JP4580735B2

JP4580735B2 - 車両端末および情報提供システム

Info

Publication number: JP4580735B2
Application number: JP2004334094A
Authority: JP
Inventors: 博光加藤; 雅章稲葉; 明俊志村; 岳生相薗
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2004-11-18
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2024-11-18
Also published as: JP2006146465A

Description

本発明は、自動車に搭載する車載端末、および、これと通信するサーバでの情報提供方法に関し、特に自動車から排出される二酸化炭素（ＣＯ_２）を抑制するルートガイドを行う車載端末および情報提供方法に関する。

昨今、大気汚染防止や地球温暖化防止などの環境対策の必要性が一層強く求められている。特に、二酸化炭素（ＣＯ_２）をはじめとする温室効果ガスの増加が懸念されるようになっており、これらの排出量を抑制する地球温暖化対策として環境税の導入や排出権取引などが検討されている。また、ＣＯ_２は基本的には燃料に含まれる炭素の量に比例して排出されるため、ＣＯ_２の排出を抑制することは燃料の消費を抑えることにもつながり、省燃費という観点からコスト低減対策としての意義も大きいと考えられる。

これらの課題に対する従来技術として、例えば特許文献１（特開２００３−３１６８８４号公報）では、経路案内を受けなかった場合に最も通りやすい経路を通った場合の推定排出量と、実際に経路案内を受けて走行した際の排出量を比較し、排出ガス中に含まれる有害物質の削減効果を算出する手段を備えた有害物質削減量算定システムについて記載されている。

特開２００３−３１６８８４号公報

かかる従来技術においては次のような問題がある。

すなわち、特開２００３−３１６８８４号では距離最小や時間最小となる経路案内によるＣＯ_２削減効果は提供してくれるが、ＣＯ_２排出量が少ない経路の案内をする方法については記載されていない。

本発明の目的は、有害物質の排出、特にＣＯ_２の排出を抑制できるルート案内を実施する手段を提供することにある。

前記目的は、各車の車両情報、特に燃料消費量から有害物質排出量を換算算出して得られた算出結果を、各車から直接若しくは中継局を経由し通信手段を介して位置・時刻とともに収集し、位置情報をもとに地図上に統計処理した有害物質排出量をマッピングすることにより達成される。

また、前記目的は、前記統計処理にて、前記車両情報を車種毎に分類して処理することにより達成される。

また、前記目的は、前記車載端末より二地点を結ぶ経路生成を指示されたときに、前記地図上にマッピングされた前記統計処理結果を経路の重みとみなしたときの最短経路を求め、該最短経路を該車載端末に通知することにより達成される。

また、前記目的は、前記サーバに記憶されている前記地図の情報をダウンロードする手段と、二地点を結ぶ経路生成を指示する手段と、該地図上にマッピングされた前記統計処理結果を経路の重みとみなしたときの最短経路を求める手段と、該最短経路を表示する手段とを車載端末が有することにより達成される。

また、前記目的は、当該車両の前記車両情報から算出された有害物質排出量と、当該車両の経路から算出される目標排出量との差から、排出可能残量を得て、少なくとも該排出可能残量を表示する表示部を車載端末が有することにより達成される。

本発明によれば、ＣＯ_２の排出を抑制する経路情報を提供することが可能となる。ＣＯ_２の排出は燃料消費に比例すると考えられるので、ＣＯ_２削減、すなわち燃費向上・燃料コスト削減につながる。また、収集したＣＯ_２排出量実績値を炭素税課税や排出権取引などに活用することも可能となる。

以下、本発明を車載ナビゲーションシステムに利用した実施の形態を、図面を用いて説明する。

図１は本発明による車載端末とサーバとの連係の全体システム構成を示すブロック図である。本発明による全体システムは、大きくは自動車１０１に搭載された車載端末１０２と、車載端末１０２と通信ネットワーク１２０を介して情報のやり取りを行うサーバ１２１から構成される。車載端末１０２は自動車１０１内でエンジンやブレーキ等の機器を制御する電子制御ユニットＥＣＵ１０３ａ，１０３ｂ，・・・，１０３ｎ間でやり取りされている車両情報を車内ネットワーク１０４経由で収集する。

車載端末１０２は、収集条件テーブル１０５に記載されている収集条件に従って車両情報を収集する車両情報収集部１０６と、ＧＰＳ１０９、リアルタイムクロック（ＲＴＣ）１１０からそれぞれ位置情報、時刻情報を取得して車両情報を端末車両ＤＢ１１１に格納する車両情報蓄積部１１２と、端末車両ＤＢ１１１内の車両情報やナビゲーション時の経路情報を基地局１１９および通信ネットワーク１２０を介してサーバ１２１と送受信する車載通信部１１４と、経路情報を処理してナビゲーション画面を表示部１１７に表示する経路処理部１１６と、燃料噴射量からＣＯ_２排出量を演算し排出状況を表示部１１７に表示する排出量演算部１１８とから構成される。基地局１１９は通行料を課金するＥＴＣゲートウェイと同等のタイプのものでも良い。

一方、サーバ１２１は、車載端末１０２の車載通信部１１４と通信を行うサーバ通信部１２２と、車載端末１０２から取得した車両情報を格納するサーバ車両ＤＢ１２３と、サーバ車両ＤＢ１２３の情報と地図ＤＢ１２４の地図情報をもとに地図上に経路毎の排出量実績値をマッピングする排出量マップ生成部１２５と、ＣＯ_２の排出量が最小となる経路を探索する経路生成部１２６とから構成される。

図２は車載端末１０２のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。車載端末１０２は、図１に示した車両情報収集部１０６、車両情報蓄積部１１２、車載通信部１１４、経路処理部１１６、排出量演算部１１８を機能として持ったプログラムを格納しているＲＯＭ２０１と、このプログラムをロードして実行するＣＰＵ２０２と、プログラム実行に必要な一時記憶領域を提供するＲＡＭ２０３と、外部記憶領域としてＨＤＤ２０４を持つ。さらに、外部インターフェースとして、携帯無線通信網を介してサーバ１２１とデータ通信を行うための携帯データ通信カード２０５、無線ＬＡＮアクセスポイントを介してデータ通信を行うための無線ＬＡＮ通信カード２０６、車内ネットワークとしてのＣＡＮ（Controller Area Network）からの情報を収集するためのＣＡＮインターフェース２０７、ユーザから目的地などの設定を可能とする入力インターフェースとしてのボタン２０８を持つ。前述の収集条件テーブル１０５および端末車両ＤＢ１１１はＨＤＤ２０４の中に格納され、ＣＰＵ２０２からアクセスされる。その他、前述のＧＰＳ１０９、ＲＴＣ１１０、表示部１１７が含まれる。車両情報収集部１０６はＣＡＮインターフェース２０７を介してＥＣＵ１０３から発信されるＣＡＮデータを収集することになる。

図３はサーバ１２１のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。サーバ１２１は、図１に示したサーバ通信部１２２、排出量マップ生成部１２５、経路生成部１２６を機能として持ったプログラムをロードして演算実行するＣＰＵ３０１、プログラムの一時記憶領域として利用されるＲＡＭ３０２、外部記憶領域として利用されるＨＤＤ３０３、通信ネットワーク１２０との接続ポイントとなるネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）３０４、ディスプレイ３０６に画面を表示するインターフェースとなるビデオカード３０５、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＡＭなどの媒体にアクセスするための外部記憶ディスク３０７、ユーザによる入力インターフェースとなるキーボード３０８およびマウス３０９から構成される。前記プログラムは外部記憶ディスク３０７に記録されたものをそのまま実行しても、一旦、ＨＤＤ３０３にインストールして、その後、ＨＤＤ３０３上のプログラムを実行しても良い。

図４は、車載端末１０２にて車両情報を収集して蓄積する際の処理フローを説明する図である。まず、ＥＣＵ１０３が発信する車両情報を車両情報収集部１０６が車内ネットワーク１０４から取得する（ステップ４０１）。

図５は、車両情報収集部１０６が実際に取得するＣＡＮデータの一例の概略構造を示す図である。ＣＡＮデータはＣＡＮＩＤ５０１をヘッダーに持ち、エンジン回転数５０３や燃料噴射量５０４などの車両情報をパッキングしてデータフィールド５０２に格納している。ＣＡＮデータは他に、データフレームの開始を示すＳＯＦ５１１、フィールドのデータ長を表すコントロール５１２、フレームの送信エラーチェックをおこなうＣＲＣ５１３、送達確認情報を表すＡＣＫ５１４、フレームの終了を示すＥＯＦ５１５を含む。

このようなＣＡＮデータは例えば１０ミリ秒などの一定周期毎に車内のＥＣＵ１０３から車内ネットワーク１０４であるＣＡＮ上に同報される。車両情報収集部１０６は収集条件テーブル１０５からＣＡＮデータの収集条件を取得し、この条件に基づいてＣＡＮデータを収集する。図６は、ＣＡＮデータの収集条件を示す収集条件テーブル１０５の構造の一例を示す図である。収集条件テーブル１０５は、通番６０１、ＣＡＮＩＤ６０２、必要な車両情報がどこにパッキングされているかを指定する開始ビット６０３および終了ビット６０４、取得したビット列を意味のある値に変換する変換式６０５、保守時に取得しようとしているデータの内容を理解できるように補足情報を記載する備考６０６からなる。例えば、図６の例では、通番６０１が「１」の「燃料噴射量」データはＣＡＮＩＤ６０２「１２３」のＣＡＮデータ中の１９ビット目から２６ビット目までの８ビットのデータとして格納されており、変換式６０５「ｉｔｏｆ（）」によって２進数から実数の値に変換される。

このようにして収集された車両情報は、車両情報蓄積部１１２がＧＰＳ１０９から取得した位置情報およびＲＴＣ１１０から取得した時刻情報とともに端末車両ＤＢ１１１に格納する（ステップ４０２）。

図７は、ステップ４０２にて収集・蓄積された端末車両ＤＢ１１１のデータ構造の一例を示す図である。端末車両ＤＢ１１１は時刻７０１、位置情報としての緯度７０２、経度７０３、収集した車両情報を格納する収集データ７０４の各領域を持つテーブルとして表される。時刻７０１欄の値は前半が日付、後半が１０ミリ秒単位まで含めた時刻を表し、例えば「２００４０７１８１００８２３０１」は「２００４年７月１８日１０時０８分２３．０１秒」を意味する。緯度９０２、経度９０３欄の値はそれぞれ度・分・秒を表し、例えば緯度７０２の「３５：３９：２９．１」は「北緯３５度３９分２９．１秒」を表す。収集データ７０４欄には収集条件に従って収集したデータを記載していく。

図８は、車載端末１０２とサーバ１２１の間の通信処理フローを示す図である。まず車載通信部１１４とサーバ通信部１２２との間で暗号通信路を確立する（ステップ８０１）。暗号通信に用いる暗号鍵は事前に車載端末１０２とサーバ１２１で共有しておいても良いし、暗号通信路確立時にその場で安全に鍵共有しても良い。暗号通信路確立方式としてはＳＳＬやＩＰＳｅｃが代表的である。この後、端末車両ＤＢ１１１にある車両情報を車両ＩＤと組み合わせてサーバ通信部１２２に送信する（ステップ８０２）。サーバ通信部１２２は、受信したデータからサーバ車両ＤＢ１２３の車両情報１２０３欄に車両情報を追加する（ステップ８０３）。

図９は、サーバ車両ＤＢ１２３のデータ構造を表す図であり、管理している車両毎に車両ＩＤ９０１と車両情報９０３を蓄積管理している。

収集された燃料噴射量は燃料消費量として、排出量マップ生成部１２５にてＣＯ_２排出量に変換され、地図上にマッピングされる。

図１０は、収集した車両情報を基にＣＯ_２排出量マップを生成する処理を表すフローチャートである。まず燃料消費量をＣＯ_２排出量に変換する（ステップ１００１）。ＣＯ_２排出量は、排出量（ｋｇＣＯ_２）＝燃料消費量×単位発熱量×排出係数、によって求めることができ、単位発熱量および排出係数は燃料の種類によって典型的な値が公知となっている。例えば、ガソリンの場合、単位発熱量は３４．５［ＭＪ／Ｌ］、排出係数は０．０６７１［ｋｇＣＯ_２／ＭＪ］である。次に地図ＤＢ１２４のリンク情報を基に車両情報をリンク毎に分割する（ステップ１００２）。

図１１は、地図ＤＢ１２４に格納されている地図情報を表すイメージ図である。ここで、地図ＤＢ１２４内では、ノード１１０１とリンク１１０２で表されるグラフとして記述しているものと考える。

図１２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、図１４に示される地図ＤＢに格納されているノード情報、リンク情報のデータ構造および各リンク毎のＣＯ_２の平均排出量を表す図であり、（Ａ）は、各ノード情報として、ノードＩＤ１２０１、ノード１１０１の位置情報としての緯度１２０２、経度１２０３を示すテーブル、（Ｂ）は、各リンク情報として、リンクＩＤ１２０４、リンク１１０２の両端ノードを表す始点ノードＩＤ１２０５、終点ノードＩＤ１２０６を示すテーブル、（Ｃ）は、リンクＩＤ１２０４とＣＯ_２の平均排出量１２０７を格納している。ここで、平均排出量１２０７は車種毎に分類して格納できるようになっている。

図１２（Ｃ）では軽自動車１２０８ａ、普通乗用車１２０８ｂ、２トントラック１２０８ｃといった車種で分類しているが、分類の仕方はこれに限らない。さらに、平均排出量１２０７はそれぞれ順方向と逆方向があり、始点ノードから終点ノードに向かう方向を順方向として、この方向に移動した際に排出されたＣＯ_２量の平均値を順方向に、逆方向に移動した際に排出されたＣＯ_２量の平均値を逆方向の欄に記録する。

車両情報は位置情報を含んでいるので、ステップ１００２では各車両情報がどのリンク１１０２上で発生したものか分類し、分割する。例えば、初期状態の位置で、どのリンク１１０２上に存在しているかを一度確定することによって、あとは移動によるノード１１０１での分岐を追跡していくことで収集した車両情報がどのリンク１１０２上で発生したものかを把握することができる。このとき時間ごとの位置情報に基づき移動方向を確認し、リンク情報として順方向か逆方向のどちらに属するかデータを分類する（ステップ１００３）。分類された排出量データを地図ＤＢ１２４内の該当リンク情報の欄にリンク１４０２上での排出量合計値を追加勘案し平均値を求める（ステップ１００４）。具体的には、例えば前回までのｎ回の排出量計測値の合計がＸで、今回の排出量計測値がＹであった場合、更新後の平均値は（Ｘ＋Ｙ）／（ｎ＋１）で表される。

上記のようにＣＯ_２排出量マップを生成しておくことによってＣＯ_２排出量が最小となる経路を算出することができる。まずサーバ１２１内の経路生成部１２６が経路を生成する場合について述べる。

図１３は、ＣＯ_２最小経路の生成をサーバで行う場合の処理を示すフローチャートである。まず現在地と目的地の位置を車載端末１０２で指定する（ステップ１３０１）。現在地はＧＰＳ１０９によって、目的地は、例えば、ボタン２０８によるユーザ入力によって指定可能である。取得した現在地と目的地の位置情報とＣＯ_２最小経路生成要求を車載通信部１１４、サーバ通信部１２２経由でサーバ１２１の経路生成部１２６に送信する（ステップ１３０２）。経路生成部１２６では平均排出量をリンク１４０２の重みとした現在地−目的地の二点間最短経路問題を解く（ステップ１３０３）。最短経路問題は著名な解法であるダイクストラ法を用いることによって解くことができる。求められた最短経路、すなわちＣＯ_２最小経路は車載端末１０２の経路処理部１１６に送信され（ステップ１３０４）、経路処理部１１６が経路を地図情報として表示部１１７に表示する（ステップ１３０５）。

図１４は、ＣＯ_２最小経路を表示しているナビゲーション画面およびＣＯ_２メータ表示画面の一例を表す図である。表示部１１７のナビゲーション表示領域１４０１には地図情報としてＣＯ_２最小経路１４０２が表示される。車両イメージ１４０３は車両の現在位置を示している。このとき経路上で現在地までに排出したＣＯ_２量を視覚的に把握可能とするためにＣＯ_２メータ画面１４１７を合わせて表示することも可能である。

ＣＯ_２メータには満タン目盛１４１１、注意目盛１４１２、計画排出量を示す計画排出量目盛１４１３、計測最終点目盛１４１４が記載されている。計測針１４１５は満タン目盛１４１１から出発し、時計周りに動いて減少を表す。計測針１４１５は経路設定がされた時点で満タンを指示し、目的地に計画通りの排出量で到着した場合に計画排出量１４１３を指示する。経路途中でも該当地点までの計画値と実績値を比較できるように計画値を参照線１４１６にて示している。計測針１４１５が参照線１４１６より上方に指示されているときは計画よりも良好なＣＯ_２排出抑制が達成されていることを表す。

図１５は、ＣＯ_２最小経路の生成を車載端末で行う場合の処理のフローチャートを示す図である。まずサーバ１２１の排出量マップ情報を含む地図ＤＢ１２４の情報を車載端末１０２の経路処理部１１６に事前にダウンロードする（ステップ１５０１）。この後、現在地と目的地の位置を車載端末１０２で指定する（ステップ１５０２）。このステップ１５０２は前述のステップ１３０１と同様である。次に経路処理部１１６にて平均排出量をリンク１４０２の重みとした二点間の最短経路問題を求め（ステップ１５０３）、得られた経路を表示部１１７に表示する（ステップ１５０４）。ステップ１５０４は前述のステップ１３０５と同様である。ＣＯ_２最小経路の生成を車載端末で行う場合は、サーバ１２１の排出量マップ情報を含む地図ＤＢ１２４の情報をダウンロードして使用するものであるから、適当な周期でダウンロードをして、データをアップデートしておくことが必要であることは、当然である。

本発明によるＣＯ_２排出量管理サービスシステムの全体の機能構成を示すブロック図である。車載端末のハードウェア構成図である。サーバのハードウェア構成図である。車載端末において車両情報を収集・蓄積する処理を表すフローチャートである。車内ネットワークとしてのＣＡＮ上を流れるデータの構造を表す図である。車両情報の収集条件を設定している収集条件テーブルのデータ構造を表す図である。端末車両ＤＢのデータ構造を表す図である。車両情報を車載端末からサーバに送信する際の処理を表すフローチャートである。サーバ車両ＤＢのデータ構造を表す図である。収集した車両情報を基にＣＯ_２排出量マップを生成する処理を表すフローチャートである。地図ＤＢに格納されている地図情報を表すイメージ図である。（Ａ）は地図ＤＢに格納されているノード情報、（Ｂ）はリンク情報のデータ構造、（Ｃ）は各リンク毎のＣＯ_２の平均排出量を表す図である。ＣＯ_２最小経路の生成処理をサーバで行う場合のフローチャートである。ＣＯ_２最小経路を表示しているナビゲーション画面およびＣＯ_２メータ表示画面を表す図である。ＣＯ_２最小経路の生成処理を車載端末で行う場合のフローチャートである。

符号の説明

１０１…自動車、１０２…車載端末、１０３…ＥＣＵ、１０９…ＧＰＳ、１１０…リアルタイムクロック、１１９…基地局、１２０…通信ネットワーク、１２１…サーバ、５０２…ＣＡＮデータフィールド、９０１…車両ＩＤ、１１０１…ノード、１１０２…リンク、１４０１…ナビゲーション表示エリア、１４０２…ＣＯ_２最小経路、１４０３…車両現在位置マーク、１４１１…満タン目盛、１４１２…注意目盛、１４１３…計画目標値目盛、１４１４…計測最終点目盛、１４１５…計測針、１４１６…参照線、１４１７…ＣＯ_２メータ表示エリア。

Claims

自動車に搭載された車載端末と、該車載端末と通信ネットワークを介して情報のやり取りを行うサーバから構成される情報提供システムにおいて、
前記車載端末は表示部を備え、
自動車内の機器を制御する電子制御ユニット間でやり取りされている車両情報を所定の収集条件に従って車内ネットワーク経由で収集し、自車が排出する有害物質の排出量を演算した結果を、位置・時刻とともに車両情報として前記サーバに送信し、
前記有害物質排出量と、当該車両の経路から算出される目標排出量との差から排出可能残量を得て、少なくとも当該排出可能残量を前記表示部に表示し、
前記サーバは、前記位置情報をもとに、前記有害物質排出量を統計処理して地図上にマッピングする、
ことを特徴とする情報提供システム。
前記車両情報が自車の車種に関する情報を含み、前記統計処理は、前記車両情報を車種毎に分類して処理する請求項１記載の情報提供システム。
前記サーバは、前記車載端末より二地点を結ぶ経路生成を指示されたときに、前記地図上にマッピングされた前記統計処理結果を経路の重みとみなしたときの最短経路を求め、該最短経路を該車載端末に通知する請求項１記載の情報提供システム。
複数の自動車のそれぞれの車載端末が自車内の機器を制御する電子制御ユニット間でやり取りされている車両情報を所定の収集条件に従って車内ネットワーク経由で収集し、自車が排出する有害物質の排出量を演算した結果を、位置・時刻とともに車両情報としてサーバに送信し、前記サーバは、前記位置情報をもとに、前記有害物質排出量を統計処理して地図上にマッピングする情報提供システムを構成する情報提供システムに適用できる車載端末であって、
前記車載端末は、前記サーバに記憶されている前記地図の情報をダウンロードする手段と、二地点を結ぶ経路生成を指示する手段と、該地図上にマッピングされた前記統計処理結果を経路の重みとみなしたときの最短経路を求める手段と、該最短経路を表示し、自車の車両情報から算出された前記有害物質排出量と、当該車両の経路から算出される目標排出量との差から、排出可能残量を得て、少なくとも該排出可能残量を表示する表示部を有することを特徴とする車載端末。