导航系统和具备该系统的混合动力车以及其路径搜索方法 技术领域 本发明涉及导航系统和具备该导航系统的混合动力车、 以及混合动力车的路径搜 索方法， 尤其是涉及能够选择停止了发动机的行驶模式的混合动力车在靠近道路收费形成 的限制区时的路径引导。
背景技术 为了缓和拥堵和改善大气污染， 已提出对在特定的对象地区行驶的车辆进行收费 的道路收费。例如， JP 特开 2005-274213 号公报 ( 专利文献 1) 中记载有一种导航系统， 其 执行考虑了道路收费形成的限制区 ( 以下称作道路收费区 ) 的路径设定。
尤其是就专利文献 1 的导航系统而言， 在进行路径设定时， 如果在路径计算中使 用的区域内存在道路收费区， 则在基于许可信息 ( 可进入对象的道路收费区和其许可期 间 ) 判断可否进入道路收费区之后， 设定回避了被判断为不可进入的道路收费区的路径。 这样， 能够自动地执行如下路径计算， 即避免了在区域许可无效的状态下通过道路收费区 而被收费这样的情况。
此外， JP 特开平 7-107617 号公报 ( 专利文献 2) 中记载有如下混合动力型车辆， 即： 当在预定的行驶路径中行驶时， 能够以与行驶环境相应的行驶模式、 具体而言是将蓄电 池作为电源仅通过电机来行驶而不使用发动机的驱动力的电机模式来行驶。
尤其是就专利文献 2 的混合动力型车辆而言， 记载有根据由驾驶员做出的模式选 择， 在驾驶员选择了部分地区零排放模式时， 在人口密集地区、 尾气限制地区应用电机模式 来进行行驶。 此外， 在驾驶员选择了全零排放模式时， 根据从路径搜索的结果获得的行驶路 径来计算总行驶距离， 并且根据当前的蓄电池容量的剩余量来判断是否能够以电机模式行 驶总行驶距离， 从而判断充电的必要性。而且， 记载有在需要充电的情况下， 判断行驶路径 上是否有充电站， 有充电站时通过声音输出或显示向驾驶员询问是否打算充电。
而且， JP 特开平 10-170293 号公报 ( 专利文献 3) 中记载有如下电动车的路径搜 索装置， 即用于考虑电动车的续航力来搜索到目的地为止的最佳导航路径。尤其是根据专 利文献 3 的构成， 记载有基于包括充电站相关信息的道路地图数据， 来搜索考虑了车载蓄 电池的补充电力的到目的地为止的导航路径。
专利文献 1 ： 日本特开 2005-274213 号公报
专利文献 2 ： 日本特开平 7-107617 号公报
专利文献 3 ： 日本特开平 10-170293 号公报
作为道路收费的一个方式， 在特别考虑了对大气污染的影响的情况下， 假定以排 气输出车辆为收费对象、 即所谓的零排放车辆为收费对象外的限制。 如果是这种限制， 则除 了仅以电力作为动力的电动车之外， 对于停止内燃机而仅凭电动机输出就能够行驶 ( 以下 称作 EV(Electric Vehicle) 行驶 ) 的混合动力车， 如果进行 EV 行驶那么也能够通过道路 收费区而不被收费。
另一方面， 混合动力车有可能发生如下情况， 即： 由于能够单独凭内燃机进行行
驶、 或者通过内燃机和电动机的输出双方进行行驶， 因而在不能 EV 行驶的状态下进入到道 路收费区时， 违背用户的意思而被收费。
因此， 如专利文献 1 中记载的导航系统， 在不考虑当前的车辆状态而仅根据预先 固定设定的许可信息 ( 许可进入的道路收费区和其许可期间 ) 来判断是否能够通过道路收 费区的方式中， 对于上述那样的道路收费区， 可能无法执行恰当的路径引导 ( 导航 )。 此外， 专利文献 2 和 3 也不是考虑了上述那样的道路收费区的技术。
此外， 已知在混合动力车中搭载有构成为能够通过充电站等车外充电设备来进行 充电 ( 也称作外部充电 ) 的充电装置的构成， 因而期待考虑到这方面来进行路径引导的技 术。 发明内容 本发明为了解决上述问题而做出， 本发明的目的在于， 针对具备内燃机和通过来 自蓄电装置的电力来输出车辆驱动力的电动机的混合动力车， 关于以排气输出车辆为收费 对象的道路收费区的行驶执行恰当的路径引导。
基于本发明的导航系统， 是具备内燃机和通过来自蓄电装置的电力来输出车辆驱 动力的电动机的混合动力车的导航系统， 该导航系统具备预测部、 取得部、 估算部、 判断部 和搜索部。预测部构成为基于本车位置信息和道路地图信息， 事先预测采用发动机的车辆 行驶是否通过收费的特定的限制区。取得部构成为在预测通过限制区时， 取得蓄电装置当 前的剩余容量。估算部构成为在预测通过限制区时估算如下所需能量的量， 该所需能量的 量是指为了以停止发动机并利用来自电动机的车辆驱动力来行驶的电动行驶模式通过限 制区， 需要从蓄电装置输出的所需能量的量。判断部构成为基于由估算部估算的所需能量 的量的估算值和蓄电装置当前的剩余容量， 来判断混合动力车以电动行驶模式是否能够通 过限制区。搜索部构成为响应于由判断部判断为以电动行驶模式不能通过限制区的情况， 而执行用于回避收费的路径搜索。
或者， 本发明是具备上述内燃机、 上述蓄电装置和上述电动机的混合动力车的路 径搜索方法， 并且包括如下步骤 ： 基于本车位置信息和道路地图信息， 事先预测采用内燃机 的车辆行驶是否通过收费的特定的限制区的步骤 ； 在预测通过限制区时， 取得蓄电装置当 前的剩余容量的步骤 ； 在预测通过限制区时， 估算如下所需能量的量的步骤， 该所需能量的 量是指为了以停止内燃机并利用来自电动机的车辆驱动力来行驶的电动行驶模式通过限 制区， 需要从蓄电装置输出的所需能量的量 ； 基于进行估算的步骤中估算的所需能量的量 的估算值和蓄电装置当前的剩余容量， 来判断混合动力车以电动行驶模式是否能够通过限 制区的步骤 ； 响应于进行判断的步骤中被判断为以电动行驶模式不能通过限制区的情况， 执行用于回避收费的路径搜索的步骤。
根据上述导航系统和具备该导航系统的混合动力车、 以及混合动力车的路径搜索 方法， 在预测采用发动机的车辆行驶通过收费的特定的限制区 ( 道路收费区 ) 时， 能够基于 车载蓄电装置当前的剩余容量， 适当地判断以电动行驶模式 (EV 行驶 ) 是否能够通过道路 收费区而不被收费。而且， 在判断为以 EV 行驶不能通过该限制区时， 能够通过重新执行用 于回避收费的路径搜索， 针对以排气输出车辆为收费对象的道路收费区的行驶， 执行适当 的路径引导。
优选为， 蓄电装置构成为能够通过混合动力车的外部的充电设备进行充电， 并且 道路地图信息包括与充电设备有关的信息。 而且， 在搜索部或者所执行的步骤中， 搜索到达 混合动力车的当前位置附近的充电设备的路径来作为用于回避收费的路径搜索。
如上所述， 通过进行到达充电设备 ( 充电站 ) 的行驶路径的引导， 而能够执行能够 回避道路收费区的收费的路径引导， 该充电设备用于在外部充电以 EV 行驶通过道路收费 区时的不足能量的量。
进一步优选为， 导航系统还具备不足能量计算部、 充电时间计算部和引导部。 不足 能量计算部构成为在由判断部判断为以电动行驶模式不能通过限制区时， 基于由估算部估 算的所需能量的量的估算值和蓄电装置的剩余容量， 计算蓄电装置的不足能量的量。充电 时间计算部构成为基于所计算出的不足能量的量和道路地图信息， 计算出在附近的充电设 备处不足能量的量的充电所需时间。 引导部构成为在所计算出的充电所需时间比能够由使 用者设定的预定时间短时， 向驾驶员引导由搜索部搜索出的到达附近的充电设备的路径。 或者， 路径搜索方法还包括 ： 在进行判断的步骤判断为以电动行驶模式不能通过限制区时， 基于进行估算的步骤中估算的所需能量的量的估算值和蓄电装置的剩余容量， 来计算出蓄 电装置的不足能量的量的步骤 ； 基于所计算出的不足能量的量和道路地图信息， 来计算出 在附近的充电设备处不足能量的量的充电所需时间的步骤 ； 在所计算出的充电所需时间比 能够使用者设定的预定时间短时， 向驾驶员引导通过进行执行的步骤中搜索到的到达附近 的充电设备的路径的步骤。 如上所述， 能够根据相对于车载蓄电装置当前的剩余容量的不足能量的量的充电 所需时间， 选择是否执行到达充电设备的路径引导。 尤其是， 由于能够选择性地执行到达充 电所需时间比能够由使用者设定的预定时间短的充电设备的路径引导， 因而能够提高便利 性。
更加优选为， 搜索部基于道路地图信息搜索用于绕过限制区的迂回路径来作为用 于回避收费的路径搜索。 而且， 导航系统还具备引导部， 该引导部用于在迂回路径的行驶所 需时间比能够由使用者设定的预定时间短时， 向驾驶员引导由搜索部搜索到的迂回路径。 或者， 进行执行的步骤中基于道路地图信息搜索用于绕过限制区的迂回路径来作为用于回 避收费的路径搜索， 路径搜索方法还包括在迂回路径的行驶所需时间比能够由使用者设定 的预定时间短时， 向驾驶员引导通过进行执行的步骤而搜索到的迂回路径的步骤。
如上所述， 能够自动地引导行驶所需时间为预定时间以下的道路收费区的迂回路 径。尤其是， 由于能够选择性地引导所需行驶时间比能够由使用者设定的预定时间短的迂 回路径， 因而能够提高便利性。
更优选为， 蓄电装置构成为能够通过混合动力车外部的充电设备进行充电， 并且 道路地图信息包括与充电设备有关的信息。而且搜索部在引导部不执行迂回路径的引导 时， 搜索到达混合动力车的当前位置附近的充电设备的路径来作为用于回避收费的路径搜 索。 而且， 导航系统还具备不足能量计算部和充电时间计算部， 该不足能量计算部基于由估 算部估算的所需能量的量的估算值和蓄电装置的剩余容量， 来计算出蓄电装置的不足能量 的量， 该充电时间计算部基于所计算出的不足能量的量和道路地图信息来计算出在附近的 充电设备处不足能量的量的充电所需时间。而且， 引导部在由充电时间计算部计算出的充 电所需时间比能够由使用者设定的预定时间短时， 向驾驶员引导到达由搜索部搜索到的附
近的充电设备行驶的路径。
如上所述， 在能够引导的适当的迂回路径不存在时， 能够自动地引导到达充电设 备 ( 充电站 ) 的行驶路径， 该充电设备用于对以 EV 行驶通过道路收费区时的不足能量的量 进行外部充电。尤其是， 由于能够仅执行到达充电所需时间比能够由使用者设定的预定时 间短的充电设备的路径引导， 因而能够提高便利性。
此外， 更加优选为， 搜索部在引导部不执行到达附近的充电设备的行驶路径的引 导时， 基于道路地图信息搜索用于绕过限制区的迂回路径来作为用于回避收费的路径搜 索。 而且， 引导部在迂回路径的行驶所需时间比能够由使用者设定的预定时间短时， 向驾驶 员引导由搜索部搜索到的迂回路径。
如上所述， 在能够引导的适当的附近充电设备不存在时， 能够自动地引导行驶所 需时间为预定时间以下的道路收费区的迂回路径。尤其是， 仅引导所需行驶时间比能够由 使用者设定的预定时间短的迂回路径， 因而能够提高便利性。
优选为， 在导航系统中， 当通过限制区时产生的收费额比能够由使用者设定的预 定金额低时， 不执行符合用于回避收费的路径搜索的路径引导。 或者， 路径搜索方法还包括 当通过限制区时产生的收费额比能够由使用者设定的预定金额低时， 不执行符合用于回避 收费的路径搜索的路径引导。 如上所述， 能够根据该道路收费区的收费额自动地不执行用于回避道路收费区的 收费的路径引导。
此外优选为， 预测部基于预先设定的到目的地为止的路径搜索结果来预测是否通 过限制区。 或者， 预测部在进行未设定目的地的车辆行驶时， 基于本车位置信息和过去的行 驶历史记录来预测是否通过限制区。
如上所述， 在到达目的地的路径引导已执行和未执行的任意一种情况下， 均能够 事先预测是否通过特定的限制区 ( 道路收费区 )。
基于本发明的混合动力车， 具备蓄电装置、 电动机和发动机、 上述任意一个导航系 统、 和在限制区中行驶时优先选择电动行驶模式的行驶控制部。
根据本发明， 对于具备内燃机和通过来自蓄电装置的电力来输出车辆驱动力的电 动机的混合动力车， 能够针对以排气输出车辆为收费对象的道路收费区的行驶， 执行适当 的路径引导。
附图说明
图 1 是对搭载有基于本发明实施方式的导航系统的混合动力车的构成例进行说 明的功能框图。
图 2 是对基于本发明实施方式的导航系统涉及的车辆控制构成进行说明的框图。
图 3 是对基于本发明实施方式的导航系统进行路径引导控制的第 1 例进行说明的 功能框图。
图 4 是对基于本发明实施方式的导航系统进行路径引导控制的第 2 例进行说明的 功能框图。
图 5 是对基于本发明实施方式的导航系统进行的综合路径引导控制的处理顺序 进行说明的流程图。其中附图标记说明如下 ：
100... 混合动力车 ； 142... 油门踏板位置传感器 ； 144... 车速传感器 ； 202... 发 动机 ； 204... 动力分割机构 ； 206、 210... 电动发电机 ； 208... 传递齿轮 ； 212... 驱动轴 ； 214... 车 轮 ； 216... 蓄 电 装 置 ； 218、 220... 电 力 转 换 器 ； 222... 燃 料 箱 ； 224... 充 电 器； 250...ECU ； 260... 燃料补给口 ； 270... 充电连接器 ； 280... 充电电线 ； 300... 导航 系统 ； 310... 导航控制部 ； 320...GPS 天线 ； 330... 信标接收部 ； 340... 陀螺仪传感器 ； 350... 显示部 ； 355... 记录介质 ； 360... 接口部 ； 370... 存储部 ； 400... 通过有无预测 部； 410... 所需能量估算部 ； 420...SOC 取得部 ； 430... 判断部 ； 440... 不足能量计算部 ； 450... 充电所需时间计算部 ； 455... 迂回路径所需时间计算部 ； 460、 460#... 路径搜索部 ； 470... 引导部 ； FLP... 预测旗标 ( 道路收费区通过 ) ； FNEV... 旗标 ； IB... 输入输出电 流 ( 蓄电装置 ) ； PWM1、 PWM2、 PWM3... 信号 ( 电力转换 ) ； Rbp... 迂回路径信息 ； Rst... 路 径信息 ( 充电站 ) ； Tbp... 迂回时间 ； Tch... 充电所需时间 ； Tth1... 阈值 ( 充电所需时 间)； Tth2... 阈值 ( 迂回时间 ) ； Wev... 所需能量的量 (EV 行驶 ) ； Wst... 蓄存能量的量 ； ΔW... 不足能量的量。 具体实施方式
以下参照附图， 对本发明的实施方式进行详细说明。 另外， 以下对图中的相同或相 当部分标注相同附图标记， 原则上不重复其说明。
图 1 是对搭载有基于本发明实施方式的导航系统的混合动力车的构成例进行说 明的功能框图。
参照图 1， 可知混合动力车 100 具备发动机 202、 动力分割机构 204、 电动发电机 206、 210、 传递齿轮 208、 驱动轴 212、 车轮 214。此外， 混合动力车 100 具备蓄电装置 216、 电力转换器 218、 220、 燃料箱 222、 充电器 224、 ECU( 电子控制单元 ： Electronic Control Unit)250、 燃料补给口 260、 充电连接器 270、 导航系统 300。
动力分割机构 204 与发动机 202、 电动发电机 206 和传递齿轮 208 结合， 并在这些 部件之间分配动力。例如， 能够将具有太阳齿轮、 行星齿轮架和齿圈的 3 个旋转轴的行星齿 轮作为动力分割机构 204 来使用， 这 3 个旋转轴分别与发动机 202、 电动发电机 206 和传递 齿轮 208 的旋转轴连接。
发动机 202 产生的动能通过动力分割机构 204 分配给电动发电机 206 和传递齿轮 208。 即， 发动机 202 驱动向驱动轴 212 传递动力的传递齿轮 208， 并且作为驱动电动发电机 206 的动力源组入混合动力车 100 中。电动发电机 206 作为由发动机 202 驱动的发电机来 动作， 并且作为能够起动发动机 202 的电动机而动作的部件组入混合动力车 100 中。此外， 电动发电机 210 作为对向驱动轴 212 传递动力的传递齿轮 208 进行驱动的动力源组入混合 动力车 100 中。
蓄电装置 216 是能够充电的直流电源， 例如由镍氢、 锂离子等二次蓄电池构成。蓄 电装置 216 向电力转换器 218、 220 供给电力。此外， 蓄电装置 216 在电动发电机 206 和 / 或 210 发电时从电力转换器 218 和 / 或 220 接受电力来进行充电。
而且， 在充电连接器 270 经由充电电线 280 与以充电站为代表的车辆外部的充电 设备 ( 未图示 ) 连接的外部充电时， 蓄电装置 216 从充电器 224 接受电力来进行充电， 该充电器 224 将来自充电设备的外部电力转换成蓄电装置 216 的充电电力。另外， 以下作为能 够对混合动力车 100 进行外部充电的充电设备的代表例， 表示 “充电站” 。
另外， 作为蓄电装置 216， 也可以采用大容量电容器， 只要是能够暂时蓄存由电动 发电机 206、 210 产生的发电电力或来自外部电源的电力并且能够将所蓄存的电力供应给 电动发电机 206、 210 的电力缓冲器， 可以采用任意设备。另外， 通过未图示的传感器对蓄电 装置 216 的输出电压 VB 和输入输出电流 IB 进行检测， 且该检测值被发送给 ECU250。
电力转换器 218 基于来自 ECU250 的信号 PWM1， 将由电动发电机 206 产生的电力转 换成直流电力并输出给蓄电装置 216。电力转换器 220 基于来自 ECU250 的信号 PWM2， 将从 蓄电装置 216 供应的直流电力转换成交流电力并输出给电动发电机 210。另外， 电力转换 器 218 在发动机 202 起动时， 基于信号 PWM1， 将从蓄电装置 216 供应的直流电力转换成交流 电力并输出给电动发电机 206。此外， 电力转换器 220 在车辆制动时或在下坡上加速度降 低时， 基于信号 PWM2， 将由电动发电机 210 产生的电力转换成直流电力并输出给蓄电装置 216。
电动发电机 206、 210 是交流电动机， 例如由在转子中埋设有永久磁铁的三相交流 同步电动机构成。电动发电机 206 将由发动机 202 生成的动能转换成电能量并输出给电力 转换器 218。 此外， 电动发电机 206 根据从电力转换器 218 接受到的三相交流电力产生驱动 力， 从而起动发动机 202。 电动发电机 210 根据从电力转换器 220 接受到的三相交流电力产生车辆的驱动转 矩。此外， 电动发电机 210 在车辆制动时或在下坡上加速度降低时， 将作为动能或势能蓄存 在车辆上的力学能量转换成电能量并输出给电力转换器 220。
发动机 202 将通过燃料的燃烧而产生的热能量转换成活塞或转子等的运动件的 动能， 并且将其转换的动能输出给动力分割机构 204。 例如如果运动件为活塞且其运动为往 返运动， 则借助所谓的曲柄机构将往返运动转换成旋转运动， 活塞的动能传递到动力分割 机构 204。 另外， 作为发动机 202 的燃料， 优选为汽油或轻油、 乙醇、 液态氢、 天然气等烃类燃 料、 或者液态或气态的氢燃料。
燃料箱 222 储存从燃料补给口 260 供应的燃料， 并向发动机 202 供应该储存的燃 料。另外， 通过未图示的传感器对燃料箱 222 内的燃料剩余量 FL 进行检测， 并且该检测值 被输出给 ECU250。
充电器 224 基于来自 ECU250 的信号 PWM3， 将来自与充电连接器 270 连接的外部电 源的电力转换成蓄电装置 216 的充电电力并输出给蓄电装置 216。
ECU250 基于从各传感器发送来的信号、 存储在未图示的 ROM( 只读存储器 ； Read Only Memory) 等存储区的地图和程序， 进行运算处理并对机器类进行控制， 以使混合动力 车 100 成为所期望的运转状态。或者， 可以构成为 ECU250 的至少一部分通过电子回路等硬 件来执行预定的数值、 理论运算处理。
具体而言， ECU250 生成分别用于驱动电力转换器 218、 220 的信号 PWM1、 PWM2， 并 将所生成的信号 PWM1、 PWM2 分别输出给电力转换器 218、 220。此外， ECU250 在接受到要求 通过充电器 224 对蓄电装置 216 进行充电的信号 REQ 时， 生成用于驱动充电器 224 的信号 PWM3， 并将所生成的信号 PWM3 输出给充电器 224。
另外， 混合动力车 100 用于进行外部充电的构成并不局限于图 1 所示的例子， 只要
在停车中能够将来自充电设备 ( 未图示 ) 的电力转换成蓄电装置 216 的充电电力， 则能够 适用任意构成。例如可以构成为， 省略配置外部充电专用的充电器 224， 而通过电力转换器 218、 220 将来自与充电连接器 270 连接的外部电源的电力转换成蓄电装置 216 的充电电力。
而且， ECU250 对混合动力车 100 的行驶模式进行控制。即， ECU250 对停止发动机 202 而仅用电动发电机 210 的 EV 行驶 ( 电动行驶模式 )、 和使发动机 202 动作的混合动力 行驶 ( 混合动力行驶模式 ) 的切换进行控制。以下， 将电动行驶模式也称作 “EV 模式” ， 将 混合动力行驶模式也称作 “HV( 混合动力车 ： Hybrid Vehicle) 模式” 。
此外， 而且 ECU250 能够基于燃料箱 222 的燃料剩余量 FL 以及蓄电装置 216 的电 压 VB 和电流 IB 的各检测值、 或者还基于未图示的其他信息， 生成并管理有关使用电力的行 驶的信息、 有关燃料消耗费的信息， 并向未图示的显示部等显示该信息。 此外， 如后述说明， 在 ECU250 和导航系统 300 之间收发指示蓄电装置 216 的 SOC、 EV 行驶的优先选择的信号 INS(EV) 等。
图 2 是对与基于本发明实施方式的导航系统相关的车辆控制构成进行说明的框 图。
参照图 2， ECU250 包括混合动力控制部 252、 蓄电池控制部 254、 发动机控制部 256。 混合动力控制部 252、 蓄电池控制部 254 和发动机控制部 256 的每一个， 可以在 ECU250 内构 成具有与该块相当的功能的电路 ( 硬件 )， 也可以按照预先设定的程序通过 ECU250 执行软 件处理来实现。 蓄电池控制部 254 通过对蓄电装置 216 的充放电电流进行累积等来求出表示蓄电 装置 216 的剩余容量的 SOC( 荷电状态 ： State of Charge)， 并将其发送给混合动力控制部 252。或者， 进一步反映蓄电装置 216 的输出电压、 温度， 并求出 SOC。
发动机控制部 256 进行发动机 202 的节气门控制， 并且检测出发动机 202 的发动 机转速 Ne 并发送给混合动力控制部 252。
混合动力控制部 252 基于油门踏板位置传感器 142 的输出信号 Acc 和由车速传感 器 144 检测出的车速 V 来计算出驾驶员要求的输出 ( 要求功率 )。除了该驾驶员的要求功 率之外， 混合动力控制部 252 还考虑蓄电装置 216 的充电状态 SOC 来计算所需的驱动力 ( 总 计功率 )， 进一步计算出对发动机要求的转速和对发动机要求的功率。即， 确定关于总计功 率的、 发动机 202 和电动发电机 210 之间的输出功率分担。即， 混合动力控制部 252 具有对 EV 模式 ( 发动机输出设定为零 ) 和 HV 行驶模式进行选择的 “行驶控制部” 的功能。
混合动力控制部 252 向发动机控制部 256 发送要求转速和要求功率， 使发动机控 制部 256 进行发动机 202 的节气门控制。在 EV 模式下， 混合动力控制部 252 对发动机控制 部 256 指示停止发动机 202。
而且， 混合动力控制部 252 以电动发电机 210 的输出功率符合上述分担的方式， 生 成控制电动发电机 206、 210 的电力转换器 218、 220 的控制指令 ( 图 1 的信号 PWM1、 PWM2)。
导航系统 300 包括导航控制部 310、 GPS 天线 320、 信标接收部 330、 陀螺仪传感器 340、 显示部 350、 接口部 360、 存储部 370。
导航控制部 310 由具有代表性的电子控制单元 (ECU) 构成， 并进行设定到目的地 为止的行驶路径的路径引导。代表性的方式是导航控制部 310 从包括触摸显示器的显示部 350 获得由用户设定的目的地的信息。另外， 通过本实施方式， 关于到暂且设定的目的地为
止的行驶路径的搜索方法， 可以适用公知的任意方法， 因此不进行详细说明。
此外， 导航控制部 310 借助接口部 360 读取在 CD(Compact Disk)、 DVD(Digital Versatile Disk) 等记录介质 355 中记录的道路地图数据。 另外， 优选为道路地图数据包括 有关用于对混合动力车 100 进行外部充电的充电设备 ( 充电站 ) 的信息、 例如表示其位置、 充电能力 ( 尤其是充电速度 ) 的信息。存储部 370 例如为 HDD(Hard Disk Drive)， 能够非 易失地存储道路地图数据。另外， 可以不设置存储部 370。
而且， 导航控制部 310 受理由信标接收部 330 接收到的、 来自设置在路上的信标的 信息。例如， 通过来自信标的信息， 除了能够获得拥堵信息、 所需时间、 施工信息、 速度 / 车 道限制信息、 停车场位置 / 空车信息等之外， 还能够识别向道路收费区的接近。或者， 也可 以预先在上述道路地图数据上存储有表示道路收费区的信息。
导航控制部 310 使用 GPS 天线 320 和陀螺仪传感器 340、 或者进而使用车速传感器 144 的输出 V 来掌握本车位置信息、 即车辆的当前位置和行进方向。而且， 导航控制部 310 将所掌握的本车位置与道路地图数据重叠显示到显示部 350 上。而且， 导航控制部 310 在 由用户设定了目的地的情况下， 搜索从当前位置到目的地为止的行驶路径， 并且通过显示 部 350 进行路径引导。如公知技术所述， 作为路径引导的一环， 可以基于本车位置与搜索出 的行驶路径之间的关系来进行声音引导。 导航控制部 310 在混合动力车 100 正在通过道路收费区时， 向混合动力控制部 252 输出指示优先选择 EV 模式的信号 INS(EV)。若混合动力控制部 252 接收到信号 INS(EV)， 则只要蓄电装置 216 的 SOC 未达到管理下限值便选择 EV 模式。
图 3 是对基于本发明实施方式的导航系统进行的路径引导控制的第 1 例进行说明 的功能框图。 另外， 下面所说明的功能框图中的各块， 代表性的方式是通过构成导航控制部 310 的 ECU 执行预定程序的软件处理来实现， 但是也可以通过在该 ECU 内构成具有与该块相 当的功能的电路 ( 硬件 ) 来实现。
参照图 3， 通过有无预测部 400 基于包括来自道路地图数据 / 信标的信息的各种导 航信息和本车位置信息， 事先预测混合动力车 100 通过以排气输出车辆为收费对象的、 即 零排放车辆为非收费对象的道路收费区的情况。然后， 在被预测为通过道路收费区的情况 下， 使预测旗标 FLP 为 “点亮” ， 指示执行如下所述的路径搜索。
通过有无预测部 400 例如在已经执行了到由包括驾驶员在内的用户设定的目的 地为止的路径搜索的情况下， 能够基于所搜索出的行驶路径中是否包括道路收费区， 来预 测是否通过道路收费区。这种情况下， 基于通过 GPS 天线 320 等掌握的本车位置和其行进 方向， 在到道路收费区边界为止的距离为预定距离以下时， 使预测旗标 FLP 为点亮即可。
或者， 在未设定目的地的情况下， 能够基于通过 GPS 天线 320 等掌握的本车位置和 其行进方向， 优选为， 还反映过去的行驶历史记录来预测是否通过道路收费区。于是， 在到 道路收费区边界为止的距离为预定距离 ( 也可以为与设定目的地时不同的值 ) 以下的情况 下， 能够使预测旗标 FLP 为点亮。
或者， 可以构成为作为用户的设定项目之一， 能够预先输入是否进行考虑了因道 路收费而产生收费的路径引导。 或者， 能够由用户设定不需要路径引导的收费额的上限额， 对预测通过的道路收费区的收费额和上述上限额进行比较， 从而可以自动判断是否进行路 径引导。 而且， 在从用户受理了表示不需要回避收费的意思的指示的情况下、 或者在基于收
费额自动判断为不需要路径引导的情况下， 通过有无预测部 400 不考虑上述的预测判断， 而将预测旗标 FLP 维持在初始值即熄灭。
若预测旗标 FLP 点亮， 则 SOC 取得部 420 从混合动力控制部 252 取得表示蓄电装 置 216 的剩余容量的 SOC， 并且基于所取得的 SOC 计算出能够在 EV 行驶中使用的蓄存能量 的量 Wst。
另一方面， 所需能量估算部 410 响应于预测旗标 FLP 的点亮， 并基于导航信息来估 算以 EV 行驶通过道路收费区所需的能量的量。更具体地说， 所需能量估算部 410 预测道路 收费区的通过路径， 并且基于该预测路径的距离、 所需时间和路径信息 ( 斜率等 )， 来计算 出以 EV 行驶通过道路收费区所需的能量的量 Wev。
判断部 430 对基于蓄电装置 216 的剩余容量的蓄存能量的量 Wst 和由所需能量估 算部 410 估算出的所需能量的量 Wev 进行比较， 并判断根据蓄电装置 216 的当前的蓄存能 量能否以 EV 行驶通过道路收费区。具体地说， 判断部 430 在 Wev ＞ Wst 时， 使表示以 EV 行 驶不能通过道路收费区的旗标 FNEV 为点亮， 而在此之外的期间使旗标 FNEV 为熄灭。
若旗标 FNEV 点亮， 则路径搜索部 460 执行用于在进入道路收费区前进行外部充电 的路径搜索。例如， 基于本车位置信息和道路地图信息， 输出到达混合动力车 100 当前位置 附近的充电站的路径信息 Rst。这时， 成为路径搜索的目的地的 “附近充电站” 具有代表性 的是距离当前位置最近的充电站， 因此以下也表述为 “最近充电站” 。 另外， 可以使充电速度 ( 即， 充电所用时间 ) 不同的多个充电站为 “附近充电站 ( 最近充电站 )” 。
而且， 响应于旗标 FNEV 的点亮， 不足能量计算部 440 计算出与蓄存能量的量 Wst 相对于所需能量的量 Wev 的不足量相当的不足能量的量 ΔW(ΔW ＝ Wev-Wst)。
然后， 充电所需时间计算部 450 基于不足能量计算部 440 计算出的不足能量的量 ΔW 和从道路地图数据获得的最近充电站的充电速度， 计算出在该最近充电站进行不足能 量的量 ΔW 的外部充电所需的所需时间 Tch。
引导部 470 基于由充电所需时间计算部 450 计算出的充电所需时间 Tch、 或者响应 于车辆用户的指示输入， 向显示部 350 输出符合来自路径搜索部 460 的路径信息 Rst 的显 示。即， 对混合动力车的用户进行到达最近充电站的行驶路径的引导。
例如， 引导部 470 能够在充电所需时间 Tch 比由用户预先设定的阈值短时， 自动向 显示部 350 输出符合路径信息 Rst 的引导显示。或者， 引导部 470 能够响应于混合动力车 的来自用户的充电站引导指示， 向显示部 350 输出符合路径信息 Rst 的引导显示。另外， 可 以在受理了来自用户的引导指示时， 事先提示路径信息 Rst 中到达相当于目的地的最近充 电设备的所需时间和不足能量的量的充电所需时间。
或者， 作为关于充电所需时间 Tch 的条件成立或者响应于来自用户的充电站引导 指示， 路径搜索部 460 搜索到达最近充电站的行驶路径的构成， 引导部 470 可以无条件地向 显示部 350 输出符合来自路径搜索部 460 的路径信息 Rst 的显示。
如上说明， 根据图 3 所示的路径引导控制， 在预测到使用了发动机的车辆行驶通 过收费的道路收费区时， 能够基于蓄电装置 216 当前的剩余容量， 适当地判断是否能够以 EV 行驶通过该道路收费区而不被收费。而且， 在以 EV 行驶不能通过的情况下， 能够在通过 道路收费区之前， 进行到达用于补充不足能量的量的充电设备 ( 充电站 ) 行驶的路径引导。
图 4 中表示基于本发明实施方式的导航系统进行的路径引导控制的第 2 例。图 4中表示在以 EV 行驶不能通过时， 用于重新搜索道路收费区的迂回路径的控制构成。
在图 4 所示的第 2 例中， 与图 3 所示的第 1 例相比， 代替不足能量计算部 440 和充 电所需时间计算部 450， 而设有迂回路径所需时间计算部 455。而且， 代替路径搜索部 460 而配置路径搜索部 460#。
关于通过有无预测部 400、 所需能量估算部 410、 SOC 取得部 420、 判断部 430 的功 能与图 3 相同。即， 与图 3 的情况同样地， 基于蓄电装置 216 当前的剩余容量来判断是否能 够以 EV 行驶通过道路收费区而不被收费， 并在以 EV 行驶不能通过的情况下， 使旗标 FNEV 为点亮。
在旗标 FNEV 为点亮时， 路径搜索部 460# 执行用于绕过道路收费区的路径搜索。 例 如， 基于本车位置信息和道路地图信息来输出迂回路径信息 Rbp。 这时， 关于迂回路径， 可以 举出多个候补。
另外， 在已经执行了到目的地为止的路径搜索的情况下， 搜索用于返回到该路径 的迂回路径而不通过道路收费区。 与此相对， 也可以构成为未设定目的地而行驶时， 在搜索 迂回路径时， 要求车辆用户设定与道路收费区的通过地点相当的模拟目的地 ( 迂回地点 )。
然后， 迂回路径所需时间计算部 455 基于迂回路径信息 Rbp 和导航信息 ( 道路地 图信息、 信标信息等 )， 计算出由路径搜索部 460# 设定的与迂回路径的行驶所需时间相当 的迂回时间 Tbp。
引导部 470 基于由迂回路径所需时间计算部 455 计算出的迂回时间 Tbp、 或者响应 于车辆用户的指示输入， 向显示部 350 输出符合来自路径搜索部 460 的迂回路径信息 Rbp 的显示。即， 对混合动力车的用户引导道路收费区的迂回路径。
例如， 引导部 470 在迂回时间 Tbp 短于用户预先设定的阈值时， 能够自动地向显示 部 350 输出符合迂回路径信息 Rbp 的引导显示。 或者， 引导部 470 能够响应于来自混合动力 车的用户的迂回路径引导指示， 向显示部 350 输出符合迂回路径信息 Rbp 的引导显示。另 外， 可以在收到来自用户的引导指示时， 事先提示迂回时间 Tbp。
这样， 根据图 4 所示的路径引导控制， 与图 3 所示的控制构成同样地， 能够基于蓄 电装置 216 当前的剩余容量， 来适当地判断是否能够以 EV 行驶通过道路收费区而不被收 费。而且， 在以 EV 行驶不能通过的情况下， 能够引导道路收费区的迂回路径。
而且， 将图 3 和图 4 所示的路径引导控制组合， 而在预测是否通过道路收费区时， 能够进行综合的路径引导控制。
图 5 是表示如上述的综合的路径引导控制的一例的处理顺序的流程图。例如， 通 过由构成导航控制部 310 的 ECU 来执行图 5 所示的流程图的程序， 而能够实现上述的路径 引导控制。
参照图 5， 导航控制部 310 通过步骤 S100， 事先预测混合动力车 100 是否通过以排 气输出车辆为收费对象的道路收费区。可以与图 3 和图 4 所示的由通过有无预测部 400 进 行的判定同样地执行步骤 S100 中的判定。 即， 根据通过有无预测部 400， 在预测旗标 FLP 为 点亮的条件下， 步骤 S100 中判定为是， 不符合该条件时步骤 S100 中判定为否。
在预测通过道路收费区时 (S100 的是判定时 )， 导航控制部 310 通过步骤 S110 取 得蓄电装置 216 当前的 SOC。即， 步骤 S110 的处理与图 3 和图 4 的 SOC 取得部 420 的功能 相对应。进而， 导航控制部 310 使处理进入到步骤 S120， 并估算以 EV 行驶通过道路收费区 所需的能量的量。即， 按照步骤 S120 进行的处理与图 3 和图 4 中的所需能量估算部 410 的 功能相对应。
而且， 导航控制部 310 通过步骤 S130， 并基于在步骤 S110 中取得的当前的 SOC 和 在步骤 S120 中估算的所需能量的量， 来判定是否能够以 EV 行驶通过道路收费区。能够与 由图 3 和图 4 的判断部 430 进行的判定同样地执行步骤 S130 中进行的处理。即， 根据判断 部 430 在 FNEV 为点亮的条件下， 步骤 S130 中判定为否， 在不符合该条件时， 步骤 S130 中判 定为是。
然后， 在能够以 EV 行驶通过道路收费区时 (S130 的是判定时 )， 导航控制部 310 使 处理进入到步骤 S140。 在步骤 S140 中， 不执行响应于预测是否通过道路收费区的新的路径 引导。
其结果， 在已执行到目的地为止的路径搜索的情况下， 维持当前的引导而不改变。 此外， 在未设定目的地而行驶时， 不重新引导如后所述的到充电站为止的路径、 迂回路径， 保持不执行路径引导。
另一方面， 导航控制部 310 在以 EV 行驶不能通过道路收费区时 (S130 的否判定 时 )， 使处理进入到步骤 S145， 与图 3 的路径搜索部 460 相同， 执行用于进入道路收费区前 进行外部充电的路径搜索。 例如， 基于本车位置信息和道路地图信息， 搜索到达最近充电站 的路径。这时， 可以将充电速度 ( 即， 充电所用时间 ) 不同的多个充电站作为目的地。 而且， 导航控制部 310 通过步骤 S150 计算出相对于步骤 S120 中估算的所需能量 的量的不足能量的量 ΔW， 该不足能量的量 ΔW 相当于基于蓄电装置 216 的 SOC 的蓄存能量 的量 Wst 的不足量。然后， 导航控制部 310 通过步骤 S160 计算出在最近充电站进行不足能 量的量 ΔW 的外部充电所需的所需时间 Tch。即， 步骤 S150 的处理与图 3 的不足能量计算 部 440 的功能相对应， 步骤 S160 的处理与图 3 的充电所需时间计算部 450 的功能相对应。
然后， 导航控制部 310 通过步骤 S170 进行是否执行到达最近充电站的路径引导的 判定。基于步骤 S170 的判定， 如在图 3 中所说明那样， 能够通过对充电所需时间 Tch 和由 用户预先设定的阈值 Tth1 进行比较、 或者按照有无来自混合动力车的用户的充电站引导 要求来执行。 另外， 在接受到来自用户的引导要求时， 事先提示到达最近充电设备的所需时 间和不足能量的量的充电所需时间。
导航控制部 310 在充电所需时间 Tch 短于阈值 Tth1 时、 或者从用户收到充电站引 导要求时 (S170 的是判定时 )， 使处理进入到步骤 S180， 并进行到达最近充电站的路径引 导。即， 基于步骤 S180 的处理与图 3 的引导部 470 的功能相对应。另外， 关于搜索到达最 近充电站的路径的步骤 S145， 可以为步骤 S170 的是判定时执行的处理顺序。
另一方面， 导航控制部 310 在步骤 S170 为否判定且不执行到达最近充电站的路径 引导时， 使处理进入到步骤 S190， 并与图 4 的路径搜索部 460# 同样地， 搜索道路收费区的迂 回路径。这时， 关于迂回路径， 可以举出多个候补。
而且， 导航控制部 310 使处理进入到步骤 S200， 并判定步骤 S190 中搜索到的迂回 路径的所需时间即迂回时间 Tbp 是否短于预定的阈值 Tth2。
在迂回时间 Tbp 短于阈值 Tth2 的情况下 (S200 的是判定时 )， 导航控制部 310 使 处理进入到步骤 S210， 并引导迂回路径。另外， 在 Tbp ＜ Tth2 的迂回路径存在多个的情况
下， 优选为引导步骤 S190 中搜索到的迂回路径当中所需时间最短的路径， 但也可以以使用 户选择该多个迂回路径的方式进行引导。
另一方面， 导航控制部 310 在步骤 S200 的否判定时， 使处理进入到步骤 S220， 并判 定是否需要引导迂回路径。基于步骤 S220 的判定， 例如能够响应于是否有来自混合动力车 的用户的迂回路径引导指示来执行。优选为， 这时在提示想要迂回的道路收费区的收费额 的基础上， 询问用户有无迂回路径引导的指示。
或者， 也可以根据该道路收费区的收费额， 在步骤 S220 中自动地判定。例如， 将 收费额与预先设定的预定金额进行比较， 在收费额为预定金额以上时， 使步骤 S220 为是判 定， 而收费额比预定金额低时， 使步骤 S220 为否判定。
导航控制部 310 在步骤 S220 的是判定时， 即在需要引导迂回路径的情况下， 使处 理进入到步骤 S230， 在步骤 S190 中显示步骤 S190 中搜索到的迂回路径。 这时， 可以仅引导 迂回时间最短的迂回路径， 也可以以使用户选择多个迂回路径的方式进行引导。
另一方面， 在不需要进行迂回路径的引导时 (S220 的否判定时 )， 导航控制部 310 使处理进入到步骤 S140。即， 不执行响应于道路收费区的通过预测的新路径引导。
另外， 在图 5 的例子中， 相对于迂回路径引导处理 (S190 ～ S220)， 优先执行到达 最近充电站的路径引导处理 (S150 ～ S180)， 但是也可以颠倒处理顺序， 而先执行迂回路径 引导处理 (S190 ～ S220)。这种情况下， 在不需要进行迂回路径的引导时 ( 步骤 S220 否判 定时 )， 执行到达最近充电站的路径引导处理 (S150 ～ S180)。或者， 也可以处理为仅执行 到达最近充电站的路径引导处理 (S150 ～ S180) 和迂回路径引导处理 (S190 ～ S220) 的一 个。 如上说明， 根据基于本实施方式的导航系统和具备该导航系统的混合动力车， 在 预测使用了发动机的车辆行驶通过收费的道路收费区时， 能够基于蓄电装置 216 当前的剩 余容量， 来适当地判断是否能够以 EV 行驶通过该道路收费区而不被收费。而且， 在以 EV 行 驶不能通过的情况下， 能够在通过道路收费区前进行到达用于补充不足能量的量的最近充 电设备 ( 充电站 ) 的路径引导、 回避通过道路收费区的迂回路径的引导。
尤其是， 根据图 5 所示的综合路径引导控制， 能够综合地判断蓄电装置 216 的剩余 容量、 迂回路径的所需时间、 道路收费的收费额等， 并针对以排气输出车辆为收费对象的道 路收费区的行驶执行适当的路径引导。而且， 能够按照由用户预先设定的阈值 ( 充电所需 时间、 迂回所需时间、 收费额 )， 自动地执行最佳路径引导。
另外， 在以 EV 行驶不能通过道路收费区时， 关于进行迂回路径的引导的路径引导 控制， 不局限于能够进行外部充电的混合动力车， 还能够适用于能够进行 EV 行驶的所有混 合动力车。
应当理解为本次公开的实施方式是针对所有方面进行的例示而不是进行限制。 本 发明的范围不是由上述的说明来表示， 而是通过权利要求书来表示， 并表明包括与权利要 求书同等的意思和范围内的所有变更。
产业上的可利用性
本发明能够适用于混合动力车的导航系统。