JP5992012B2 - エネルギーマネージメント装置 - Google Patents

Description

本発明は、化石燃料および電力などの異なるエネルギー源で駆動される複数の車両機器を有するハイブリッド車両のエネルギー消費を管理するエネルギーマネージメント装置に関する。

化石燃料および電力などの異なるエネルギー源で駆動される複数の車両機器を有する、いわゆるハイブリッド車両は、走行に必要とするエネルギーの消費量を抑えるために、種々の動作モードを備えている。

動作モードとしては、たとえば、車両に備えられたエンジンが出力する動力のみを動力源にして走行するモード、車両に備えられたモータが出力する動力のみを動力源にして走行するモード、エンジンおよびモータの双方の出力を合成した動力を動力源にして走行するモード、ならびに、エンジンの出力を、別途車両に備えられた発電機に入力して発電を行い、発電された電力でモータを駆動させて走行するモードなどがある。

ハイブリッド車両において、外部から車両にエネルギー源を補給する方法が、化石燃料を用いる方法に限定されている場合、化石燃料の消費量が、ユーザに対する直接的な金銭の負担になる。したがって、ハイブリッド車両における化石燃料の消費率を最小限に抑制するための技術が提案されている。

化石燃料を用いる方法以外の方法で、外部から車両にエネルギー源を補給することができる車両もある。たとえば、エネルギー源として、外部から電力を直接補給することが可能な車両、いわゆるプラグインハイブリッド車両がある。

走行距離に対する化石燃料および電力のコストを考えると、エネルギー源として電力を用いた方が圧倒的に安価であり、ユーザの金銭的な負担を減らすためには、化石燃料を極力用いない方がよい。したがって、プラグインハイブリッド車両においても、化石燃料の消費率を最小限に抑制することが検討されている。

ハイブリッド車両における化石燃料の消費率を最小限に抑制するための技術が、たとえば特許文献１および特許文献２に開示される。特許文献１に開示されるハイブリッド車両の制御装置は、目的地までの走行経路を複数の区間に分割し、分割した区間（以下「分割区間」という）ごとに車両の制駆動力指令値を予め設定し、化石燃料の利用効率を表す効率指標を設定する。制御装置は、車速、制駆動力指令値および効率指標に基づいて、効率指標が大きいほど、バッテリへの充電量を少なくする、つまりエンジンの出力を積極的に用いて走行するように、エンジンおよびモータの運転点を決定する。

特許文献２に開示されるハイブリッド車両の駆動制御システムは、最適かつドライバーの運転嗜好を妨げることがない運転スケジュールを設定するために、ドライバーの過去の運転特性を加味した走行パターンを予測して、適切な運転スケジュールを設定する。

特許第３６２４８３９号公報 特許第３９３３０５６号公報

ハイブリッド車両を含め、車両の前後方向の運動は、エンジンおよびモータなどが発生する駆動力と、路面の状況および車両の車両諸元に起因する走行抵抗との釣合いで表すことができる。走行抵抗は、登坂抵抗、転がり抵抗、空気抵抗および加速抵抗を含む。

車両の走行経路上には、高度が変化する箇所、たとえば山間部および谷間部などが存在する場合、ならびに、速度および加速度が変化する箇所、たとえば高速道路および交差点などが存在する場合がある。高度、速度および加速度の変化は、ハイブリッド車両の駆動力に影響し、ひいては、走行経路のエネルギー制御計画の立案に大きく影響する。

エネルギー制御計画は、走行経路を想定して立案される。車両が走行経路を逸脱した場合、エネルギー制御計画の再作成が必要になることがある。たとえば、元の走行経路からの地形の変化が比較的大きい経路を走行した場合、エネルギー制御計画が比較的大きく変化するので、エネルギー制御計画の再作成が必要不可欠になる。

前述の特許文献１に開示される技術では、分割区間ごとに車両の制駆動力指令値が予め設定され、効率指標が設定されるので、分割区間ごとに駆動力が求められてエネルギー制御計画が立案される。したがって、エネルギー制御計画の再作成を行う場合、分割区間ごとに再作成を行うことが必要になる。

また、前述の特許文献２に開示される技術では、逸脱箇所からの復帰経路が検索され、検索された復帰経路と元の走行経路とが比較的近い位置に存在し、類似していても、復帰経路に対するエネルギー制御計画が毎回作成される。

復帰経路に対するエネルギー制御計画を迅速に作成するためには、分割区間ごとにエネルギーの消費量を計算し、単純に効率指標に基づいて制駆動指令値を求めるだけでなく、車両の複数の指標が適正値内に収まり、かつ化石燃料の消費率が最小となるパターンを、最適化演算などを用いて算出する必要がある。

このような計算を行うために、演算装置には、計算能力が比較的高いこと、およびメモリの記憶容量が比較的大きいことが求められる。このような演算装置を、車両に搭載可能な安価で耐環境性能の高い部品で実現する場合、計算能力およびメモリの記憶容量が限られるので、複数回繰り返して計算を行う必要があり、エネルギー制御計画の再作成に多くの計算時間が必要となる。

仮に、ドライバーによって頻繁に経路の逸脱がなされると、前回の復帰経路に対するエネルギー制御計画の作成が終了する前に、次の復帰経路に対するエネルギー制御計画の作成が行われる状況が発生する。最悪の場合、最終的にエネルギー制御計画の再作成が行われないまま、目的地に到着する。つまり、走行経路から逸脱した後、エネルギー制御計画による制御が実行されず、化石燃料の消費率を最小限に抑制するという効果が現れない場合もある。

本発明の目的は、エネルギー制御計画の再作成の頻度を抑えつつ、エネルギー制御計画に従った制御を行うことができるエネルギーマネージメント装置を提供することである。

本発明のエネルギーマネージメント装置は、異なるエネルギー源で駆動される複数の車両機器を有するハイブリッド車両に用いられるエネルギーマネージメント装置であって、目的地が入力される目的地入力部と、前記ハイブリッド車両の現在地を表す現在地情報を取得する現在地取得部と、前記目的地入力部に入力された目的地を表す目的地情報と、前記現在地取得部によって取得された前記現在地情報とに基づいて、前記ハイブリッド車両の出発前に、前記ハイブリッド車両が走行するべき走行経路を計画する走行経路計画部と、前記走行経路計画部によって計画された前記走行経路と、前記現在地取得部によって取得された前記現在地情報とに基づいて、前記ハイブリッド車両の走行中に、前記ハイブリッド車両が前記走行経路から逸脱したか否かを検出する走行経路逸脱監視部と、前記走行経路逸脱監視部によって前記ハイブリッド車両が前記走行経路から逸脱したことが検出された場合に、前記ハイブリッド車両を前記走行経路に復帰させる復帰経路を計画する復帰経路計画部と、前記走行経路計画部によって前記走行経路が計画された場合に、前記走行経路に基づいて、前記複数の車両機器によるエネルギーの消費量を制御するための前記ハイブリッド車両の動作モードの選択計画であるエネルギー制御計画を作成するとともに、前記走行経路逸脱監視部によって前記ハイブリッド車両が前記走行経路から逸脱したことが検出された場合に、前記復帰経路計画部によって計画された前記復帰経路に基づいて、前記エネルギー制御計画を補正するエネルギー消費モード計画部と、前記走行経路逸脱監視部によって前記ハイブリッド車両が前記走行経路から逸脱したことが検出された場合に、前記走行経路のうち、前記ハイブリッド車両が前記走行経路を逸脱した地点から、前記走行経路に復帰する地点までの区間である逸脱区間と、前記復帰経路との類似度合いを表す類似度を計算する類似度計算部と、前記走行経路逸脱監視部によって前記ハイブリッド車両が前記走行経路から逸脱したことが検出された場合に、前記類似度計算部によって計算された前記類似度に基づいて、前記エネルギー消費モード計画部による前記エネルギー制御計画の補正モードとして規定される複数の補正モードのいずれを選択するかを判定するエネルギー制御計画補正判定部と、前記エネルギー制御計画に基づいて前記車両機器を制御することによって、前記ハイブリッド車両のエネルギー消費を管理するエネルギーマネージメント部とを備え、前記類似度計算部は、前記復帰経路の走行距離に対する高度変化と前記逸脱区間の走行距離に対する高度変化との差分の絶対値、前記復帰経路の走行距離に対する速度変化と前記逸脱区間の走行距離に対する速度変化との差分の絶対値、もしくは前記復帰経路の走行距離に対する加速度変化と前記逸脱区間の走行距離に対する加速度変化との差分の絶対値を、前記復帰経路の走行距離もしくは前記逸脱区間の走行距離で除算した値を前記類似度とするか、または高度、速度および加速度からそれぞれ求められた前記類似度を加算した値を前記類似度とし、前記複数の補正モードは、前記走行経路に基づいて作成された前記エネルギー制御計画の補正を行わない無補正モードと、前記復帰経路の走行距離に合わせて、前記走行経路に基づいて作成された前記エネルギー制御計画を伸長し、前記復帰経路の区間の新たなエネルギー制御計画とする伸長モードとを含み、前記エネルギー制御計画補正判定部は、前記類似度が、予め定める高類似度側しきい値よりも大きい場合、前記無補正モードを選択すると判定し、前記類似度が前記高類似度側しきい値以下であり、かつ、予め定める低類似度側しきい値よりも大きい場合、前記伸長モードを選択すると判定することを特徴とする。

本発明のエネルギーマネージメント装置によれば、走行経路逸脱監視部によってハイブリッド車両が走行経路から逸脱したことが検出された場合には、ハイブリッド車両を走行経路に復帰させる復帰経路が計画される。この復帰経路と、走行経路のうち、ハイブリッド車両が走行経路を逸脱した地点から、走行経路に復帰する地点までの区間である逸脱区間との類似度が類似度計算部によって計算される。類似度計算部は、復帰経路の走行距離に対する高度変化と逸脱区間の走行距離に対する高度変化との差分の絶対値、復帰経路の走行距離に対する速度変化と逸脱区間の走行距離に対する速度変化との差分の絶対値、もしくは復帰経路の走行距離に対する加速度変化と逸脱区間の走行距離に対する加速度変化との差分の絶対値を、復帰経路の走行距離もしくは逸脱区間の走行距離で除算した値を類似度とするか、または高度、速度および加速度からそれぞれ求められた類似度を加算した値を類似度とする。計算された類似度に基づいて、エネルギー制御計画補正判定部によって、エネルギー消費モード計画部によるエネルギー制御計画の複数の補正モードのいずれかを選択するかが判定される。エネルギー制御計画の補正モードは、走行経路に基づいて作成されたエネルギー制御計画の補正を行わない無補正モードと、復帰経路の走行距離に合わせて、走行経路に基づいて作成されたエネルギー制御計画を伸長し、復帰経路の区間の新たなエネルギー制御計画とする伸長モードとを含む。エネルギー制御計画補正判定部は、類似度が、予め定める高類似度側しきい値よりも大きい場合、無補正モードを選択すると判定し、類似度が高類似度側しきい値以下であり、かつ、予め定める低類似度側しきい値よりも大きい場合、伸長モードを選択すると判定する。

このようにエネルギー制御計画の補正モードを選択することによって、エネルギー制御計画の再作成の頻度を抑えることができる。また、エネルギー制御計画を再作成するときの演算負荷を低減して、エネルギー制御計画の再作成に要する時間を短縮することができるので、エネルギー制御計画に従った制御を継続することができる。したがって、エネルギー制御計画の再作成の頻度を抑えつつ、エネルギー制御計画に従った制御を行うことができるエネルギーマネージメント装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態であるエネルギーマネージメント装置１を備える車両２０の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態であるエネルギーマネージメント装置１Ａを備える車両２０Ａの構成を示すブロック図である。 車両の走行前に計画された走行経路、および走行経路に復帰するための復帰経路の一例を示す図である。 図３に示す走行経路Ｗ０および復帰経路Ｗ１，Ｗ２における地形および高度、ならびにエネルギー制御計画の一例を示す図である。

＜前提技術＞
車両が、出発前に計画された走行経路を逸脱した後、復帰経路を経由して元の走行経路へ復帰する場合における、走行経路のエネルギー制御計画と、復帰経路のエネルギー制御計画との関係について、以下に説明する。

まず、車両の走行経路と、車両の瞬時消費エネルギーおよびエネルギー消費量との関係について説明する。ハイブリッド車両を含め、車両の前後方向の運動は、以下の式（１）〜式（５）に示すように、エンジンおよびモータなどが発生する駆動力Ｆｔｒａｃと、路面の状況および車両の車両諸元に起因する走行抵抗との釣合いで表すことができる。走行抵抗は、登坂抵抗Ｒｓ、転がり抵抗Ｒｒ、空気抵抗Ｒｌおよび加速抵抗Ｒａを含む。

前記式（１）〜式（５）において、ｍは車両の重量、ｇは重力加速度、θは路面の傾斜、μｒは転がり摩擦係数、μａは空気抵抗係数、Ａは車両の車体の前面投影面積、Ｖｅｌは車両の速度（以下「車速」という場合がある）、Ａｃｃは車両の加速度を表す。前記式（１）に示す駆動力Ｆｔｒａｃは、エンジンおよびモータの出力を正の値として扱っており、減速時にモータが回生する回生エネルギーは負の値となる。

前述の特許文献１に開示される技術では、目的地までの走行経路を複数に分割し、分割区間ごとに車両の制駆動力指令値が予め設定され、化石燃料の利用効率を表す効率指標が設定されるので、分割区間ごとに駆動力Ｆｔｒａｃが求められてエネルギー制御計画が立案される。

前記式（１）〜式（５）の内容は、車両の前後方向の運動を求めるときに用いられる公式であり、以下の参考文献に記載されている。
参考文献：「自動車工学−基礎−」、初版、社団法人自動車技術会、２００２年１２月３１日、第２章 ２．２節

さらに、前記式（２）〜式（５）の各走行抵抗について説明する。登坂抵抗Ｒｓは、車両が斜面を登坂するときに発生する斜面方向の分力である。登坂抵抗Ｒｓは、前記式（２）に示すように、車両の重量ｍ、重力加速度ｇおよび路面の傾斜θから求めることができる。

前記式（２）から、登坂抵抗Ｒｓは、車両の重量ｍおよび重力加速度ｇが一定であるとすると、路面の傾斜θのみに影響されることがわかる。したがって、走行経路に山間部および谷間部が存在し、高度が変化すると、路面の傾斜θが変わるので、車両の駆動力Ｆｔｒａｃが増減する。

転がり抵抗Ｒｒは、車両のタイヤと路面との間で発生する抵抗力であり、タイヤの材質、構造、寸法に固有の値である。転がり抵抗Ｒｒは、前記式（３）に示すように、車両の重量ｍ、重力加速度ｇ、および車両に固有の転がり摩擦係数μｒから求めることができる。転がり抵抗Ｒｒは、車両が走行している場合、すなわちタイヤが回転している場合のみに発生する抵抗力であるので、車速Ｖｅｌが０ｋｍ／ｈの場合は発生しない。したがって、車速Ｖｅｌが０ｋｍ／ｈの場合は、転がり抵抗Ｒｒはゼロ（Ｒｒ＝０）となる。

空気抵抗Ｒｌは、車両の車体と空気との摩擦力、および車体の前面が空気と衝突する力などの、空気によるエネルギー損失である。空気抵抗Ｒｌは、空気抵抗係数μａと、車体の前面投影面積Ａと、車速Ｖｅｌの２乗とに比例する値であり、前記式（４）によって求めることができる。

加速抵抗Ｒａは、車両が加速する場合および減速する場合に発生する慣性力である。加速抵抗Ｒａは、車両の重量ｍと、車両の加速度Ａｃｃとに比例する値であり、前記式（５）によって求めることができる。

前記式（４）において、空気抵抗係数μａおよび前面投影面積Ａは一定であるので、前記式（４）に示す空気抵抗Ｒｌは、車両の車速Ｖｅｌのみに影響される。また前記式（５）において、車両の重量ｍは一定であるので、前記式（５）に示す加速抵抗Ｒａは、車両の加速度Ａｃｃのみに影響される。

したがって、走行経路内に高速道路が存在する場合、および走行経路内に交差点などの停車地点が多く存在する場合には、高速走行によって継続して車速Ｖｅｌが大きくなったり、信号停車時の加減速による加速度Ａｃｃが多く発生したりするので、車両の駆動力Ｆｔｒａｃが増減する。

つまり、走行経路Ｗ０上に、高度が変化する箇所、たとえば山間部および谷間部などが存在する場合、ならびに、速度および加速度が変化する箇所、たとえば高速道路および交差点などが存在する場合、それらの変化が、ハイブリッド車両の駆動力Ｆｔｒａｃに影響し、ひいては、走行経路のエネルギー制御計画の立案に大きく影響することがわかる。

図３は、車両の走行前に計画された走行経路、および走行経路に復帰するための復帰経路の一例を示す図である。図３では、車両５０が第１地点Ｐ１で走行経路Ｗ０を逸脱してから、第２地点Ｐ２で元の走行経路Ｗ０へ復帰するまでの復帰経路として、第１の復帰経路Ｗ１と、第２の復帰経路Ｗ２とを示している。

図４は、図３に示す走行経路Ｗ０および復帰経路Ｗ１，Ｗ２における地形および高度、ならびにエネルギー制御計画の一例を示す図である。図４（ａ）は、走行経路Ｗ０の地形および高度、ならびにエネルギー制御計画を示し、図４（ｂ）は、第１の復帰経路Ｗ１の地形および高度、ならびにエネルギー制御計画を示し、図４（ｃ）は、第２の復帰経路Ｗ２の地形および高度、ならびにエネルギー制御計画を示す。

図３に示す例では、走行経路Ｗ０として、出発地ＳＰから第１地点Ｐ１を通過した後に山間部ＡＲ１を通過し、その後、河川などの谷間部ＡＲ２を通過し、第２地点Ｐ２を通過した後に、目的地ＧＰに到着する経路が検索されている。走行経路Ｗ０の高度は、図４（ａ）に示されるようになる。

走行経路Ｗ０のエネルギー制御計画ＥＳ０は、出発地ＳＰから第１地点Ｐ１までの出発エリアの制御計画Ｅ１０と、走行経路Ｗ０のうちで車両５０が逸脱する区間（以下「逸脱区間」という）となる第１地点Ｐ１から第２地点Ｐ２までの区間の制御計画Ｅ１１，Ｅ１２，Ｅ１３と、第２地点Ｐ２から目的地ＧＰまでの目的エリアの制御計画Ｅ１４とを含む。

第１地点Ｐ１から第２地点Ｐ２までの逸脱区間の制御計画は、第１地点Ｐ１から山間部ＡＲ１の最も高度が高い位置（以下「最高点」という）までの第１分割区間の制御計画Ｅ１１と、山間部ＡＲ１の最高点から谷間部ＡＲ２の最も高度が低い位置（以下「最低点」という）までの第２分割区間の制御計画Ｅ１２と、谷間部ＡＲ２の最低点から第２地点Ｐ２までの第３分割区間の制御計画Ｅ１３とを含む。

たとえば、第１分割区間の制御計画Ｅ１１では、エンジンおよびモータの双方の出力を合成した動力を動力源にして走行する動作モードが選択される。第２分割区間の制御計画Ｅ１２では、モータの回生エネルギーを動力源にして走行する動作モードが選択される。第３分割区間の制御計画Ｅ１３では、モータ２２が出力する動力のみを動力源にして走行する動作モードが選択される。

ここで、車両５０が第１地点Ｐ１において、それまでの走行経路Ｗ０を逸脱すると、復帰経路Ｗ１，Ｗ２が示される。車両５０は、復帰経路、たとえば図３に実線で示される第１の復帰経路Ｗ１を走行し、ある地点、図３に示す例では第２地点Ｐ２まで第１の復帰経路Ｗ１を走行し、元の走行経路Ｗ０に復帰する。

この場合の第１の復帰経路Ｗ１は、走行経路Ｗ０と同様に、出発地ＳＰから第１地点Ｐ１を通過した後に、山間部ＡＲ１および河川などの谷間部ＡＲ２を通過し、第２地点Ｐ２において合流して目的地ＧＰへ到着する。第１の復帰経路Ｗ１の高度は、図４（ｂ）に示されるようになる。

第１の復帰経路Ｗ１のエネルギー制御計画ＥＳ１は、走行経路Ｗ０のエネルギー制御計画ＥＳ０と同様に、出発地ＳＰから第１地点Ｐ１までの出発エリアの制御計画Ｅ１０と、走行経路からの逸脱区間である第１地点Ｐ１から第２地点Ｐ２までの区間の制御計画Ｅ１１，Ｅ１２，Ｅ１３と、第２地点Ｐ２から目的地ＧＰまでの目的エリアの制御計画Ｅ１４とを含む。

図４（ａ）に示す走行経路Ｗ０の高度変化と、図４（ｂ）に示す第１の復帰経路Ｗ１の高度変化とを比較すると、高度の大きさ、ならびに最高点および最低点の出現位置は多少異なっていても、大域的には類似した高度変化を示しており、このとき作成されるべきエネルギー制御計画ＥＳ０，ＥＳ１も類似したものとなっていることが判る。

つまり、元の走行経路Ｗ０の代わりに第１の復帰経路Ｓ１を走行する場合は、元の走行経路に基づいて算出されたエネルギー走行計画をそのまま用いるか、または簡易な変更を行うことによって、再作成を行う必要がなく、継続して使用可能であることが判る。

これは、走行経路Ｗ０と第１の復帰経路Ｗ１とが比較的近い位置に存在する場合、地形が連続していることが多く、ほぼ同一の高度変化を伴った走行になるということに基づいている。

これに対し、第２の復帰経路Ｗ２は、元の走行経路Ｗ０から大きく外れて迂回した経路であるので、第２の復帰経路Ｗ２を走行した場合、元の走行経路Ｗ０からの地形の変化が比較的大きい。これによって、作成されるエネルギー制御計画が比較的大きく異なる。

具体的には、図４（ｃ）に示すように、第２の復帰経路Ｗ２のエネルギー制御計画ＥＳ２は、出発地ＳＰから第１地点Ｐ１までの出発エリアでは、走行経路Ｗ１および第１の復帰経路Ｗ１と同様の制御計画ＥＳ１０を使用できるが、第１地点Ｐ１以降の経路では、新たな制御計画ＥＳ２１，ＥＳ２２，ＥＳ２３，Ｅ２４の作成が必要となる。

たとえば、第２の復帰経路Ｗ２では、山間部ＡＲ１を迂回しているので、第１地点Ｐ１から第２地点Ｐ２までの逸脱区間のうち、第１地点Ｐ１から、谷間部ＡＲ２によって高度が低下し始める地点までの第１分割区間では、山間部ＡＲ１による高低差が消滅しており、走行経路Ｗ０とは異なる制御計画Ｅ２１が必要となる。

谷間部ＡＲ２によって高度が低下し始める地点から、谷間部ＡＲ２の最低点までの第２分割区間では、走行経路Ｗ０および第１の復帰経路Ｗ１の第２分割区間と同様の制御計画である、モータの回生エネルギーを動力源にして走行する動作モードが選択される制御計画Ｅ２２を使用することができる。しかし、谷間部ＡＲ２の最低点から第２地点Ｐ２までの第３分割区間では、走行経路Ｗ０とは異なる制御計画Ｅ２３が必要となる。

この結果、第２地点Ｐ２から目的地ＧＰまでの目的エリアにおいても、走行経路Ｗ０と同一の制御計画では破綻してしまうおそれがあり、走行経路Ｗ０とは異なる制御計画ＥＳ２４が必要となる。したがって、第２の復帰経路Ｗ０の場合、エネルギー制御計画の再作成が必要不可欠になる。

前述の特許文献１に開示される技術では、分割区間ごとに車両の制駆動力指令値が予め設定され、効率指標が設定されるので、分割区間ごとに駆動力が求められてエネルギー制御計画が立案される。したがって、エネルギー制御計画の再作成が行われる場合、分割区間ごとに再作成を行うことが必要になる。

また、走行経路Ｗ０を逸脱した場合に復帰経路を示すとなると、走行経路Ｗ０から大きく外れる復帰経路を示すことは少なく、多くの場合、走行経路Ｗ０に比較的近いルートで復帰経路を立案し、早期に元の走行経路Ｗ０へ誘導することが多い。たとえば、図３に示す例の場合、走行経路Ｗ０に対する復帰経路として、第２の復帰経路Ｗ２を提示することは少なく、基本的には、走行経路Ｗ０に比較的近い第１の復帰経路Ｗ１をドライバーに提示することが多い。

しかし、車両５０が走行経路Ｗ０を逸脱した場合、たとえば前述の特許文献２に開示される技術では、逸脱箇所からの復帰経路が検索され、検索された復帰経路と元の走行経路とが比較的近い位置に存在し、類似していても、復帰経路に対するエネルギー制御計画が毎回作成される。

復帰経路に対するエネルギー制御計画を迅速に作成するためには、分割区間ごとに前記式（１）〜式（５）の演算を行ってエネルギーの消費量を計算し、単純に効率指標に基づいて制駆動指令値を求めるだけでなく、車両の複数の指標が適正値内に収まり、かつ化石燃料の消費率が最小となるパターンを、最適化演算などを用いて算出する必要がある。

たとえば、求められた制駆動指令値に従って制御を行った場合でも、電池の容量が過充電または過放電を起こさないか、また燃料切れによるエンジン動作の破綻を起こさないかなどを考慮して、車両の複数の指標が適正値内に収まり、かつ化石燃料の消費率が最小となるパターンを、最適化演算などを用いて算出する必要がある。

このような計算を行うために、演算装置には、計算能力が比較的高いこと、およびメモリの記憶容量が比較的大きいことが求められる。このような演算装置を、車両に搭載可能な安価で耐環境性能の高い部品で実現する場合、計算能力およびメモリの記憶容量が限られるので、複数回繰り返して計算を行う必要があり、エネルギー制御計画の再作成に多くの計算時間が必要となる。

仮に、ドライバーによって頻繁に、車両の走行経路からの逸脱がなされると、前回の復帰経路に対するエネルギー制御計画の作成が終了する前に、次の復帰経路に対するエネルギー制御計画の作成が行われる状況が発生する。最悪の場合、最終的にエネルギー制御計画の再作成が行われないまま、目的地に到着する。つまり、走行経路から逸脱した後、エネルギー制御計画による制御が実行されず、化石燃料の消費率を最小限に抑制するという効果が現れない場合もある。そこで、本発明では、以下の各実施の形態の構成を採用している。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態であるエネルギーマネージメント装置１を備えるハイブリッド車両２０の構成を示すブロック図である。ハイブリッド車両（以下、単に「車両」という場合がある）２０は、化石燃料および電力などの複数のエネルギー源を動力源とするハイブリッド車両である。したがって、本実施の形態のエネルギーマネージメント装置１は、ハイブリッド車両のエネルギーマネージメント装置であり、ハイブリッド車両のエネルギー消費を管理する。

車両２０は、エネルギーマネージメント装置１と、エンジン２１と、モータ２２と、発電機２３とを備えて構成される。エンジン２１、モータ２２および発電機２３は、化石燃料および電力などの異なるエネルギー源で駆動される車両機器である。エンジン２１は、化石燃料、具体的にはガソリンをエネルギー源として駆動される。モータ２２および発電機２３は、電力をエネルギー源として駆動される。

エネルギーマネージメント装置１は、車両２０に備えられ、異なるエネルギー源で駆動される車両機器であるエンジン２１、モータ２２および発電機２３を制御する。さらに具体的に述べると、図１では図示を省略するが、エンジン２１、モータ２２および発電機２３には、それぞれ、制御を行う制御装置が別途存在する。エネルギーマネージメント装置１は、エンジン２１、モータ２２および発電機２３の各制御装置に対して、エンジン２１、モータ２２および発電機２３を制御するための指示を与えることによって、エンジン２１、モータ２２および発電機２３を制御する。

本実施の形態では、エネルギーマネージメント装置１によって制御される車両機器は、エンジン２１、モータ２２および発電機２３であるが、車両２０の構成に応じて増減してもよい。

車両２０は、複数の動作モードを有する。本実施の形態では、車両２０は、動作モードとして、エンジン２１が出力する動力のみを動力源にして走行するモード、モータ２２が出力する動力のみを動力源にして走行するモード、エンジン２１およびモータ２２の双方の出力を合成した動力を動力源にして走行するモード、ならびに、エンジン２１の出力を発電機２３に入力して発電を行い、発電された電力でモータ２２を駆動させて走行するモードを有する。

エネルギーマネージメント装置１は、目的地入力部１１、現在地取得部１２、走行経路計画部１３、エネルギー消費モード計画部１４、エネルギーマネージメント部１５、走行経路逸脱監視部１６、復帰経路計画部１７、類似度計算部１８、およびエネルギー制御計画補正判定部１９を備えて構成される。

エネルギーマネージメント装置１は、不図示の制御部を備える。制御部は、たとえば中央演算処理装置（Central Processing Unit；略称：ＣＰＵ）と、書き込み可能なＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリとによって実現される。メモリは、制御プログラムを記憶する。ＣＰＵが、メモリに記憶されている制御プログラムを実行することによって、エネルギーマネージメント装置１を構成する目的地入力部１１、現在地取得部１２、走行経路計画部１３、エネルギー消費モード計画部１４、エネルギーマネージメント部１５、走行経路逸脱監視部１６、復帰経路計画部１７、類似度計算部１８、およびエネルギー制御計画補正判定部１９の各機能が実現される。

目的地入力部１１は、使用者たとえばドライバーによって、ハイブリッド車両２０の目的地が入力される。目的地入力部１１は、たとえば、タッチパネルによって構成される。この場合、使用者によって、目的地入力部１１を構成するタッチパネルが操作されて、目的地が入力される。

目的地入力部１１は、タッチパネルに限定されるものではなく、たとえば、使用者が有するパーソナルコンピュータ（Personal Computer；略称：ＰＣ）またはスマートフォンなどから送信される信号を受信する受信部として構成され、信号を受信することによって目的地が入力される構成であってもよい。

使用者によって目的地入力部１１に目的地が入力されると、目的地入力部１１は、使用者によって入力された車両２０の目的地を表す目的地情報を、走行経路計画部１３に与える。

現在地取得部１２は、車両２０の現在地を表す現在地情報Ｓ１を取得する。現在地取得部１２は、たとえば、カーナビゲーションシステムの全地球測位システム（Global Positioning System；略称：ＧＰＳ）から、現在地情報Ｓ１を取得するように構成される。現在地取得部１２は、このような構成に限定されず、たとえば、使用者の有するスマートフォンのＧＰＳから、現在地情報Ｓ１を取得するように構成されてもよい。現在地取得部１２は、取得した現在地情報Ｓ１を、走行経路計画部１３、エネルギーマネージメント部１５および走行経路逸脱監視部１６に与える。

走行経路計画部１３は、車両２０の出発前に、目的地入力部１１に入力された目的地を表す目的地情報と、現在地取得部１２で取得された現在地情報Ｓ１とに基づいて、出発地から目的地までの車両２０が走行するべき走行経路Ｓ２を計画、具体的には算出する。走行経路計画部１３において走行経路Ｓ２を算出する方法としては、カーナビゲーション装置で走行経路を算出する場合と同様の方法を用いるとよい。走行経路計画部１３は、算出した目的地までの走行経路Ｓ２を、エネルギー消費モード計画部１４、走行経路逸脱監視部１６および類似度計算部１８に与える。

エネルギー消費モード計画部１４は、走行経路計画部１３によって走行経路Ｓ２が計画された場合に、走行経路計画部１３から与えられた走行経路Ｓ２に基づいて、車両２０の出発前に、エネルギー制御計画Ｓ３を作成する。エネルギー制御計画Ｓ３は、エンジン２１、モータ２２および発電機２３などの車両機器によるエネルギーの消費量を制御するための車両２０の動作モードの選択計画、すなわち、どの区間で、どの動作モードを選択するかを示す計画である。エネルギー制御計画Ｓ３の作成方法としては、たとえば、前述の特許文献１および特許文献２に記載されているような公知の方法を用いればよい。

一例を示すと、前述の特許文献１に開示される方法では、目的地までの走行経路を複数に分割し、分割した区間ごとの制駆動力指令値を予め設定し、車速、制駆動力指令値、および化石燃料の利用効率から、バッテリへの充電量を減らす区間、つまり、発電機２３の入力を減らす区間をエネルギー制御計画Ｓ３として作成する。エネルギー消費モード計画部１４は、作成したエネルギー制御計画Ｓ３をエネルギーマネージメント部１５に与える。

エネルギー消費モード計画部１４は、後述する走行経路逸脱監視部１６によって、車両２０が走行経路Ｓ２から逸脱したことが検出された場合に、復帰経路計画部１７から与えられた復帰経路Ｓ４に基づいて、エネルギー制御計画Ｓ３を補正する。

ドライバーによる車両２０の走行経路Ｓ２からの逸脱がない限り、エネルギーマネージメント部１５は、エネルギー消費モード計画部１４から与えられたエネルギー制御計画Ｓ３と、現在地取得部１２から与えられた現在地情報Ｓ１とを用いて、エンジン２１、モータ２２および発電機２３に、エンジン２１、モータ２２および発電機２３を制御するための指示を表す指示信号を与えて、化石燃料の消費率を最小限に抑制するように制御する。

走行経路逸脱監視部１６は、走行経路計画部から与えられた走行経路Ｓ２と、現在地取得部１２から与えられた現在地情報Ｓ１とに基づいて、車両２０の走行中に、車両２０が走行経路Ｓ２から逸脱したか否かを検出する。走行経路逸脱監視部１６は、車両２０が走行経路Ｓ２から逸脱したか否かの検出結果を、復帰経路計画部１７に与える。車両２０が走行中に走行経路Ｓ２から逸脱した場合、走行経路逸脱監視部１６は、車両２０が走行経路Ｓ２から逸脱したことを検出し、その検出結果を復帰経路計画部１７に与える。

復帰経路計画部１７は、走行経路逸脱監視部１６から与えられた検出結果に基づいて、走行経路逸脱監視部１６によって、車両２０が走行経路から逸脱したことが検出された場合に、車両２０を逸脱地点から、元の走行経路Ｓ２に復帰させる復帰地点までの復帰経路Ｓ４を計画する、具体的には演算によって求める。たとえば、前述の図３に示す例では、復帰経路計画部１７は、逸脱地点である第１地点Ｐ１から、復帰地点である第２地点Ｐ２までの復帰経路Ｓ４を演算によって求める。

復帰経路計画部１７によって行われる復帰経路Ｓ４の演算は、たとえば、走行経路計画部１３によって走行経路Ｓ２を算出する経路検索アルゴリズムと同一のアルゴリズムを用いて行われる。本実施の形態では、経路検索の目的および入出力信号が異なるので、走行経路計画部１３で用いられるアルゴリズムと復帰経路計画部１７で用いられるアルゴリズムとが同一のアルゴリズムであっても、説明の便宜上、別個の手段として説明する。復帰経路計画部１７は、求めた復帰経路Ｓ４を、エネルギー消費モード計画部１４および類似度計算部１８に与える。

類似度計算部１８は、走行経路逸脱監視部１６によって車両２０が走行経路から逸脱したことが検出された場合に、復帰経路計画部１７から与えられた復帰経路Ｓ４と、走行経路計画部１３から与えられた走行経路Ｓ２の逸脱区間との類似度合いを表す類似度Ｓ５を計算する。たとえば、前述の図３に示す例では、類似度計算部１８は、第１または第２の復帰経路Ｗ１，Ｗ２と、走行経路Ｗ０の逸脱区間である第１地点Ｐ１から第２地点Ｐ２までの区間との類似度Ｓ５を計算する。

類似度Ｓ５の計算方法としては、種々の方法が考えられるが、一例を示すと、復帰経路Ｓ４の走行距離に対する高度変化と、走行経路Ｓ２の逸脱区間の走行距離に対する高度変化との差分の絶対値を、復帰経路Ｓ４の走行距離、または走行経路Ｓ２の逸脱区間の走行距離で除算した値を、類似度Ｓ５とする。

このとき、復帰経路Ｓ４の走行距離と、走行経路Ｓ２の逸脱区間の走行距離とは異なるので、前述の演算を行うためには、予めいずれかの走行距離に合わせて、いずれかの高度変化を伸長するか、または、いずれかの不足区間を補完する処理などを行い、走行距離で除算して類似度を算出する必要がある。

類似度計算部１８は、前述の復帰経路Ｓ４の走行距離に対する高度変化と、走行経路Ｓ２の逸脱区間の走行距離に対する高度変化との差分の絶対値に限らず、復帰経路Ｓ４の走行距離に対する速度変化と、走行経路Ｓ２の逸脱区間の走行距離に対する速度変化との差分の絶対値、または復帰経路Ｓ４の走行距離に対する加速度変化と、走行経路Ｓ２の逸脱区間の走行距離に対する加速度変化との差分の絶対値を用いてもよい。これらの高度、速度および加速度などの値は、車両２０の走行エネルギーの消費に大きく影響するためである。

これらの高度速度および加速度からそれぞれ求められた類似度は、単独で用いられてもよいが、これに限定されない。類似度の算出をより厳密に行うために、高度、速度および加速度からそれぞれ求められた類似度に対し、それぞれの影響の度合を表す変数を掛け合わせて加算した値を、復帰経路Ｓ４と走行経路Ｓ２の逸脱区間との最終的な類似度Ｓ５として出力してもよい。類似度計算部１８は、算出した類似度Ｓ５を、エネルギー制御計画補正判定部１９に与える。

エネルギー制御計画補正判定部１９は、走行経路逸脱監視部１６によって車両２０が走行経路から逸脱したことが検出された場合に、類似度計算部１８から与えられた、復帰経路Ｓ４と走行経路Ｓ２の逸脱区間との類似度Ｓ５に基づいて、エネルギー消費モード計画部１４によるエネルギー制御計画Ｓ３の補正モードとして規定される複数の補正モードのいずれを選択するかを判定する。具体的には、エネルギー制御計画補正判定部１９は、走行経路Ｓ２の逸脱区間のエネルギー制御計画Ｓ３の補正モードとして、いずれの補正モードを選択するかを判定する。

エネルギー消費モード計画部１４によって作成するべき走行経路Ｓ２の逸脱区間のエネルギー制御計画の補正モードとしては、種々のモードが考えられるが、一例を示すと、（ａ）補正を行わない無補正モード、および（ｂ）復帰経路Ｓ４の走行距離に合わせて、走行経路Ｓ２に基づいて作成されたエネルギー制御計画を伸長し、復帰経路Ｓ４の区間の新たなエネルギー制御計画とする伸長モードなどが挙げられる。

これらの補正モードは、いずれか１つの補正モードに限定されるものではなく、類似度Ｓ５に応じて選択される。たとえば、類似度Ｓ５が、予め定める高類似度側しきい値よりも大きい場合には、前記（ａ）の補正を行わない無補正モードが選択される。

また、類似度Ｓ５が、高類似度側しきい値以下であり、かつ、予め定める低類似度側しきい値よりも大きい場合には、前記（ｂ）の復帰経路Ｓ４の走行距離に合わせて、走行経路Ｓ２に基づいて作成されたエネルギー制御計画を伸長し、復帰経路Ｓ４の区間の新たなエネルギー制御計画とする伸長モードが選択される。

このように、エネルギー制御計画補正判定部１９は、類似度Ｓ５に応じて、走行経路Ｓ２の逸脱区間のエネルギー制御計画の補正モードを使い分ける。

前記（ａ）および（ｂ）の補正モードでは、復帰経路Ｓ４の区間のエネルギー制御計画を、複雑な方法を用いずに算出することが可能であるので、エネルギー消費モード計画部１４における演算負荷を軽減することができる。

類似度計算部１８によって算出された類似度Ｓ５が、低類似度側しきい値以下であり、復帰経路Ｓ４と走行経路Ｓ２の逸脱区間との類似度Ｓ５が高くないと判定された場合、エネルギー制御計画補正判定部１９は、エネルギー消費モード計画部１４に対し、復帰経路Ｓ４から目的地までのすべてのルートのエネルギー制御計画を再度作成するように指示する。この場合、エネルギー消費モード計画部１４の演算負荷は低減しないが、前述の特許文献１と同様に、化石燃料の消費率を最小限に抑制することができる。

また、復帰経路Ｓ４と走行経路Ｓ２の逸脱区間との類似度Ｓ５が、たとえば低類似度側しきい値以下であり、類似度Ｓ５が比較的小さくても、双方のエネルギー消費量が等しい場合には、復帰経路Ｓ４のみのエネルギー制御計画を再度作成し、走行経路に復帰した後は、元のエネルギー制御計画を用いる方法もある。この場合も、エネルギー消費モード計画部１４の演算負荷は低減しないが、特許文献１と同様に、化石燃料の消費率を最小限に抑制することができる。

エネルギーマネージメント部１５は、エネルギー消費モード計画部１４から与えられるエネルギー制御計画Ｓ３に基づいて、具体的には、エネルギー制御計画Ｓ３と、現在地取得部１２から与えられる現在地情報Ｓ１とに基づいて、車両機器であるエンジン２１、モータ２２および発電機２３を制御することによって、車両２０のエネルギー消費を管理する。

たとえば、エネルギーマネージメント部１５は、走行中にドライバーが走行経路Ｓ２から逸脱した場合、エネルギー消費モード計画部１４から与えられた、復帰経路Ｓ４に基づいたエネルギー制御計画Ｓ３と、現在地取得部１２から与えられた走行中の現在地情報Ｓ１とを用いて、エンジン２１、モータ２２および発電機２３に指示信号を与えて、化石燃料の消費率を最小限に抑制するように制御する。

このように本実施の形態では、車両２０が走行中に走行経路Ｓ２から逸脱した場合であっても、走行経路Ｓ２の逸脱区間と復帰経路Ｓ３との類似度Ｓ５を計算し、類似度Ｓ５に基づいて、エネルギー消費モード計画部１４によるエネルギー制御計画Ｓ３の補正モードとして規定される複数の補正モードのいずれを選択するかが判定される。具体的には、前記（ａ）の補正を行わない無補正モード、および前記（ｂ）の復帰経路Ｓ４の走行距離に合わせて、走行経路Ｓ２に基づいて作成されたエネルギー制御計画を伸長し、復帰経路Ｓ４の区間の新たなエネルギー制御計画とする伸長モードのいずれを選択するかが判定される。

このようにすることによって、エネルギー制御計画Ｓ３の再作成の頻度を減らし、車両２０の出発前に作成されたエネルギー制御計画による制御を可能な限り継続することができる。また、出発地から目的地までの経路全体のエネルギー制御計画Ｓ３を再作成する場合に比べて、簡単な方法で復帰経路Ｓ４のエネルギー制御計画Ｓ３を作成することができる。

これによって、車両２０が走行経路を逸脱した場合に、エネルギーマネージメント装置１を構成する目的地入力部１１、現在地取得部１２、走行経路計画部１３、エネルギー消費モード計画部１４、エネルギーマネージメント部１５、走行経路逸脱監視部１６、復帰経路計画部１７、類似度計算部１８、およびエネルギー制御計画補正判定部１９の各機能を実現する演算装置であるＣＰＵの演算負荷を低減することができる。したがって、計算能力およびメモリの記憶容量が限られる安価な部品でＣＰＵを実現することができるので、化石燃料の消費率を最小限に抑制することができるエネルギーマネージメント装置１を安価に提供することができる。

以上のように本実施の形態によれば、エネルギー制御計画の再作成の頻度を抑えつつ、エネルギー制御計画に従った制御を行うことができるエネルギーマネージメント装置１を提供することができる。また、演算装置であるＣＰＵを安価な部品で実現することができるので、前述のような優れたエネルギーマネージメント装置１を安価に提供することができる。

本実施の形態では、エネルギー制御計画補正判定部１９は、類似度Ｓ５が、高類似度側しきい値よりも大きい場合、前記（ａ）の無補正モードを選択すると判定する。これによって、エネルギー制御計画を再作成しないようにすることができるので、エネルギー制御計画に従った制御を継続して行うことができる。

また本実施の形態では、エネルギー制御計画補正判定部１９は、類似度Ｓ５が、高類似度側しきい値以下であり、かつ、低類似度側しきい値よりも大きい場合、前記（ｂ）の伸長モードを選択すると判定する。これによって、復帰経路に即したエネルギー制御計画を迅速に作成することができる。したがって、エネルギー制御計画に従った制御を継続して行うことができ、化石燃料の消費率を最小限に抑制することができる。

また本実施の形態では、エネルギー制御計画補正判定部１９は、類似度Ｓ５が、低類似度側しきい値以下である場合、復帰経路Ｓ４を経て目的地に至る経路全体のエネルギー制御計画を作成し、復帰経路Ｓ４の区間の新たなエネルギー制御計画とする新規作成モードを選択すると判定する。これによって、復帰経路に即したエネルギー制御計画を作成し、作成したエネルギー制御計画に従った制御を行うことができるので、化石燃料の消費率をより確実に最小限に抑制することができる。

図３および図４では、エネルギー制御計画の立案に大きく影響する高度に着目して説明したが、エネルギー制御計画の立案に大きく影響する速度および加速度についても同様である。

一例として、一般道路のみを走行する走行経路に対し、復帰経路として、走行経路に比較的近い位置に存在する一般道路を走行する場合、たとえば走行経路の１つ隣りの通りを走行する場合、走行経路と復帰経路とにおいて、車両の混雑度および交差点数などは似たものとなり、走行距離に対する速度変化および加速度変化も大域的には類似した傾向となりやすい。

このような場合、類似度計算部１８は、前述の高度の場合と同様に、予め、走行経路の速度変化と復帰経路の速度変化との類似度、および、走行経路の加速度変化と復帰経路の加速度変化との類似度を求め、エネルギー制御計画補正判定部１９に与える。

エネルギー制御計画補正判定部１９は、類似度計算部１８から与えられた類似度に基づいて、エネルギー制御計画をそのまま用いるか、もしくは簡易な変更を行うか、またはエネルギー制御計画を再作成するか否かを判定する。

エネルギー走行計画をそのまま用いるか、または簡易な変更を行うと判定された場合には、エネルギー制御計画を再度作成する必要がないので、継続した制御を行うことができる。

また、走行経路が一般道路であるときに、復帰経路が高速道路を含む場合、ならびに復帰経路が、一般道路であっても、市街地道路、郊外道路、幹線道路およびバイパス路などのように、走行経路と異なる種類の道路を含む場合には、復帰経路における速度変化および加速変化が走行経路と異なるので、類似度が比較的低い値となる。

この場合には、復帰経路および走行経路を含めて、出発地から目的地までの経路全体のエネルギー制御計画を再度作成する必要があるので、エネルギー制御計画補正判定部１９は、エネルギー制御計画を再度作成すると判定する。

＜第２の実施の形態＞
前述の第１の実施の形態では、車両２０Ａが離脱地点から元の走行経路Ｓ２へ早期に戻ることができる復帰経路Ｓ４を復帰経路計画部１７によって算出し、復帰経路Ｓ４が元の走行経路Ｓ２と類似しているか否かによって、エネルギー制御計画補正判定部１９によるエネルギー制御計画Ｓ３の補正方法を変更している。したがって、復帰経路計画部１７によって算出された復帰経路Ｓ４が、必ずしもエネルギー制御計画Ｓ３が走行経路Ｓ２に最も類似した復帰経路ではない場合が存在する。その結果、類似度Ｓ５が低いと判断され、エネルギー制御計画Ｓ３の再作成が行われることがある。そこで、本実施の形態では、以下の構成を採用している。

図２は、本発明の第２の実施の形態であるエネルギーマネージメント装置１Ａを備える車両２０Ａの構成を示すブロック図である。車両２０Ａは、エネルギーマネージメント装置１Ａと、エンジン２１と、モータ２２と、発電機２３とを備えて構成される。本実施の形態における車両２０Ａおよびエネルギーマネージメント装置１Ａは、第１の実施の形態における車両２０およびエネルギーマネージメント装置１と類似するので、同一の構成については同一の参照符号を付して、共通する説明を省略する。

本実施の形態のエネルギーマネージメント装置１Ａは、第１の実施の形態のエネルギーマネージメント装置１の構成に加えて、最適復帰経路選択部３０を備える。すなわち、本実施の形態のエネルギーマネージメント装置１Ａは、目的地入力部１１、現在地取得部１２、走行経路計画部１３、エネルギー消費モード計画部１４、エネルギーマネージメント部１５、走行経路逸脱監視部１６、復帰経路計画部１７、類似度計算部１８、エネルギー制御計画補正判定部１９および最適復帰経路選択部３０を備えて構成される。

本実施の形態では、復帰経路計画部１７は、複数の復帰経路Ｓ１４を計画する機能を有し、複数の復帰経路Ｓ１４を計画する。類似度計算部１８は、複数の復帰経路Ｓ１４と走行経路Ｓ２の逸脱区間とから、対応する複数の類似度Ｓ１５を算出する機能を有する。すなわち、類似度計算部１８は、復帰経路計画部１７によって計画された各復帰経路Ｓ１４と走行経路Ｓ２の逸脱区間との類似度を計算する。

最適復帰経路選択部３０は、複数の復帰経路Ｓ１４と複数の類似度Ｓ１５とから、最適な復帰経路Ｓ４と、その復帰経路Ｓ４に対応する類似度Ｓ５とを抽出する。

本実施の形態における目的地入力部１１、現在地取得部１２、走行経路計画部１３、エネルギー消費モード計画部１４、エネルギーマネージメント部１５、走行経路逸脱監視部１６、およびエネルギー制御計画補正判定部１９については、前述の第１の実施の形態と同一の構成であるので、詳細な説明を省略する。

本実施の形態において、復帰経路計画部１７は、前述の第１の実施の形態と同様に、車両２０Ａが走行中に走行経路Ｓ２から逸脱した場合、逸脱地点から元の走行経路へ復帰させる復帰地点までの復帰経路Ｓ４を演算によって複数求める。本実施の形態では、複数の復帰経路Ｓ４が集まったものを「復帰経路Ｓ１４」としている。復帰地点は、復帰経路Ｓ４ごとに異なっていてもよい。

復帰経路計画部１７によって行われる復帰経路Ｓ１４の演算では、たとえば、走行経路計画部１３によって走行経路Ｓ２を算出する経路検索アルゴリズムが複数回行われる。本実施の形態では、経路検索の目的および入出力信号が異なるので、走行経路計画部１３で用いられるアルゴリズムと復帰経路計画部１７で用いられるアルゴリズムとが同一のアルゴリズムであっても、説明の便宜上、別個の手段として説明する。

復帰経路計画部１７によって、何本の復帰経路Ｓ４を検索するかは、復帰経路計画部１７の計算能力と、使用者に対する待ち時間とに基づいて調整して決定すればよい。たとえば、使用者の待ち時間内に検索可能な経路が５本しかない場合には、復帰経路Ｓ１４の本数は５本となる。また、復帰経路が使用者の待ち時間内に複数本発見できない場合には、使用者の待ち時間内に発見できた本数が復帰経路Ｓ１４の本数となる。復帰経路計画部１７は、求めた複数本の復帰経路Ｓ１４を、類似度計算部１８および最適復帰経路選択部３０に与える。

本実施の形態では、類似度計算部１８は、復帰経路計画部１７から与えられた複数の復帰経路Ｓ１４と、走行経路計画部１３から与えられた走行経路Ｓ２の逸脱区間との類似度Ｓ５をそれぞれ計算する。ここで、類似度計算部１８によって計算される類似度Ｓ１５の個数は、復帰経路Ｓ１４の個数と同一である。

たとえば、走行経路Ｓ２に対して、第１の復帰経路Ｓ４ａ、第２の復帰経路Ｓ４ｂおよび第３の復帰経路Ｓ４ｃという３つの復帰経路が類似度計算部１８に入力された場合、類似度計算部１８は、走行経路Ｓ２と第１の復帰経路Ｓ４ａとの類似度を、第１の類似度Ｓ５ａとして算出し、走行経路Ｓ２と第２の復帰経路Ｓ４ｂとの類似度を、第２の類似度Ｓ５ｂとして算出し、走行経路Ｓ２と第３の復帰経路Ｓ４ｃとの類似度を、第３の類似度Ｓ５ｃとして算出する。このように、それぞれの組合せで個別に算出する。

走行経路Ｓ２と個別の復帰経路Ｓ４とから類似度Ｓ５を算出する方法は、第１の実施の形態の類似度計算部１８における類似度の算出方法と同一であるので、説明を省略する。

最適復帰経路選択部３０は、復帰経路計画部１７から与えられた複数の復帰経路Ｓ１４の中から、類似度計算部１８から与えられた各復帰経路Ｓ１４と走行経路Ｓ２の逸脱区間との類似度である複数の類似度Ｓ１５に基づいて、最適な復帰経路Ｓ４を選択する。

最適復帰経路選択部３０によって最適な復帰経路Ｓ４を選択する方法としては、種々の方法が考えられるが、一例を示すと、複数の類似度Ｓ１５から、類似度Ｓ５が最も高い復帰経路を最適な復帰経路Ｓ４として選択する。

また、類似度Ｓ５が最も高い復帰経路が、ドライバーにとって走行しやすい経路であるとは限らないので、エネルギーマネージメント装置１Ａは、類似度Ｓ５が比較的高い複数の復帰経路を不図示の表示部に表示してドライバーに提示し、ドライバーに復帰経路を選択させるように構成されてもよい。

この場合、最適復帰経路選択部３０は、たとえば、タッチパネルによって構成され、表示部に重畳して設置される。ドライバーは、所望する復帰経路が表示された部分のタッチパネルに触れることによって、所望する復帰経路を入力する。最適復帰経路選択部３０は、ドライバーによって入力された復帰経路を、最適な復帰経路Ｓ４として選択する。

また、最適復帰経路選択部３０は、車両２０Ａが停車中のときに、ドライバーが有するＰＣまたはスマートフォンなどによって、ドライバーが所望する復帰経路を入力することができるように構成されてもよい。また、最適復帰経路選択部３０は、車両２０Ａが走行中であり、ドライバーが所望する復帰経路を入力することが困難であると判断されるときには、前述の類似度Ｓ５が最も高い復帰経路を、最適な復帰経路Ｓ４として選択するように構成されてもよい。

このように本実施の形態では、最適復帰経路選択部３０によって、複数の復帰経路Ｓ１４の中から、各復帰経路Ｓ４の類似度Ｓ１５に基づいて、または使用者であるドライバーによって入力される内容に基づいて、復帰経路Ｓ４が選択される。これによって、類似度Ｓ５が最も高い復帰経路Ｓ４、またはドライバーが希望する経路などを選択することができるので、第１の実施の形態に比べて、より適した復帰経路Ｓ４を選択することが可能となる。

したがって、車両２０Ａの出発前に作成されたエネルギー制御計画による制御を、可能な限り継続することができる。また、車両２０Ａが走行経路Ｓ２を逸脱した場合における、演算装置であるＣＰＵの演算負荷を低減することができる。これによって、計算能力およびメモリの記憶容量が限られる安価な部品で、演算装置であるＣＰＵを実現することができるので、化石燃料の消費率を最小限に抑制するエネルギーマネージメント装置を安価に提供することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることが可能である。また、各実施の形態の任意の構成要素を適宜、変更または省略することが可能である。

１，１Ａ エネルギーマネージメント装置、１１ 目的地入力部、１２ 現在地取得部、１３ 走行経路計画部、１４ エネルギー消費モード計画部、１５ エネルギーマネージメント部、１６ 走行経路逸脱監視部、１７ 復帰経路計画部、１８ 類似度計算部、１９ エネルギー制御計画補正反転部、２０，２０Ａ，５０ 車両、２１ エンジン、２２ モータ、２３ 発電機、３０ 最適復帰経路選択部。

Claims (3)

1. 異なるエネルギー源で駆動される複数の車両機器を有するハイブリッド車両に用いられるエネルギーマネージメント装置であって、
   目的地が入力される目的地入力部と、
   前記ハイブリッド車両の現在地を表す現在地情報を取得する現在地取得部と、
   前記目的地入力部に入力された目的地を表す目的地情報と、前記現在地取得部によって取得された前記現在地情報とに基づいて、前記ハイブリッド車両の出発前に、前記ハイブリッド車両が走行するべき走行経路を計画する走行経路計画部と、
   前記走行経路計画部によって計画された前記走行経路と、前記現在地取得部によって取得された前記現在地情報とに基づいて、前記ハイブリッド車両の走行中に、前記ハイブリッド車両が前記走行経路から逸脱したか否かを検出する走行経路逸脱監視部と、
   前記走行経路逸脱監視部によって前記ハイブリッド車両が前記走行経路から逸脱したことが検出された場合に、前記ハイブリッド車両を前記走行経路に復帰させる復帰経路を計画する復帰経路計画部と、
   前記走行経路計画部によって前記走行経路が計画された場合に、前記走行経路に基づいて、前記複数の車両機器によるエネルギーの消費量を制御するための前記ハイブリッド車両の動作モードの選択計画であるエネルギー制御計画を作成するとともに、前記走行経路逸脱監視部によって前記ハイブリッド車両が前記走行経路から逸脱したことが検出された場合に、前記復帰経路計画部によって計画された前記復帰経路に基づいて、前記エネルギー制御計画を補正するエネルギー消費モード計画部と、
   前記走行経路逸脱監視部によって前記ハイブリッド車両が前記走行経路から逸脱したことが検出された場合に、前記走行経路のうち、前記ハイブリッド車両が前記走行経路を逸脱した地点から、前記走行経路に復帰する地点までの区間である逸脱区間と、前記復帰経路との類似度合いを表す類似度を計算する類似度計算部と、
   前記走行経路逸脱監視部によって前記ハイブリッド車両が前記走行経路から逸脱したことが検出された場合に、前記類似度計算部によって計算された前記類似度に基づいて、前記エネルギー消費モード計画部による前記エネルギー制御計画の補正モードとして規定される複数の補正モードのいずれを選択するかを判定するエネルギー制御計画補正判定部と、
   前記エネルギー制御計画に基づいて前記車両機器を制御することによって、前記ハイブリッド車両のエネルギー消費を管理するエネルギーマネージメント部とを備え、
   前記類似度計算部は、前記復帰経路の走行距離に対する高度変化と前記逸脱区間の走行距離に対する高度変化との差分の絶対値、前記復帰経路の走行距離に対する速度変化と前記逸脱区間の走行距離に対する速度変化との差分の絶対値、もしくは前記復帰経路の走行距離に対する加速度変化と前記逸脱区間の走行距離に対する加速度変化との差分の絶対値を、前記復帰経路の走行距離もしくは前記逸脱区間の走行距離で除算した値を前記類似度とするか、または高度、速度および加速度からそれぞれ求められた前記類似度を加算した値を前記類似度とし、
   前記複数の補正モードは、前記走行経路に基づいて作成された前記エネルギー制御計画の補正を行わない無補正モードと、前記復帰経路の走行距離に合わせて、前記走行経路に基づいて作成された前記エネルギー制御計画を伸長し、前記復帰経路の区間の新たなエネルギー制御計画とする伸長モードとを含み、
   前記エネルギー制御計画補正判定部は、前記類似度が、予め定める高類似度側しきい値よりも大きい場合、前記無補正モードを選択すると判定し、前記類似度が前記高類似度側しきい値以下であり、かつ、予め定める低類似度側しきい値よりも大きい場合、前記伸長モードを選択すると判定することを特徴とするエネルギーマネージメント装置。
2. 前記複数の補正モードは、前記復帰経路を経て前記目的地に至る経路全体のエネルギー制御計画を作成し、前記復帰経路の区間の新たなエネルギー制御計画とする新規作成モードを含み、
   前記エネルギー制御計画補正判定部は、前記類似度が前記低類似度側しきい値以下である場合、前記新規作成モードを選択すると判定することを特徴とする請求項１に記載のエネルギーマネージメント装置。
3. 前記復帰経路計画部は、複数の前記復帰経路を計画し、
   前記類似度計算部は、前記復帰経路計画部によって計画された各前記復帰経路と前記逸脱区間との類似度を計算し、
   前記復帰経路計画部によって計画された複数の前記復帰経路の中から、前記類似度計算部によって計算された各前記復帰経路と前記逸脱区間との類似度に基づいて、最適な復帰経路を選択する最適復帰経路選択部をさらに備え、
   前記最適復帰経路選択部は、前記最適な復帰経路として、前記類似度が最も高い復帰経路を選択することを特徴とする請求項１または２に記載のエネルギーマネージメント装置。

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