。計測時間が、標準時間Tdefに達しない場合(S42でNo)、コントローラ22は、再び、検出位置Pdおよび検出照度Idを取得し(S44)、跨ぎ現象の有無を確認する(S46)。そして、跨ぎ現象の発生が確認されるたびに(S46でYes)、パラメータKのインクリメント(S38)と、タイマのリセット(S40)と、を行う。
一方、ステップS46で跨ぎ現象が確認できなければ、コントローラ22は、パラメータKおよびタイマをリセットすることなく、ステップS42に進む。そして、最終的に、計測時間が、標準時間Tdefを超過した場合(S42でYes)、コントローラ22は、パラメータKを予め規定していた標準値Kdefと比較する。この標準値Kdefは、2以上の整数であれば、特に限定されない。ただし、標準値Kdefを、照度閾値Th*の個数(図6の例では「4」)以下とした場合、図6の時刻t4~t5のように、検出照度Id*が急低下または急上昇する場所も変動エリアとして検出され得る。こうした問題を避けたい場合には、標準値Kdefを、照度閾値Th*の個数より大きくすればよい。
比較の結果、パラメータK、すなわち、跨ぎ現象の発生回数が、標準値Kdef未満の場合(S48でNo)、コントローラ22は、データを送信することなく、ステップS30に戻る。一方、パラメータKが標準値Kdef以上の場合(S48でYes)、コントローラ22は、直近の検出位置Pdを変動終了位置Peとして記憶装置34に一時記憶する(S50)。そして、コントローラ22は、ステップS36で得られた変動開始位置Psと、ステップS52で得られた変動終了位置Peと、を含む変動エリアデータを、管理装置14に送信する(S52)。
この図9のフローに従えば、図6のt0~t1のように、照度が頻繁に変動する変動エリアの境界位置、すなわち、変動開始位置Psおよび変動終了位置Peを含む変動エリアデータが管理装置14に送信される。そして、これにより、管理装置14は、太陽光発電に適さない変動エリアを日照マップ40に反映させることができる。そして、結果として、管理装置14は、太陽光発電を効率的に行えるルートを、より高い精度で算出できる。
なお、図7,図9のフローでは、跨ぎ現象の発生後、時間の計測を開始し(S18,S40)、標準時間Tdefを経過したか否かを監視している(S20,S42)。しかし、こうした時間を基準とした判断に替えて、車両100の走行距離を基準とした判断を行ってもよい。すなわち、図7,図9のステップS18,S40で、時間ではなく、走行距離の計測を開始し、ステップS20,S42で、走行距離が、予め規定された標準距離に達したか否かを監視してもよい。
ところで、照度レベルL*で区分けされた二つのエリアの境界付近でも、跨ぎ現象が頻繁に発生する。例えば、図5のエリアEa付近では、照度閾値Th4を超える跨ぎ現象と、照度閾値Th4を下回る跨ぎ現象が、頻繁に発生することが予想される。かかる場合において、当該境界付近を、境界ではなく、変動エリアとして認識することは、適当ではない。そこで、こうした境界付近での照度の揺らぎを無視するために、照度閾値Th*に所定のヒステリシス幅を持たせてもよい。
図10は、ヒステリシス幅Hを持たせた場合の照度閾値の一例を示す図である。図10において、実線は、照度が上昇方向に変化する場合に採用される照度閾値を、破線は、照度が下降方向に変化する場合に採用される照度閾値を、それぞれ示している。
図10に示すように、上昇方向に変化する場合は、基準の照度閾値Th1~Th4に対して、H/2を加算した値を、照度閾値としている。また、下降方向に変化する場合は、基準の照度閾値Th1~Th4に対して、H/2を減算した値を、照度閾値としている。かかる構成とすることで、検出照度Idが、一つの照度閾値Th*付近で細かく揺らぐ現象を無視できる。
また、これまでの説明では、跨ぎ現象が発生したタイミングで、照度提供装置12から管理装置14へのデータ送信を行っている。しかし、照度提供装置12の負荷にならない程度であれば、他のタイミングでも、照度に関するデータ(すなわち照度データ)を送信するようにしてもよい。
例えば、コントローラ22は、照度データを管理装置14に送信した後、新たにデータ送信することなく、予め規定された待機時間Twtが経過、または、車両100が予め規定された待機距離Lwtだけ走行した中間報告タイミングに達した場合、跨ぎ現象が発生していなくても、照度データの一種である中間データを管理装置14に送信してもよい。中間データは、例えば、中間報告タイミング時点での検出位置Pdと、中間報告タイミングまでに得られた検出照度Idの代表値または中間報告タイミング時点での検出照度Idと、を含む。ここで、検出照度Idの代表値とは、前回のデータ送信から中間報告タイミングまでに得られた複数の検出照度Idを代表する値であり、例えば、平均値、中央値、最頻値等である。
図11は、中間データの送信処理の流れを示すフローチャートである。この図11のフローは、図7のフローと並行して実行される。コントローラ22は、まず、タイマをリセットして、経過時間の計測を開始する(S60)。計測開始後、コントローラ22から管理装置14に対して、照度に関するデータ、すなわち、横断データ、変動エリアデータ、および、中間データのいずれかが送信された場合(S62でYes)、コントローラ22は、ステップS60に戻り、タイマをリセットしたうえで、経過時間の計測を再度開始する。一方、データ送信を行うことなく、経過時間が待機時間Twtに達すれば(S62でNo、S64でYes)、コントローラ22は、その時点の検出位置Pdを示す情報、および、検出照度Idを示す情報を含む中間データを管理装置14に送信する(S66)。このように、長時間、データ送信が無い場合には、跨ぎ現象が発生していなくても、照度に関するデータを送信することで、日照マップ40をより高精度に生成することができる。
なお、図11のフローでは、前回のデータ送信から、待機時間Twt経過したタイミングを中間報告タイミングとし、中間データは、中間報告時における検出照度Idを含んでいる。ただし、当然ながら、図11のフローは、待機距離Lwtだけ走行したタイミングを中間報告タイミングとし、中間データは、中間報告までに得られる複数の検出照度Idの代表値を含むように変更されてもよい。
また、これまで説明した横断データ、変動エリアデータ、中間データは、照度および位置に関する情報を含んでいる。しかし、横断データ、変動エリアデータおよび中間データは、照度および位置に関する情報に加え、さらに、車両100の走行ルートを示す情報を含んでもよい。
例えば、車両100が、図12の位置P1から、位置P2、位置P3を経由して位置P4まで走行する場合を考える。図12の例では、位置P1から位置P2までは、照度レベルL4であり、位置P2から位置P3は、照度レベルL3であり、位置P3から位置P4までは照度レベルL4であるとする。したがって、位置P2,位置P3において、跨ぎ現象が発生し、横断データを送信することになる。この横断データは、位置P2、位置P3における位置および照度に関する情報に加えて、車両100の走行ルートに関する情報を含んでもよい。すなわち、位置P2において送信する横断データは、位置P1から位置P2までの走行ルートを示す情報を含み、位置P3において送信する横断データは、位置P2から位置P3までの走行ルートを示す情報を含んでもよい。かかる構成とすることで、管理装置14は、位置P1から位置P2までの経路上は、照度レベルL4であり、位置P2から位置P3までの経路上は、照度レベルL3であることが分かる。そして、これにより、日照マップ40の精度をより向上できる。
また、横断データとして、横断位置Ptおよび横断閾値Thtに加えて、さらに、雨滴センサ20での検知結果を送信してもよい。雨滴センサ20は、上述した通り、ウィンドシールドに付着する雨滴の有無を検知するセンサである。この雨滴センサ20の検知結果を送信することで、管理装置14は、跨ぎ現象の発生の原因をある程度推測できる。すなわち、検出照度Idが照度閾値Th*を跨ぐ跨ぎ現象が発生する原因には、時間の経過ととともに進む太陽の動き、日陰を生み出す遮蔽物、および、天候の変化がある。このうち、太陽の動きは、横断データが送信される時刻から判断できる。また、雨滴センサ20の検知結果を管理装置14に送信すれば、管理装置14は、天候の変化が発生したか否かをある程度判断できる。そして、これにより、跨ぎ現象の原因が、太陽の動き、遮蔽物、天候のいずれにあるか、をある程度、推測できる。そして、この推測結果は、今後の日照マップ40の生成に利用することができるため、日照マップ40の精度を向上できる。
また、これまでの説明では、横断データとして、照度レベルL*で区分けされたエリアの境界点を示すデータを管理装置14に送信していた。かかる形態は、照度提供装置12、ひいては、車両100の個数が多い場合には、図4に示すように多数の境界点が得られるため、これらの点を繋ぎ合わせることで、エリアの境界線が得られる。しかし、照度提供装置12、ひいては、車両100の個数が少ない場合には、得られる境界点の数も少なくなり、エリアの境界線を把握することが難しくなる。このように、照度提供装置12が少ない場合には、境界点を示す情報だけでなく、さらに、別の情報も送信することが求められる。
そこで、照度提供装置12は、自身も含む複数の照度提供装置12の粗密に応じて、その動作モードを切り替えるようにしてもよい。例えば、照度提供装置12は、その動作モードとして、検出照度Idと照度閾値Th*との比較結果に応じて横断データを送信する第一モードと、照度に関するデータを第一モードに比べてより多量に送信する第二モードと、を有してもよい。この第一モードと第二モードとの具体的な内容は、適宜、変更することができる。例えば、第二モードは、第一モードに比べて、送信回数を増やすモードでもよい。また、別の形態として、第二モードは、第一モードに比べて、1回に送信するデータ量が多いモードでもよい。
図13は、第一モードと第二モードとの組み合わせの一例を示す表である。この図13の第一組み合わせのように、第一モードは、照度閾値Th*を跨いだタイミングで、横断データとして、横断位置Ptおよび横断閾値Thtを送信し、第二モードでは、標準時間Tdefよりも短いサンプリングタイミングごとに、検出位置Pdおよび検出位置Pdを送信してもよい。また、図13の第二組み合わせのように、第一モードおよび第二モードともに、照度閾値Th*を跨いだタイミングで横断データを送信するものの、第二モードでは、横断位置Ptおよび横断閾値Thtに加えて、さらに、走行ルートも、横断データとして送信するようにしてもよい。
そして、照度提供装置12は、自身も含む複数の照度提供装置12の密度が十分に高いと推測される場合には、第一モードで動作し、照度提供装置12の密度が十分に高くないと推測される場合には、第二モードで動作するようにしてもよい。照度提供装置12の粗密は、時間帯、場所、および、管理装置14からの指示の少なくとも一つに基づいて判断してもよい。例えば、照度提供装置12の密度は、人の活動量が少ない早朝には低く、通勤車両が多くなる通勤時間帯には、高くなると推測できる。また、照度提供装置12の密度は、車両100の絶対数が多い都市部では高くなり、田舎では低くなると推測できる。したがって、照度提供装置12は、時間帯や車両位置から、照度提供装置12の粗密をある程度推測できる。また、照度提供装置12は、複数の照度提供装置12と通信しているため、場所ごとの照度提供装置12の粗密を高い精度で判断できる。そこで、管理装置14において、照度提供装置12の密度を判断し、その密度に応じた動作モードを各照度提供装置12に指示してもよい。
かかる構成とすることで、状況に応じて、日照マップ40の生成に必要なデータを送信することができる。なお、これまでの説明では、動作モードとして、第一モードと第二モードのみを挙げているが、照度提供装置12は、より多数の動作モードを有してもよい。例えば、照度提供装置12は、照度閾値Th*を跨いだタイミングで横断位置Ptおよび横断閾値Thtを送信する第一モードと、第一モードと同じタイミングで横断位置Ptおよび横断閾値Thtに加えてさらに走行ルートを送信する第二モードと、サンプリングタイミングごとに検出照度Idおよび検出位置Pdを送信する第三モードと、を有してもよい。
なお、ここまで説明した構成は、一例であり、照度提供装置12のコントローラ22が、跨ぎ現象が発生した際の検出位置Pdを示す情報と、跨ぎ現象が発生した際の検出照度Idを示す情報と、を含む横断データを、管理装置14に送信するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、これまでの説明では、照度閾値Th*を、4つ設けているが、照度閾値Th*は、1以上であれば、その個数は、特に限定されない。また、照度提供装置12は、跨ぎ現象が発生した場合、標準時間Tdefの経過を待つことなく、即座に、横断データを送信してもよい。
10 照度収集システム、12 照度提供装置、14 管理装置、16 位置センサ、18 照度センサ、20 雨滴センサ、22 コントローラ、32 プロセッサ、34 記憶装置、36 通信I/F、40 日照マップ、62 プロセッサ、100 車両。
Claims (10)
- 車両に搭載され、車外の照度を検出照度として検出する照度センサと、
前記車両に搭載され、前記車両の位置を検出位置として検出する位置センサと、
前記照度に関する閾値である照度閾値を1以上記憶し、前記検出照度が1以上の前記照度閾値のうちの一つの前記照度閾値を跨ぐ跨ぎ現象の有無を監視するコントローラと、
を備え、前記コントローラは、前記跨ぎ現象が発生した際の前記検出位置を示す情報と、前記跨ぎ現象が発生した際の前記検出照度を示す情報と、を含む横断データを、車外の管理装置に送信する、
ことを特徴とする照度提供装置。 - 請求項1に記載の照度提供装置であって、
前記コントローラは、
前記跨ぎ現象が発生した後、規定の標準時間が経過するまで、または、前記車両が規定の標準距離を走行するまで、新たな跨ぎ現象が発生しない場合に、前記横断データを前記管理装置に送信し、
前記跨ぎ現象が発生した後、前記標準時間が経過する前、または、前記車両が前記標準距離を走行する前に、新たな跨ぎ現象が発生した場合には、前記横断データを前記管理装置に送信しない、
ことを特徴とする照度提供装置。 - 請求項1または2に記載の照度提供装置であって、
前記跨ぎ現象が予め規定された標準頻度を超えて頻繁に発生するような照度変動が生じた場合、前記コントローラは、前記照度変動が開始した際の前記検出位置である変動開始位置と、前記照度変動が終了した際の前記検出位置である変動終了位置と、を含む変動データを前記管理装置に送信する、
ことを特徴とする照度提供装置。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の照度提供装置であって、
前記コントローラは、照度に関するデータを前記管理装置に送信した後、新たにデータ送信することなく、予め規定された待機時間が経過、または、前記車両が予め規定された待機距離だけ走行した中間報告タイミングに達した場合、前記中間報告タイミング時点での前記検出位置、および、前記中間報告タイミングまでに得られた前記検出照度の代表値または前記中間報告タイミング時点での前記検出照度を、前記管理装置に送信する、
ことを特徴とする照度提供装置。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の照度提供装置であって、
さらに、前記車両に搭載され、ウィンドシールドに付着する雨滴を検出する雨滴センサを備え、
前記横断データは、前記跨ぎ現象が発生した際の前記雨滴センサの検出結果を含む、
ことを特徴とする照度提供装置。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の照度提供装置であって、
前記横断データは、さらに、前回跨ぎ現象が発生してから、今回跨ぎ現象が発生するまでの前記車両の走行ルートを含む、
ことを特徴とする照度提供装置。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の照度提供装置であって、
前記コントローラは、複数の動作モードの中から状況に応じて選択された一つの動作モードで動作し、
前記複数の動作モードは、前記跨ぎ現象の発生時に前記横断データを送信する第一モードと、照度に関するデータを前記第一モードに比べてより多量に送信する第二モードと、を含む、
ことを特徴とする照度提供装置。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の照度提供装置であって、
前記コントローラは、時間帯、車両位置、および、前記管理装置からの指示、の少なくとも一つに基づいて、前記複数の動作モードから一つの動作モードを選択する、
ことを特徴とする照度提供装置。 - それぞれが車両に搭載された複数の照度提供装置と、
前記複数の照度提供装置から送信された照度に関するデータを管理する管理装置と、
を備え、前記照度提供装置は、
前記車両に搭載され、車外の照度を検出照度として検出する照度センサと、
前記車両に搭載され、前記車両の位置を検出位置として検出する位置センサと、
前記照度に関する閾値である照度閾値を1以上記憶し、前記検出照度が1以上の前記照度閾値のうちの一つの前記照度閾値を跨ぐ跨ぎ現象の有無を監視するコントローラと、
を備え、前記コントローラは、前記跨ぎ現象が発生した際の前記検出位置を示す情報と、前記跨ぎ現象が発生した際の前記検出照度を示す情報と、を含む横断データを、前記管理装置に送信する、
ことを特徴とする照度収集システム。 - 請求項9に記載の照度収集システムであって、
前記管理装置は、前記横断データに含まれる前記検出位置を、跨いだ前記照度閾値で分類してマッピングし、同じ照度閾値に対応する前記検出位置を繋げることで、照度レベルで区分けされた日照マップを生成する、
ことを特徴とする照度収集システム。
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