DE102011102831B4

DE102011102831B4 - Verfahren und System zum Berechnen und Anzeigen von Fahrreichweiteninformationen

Info

Publication number: DE102011102831B4
Application number: DE102011102831.9A
Authority: DE
Inventors: Edward D. Tate Jr.
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2020-03-19
Anticipated expiration: 2031-05-31
Also published as: CN102313552A; US20110298640A1; US8527121B2; CN102313552B; DE102011102831A1

Abstract

Anzeigesystem (12) für ein Fahrzeug (10), wobei das Anzeigesystem (12) umfasst:einen Anzeigebildschirm (16); undein Hauptgerät (14) in Kommunikation mit einer georäumlichen Kartendatenbank (17), wobei die georäumliche Kartendatenbank (17) eine Karte von Straßensegmenten bereitstellt, wobei das Hauptgerät (14) betriebsfähig ist zum:Berechnen einer maximalen theoretischen Reichweite für ein vorbestimmtes Kriterium (102);Formulieren einer Wertfunktion, die die minimalen Kosten zum Fahren von einem vorbestimmten Ort nur zu jedem von einem Satz von abgetasteten Punkten auf der Karte in einer von der maximalen theoretischen Reichweite und einer anzeigbaren Teilmenge der maximalen theoretischen Reichweite summiert (104, 106);Berechnen einer Lösung für die Wertfunktion für jeden Punkt in dem Satz von abgetasteten Punkten unter Verwendung von Kosten, die eine Funktion von Attributen jedes Straßensegments, das auf der Karte erscheint, sind (108);Bilden einer geschlossenen Kurve aus der mathematischen Hülle aller Punkte in der maximalen theoretischen Reichweite mit einer Wertfunktionslösung, die geringer ist als eine entsprechende Grenze (110); undAnzeigen zumindest eines Umfangs der geschlossenen Kurve über den Anzeigebildschirm, um dadurch die effektive Reichweite des Fahrzeugs für das vorbestimmte Kriterium in Bezug auf den vorbestimmten Ort anzugeben (112).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Berechnung und Anzeige von Informationen innerhalb eines Fahrzeugs.
HINTERGRUND
Fahrzeugnavigationssysteme sind vernetzte Computervorrichtungen, die globale Positionsbestimmungsdaten verwenden, um eine Position des Trägerfahrzeugs genau zu bestimmen. Das Hauptgerät berechnet auch eine empfohlene Fahrroute unter Verwendung von zugehörigen georäumlichen, topographischen und Straßennetzinformationen und zeigt dann die empfohlene Fahrroute auf einem Anzeigebildschirm an. Ein Fahrzeugnavigationssystem kann auch genaue Fahranweisungen von Abbiegung zu Abbiegung zu anderen interessierenden Orten, die in einer Kartendatenbank, auf die Bezug genommen wird, enthalten sind, vorsehen.
Hybrid-Elektrofahrzeuge, Batterie-Elektrofahrzeuge und Elektrofahrzeuge mit erweiterter Reichweite weisen Nur-Elektro-Betriebsmodi auf, die auch als EV-Modi bezeichnet werden, in denen das Fahrzeug nur unter Verwendung von elektrischer Leistung angetrieben wird. Navigationssysteme für solche Fahrzeuge können auch Informationen einer „ökonomischen Route“, d. h. eine bevorzugte Fahrroute entlang eines Straßennetzes zwischen einem Ursprung und einem ausgewählten Ziel, die gewöhnlich die Fahrdauer im EV-Modus maximiert, anzeigen, wobei folglich die Kraftstoffkosten und Auspuffemissionen minimiert werden.
Ferner ist es aus der US 5 539 399 A bekannt, die Restreichweite eines Elektrofahrzeugs in Abhängigkeit des gegenwärtigen Batterieladezustands zu berechnen und graphisch anzuzeigen. Allerdings ist hierbei der Rechenaufwand sehr hoch, was zu einer verzögerten Darstellung führen kann. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Lösung für dieses Problem zu schaffen.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird mit einem Anzeigesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
Ein Fahrzeuganzeigesystem und ein Fahrzeuganzeigeverfahren werden hier geschaffen, um effektive Reichweiteninformationen zu berechnen und unter Verwendung einer graphischen Karteneinblendung zu übermitteln. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „effektive Reichweiteninformationen“ auf die effektive Betriebsreichweite eines Fahrzeugs in Anbetracht eines Kriteriums wie z. B. EV-Modus in einem batteriebetriebenen Fahrzeug, z. B. einem Einsteck-Hybrid-Elektrofahrzeug, einem Elektrofahrzeug mit erweiterter Reichweite oder einem Batterie-Elektrofahrzeug, oder für ein spezielles Benzinverbrauchsvolumen oder spezielle Benzinverbrauchskosten in einem herkömmlichen Fahrzeug.
In einem Fahrzeug mit einem Kartensystem wird ein Abschnitt einer angezeigten Karte automatisch hervorgehoben, um die effektive Reichweite des Fahrzeugs von einem vorbestimmten Ort, z. B. einem gegenwärtigen Ort des Fahrzeugs oder einem anderen Bezugsort, und in Bezug auf ein vorbestimmtes Kriterium genau anzugeben. In einer Ausführungsform ist das Kriterium der EV-Modus, wobei ein „elektronischer Horizont“ alle brauchbaren Fahrrouten innerhalb einer Distanz, die geringer ist als eine restliche EV-Reichweite, minus eine Distanz zu einer bekannten Tankstelle, umspannt. In einem batteriebetriebenen Fahrzeug ist die Tankstelle eine Station zum elektrischen Wiederaufladen, wobei der elektronische Horizont die Form einer Karteneinblendung annimmt. Die Einblendung unterstützt den Fahrer graphisch dabei, dass er innerhalb der effektiven EV-Reichweite bleibt.
Insbesondere umfasst ein Fahrzeuganzeigesystem, wie hier offenbart, einen Anzeigebildschirm und ein Hauptgerät. Das Hauptgerät berechnet eine maximale theoretische Reichweite für ein vorbestimmtes Kriterium, formuliert eine Wertfunktion für jeden Punkt in der maximalen theoretischen Reichweite und berechnet eine Lösung für jede der Wertfunktionen. Außerdem bildet das Hauptgerät eine geschlossene Kurve oder ein Polygon aus der mathematischen Hülle aller Punkte in der maximalen theoretischen Reichweite mit einer Wertfunktionslösung, die geringer ist als eine entsprechende Grenze, und zeigt dann zumindest den Umfang der geschlossenen Kurve auf dem Anzeigebildschirm als Einblendung an. In dieser Weise gibt die Einblendung graphisch die effektive Reichweite des Fahrzeugs für das vorbestimmte Kriterium in Bezug auf den vorbestimmten Ort an.
Das Hauptgerät empfängt grundlegende Reichweiteninformationen wie z. B. einen Ladungszustand von einem Bordcontroller oder einer anderen geeigneten Quelle und löst eine Wertfunktion für jeden Punkt in einem vorbestimmten Bereich. Als nächstes bildet das Hauptgerät eine geschlossene Kurve oder ein Polygon aus der mathematischen Hülle aller Punkte mit einer Wertfunktion, die geringer ist als eine entsprechende Zeit-, Distanz- oder Energiegrenze in Abhängigkeit von der Ausführungsform. Das Hauptgerät blendet dann zumindest den Umfang der geschlossenen Kurve in den Anzeigebildschirm als graphische Karteneinblendung ein. Wenn es an Bord eines Hybrid-Elektrofahrzeugs, eines Batterie-Elektrofahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs mit erweiterter Reichweite mit einem EV-Modus verwendet wird, ermöglicht das Anzeigesystem die Planung von Fahrten, die innerhalb der EV-Reichweite bleiben, z. B. indem die Distanz zu verschiedenen Aufladestationen schnell dargestellt wird, und dargestellt wird, ob diese Stationen innerhalb der effektiven EV-Reichweite liegen.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Anzeigesystems für ein Fahrzeug umfasst die Verwendung des Hauptgeräts zum Berechnen einer maximalen theoretischen Reichweite für ein vorbestimmtes Kriterium wie z. B. EV-Modus, das Formulieren einer Wertfunktion für jeden Punkt in der maximalen theoretischen Reichweite und das Berechnen einer Lösung für jede der Wertfunktionen. Das Verfahren umfasst ferner die Verwendung des Hauptgeräts zum Bilden einer geschlossenen Kurve oder eines Polygons aus der mathematischen Hülle aller Punkte in der maximalen theoretischen Reichweite mit einer Wertfunktionslösung, die geringer ist als eine entsprechende Grenze, und das Anzeigen zumindest des Umfangs der geschlossenen Kurve über den Anzeigebildschirm, um dadurch die effektive Reichweite des Fahrzeugs für das vorbestimmte Kriterium darzustellen.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Navigationssystems, wie hier offenbart;
2 ist ein Ablaufplan, der einen Algorithmus beschreibt, der mit dem Navigationssystem von 1 verwendbar ist;
3 ist eine schematische Darstellung von erwarteten Energieanforderungen, um über ein spezielles Straßennetz zu fahren; und
4 ist eine schematische Darstellung von angezeigten Reichweiteninformationen.

BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen in allen verschiedenen Figuren gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, ist ein Fahrzeug 10 in 1 schematisch gezeigt. Das Fahrzeug 10 umfasst ein Reichweitenanzeigesystem 12, das zum Berechnen und Anzeigen von Reichweiteninformationen für einen Benutzer unter Verwendung einer graphischen Einblendung 13 geeignet ist. Reichweiteninformationen können eine Reichweite von einem vorbestimmten Ort, z. B. vom gegenwärtigen Ort des Fahrzeugs 10 oder einem Bezugsort wie z. B. einem Zuhause, Büro oder einem anderen Ort, umfassen. Die Reichweiteninformationen können eine Nur-Elektro- oder EV-Modus-Reichweite vom vorbestimmten Ort sein, wenn das Fahrzeug 10 ein Batterie-Elektrofahrzeug (BEV), ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) oder ein Elektrofahrzeug mit erweiterter Reichweite (EREV) ist. In einer anderen Ausführungsform können Reichweiteninformationen einem speziellen Benzinvolumen oder Dollarbetrag entsprechen, wenn das Fahrzeug 10 ein herkömmliches Fahrzeug ist. Ungeachtet der Konfiguration des Fahrzeugs 10 stellt die Einblendung 13 eine Zone oder einen Betriebsbereich dar, deren bzw. dessen Erreichen ein Fahrer angemessen erwarten könnte, z. B. ohne Erschöpfen einer elektrischen Ladung, eines Kraftstoffvolumens oder eines anderen Kriteriums.
Das Reichweitenanzeigesystem 12 umfasst ein Hauptgerät 14 und einen Anzeigebildschirm 16. Das Hauptgerät 14 führt selektiv einen Algorithmus 100 aus, um die Einblendung 13 zu berechnen und anzuzeigen, wie nachstehend mit Bezug auf 2, 3 und 4 im Einzelnen beschrieben. In einigen Ausführungsformen kann das Hauptgerät 14 als Teil eines Fahrzeugnavigationssystems konfiguriert sein, wobei das Hauptgerät mit einer Kartendatenbank 17 in Kommunikation steht. Wenn sie in einer solchen Weise konfiguriert ist, liefert die Kartendatenbank 17 georäumliche und/oder geocodierte Kartendaten 15 zum Hauptgerät 14, um zu ermöglichen, dass das Hauptgerät empfohlene Fahrrouten auf einer Karte berechnet und unter Verwendung des Anzeigebildschirms 16 anzeigt. In anderen Ausführungsformen ist das Hauptgerät 14 ein eigenständiges System, das in Verbindung mit anderen Elementen eines Fahrzeugnavigationssystems arbeitet, wobei die Funktionalität des Hauptgeräts auf die Berechnung und Anzeige der Einblendung 13 begrenzt ist.
In Abhängigkeit von der Konfiguration kann das Fahrzeug 10 eine Kraftmaschine 18 mit einem Ausgangselement 20 sowie ein Getriebe 22 mit einem Eingangselement 24 und einem Ausgangselement 26 umfassen. Das Ausgangselement 20 der Kraftmaschine 18 kann selektiv mit dem Eingangselement 24 des Getriebes 22 über eine Kupplung 28 verbunden werden. Das Getriebe 22 kann als elektrisch variables Getriebe oder beliebiges anderes geeignetes Getriebe, das in der Lage ist, ein Antriebsdrehmoment auf einen Satz von Rädern 30 über das Ausgangselement 26 zu übertragen, um das Fahrzeug 10 anzutreiben, konfiguriert sein.
Das Fahrzeug 10 kann auch eine Elektromotor/Generator-Einheit (MGU) 32 mit hoher Spannung oder mehrere MGUs in Abhängigkeit von der Fahrzeugkonstruktion umfassen. Die MGU 32 kann als mehrphasige Elektromaschine konfiguriert sein, die mit einem Energiespeichersystem (ESS) 34 über einen Gleichspannungsbus 36, ein Wechselrichtermodul 38 und einen Wechselspannungsbus 40 elektrisch verbunden ist. Das ESS 34 weist einen Ladungszustand auf, der sich in Abhängigkeit von der Weise, in der das Fahrzeug 10 gefahren wird, einschließlich des Geländes, der Distanz oder der Verkehrsbedingungen der Route, die das Fahrzeug fährt, allmählich oder schnell erschöpft. Das ESS 34 kann selektiv durch eine bordexterne Quelle wie z. B. eine Wiederaufladestation oder unter Verwendung der MGU 32, sobald die MGU in ihrer Eigenschaft als Generator arbeitet, wieder aufgeladen werden, beispielsweise durch Gewinnen von Energie während eines regenerativen Bremsereignisses in irgendeinem so ausgestatteten Fahrzeug, oder wenn die MGU selektiv durch eine kleine Kraftmaschine angetrieben wird, wenn das Fahrzeug als EREV konfiguriert ist.
Das Fahrzeug 10 kann auch ein Hilfsleistungsmodul (APM) 42, z. B. einen Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler, umfassen, das mit dem ESS 34 über den Gleichspannungsbus 36 elektrisch verbunden ist. Das APM 42 kann mit einer Hilfsbatterie (nicht dargestellt), z. B. einer Gleichspannungsbatterie mit 12 Volt, elektrisch verbunden sein und zum Speisen von Hilfssystemen an Bord des Fahrzeugs 10 ausgelegt sein. Das APM 42 oder irgendein anderer geeigneter Bordcontroller liefert Reichweitendaten 19 zum Hauptgerät 14, die vom Hauptgerät in Verbindung mit den Kartendaten 15 verarbeitet werden, um die Einblendung 13 zu erzeugen, wie nachstehend beschrieben.
Immer noch mit Bezug auf 1 kann das Hauptgerät 14 als einzelner oder verteilter digitaler Computer konfiguriert sein, der im Allgemeinen einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit, einen Festwertspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM), einen Hochgeschwindigkeitstakt, eine Analog-Digital- (A/D) und Digital-Analog- (D/A) Schaltungsanordnung und eine Eingabe/Ausgabe-Schaltungsanordnung und -Vorrichtungen (I/O) sowie eine geeignete Signalaufbereitungs- und Signalpufferschaltungsanordnung umfasst.
In Bezug auf das Reichweitenanzeigesystem 12 ist diese Vorrichtung zum Berechnen einer restlichen effektiven EV-Reichweite oder einer anderen gewünschten Reichweite und zum graphischen Übermitteln der berechneten Reichweite als graphische Einblendung 13 betriebsfähig. Die Einblendung 13 wird auf dem Anzeigebildschirm 16 als Hervorhebung oder transparente Farbschicht angezeigt, die den Umfang oder die Grenzen einer berechneten effektiven Reichweite, d. h. einer Reichweite, die eine maximale theoretische Reichweite unter Verwendung von georäumlichen Daten modifiziert, wie nachstehend dargelegt, abgrenzt.
Die Ausführung des Algorithmus 100 an Bord eines Fahrzeugs, das als BEV, EREV oder HEV konfiguriert ist, kann beispielsweise die Einblendung 13 so erzeugen und anzeigen, dass sie alle möglichen Fahrrouten mit einer Distanz, die geringer ist als eine restliche EV-Reichweite, minus eine Distanz zu einer bekannten Aufladestation, umspannt. Dieser Fahrbereich wird durch das Hauptgerät 14 in eine Karte, die über den Anzeigebildschirm 16 dargestellt wird, graphisch eingeblendet, um die effektive Reichweite des Fahrzeugs 10 im EV-Modus darzustellen, wie z. B. bevor das Fahrzeug seine restliche elektrische Ladung vollständig erschöpft. Andere Reichweitenkriterien können für herkömmliche Fahrzeuge verwendet werden, wie z. B. Einblenden einer Reichweite des Fahrzeugs in Bezug auf eine festgelegte Menge oder festgelegte Kosten von Benzin.
Reichweitendaten 19 können vom APM 42, von einem anderen Bordcontroller oder von einem eingebetteten Navigationssystem zum Hauptgerät 14 geliefert werden, wie vorstehend angegeben. Reichweitendaten 19 können den Ladungszustand des ESS 34 berücksichtigen, um eine theoretische maximale EV-Reichweite zu bestimmen. Der Ladungszustand und bekannte oder abgeschätzte Stromverbrauchsraten berücksichtigen jedoch nicht die zugehörigen Energiekosten für das Fahren auf verfügbaren Routen zu einem festgelegten Ziel.
Daher löst das Hauptgerät 14 eine Wertfunktionsgleichung, wie nachstehend dargelegt, die die minimale Energie oder Distanz entlang des Straßennetzes summiert, um zu einer ausgewählten Teilmenge von Punkten in einer Karte in Bezug auf den aktuellen Ort des Fahrzeugs zu gelangen. Diese Wertfunktion kann unter Verwendung einer linearen Programmierung, einer Wertiteration oder von anderen geeigneten Techniken, einschließlich Näherungstechniken, die zum Auffinden einer geeigneten Wertfunktion geeignet sind, gefunden werden. Die Wertfunktion wird nach den Energie- oder Distanzkosten auf der Karte aufgelöst. Ein Level-Set kann in den Punkten in der Wertfunktion abgeschätzt werden.
Die Abschätzung kann über Tessellierung durchgeführt werden, d. h. durch Erzeugen einer Sammlung von ebenen Figuren, die eine Ebene ohne Überlappungen oder Lücken füllen, und durch Finden eines Level-Set in der Tessellierung. Diese Tessellierung kann mit einem Interpolationsverfahren wie z. B. baryzentrischer Interpolation verwendet werden, um die Wertfunktion für Orte abzuschätzen, nach denen in der Wertfunktion nicht explizit aufgelöst wird. Daher kann der Begriff „Wertfunktion“, wie hier verwendet, eine Näherungswertfunktion umfassen. Durch Finden eines Level-Set, der die Punkte in der Wertfunktion ist, die gleich einem spezifischen Wert sind, können geschlossene Kurven oder ein Polygon gefunden werden, das die erreichbare Reichweite des Fahrzeugs 10 definiert.
Dieser Level-Set bildet ein oder mehrere Polygone, deren Umfänge als Lösung in den Anzeigebildschirm 16 als graphische Einblendung 13 eingeblendet werden. Der Anzeigebildschirm 16 kann eine beliebige Vorrichtung sein, die in der Lage ist, einem Benutzer eine Karte anzuzeigen. Der Anzeigebildschirm 16 kann beispielsweise Fahrrouteninformationen unter Verwendung einer graphischen Routen/Karten-Trasse anzeigen, sobald ein Benutzer den Routenursprung und das Routenziel aufzeichnet. Unter Verwendung einer Vorhersage der Reichweite des besten Falls führt das Hauptgerät 14 selektiv den Algorithmus 100 von 2 aus, um die Zeit, die Distanz oder die Energiekosten für alle Zielpunkte zu berechnen, die sich in einem speziellen Bereich befinden, z. B. in einem Kreis, der die maximale theoretische EV-Reichweite definiert.
Das Hauptgerät 14 kann dies durch Auflösen einer Wertfunktion jedes Punkts im festgelegten Bereich bewerkstelligen. Eine geschlossene Kurve oder ein Polygon wird automatisch aus der mathematischen Hülle aller Punkte mit einer Wertfunktion, die geringer ist als ein entsprechender Schwellenwert, gebildet. Der Umfang der geschlossenen Kurve wird dann als zumindest ein Teil der Einblendung 13 in den Anzeigebildschirm 16 eingeblendet, beispielsweise als transparente Farbzone, die auf einen Blick die restliche EV-Reichweite des Fahrzeugs 10 von einem vorbestimmten Ort aus angibt.
Mit Bezug auf 2 geht nach der Einleitung (*), z. B. bei der Auswahl der Anzeigeoption durch einen Benutzer oder beim Start eines Fahrzeugnavigationssystems, der Algorithmus 100 zu Schritt 102 weiter, in dem das Hauptgerät 14 die maximale theoretische Reichweite des Fahrzeugs 10 in Bezug auf ein spezielles Kriterium berechnet oder anderweitig bestimmt. Das Hauptgerät 14 kann beispielsweise Reichweitendaten 19 von einem Bordcontroller, den Ladungszustand des ESS 34, die Energieverbrauchsrate der MGU 32 und/oder andere Werte verwenden, um die maximale theoretische Reichweite zu bestimmen. Der Algorithmus 100 geht dann zu Schritt 104 weiter.
In Schritt 104 verwendet das Hauptgerät 14 die Kartendaten 15 aus der Kartendatenbank 17, um alle Straßenpunkte in einem Bereich zu sammeln, der die maximale theoretische Reichweite von Schritt 102 enthält. Der Bereich für die Berechnung der Wertfunktion kann auf der Basis von Anzeigeeigenschaften oder interessierenden Punkten ausgewählt werden. Schritt 104 erzeugt den Satz (S_all) = {(x,y)} in einem Straßennetz in einem Kreis mit maximalem Euklidischen Abstand, d. h. einen Satz aller Punkte auf einer Karte, die das Fahrzeug 10 in Anbetracht des Kriteriums von Schritt 102 möglicherweise erreichen kann, wobei der Punktsatz (x,y) die Koordinaten eines Bezugspunkts auf der Karte beschreibt. Das Hauptgerät 14 verwendet die gegenwärtige Position des Fahrzeugs 10 oder eine andere Bezugsposition, z. B. ein Zuhause, ein Büro, ein Restaurant oder einen anderen interessierenden Ort, als Bezugspunkt, d. h. den Bezugspunkt 52 von 3 und 4. Der Algorithmus 100 geht dann zu Schritt 106 weiter.
In Schritt 106 formuliert das Hauptgerät 14 eine dynamische Programmierungsgleichung, um eine minimale Energie oder Distanz zu bestimmen, die von jedem Punkt in der maximalen theoretischen Reichweite zur aktuellen (x,y) Position des Fahrzeugs 10 zurückgelegt werden muss. Der Wert V(x,y) kann als Abschätzung der Gesamtkosten zum Erreichen eines gegebenen Punkts (x,y) im Satz (S_all ) verwendet werden. Diese Gesamtkosten zum Erreichen eines Punkts werden auch als „Fahrkosten“ bezeichnet, da sie sich auf die Kosten zum Fahren zu einem und zum Erreichen eines spezifischen Punkts in der Karte beziehen. Die Wertfunktion oder die Fahrkosten können folgendermaßen formuliert werden: $V (x, y) = m i n_{n e x t (x, y)} {c ((x, y), n e x t (x, y)) + V (n e x t (x, y))}$
In dieser Gleichung sind c(x,y) die Fahrtkosten für das festgelegte Kriterium für jedes betrachtete Straßensegment. Da es unpraktisch ist, den vollen Satz von Punkten, die das Straßennetz darstellen, abzutasten, wird ein abgetasteter Satz von Punkten verwendet. Dieser abgetastete Satz von Punkten besteht aus Punkten im Straßennetz, die ausreichen, um eine beste Fahrroute zu bestimmen. Die Abtastung kann einen oder mehrere Punkte pro Straßensegment umfassen. Von einigen Straßen werden keine Punkte in der Abtastung dargestellt.
Der Ausdruck next(x,y) bezieht sich auf das nächste Ziel, das von der gegenwärtigen Position (x,y) aus erreichbar ist, was in der Wertfunktion ausgewertet wird. Diese Gleichung kann unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von Methoden, die in der Literatur über die dynamische Programmierung dokumentiert sind, wie z. B. Wertiteration, Strategieiteration und dynamische Programmierung, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein, gelöst werden. Ferner können Näherungslösungen für diese Gleichung unter Verwendung von Näherungsverfahren wie z. B. linearer Näherungsprogrammierung gefunden werden, wobei eine lineare Basis und Gewichte verwendet werden, um die Wertfunktion zu nähern. Mit kurzem Bezug auf 3 kann dieser Satz als Konturdiagramm 50 dargestellt werden. Die aktuelle Position (x,y) des Fahrzeugs 10 ist als Punkt 52 dargestellt. Die Kosten zum Erreichen des Punkts 52 von irgendeinem Punkt können durch die verschiedenen Konturlinien, die das Konturdiagramm 50 bilden, bestimmt werden. Der Algorithmus 100 geht dann zu Schritt 108 weiter.
In Schritt 108 löst das Hauptgerät 14 die Wertfunktion V(x,y), die in Schritt 106 formuliert wurde, unter Verwendung einer linearen Programmierung oder einer anderen geeigneten Technik, um dadurch einen brauchbaren Satz (S_feasible ) von Punkten zu bestimmen. Die folgende Formel kann beispielsweise verwendet werden: $S_{f e a s i b l e} = {(x, y) | (x, y) \in S_{a l l}, V (x, y) < V_{m a x}}$
In Schritt 110 wird ein Umfang der möglichen Reichweite berechnet. Ein Voronoi-Diagramm kann beispielsweise durch das Hauptgerät 14 unter Verwendung von allen Punkten im Reichweitenkreis von Schritt 104 und zum Konstruieren eines Umfangs aus der mathematischen Hülle von Voronoi-Zellen in dem brauchbaren Datensatz (S_feasible ), wie in Schritt 108 bestimmt, erzeugt werden. Wie auf dem Fachgebiet verständlich, unterteilt ein Voronoi-Diagramm eine Ebene mit Punkten in konvexe Polygone, so dass jedes Polygon exakt einen Erzeugungspunkt enthält, wobei jeder Punkt in einem gegebenen Polygon näher an seinem Erzeugungspunkt als an irgendeinem anderen liegt. Die Polygonzellen können als Voronoi-Zellen bezeichnet werden und das Hauptgerät 14 konstruiert die Einblendung 13 unter Verwendung des Umfangs der Voronoi-Zellen. Alternativ kann das Hauptgerät 14 eine geschlossene Kurve oder ein Polygon auf der Basis eines Level-Set von V(x,y) gleich der Reichweite oder Energie aufbauen. Der Algorithmus 100 geht dann zu Schritt 112 weiter.
In Schritt 112 blendet das Hauptgerät 14 zumindest den Umfang der geschlossenen Kurve oder des Polygons, die bzw. das in Schritt 110 bestimmt wird, in den Anzeigebildschirm 16 als Einblendung 13 oder genauer auf ein Bild einer Karte, die Navigationsdaten enthält, die darauf angezeigt werden, ein. Mit kurzem Bezug auf 4 ist ein Punkt 52, z. B. eine gegenwärtige Position des Fahrzeugs 10 oder eine Position eines anderen Bezugsorts, innerhalb eines Reichweitenumfangs 54 eingeschlossen, der den Bereich der Einblendung 13 definiert. In einer Ausführungsform ist das Fahrzeug 10 von 1 batteriebetrieben und der durch den Reichweitenumfang 54 definierte Bereich kann ein umweltfreundliche Reichweite/Reichweite mit null Emission einer EV-Fahrt symbolisieren.
Wie vorstehend im Einzelnen dargelegt, können die dynamische Programmierung und die Wertfunktionen vom in 1 gezeigten Reichweitenanzeigesystem 12 verwendet werden, um einen Weg mit geringsten Kosten von jedem Punkt in einer maximalen theoretischen Reichweite zum Fahrzeug 10 zu bestimmen, wobei eine lineare Programmierung verwendet wird, um die Wertfunktion schnell zu lösen. Voronoi-Diagramme oder andere geeignete Methoden können verwendet werden, um schließlich den Reichweitenumfang 54 zu konstruieren, wie in 4 gezeigt. Eine Energiekostenfunktion wird folglich anstelle des geometrischen Abstandes beim Berechnen eines effektiven elektrischen oder anderen vorbestimmten Fahrhorizonts für einen Benutzer des Fahrzeugs 10 verwendet.
Ein alternatives Verfahren zum Erzeugen der Einblendung 13 besteht darin, einen Satz von Routen im interessierenden Bereich zu lösen. Der Ursprung jeder Route ist der gegenwärtige Ort des Fahrzeugs 10 und das Ziel ist ein Punkt in einem interessierenden Bereich. Wenn die Route gelöst wird, werden alle Informationen über die Kosten zum Folgen der Route zu jedem Punkt entlang der Route bewahrt. Die Kosteninformationen entlang dieser Routen nähern eine Wertfunktion an. Mit dieser Näherung einer Wertfunktion werden die Techniken, wie vorher beschrieben, zum Erzeugen des Polygons oder der Einblendung 13 angewendet.

Claims

Anzeigesystem (12) für ein Fahrzeug (10), wobei das Anzeigesystem (12) umfasst: einen Anzeigebildschirm (16); und ein Hauptgerät (14) in Kommunikation mit einer georäumlichen Kartendatenbank (17), wobei die georäumliche Kartendatenbank (17) eine Karte von Straßensegmenten bereitstellt, wobei das Hauptgerät (14) betriebsfähig ist zum: Berechnen einer maximalen theoretischen Reichweite für ein vorbestimmtes Kriterium (102); Formulieren einer Wertfunktion, die die minimalen Kosten zum Fahren von einem vorbestimmten Ort nur zu jedem von einem Satz von abgetasteten Punkten auf der Karte in einer von der maximalen theoretischen Reichweite und einer anzeigbaren Teilmenge der maximalen theoretischen Reichweite summiert (104, 106); Berechnen einer Lösung für die Wertfunktion für jeden Punkt in dem Satz von abgetasteten Punkten unter Verwendung von Kosten, die eine Funktion von Attributen jedes Straßensegments, das auf der Karte erscheint, sind (108); Bilden einer geschlossenen Kurve aus der mathematischen Hülle aller Punkte in der maximalen theoretischen Reichweite mit einer Wertfunktionslösung, die geringer ist als eine entsprechende Grenze (110); und Anzeigen zumindest eines Umfangs der geschlossenen Kurve über den Anzeigebildschirm, um dadurch die effektive Reichweite des Fahrzeugs für das vorbestimmte Kriterium in Bezug auf den vorbestimmten Ort anzugeben (112).
Anzeigesystem nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug (10) zumindest einen Teil der Zeit ausschließlich durch elektrische Leistung angetrieben wird, und wobei das vorbestimmte Kriterium ein Nur-Elektro-Antriebsmodus (EV-Antriebsmodus) ist, so dass der Umfang eine graphische Einblendung ist, die die effektive EV-Reichweite vom vorbestimmten Ort in Bezug auf die Karte graphisch angibt.
Anzeigesystem nach Anspruch 1, wobei die Kosten sind: die Zeit und/oder die Energie und/oder die Distanz und/oder eine beliebige Funktion der Attribute eines gegebenen der Straßensegmente.
Anzeigesystem nach Anspruch 3, wobei die Kosten die beliebige Funktion der Attribute umfassen und wobei die Attribute umfassen: die veranschlagte Geschwindigkeit und/oder die historische Geschwindigkeit und/oder die Straßengeometrie und/oder die Straßensteigung und/oder Verkehrssteuervorrichtungen auf dem gegebenen der Straßensegmente.
Verfahren zum Betreiben eines Anzeigesystems (12) für ein Fahrzeug (10), wobei das Anzeigesystem (12) einen Anzeigebildschirm (16) und ein Hauptgerät (14) aufweist, das mit einer georäumlichen Kartendatenbank (17) in Kommunikation steht, die eine Karte von Straßensegmenten bereitstellt, wobei das Verfahren umfasst: Berechnen einer maximalen theoretischen Reichweite für ein vorbestimmtes Kriterium (102); Formulieren einer Wertfunktion, die die minimalen Kosten zum Fahren von einem vorbestimmten Ort nur zu jedem von einem Satz von abgetasteten Punkten auf der Karte in einer von der maximalen theoretischen Reichweite und einer anzeigbaren Teilmenge der maximalen theoretischen Reichweite summiert (104, 106); Berechnen einer Lösung für die Wertfunktion für jeden Punkt in dem Satz von abgetasteten Punkten unter Verwendung von Kosten, die eine Funktion der Attribute jedes Straßensegments, das auf der Karte erscheint, sind (108); Bilden einer geschlossenen Kurve aus der mathematischen Hülle aller Punkte in der maximalen theoretischen Reichweite mit einer Wertfunktionslösung, die geringer ist als eine entsprechende Grenze (110); und Anzeigen zumindest eines Umfangs der geschlossenen Kurve über den Anzeigebildschirm, um dadurch die effektive EV-Reichweite des Fahrzeugs in Bezug auf den vorbestimmten Ort anzugeben (112).
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Berechnen einer Lösung für die Wertfunktion für jeden Punkt unter Verwendung von Kosten die Verwendung von Folgendem umfasst: der Zeit und/oder der Energie und/oder der Distanz und/oder einer beliebigen Funktion der Attribute eines gegebenen der Straßensegmente.
Verfahren nach Anspruch 6, einschließlich der beliebigen Funktion, wobei die Attribute umfassen: eine veranschlagte Geschwindigkeit und/oder eine historische Geschwindigkeit und/oder die Straßengeometrie und/oder die Straßensteigung und/oder die Verkehrssteuervorrichtungsverwendung auf dem gegebenen der Straßensegmente.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner das Berechnen der Wertfunktion in Bezug auf eine Position einer Aufladestation umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner das Definieren des Umfangs der geschlossenen Kurve unter Verwendung eines Voronoi-Diagramms umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Berechnen einer Lösung für jede der Wertfunktionen die Verwendung entweder eines Näherungsverfahrens oder eines Festpunktalgorithmus umfasst.