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Die Erfindung betrifft ein Routenberechnungsverfahren für ein Fahrzeug mit Energierückgewinnungssystemen, das Fahrstrecken unter Berücksichtigung von Kraftstoffverbrauch und Regenerationsfähigkeiten berechnet. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Routenberechnungsverfahren gemäß Patentanspruch 1.
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Viele Fahrer bekommen mittlerweile ein Navigationssystem zusammen mit ihrem Fahrzeug geliefert oder haben ein Aftermarket-Navigationssystem zur Verwendung im Fahrzeug angebracht. Diese Systeme verwenden das Globale Positionierungssystem und werden generell als GPS bezeichnet. Die Kartendaten für diese Systeme können schon vor dem Kauf des Systems installiert sein. Als Alternative oder zusätzlich können Systeme regelmäßig oder dynamisch mit Kartendaten versorgt werden.
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In einem ähnlichen System kann ein Fahrer mit Wegbeschreibungen versorgt werden, die auf Koordinaten beruhen, die an einen außerhalb des Fahrzeugs gelegenen Standort geliefert werden, wie beispielsweise an einen Server, ist aber nicht darauf beschränkt. Der Server kann die Berechnung für die Wegbeschreibung für das Fahrzeug durchführen und die Daten auf ein Fahrzeugsystem wie das FORD SYNC-System hochladen, wo sie an den Fahrer ausgegeben wird.
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In jeder dieser Lösungen kann das besagte System Kartendaten verwenden, die von Dritten zusammengestellt sind. Diese Daten können zusätzlich zu den Stra-ßeninformationen auch zusätzliche Informationen wie eine Geschwindigkeitseinstufung für eine Straße enthalten. Bei der Geschwindigkeitseinstufung kann es sich um eine genaue Geschwindigkeit oder Geschwindigkeitsbereiche handeln. Wenn das System z. B. versucht, die schnellste Strecke zwischen Punkt A und B zu berechnen, kann das System verschiedene optionale Strecken analysieren. Das System bestimmt die schnellste plausible Strecke unter Verwendung von mit jeder Straße verbundenen Geschwindigkeitsdaten und der auf jeder Straße zurückzulegenden Strecke. Es können für Orte auch dynamische Verkehrsdaten vorhanden sein, die bei dieser Festlegung behilflich sind.
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Als Alternative will das System möglicherweise die kürzeste Strecke berechnen oder aber eine, die bestimmte Straßen wie Schnellstraßen oder unbefestigte Straßen meidet. Das System kann Straßen bestimmter Art meiden, indem es mit Straßen verbundene Daten wie Einstufungen verwendet. Das System kann - unter Verwendung reiner Fahrstreckenlänge - die kürzeste Strecke zu einem Ort berechnen, selbst wenn dies nicht die schnellste Strecke ist.
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All diese Informationen sind nützlich für Fahrer und können das Reisen erleichtern und effizienter machen. Bei fortschreitender Differenziertheit verfügbarer Daten werden jedoch zusätzliche Berechnungen durchführbar.
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Die
DE 10 2010 030 309 A1 , welche Stand der Technik gemäß § 3 (2) 1 PatG bildet, offenbart ein energieverbrauchsoptimiertes Routenberechnungsverfahren für Fahrzeuge und Hybrid-Fahrzeuge mit regenerativem Bremssystem, wobei die Bremsstrategie die Routenberechnung beeinflusst.
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Die
DE 10 2008 002 580 A1 offenbart ein Routenberechnungsverfahren für ein Fahrzeug mit Energierückgewinnungsmöglichkeit, das eine energieoptimierte Fahrtroute berechnet und dabei den Einfluss des Energieverbrauchs aufgrund des Verkehrsflusses, beispielsweise aufgrund der Anzahl von Ampeln und/oder des Höhenverlaufs des Straßennetzes, berücksichtigt.
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Die
DE 10 2009 053 982 A1 offenbart, eine energieverbrauchsoptimierte Route eines Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines Verkehrsfluss-Modells zu berechnen. Es wird auch vorgeschlagen, eine ökonomischste Route zu berechnen, in der zu erwartender Verbrauch und zu erwartende Fahrzeit von unterschiedlichen Routen berücksichtigt werden und gewichtet in eine Bestimmung der geeigneten Route einfließen.
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Die
DE 10 2008 005 328 A1 offenbart die Bestimmung einer energieeffizienten Route eines Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung von topologischen und/oder verkehrssituativen Informationen, z.B. Ampeln, Steigungen, Staus, etc. Der Fahrer hat auch die Möglichkeit, zwischen beispielsweise einer schnellsten, einer kürzesten und einer den Energieverbrauch minimierenden Fahrstrecke auszuwählen.
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Die
DE 101 46 789 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems eines Kraftfahrzeugs, mit den Schritten: Versorgen eines Benutzers des Fahrzeugs mit einer gegenwärtigen Wegbeschreibung; Feststellung eines niedrigen Kraftstoffpegels; bei Feststellung eines niedrigen Kraftstoffpegels, Bestimmung der restlichen Reichweite, die das Fahrzeug auf der Basis des restlichen Kraftstoffs noch fahren kann; Zugriff auf Kartendaten, um zu bestimmen, ob eine oder mehr Tankstellen innerhalb der vorhergesagten restlichen Reichweite existieren; Benachrichtigung eines Benutzers von einem kritischen Zustand; Anbieten einer Umleitungsstrecke; wenn keine Tankstellen mehr existieren, Finden der nächstgelegenen Tankstelle und Benachrichtigen des Fahrers mit Vorschlägen von Kraftstoffsparmaßnahmen; wenn Tankstellen existieren, Treffen einer Bestimmung aufgrund des nächstgelegenen Tankstellenortes oder des nächstgelegenen Tankstellenortes entlang der Strecke und Anbieten einer Umleitungsoption dorthin; wenn der Fahrer die Umleitung annimmt, Anzeigen der Strecke zu der Tankstelle.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein besonders benutzerfreundliches Routenberechnungsverfahren anzugeben, das es bei Kraftstoffmangel zu vermeiden hilft, dass der Fahrer in eine Situation kommt, in der überhaupt keine Tankstelle mehr in Reichweite ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im abhängigen Anspruch 2 angegeben.
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Die Erfindung wird nachfolgend, insbesondere unter Bezugnahme auf 6A und 6B, näher beschrieben. Darin zeigen:
- 1 ein Konfigurationsbeispiel für ein der Veranschaulichung dienendes Fahrzeug-Rechnersystem, das mit den der Veranschaulichung dienenden Ausführungsformen verwendbar ist;
- 2 ein Beispiel eines Navigationssystem-prozesses zur Bestimmung einer Strecke zur Regenerierung von Energie;
- 3 eine der Veranschaulichung dienende Ausführungsform eines Systems, wobei mindestens eine zuvor festgelegte Menge Energie eingespart wird;
- 4 einen der Veranschaulichung dienenden Prozess zum Berechnen einer Kraftstoff einsparenden Strecke;
- 5 ein Prozessbeispiel zum Bestimmen einer Strecke für konstante Geschwindigkeit; und
- 6A und 6B Prozessbeispiele für Notfallwarnsysteme.
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1 zeigt ein Blocktopologie-Beispiel für ein fahrzeugbasiertes Rechnersystem 1 für ein Fahrzeug 31. Ein mit einem fahrzeugbasierten Rechnersystem ausgestattetes Fahrzeug kann eine im Fahrzeug befindliche visuelle Benutzerschnittstelle 4 besitzen. Der Benutzer kann auch zur Interaktion mit der Schnittstelle (falls vorhanden) in der Lage sein, z. B. mit einem Touchscreen. In einer weiteren der Veranschaulichung dienenden Ausführungsform geschieht die Interaktion durch Knopfdruck, gesprochene Sprache und Sprachsynthese.
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In der in 1 zur Veranschaulichung gezeigten Ausführungsform 1 steuert ein Prozessor 3 mindestens einen Teil des Betriebs des fahrzeugbasierten Rechnersystems. Innerhalb des Fahrzeugs gelegen, erlaubt der Prozessor das Verarbeiten von Befehlen und Routinen an Bord. Weiter ist der Prozessor sowohl mit flüchtigem Speicher 5 als auch mit permanentem Speicher 7 verbunden. In dieser zur Veranschaulichung dienenden Ausführungsform handelt es sich beim flüchtigen Speicher um Random Access Memory (RAM) und beim permanenten Speicher um ein Festplattenlaufwerk oder einen Flashspeicher.
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Der Prozessor ist auch mit einer Anzahl verschiedener Eingänge ausgestattet, über die der Benutzer mit dem Prozessor in Verbindung treten kann. In der zur Veranschaulichung dienenden Ausführungsform sind ein Mikrophon 29, ein Hilfseingang 25 (für Eingang 33), ein USB-Eingang 23, ein GPS-Eingang 24 und ein BLUETOOTH-Eingang 15 vorgesehen. Ein Eingangswähler 51 ist ebenfalls vorgesehen, damit der Benutzer zwischen den verschiedenen Eingängen wechseln kann. Sowohl der Mikrophoneingang als auch der Hilfseingangsanschluss werden vor der Weiterleitung an den Prozessor durch einen Wandler 27 von analog nach digital umgewandelt.
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Ausgänge zum System können eine Bildschirmanzeige 4 und ein Lautsprecher 13 oder Stereosystemausgang sein, sind aber nicht darauf beschränkt. Der Lautsprecher ist mit einem Verstärker 11 verbunden und erhält sein Signal vom Prozessor 3 durch einen Digital-/Analogwandler 9. Ausgänge sind auch möglich entlang des bei 19 bzw. 21 gezeigten bidirektionalen Datenstroms zu einem Remote-BLUETOOTH-Gerät, wie z. B. PND 54, oder einem USB-Gerät, wie z. B. Fahrzeugnavigationsgerät 60.
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In einer zur Veranschaulichung dienenden Ausführungsform verwendet das System 1 den BLUETOOTH-Sendeempfänger 15 zur Kommunikation 17 mit dem mobilen Gerät 53 (z. B. Handy, Smartphone, PDA usw.) eines Benutzers. Mit dem mobilen Gerät kann dann Kommunikation 59 mit einem Netzwerk 61 außerhalb von Fahrzeug 31 beispielsweise durch Kommunikation 55 mit einem Mobilfunkmast 57 stattfinden. In einigen Ausführungsformen kann Mast 57 ein WiFi-Zugangspunkt sein.
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Ein Kommunikationsbeispiel zwischen dem mobilen Gerät und dem BLUETOOTH-Sendeempfänger ist durch Signal 14 dargestellt.
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Die Paarung eines mobilen Geräts 53 und des BLUETOOTH-Sendeempfängers 15 kann durch einen Knopf 52 oder einen ähnlichen Eingang befohlen werden. Dementsprechend wird der Rechner angewiesen, dass der an Bord befindliche BLUETOOTH-Sendeempfänger mit einem BLUETOOTH-Sendeempfänger in einem mobilen Gerät gepaart wird.
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Datenkommunikation zwischen CPU 3 und Netzwerk 61 kann z. B. über einen mit dem mobilen Gerät 53 verbundenen Datenplan, Daten über Stimme oder DTMF-Töne stattfinden. Als Alternative kann es wünschenswert sein, ein Bordmodem 63 mit einer Antenne 18 zur Kommunikation 16 von Daten zwischen CPU 3 und Netzwerk 61 über das Stimmband vorzusehen. Mit dem mobilen Gerät 53 kann dann Kommunikation 59 mit einem Netzwerk 61 außerhalb von Fahrzeug 31 z. B. durch Kommunikation 55 mit einem Mobilfunkmast 57 stattfinden. In einigen Ausführungsformen kann das Modem 63 Kommunikation 20 mit dem Mast 57 zur Kommunikation mit Netzwerk 61 einrichten. Als nicht einschränkendes Beispiel kann Modem 63 ein USB-Mobilfunkmodem sein und Kommunikation 20 kann Mobilfunkkommunikation sein.
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In einer zur Veranschaulichung dienenden Ausführungsform ist der Prozessor mit einem Betriebssystem einschließlich API zur Kommunikation mit Modemanwendungssoftware ausgestattet. Die Modemanwendungssoftware kann auf ein eingebettetes Modem oder Firmware auf dem BLUETOOTH-Sendeempfänger zugreifen, um drahtlose Kommunikation mit einem Remote-BLUETOOTH-Sendeempfänger (wie z. B. den in mobilen Geräten verwendeten) herzustellen.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das mobile Gerät 53 ein Modem für Stimmband- oder Breitband-Datenkommunikation. In der Data-over-Voice-Ausführungsform kann eine als Frequenzmultiplex bekannte Technik implementiert werden, wenn der Besitzer des mobilen Geräts über das Gerät sprechen kann, während Daten übertragen werden. Zu anderen Zeiten, wenn der Besitzer das Gerät nicht benutzt, kann die Datenübertragung die gesamte Bandbreite (300 Hz bis 3,4 kHz in einem Beispiel) verwenden.
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Wenn der Benutzer einen mit dem mobilen Gerät verbundenen Datenplan hat, ist es möglich, dass der Datenplan Breitbandübertragung erlaubt, und das Gerät könnte eine viel höhere Bandbreite verwenden (was die Datenübertragung beschleunigt). In noch einer weiteren Ausführungsform wird das mobile Gerät 53 durch ein Mobilfunkgerät (nicht abgebildet) ersetzt, das an Fahrzeug 31 installiert ist. In noch einer weiteren Ausführungsform kann das ND 53 ein Gerät für das drahtlose lokale Netz (LAN) sein, das z. B. (und ohne Einschränkung) über ein 802.11g-Netz (d. h. WiFi) oder ein WiMax-Netz kommuniziert.
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In einer Ausführungsform können eingehende Daten mit Data-over-Voice oder Datenplan durch das mobile Gerät, durch den Bord-BLUETOOTH-Sendeempfänger und dann in den internen Rechner 3 des Fahrzeugs gereicht werden. Im Falle bestimmter vorläufiger Daten können die Daten z. B. auf dem Festplattenlaufwerk oder anderen Speichermedien 7 gespeichert werden, bis die Daten nicht mehr benötigt werden.
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Zu weiteren Quellen, die mit dem Fahrzeug verbunden werden können umfassen ein persönliches Navigationsgerät 54, das z. B. einen USB-Anschluss 56 und/oder eine Antenne 58 besitzt; oder ein Fahrzeugnavigationsgerät 60, das einen USB 62- oder sonstigen Anschluss hat, ein Bord-GPS-Gerät 24 oder entferntes Navigationssystem (nicht abgebildet) mit Anschlussmöglichkeit an Netz 61.
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Weiter könnte der Rechner in Kommunikation mit verschiedenen Hilfsgeräten 65 stehen. Diese Geräte können durch eine drahtlose 67 oder verdrahtete 69 Verbindung angeschlossen sein. Außerdem oder als Alternative könnte der Rechner an einem fahrzeugbasierten drahtlosen Router 73 angeschlossen sein, z. B. unter Verwendung eines WiFi 71 Sendeempfängers. Dadurch hätte der Rechner Anschluss an Remote-Netzwerke im Bereich des örtlichen Routers 73.
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Basierend auf zusätzlichen Daten, die mit zusätzlichen Karteninformationen verfügbar sein können oder auf Wunsch zur Verfügung gestellten Daten kann möglicherweise eine zusätzliche Streckenbestimmung über die gegenwärtigen Methoden hinaus durchgeführt werden.
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Die Streckenbestimmung kann in Verbindung mit einem Fahrzeugnavigationssystem durchgeführt werden. Das Fahrzeugnavigationssystem kann ein eingebautes Fahrzeugnavigationssystem oder ein entferntes Fahrzeugnavigationssystem wie ein TOMTOM- oder GARMIN-Gerät umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Wenn ein Schritt über das Fahrzeugnavigationssystem durchgeführt wird, kann das anzeigen, dass das Fahrzeugnavigationssystem allein oder in Verbindung mit einem anderen Fahrzeugsystem handelt.
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Zusätzlich können alle hierdurch gelehrten Methoden unter Verwendung von auf maschinenlesbarem Speichermedium gespeicherten programmierten Computercodes als Reihe maschinenbetriebener Schritte durchgeführt werden. Die Medien umfassen DVDs, CDs, Festplattenlaufwerke, RAM, ROM und jedes andere für diese Anwendung geeignete permanente oder flüchtige Speichermedium, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Ausführung des programmierten Computercodes durch das Fahrzeugnavigationssystem und/oder ein Fahrzeug-Rechnersystem kann die Ausführung der verschiedenen Methoden bewirken.
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Beim Fahren ergeben sich zahlreiche Szenarien, in denen eine Strecke wünschenswert sein kann, die von der bloß „schnellsten“ Strecke abweicht.
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Hybrid-Pkws enthalten z. B. Regenerationsysteme, die bestimmte aufgewendete Energie wieder auffangen und in gespeicherte Energie zur Verwendung durch das Fahrzeug verwandeln. In einem Beispiel ist das Bremsen bei Hybrid-Pkws regenerativ. Wenn ein Hybridfahrzeug im Verkehr fest sitzt und häufig bremsen muss oder bergab fährt, kann daher durch das Bremsen auf dieser Fahrt die zum Fahrzeug gehörende Batterie wieder aufgeladen werden.
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Wenn ein Fahrer daher auf einer Strecke fahren will, die bei der Fahrt Energie einspart, kann die Streckenbestimmungmaschine unter Verwendung von Höhendaten eine Strecke berechnen. Durch Verwendung dieser Daten kann das System eine Strecke bestimmen, die eine oder mehr Bergabfahrten oder generell abnehmende Meereshöhe umfasst, um Bremsen hervorzurufen, was Energie wiedergewinnt.
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In einem weiteren Beispiel möchte ein Fahrer mit oder ohne Hybrid-Pkw z. B. so kraftstoffsparend wie möglich fahren. Dies kann z. B. von dem Wunsch kommen, generell keinen Kraftstoff zu verschwenden. Unter Verwendung von entweder vorprogrammierten oder dynamisch über die Laufzeit des Fahrzeugs ermittelten Daten kann das System die in puncto Kraftstoffverbrauch sparsamste Strecke bestimmen. Dies kann auf einer Reihe Faktoren beruhen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, wirkliche oder angenommene Verkehrsmuster, Meereshöhe, mögliche Geschwindigkeiten, Anzahl der Ampeln auf der Strecke des Fahrzeugs usw.
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Fahrer können auch Strecken bevorzugen, auf der sie in Bewegung bleiben. Es ist zum Beispiel beobachtet worden, dass Leute eine Strecke mit weniger Anhalten vorziehen können, selbst wenn diese länger ist. Seltener anzuhalten kann auch Kraftstoff einsparen, da beim Beschleunigen viel Kraftstoff verbrannt wird. Unter Verwendung von Daten wie, aber nicht beschränkt auf, angenommene und wirkliche Verkehrsmuster, Anzahl der Ampeln, Stoppschilder usw. kann das System eine Strecke berechnen, welche die geringste Anzahl wahrscheinlicher Stopps enthält.
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Seit einiger Zeit gibt es auch eine selbsternannte Kategorie von Fahrern, die sich dem sog. Hypermiling verschrieben haben. Diese Fahrer bemühen sich, Kraftstoff sparende konstante Geschwindigkeiten aufrechtzuerhalten, indem sie so wenig wie möglich beschleunigen und anhalten. Unter Verwendung von Ampeldaten, Verkehrsdaten, Straßengeschwindigkeiten usw. kann das System eine Strecke vorhersagen, die ihnen wahrscheinlich am meisten Kraftstoff spart.
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Schließlich kann ein Fahrzeug in Notfällen, wie bei niedrigem Kraftstoffpegel, dynamisch bestimmen (oder Anweisungen erhalten), dass zum Nachtanken angehalten werden muss. Das System kann die nächstgelegene Tankstelle suchen; es kann aber möglich sein, dass das System sich ganz am Ende der mit dem noch vorhandenen Kraftstoff/der noch vorhandenen Energie fahrbaren Strecke befindet. Es kann sein, dass es wahrscheinlich nur noch eine Strecke dem Fahrzeug erlaubt, eine Tankstelle zu erreichen, und das System kann unter Verwendung der verfügbaren - wie zuvor erwähnten - Daten und Berechnungen eine oder die einzige verfügbare Strecke berechnen, welche zu einer Tankstelle führt, bevor der Kraftstoff ausgeht. Diese Berechnung könnte auch im Hintergrund ablaufen, und das System könnte den Fahrer darauf hinweisen, dass nur wenige Tankstellen erreichbar sind - ähnlich wie dies gegenwärtig bei Warnhinweisen wegen niedrigen Kraftstoffpegels geschieht - dies aber mit fortschrittlicheren Daten. Die Häufigkeit oder Stufe der Warnhinweise kann ebenfalls in dem Maße erhöht werden, wie sich die Situation zuspitzt.
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Weiter können sich die Eigenschaften eines Fahrzeugs im Lauf der Zeit ändern. Der Einbau von Aftermarket-Teilen oder sich verändernde Motorzustände können den Kraftstoffverbrauch erhöhen oder verringern. Dementsprechend kann das System die Wahl treffen, Schätzungen auf einer Kraftstoffverbrauchszahl (oder ein anderes Kraftstoffmaß) zu basieren, die in einer finiten, jüngst vergangenen Zeiteinheit (die letzten drei Monate, Wochen usw.) gemessen wird. Als Alternative dazu kann das System einen zuvor einprogrammierten Kraftstoffverbrauch, einen Laufzeitdurchschnitt für das Fahrzeug oder jede sonstige geeignete, vernünftige Schätzung der Kraftstoffersparnis verwenden. Kraftstoffersparnis kann auch auf der Grundlage der angenommenen Fahrgeschwindigkeiten für Streckenteile „geraten“ werden.
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In einer in 2 gezeigten ersten, zur Veranschaulichung dienenden Ausführungsform bestimmt ein Navigationssystem eine Strecke zum Regenerieren von Energie in einem mit einem oder mehreren Regenerierungssystemen ausgestatteten Fahrzeug. Das Fahrzeug könnte z. B. ein Hybridfahrzeug mit regenerativem Bremssystem sein. In diesem Fall würde das System eine Strecke berechnen, die mehr Bremsen als üblich erfordert (wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, Bergabfahrt). Andere regenerative Systeme sind ebenfalls in Betracht gezogen und können in die Berechnungen integriert werden, sofern sie durch bestimmte Fahrweisen ausgelöst werden. Wenn gegenläufige Überlegungen zu anderen Streckenberechnungen führen, kann die endgültige Strecke auf der Grundlage dessen gewählt werden, auf welcher Strecke sich wahrscheinlich am meisten Energie wiedergewinnen lässt. Als Alternative kann die schnellste Strecke angeboten werden, die wenigstens eine vorher bestimmte Menge Energie einspart/erzeugt. Ein Beispiel für diese Art System ist in Verbindung mit 3 gezeigt.
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In 2 wird das Berechnungssystem (welches fortan als GPS bezeichnet wird, aber auch, ohne darauf beschränkt zu sein, ein anderes Fahrzeugnavigationssystem, einen Server oder ein sonstiges zum Berechnen von Strecken fähiges Gerät umfassen könnte) angewiesen, eine möglichst regenerative Strecke für ein Hybridfahrzeug 201 zu liefern. In dieser zur Veranschaulichung dienenden Ausführungsform hat das System Zugriff auf fahrzeugspezifische Informationen - entweder für ein bestimmtes Fahrzeug oder für ein Fahrzeugmodell. In einer weiteren, nicht abgebildeten, zur Veranschaulichung dienenden Ausführungsform kann das System Annahmen bezüglich regenerativer Systeme auf der Basis üblicher Systeme machen oder dem Fahrer einen oder mehrere Eingänge bieten, durch die Fahrzeugart, -modell und/oder regeneratives System eingegeben werden können.
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In dieser Ausführungsform greift das GPS, weil es Zugriff auf die fahrzeugspezifischen Informationen hat, zur Feststellung bestehender regenerativer Systeme 203 auf diese Informationen zu. Das GPS stellt auch fest, welche Arten von Daten jedem regenerativen System 205 entsprechen (diese Informationen können auch vorgegeben anstatt bestimmt werden).
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Das GPS beginnt dann Streckenberechnung 207. Mögliche Strecken zwischen dem Ausgangsort und dem Zielort werden berechnet. Ein zur Veranschaulichung dienendes Beispiel dafür wird gegeben; die dadurch gelehrten Methoden sind jedoch - mit den erforderlichen Modifizierungen zur Bestimmung des Ergebnisses - auf jeden vernünftigen und vereinbaren Streckenberechnungsalgorithmus anwendbar.
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In dieser Ausführungsform werden Streckendaten für mögliche Strecken gesammelt 209. Die Streckendaten können z. B. Meereshöhendaten, mögliche Fahrgeschwindigkeit, Ampeln usw. umfassen. Die Werte werden zur Bestimmung der geeigneten Strecke außerdem mit den Streckendaten 211 verbunden. Ein Gesamtwert 213 wird in diesem Beispiel berechnet, wobei der höchste Gesamtwert der regenerativsten Strecke entspricht. Abzüge auf der Grundlage des Energieverbrauchs können ebenfalls vorgenommen werden 215, sodass - wenn eine längere Strecke z. B. basierend auf dem zusätzlichen Bremsen mehr Regeneration erzeugt - der zum Fahren dieser Entfernung verbrauchte Kraftstoff für den Energiegewinn insgesamt nachteilig sein kann. Generell ist es in diesem Beispiel Ziel des Algorithmus, die Strecke mit der höchsten Energieeffizienz (bezogen auf Verbrauch und Gewinn) zu liefern.
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Die endgültigen Berechnungsergebnisse werden dann als die Strecke ausgegeben, auf der am wahrscheinlichsten die geringste Gesamtkraftstoffmenge 217 verbraucht wird. Dies kann von einer Strecke, auf der einfach am wenigsten Kraftstoff verbraucht wird, abweichen, da es möglich ist, dass auf einer Strecke, auf der etwas mehr Kraftstoff verbraucht wird, durch die auf dieser Strecke erreichte Regeneration insgesamt weniger Kraftstoff verbraucht wird.
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3 zeigt eine zur Veranschaulichung dienende Ausführungsform eines Systems, in dem mindestens eine vorher bestimmte Menge Energie eingespart wird. Bei einem Hybridfahrzeug kann eine Strecke z. B. zu einer Kraftstoffverbrauchsberechnung von 9,8 1/100 km (24 MPG) führen. Eine andere Strecke könnte in einer Berechnung von 8,4 1/100 km (28 MPG) resultieren, aber mehr Zeit erfordern. Eine dritte Strecke könnte in einem Kraftstoffverbrauch von 7,35 1/100 km (32 MPG) resultieren, aber noch mehr Zeit erfordern und insgesamt mehr Kraftstoff verbrauchen (das Wort Kraftstoff wird hierin auch stellvertretend für Energie - z. B. von einer Batterie - verwendet).
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In einer zur Veranschaulichung dienenden Ausführungsform wird die Wahl einer kraftstoffsparenden Strecke auf dem GPS 301 durchgeführt. Das GPS hat in dieser Ausführungsform wiederum Zugriff auf Fahrzeugdaten für ein spezifisches Fahrzeug, sodass es den Kraftstoffverbrauch vorhersagen kann. Es wird auf die Kraftstoffverbrauchsdaten für das Fahrzeug zugegriffen 303 sowie auf die Regenerierfähigkeiten 305, falls vorhanden. Unter Verwendung dieser Informationen sowie von verfügbaren Streckendaten berechnet das System eine schnellste Strecke 306 und eine Strecke für optimalen Kraftstoffverbrauch 307. In dieser Ausführungsform vergleicht das System die Strecke mit dem effizientesten Kraftstoffverbrauch mit der schnellsten Strecke 309. Wenn die Strecke mit dem effizientesten Kraftstoffverbrauch nicht die schnellste Strecke 311 ist, wird dem Benutzer die Gelegenheit gegeben, diese Strecke 313 zu wählen.
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Ist die Strecke mit dem effizientesten Kraftstoffverbrauch die schnellste Strecke, wird dem Benutzer Strecke 315 gegeben. Wenn dem Benutzer die Gelegenheit gegeben wird, Strecke 321 zu wählen und er dies tut, wird dem Benutzer ebenfalls die Strecke 315 gegeben.
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Wählt der Benutzer diese Strecke nicht, wird dem Benutzer ein Kraftstoffverbrauchs-Zieleingang 317 gegeben. Die schnellste Strecke kann z. B. einen veranschlagten Verbrauch von 5 Gallonen Kraftstoff (und/oder eine bestimmte Menge Batteriestrom) haben, und die effizienteste Strecke einen veranschlagten Verbrauch von 3,5 Gallonen Kraftstoff (und/oder eine bestimmte Menge Batteriestrom). Der Benutzer hat vielleicht viel Zeit und der Benutzer fordert daher die schnellste Strecke, auf der höchstens 4,25 Gallonen (veranschlagt, da unerwartete Bedingungen herrschen können) verbraucht werden.
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Basierend auf dem Ziel der Kraftstoffverbrauchs-Zieleingabe kann das System die schnellste verfügbare Strecke unter Verwendung dieses Ziels 319 berechnen und dieses als Option 321 anbieten. Wenn dies zeitlich akzeptabel ist, kann der Benutzer Strecke 313 wählen und erhält Strecke 315. Wenn diese Strecke nicht akzeptabel ist, kann eine neue Strecke mit einer niedrigeren Effizienz 317 gewählt werden.
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In einer alternativen Ausführungsform kann der Benutzer eine maximale Fahrzeit eingeben und die Strecke mit höchstens dieser Fahrzeit (veranschlagt) erhalten, auf der die Kraftstoffeffizienz innerhalb dieser Zeitspanne optimiert wird.
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In einer weiteren zur Veranschaulichung dienenden Ausführungsform wird eine Kraftstoff sparende Strecke bestimmt. Diese Strecke ist ähnlich wie die in 2 gezeigte; es ist aber - obwohl die Erfindung sich nicht darauf beschränkt - in diesem Beispiel ein mit Benzin betriebenes Fahrzeug in Betracht gezogen. Daher umfassen in dieser besonderen, zur Veranschaulichung dienenden Ausführungsform die in Betracht zu ziehenden Faktoren - in einer nicht beschränkenden Art - einige Faktoren, die man beim Einsparen von Benzin berücksichtigen würde, und diese Faktoren können sich von denen unterscheiden - oder auch nicht - die bei der Betrachtung der Effizienz eines benzinelektrischen oder ganz elektrischen Fahrzeugs in Betracht zu ziehen wären.
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Obwohl benzinbetriebene Fahrzeuge und einige mögliche, damit verbundenen Faktoren als Beispiel gezeigt werden, ist vorgesehen, dass jeder relevante Faktor für ein Fahrzeug jeden Antriebstyps zur Berechnung einer kraftstoffsparenden Strecke unter Verwendung dieser Erfindung verwendbar ist.
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In einer weiteren zur Veranschaulichung dienenden Ausführungsform gibt ein Benutzer eine gewünschte Kraftstoffeffizienz für ein benzinbetriebenes Fahrzeug ein. Dies kann sowohl in Form des Gesamtkraftstoffverbrauchs oder als Liter pro 100 km (Meilen pro Gallone) geschehen. Generell wird davon ausgegangen, dass auf der wünschenswertesten Strecke so wenig Kraftstoff wie möglich verbraucht wird; wenn der Benutzer daher z. B. 10,7 1/100 km (22 MPG) als Zielwert eingibt, und eine Strecke mit 11,2 1/100 km (21 MPG) existiert, auf welcher der Gesamtkraftstoffverbrauch geringer ist, kann dem Benutzer mitgeteilt werden, dass eine Strecke verfügbar ist, die in puncto Gesamtkraftstoffverbrauch effizienter ist, selbst wenn der Zielwert für 1/100 km (MPG) nicht erreicht ist.
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In noch einer weiteren in 4 zur Veranschaulichung dienenden Ausführungsform wird eine Strecke mit dauernder (so viel wie möglich) Bewegung berechnet. In dieser zur Veranschaulichung dienenden Ausführungsform erhält der Fahrer eine Strecke, die das Fahrzeug am ehesten in Bewegung hält.
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In dieser Ausführungsform wählt der Benutzer eine Anweisung, die das Fahrzeug in Bewegung hält 401. Wie schon angemerkt, genießen einige Menschen das Fahren mehr, wenn das Fahrzeug in Bewegung bleibt. Obwohl eine bestimmte Strecke mehr Zeit erfordern kann, ist sie möglicherweise angenehmer zu fahren, da sie nicht das ständige Anhalten und wieder Anfahren einer schnelleren Strecke hat.
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Das fahrzeugbasierte System lädt dann Kartendaten für Strecken zwischen dem Fahrzeugstandort und einem gewünschten Zielort 403 herunter oder greift auf diese zu. Basierend auf Informationen, wie Echtzeitverkehr, veranschlagter Verkehr, Ampeln und/oder Stoppschilder, berechnet das Fahrzeugsystem die Strecke, auf der am ehesten am wenigsten angehalten werden muss 405. Diese Strecke wird dann dem Benutzer angeboten 407.
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Die Berechnungen können vorhersagender Art sein. Wenn die gegenwärtige Zeit z. B. 18 Uhr ist und eine bestimmte Gegend entlang einer Strecke 25 Minuten entfernt ist, kann das GPS vorhersagend historische Verkehrsmuster um 18 Uhr 25 (der geplanten Ankunftszeit) in Betracht ziehen. Ampeln werden wohl an Ort und Stelle bleiben; die Systemdaten können jedoch Informationen darüber umfassen, wann die Ampeln eingeschaltet sind und wann die Ampeln z. B. gelb blinken und der Verkehr fließt. Echtzeit-Verkehrsmuster können auch in Betracht gezogen werden, obwohl sie bei der anfänglichen Streckenberechnung weniger Wert haben, je weiter entfernt auf der Strecke sie liegen (d. h. je mehr Zeit sie haben sich zu ändern, bevor der Benutzer an diese Stelle kommt).
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Die vorhersagende Natur des Algorithmus kann sogar noch komplizierter werden. An einem Samstag kann z. B. der Verkehr an einem bestimmten Ort sowohl um 18 Uhr als auch um 18 Uhr 25 leicht sein. In diesem Beispiel können Echtzeit-Verkehrsdaten jedoch dichten Verkehr in diesem Bereich anzeigen. Wenn der Echtzeitbestimmung etwas oder das gesamte Gewicht zugeteilt ist, kann das System dies dazu benutzen „vorherzusagen“, dass der Verkehr um 18 Uhr 25 immer noch dicht sein wird - trotz der historischen Daten. Bei Verwendung einer Kombination aus Echtzeitdaten und historischen Daten kann das System versuchen, eine Strecke optimal vorherzusagen. Es kann z. B. sogar möglich sein, unter Verwendung einer Kombination aus Internetdaten, Echtzeitdaten und Kartendaten zu bestimmen, dass an einem Veranstaltungsort entlang der Strecke zu einer bestimmten Zeit eine Veranstaltung stattfindet, was mehr Verkehr wahrscheinlich macht. Wenn jemand z. B. an einem Amphitheater vorbeifährt, kann das System dies bemerken und auch feststellen, das um 19 Uhr ein Konzert anfängt, was einen Faktor für die Wahrscheinlichkeit dichteren Verkehrs hinzufügt. Je „intelligenter“ der vorhersagende Algorithmus ist, desto genauer kann die mögliche Vorhersage werden.
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In noch einem weiteren zur Veranschaulichung dienenden Beispiel kann das Fahrzeug-Rechnersystem Zugriff auf Wetterdaten für die Strecke haben. Dementsprechend kann es z. B. bestimmen, ob es wahrscheinlich ist, dass Wetterbedingungen die Solarenergieanlagen an einem Fahrzeug, Fahrgeschwindigkeiten usw. beeinflussen werden. Oder das Fahrzeugsystem könnte einen Fahrer um kleinere Wettersysteme herum umleiten.
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Wenn das Fahrzeug-Rechnersystem z. B. Zugriff auf Meereshöhendaten hätte, und wenn das Fahrzeug z. B. mit mindestens einer Solarenergieanlage ausgerüstet wäre, deren Ausrichtung dem Rechnersystem auch bekannt wäre, dann könnte das System sogar so weit gehen zu versuchen, das Fahrzeug auf Strecken mit wechselnder Meereshöhe (oder flache Strecken, je nach Tageszeit) zu senden, bei denen es am wahrscheinlichsten wäre, dass die Solarenergieanlage auf die Sonne ausgerichtet bleibt.
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In noch einer weiteren zur Veranschaulichung dienenden, in 5 gezeigten Ausführungsform wird eine Strecke mit konstanter Geschwindigkeit berechnet. Diese Strecke könnte z. B. für einen Hypermiling-Anhänger nützlich sein. Diese Strecke versucht die wenigsten Beschleunigungspunkte zu bieten und kann auch die Verwendung von Meereshöhendaten umfassen, um eine relativ bergab verlaufende Strecke zu liefern.
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Fahrer mögen vielleicht ihre eigenen Techniken zur Kraftstoffersparnis implementieren, die ein Fahrzeug möglicherweise berechnen kann - oder auch nicht. Eine von Hypermiling-Anhängern verwendete Methode ist z. B. das Fahren im Windschatten, d. h. ziemlich dicht hinter einem anderen Fahrzeug, um den Windwiderstand am eigenen Fahrzeug zu verringern (was die Kraftstoffeffizienz verbessert). Da es sehr unwahrscheinlich ist, dass ein GPS dem Fahrer sagen kann, wo ein Fahrzeug ist, in dessen Windschatten er fahren kann, kann es sein, dass der Fahrer eine Strecke wünscht, auf der höchstwahrscheinlich eine konstante Geschwindigkeit aufrechterhalten werden kann, und wo der Fahrer dann zusätzlicher Techniken anwenden kann. Wenn solche Daten verfügbar wären, könnten sie natürlich in eine Berechnung mit einbezogen werden.
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In dieser zur Veranschaulichung dienenden Ausführungsform weist der Benutzer das GPS an, eine Strecke mit konstanter Geschwindigkeit 501 zu bestimmen. Das GPS berechnet dann mögliche Strecken 503. In dieser Berechnung bestimmt das GPS die Strecke, welche die wenigsten Geschwindigkeitsänderungen 505 hat. Wie bei anderen Umsetzungen kann natürlich der vorhergesagte Kraftstoffverbrauch für diese Strecke 507 auch berechnet und mit anderen Strecken 508 verglichen werden, und der Fahrer kann von möglichen Ineffizienzen 509 benachrichtigt werden. Wenn der Fahrer die gegenwärtige Strecke immer noch wünscht, 511, wird die Strecke angeboten 515. Es kann sein, dass der Fahrer weiß, dass - aufgrund der umgesetzten Techniken - ein paar zehntel Liter eingespart (extra Meilen pro Gallone aus dem Fahrzeug herausgeholt) werden können; der Fahrer kann sich daher noch immer eine Strecke, von der das GPS vorhersagt, dass sie weniger kraftstoffeffizient ist als eine Alternativstrecke.
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Andernfalls kann in diesem Beispiel die vorhergesagte kraftstoff- oder zeitoptimale Strecke angezeigt werden 513.
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In einer alternativen Ausführungsform kann der Fahrer eine Anzahl von Variablen zur Berücksichtigung durch das GPS bei der Berechnung einer „effizienten“ Strecke eingeben. Dadurch wäre der Fahrer in der Lage, einige zusätzliche Erwägungen hinzuzufügen, die nach Ansicht dieses Fahrers die effizienteste Strecke erzeugen.
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In den in 6A und 6B gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden Notfallwarnsysteme gezeigt. In diesen zur Veranschaulichung dienenden Systemen wird ein niedriger Kraftstoffpegel festgestellt. In der als Beispiel dienenden, in 6A gezeigten Ausführungsform bestimmt das System die schnellste Strecke zur bequemsten Tankstelle, die innerhalb der mit dem verbleibenden Kraftstoff fahrbaren Entfernung liegt. In 6B berechnet das System dynamisch, wie viele Tankstellen mit dem niedrigen Kraftstoffpegel erreichbar sind, und warnt den Fahrer bei Vorliegen bestimmter Bedingungen vor dem letzten Umkehrpunkt (d. h., wenn eine Tankstelle wahrscheinlich nicht mehr erreichbar ist). Das System kann sogar leistungsfähig genug sein, auf vorhersagende Weise zu handeln, indem es den Fahrer warnt, dass wahrscheinlich keine weiteren Tankstellen vorhanden sind, wenn an einer bestimmten Stelle nicht abgebogen wird. Dadurch kann der Fahrer beschließen abzubiegen, bevor der Umkehrpunkt erreicht ist - im Gegensatz dazu, wenn das System bemerkt, dass der Punkt bereits erreicht wurde und den Fahrer benachrichtigt, wenn es schon zu spät sein kann.
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In 6A wird eine Nachtankberechnung durch Feststellung eines niedrigen Kraftstoffpegels 601 ausgelöst (dieses Ereignis könnte auch dem Wunsch eines Benutzers nach einer Tankstelle entsprechen). Wenn die Feststellung eines niedrigen Kraftstoffpegels geschehen ist, bestimmt das GPS, wie weit das Fahrzeug auf der Basis des restlichen Kraftstoffs 603 noch fahren kann. Das System greift dann auf Kartendaten zu, um zu bestimmen, ob eine oder mehr Tankstellen innerhalb der vorhergesagten restlichen Reichweite liegen 605. Wenn keine Tankstellen mehr existieren, kann das System die nächstgelegene Tankstelle finden und den Fahrer darüber benachrichtigen, ob es wahrscheinlich ist, dass die Tankstelle erreicht wird 607, ob es möglich ist, dass die Tankstelle erreicht wird usw. Wenn die Tankstelle ohnehin außerhalb der Reichweite liegt 609, kann der Fahrer Schritte unternehmen (oder dazu angewiesen werden), Kraftstoff zu sparen, wie z. B. die Klimaanlage und/oder unnötige Systeme abzuschalten 611.
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Wenn mehrere Orte verfügbar sind, kann das System eine Bestimmung treffen 613 aufgrund, ohne darauf beschränkt zu sein, des nächstgelegenen Ortes, des nächstgelegenen Ortes entlang der Strecke usw. Das System bietet dann eine Option zum Umleiten der Strecke zur Tankstelle an 615. Wenn der Fahrer nicht die Umleitung wählt 617, kann das System weiter auf der Basis des restlichen Kraftstoffs Strecken zu Tankstellen berechnen und dem Fahrer Optionen anbieten. Oder die Strecke zur nächstgelegenen / bequemsten Tankstelle kann angezeigt werden 619.
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In 6B hat das System einen kritischen Punkt erreicht. Es hat ausgerechnet, dass nur eine Tankstelle im Bereich des Fahrzeugs verbleibt 621. Zusätzlich oder als Alternative bestimmt es vorhersagend, dass sich das Fahrzeug, wenn es über einen Punkt entlang der gegenwärtigen Wegbeschreibung hinaus fährt, außerhalb des Bereichs der Tankstelle befindet 623.
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Ein Benutzer wird von einem kritischen Zustand benachrichtigt 625. Das System kann automatisch umleiten 627 oder es kann den Benutzer wiederholt warnen, bis die neue Strecke ausgewählt ist 629.
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Unter Verwendung aller hierin gelehrten Techniken ist prädikatives Modellieren zur Verbesserung des Fahrerlebnisses verwendbar. Streckenplanungssysteme und immer komplexere Daten können auch kreativ angewendet werden, um einem Fahrer eine Vielzahl von Optionen zu bieten, die vorher nicht erhältlich waren. Dies kann zu einem ökologisch besseren und/oder angenehmeren Fahrerlebnis führen.
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Obwohl die Erfindung in Bezug auf zur Veranschaulichung dienende Ausführungsformen beschrieben ist, sind diese nur als Beispiele gedacht und sollen den Geltungsbereich der Erfindung nicht auf die offengelegten Ausführungsformen beschränken.
