CN103221786B - 用配置给面积区段的能量成本计算续航距离和/或消耗 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对车辆的续航距离和/或消耗的计算，其中使用配置给面积区段的能量成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于计算车辆的续航距离和/或消耗的方法。
背景技术
为了对车辆的剩余续航距离在其能量储存器的给定值下作为面用图形显示，需要计算多个可能的路线。所述计算若其以现今通常的经典方法来执行时使计算能力承受非常强的负荷。
DE102007059120A1公开了一种用于确定从起始点到目标点的方法，其中，确定在能量消耗方面优化的路线，为此，给路线确定所基于的描绘交通路径网的地图数据的元素的一部分配置能量消耗值，所述能量消耗值具有与加速度相关的分量。
DE102007037329A1描述了一种用于确定机动车从起始点行驶到目标点的最佳行驶策略的方法。在此，最佳行驶策略的确定包括从起始点到目标点的路线的求得。根据至少两个参量来优化行驶策略，所述参量由下列组选出：路线的吸引力、行驶持续时间、舒适性、运行成本以及安全性。附加地描述了一种车辆显示器，所述车辆显示器组合地显示与机动车的运行状态、尤其是能量消耗运行状态的确定的最佳值的偏差以及用于改善运行状态的措施。
DE10302504A1涉及一种用于求得电动车辆的续航距离的方法，其中，与车辆、行驶路段和/或周围环境相关的关于车辆和所计划或当前待行驶的行驶路段的信息由车辆计算机借助于合适的信息检测装置来监测和处理。为此，将所述信息在行驶路段的开始之前和/或被行驶时彼此逻辑连接并且在预给定或可变地变化的车辆运行方式方面予以评价。接着由所述信息和/或评价结果计算电动车辆的保留的续航距离并且在显示装置中予以显示。
发明内容
由此出发，本发明的目的在于，提供一种在精度足够的情况下以高效率为特点的用于车辆的续航距离和/或消耗计算。
所述目的通过一种用于计算车辆的续航距离和/或消耗的方法来实现，其中，使用配置给数字地图的矩形栅格形式的面积区段的能量成本，其中，所述面积区段具有不同的大小。
本发明的构思在于，剩余续航距离首先与行驶特性和道路情况这些影响参量相关。最后所述的观点适用于整个地图领域中的预先计算。描述用于完成一路段的能量成本或者说能量投入的专门信息的存储作为导航数据的一部分允许高效且快速地计算剩余续航距离。
与此相应，在用于计算车辆的续航距离和/或消耗的方法中，使用配置给面积区段的能量成本。因此，与通常的导航数据库以及与此相联系的、间距成本和/或时间成本与路段相关的计算方法不同，在本发明中能量成本与面相关。
能量成本优选是通过车辆通行面积区段——所述能量成本分别配置给所述面积区段——所需的能量成本。
视计算方法的构型而定，能量成本优选与通行面积区段的方向相关或不相关。
优选借助于配置给道路的成本求得能量成本，其中，道路延伸通过面积区段。另外为此优选求得道路与所述道路所延伸通过的面积区段的边缘的交点。然后例如用Dijkstra算法计算从一个交点到达其它交点的成本。能量成本于是由所述成本求得，例如通过也可与方向相关地形成平均来求得。
配置给道路的成本尤其是由测量数据和/或计算和/或在物理模型中模拟来获知。
所述方法尤其是在机动车的计算装置中执行并且结果进一步用于控制显示装置等诸如此类。
面积区段优选是矩形的，尤其是呈栅格或方格的形式。
另外优选在计算时使用与Dijkstra算法类似的方法。与此相应地，获得待在地图中用图形显示的续航距离，其方式是：由车辆例如当前所停留的第一面积区段扩展到第二面积区段，所述第二面积区段与第一面积区段邻接并且所述第二面积区段配置有在全部与第一面积区段邻接的面积区段中最低的能量成本。在能量成本与通行的方向相关时，在此优选考虑由第一面积区段相对于第二面积区段的位置得到的方向。
在下一个步骤中，由第一面积区段和第二面积区段扩展到第三面积区段，所述第三面积区段与第一面积区段邻接并且该第三面积区段配置有在全部与第一面积区段邻接的面积区段中在第二面积区段之后最低的能量成本，或所述第三面积区段与第二面积区段邻接，如果第一、第二和第三面积区段总计所配置的能量成本比配置有在全部与第一面积区段邻接的面积区段中在第二面积区段之后最低的能量成本的那个面积区段和所述第一面积区段总计所配置的能量成本低的话。
所述方法对于下一个面积区段重复地持续。作为替换方案或作为补充，为了计算续航距离和/或消耗，面积区段可星形地和/或递归地扩展。
当在多个扩展路径上、尤其是每个扩展路径上面积区段的能量成本的总和达到或超过预给定的能量，优选续航距离和/或消耗计算中断。
为了在车辆的显示器上合适地用图形显示，优选将由所扩展到的面积区段得到的总面积的边缘平滑。
一种装置、尤其是导航系统被设置用于实施上述类型的方法。为此，所述装置优选是用于计算总能量值的装置，其具有用于接收配置给面积区段的能量成本的输入装置和/或用于存储配置给面积区段的能量成本的存储器和用于使配置给面积区段的能量成本相加的处理器。
上述类型的方法可通过程序产品实施——如果所述程序产品在计算机上运行。存储器、尤其是数据库、SD卡、DVD或硬盘具有配置给面积区段的能量值。
附图说明
从对实施例的说明借助于附图得到其它优点和特征。附图表示：
图1用于计算续航距离和/或消耗的方法以及由此得到的显示的概要；
图2类似于Dijkstra算法的栅格扩展的第一步骤；
图3类似于Dijkstra算法的栅格扩展的第二步骤；
图4计算结果的平滑；
图5递归的栅格扩展；
图6道路或路段与呈栅格形式的面积区段的边缘的交点的求得；
图7交点之间的路线的求得；
图8每通行方向的能量成本的求得；以及
图9用于呈栅格形式的面积区段的驶入和驶出方向的图解。
具体实施方式
数字地图典型地分解为呈矩形栅格形式的面积区段。为了提高用于计算车辆的续航距离和/或消耗的方法的效率，对每个面积区段的能量成本进行预计算并且将其配置给对应的面积区段。这使得真正的续航距离和/或消耗计算明显少地耗费计算，因为在车辆中进行计算时可动用用于对应的面积区段的预计算并且存储在数据库中的能量成本。
在图1中看到多个呈栅格形式的面积区段。在此给面积区段配置不同的能量成本，其中，给画阴影线的面积区段配置最高的能量成本，给画虚线的面积区段配置中等的能量成本，给未做标记的面积区段配置最低的能量成本。不同的能量成本例如由不同的道路情况得到，所述不同的道路情况可通过坡度、限速和/或有规律的交通拥堵造成。面积区段是矩形的并且具有不同的大小，以便如精确计算具有多个不同道路的地域那样允许高效计算长的市郊地段。
根据图1中左侧所示的面积区段的能量成本，得到与方向相关的剩余续航距离的图1中右侧所示的显示。
图2中示出了多个面积区段AV至EZ。给面积区段分别配置能量成本，所述能量成本通过对应的面积区段的数字来表达。车辆处于面积区段CX的中间。通过剩余能量预给定的能量取值为15。在第一扩展步骤中，寻找用于扩展的潜在的与面积区段CX邻接的面积区段。这是面积区段BW、BX、BY、CW、CY、DW、DX和DY。由这些与面积区段CX相邻的面积区段查找具有最低能量的面积区段，所述面积区段是面积区段DW，因为所配置的能量成本相加4+2得到最低水平。
在图3中所示的下一个步骤中，现在在无面积区段DW的情况下并且附加地以面积区段CV、DV、EV、EW和EX得到扩展树。对具有最小累积能量的邻接的面积区段的查找得到面积区段BX，因为能量成本的总和4+3具有最低水平。
该方法持续这样长时间，直到通过能量水平15预给定的能量耗尽。
最后，如图4中所示，仍使用呈样条或用于最优改善显示的类似平滑的形式的平滑函数。
图5中示出了用于扩展面积区段的递归方法。在此递归地计算扩展，直到达到通过能量水平预给定的能量，所述能量在图5中具有值18。从中间的面积区段起，在此可达到全部做标记的面积区段。在此也可使用平滑方法。也可对角扩展或限制到垂直/水平扩展。
概言之，将道路网抽象成面积区段(多边形，尤其是矩形)。将面积区段转换成简化的网并且对此例如使用Dijkstra算法。结果对于道路网具有其意义，其方式是例如作出说明：在道路上可行驶多远。所述说明在此通过将面积区段变换回到道路而涉及在道路上的行驶。
关于图6至图9描述如何求得每个面积区段的能量成本的特别优选的可能性。
为此计算道路与面积区段的边界(边缘)的全部交点，然后例如通过经典的Dijkstra方法计算成本，以便从一个交点到达其它全部交点。这对于每个交点都实施。
图6为此示出了道路或路段与呈具有矩形形状的栅格形式的面积区段的边缘的交点的求得。
图7示出了交点A至G之间的路线的求得。为此在所示例子中得到成本
A-B：成本22
A-C：成本25
A-D：成本27
A-E：成本25
A-F：成本18
A-G：成本17
B-C：成本28
……
G-F：成本12
在下一个步骤中，求得每通行方向的成本。为此在每通行方向存在多个路线时可进行不同的方案：
-形成平均值或加权平均值，
-通过分布、尤其是高斯曲线代表不同值，
-借助于具有最小值或最大值例如最低成本、最小间距、最小行驶时间和/或最小高度差的路线进行选择。
图8中示出了通过平均值求得每通行方向的能量成本。因此得到从北向东(路线A-B，A-C，B-C)的平均为22+25+28＝75/3＝25。
根据图9，对于全部方向重复所述计算，即
-从北向东、南、西的成本，
-从南向东、西、北的成本，
-从西向北、南、东的成本，以及
-从东向南、西、北的成本。
总地来讲，3×4＝12得到栅格的全部通行方向的能量成本的成本值。所述值如上所述作为道路网的抽象用于扩展。
Claims (13)
1.一种用于计算车辆的续航距离和/或消耗的方法，其中，使用配置给数字地图的矩形栅格形式的面积区段(AV-EZ)的能量成本，其中，所述面积区段(AV-EZ)具有不同的大小。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述能量成本是在车辆通行过所述面积区段(AV-EZ)时产生的能量成本。
3.根据权利要求2的方法，其中，所述能量成本与通行的方向相关。
4.根据权利要求2的方法，其中，所述能量成本与通行的方向无关。
5.根据上述权利要求之一的方法，其中，借助于配置给道路的成本求得所述能量成本。
6.根据权利要求1至4之一的方法，其中，为了计算续航距离和/或消耗而从第一面积区段(CX)扩展到第二面积区段(DW)，所述第二面积区段与所述第一面积区段(CX)邻接并且所述第二面积区段配置有在全部与所述第一面积区段(CX)邻接的面积区段(BW，BX，BY，CW，CY，DW，DX，DY)中最低的能量成本。
7.根据权利要求6的方法，其中，由所述第一面积区段(CX)和第二面积区段(DW)扩展到第三面积区段(BX)，所述第三面积区段与所述第一面积区段(CX)邻接并且该第三面积区段配置有在全部与所述第一面积区段(CX)邻接的面积区段(BW，BX，BY，CW，CY，DW，DX，DY)中除所述第二面积区段(DW)之外最低的能量成本，或所述第三面积区段与所述第二面积区段(DW)邻接，如果给所述第一、第二和第三面积区段总计配置的能量成本比给所述第一面积区段和配置有在全部与所述第一面积区段邻接的面积区段中除所述第二面积区段之外最低的能量成本的那个面积区段总计配置的能量成本低的话。
8.根据权利要求1至4之一的方法，其中，为了计算续航距离和/或消耗，所述面积区段星形和/或递归地扩展。
9.根据权利要求8的方法，其中，当所扩展到的面积区段的能量成本的总和达到或超过预给定的能量时，在一扩展路径上中断对续航距离和/或消耗的计算。
10.根据权利要求8的方法，其中，当所扩展到的面积区段的能量成本的总和在多个扩展路径上都达到或超过预给定的能量时，中断对续航距离和/或消耗的计算。
11.根据权利要求10的方法，其中，对由所扩展到的面积区段得到的总面积的边缘进行平滑。
12.根据权利要求10的方法，其中，当所扩展到的面积区段的能量成本的总和在每个扩展路径上都达到或超过预给定的能量时，中断对续航距离和/或消耗的计算。
13.一种导航系统，所述导航系统被设置用于实施根据权利要求1至12之一的方法，该导航系统包括用于接收配置给面积区段的能量成本的输入装置和/或用于存储配置给面积区段的能量成本的存储器和用于将配置给面积区段的能量成本相加的处理器。
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