JP6690175B2 - 交通システム - Google Patents

Description

本発明は、交通システムに関するものである。

車両が電欠状態に至るリスクを軽減できる電気自動車が知られている。この電気自動車は、蓄電装置の現在の残容量により、現在地から最も近いメイン充電設備及び他のサブ充電設備の少なくとも一方まで通常運転モードで到達不可能である場合には、最高速度制限又は加速時における動力制限を行う節電運転モードに対応した負荷制御を実行する（特許文献１）。

特開２０１１−１９３５４７号公報

しかしながら、上記の電気自動車では、最高速度制限又は加速時における動力制限を行ったとしても、制限された範囲内での電力消費が非効率であれば、電欠のリスクを軽減することはできないため、更なる改良が必要であった。

本発明が解決しようとする課題は、電欠リスクを軽減できる交通システムを提供することである。

本発明は、交通流の速度を複数のレーン毎に管理し、電動車両が交通流の速度でレーンを走行した場合の電費を複数のレーン毎に算出し、電費に基づき、電動車両の走行に適したレーンを特定し、特定された前記レーンを報知することによって上記課題を解決する。

本発明によれば、複数の走行レーンのうち、電費の小さいレーンを特定し当該レーンを報知するため、報知されたレーンを走行する電動車両の電欠リスクを軽減できる、という効果を奏する。

図１は本実施形態に係る交通システムのブロック図である。 図２は電動車両の制御装置の制御フローを示すフローチャートである。 図３は走行抵抗、車速及び必要モータトルクの関係を示すグラフである。 図４は、ＳＯＣ、車速、必要モータトルク及びエネルギー消費量の関係を示すグラフであり、（ａ）は高ＳＯＣ時の特性を示し、（ｂ）は低ＳＯＣ時の特性を示す。 図５は、車速毎に算出される電費及び航続距離の概念を示す表である。 図６はセンターの制御フローを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に交通システムのブロック図である。本実施形態に係る交通システムは、電動車両の電欠リスクを減らすために、レーン毎の電費を管理しつつ、電動車両の走行に適したレーンを電動車両に報知している。交通システムは、車両検出装置１０と、センター２０と、電動車両３とを含んでいる。

車両検出装置１０は、走行路に設置されており、レーンを走行する車両の車速を検出する。車両検出装置１０は、道路交通情報を管理するシステムで用いられる感知器に相当する。感知器は、走行路に設置されており、レーンを走行する車両を感知している。感知器により感知した車両情報は、道路交通情報管理システムを管理するセンターに送信される。センターは、車両情報に基づき、レーン毎の渋滞を管理している。また、センターは、無線通信により、渋滞情報を車両に提供している。なお、車両検出装置１０は、道路交通情報管理システムの感知器とは別のセンサであってもよい。車両検出装置１０は、光又は電波等を用いて、車速を検出している。走行路が複数のレーンを含む場合には、車両検出装置１０は、車速をレーン毎に検出する。車両検出装置１０は、車速を含む車両情報を、センター２０に出力する。

センター２０は、各レーンの道路状態及び複数の電動車両の状態を管理している。センター２０は、複数の車両検出装置１０から各レーンの車両情報を取得する。また、センター２０は、複数の電動車両３から電費に関する情報を取得し、電動車両３に対して電池に関する情報を送信する。車両検出装置１０とセンター２０との通信は無線又は有線により行われる。センター２０と電動車両３との間の通信は、無線により行われる。

センター２０は、道路状態及び車両状態を管理するための機能ブロックとして、交通流管理部２１、電費算出部２２、レーン特定部２３、及び報知部２４を有している。

交通流管理部２１は、交通流の速度を複数のレーン毎で管理している。交通流は、レーン上における、走行車両の流れであり、交通流の速度は走行中の車両の平均速度に相当する。交通流管理部２１は、所定期間内に連を走行する車両の情報を車両検出装置１０から取得し、取得した情報に基づき、当該所定期間無いに走行した複数の車両の平均速度を算出する。なお、交通流の速度は車両の平均速度に限らず、車両の平均速度よりも高い速度、又は、車両の平均速度をよりも低い速度であってもよい。このとき、交通流の速度と車両の平均速度との差は、予め設定されてもよく、又は、レーンの渋滞状況等に応じて設定されてもよい。

電費算出部２２は、電動車両３が交通流の速度でレーンを走行した場合の電費を、複数のレーン毎に算出する。

レーン特定部２３は、電費算出部２２により算出された電費に基づき、電動車両３の走行に適したレーンを特定する。また、複数のレーンが走行路に設けられており、車両がレーンを走行した場合の電費がレーン毎に異なる場合に、走行に適したレーンは、他のレーンよりも電費が低くなるレーン、又は、最も電費が低くなるレーンである。あるいは、複数のレーンが走行路に設けられており、車両がレーンを走行した場合の電費がレーン毎に異なる場合に、走行に適したレーンは、所定値より低い電費となるレーンでもよい。

報知部２４は、レーン特定部２３により特定されたレーンの情報を電動車両３に送信することで、電動車両３に対して推奨レーンを報知する。推奨レーンは、車両の走行に適したレーンである。電動車両３は、推奨レーンを走行することで電費を抑えることができる。

電動車両３は、少なくともバッテリ及び制御装置３０を備えた、電気自動車又はハイブリッド車両である。電動車両３は、センター２０と通信可能な通信機を有しており、当該通信機を用いてセンター２０との間で情報の送受信を行う。制御装置３０は、電動車両の全体を制御しており、ＣＰＵ、ＲＯＭ等を有している。また制御装置３０は、電動車両３の航続距離及びＳＯＣ検出を算出する機能ブロックとして、電費算出部３１及び航続距離算出部３２を有し、ＳＯＣを検出する機能ブロックとしてＳＯＣ検出部３３を有している。

電費算出部３１は、自車がレーンを走行する際の電費を算出する。航続距離算出部３２は、バッテリの状態に基づき、自車の航続可能な距離を算出する。ＳＯＣ検出部３３は、バッテリの充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を検出する。ＳＯＣは、バッテリ電圧またはバッテリ電流の積算値から算出される。

次に、図２を用いて、交通システムにおける制御のうち、電動車両３の制御について、説明する。図２は制御装置３０の制御フローを示すフローチャートである。

ステップＳ１にて、電費算出部３１は、現在の走行抵抗を算出する。走行抵抗は、アクセル開度、モータの出力トルク、又は車速等と相関関係をもっている。電費算出部３１は、当該相対関係を示すマップを参照しつつ、アクセル開度等に基づき現在の走行抵抗を算出する。電費算出部３１は、車速毎に走行抵抗を算出する。車速は、一定の間隔に区切られており、例えば１０ｋｍ／ｈ毎に区切られている。なお、走行抵抗は、アクセル開度以外に、加速度等から算出されてもよい。

ステップＳ２にて、電費算出部３１は、走行抵抗及び車速に基づき、必要なモータトルクを算出する。必要なモータトルクは、現在の走行抵抗に対して、車速毎の定速走行に必要なモータの出力トルクである。図３は、ある走行抵抗において、車速及び必要モータトルクの関係を示すグラフである。図３に示すように、走行抵抗、車速及び必要モータトルクの間には相対関係があるため、車速及び走行抵抗が決まると、必要モータトルクも決まる。そのため、電費算出部３１は、図３の相対関係を示すマップを走行抵抗毎に予め記憶しており、当該マップを参照しつつ、走行抵抗及び車速に対応するモータトルクを、必要モータトルクとして算出する。例えば、ステップＳ１の制御フローにより、車速（Ｖ_１）における走行抵抗（Ｒ_１）を算出した場合には、電費算出部３１は、図３に示すように、走行抵抗（Ｒ_１）及び車速（Ｖ_１）に対応する必要モータトルク（Ｔ_１）を算出する。

ステップＳ３にて、電費算出部３１は、モータ回転数とモータトルクに基づくモータ仕事量を車速毎に算出する。モータ仕事量は、モータ軸端仕事量である。

ステップＳ４にて、電費算出部３１は、バッテリのＳＯＣとモータの駆動効率との対応関係を示すマップを参照し、車速と必要モータトルクに応じたエネルギー損失を算出する。

図４は、車速、必要モータトルク、ＳＯＣ及びエネルギー損失の対応関係を示すグラフである。図４（ａ）は、高ＳＯＣ時のエネルギー損失を表しており、図４（ｂ）のグラフは低ＳＯＣ時のエネルギー損失を表している。エネルギー損失は、モータの駆動効率であって、エネルギー消費量で表される。図４のグラフＡは、車速に対して最大トルクの特性を示している。また楕円は、エネルギー消費量の大きさを表しており、楕円の中央に近いほど、エネルギー消費量が小さくなる。車速及び必要モータトルクの特性上で、楕円の大きさ及び位置はＳＯＣに応じて変化する。図４（ａ）におけるＳＯＣに対してＳＯＣが低くなると、エネルギー損失の楕円の位置は、図４（ｂ）に示すように低速側に移動する。すなわち、車速が高い場合には、ＳＯＣが高い状態で、モータ及びインバータ等を効率よく動作させることができる。一方、車速が低い場合には、ＳＯＣが低い状態で、モータ及びインバータ等を効率よく動作させることができる。

電費算出部３１には、図４のような相対関係を示すエネルギー損失マップがＳＯＣ毎に記憶されている。電費算出部３１は、ＳＯＣ検出部３３から、現在のＳＯＣを取得し、ＳＯＣに対応するエネルギー損失マップを特定する。電費算出部３１は、エネルギー損失マップを参照しつつ、ステップＳ２の制御フローで算出した車速毎の必要モータトルクと対応するエネルギー消費量を算出する。

ステップＳ５にて、電費算出部３１は、モータ仕事量にエネルギー消費量を加算することで、電動車両３のエネルギー消費量を算出する。

ステップＳ６にて、電費算出部３１は、エネルギー消費量を車速で割ることで、車速毎の電費を算出する。算出された電費は、レーンを定速走行した場合に、単位走行距離あたりのバッテリの消費電力に相当する。また、航続距離算出部３２は、現在のＳＯＣと、電費算出部３１により算出された電費に基づいて、航続距離を算出する。これにより、図５に示すように、車速毎に、電費及び航続距離が算出される。そして、制御装置３０の制御フローが終了する。

次に、図６を用いて、交通システムにおける制御のうち、センター２０の制御について、説明する。図２はセンター２０の制御フローを示すフローチャートである。センター２０は、所定の周期、又は、電動車両３から推奨レーンの情報を要求された時に、図６に示す制御フローを実行する。

ステップＳ１１にて、電費算出部２２は、電動車両３から電費情報を取得する。電費情報は、電費算出部３１により算出された電費の情報及び航続距離算出部３２により算出された航続距離の情報を含む。

ステップＳ１２にて、交通流管理部２１はレーン毎の交通流の車速を算出する。交通流の車速は、所定期間内にレーンを走行する車両の平均速度に相当する。交通流管理部２１は、車両検出装置１０から送信される車両情報を用いて、各レーンの状態を管理している。レーンの状態は、レーンを走行する車両の数、レーンの法定速度等である。交通流管理部２１は、現在のレーンの状態だけでなく、過去のレーン状態の情報からレーンの状態を予測することもできる。

ステップＳ１３にて、電費算出部２２は、電費情報に含まれる車速毎の電費と、交通流管理部２１により算出されたレーン毎の平均速度に基づいて、レーン毎の電動車両３の電費を算出する。

ここで、一例として、走行路が３つの隣接するレーンを含み、１つ目のレーンの平均速度が３０ｋｍ／ｈ、２つ目のレーンの平均速度が４０ｋｍ／ｈ、３つ目のレーンの平均速度が５０ｋｍ／ｈであると仮定する。また電動車両３の車速毎の電費が、３０ｋｍ／ｈで０．２ｋＷｈ／ｋｍ、４０ｋｍ／ｈで０．１ｋＷｈ／ｋｍ、５０ｋｍ／ｈで０．１５ｋＷｈ／ｋｍと仮定する。

このような場合に、電費算出部２２は、平均速度（３０ｋｍ／ｈ）のレーンの電費を０．２ｋＷｈ／ｋｍとして算出し、平均速度（４０ｋｍ／ｈ）のレーンの電費を０．１ｋＷｈ／ｋｍとして算出し、平均速度（５０ｋｍ／ｈ）のレーンの電費を０．１５ｋＷｈ／ｋｍとして算出する。

ステップＳ１４にて、レーン特定部２３は、電費算出部２２により算出されたレーン毎の電費に基づき、走行路において、電費の低いレーンを特定する。電費の低いレーンは、所定の電費閾値より低い電費レーン又は最も電費の低いレーンである。例えば、電費閾値を０．１２５ｋＷｈ／ｋｍに設定した場合に、上記の一例では、電費算出部２２は、平均速度（４０ｋｍ／ｈ）のレーンを、電費の小さいレーンとして特定する。

ステップＳ１５にて、電費算出部２２は、ある走行路において、電費の低いレーンが複数あるか否かを判定する。電費の低いレーンが１つである場合には、制御フローはステップＳ１７に進む。

ステップＳ１６にて、電費の低いレーンが複数ある場合には、レーン特定部２３は、最も交通流の車速が高いレーンを特定する。

ステップＳ１７にて、レーン特定部２３は、推奨レーンを決定する。すなわち、電費の低いレーンが１つである場合には、レーン特定部２３は、電費の低いレーンを推奨レーンに決定する。また、電費の低いレーンが複数ある場合には、レーン特定部２３は、電費の低いレーンのうち、最も交通流の速度が高いレーンを推奨レーンに決定する。

ステップＳ１８にて、報知部２４は、推奨レーンを走行する車両の数を算出する。車両の数は、交通流管理部２１で管理される車両情報によって特定される。

ステップＳ１９にて、報知部２４は、推奨レーンの車両数と所定数とを比較する。所定数は、予め設定されている車両数の閾値である。

車両数が所定数より多い場合には、報知部２４は、航続距離に応じて、報知する車両の順位を決定する。推奨レーンの走行車両が多い状態で、他の電動車両３に対して推奨レーンを報知した場合には、報知された車両は推奨レーンを走行するため、走行レーンの車両数がさらに多くなる。そのため、推奨レーンの走行車両の数が所定数より多い場合には、報知部２４は、報知する車両の順位を決める。航続距離が短いほど、優先順位が高くなるように、報知部２４は順位を決定する。

ステップＳ２１にて、報知部２４は、決定した順位に応じて推奨レーンを電動車両３に報知する。報知部２４は、例えば道路案内表示板に推奨レーンを表示する、又は、電動車両３に設置されているナビゲーションシステムのディスプレイに表示することで、推奨レーンを報知する。これにより、電動車両３を推奨レーンに誘導することができる。

ステップＳ１９において、推奨レーンの車両数が所定数以下である場合には、ステップＳ２２にて、報知部２４はレーン特定部２３で決定した推奨レーンを電動車両３に報知する。

ステップＳ２３にて、センター２０は、電費情報、車両情報と、推奨レーンを決定時の日時情報及び航続距離の情報など、これまでの制御フローで使用した一連の情報を、データベースに蓄積する。そして、センター２０の制御フローが終了する。

上記のように、本実施形態では、交通流の速度を複数のレーン毎に管理し、電動車両が交通流の速度でレーンを走行した場合の電費を複数のレーン毎に算出し、電費に基づき電動車両の走行に適したレーンを特定し、特定されたレーンを報知する。これにより、電動車両３に対して電費の低いレーンに誘導することができるため、電欠リスクを軽減し、電動車両３の航続距離を伸ばすことができる。

また本実施形態では、所定時間内にレーンを走行した車両の車速情報を、車両検出装置１０から取得し、取得した車速情報に基づき、前記所定時間内に走行した複数の車両の車速の平均速度を複数のレーン毎に算出し、平均速度を前記交通流として管理する。これにより、現状の交通流の速度をより正確に把握することができる。

また本実施形態では、電動車両３が交通流の速度で定速走行した場合の、単位走行距離あたりの消費電力を電費として算出する。これにより、複数のレーンのうち、消費電力の小さいレーンを判断できる。

また本実施形態では、電動車両３が交通流の速度で定速走行する際の走行抵抗を算出し、走行抵抗に基づき電費を算出する。これにより、レーン毎の電費をより正確に算出できる。

また本実施形態では、電動車両３のモータの駆動効率とＳＯＣとの対応関係を示すマップを参照し、ＳＯＣに対応する駆動効率に基づき電費を算出する。これにより、レーン毎の電費をより正確に算出できる。

また本実施形態では、複数のレーンのうち、電費が最も小さいレーンを電動車両の走行に適したレーンとして特定する。これにより、電欠リスクを軽減し、電動車両３の航続距離を伸ばすことができる。

また本実施形態では、所定の電費より電費が低いレーンを複数特定した場合には、特定した複数のレーンのうち最も交通流の速度が高いレーンを、電動車両の走行に適したレーンとして特定する。これにより、小さい電費で走行できるレーンが複数した場合、交通流の速度が最も高いレーンを選択するので、電動車両３の走行時間を短縮できる。

また本実施形態では、数の電動車両のうち、航続距離がより短い電動車両を優先して、推奨レーンを報知する。これにより、電欠リスクの高い電動車両３を優先して、レーンを案内できる。

なお、ステップＳ１６の制御フローにおいて、レーン特定部２３は、最も交通流の車速が高いレーンを特定する代わりに、過去の実績に基づきレーンを特定してもよい。レーンの特定実績は、曜日、時間等と対応させてデータベースに蓄積されている。そして、レーン特定部２３は、電費の低い複数レーンのうち、最も選択されているレーンを特定する。これにより、レーン特定部２３は過去の実績に基づきレーンを特定する。

上記電費算出部２２、３１は本発明に係る「電費算出部」に相当し、車両検出装置１０が本発明に係る「車両検出部」に相当する。

３…電動車両
１０…車両検出装置
２０…センター
２１…交通流管理部
２２…電費算出部
２３…レーン特定部
２４…報知部
３０…制御装置
３１…電費算出部
３２…航続距離算出部
３３…ＳＯＣ検出部

Claims (8)

1. 交通流の速度を複数のレーン毎に管理する交通流管理部と、
   電動車両が前記交通流の速度で前記レーンを走行した場合の電費を前記複数のレーン毎に算出する電費算出部と、
   前記電費に基づき、前記電動車両の走行に適したレーンを特定するレーン特定部と、
   前記レーン特定部により特定された前記レーンを報知する報知部とを備え、
   前記報知部は、前記レーン特定部により特定された前記レーンを走行する車両数が所定数より多い場合には、複数の前記電動車両のうち、所定の電動車両に、前記レーン特定部により特定された前記レーンを報知する交通システム。
2. 前記複数のレーンを含む走行路に設置され、前記レーンを走行する車両の車速を検出する車速検出部を備え、
   前記交通流管理部は、
   所定時間内に前記レーンを走行する車両の車速情報を前記車速検出部から取得し、
   取得した前記車速情報に基づき、前記所定時間内に走行した複数の車両の車速の平均速度を前記複数のレーン毎に算出し、
   前記平均速度を前記交通流の速度として管理する
   請求項１記載の交通システム。
3. 前記電費算出部は、
   前記電動車両が前記交通流の速度で定速走行した場合の、単位走行距離あたりの消費電力を前記電費として算出する
   請求項１又は２記載の交通システム。
4. 前記電費算出部は、
   前記電動車両が前記交通流の速度で定速走行する際の走行抵抗を算出し、前記走行抵抗に基づき前記電費を算出する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の交通システム。
5. 前記電動車両のバッテリの充電状態を検出する充電状態検出部をさらに備え、
   前記電費算出部は、
   前記電動車両のモータの駆動効率と前記充電状態との対応関係を示すマップを参照し、前記充電状態検出部により検出された前記充電状態に対応する前記駆動効率に基づき前記電費を算出する
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の交通システム。
6. 前記レーン特定部は、
   前記複数のレーンのうち、前記電費が最も小さいレーンを前記電動車両の走行に適したレーンとして特定する
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の交通システム。
7. 前記レーン特定部は、
   所定の電費より前記電費が低いレーンを複数特定した場合には、特定した複数のレーンのうち最も交通流の速度が高いレーンを、前記電動車両の走行に適したレーンとして特定する
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の交通システム。
8. 交通流の速度を複数のレーン毎に管理する交通流管理部と、
   電動車両が前記交通流の速度で前記レーンを走行した場合の電費を前記複数のレーン毎に算出する電費算出部と、
   前記電費に基づき、前記電動車両の走行に適したレーンを特定するレーン特定部と、
   前記レーン特定部により特定された前記レーンを報知する報知部と、
   複数の前記電動車両の航続距離を算出する航続距離算出部とを備え、
   前記報知部は、前記複数の電動車両のうち、航続距離がより短い前記電動車両を優先して、前記レーン特定部により特定された前記レーンを報知する交通システム。

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