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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Batterieaufladesystem für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug und insbesondere ein Ladesystem, das eine Aufladedauer für das Fahrzeug in Ansprechen auf die Angabe einer gewünschten Fahrzeugreichweite oder eines Ziels durch einen Bediener schätzt.
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HINTERGRUND
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Heutzutage kann es sein, dass ein Fahrzeug, das einen Teil oder seine gesamte Leistung von einer fahrzeugeigenen elektrischen Speichervorrichtung (d. h. einer Batterie) herleitet, von einer fahrzeugfremden Aufladequelle, etwa einem Energieversorgungsnetz oder einer anderen Energiequelle, periodisch wieder aufgeladen werden muss. Die zum Erhalten einer derartigen Wiederaufladung von einer fahrzeugfremden Aufladequelle benötigte Zeitspanne (d. h. die Aufladedauer) hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, welche die zu erhaltende Ladungsmenge (d. h. die Auflademenge), die Verfügbarkeit einer fahrzeugfremden Aufladequelle, Eigenschaften der fahrzeugfremden Aufladequelle (z. B. die Rate, mit der sie eine Ladung liefern kann, d. h. die Aufladerate), und Eigenschaften der fahrzeugeigenen Fahrzeugbatterie(n) (z. B. die Rate, mit welcher sie eine Ladung aufnehmen kann bzw. können) umfassen. Die mit einem Wiederaufladen verbundenen Kosten (d. h. die Aufladekosten) können von der Auflademenge und anderen Faktoren, etwa dem Ort der fahrzeugfremden Aufladequelle (d. h. dem Aufladeort) und dem Zeitpunkt, an dem die Ladung aufgenommen werden soll (d. h. der Aufladezeitpunkt), abhängen.
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Es ist bekannt, dass die zum Wiederherstellen einer Batterie für ein Elektrofahrzeug in einen vollständig aufgeladenen Zustand erforderliche Aufladedauer acht Stunden überschreitet. Es kann Situationen geben, bei denen eine längere Aufladedauer für einen Bediener äußerst unangenehm sein kann, etwa wenn der Bediener den dringenden Bedarf zur Verwendung des Fahrzeugs hat und/oder dort, wo die Verfügbarkeit einer fahrzeugfremden Aufladequelle beschränkt oder kostspielig ist. Entsprechend kann es sein, dass ein Bediener Alternativen zur Beschaffung einer vollständigen Aufladung untersuchen möchte. Darüber hinaus kann es sein, dass Aufladedienstleister entsprechend der Praxis von Energieversorgungsunternehmen, Energiekosten saisonal oder sogar täglich zu variieren, Aufladekosten manipulieren, um ein Aufladen zu Zeitpunkten mit schwacher Nachfrage zu fördern und ein Aufladen zu Zeitpunkten mit Spitzennachfrage abzuschrecken. Auf ähnliche Weise können Energielieferanten an frequentierten Stellen hohe Raten für einen Zugriff auf Aufladedienste berechnen. Entsprechend kann es sein, dass ein Bediener alternative Aufladestellen und/oder Aufladezeitpunkte in Betracht ziehen möchte.
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Es ist folglich wünschenswert, eine Erfindung bereitzustellen, die ein Management der Aufladedauer, der Aufladestelle, des Aufladezeitpunkts und/oder der Aufladekosten, die mit dem elektrisch betriebenen Fahrzeug des Bedieners verbunden sind, und der Angaben des Bedieners einer gewünschten Reichweiten- und/oder Zielinformation durch einen Bediener zu ermöglichen. Es ist außerdem wünschenswert, eine Erfindung bereitzustellen, die Informationen wie etwa eine Aufladedauer und Aufladekosten für einen Fahrzeugbediener bereitstellen kann, um ein verbessertes Management der zeitlichen und finanziellen Ressourcen des Bedieners zu ermöglichen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Batterieaufladesystem für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug eine Bedienerschnittstelle und eine Batterie, die ausgestaltet ist, um das Fahrzeug mit Leistung zu versorgen und eine Ladung von einer fahrzeugfremden Aufladequelle zu empfangen. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Bedienerschnittstelle ausgestaltet, um eine Bedienereingabe zu empfangen, die eine gewünschte Fahrzeugreichweite definiert, und um diese an einen Aufladecontroller zu liefern. Der Aufladecontroller ist ausgestaltet, um die Bedienereingabe zu empfangen, um eine Aufladedauer auf der Grundlage der Bedienereingabe vorherzusagen, um die geschätzte Aufladedauer an die Bedienerschnittstelle zur Darstellung für den Bediener zu liefern und um die Dauer der Aufladung in Ansprechen auf die Bedienereingabe zu beeinflussen.
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Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie, dass eine Bedienereingabe empfangen wird, die eine gewünschte Fahrzeugreichweite definiert, dass eine geschätzte Aufladedauer auf der Grundlage der Bedienereingabe vorhergesagt wird, dass die geschätzte Aufladedauer dem Bediener dargeboten wird und dass die Aufladedauer auf der Grundlage der Bedienereingabe beeinflusst wird.
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Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Andere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen nur als Beispiel in der folgenden genauen Beschreibung von Ausführungsformen, wobei die genaue Beschreibung auf die Zeichnungen Bezug nimmt, in denen:
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1 eine schematische Zeichnung eines beispielhaften Systems zum Aufladen eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs ist;
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2 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs darstellt; und
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3 eine Darstellung einer beispielhaften Bedienerschnittstelle für ein System zum Aufladen eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs ist.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die folgende Beschreibung ist rein beispielhaft und ist nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungsmöglichkeiten einzuschränken. Es versteht sich, dass in den Zeichnungen einander entsprechende Bezugszeichen gleiche oder einander entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung und wie in 1 gezeigt ist, enthält ein beispielhaftes System 100 zum Aufladen einer Batterie 120 eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs 101 einen Aufladecontroller 130, der mit dem Fahrzeug 101 verbunden ist und der mit einem Bediener über eine Bedienerschnittstelle 140 (z. B. ein interaktives Display, Anzeigen, Messgeräte, Schalter, Knöpfe, ein berührungsempfindlicher Bildschirm, Spracheingabe, Tasten, Wählscheiben und dergleichen), die mit dem Fahrzeug verbunden ist, kommuniziert. Die Batterie 120 ist ausgestaltet, um das Fahrzeug 101 mit Leistung zu versorgen und um eine Ladung von einer fahrzeugfremden Aufladequelle 110 zu empfangen, gemäß einer Aktion des Aufladecontrollers 130.
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Die Bedienerschnittstelle 140 ist ausgestaltet, um eine Bedienereingabe zu empfangen und um diese zur Verwendung durch einen Aufladecontroller 130 zur Verfügung zu stellen, der mit dem Fahrzeug 101 verbunden ist. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die Bedienerschnittstelle 140 ein fahrzeugeigenes Navigationssystem und liefert Aufladeinformationen 134 an den Bediener und ermöglicht, dass der Bediener für den Aufladecontroller 130 Aufladewunschinformationen 142 bereitstellt. Durch die Arbeitsweise des Aufladecontrollers 130 können die Aufladewunschinformationen 142 das Ausmaß beeinflussen, bis zu dem die Batterie 120 aufgeladen werden soll. Der Aufladecontroller 130 verwendet die Aufladewunschinformation 142 außerdem, um Aufladeinformationen 134 zu erzeugen, welche die Bedienerschnittstelle 140 dem Bediener darbieten kann, um das verbesserte Management der zeitlichen und finanziellen Ressourcen des Bedieners zu ermöglichen.
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Der Auflagecontroller 130 ist ausgestaltet, um die in den Aufladewunschinformationen 142 enthaltenen Bedienereingaben zu empfangen und um diese Informationen zu verwenden, um eine geschätzte Aufladedauer zumindest teilweise auf der Grundlage der Bedienereingabe vorherzusagen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform definiert die Bedienereingabe eine gewünschte Fahrzeugreichweite, beispielsweise durch Definieren eines speziellen Ziels. Bei einer beispielhaften Ausführungsform stellt die geschätzte Aufladedauer eine Zeitspanne dar, die laut Vorhersage benötigt wird, damit die Batterie eine Auflademenge empfängt, die genügt, um zu ermöglichen, dass das Fahrzeug die gewünschte Reichweite erreicht oder das gewünschte Ziel erreicht. Wenn die zum Erreichen eines gewünschten Ziels benötigte Auflademenge geringer als eine vollständige Ladung ist, kann der Aufladecontroller 130 außerdem ausgestaltet sein, um die Dauer der Aufladung in Ansprechen auf die Bedienereingabe zu beeinflussen (z. B. indem er die Aufladedauer auf nur die Zeitlänge begrenzt, die notwendig ist, um es dem Fahrzeug zu ermöglichen, das Ziel zu erreichen), und um die geschätzte Aufladedauer an die Bedienerschnittstelle 140 zur Präsentation für einen Bediener zu liefern.
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Der Aufladecontroller 130 kann außerdem mit einer entfernten Anlage 160 über ein Kommunikationsmodul 150 kommunizieren, welches Informationen an einen entfernten Korrespondenten auf eine beliebige geeignete bekannte Weise senden und von diesem empfangen kann (z. B. ein Sender/Empfänger, ein OnStar-Kommunikationssystem, ein Mobiltelefon), und er kann außerdem Informationen zur späteren Verwendung speichern. Zur Kommunikation mit der entfernten Anlage 160 liefert der Aufladecontroller 130 fahrzeugeigene Informationen 132 an das Kommunikationsmodul 150, welches weitergeleitete fahrzeugeigene Informationen 154 zum Empfang durch die entfernte Anlage 160 sendet. Das Kommunikationsmodul 150 empfängt außerdem fahrzeugfremde Informationen 162 von der entfernten Anlage 160 und überträgt weitergeleitete fahrzeugfremde Informationen 152 zur Verwendung durch den Aufladecontroller 130. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kommuniziert der Aufladecontroller 130 mit der entfernten Anlage 160 über das Kommunikationsmodul 150, das ein Kommunikationssystem wie etwa ein OnStar-Kommunikationssystem sein kann. Der Aufladecontroller 130 kann außerdem Informationen von einer Anzahl anderer Quellen empfangen, die Batterieinformationen 122 von der Batterie 120 oder einer anderen Quelle umfassen.
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Die Batterieinformationen 122 können Informationen, wie etwa den Batterietyp, Batterieleistungskennlinien, den Batterieladezustand, die Batteriespeicherkapazität, die Batterietemperatur, die Stromentnahme, die Spannung und andere interessierende Parameter mit Bezug auf die Batterie umfassen. Die fahrzeugeigenen Informationen 132 können beliebige Batterieinformationen 122 sowie andere Fahrzeuginformationen 136 enthalten, die vom Aufladecontroller 130 gesammelt werden, etwa den Aufenthaltsort, Zubehöreinstellungen, den Verlauf der Leistungsverwendung, die Umgebungstemperatur, die Feuchtigkeit, die Höhenlage und die Aufladewunschinformationen 142. Die Aufladewunschinformationen 142 können vom Bediener bereitgestellte Informationen, etwa einen Aufladesteuermodus, die gewünschte Reichweite oder das gewünschte Ziel, zum Aufladen verfügbare Geldmittel, die zum Aufladen verfügbare Zeit, eine erwartete Zubehörnutzung, den Wunsch des Bedieners, den frühesten Ankunftszeitpunkt bei dem gewünschten Fahrzeugziel zu bestimmen, den Wunsch des Bedieners, die Aufladedauer zu minimieren, und/oder andere Parameter, welche die zum Erreichen eines Ziels benötigte Ladung beeinflussen können, umfassen.
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Die Aufladeinformationen 134 können Informationen umfassen, die für einen Bediener nützlich sind, etwa die benötigte Aufladedauer, die voraussichtlichen Aufladekosten, die verfügbare Fahrzeugreichweite, die Wahrscheinlichkeit, dass die verfügbare Ladung ermöglichen wird, dass das Fahrzeug das vorgeschriebene Ziel erreicht, und andere Informationen, die für einen Bediener von Nutzen sind. Die weitergeleiteten fahrzeugeigenen Informationen 154 können die fahrzeugeigenen Informationen 132 enthalten. Die fahrzeugfremden Informationen 162 können Informationen enthalten, die zum Planen eines Aufladeterminkalenders nützlich sind, etwa Orte, Verfügbarkeiten, Wartezeiten und Aufladekosten, die mit anderen Aufladeanlagen verbunden sind. Die fahrzeugfremden Informationen 162 können außerdem periodisch aktualisierte Algorithmen/Software umfassen. Die weitergeleiteten fahrzeugfremden Informationen 152 enthalten die fahrzeugfremden Informationen 162.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform empfängt die Batterie 120 Energie von einer Aufladequelle 110 (d. h. wird von dieser aufgeladen) und der Aufladecontroller 130 kann den Empfang der Aufladeenergie, die von der Batterie empfangen wird, steuern. Auf den Empfang der Batterieinformationen 122 und der Aufladewunschinformationen 142 und der weitergeleiteten fahrzeugfremden Informationen 152 hin erzeugt der Aufladecontroller 130 beispielsweise die fahrzeugeigenen Informationen 132 und die Auflageinformationen 134 und führt ein Steuern des Aufladens der Batterie 120 in Übereinstimmung mit Algorithmen aus, die vom Aufladecontroller 130 verwendet werden. Von der entfernten Anlage 160 kann periodisch ein neuer Algorithmus zum Aufladecontroller 130 übermittelt werden.
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2 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 200 zum Aufladen einer Batterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Wie in 2 gezeigt ist, werden bei Operation 210 Schnittstelleninformationen von einer Bedienerschnittstelle empfangen. Die Informationen können ein gewünschtes Ziel definieren und können Aufladewunschinformationen enthalten. Bei Operation 220 werden fahrzeugeigene Informationen empfangen, welche einen aktuellen Aufenthaltsort des Fahrzeugs definieren und andere Fahrzeuginformationen wie hier beschrieben enthalten können. Bei Operation 230 werden fahrzeugfremde Informationen empfangen, die Verkehr, Wetterbedingungen, Orte von Zwischenaufladestationsgelände enthalten und weitergeleitete fahrzeugfremde Informationen enthalten können.
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Sobald die notwendigen Informationen beschafft worden sind, bestimmt das System bei Schritt 240 eine benötigte Ladung. Bei einer beispielhaften Ausführungsform verwendet das System eine Software, um die relevanten Informationen zu interpretieren und die Ladung zu bestimmen, die benötigt wird, um zu ermöglichen, dass das Fahrzeug das vorgeschriebene Ziel erreicht, wobei der Verkehr, das Wetter, die Verwendung von Zubehör und andere relevante Überlegungen berücksichtigt werden. Dies kann unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Technik, beispielsweise auf der Grundlage von Erfahrung mit der Ladungsverwendung als Funktion der Distanz, des Wetters, des Verkehrs, der Batterietemperatur und anderer relevanter Informationen erreicht werden.
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Bei Operation 250 berechnet das System, wie viel Zeit benötigt wird (d. h. die minimale Aufladedauer), um die benötigte Ladung, die bei Operation 240 bestimmt wurde, zu erhalten. Diese vorhergesagte Aufladedauer beruht auf einer benötigten Ladungsmenge sowie auf von dem System gespeicherten Verlaufsdaten. Diese Daten können erlebte Aufladeraten und Energieverwendungen umfassen. Bei Operation 260 werden die benötigte Aufladung und die benötigte Aufladedauer übertragen und durch die Schnittstelle zur Verwendung für einen Bediener angezeigt. Das Anzeigen dieser Informationen ermöglicht, dass der Bediener weiß, wie lange das Fahrzeug angesteckt sein muss, bevor der Bediener zum vorgeschriebenen Ziel aufbrechen kann. Auf der Grundlage dieser Informationen kann der Bediener die an die Schnittstelle gelieferten Informationen überprüfen, so dass die Operationen 210 bis 260 wiederholt werden können.
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Bei Operation 270 kann der Ladezustand der Batterie während des Aufladens überwacht werden, so dass bei Operation 280 eine tatsächliche Aufladerate auf der Grundlage von Veränderungen beim Ladezustand während des Aufladens bestimmt werden kann. Diese Informationen können ermöglichen, dass die Operation 250 wiederholt wird, um die Berechnung der benötigten Aufladedauer zum Erhalten der bei Operation 240 bestimmten benötigten Ladung zu überprüfen. Bei Operation 290 kann eine Aufladeleistung verfolgt werden, um einen Aufladeverlauf zur Verwendung beim Betrieb des Systems mitzuführen und zu aktualisieren. Schließlich kann das System bei Operation 299 das Aufladen beenden, wenn genügend Ladung erhalten wurde oder wenn dies von einem Bediener über die Schnittstelle befohlen wurde.
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Als Folge ermöglichen es das System und das Verfahren, dass ein Bediener informationsgestützt eine Wahl treffen kann, ob und wann die Zeitspanne verringert werden soll, die zum Aufladen des Fahrzeugs bei einem speziellen Zeitpunkt vorgesehen ist. Dies ermöglicht, dass ein Bediener eine Batterie nur so weit wie nötig auflädt, um einen geplanten Bedarf zu erfüllen, etwa das Erreichen eines speziellen Orts, was außerdem die Batterielebensdauer verbessern kann, indem ein übermäßiges Aufladen verhindert wird.
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Die hier offenbarten Operationen können von einer Verarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, die von dem Aufladecontroller 130 oder der Bedienerschnittstelle 140 oder der entfernten Anlage 160 verwendet wird, und sie können an Bord des Fahrzeugs 101 ausgeführt werden, oder sie können nicht an Bord des Fahrzeugs 101 ausgeführt und an das Fahrzeug 101 übermittelt werden, etwa durch ein OnStar-Kommunikationssystem. Informationen können in vielen Formen gespeichert werden, die umfassen, aber nicht beschränkt sind auf nicht beschreibbare Speichermedien, wie etwa ROM-Vorrichtungen, und/oder beschreibbare Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetbänder, CDs, RAM-Vorrichtungen und andere magnetische und optische Medien. Algorithmen zum Durchführen von hier beschriebenen Operationen können vollständig oder teilweise als ausführbare Softwareobjekte oder als Hardwarekomponenten, etwa anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) oder andere Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen, oder als eine Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten ausgeführt sein.
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Mit Bezug nun auf 3 ist ein Beispiel einer Bedienerschnittstelle 300 in größerem Detail gezeigt. Es sind virtuelle Tasten bereitgestellt, die es dem Bediener ermöglichen, mit dem Aufladesystem zu interagieren, einen Betriebs- oder Planungsmodus 350 anzugeben (z. B. ”SCHNELLLADEMODUS” oder ”MODUS MIT MINIMALEN KOSTEN” oder ”MODUS MIT BALDMÖGLICHSTER ANKUNFT”), Identitäten oder Informationen 360 von angezeigten Aufladequellen zu überprüfen oder zu vergleichen, eine oder mehrere Aufladequellen 370 auszuwählen, und/oder um ein Ziel 303 bereitzustellen oder zu wählen (z. B. ”ZIEL = 123 East Main Street, Anytown, 98765”), um Aufladequellen zu entdecken oder zu vergleichen oder auszuwählen, und/oder um eine Reichweite vorzugeben (z. B. ”GEWÜNSCHTE REICHWEITE = 22 Meilen/35 km”). Bei anderen Ausführungsformen können außerdem weitere verschiedene Merkmale/Optionen bereitgestellt sein.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform zeigt die Bedienerschnittstelle 300 einen aktuellen Aufenthaltsort 302 und einen aktuellen Ladezustand 312 an. Auf der Grundlage des Ladezustands 312 und bekannten Informationen über die Fahrzeugleistung, den Verkehr, das Wetter und andere Informationen, kann außerdem eine aktuelle Reichweite 314 angezeigt werden. Auf der Grundlage des vom Bediener gewählten oder definierten geplanten Ziels 303 werden eine Entfernung 304 und eine geschätzte Fahrzeit 306 berechnet und können angezeigt werden. Zudem kann auf der Grundlage der aktuellen Reichweitenschätzung 314 und der berechneten Entfernung 304 zum vorgeschriebenen Ziel 303 ein Reichweitenüberschuss/Mangel 316 angezeigt werden.
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Wenn ein Reichweitenmangel vorliegt, was anzeigt, dass Ladung benötigt würde, um zum vorgeschriebenen Ziel zu fahren, kann die Schnittstelle eine minimal benötige Ladung 318 anzeigen. In Abhängigkeit vom Betriebsmodus kann der Bediener oder das System eine geplante Auflademenge 320 definieren, welche zusammen mit Aufladerateninformationen, die mit der Batterie und der Aufladeanlage verbunden sind, verwendet wird, um eine geschätzte Aufladedauer 322 zu bestimmen. Auf der Grundlage der geschätzten Aufladedauer 322, der Fahrzeit 306 und des aktuellen Zeitpunkts 330 kann eine geschätzte Ankunftszeit 340 bestimmt und zur Verwendung durch den Bediener angezeigt werden. Außerdem können auf der Grundlage der geplanten Auflademenge 320 und von Energiekosteninformationen, die mit der gewählten Aufladequelle verbunden sind, geschätzte Aufladekosten 324 angezeigt werden.
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Wenn er durch Beschränkungen bei der Zeit und bei Geldmitteln eingeschränkt ist, kann ein Bediener eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs ein Verringern der Aufladedauer und/oder der Aufladekosten, die mit einem speziellen Aufladeereignis verbunden sind, wünschen. Zum Beispiel kann der Bediener wünschen, dass nur so viel Zeit zum Aufladen des Fahrzeugs verbraucht wird, um ein Fahren zu einem gewünschten Ort zu ermöglichen, etwa nach Hause oder zu einer anderen Aufladestelle. Alternativ kann der Bediener wünschen, nur so viel Geld zum Aufladen des Fahrzeugs auszugeben, um ein Fahren zu einer gewünschten Stelle wie etwa nach Hause oder zu einer anderen Aufladestelle zu ermöglichen. Die Erfindung stellt ein System und ein Verfahren zur Realisierung dieser und anderer Vorteile bereit.
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Obwohl die Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann verstehen, dass verschiedene Veränderungen durchgeführt werden können, und Elemente durch Äquivalente derselben ersetzt werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Zudem können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine spezielle Situation oder ein spezielles Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne den wesentlichen Umfang derselben zu verlassen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfasst, die in den Umfang der Anwendung fallen.
