CN102387936A - 具有基于gps的加油站预留服务的电动车辆 - Google Patents

Abstract

一种用于驱动车辆的方法，此车辆具有电动的行驶驱动装置以及至少一个可重复充电和可更换的电能单元，其中电能单元的电力驱动能量供给到电动的行驶驱动装置中，并且其中电能单元在载荷状态较低时进行充电或更换。

Description

具有基于GPS的加油站预留服务的电动车辆

技术领域

本发明涉及一种驱动车辆的方法、一种导航设备、一种车辆能量控制系统、一种供应站、一种为这种车辆供应电能的基础设施以及合适的电能单元。

背景技术

已知的是，电流用来驱动车辆、尤其是汽车和船。电流装入车辆携带在电池或蓄电池中(通俗地说，蓄电池在车辆领域中也更广泛地称为电池)，并通过电动机用于驱动。近年来创造了锂离子蓄电池，作为车辆电子驱动系统的高容量且高效率的基础。

原则上，大多数电动车辆都可在每个插座上充电。但用于电动车辆的公共蓄电池充电站网络需要很长的充电时间，即使在未来预计的高密度的发展阶段；在长时间的旅行中这要求细心地计划路程和时间。尤其根据车辆的有效距离，还要把相对较长的充电时间计算在内。甚至耗能较低的轻便电瓶车(例如以商品名TWIKE已知的车辆)按制造商的说明，并根据电池版本在具有常规的3.5kW(230V/16A)的充电站里需要1至3个小时来充满电(95％)。具有更高功率或电池容量的电动车辆相应地需要更长的充电时间。

只要相应地设计蓄电池及其充电体系统，就可通过电力接口在一定程度上缓和这种状况。近年来在瑞士出现的公共加油站的用于太阳能汽车和电瓶车的停车&充电系统按照设计和保险按标准地提供了3.5kW或10kW。但未来如果有效距离更大的车辆要在更合理的时间内充电，则要相应地设置更高的连接瓦数，其可能会快速地过度使用电网容量的极限。此外，如此快速的充电程序对于蓄电池来说也是很大的负担，并根据蓄电池类型可能会长期限制它的使用寿命。

所谓的租用系统遵循另一理念，此租用系统把车辆看作是一个整体或电池或模块。例如城市斯图加特在公共短途客运站的电车站具有用于电动自行车(pedelecs)的电池更换站，遵循了这种理念(镜报在线，2008年6月3号，11:33，″Stuttgart plant Elektrofahrrad-Netzwerk(斯图加特计划设计电动自行车网络)″，www.spiegel.de/auto/aktuell/0,1518,556352,00.html)。企业家Shai Agassi的这个雄心项目“better place”建议了一种覆盖一个区域的电动加油站网络，其具有充电和更换站(经理杂志，2007年10月30号30.Oktober2007，″Das SAP-Wunderkind kehrt zurück(SAP神童回归)″，www.manager-magazin.de/it/artikel/0,2828,514273,00.html)。在此设置了更换站，它库存着许多型号的蓄电池，并在此更换站中可在很短的时间内更换空的蓄电池。

但是，电动车辆的进一步引进和推广还会碰到阻力。有时担心，带着空电池行驶时不能继续走了。这种担心是基于以下考虑。带内燃机的机动车的空油箱虽然也是令人恼火的，但在故障维修服务站、备用油箱或仅仅一根软管及热心助人的行车人员的帮助下就能相对容易地解决。相反，在野外的道路上为空的蓄电池充电或更换则更困难。由于有效率的蓄电池的重量很重，所以在野外的道路上进行更换需要很高的运输费用，而且不能保证联系的故障维修服务站库存着所需的蓄电池型号。其它行车员的帮助在实践中也仅限于牵拉。因此，可靠地抵达下一个合适的加油站或供应站，其重要性对于电动车辆和机动车来说是不一样的。

导航系统是已知的，其中存储并使用了有关加油站位置的信息。但是，单单这些信息在电动驱动装置中是不够的。由于电能单元(蓄电池)的能量密度比传统燃料低，并由于库存体积的需求更高，还由于蓄电池的型号是多种多样的，所以足够的供应安全性需要比传统燃料更高的后勤成本。因此，在供应站中蓄电池在出口时是充满电的，但在入口时是腾空的或部分腾空，在灵活考虑这一点的情况下，将重新充电、供应站之间的重新分配以及蓄电池在当地的充电结合起来。应该会出现的情况是，在适合用来充电并尤其用来更换蓄电池的类型中，在需要的时刻恰好没有准备好已充满电的电池块时，则车辆驾驶员只能继续进行费时的充电，并在此不得不停留在供应站。在无膳宿设施的全自动供应站中，尤其在人口稀少且气候不佳的地区，这一点是尤其让人不悦的。

在水域地区，尤其在较大的内陆湖或海水的近海滨区，在安全性这一角度，上述担扰显得尤其重要。如果轮船或小艇在较大的水域(例如博登湖)或其它湖泊中用电力驱动，则总是呆在充电或蓄电池更换站的有效距离内是很重要的，以便不会意外地遭遇海难。另一方面，令人厌烦的是，出于过度的小心而总是呆在供应站的附近，而这一点不是实际必需的。

发明内容

因此本发明的目的是，创造一种能量供应方法、一种车辆控制系统、一种供应站、一种基础设施、一种电能单元、一种行车路线找寻方法和一种导航设备，借助它们能够可靠地抵达合适的加油站或供应站。

此目的通过独立权利要求的特征得以实现。本发明的有利的改进方案是从属权利要求的内容。

按本发明，一种驱动车辆的方法，此车辆具有电动的行驶驱动装置和至少一个可重复充电和可更换的电能单元，其中电能单元的电力驱动能量传输到电动的行驶驱动装置中，并且其中电能单元在载荷状态较低时进行充电或更换，此方法具有以下步骤：

-确定电能单元的载荷状态；

-确定车辆的当前位置；

-根据电能单元载荷状态，来计算车辆的有效距离；

-确定供应站的各自的仓库存货，此供应站设置用来给电能单元重新充电和/或更换电能单元，其中仓库存货至少通过供应站库存的电能单元的数量及载荷状态来定义；而且

-把供应站中的至少一个确定为合适的供应站，如果该供应站位于车辆的有效距离之内，并且供应站的仓库存货满足预定的条件，尤其准备了预定数量的已充电的用于更换的电能单元；

-其中为计算有效距离和/或为确定合适供应站所需的数据在车辆和至少一个供应站之间和/或在车辆和总部之间和/或在各供应站和总部之间进行传达，其中至少车辆和供应站和/或总部之间的通讯以无线的方式进行。

借助此方法，此车辆的行驶可这样计划或引导，即可靠地抵达合适的供应站，其具有足够数量的已充电的蓄电池。可避免留在野外的道路上。有利的是，本发明的特征在于，为计算有效距离和/或为确定合适供应站所需的数据在车辆和至少一个供应站和/或总部之间进行无线地传达。以这种方式，所需的计算、确定以及存储程序都能有选择地集中地或不集中地或分散地在总部、供应站或车辆中的多个计算例证(Recheninstanz)中进行。

为此目的，例如可广播车辆的至少一个位置和当前的有效距离，随后把有关合适供应站的信息发送到车辆上。在这种情况下，供应站(或总部)承担着计算载荷(berechnungslast)，并只给支持车辆的系统提供决定的结果(Bestimmungsergebnisse)。另一方面，供应站的仓库存货也可广播到预定的范围内。然后，所述广播可被位于此范围内的车辆接收，并引入它的计算程序中，以便确定合适的供应站。

在特定的条件下，例如在行驶过程中未预计到的高耗能，或在供应站中未预计到的需求量高峰，则在车辆当前的有效距离内可能不再有足够充电的供应站。那么有利的是，如果一个供应站的仓库存货没有满足预定的条件，但如果它装备得可用快速充电法来给电能单元充电，则作为替代也可把它确定为合适的供应站。因此，可把充电时可能的时间损失保持在一定限度内。

在紧急情况下，如果供应站的仓库存货不满足预定的条件，而且它装备得也不可用快速充电法来给电能单元充电，但如果它基本上装备得可用来给电能单元充电，则作为替代也可把它确定为合适的供应站。如果此供应站位于旅程的目的地，则考虑这样的供应站是有意义的，因为在该处本来要计划一定的停车时间。

优选地，对合适供应站的确定是以由使用者可选择的旅程目标为基础的，或确定为合适的供应站是在所选的旅程目标的基础上权衡出来的。因此，可有针对性地选择合适的供应站，而可以不理会远离旅程目标的供应站。

如果在考虑预先给定的安全储备品的情况下，把在旅程目标方向上离车辆当前位置最远的、合适的供应站确定为目标供应站，则可最佳地充分利用电能单元的容量。

在执行所建议的方法的过程中，可在合适的供应站的基础上，可计算出从车辆当前位置到旅程目标的行车路线。并把该方法整合到已知的导航系统的行车路线中。在此，在考虑预先给定的安全储备品的情况下，优选把在计算的行车路线中离车辆当前位置最远的、合适的供应站确定为目标供应站，以便最佳地充分利用电能单元的容量。

如果把旅程路线中的合适供应站提供给使用者进行选择或撤销选择，则此方法还可更灵活地执行。

通过重复地执行计算行车路线以及确定合适供应站的步骤，优选包含确定目标供应站的步骤以及提供和选择或撤销选择的步骤，可实现此路线找寻的优化。

还可能的是，在供应站上为车辆预留所需数量的电能单元，如果该供应站已经为此车辆确定为合适的供应站，其中所述预留优选在具体的请求(Anfrage)中通过车辆执行。因此可确保在车辆到达时，已被确定为合适的供应站准备好了所需数量的(已充电的)电能单元。

在此有利的是，对确定供应站的具体请求由车辆的使用者来执行。如果车辆的使用者优先选择了其它路线或其它暂停周期，则可避免错误的预留。如果供应站是唯一一个可抵达的合适供应站，则可不考虑使用者的认可就进行预留。

为了计算有效距离，可应用以下标准中的至少一个：当前测量的车辆速度、迄今的速度和/或加速度特征、车辆的能量消耗参数、电能单元的充电和放电特征、驾驶员数据如优选的行驶状态、沿着行车路线的路程数据、天气信息和交通状况信息。因此可按照需要足够精确地为一段路程估算期望的能量需求。因此能够以足够的安全储备来充分利用车辆或电能单元的有效距离。这还提高了电动驱动装置的灵活性，并提高这种驱动理念和供应理念的接受程度，因为它使使用者免遭能量储备意外地用完的损失。

为了计算有效距离，可在变化参数的基础上推导出多个备选的速度曲线。这种变化可给车辆使用者提供有关待遵循的行驶状态或尤其节省能量的行车路程的信息，此行驶状态是必须的，以便抵达这个或其它的供应站。

优选在车辆的行驶过程中不停地重复地确定供应站合适与否，以便总是能考虑当前和变化的情况。因此，当供应站的合适性在行驶过程中出现变化时，或电能单元的载荷状态比预计的下降得更快时，还能可靠地抵达合适的供应站。

尤其可持续地检测，在当前假定的行程路线中是否可抵达合适的供应点。如果不能，则要采取对策。这种对策可完全局限于使用者的信息，但包含具体的变分法或操作建议。

能够以不同的规模集中地或分散地在车辆这一方、在一个或多个供应站这一方和/或在管理总部这一方来执行此方法的步骤，以便能计算运行安全性、数据保护、计算负担、存储需求、电流消耗等的要求。

在本方法的改进方案中，在提前由各个使用者选定并登记、通过起点和终点定义的路程的基础上，能动态地引导所有参与此方法的车辆的行驶路线，使得车辆的行驶时间和/或总的能量消耗得以优化。

按本发明的观点，上面描述的方法在导航设备中执行。

本发明可体现在用来控制车辆能量供应的车辆能量控制系统中，此车辆具有电动的行驶驱动装置和至少一个可重复充电和可更换的电能单元，其中电能单元的电力驱动能量传输到电动的行驶驱动装置中，并且其中电能单元在载荷状态较低时进行充电或更换。车辆能量控制系统具有至少一个位置确定装置，用来确定车辆位置；还具有载荷状态确定装置，用来确定电能单元的载荷状态。按本发明的不同观点，车辆能量控制系统还具有：

-有效距离计算装置，用来在由载荷状态确定装置确定的电能单元载荷状态的基础上，来计算车辆的有效距离；接收装置，用来无线地从无线远程通讯网络接收有关供应站及各自的仓库存货的信息，此供应站设计用来给能量单元充电和/或更换能量装置，其中仓库存货至少由库存在供应站中的电能单元的数量及载荷状态来定义；以及合适性确定装置，如果一个供应站位于车辆的有效距离之内，并且它的仓库存货满足预定的条件，尤其是准备了预定数量的已充电的用来更换的能量单元，则此合适性确定装置用来把该供应站确定为合适供应站。

-存储装置，在此存储装置中提前存储着电能单元以及(优选)车辆的识别数据，和/或电能单元的充电/放电参数，和/或车辆的能量消耗参数；发送装置，用来把信息无线地发送到远程通讯网络上，此信息包含位置、电能单元的载荷状态、电能单元以及(必要时)车辆的识别数据、电能单元的充电/放电参数和车辆的能量消耗参数；以及接收装置，用来无线地从无线远程通讯网络接收有关车辆当前有效距离和供应站的信息，此供应站位于车辆的有效距离之内并设计得和适合用来给电能单元充电和/或更换电能单元，其中只有仓库存货满足一定的条件，尤其是准备了预定数量的已充电的用来更换的能量单元，才能把这样的供应站确定为合适的。

上面所述的观点也可一起实现。

借助这样的车辆能量控制系统，可在不同的部分中在车辆或电能单元这一方执行上述的方法，或把所需的数据传达到远处的、必要时为总部的主管机关进行进一步处理。根据计算负担的分配，发送或接收的数据可包含额外的信息。

为了借助车辆能量控制系统实现本发明的部分观点，有利的是，存在着导航装置，用来确定从车辆当前位置到可由使用者选择的目的地之间的旅程路线。

导航装置可提供路程数据，例如高度曲线、转弯走向、侧向斜坡、道路表层和街道状况(尤其是摩擦评分)、限速、统计学上预计的交通流量、在十字路口的必要或预计的停车点、会合处、交通灯、铁路天桥和类似情况，必要时还考虑工作日、节假日、休假时间以及时钟。以这种方式，可引入这些路程数据来计算有效距离。

此外还可设置交通信息评估装置，用来接收和评估由管理总部或无线电发送者提供的交通信息。以这种方式可引入当前的交通数据来计算有效距离。

此外还可设置天气信息评估装置和/或天气数据获取装置，此天气信息评估装置用来接收和评估由管理总部或无线电发送者提供的天气信息，此天气数据获取装置用来获取天气信息，如温度、光线强度、湿度、水分、逆风、背风、侧风以及类似情况。以这种方式可引入当前和/或预报的天气数据来计算有效距离和预计的放电情况，并且如果车辆设置了光电装置，则可用来计算通过光电产生的电流的充电情况。

交通信息和/或天气信息可例如通过无线电收音机被无线电发送者接收，并以合适的形式用于进一步的处理。

此外还可设置车辆状态获取装置，用来获取典型的车辆状态，如速度、纵向加速度、纵向延迟、侧向加速度、街道附属物或滑动和类似情况。优选设置行驶状况存储装置，用来存储时间进程中的典型的行驶状况。以这种方式可引入典型的行驶状况(尤其在迄今为止的运行中)来计算有效距离。这一点尤其通过驾驶员行为评估装置来实现，其用来在典型行驶状况的时间进程的基础上，来确定用来描述当前驾驶员的典型行驶状态的参数。

可根据上面描述的方法的单个步骤在何处并朝哪个部分执行来设置发送装置，把由导航装置提供的路程数据、和/或交通信息评估装置接收的交通信息、和/或由天气信息评估装置接收或由天气数据获取装置获取的天气数据、和/或由车辆状态获取装置获取的车辆状态、和/或由车辆状态存储装置存储的车辆状态、和/或由驾驶员行为评估装置确定的行为参数发送到管理总部和/或供应站。以这种方式可集中地处理数据，并由车辆来承担起计算负担。因此，可简单且节省能源地设计车载的数据处理装置。

本发明还可体现在用来给车辆提供电能的供应站上，此车辆具有电动的行驶驱动装置和至少一个可重复充电和可更换的电能单元。这样的供应站具有：库存装置，用来存放大量的电能单元；至少一个更换装置，用来以来自库存装置中的电能单元来更换车载的电能单元；至少一个充电装置，用来给车载的电能单元充电；仓库存货确定装置，用来确认供应站的仓库存货，通过存放在库存装置中的电能单元的数量和载荷状态来定义；以及通讯装置，用来与供应站周围中的车辆交换数据，和/或通过供应站周围中的车辆与管理总部交换数据。

为了实施上述方法，这种供应站是不可缺少的。可以在不同的部分中由供应站这一方来实施上面描述的方法，或把所需的数据传达到参与的车辆上，或必要时传达到中心的主管机关，以便进一步处理。

供应站优选设计用来操作多种类型的电能单元。应理解，对每种类型的电能单元来说，对其仓库存货的确认都是单独进行的。因此，可对具有特殊蓄电池类型的车辆的请求进行有针对性的回答，按蓄电池类型过滤地在车辆这里处理仓库存货的数据。

通讯装置优选将表示仓库存货的数据发送给车辆或管理总部。在这种情况下，可在车辆自己身上或管理总部中确定用来为确定的车辆提供能量的供应站合适与否。在此，只有当通讯装置接收到车辆或管理总部的库存请求时，它才发送表示仓库存货的数据。

备选地，供应站可具有合适性确定装置，在确认的仓库存货和通过通讯装置接收的、关于车辆的数据的基础上，用来确定供应站是否适合给车辆供应能量，其中接收的数据包含至少一个车辆位置，并包含车载的电能单元的载荷状态，紧接着通讯装置将表示供应站合适与否的数据发送给车辆或管理总部。

此外还可设置预留装置，用来为确定的车辆预留电能单元。此预留装置可执行上述方法的步骤，此步骤涉及预留和取消。

在供应站中可具有至少一个适合快速充电的充电装置。因此，即使在供应站中恰好没有适用于请求车辆的电能单元，也可以把用来充电的停留时间保持在可忍受的限度内。

供应站优选具有库存-充电装置，用来为存放在库存装置中的电能单元充电或刷新充电状态。因此，电能单元可在供应站的位置上充电，并可减少供应站和集中的存放及分配位置中的一个之间的范围。充电状态的刷新在此周期性地进行，因为与电能单元用持久不断的连续充电电流来加载相比，这样可更有效地利用能量。如果由电网提供电能，则实质上可以进行充电，例如在晚上，则可对电网的稳定以及截住过剩的工作能力及高峰都是有利的。总的说来，库存装置中的蓄电池存货应该相对稳定。通过相应的后勤工作可确保持续地给多个供应站装配置库存装置，所述后勤工作通过计算、控制和通讯装置来确保。

供应站可具有电能生成装置，用来从化石或再生原料或再生来源中生成电能，还可具有电能暂存装置，用来把生成的电能暂时存储起来直至使用。因此，可确保蓄电池的充电与电网无关。另一方面，生成的多余的电能可输送到电网中，并因此在另一方向上又用来稳定电网，即用来截住需求高峰。根据位置，风、太阳光、流水、涨潮、波浪或类似物可作为再生来源。

本发明还可体现在用来给车辆供应电能的基础设施，此车辆具有电动的行驶驱动装置和至少一个可重复充电和可更换的电能单元。这样的基础设施具有多个上述的供应站以及多个上述的车辆能量控制系统，必要时还具有管理总部，它们设置得相互作用地执行上述方法。

本发明的另一观点涉及可重复充电和可更换的电能单元，它具有用来获取和控制运行状态的控制单元，其中至少包含电能单元的载荷状态，还具有用来与车辆外部的主管机关进行通讯的无线电通讯装置。这样的电能单元可把有关其类型及载荷状态的数据直接发送给供应站或管理总部，必要时可接收有关合适的且可抵达的供应站的数据(所述通讯能以陆地方式或通过电线电网络例如GMS或类似情况来实现)。在此，还可额外地传递识别数据，此识别数据在管理总部中可用来把电能单元分配给确定的车辆。此外，可设置电能单元，用来确定电能单元的当前位置，例如借助固定设置的GPS-接收器，或用来评估携带在车辆中的导航设备的位置数据。如果无线电通讯装置设置用来与其它电能单元的无线电通讯装置进行直接通讯，则蓄电池可相互通讯，并在此平面上相互调节预留请求；此外，无线电通讯装置作为蓄电器可用来与供应站进行通讯，而无需接上外部网络。电能单元优选指在锂参与下以电化学反应为基础的蓄电池。

附图说明

本发明的上述和其它特征、任务和优点从具体实施例的以下描述中清楚地看到，这些实施例是在参照附图的情况下执行的。

图1在示意图中示出了具有车辆的道路网络；

图2在示意图中示出了按本发明的实施例的加油站；

图3在示意图中示出了按本发明的实施例的基础设施；

图4在示意图中示出了按本发明的实施例的车辆能量管理系统；

图5在透视图中示出了按本发明的实施例的蓄电池单元；

图6在示意图中示出了图5的显示单元的屏幕。

具体实施方式

需指出的是，在附图中的视图是示意性的，并仅限于描绘对理解本发明重要的特征。还需指出的是，在附图中描绘的尺寸和大小比例只是为了使视图清楚，决不是使理解受到限制或强制。

现在借助具体的实施例来描述本发明。

在图1中示意性地描述了道路网络1，它具有许多街道、十字路口、分岔路和会合处。车辆2位于其中一条街道上，此车辆同样只是示意性地示出。

沿着道路网络1的街道，具有许多加油站“T”。这些加油站具有蓄电池充电站台和蓄电池更换站台，它们将在下面进行更准确地阐述；此外，在该处还可设置用于燃料的加油柱。在道路网络中标出了车辆2的旅程起点“S”和终点“Z”。车辆2的当前位置用“P”标出。

按图1的示意图，车辆2具有四个驱动轮4，它们分别由电动机6驱动。电池或蓄电池(以下简称为“蓄电池”)8给驱动装置提供电能，此电能通过控制设备(V-ECU)10传递到电动机6上。

驱动轮和电动机的数量可以改变，而不会影响本发明。车辆2也可以只有两个轮子是驱动轮，也可以只存在着一个电动机，它们的输出力矩通过变速器分散在驱动轮上。

蓄电池8在此应设计成锂离电池。但也可以考虑基于其它电化学的蓄电池类型，例如铅胶蓄电池、镍镉蓄电池或其它。还可以设置两个或多个蓄电池。

蓄电池8构造得可更换。它能可选地作为模块用手分离，或自动地作为整体或标准组件取下或装入。优选为形锁合地在工作流程中与内部配件接触。因此，原则上可避免危险的电压位置。在此，还可例如在模块的接触区域内实现机械、导电或其它的保险装置，因此例如当蓄电池部件被充电站台检测为有故障时(见下方)，蓄电池8不仅可无危险地从系统中取出来，而且可按保险和运输规则进行装运。

蓄电池8无需携带充电系统就能进行充电，但在模块平面上具有合适的电池管理系统，此电池管理系统由设置在上面的模板(Master)驱动，或通过车辆能量管理系统进行控制。

图2示意性地示出了按本发明的加油站的构造。此加油站T划分成充电区12、更换区14、库存区16和能量管理区18。

充电区12具有专用道路20和多个充电位置22。每个充电位置22都配备了充电自动装置24。此充电自动装置24例如设计成柱子或箱子或类似物体，并具有至少一个用于充电线缆的插座或固定安装的充电线缆。充电自动装置24设计得用来以高功率快速充电，但也可执行低的充电功率，用来实现经济的充电。如果车辆2位于充电位置22，则它的蓄电池或充电管理系统通过线缆与所属的充电自动装置24相连。在充电自动装置24上根据蓄电池类型来选择或自动地确定充电程序的方式。支付程序可用现金或用信用卡或签帐卡直接在充电自动装置24上直接进行，或在专门的付款台上进行，或可借助待在充电自动装置24上执行的使用者识别码通过预订帐目进行结帐。

更换或替换区14具有两车道的专用道路26和服务路标塔28。在服务路标塔28上设置了总共四个操控自动装置30。此操控自动装置30分别从属于四个更换位置32中的一个，此更换位置32设置在服务路标塔28的两侧。(在变形方案中，可为多个更换位置32只设置一个操控自动装置30)。

每个更换位置32都具须两个停靠车道34和更换凹坑36。此更换凹坑36设置在地下，当没有车辆位于更换位置32上时，由于安全考虑借助升降门或推拉门(未详细示出)可关闭。为了更换蓄电池，车辆2移动到空的更换位置32的停靠车道34上。机械手(未详细示出)位于更换凹坑36中，此机械手在松开固定物、接口和必要时的盖板之后，从下方将车辆的蓄电池8取下，并借助输送器38运往库存区16。从该处同样借助输送器38将新的蓄电池8输送到更换凹坑36中，并借助机械手装入车辆2中。

停靠车道34在此只是地面上的油漆标记。但在变形方案中，停靠车道34也可具有输送装置，用来把车辆2定位在更换位置32上，如同在车辆清洗装置中已知的一样。通过这样的输送装置，车辆可自动为更换程序进行定位。

操控自动装置30具有多个功能。在此，操纵员可进行识别并确认更换程序。此外在此可付钱。操控自动装置30还示出了识别和更换程序的进展或结果或失败。

在更换程序失败的情况下，在服务路标塔28上还可为每个更换位置32设置充电接口40。此充电接口40通过操控自动装置30进行控制。与充电区中的充电自动装置24不同，在更换区14中的充电接口40只可进行快速的充电过程，目的是不占用更换位置32太长时间。

在库存区16中，在库存建筑物42中设置有扇形架44和检测位置46。

此扇形架44具有多个隔间A至E，用于多种类型8A至8E的蓄电池，并具有用于灵活应用的隔间F。此检测位置46用来检测蓄电池8，并且要么能够存放在扇形架44中、要求维修或者运走。

在扇形架44的扇形区中，蓄电池8与充电系统相连。扇形架44的扇形区为此目的具有接口，此接口与蓄电池8的电极相配，并在存放程序中自动地、优选型锁合地与它们建立接触。因此蓄电池8在扇形架44中充电。根据能源效率、安全性和存放后勤的角度，此充电程序可自动地执行。出于效率的考虑，应避免长期的细流充电。

出于安全的考虑，扇形架42的隔间A至F必要时还可更小块地、防火地相互分割开来。此外，整个库存区16以及输送器38和具有坑槽系统的更换凹坑36的整个区域都可隔离开来，以避免可能从蓄电池8中流出的液体渗入地面中。

在能量管理区18中，中心的能量控制单元(P-ECU)48控制着加油站T内部的所有程序，并通过配电网50把电能分配给各个消耗者，尤其是充电区12中的充电自动装置24、更换区14中的充电接口40以及库存区42中的充电系统。

变压器52从远程电网“N”中接收电能，并把它转换成有用的电压。电能在暂存装置54中缓冲。风轮56借助发电机“G”从风能中产生电流。

风轮56只是局部生成电能的一个例子。同样，按照地理位置，可使用太阳能收集场、潮汐或波浪发电站、水池发电站、流水发电机、地温发电机或类似发电机，以便利用再生能源。当地由再生能源产生的电力在不立即使用时还在暂存装置54中缓冲，因为它通常不能持续地供应。除了再生地产生电流外，还可设置传统结构的自有发电厂。

最后设置有无线电装置58，以便与管理总部、其它加油站、卫星网络或车辆实现通讯(见下面)。

图3示意性地示出了按本发明的基础设施的配置。车辆2作为众多车辆的代表在道路网络1上行驶。在道路网络1上配备了许多加油站T，它们基本上按图2的图示以及所属的描述进行设计。卫星通讯网的卫星60(它可出自外部的提供者)以及管理总部“Z”也属于基础设施。

通过车辆2的天线62和加油站T的天线64，车辆的控制设备(V-ECU)10与加油站T的无线电装置56进行通讯。也可通过起转播作用的卫星60来实现所述通讯。同样通过卫星转播，V-ECU10以及加油站T的无线电装置56与管理总部Z进行通讯。

图4示出了车辆2的能量管理系统的示意性构造。在此附图中，尤其示出了蓄电池8和车辆的车辆-ECU(V-ECU)10，其具有轮子4中的一个和所属的电动机6以及许多周边设备。

蓄电池8具有多个存贮单元66，它们在内部错接。蓄电池的负势能通过负极68接地，正势能通过正极70与车辆-ECU(V-ECU)10相连。蓄电池-控制单元(电池-ECU)72以已知的方式与CPU、ROM、RAM、内部总线和I/O总线构造(此I/O总线在附图中通过电池-ECU72的外边缘来表示)。电池-ECU 72监控单个电池66的电压，并实现电压平衡(Balancing)。电池-ECU 72也与多个温度传感器“θ”相连，它记录电池66的温度并控制冷却器74，它在附图中为了清晰起见用冷却轮代表，但也可具有主动和/或被动冷却器的各种形式。

电池-ECU 10的CPU通过I/O总线与外部总线76相连，它也与V-ECU10的I/O总线相连。外部总线76是以车辆为基础的总线，并与车辆中的所有电气设备相连，这些电气设备需要朝V-ECU10的连接。

车辆-ECU(V-ECU)10同样以已知的方式与CPU、ROM、RAM、内部总线和I/O总线构造(此I/O总线在附图中再次通过V-ECU 10的外边缘来表示)。它通过其I/O总线与其它电气设备进行通讯，此I/O总线与外部总线76相连。此V-ECU10还具有能量控制器(CTRL)78，它与蓄电池8的正级70相连，并与车辆2的电动机6相连，并控制蓄电池8和电动机6之间的电能分布。为了区分控制导线、数据导线和测量导线，在附图中双重地拔掉用来传递蓄电池8的电能的导线连接器。

驾驶员-命令单元80包含加速和制动踏板以及方向盘，并把驾驶员命令传递到外部总线76上。也可以设置操纵杆-解决方案，来代替传统的操纵元件。

在附图中只示出了四个车轮4和电动机6中的一个。电动机是电机-发电机(M/G)，它不仅驱动车轮4，而且还可接收再生的制动力矩。M/G4从V-ECU10的CPU开始通过外部总线76进行控制和监控，并通过CTRL78与蓄电池8交换电能。电动机6还具有与接地电势的连接。此外，电动机6还提供速度信号。

基本上在驾驶员-命令单元80的信号的基础上，来控制电动机6。但是，V-ECU10也可执行ASR、ABS、ESR和其它控制程序。它们与驾驶员命令重合。

仪表板82用来通过无线电仪器、显示器、灯光和类似物体来显示车辆状况和行驶状况，必要时也可以在多功能显示器上显示出来。

惰性测量单元(GYRO)84探测纵向、横向以及竖直加速度、滚动、偏转加速度、俯抑加速度以及车辆2的纵向和侧面斜度，并把这些数据通过外部总线76提供给V-ECU10。

传感器单元86(它代表众多传感器)探测数据，尤其是有关车辆2周围环境的天气数据，如温度、光线强度、湿度、水分、逆风、背风、侧风以及类似情况，并把这些数据通过外部总线76提供给V-ECU10。

通讯装置(KOMM)88的作用是，用以陆地或卫星为基础的方式来与供应站和/或管理总部进行通讯。它与天线62相连，并通过外部总线76与V-ECU10相连(参见图3)。此通讯装置也可集成在V-ECU10中。

具有天线92的无线电接收器(RADIO)90用来接收无线电机构的发出物(Sendung)，它可通过声音回放系统(未详细示出)来描述。所述发出物可包含天气测量数据、天气预告数据和交通数据，即在确定的道路部段中的有关交通位置的数据。必要时在进行适当破译之后，此无线电接收器90把这些数据通过外部总线76传导到V-ECU10上。

导航设备(NAVI)94具有天线96以及显示和输入单元，并通过外部总线76与V-ECU10相连。通过天线96，数据被导航系统如GPS或类似物体接收，此导航系统用来确定当前的位置。此导航设备94具有用来存储地图数据的存储单元，并可以确定从车辆当前位置到由使用者通过显示和输入单元98可选择的目标之间的行驶路线，并在显示和输入单元98上显示出来。同样，可通过车辆的声音回放系统或自身的扩音器(未详细示出)来发出驾驶员指令。除了地图数据以外，导航设备94还可在其存储单元中提供扩展的路程数据，例如高度曲线、转弯走向、侧向斜坡、道路表层和街道状况(尤其是摩擦评分)、在十字路口的必要或预计的停车点、会合处、交通灯、铁路天桥、限速、统计学上预计的交通流量等，必要时还包含日期(用来考虑工作日、节假日、休假时间)及时钟(用来考虑上下班高峰、上学和放学)。

在GPS-导航失灵的情况下，可使用惰性测量单元84的输出值，用来进行链式导航(Kettennavigation)。

在图4中按功能性和清晰性的观点来分配各元件，并且示例性地进行理解。天线62、90、96可组合在唯一一个天线单元中，也可为不同的频率范围或为以陆地和卫星为基础的通讯设置更多的天线。此外，通讯单元88、无线电接收器90、导航设备、传感器单元86和惰性测量单元82的部件或整体还可结合在一起，在其中可集成V-ECU10或进一步细分。

按本发明的系统的运行方式如下。在此，区分为被动的运行方式和主动的运行方式。首先描述了被动的运行方式。

电池-ECU72确定蓄电池8的载荷状态，并传递到V-ECU10上。此外在电池-ECU72中存储着蓄电池8的识别数据，此识别数据表明蓄电池8的类型。此外，在该处还存储着明确的识别码、充电和放电特征和类似情况，它们在需要时同样传递到V-ECU10上。

V-ECU10从蓄电池8的载荷状态中计算出车辆的当前有效距离，并把结果传递给导航设备94。

通过导航设备94确定了车辆的当前位置，并传递给V-ECU10。(在元件6、10、72、80、82、84、86、88、90和94之间的数据交换总是通过外部总线76进行的，既使不是每次都明确指出)。此外，通过导航设备94的显示和输入单元98将行驶目标输入。导航设备确定了车辆当前位置的行驶路线，并把它们在显示和输入单元98上显示出来。

在导航设备94中存储着许多加油站T。这些数据包含道路网络中的加油站T的位置、充电站台24、40和更换站台14的数量和类型、库存的蓄电池类型A-E和类似物体(参见图2)。这些数据能够以预定数据载体的形式(例如CD-ROM或DVD-ROM或存储卡或内存条)通过下载或其它方式定期进行更新，或通过与蓄电池8的识别数据的调校来得知，用来给携带在车辆上的蓄电池8重新充电或更换蓄电池8的加油站配备了这些识别数据。导航设备94从这些加油站中选出一个或多个作为合适的加油站，它们位于车辆的计算的有效距离之内，并在显示和输入单元98上将它们显示出来。在此，原则上可将所有位于车辆有效距离之内的加油站都选择出来，或只选择那些额外的、预先给定的和/或满足可通过显示和输入单元98所选标准的加油站。作为加油站是否合适的额外标准，可引入：

-加油站是否位于输入的行驶目标的方向上的两点间的直线上；

-加油站是否位于计算的行驶路线的沿线上；

-在旅程中一直到加油站是否充分利用了车辆当前的有效距离(即在考虑恰当的安全储备品的情况下，在车辆有效距离的终点，但也在此有效距离之内，加油站位于计算行驶路线上)；

-加油站是否具有更换站台，并在库存中持有所需的蓄电池类型(首要优选)；

-加油站是否具有用于快速充电的充电站台(次要优选)；

-加油站是否具有饮食店；

-加油站是否具有膳宿设施，

以及更多类似情况。路程计算在此这样反复地进行，即总是通过合适的加油站来引导计算的行驶路程。(在路程较长的情况下，这样的路程需要多次地更换电池和多次的充电，在考虑合适的安全保证性的情况下，以满格的电池载荷为基础，从各个加油站起来计算有效距离。)

加油站按其合适性来权衡，并按合适度不同地显示在显示和输入单元98上。在导航设备94的显示和输入单元98上，还额外沿着计算或所选的行驶路线突出显示确定为合适的加油站T，并且将位于有效距离之内的加油站和位于有效距离之外的加油站区分开来。位于计算或所选的行驶路线旁边的加油站按照他们的可抵达性，其表示也与位于行驶路线上的加油站不同。因此对车辆2的驾驶员来说，可观察在其驾驶路径周围内合适加油站的可用性，并估算其可抵达性。

还可给使用者提供用来选择或撤销选择的加油站。因此，可手动地从路线计算中排除使用者出于个人原因认为不合适的某个加油站。因此，通过多次探查加油站、选择/撤销选择和线路计算，来重复地计算出合适的行驶路线。

在迄今描述的被动的运行方式中，除了与卫星导航网络的信号传递过程(用来确定车辆的当前位置)以外，不需要通讯过程来完成有关合适加油站的路线找寻。

在另一主动的运行方式中，还可进一步提高借助电动车辆旅行的供应安全性和计划安全性。

在主动的运行方式中，在车辆(即V-ECU10)和加油站运营商的网络之间进行无线的、基于陆地的或卫星的数据交换，并且确定加油站中不同类型的蓄电池的仓库存货，并确认他们的载荷状况，并且在所需类型的蓄电池的数量和载荷状况的基础上来确定加油站是否合适。原则上，只有在加油站的仓库中准备了足够数量的所需型号的蓄电池，并且它们在完全充满电的状态下(在下面会谈到例外)，才可以认定为合适的。在几种蓄电池型号中，完全充满电的状态已经低于理论上可能的充电情况，例如90％。

所述网络包含加油站T和(必要时)管理总部Z(参见图3)以及车辆2，它们参与此系统。在此，对于本发明的实用性来说原则上不可缺少的是，在哪些主管机构这一方来确定加油站T对于车辆2来说合适与否。重要的是，确定的主管机构将至少所需类型的蓄电池的数量和载荷状态通知相关的加油站T，并把车辆2的当前位置和有效距离通知相关的加油站T。

在基本的运行方式中，车辆2把有关位置、有效距离、蓄电池类型和载荷状态的信息通过通讯装置88传递到无线电有效范围之内的加油站T，或通过卫星继电器60传递到管理总部Z(参见图3)，此管理总部Z通过卫星继电器60或通过必要时用电线相连的固定线路网络传递给加油站T。这些数据也可发送到车辆2周围的合理范围内的多个加油站上。可例如在管理总部Z这一方借助蓄电池8的电池类型并借助它最大或当前的有效距离来选择加油站T，数据发往此加油站。在加油站T这一方，在通讯装置58中接收这些数据，并在P-ECU52或库存区16的专门的控制单元中确定，存在着多少所需类型的蓄电池，并且它们是否已充满电。在此可考虑这样的蓄电池，即它还处于充电状态中，但直到车辆2按预期抵达时已完全充满。加油站T中的蓄电的数量和载荷状态作为信息，必要时在管理总部Z的中间连接下，通过通讯装置58要么直接地要么通过卫星继电器60传递给车辆2。这些信息接收在车辆2的通讯装置88中，并在V-ECU10中存储和进一步处理。尤其使用用来确定加油站合适与否的信息。

在变形方案中，还从车辆2中传递出有关行驶路线的数据，并且在加油站T这一方单独地为车辆确定合适与否，并且从加油站T中传递出来的数据只包含加油站T是否合适这样的信息。

在集中运行方式中，有关系统的所有加油站T中的仓库存货的数据持续不断地传递给管理总部Z，同样，有关蓄电池类型、位置和有效距离的数据，必要时还有行驶线路数据以及在此系统中移动的车辆的其它信息持续不断地传递给管理总部Z。在管理总部Z中，不断地重新计算加油站T对于车辆2合适与否，并把包含这些信息的数据传递给车辆2。以这种方式，用来计算加油站合适与否的计算负担在系统中转移到管理总部Z上，并且在车辆2这一方或在其导航设备94中，还只在考虑有关合适加油站的信息的情况下，来计算行驶路线。

在无线电发送的运行方式中，所有加油站T将有关仓库存货的数据以预先给定的发送功率通过无线电装置58或其天线64按无线电发送的方式发出，并且这些数据被所有的车辆接收，这些车辆位于由发送功率确定的加油站边界内。然后在车辆这一边来确定加油合适与否。

此计算负担也能以其它方式来分配，并按目的地借助标准来优化，例如运行安全性、数据保护、计算负载、存储需求、电流消耗等。

在预留运行方式中，在加油站T中预定和预留一个或多个蓄电池。即产生这样的情形，即加油站T已经通知车辆具有所需类型的蓄电池的足够存货，但车辆抵达该处时却没有所需的蓄电池，因为它们在此期间已被其它车辆占去。为了避免这种情况，车辆2把预留要求发送给选出的加油站T。要么由车辆2的驾驶员通过导航设备94的显示和输入单元98进行选择，要么自动地由V-ECU10进行选择，如果在选定的行驶路线中只有一个合适的加油站T存在。在取消自动的预留要求之前，可由驾驶员来进行确认。然后在加油站T的P-ECU48中，可预定要求的蓄电池。在确定仓库存货时，从此以后不再考虑已被预定的蓄电池，它们也不可释放出来用于其它车辆。在重新确认预定之后，则在加油站T中预定各自的蓄电池。因此车辆2的驾驶员可确保，在抵达加油站T时具有所需数量的所需类型的已充满电的蓄电池。

如果出现这样的情况，即没有使用预留的蓄电池，例如因为车辆2已经在更前面的加油站T中进行了更换，或没有更换蓄电池就已经驶过了该加油站T，则要进行通讯，以便取消预留。在进行取消之前，要由相关的车辆或其驾驶员进行确认；此外，只有当车辆的有效距离能够安全地抵达位于远处的合适供应站时，才会进行通讯以便取消预留。也可在自进行预留起经过一定时间之后，自动地取消。

预留和取消在自动的运行方式中自动地进行，即无需驾驶员的确认。只是会通知驾驶员并引向那个已经预留了的加油站。尤其当这个供应站在行驶路线中对车辆来说是唯一一个可抵达的合适的供应站，则无需考虑使用者的确认，就能进行预留。

此系统还可设置得在预留方面考虑其它行车人员的实际需要。因此，在考虑预留要求时，与当前有效距离较长的车辆的请求相比，优先受理当前有效距离较短的车辆的请求。尤其与那些还能抵达更远更换站的车辆的请求相比，优先受理那些只能抵达被请求更换站的车辆的请求。如果接到车辆的请求，此车辆只能抵达被请求的更换站，则也可自动地取消那些还可抵达更远更换站的车辆的预留。然后，那些已被取消预留的车辆则被引导至另一合适的加油站。

预留和取消的过程也可集中地在管理总部的计算单元中执行。也可设置完全集中控制的运行方式，在此运行方式中在提前由各自的使用者选出和登记的、由起点和终点定义的路程的基础上，可如此动态地引导所有参与此方法的车辆的行驶路线，即优化车辆的行驶时间和/或总的能量消耗。车辆的驾驶员在此运行方式中可手动地选择参与。

现在详细阐述了，如何计算具有电能单元8的车辆2的有效距离。

在载荷状态的基础上计算有效距离时，例如在无显著障碍物的平坦路线上把在普通行驶速度的情况下的平均有效距离作为基础，就已足够。为此，例如在执行此方法的数据处理装置的存储器中，能够用简单的表格提供载荷状态和平均有效距离之间的相互关系。

但在实践中，能量消耗与许多因素有关。因此，在计算有效距离时，要考虑关于车辆、驾驶员、行驶路程和外部影响的各种信息，以便一方面能与各自情形相适应地进行符合实际情况的估算，另一方面考虑足够的安全保证性。

因此为了计算有效距离，首先以当前测量的车辆速度为基础，此速度从车轮4上的速度传感器的原始数值(必要时是多个或所有车轮4的速度传感器的原始数值的平均值)或从电动机6上的角度传感器的原始数值中获得。额外地存储速度曲线，换言之，自最后停车的时间起或自可由使用者选择的时间起测量和存储的车辆速度进程，它可推断出驾驶员的行驶状态，并因此推断出未来预计的能量消耗。也可从过去的行驶引出驾驶员的速度曲线，和/或通过在确定的路径部段中已在过去行驶的速度曲线中引出经验值。此外，还可预先给定驾驶员的期望的驾驶方式(运动的、紧急的、经济的或类似情况)，并且可提取出为此分别存储的速度范围和/或加速度范围。这样获得的数据可推断出在行驶进程中预计的速度曲线，并因此推断出预计的能量消耗。

车辆2的能量消耗也与不可改变的车辆参数有关，例如滚动阻力系数、风阻力系数、弹簧性能、重量，优选在考虑当前测量或通过使用者提前输入的车辆载重量的情况下，但还与电机负载特征(例如作为依赖于转矩和转速的电流消耗或电机效率)和电池放电特征(例如作为依赖于电流和电压的电能单元的充电损失)有关。这样的数值存储在V-ECU10和电池-ECU72的ROM中，并可提取出来用来计算车辆的有效距离。

能量消耗也决定性地受行驶路线中的路程走向的影响，尤其是高度曲线(上坡和下坡)、转弯走向、侧向斜坡、道路表层和街道状况、限速、统计学上预计的交通流量、在十字路口的必要或预计的停车点、会合处、交通灯、铁路天桥和类似情况。必要时在考虑工作日、节假日、休假时间以及时钟等的情况下，把这些数据存入导航设备94的存储器中，或由管理总部Z提供用于V-ECU10的请求，并同样被引入用来计算能量消耗。这些数据可借助车辆周围中的交通信息和/或沿着估计的行驶路程来提炼，它们可通过无线电设备90由无线电发送器接收，或通过通讯装置88由管理总部Z接收。

此外，能量消耗还受天气形势、尤其是风力和风向的影响，但温度和降水或水气也可能影响车轮的滚动阻力或电池放电特征。因此为计算能量消耗，要引入所有的统计学上的天气期望值(它们存储在导航设备94的存储器中)、天气预报数值和天气数据以及来自传感器单元86的测量值，所述天气数据通过无线电设备90由无线电发送器接收，或通过通讯装置88由管理总部Z接收。

如果具有太阳能模块的车辆配备用来光电地产生电流，则为确定车辆2的有效距离，还要考虑到蓄电池8由光电产生的电流的充电。为了在未来实现推测，在此可追溯上面提到的天气数据和时间，尤其是亮度、云层密度、降水或雾。

为了计算有效距离，也可在变化参数的基础上提炼出多个备选的速度曲线。如果应该抵达确定的加油站，则尤其可给使用者预先规定确定的、待遵循的速度曲线。在此，给驾驶员提供备选的速度曲线以供选择。

在考虑合适加油站的情况下，在行驶过程中以套环的形式不断地重复路线找寻。若结果表明，与之前的计算结果相反，合适加油站的抵达是有问题的(这是由于未预料到的高能量消耗或在加油站中未预料到的运转)，则会警告驾驶员。按照调整的自动化程度，还可采取进一步的对策，包括具体的变形计算和操纵建议。首先，计算备选的行驶路线和速度曲线，借助它们还可抵达加油站。因此，可取消一定的外部的速度和加速度范围。这一点可作为操纵建议或以自主的节流或削减的形式来进行。下一个步骤是，确定备选的还可抵达的供应站。在此如果加油站具有快速充电装置，则必要时可取消足够仓库存货这一标准。或如果这样的加油站不再可抵达，则也可选择具有简单充电方式的加油站。在后一种情况下，优选具有饮食和住宿设施的加油站。在紧急情况下，如果在后继的路线过程中具有更合适的加油站，则把只是部分充电的蓄电池确定为合适的加油站T。如果车辆具有手动的驱动协助装置(可购买前面提到的TWIKE，其例如具有可选的踏板辅助驱动装置)，则对策也可包含这样的建议，即持续地或在某个路程段中(例如在上坡或在逆风时)应用手动的驱动协助装置。

蓄电池8在本发明的意义中是指电能单元。但本发明可应用于各种可更换的单元，此单元可把任意的能量载体的能量来驱动车辆。路线找寻法甚至可应用在具有内燃机的车辆上。如果用来驱动车辆的能量载体的可用性是短缺的，即单个加油站中的供应位置是成问题的，则它总是可有意义地应用。

在本发明的意义中，加油站T是供应站。

本发明还可有利地应用于在内陆海上或在近海滨的海域中的电力驱动的船口。在此，在停船处或服务点或类似地方的供应站通过无线电与V-ECU进行通讯，或直接与电池-ECU进行通讯，此电池-ECU为此目的配备了自已的通讯装置，并且在停船点交换关于蓄电池载荷状态和仓库存货的信息。此方法在此与在航行时重要的观点相匹配。因此在计算有效距离时，引入其它参数如水流阻力、螺旋效率、水流方向和速度和类似情况，来代替某些上述的局部地局限于陆地车辆的参数。在已知的不可预计的天气剧变时，必要时更宽裕地估量安全保证性。在船口中，例如可考虑舵桨驱动装置或辅助船帆装置，作为手动的驱动协助装置。现在借助图5和6描述了本发明这样的实施例。

图5在示意图中示出了此实施例的蓄电池8’。在此处描述的实施例中，蓄电池8’为船只提供了驱动电机的能源。

在固定物100中设置有四个存储块102，它们分别由多个原电池(未详细示出)构成，并且他们彼此以合适的方式错接。蓄电池8’的整体输出电压(即彼此错接的存储块102)紧贴在电极104和106上，这些电极设置在固定物100上。

每个存储块102都具有控制设备(块-ECU)108，它借助缆线110与内部部件相连。通过块-ECU108，可在块102内的电池之间实现平衡，即充电平衡。

块-ECU108与共同的控制设备(电池-ECU)112相连，它负责所有存储块102的上级控制。所有关于存储块102载荷状态的数据都在电池-ECU112中会聚。电池-ECU112设置有天线114，信号通过此天线114被导航系统的卫星如GPS接收。在这些信号的基础上，此电池-ECU112确定了位置。通过天线114，电池-ECU112也与供应站进行通讯。电池-ECU112尤其通过天线114接收供应站的仓库存货的数据。与上述情况相似的是，电池-ECU112还可通过天线114将载荷状态数据和位置数据发送给供应站或管理总部。

电池-ECU112还与使用者接口116相连。使用者接口116具有屏幕118和多个输入键120。在屏幕118上示出了在水域G内用标志B表示的船只。(在此处所选的视图中，在屏幕上示出了整个水域；通过输入键120可选择备选的扩大等级或缩小等级)。指南针K指示了北方，而风向计W指示了当前的风向。(用来确定北方和风向的传感器或类似器件没有详细示出。)

在水域G的海岸上示出了七个供应站V1至V7，它们设置得用来更换蓄电池8’。在所示的情况下，供应站V1、V2、V3、V5和V7通过实点表示；这一点意味着，电池-ECU112已经确定，这些供应站借助当前的蓄电池状态并考虑风向是可抵达的。在这些可抵达的供应站中，供应站V1、V3、V5和V7标成一个环绕的圆形；这一点意味着，电池-ECU112在由供应站通知的仓库存货的基础上确定，可用已充电的蓄电池来更换蓄电池8’。相反，供应站V4和V6只用空心点表示；这些供应站目前到达不了。

使用者借助输入键120一方面可改变屏幕118的图像，另一方面可为计算可抵达性进行默认设置。因此，只应考虑借助全力可抵达的供应站(例如因为暴风雨来临)，或还应考虑那些用一半马力或慢速可抵达的供应站。

本发明在上面已经借助具体的实施例进行描述。借助本发明，在可充电和/或可更换的能量单元的基础上，可实现都市或内陆海洋可用来涵盖个人活动性的系统。此系统尤其适用于可更换的导电的蓄电池块，其中可由一个或多个结构上耦合的块组成一个单元。

用来动态地探查行驶路线的方法通常适用于车辆，与能量载体的类型无关。它描述了导航系统的操纵方式，其中在寻找路线时引入车载的能量储备以及合适供应站的可用性。

附图标记列表：

1   道路网络

2   车辆

4   驱动轮

6   电动机(M/G)

8、8’  蓄电池

10  车辆-控制设备(V-ECU)

12  充电区

14  更换区

16  库存区

18  能量管理区

20  12的专用道路

22  充电位置

24  充电自动装置

26  14的专用道路

28  服务路标塔

30  操控自动装置

32  更换位置

34  停靠车道

36  更换凹坑

38  输送器

40  充电接口

42  库存建筑物

44  扇形架

46  检测位置

48  能量-控制单元(P-ECU)

50  配电网

52  变压器

54  暂存装置

56  风轮

58  无线电装置

60  卫星

62  2或88的天线

64  T或58的天线

66  8的存贮单元

68  负极

70  正极

72  蓄电池-控制单元(Bat-ECU)

74  冷却器

76  外部总线

78  能量控制器(CTRL)

80  驾驶员-命令单元

82  仪表板

84  惰性测量单元(GYRO)

86  传感器单元

88  通讯装置(KOMM)

90  无线电接收器(RADIO)

92  90的天线

94  导航设备(NAVI)

96  94的天线

98  显示和输入单元

100 8’的固定物

102 存储块

104、106 电极

108 块-ECU

110 缆线

112 电池-ECU

114 112的天线

116 使用者接口

118 屏幕

120 输入按键

B   船只

G   发电机；水域

K   指南针

N   远程能量网

P   当前位置

S   起点

T   加油站

V1-V7 供应站

W   风向指示器

Z   终点

在表达上需指出，上述的附图标记列表是说明书的一部分。

Claims (52)

1.一种用于驱动车辆的方法，该车辆具有电动的行驶驱动装置以及至少一个可重复充电和可更换的电能单元，其中所述电能单元的电力驱动能量供给到所述电动的行驶驱动装置中，并且其中所述电能单元在载荷状态较低时进行充电或更换，该方法具有以下步骤：

确定所述电能单元的载荷状态；

确定所述车辆的当前位置；

根据所述电能单元的载荷状态，来计算所述车辆的有效距离；

确定供应站的各自的仓库存货，所述供应站设置用来给所述电能单元重新充电和/或更换所述电能单元，其中所述仓库存货至少通过供应站库存的电能单元的数量及载荷状态来定义；而且

把所述供应站中的至少一个确定为合适的供应站，如果该供应站位于所述车辆的有效距离之内，并且供应站的仓库存货满足预定的条件，尤其准备了预定数量的已充电的用于更换的电能单元；

其中为计算有效距离和/或为确定合适供应站所需的数据在所述车辆与至少一个供应站之间和/或在所述车辆与总部之间和/或在所述供应站与所述总部之间进行传达，其中至少所述车辆和所述供应站和/或所述总部之间的通讯以无线的方式进行。

2.按权利要求1所述的方法，其特征还在于这样的步骤：至少将所述车辆的位置和当前有效距离广播出去，并把有关合适供应站的信息发送到所述车辆上。

3.按权利要求1或2所述的方法，其特征还在于这样的步骤：把供应站的仓库存货在预定的范围内广播。

4.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如果供应站的仓库存货没有满足预定的条件，但如果它可用快速充电法来给所述电能单元充电，则作为替代也可把它确定为合适的供应站。

5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，如果供应站的仓库存货不满足预定的条件，而且它也不可用快速充电法来给所述电能单元充电，但如果它实质上可用来给所述电能单元充电，则作为替代也可把它确定为合适的供应站，其中如果该供应站位于旅程的目的地，则优选考虑这样的供应站。

6.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用者可选择的旅程目标作为确定合适供应站的基础，或确定合适的供应站是在所选定的旅程目标的基础上权衡出来的。

7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，在考虑预先给定的安全储备品的情况下，把在旅程目标方向上离所述车辆的当前位置最远的、合适的供应站确定为目标供应站。

8.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征还在于这样的步骤：在合适的供应站的基础上，计算出从所述车辆的当前位置到旅程目标的行车路线。

9.按权利要求8所述的方法，其特征在于，在考虑预先给定的安全储备品的情况下，优选把在计算的行车路线中离所述车辆的当前位置最远的、合适的供应站确定为目标供应站。

10.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征还在于这样的步骤：提供行车路线上的合适供应站，用来让使用者选择或撤销选择。

11.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，重复地执行以下步骤：计算行车路线以及确定合适供应站，优选包含确定目标供应站的步骤以及提供和选择或撤销选择的步骤。

12.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于这样的步骤：如果一个供应站已经确定为车辆的合适供应站，尤其是回应该车辆的一个请求时，则为该车辆预留所需数量的电能单元，其中所述请求优选需要得到车辆使用者的认可。

13.按权利要求13所述的方法，其特征在于，如果所述供应站是唯一一个车辆可抵达的合适供应站，则无需考虑使用者的认可就进行预留。

14.按权利要求13或14所述的方法，其特征在于，根据发起请求的车辆的有效距离，来区分请求的优先次序。

15.按权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于这样的步骤：如果车辆没有要求预留，但已为该车辆做了预留时，取消所述预留。

16.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在至少一个当前测量的车辆速度、或先前的速度曲线、或车辆的能量消耗参数、或驾驶员行为数据、或路程数据、或天气信息、或交通状况信息的基础上，来计算有效距离。

17.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在由先前速度曲线推导出的未来速度曲线的基础上，来计算有效距离。

18.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在计算有效距离的变化参数的基础上推导出多个备选的速度曲线。

19.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述车辆的行驶过程中不停地重复地确定供应站合适与否。

20.按权利要求20所述的方法，其特征还在于这样的步骤：持续地检测，在当前采用的行程路线中是否可抵达合适的供应点，如果不能，则要采取对策，该对策至少包括发出警告。

21.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述车辆、一个或多个供应站和/或管理总部来分布式地执行该方法的步骤。

22.按权利要求22所述的方法，其特征在于，在提前由各个使用者选定并登记、通过起点和终点定义的路程的基础上，能动态地引导所有参与该方法的车辆的行驶路线，使得所述车辆的行驶时间和/或总的能量消耗得以优化。

23.一种用于携带在车辆中的导航设备，其设置用来在所述车辆上执行按上述权利要求中任一项所述的方法。

24.一种用于控制车辆能量供应的车辆能量控制系统，所述车辆具有电动的行驶驱动装置以及至少一个可重复充电和可更换的电能单元，其中所述电能单元的电力驱动能量供给到所述电动的行驶驱动装置中，并且其中所述电能单元在载荷状态较低时进行充电或更换，该车辆能量控制系统具有：

位置确定装置，用来确定所述车辆的位置；

载荷状态确定装置，用来确定所述电能单元的载荷状态；

有效距离计算装置，用来在由所述载荷状态确定装置确定的所述电能单元的载荷状态的基础上，计算所述车辆的有效距离；

接收装置，用来从无线远程通讯网络无线接收有关供应站及各自的仓库存货的信息，所述供应站设计用来给能量单元充电和/或更换能量单元，其中仓库存货至少由库存在供应站中的电能单元的数量及载荷状态来定义；以及

合适性确定装置，如果一个供应站位于所述车辆的有效距离之内，并且它的仓库存货满足预定的条件，尤其是准备了预定数量的已充电的用来更换的电能单元，则该合适性确定装置用来把该供应站确定为合适供应站。

25.按权利要求25所述的车辆能量控制系统，其特征还在于发送装置，用来把信息无线地发送到远程通讯网络上，该信息包含位置和有效距离，

其中接收的信息要么只包含或要么以特别标记的形式包含有关供应站的信息，该供应站位于所述车辆的有效距离之内。

26.按权利要求26所述的车辆能量控制系统，其特征还在于存储装置，在该存储装置中提前存储着所述电能单元以及优选所述车辆的识别数据，和/或所述电能单元的充电/放电参数以及优选所述车辆的能量消耗参数，

其中发送的信息额外地包含所述电能单元以及必要时所述车辆的识别数据、所述电能单元的充电/放电参数以及所述车辆的能量消耗参数，并且

其中接收的有关仓库存货的信息只包含有关电能单元类型的仓库存货的信息，所述类型与携带在所述车辆中的电能单元的类型相一致。

27.一种用于控制车辆能量供应的车辆能量控制系统，所述车辆具有电动的行驶驱动装置以及至少一个可重复充电和可更换的电能单元，其中所述电能单元的电力驱动能量供给到所述电动的行驶驱动装置中，并且其中所述电能单元在载荷状态较低时进行充电或更换，该车辆能量控制系统具有：

存储装置，在该存储装置中提前存储着所述电能单元以及优选所述车辆的识别数据，和/或所述电能单元的充电/放电参数以及优选所述车辆的能量消耗参数；

位置确定装置，用来确定所述车辆的位置；

载荷状态确定装置，用来确定所述电能单元的载荷状态；

发送装置，用来把信息无线地发送到远程通讯网络上，该信息包含所述位置、所述电能单元的载荷状态、所述电能单元以及必要时所述车辆的识别数据、所述电能单元的充电/放电参数和所述车辆的能量消耗参数；以及

接收装置，用来从无线远程通讯网络无线地接收有关所述车辆的当前有效距离和供应站的信息，该供应站位于所述车辆的有效距离之内并设计得适合用来给所述电能单元充电和/或更换所述电能单元，其中只有仓库存货满足一定的条件，尤其是准备了预定数量的已充电的用来更换的电能单元，才能把这样的供应站确定为合适的。

28.按权利要求25至28中任一项所述的车辆能量控制系统，其特征还在于导航装置，用来查明从所述车辆的当前位置到可由使用者选择的目的地之间的旅程路线，其中所述导航装置优选提供路程数据，例如高度曲线、转弯走向、侧向斜坡、道路表层和街道状况、限速、统计学上预计的交通流量、必要或预计的停车点，必要时还考虑工作日、节假日以及时钟。

29.按权利要求25至29中任一项所述的车辆能量控制系统，其特征还在于交通信息评估装置，用来接收和评估由管理总部或无线电发送者提供的交通信息。

30.按权利要求25至30中任一项所述的车辆能量控制系统，其特征还在于天气信息评估装置，用来接收和评估由管理总部或无线电发送者提供的天气信息。

31.按权利要求25至31中任一项所述的车辆能量控制系统，其特征还在于天气数据获取装置，用来获取天气信息，如温度、光线强度、湿度、水分、逆风、背风、侧风以及类似情况。

32.按权利要求25至32中任一项所述的车辆能量控制系统，其特征还在于车辆状态获取装置，用来获取典型的车辆状态，如速度、纵向加速度、纵向延迟、侧向加速度、街道附属物或滑动和类似情况。

33.按权利要求33所述的车辆能量控制系统，其特征还在于行驶状况存储装置，用来存储时间进程中的典型的行驶状况。

34.按权利要求34所述的车辆能量控制系统，其特征还在于驾驶员行为评估装置，用来在典型行驶状况的时间进程的基础上，来确定用来描述当前驾驶员的典型行驶状态的参数。

35.按权利要求29至35中任一项所述的车辆能量控制系统，其特征在于，设置发送装置，把由导航装置提供的路程数据、和/或交通信息评估装置接收的交通信息、和/或由天气信息评估装置接收或由天气数据获取装置获取的天气数据、和/或由车辆状态获取装置获取的车辆状态、和/或由车辆状态存储装置存储的车辆状态、和/或由驾驶员行为评估装置确定的行为参数发送到管理总部和/或供应站。

36.一种用于给车辆供应电能的供应站，所述车辆具有电动的行驶驱动装置以及至少一个可重复充电和可更换的电能单元，该供应站具有：

库存装置，用来存放多个电能单元；

至少一个更换装置，用来以来自库存装置中的电能单元来更换车载的电能单元；

至少一个充电装置，用来给车载的电能单元充电；

仓库存货确定装置，用来确认所述供应站的仓库存货，所述仓库存货通过存放在所述库存装置中的电能单元的数量和载荷状态来定义；以及

通讯装置，用来与所述供应站周围的车辆交换数据，和/或通过所述供应站周围的车辆与管理总部交换数据。

37.按权利要求37所述的供应站，其特征在于，所述供应站设计用来操作多种类型的电能单元。

38.按权利要求37或38所述的供应站，其特征在于，所述通讯装置设置用于将表示仓库存货的数据发送给所述车辆或所述管理总部。

39.按权利要求39所述的供应站，其特征在于，所述通讯装置设置得只有当通讯装置接收到车辆或管理总部的库存请求时，它才发送表示仓库存货的数据。

40.按权利要求37至40中任一项所述的供应站，其特征还在于合适性确定装置，用于在确认的仓库存货和通过所述通讯装置接收的、关于车辆的数据的基础上，确定所述供应站是否适合给所述车辆供应能量，其中接收的数据至少包含所述车辆的位置和车载的电能单元的载荷状态，其特征还在于，所述通讯装置设计用于紧接着将表示所述供应站合适与否的数据发送给所述车辆或所述管理总部。

41.按权利要求37至41中任一项所述的供应站，其特征还在于预留装置，用来为特定的车辆针对其请求预留电能单元。

42.按权利要求37至42中任一项所述的供应站，其特征在于，具有至少一个适合快速充电的充电装置。

43.按权利要求37至43中任一项所述的供应站，其特征还在于库存充电装置，用来为存放在库存装置中的电能单元充电或电荷再生。

44.按权利要求37至44中任一项所述的供应站，其特征还在于电能生成装置，用来从化石或再生原料或再生来源中生成电能，其特征还优选在于电能暂存装置，用来把生成的电能暂时存储起来直至使用。

45.一种用于给车辆供应电能的基础设施，所述车辆具有电动的行驶驱动装置以及至少一个可重复充电和可更换的电能单元，该基础设施具有：

多个按权利要求37至45中任一项所述的供应站；以及

多个按权利要求25至36中任一项所述的车辆能量控制系统，

其中所述供应站和所述车辆能量控制系统设置得相互作用地执行上述权利要求中任一项所述的方法。

46.按权利要求46所述的基础设施，其特征还在于管理总部，其中所述管理总部、所述供应站和所述车辆能量控制系统设置得相互作用地执行上述权利要求中任一项所述的方法。

47.一种可重复充电和可更换的电能单元，用来给车辆供应电力驱动能量，该电能单元具有用来获取和控制运行状态的控制单元，其中至少包含电能单元的载荷状态，还具有用来与所述车辆外部的主管机关进行通讯的无线电通讯装置。

48.按权利要求48所述的电能单元，其特征在于，设置控制单元，用来存储信息，其至少可识别所述电能单元的类型，并优选分配给携带着所述电能单元的车辆。

49.按权利要求48或49所述的电能单元，其特征在于，设置控制单元，用来确定所述电能单元的当前位置，或用来评估携带在所述车辆中的导航设备的位置数据。

50.按权利要求48至50中任一项所述的电能单元，其特征在于，设置控制单元，用来在所述车辆上执行按权利要求1至23中任一项所述的方法。

51.按权利要求48至51中任一项所述的电能单元，其特征在于，无线电通讯装置设置用来与其它电能单元的无线电通讯装置进行直接通讯。

52.按权利要求48至52中任一项所述的电能单元，其特征在于，电能单元尤其指在锂参与下以电化学反应为基础的蓄电池。

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