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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das Gebiet der Reichweitenkennzeichnung für ein Fahrzeug. Konkret werden ein Verfahren zur Reichweitenkennzeichnung für ein Fahrzeug und ein Reichweitenkennzeichnungssystem für ein Fahrzeug angegeben.
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Hintergrund
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Die meisten Fahrzeuge weisen neben einer Anzeige des noch zur Verfügung stehenden Antriebsenergievorrats, wie z. B. Benzin, Diesel, Gas und/oder elektrische Energie, auch eine Anzeige auf, die – meist in Kilometern – die Reichweite des Fahrzeugs mit diesem Antriebsenergievorrat angibt. Dadurch ist der Fahrzeugführer in der Lage, abzuschätzen, wann der nächste Tankstopp bzw. Ladevorgang der Batterie notwendig ist. Der Fahrzeugführer weiß somit auch bei Fahrtantritt, ob er problemlos eine geplante Fahrt durchführen kann oder zwischendurch tanken bzw. die Batterie aufladen muss.
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Ein ebenfalls in Fahrzeugen oft eingesetztes System ist ein Navigationssystem, welches dem Fahrer nicht nur einen Kartenausschnitt anzeigen kann, sondern auch eine Route zwischen einem Ausgangspunkt und einem Zielpunkt berechnen und angeben kann. Diese Navigationssysteme sind ferner in der Lage, die geplante Fahrtdauer, eine Kilometerangabe für die gewählte Strecke, die zurückgelegten Kilometer und/oder die noch zurückzulegenden Kilometer anzuzeigen. Durch einen Vergleich der Fahrzeugreichweite mit den noch zurückzulegenden Kilometern kann der Fahrer leicht abschätzen, ob das gewünschte Ziel noch erreichbar ist.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2009 034 508 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Darstellung von Reichweiten-Information auf Basis eines Energievorrats und einer angenommenen Energieverbrauchsrate. Auf einem Bildschirm wird ein Kartenausschnitt dargestellt sowie ein Gebiet um den Standort herum, das die Reichweite des Kraftfahrzeugs optisch wiedergibt. Mittels eines Druck-Dreh-Stellers lässt sich ein Fahrstil, der der Reichweitenberechnung zugrunde liegt, verändern. Eine Begrenzungslinie, die die Reichweite des Kraftfahrzeugs optisch nachbildet, wird durch Drehen des Druck-Dreh-Stellers entsprechend der veränderten Reichweite angezeigt.
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DE 10 2012 003 292 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Navigationsfunktion in einem Kraftfahrzeug, bei denen zu einem erfassten Navigationsziel eine prognostizierte Restreichweite in einer Navigationskarte visualisiert wird. Dazu werden dem Fahrer die Restreichweite, welche ihm vorrausichtlich bei Erreichen des Navigationsziels noch zur Verfügung stehen wird, für mehrere Navigationsmodi visualisiert. Für jeden der Navigationsmodi wird der zu einem jeweiligen Parametersatz individuelle Energiebedarf ermittelt. Nach Bestimmung der Restenergiemenge über eine Restladung-Erfassungseinheit wird danach für jeden der Navigationsmodi eine Restreichweite ermittelt und in Form eines Polygonzugs um das Navigationsziel dargestellt.
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WO 2012/065 726 A1 betrifft eine Reichweiten- und/oder Verbrauchsberechnung für ein Fahrzeug. Zu dieser Berechnung werden Energiekosten, die Flächensegmenten zugeordnet sind, verwendet.
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DE 10 2008 030 564 A1 betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Ermittlung einer Restreichweite und mit einem Navigationssystem, das in der Darstellung einer elektronischen Straßenkarte einen geografischen Bereich, der ausgehend von dem aktuellen Aufenthaltsort des Kraftfahrzeugs innerhalb der ermittelten Restreichweite liegt, hervorhebt.
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Es kann also somit eine generelle Reichweite eines Kraftfahrzeugs um einen Ausgangspunkt herum angezeigt werden. Durch Veränderung der der Berechnung zugrundeliegenden Fahrweise kann diese generelle Reichweitenkennzeichnung angepasst werden. Dies hat den Nachteil, dass je nach Wahl einer Route zu einem bestimmten Zielpunkt eine tatsächliche Reichweite auf der Route nicht mit der angezeigten generellen Reichweitenkennzeichnung übereinstimmt. Möglicherweise geht der Antriebsenergievorrat zu Ende, obwohl das Ziel noch innerhalb der Reichweitenkennzeichnung angezeigt ist.
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Kurzer Abriss
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Der vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie ein System zur verbesserten Bestimmung und Kennzeichnung einer Reichweite für ein Fahrzeug bereitzustellen.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Reichweitenkennzeichnung für ein Fahrzeug offenbart. Das Verfahren umfasst ein Berechnen einer ersten Route von einem Ausgangspunkt zu einem Zielpunkt und ein Berechnen einer zweiten Route von dem Ausgangspunkt zu dem Zielpunkt. Ferner umfasst das Verfahren ein Ermitteln einer ersten Kennzahl für die erste Route, ein Ermitteln einer zweiten Kennzahl für die zweite Route, ein Berechnen einer Reichweite des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der ersten Kennzahl und der zweiten Kennzahl, und ein Anzeigen einer Verkehrsnetzkarte und einer Reichweitenkennzeichnung, die die berechnete Reichweite des Fahrzeugs in der Verkehrsnetzkarte hervorhebt.
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Dabei basiert das Berechnen der Reichweite auf einem Verhältnis der ersten Kennzahl zu der zweiten Kennzahl.
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Die erste Kennzahl kann eine erste Streckenlänge der ersten Route sein und die zweite Kennzahl kann eine zweite Streckenlänge der zweiten Route sein. Alternativ ist die erste Kennzahl ein erster Energieverbrauch des Fahrzeugs für die erste Route und die zweite Kennzahl ein zweiter Energieverbrauch des Fahrzeugs für die zweite Route.
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Ferner kann das Berechnen einer ersten Route mittels eines ersten Algorithmus und basierend auf einer ersten Randbedingung durchgeführt werden. Zudem kann das Berechnen einer zweiten Route mittels eines zweiten Algorithmus und basierend auf einer zweiten Randbedingung durchgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren Implementierung wird ein dritter Energieverbrauch des Fahrzeugs, optional unter Berücksichtigung des ersten Algorithmus, entlang der ersten Route ermittelt. Der dritte Energieverbrauch betrifft dabei die Strecke von dem Ausgangspunkt bis zu einem auf der ersten Route liegenden Punkt, an dem die berechnete Reichweite erreicht ist. Damit wird eine korrigierte Reichweite des Fahrzeugs unter Berücksichtigung des dritten Energieverbrauchs berechnet. Zusätzlich kann die Reichweitenkennzeichnung in der Verkehrsnetzkarte gemäß der korrigierten Reichweite angepasst werden. Die Anpassung kann dazu um den auf der ersten Route liegenden Punkt herum, an dem die berechnete Reichweite erreicht ist, erfolgen.
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Das Berechnen der korrigierten Reichweite kann ein Berechnen einer Differenz einer Restantriebsenergiemenge und des dritten Energieverbrauchs umfassen.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Anzeigen der Reichweitenkennzeichnung ein Anzeigen eines Polygons (oder eines anderen linienhaften oder flächigem geometrischen Objekts) umfassen. Das Anpassen der Reichweitenkennzeichnung wiederum kann ein Anpassen eines Teils des Polygons bzw. Objekts um den auf der ersten Route liegenden Punkt herum, an dem die berechnete Reichweite erreicht ist, umfassen.
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Gemäß einer Implementierung umfasst das Berechnen der ersten Route ein Berechnen der ersten Route basierend auf einer ersten Randbedingung. Das Berechnen der zweiten Route kann ein Berechnen der zweiten Route basierend auf einer zweiten Randbedingung umfassen. In diesem Fall kann die zweite Randbedingung unterschiedlich sein von der ersten Randbedingung.
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Gemäß einer weiteren Implementierung ist der erste Algorithmus oder die erste Randbedingung zum Berechnen einer Route ausgebildet. Dabei handelt es sich um die verbrauchsenergieoptimierte, verbrauchsenergieeffizienteste, kürzeste und/oder schnellste Route.
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Zusätzlich kann der zweite Algorithmus unterschiedlich von dem ersten Algorithmus sein. Es kann aber auch die zweite Randbedingung unterschiedlich von der ersten Randbedingung sein. Der zweite Algorithmus oder die zweite Randbedingung ist zum Berechnen einer Route ausgebildet. Diese ist wieder die verbrauchsenergieoptimierte, verbrauchseffizienteste, kürzeste und/oder schnellste Route.
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Nach einer weiteren Implementierung wird eine Vielzahl von Reichweiten des Fahrzeugs von dem Ausgangspunkt aus berechnet. Dabei kommen unterschiedliche Algorithmen oder unterschiedliche Randbedingungen zum Einsatz. Damit können eine entsprechende Vielzahl von Reichweitenkennzeichnungen in der Verkehrsnetzkarte angezeigt werden. Jede der Reichweitenkennzeichnungen hebt dann eine berechnete Reichweite des Fahrzeugs in der Verkehrsnetzkarte hervor. Somit wird zu jedem Algorithmus bzw. zu jeder Randbedingung eine entsprechende Reichweite in der Verkehrsnetzkarte angezeigt.
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Alternativ oder zusätzlich umfasst das Berechnen der Reichweite ein Ermitteln, ob ein Verhältnis der ersten Kennzahl und der zweiten Kennzahl einen ersten Schwellenwert unterschreitet. Es kann auch ermittelt werden, ob das Verhältnis einen zweiten Schwellenwert überschreitet. Wenn der jeweilige Schwellenwert unterschritten oder überschritten ist, wird die Reichweite anhand des Schwellenwerts begrenzt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein computer-lesbares Speichermedium offenbart, das geeignet ist, durch einen Prozessor ausführbare Instruktionen zu speichern, die, wenn sie durch einen Prozessor eines Computers ausgeführt werden, den Computer dazu veranlassen, das obige Verfahren durchzuführen.
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Ein anderer Aspekt der Offenbarung bezieht sich auf ein Reichweitenkennzeichnungssystem für ein Fahrzeug. Das System umfasst ein Prozessorsystem, das eingerichtet ist, eine erste Route von einem Ausgangspunkt zu einem Zielpunkt zu berechnen, eine zweite Route von dem Ausgangspunkt zu dem Zielpunkt zu berechnen, eine ersten Kennzahl für die erste Route zu ermitteln, eine zweiten Kennzahl für die zweite Route zu ermitteln, und eine Reichweite des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der ersten Kennzahl und der zweiten Kennzahl zu berechnen. Ferner umfasst das System eine Ausgabeschnittstelle zur Ausgabe von Anzeigedaten einer Verkehrsnetzkarte und einer Reichweitenkennzeichnung, die die berechnete Reichweite des Fahrzeugs in der Verkehrsnetzkarte hervorhebt.
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In einer Implementierung ist das Prozessorsystem eingerichtet, die Reichweite basierend auf einem Verhältnis des ersten Energieverbrauchs zu dem zweiten Energieverbrauch zu berechnen.
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Die erste Kennzahl kann wieder eine erste Streckenlänge der ersten Route sein und die zweite Kennzahl eine zweite Streckenlänge der zweiten Route. Alternativ ist die erste Kennzahl ein erster Energieverbrauch des Fahrzeugs für die erste Route und die zweite Kennzahl ein zweiter Energieverbrauch des Fahrzeugs für die zweite Route.
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Ferner kann das Berechnen einer ersten Route mittels eines ersten Algorithmus und basierend auf einer ersten Randbedingung durchgeführt werden. Zudem kann das Berechnen einer zweiten Route mittels eines zweiten Algorithmus und basierend auf einer zweiten Randbedingung durchgeführt werden.
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Zusätzlich oder alternativ hierzu ist das Prozessorsystem eingerichtet, einen dritten Energieverbrauch des Fahrzeugs, optional unter Berücksichtigung des ersten Algorithmus, entlang der ersten Route von dem Ausgangspunkt bis zu einem auf der ersten Route liegenden Punkt, an dem die berechnete Reichweite erreicht ist, zu ermitteln, und eine korrigierte Reichweite des Fahrzeugs unter Berücksichtigung des dritten Energieverbrauchs zu berechnen. Dabei kann die Ausgabeschnittstelle dazu eingerichtet sein, Anzeigedaten einer angepassten Reichweitenkennzeichnung in der Verkehrsnetzkarte gemäß der korrigierten Reichweite um den auf der ersten Route liegenden Punkt herum, an dem die Reichweite erreicht ist, auszugeben.
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In einer Implementierung ist das Prozessorsystem eingerichtet, zum Berechnen der korrigierten Reichweite eine Differenz einer Restantriebsenergiemenge und des dritten Energieverbrauchs zu berechnen.
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Alternativ oder zusätzlich ist die Ausgabeschnittstelle eingerichtet, Anzeigedaten zum Anzeigen eines Polygons als Reichweitenkennzeichnung auszugeben und/oder Anzeigedaten zum Anzeigen eines Polygons, wobei ein Teil des Polygons um den auf der ersten Route liegenden Punkt herum, an dem die Reichweite erreicht ist, gemäß der korrigierten Reichweite angepasst ist, als die angepasste Reichweitenkennzeichnung auszugeben.
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Gemäß einer Implementierung ist das Prozessorsystem eingerichtet, das Berechnen der ersten Route basierend auf einer ersten Randbedingung durchzuführen, das Berechnen der zweiten Route basierend auf einer zweiten Randbedingung durchzuführen, wobei die zweite Randbedingung unterschiedlich ist von der ersten Randbedingung.
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Gemäß einer weiteren Implementierung ist der erste Algorithmus oder die erste Randbedingung zum Berechnen einer Route ausgebildet, die ausgewählt ist aus: verbrauchsenergieoptimierter, verbrauchsenergieeffizientester, kürzester und schnellster Route.
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Zusätzlich kann der zweite Algorithmus unterschiedlich von dem ersten Algorithmus sein oder die zweite Randbedingung kann unterschiedlich von der ersten Randbedingung sein und der zweite Algorithmus oder die zweite Randbedingung ist zum Berechnen einer Route ausgebildet, die ausgewählt ist aus:
verbrauchsenergieoptimierter, verbrauchseffizientester, kürzester und schnellster Route.
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Gemäß einem Aspekt ist das Prozessorsystem eingerichtet eine Vielzahl von Reichweiten des Fahrzeugs von dem Ausgangspunkt aus mittels unterschiedlicher Algorithmen oder unterschiedlicher Randbedingungen zu berechnen. Dabei ist die Ausgabeschnittstelle eingerichtet, Anzeigedaten einer entsprechenden Vielzahl von Reichweitenkennzeichnungen, die die jeweilige Reichweite des Fahrzeugs in der Verkehrsnetzkarte hervorheben, auszugeben.
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Alternativ oder zusätzlich ist das Prozessorsystem eingerichtet, zu ermitteln, ob ein Verhältnis der ersten Kennzahl und der zweiten Kennzahl einen ersten Schwellenwert unterschreitet oder einen zweiten Schwellenwert überschreitet, und, wenn ein Schwellenwert unterschritten oder überschritten ist, die Reichweite anhand des Schwellenwerts zu begrenzen.
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Entsprechend einem weiteren Aspekt wird ein Bordsystem für ein Fahrzeug offenbart, das ein oben gezeigtes Reichweitenkennzeichnungssystem umfasst.
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Das Bordsystem kann eine Positionsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer aktuellen Position des Fahrzeugs als den Ausgangspunkt umfassen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Aspekte, Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den Figuren, wobei:
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1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Reichweitenkennzeichnungssystems für ein Fahrzeug zeigt;
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2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Reichweitenkennzeichnung für ein Fahrzeug darstellt;
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3 eine schematische Ansicht einer Reichweitenkennzeichnung gemäß einem Ausführungsbeispiel ist;
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4 eine schematische Ansicht einer Kartendarstellung mit korrigierter Reichweitenkennzeichnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist;
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5 eine schematische Ansicht einer Kartendarstellung mit verbesserter Reichweitenkennzeichnung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung zeigt; und
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6 einen vergrößerten Ausschnitt der schematischen Ansicht der 5 zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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Die vorliegende Offenbarung wird anhand von schematischen Blockdiagrammen und Ablaufdiagrammen erläutert. Die diesen Diagrammen zugrunde liegende technische Lehre kann sowohl in Hardware als auch Software oder einer Kombination aus Hardware und Software implementiert werden. Dazu zählen auch digitale Signalprozessoren (DSP), anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASIC) und andere Schalt- oder Rechenkomponenten.
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Die 1 stellt eine Übersicht schematischer Komponenten, Einrichtungen und/oder Systeme dar, mit denen die vorliegende Offenbarung implementiert werden kann. Die dargestellten Komponenten dienen der Reichweitenbestimmung und Reichweitenkennzeichnung. Sie umfassen ein Reichweitenkennzeichnungssystem 10. Dieses kann in einem Kraftfahrzeug, das einen Antrieb und einen Antriebsenergiespeicher aufweist, wie zum Beispiel ein PKW, Motorrad, Omnibus, und LKW, oder auch Zug, Boot oder Schiff, eingebaut oder integriert sein. Bei dem Fahrzeug könnte es sich auch um ein Fahrrad mit elektrischer Unterstützung oder elektrischem Antrieb, ein sogenanntes E-Bike, handeln. Im weiteren Verlauf werden die Reichweitenbestimmungseinrichtung sowie weitere Komponenten beispielhaft an einem PKW beschrieben. Für einen Fachmann ist es jedoch ersichtlich, wie die vorliegende Offenbarung in einem anderen der oben genannten Fahrzeuge implementiert werden kann.
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Das Reichweitenkennzeichnungssystem 10 weist mehrere Schnittstellen auf. Dabei kann es sich um analoge Schnittstellen oder digitale Datenschnittstellen handeln, die für die nachfolgenden Zwecke geeignet sind. Eine Schnittstelle im Sinne der vorliegenden Offenbarung kann durch eine Hardware-Schnittstelle realisiert sein. Ebenso ist aber auch eine Implementierung einer Schnittstelle durch ausführbaren Code bzw. Software, aber auch eine Kombination aus Hardware und Software möglich.
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Eine erste Schnittstelle 20 ist geeignet, Daten abzurufen, die einen Antriebsenergievorrat des Fahrzeugs widerspiegeln. Die Schnittstelle 20 kann jedoch auch so eingerichtet sein, dass sie direkt an das Ausgangssignals eines Antriebsenergievorratssensors 25 gekoppelt ist. Dieses Ausgangssignal wird dann durch eine weitere Komponente in Daten umgewandelt, die einen Antriebsenergievorrat repräsentieren.
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Der Antriebsenergievorratssensor 25 kann beispielsweise ein Kraftstoffmengensensor sein, der den Kraftstoffvorrat, also den Antriebsenergievorrat, des Fahrzeugs ermittelt. Je nach Kraftstoff kann es sich dabei um einen Füllstandsmesser eines Kraftstofftanks handeln. Weitere beispielhafte Antriebsenergievorratssensoren 25 sind Gewichtssensoren, die das Gewicht eines Kraftstofftanks messen, Drucksensoren, die den Druck in einem Tank für gasförmigen Kraftstoff messen, sowie jeder weitere Sensor, der es ermöglicht, die Restkraftstoffmenge eines Fahrzeugs zu bestimmen.
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Der Antriebsenergievorratssensor 25 verfügt über eine Ausgabeschnittstelle (nicht gezeigt), die mit der Schnittstelle 20 gekoppelt werden kann, um Daten zu übertragen. Alternativ hierzu wird der Antriebsenergievorratssensor 25 direkt mit der Schnittstelle 20 verbunden. In solch einem Fall werden nicht Daten zwischen dem Sensor 25 und der Schnittstelle 20 ausgetauscht, sondern die Schnittstelle 20 ist in der Lage, das Sensorsignal direkt abzugreifen.
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Der Antriebsenergievorratssensor 25 kann auch ein Batterieladezustandssensor sein, mit dem ein Batterieladezustand ermittelt wird, der den Antriebsenergievorrat darstellt. Auch bei dem Batterieladezustandssensor können entweder über eine Ausgabeschnittstelle Daten an die Schnittstelle 20 übertragen werden, die den Batterieladezustand repräsentieren. Alternativ hierzu kann aber auch eine Ladespannung der Batterie oder Batterien an die Schnittstelle 20 angelegt werden, so dass der Batterieladezustand ermittelt werden kann.
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Das Reichweitenkennzeichnungssystem 10 umfasst ferner eine zweite Schnittstelle 30 zum Abrufen von Verkehrsnetzinformationen. Die Verkehrsnetzinformationen können beispielsweise in einem Speicher, wie einer Festplatte, CD-ROM, DVD, SSD oder anderem Speichermedium, gespeichert sein. Die gespeicherten Verkehrsnetzinformationen umfassen Informationen, die sich zur Darstellung eines Verkehrsnetzes eignen. Die Verkehrsnetzinformationen können auch Informationen umfassen, die zur Berechnung von Routen verwendet werden können. Dabei handelt es sich teilweise um gleiche Daten wie zur Darstellung eines Verkehrsnetzes. Jedoch sind sie für die Berechnung von Routen im Verkehrsnetz oder andere Berechnungen auf Basis des Verkehrsnetzes optimiert. Die unterschiedlichen Daten können gemeinsam oder getrennt voneinander gespeichert werden. Zum Beispiel können in dem Speicher 35 eine einzige bzw. zwei oder mehr Dateien oder Datenbanken für unterschiedliche Verkehrsnetzdaten angelegt sein. Solche Daten sind aus Navigationssystemen als sogenannte Kartendaten bekannt.
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Die Verkehrsnetzschnittstelle 30 kann beispielsweise durch eine Datenkabelverbindung umgesetzt sein. Alternativ hierzu kann es sich auch um eine Schnittstelle zum Einlegen eines Speichermediums, wie einer CD-ROM, DVD oder Speicherkarte, handeln.
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Das Reichweitenkennzeichnungssystem 10 weist zudem eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 50 auf. An diese kann eine Eingabe (oder Eingabeeinrichtung) 80 angeschlossen sein, mit der Werte oder Parameter in das System eingegeben werden können. Zudem ist eine Anzeige (oder Anzeigeeinrichtung) 70 und/oder ein Lautsprecher 75 an die Schnittstelle 50 angeschlossen. Diese dienen der Ausgabe von Daten, Kennzeichnungen, Informationen und/oder Hinweisen.
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In einer weiteren Implementierung umfasst das Reichweitenkennzeichnungssystem 10 eine Positionsschnittstelle 60. Diese Schnittstelle 60 dient dem Übertragen von Signalen oder Daten, die eine Position der Reichweitenbestimmungseinrichtung bzw. des Fahrzeugs repräsentieren.
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Die beiden Schnittstellen 20 und 30 sowie die beiden weiteren Schnittstellen 50 und 60 können als kabelgebundene oder kabellose Schnittstellen ausgebildet sein. Sie können auch durch eine universelle Schnittstelle implementiert sein, die das Anschließen aller hier beschriebenen Komponenten ermöglicht.
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Alle Schnittstellen sind mit einem Prozessorsystem gekoppelt, das wenigstens einen Prozessor 40 umfasst. Diese Kopplung kann z. B. durch einen Bus oder andere Datenübermittlungsleitung implementiert sein. Der Prozessor 40 ist dazu eingerichtet, Daten oder andere Signale von den Schnittstellen 20, 30, 50 und 60 zu empfangen bzw. abzurufen. Ferner ist der Prozessor 40 in der Lage berechnete und/oder ermittelte Daten an die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 50 zu leiten. Dies kann ebenfalls durch einen Bus oder eine andere Datenübermittlungsleitung implementiert sein. Eine weitere Ausgestaltung sieht zusätzlich die Übertragung von Daten an die Schnittstelle 30 zur Speicherung in dem Speicher 35 vor.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise des Reichweitenkennzeichnungssystems 10, und insbesondere die des Prozessors 40, anhand der 1 und 2 näher erläutert. Dabei stellt 2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Reichweitenkennzeichnung für ein Fahrzeug dar. Dieses Verfahren kann durch den Prozessor 40 anhand entsprechender Instruktionen, Programm-Code und/oder Software ausgeführt werden.
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Zunächst kann bei Einschalten des Reichweitenkennzeichnungssystems 10 der Prozessor 40 einen Kartenausschnitt auf der Anzeige 70 anzeigen. Der Prozessor 40 ist außerdem in der Lage, optional eine generelle Reichweite des Fahrzeugs um dessen aktuelle Position herum oder um einen eingegebenen Ausgangspunkt herum anzuzeigen.
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Dazu greift der Prozessor 40 auf voreingestellte Informationen und/oder den Antriebsenergievorrat (von dem Antriebsenergievorratssensor 25) zu. Basierend auf dem ermittelten Antriebsenergievorrat berechnet der Prozessor 40 eine Reichweite des Fahrzeugs. Diese ist abhängig von einem voreingestellten Durchschnittsenergieverbrauch, welcher zum Beispiel anhand vorheriger Fahrten ermittelt und gespeichert wird. Für die Reichweitenermittlung kann der Prozessor 40 optional weitere Bedingungen berücksichtigen. Beispielsweise ist bei Elektrofahrzeugen die Reichweite auch von der Außentemperatur oder der Tageszeit abhängig. Diese beeinflussen die Batterieleistung bzw. die Entlademöglichkeit, zum Beispiel bei starker Kälte oder durch den Betrieb von Lampen in der Nacht. Somit kann der Prozessor 40 auch Daten oder Signale von weiteren Sensoren (nicht dargestellt), wie Außenthermometer, Batterietemperatur, Uhr etc., empfangen und verarbeiten. Alternativ oder zusätzlich kann der Prozessor 40 auch Erfahrungswerte von vorherigen Fahrten berücksichtigen. Bei den Erfahrungswerten handelt es sich um Daten, die z. B. das Entladeverhalten der Batterie oder auch den Kraftstoffverbrauch widerspiegeln. Solche Bedingungen und Daten können durch den Prozessor in dem Speicher 35 oder einem anderen nicht-flüchtigen Speicher (nicht gezeigt) abgelegt und wieder abgerufen werden.
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Für die Reichweitenermittlung wird zunächst die Länge einer möglichen Restfahrtstrecke aus dem Antriebsenergievorrat, dem Durchschnittsverbrauch und den oben genannten Bedingungen berechnet.
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Für die weitere Berechnung bedient sich der Prozessor 40 der Verkehrsnetzinformationen in dem Speicher 35. Diese umfassen Daten, die das Verkehrsnetz abstrakt in Form von Kacheln widerspiegeln. Diese Kacheldaten können in einer gesonderten Datei oder Datenbank abgelegt sein. Jede Kachel oder Kartenbereich wird durch Kanten definiert. Die Verkehrsnetzinformationen umfassen ferner Daten, die die Durchfahrungsmöglichkeit(en) von Kante zu Kante und die dafür notwendigen Fahrtparameter umfassen. Zu den Fahrtparametern gehören beispielsweise Strecke, Steigung, Straßen- oder Wegeklasse, Zahl der Spuren, mautpflichtige Strecken, Fähre und ähnliches jeweils pro mögliche Fahrtrichtung. Weiterhin ist jede Kachel durch einen eindeutigen Identifikationswert oder -nummer (ID) gekennzeichnet. Für jede Kachel werden auch die IDs der angrenzenden Kacheln gespeichert.
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Der Prozessor 40 ist somit in der Lage, mit Hilfe der Kachel-IDs und der zugehörigen Fahrtparameter sternförmig von dem Ausgangspunkt aus aneinandergrenzende Kacheln zu identifizieren. Durch diese Identifizierung kann der Prozessor 40 ein sternförmiges Netz von Kacheln ausgehend vom Ausgangspunkt ermitteln. Jedem Arm bzw. Ast dieses Netzes können dabei bestimmte Kosten zugerechnet werden. Diese Kosten werden von den entsprechenden Fahrtparametern jeder Kachel eines Arms abgeleitet bzw. berechnet und aufsummiert. Die Identifizierung dieser Netzstruktur aus Kacheln entspricht einem ersten Algorithmus zur Berechnung der Reichweite.
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Optional kann bei der Identifizierung des sternförmigen Netzes eine erste, vorgegebene Randbedingung berücksichtigt werden. Die Randbedingung dient dabei der Eingrenzung auf bestimmte Kacheln, die bestimmte Bedingungen erfüllen. Der Prozessor 40 kann beispielsweise die Randbedingung ”energieeffizienteste Route” zur Berechnung der generellen Reichweite verwenden. Alternativ kann der Prozessor 40 auch die Randbedingung verwenden, die vor dem letzten Ausschalten des Systems zur Reichweitenberechnung verwendet wurde.
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Der Ausgangspunkt wird durch die Eingabe 80 und über die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 50 eingegeben. Alternativ oder unterstützend wird der Ausgangspunkt durch eine weitere Komponente ermittelt und über eine Schnittstelle an die Reichweitenbestimmungseinrichtung 10 und insbesondere an den Prozessor 40 übertragen. Beispielsweise kann der Ausgangspunkt durch eine Positionsbestimmungseinrichtung 65, wie einen GPS-Sensor oder eine GPS-basierte Positionsberechnungskomponente, ermittelt und an den Prozessor 40 übertragen werden.
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Der Prozessor 40 ermittelt vom Ausgangspunkt aus alle Kachel-IDs, in denen die Reichweite des Fahrzeugs erreicht ist. Dies kann über die vorher berechnete Restfahrtstreckenlänge, wie zum Beispiel 500 km Reichweite, durchgeführt werden. Die Kachel(n), in der/denen diese Reichweite erreicht ist, wird gespeichert oder indiziert. Alternativ ermittelt der Prozessor die letzte Kachel, die noch vollständig durchfahren werden kann.
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Alternativ kann zur Ermittlung der Reichweite auch der durchschnittliche Energieverbrauch des Fahrzeugs verwendet werden. Durch Berechnung des Energieverbrauchs auf jedem der sich sternförmig ausbreitenden Arme (d. h. der Route) im Kachelnetz und einen Abgleich mit dem Antriebsenergievorrat lässt sich ermitteln, wo entlang jeder Route der Antriebsenergievorrat zu Ende geht. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn zu jeder Durchfahrungsmöglichkeit einer Kachel Referenzverbrauchswerte oder andere Parameter, wie Strecke, Steigung, Höhenunterschied, maximal mögliche Geschwindigkeit etc., gespeichert sind. Damit kann der Prozessor 40 den Antriebsenergieverbrauch auf jeder Kachel berechnen.
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Zur Anzeige der generellen Reichweite kann ein Polygon basierend auf dem oben beschriebenen Kachelalgorithmus angezeigt werden. Dafür werden die Außenkannten aller Kacheln, die die Reichweite widerspiegeln, verbunden. Eine Außenkante ist die Kante einer Kachel, die vom Ausgangspunkt am weitesten entfernt ist.
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In einer alternativen Implementierung wird der Dijkstra-Algorithmus oder ein Derivat davon zur Reichweitenermittlung verwendet. Es kann aber auch jeder weitere Algorithmus verwendet werden, der bestimmte Routen, Pfade oder Wegstrecken ermitteln kann. Dabei können auch, wie oben zu der Variante mit Kacheln beschrieben wurde, Randbedingungen berücksichtigt werden. Der Prozessor 40 verwendet die Verkehrsnetzinformationen aus dem Speicher 35, um von einem Ausgangspunkt aus mögliche Verkehrsnetzpfade zu bestimmen, die mit dem ermittelten Antriebsenergievorrat zurückgelegt werden können.
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Der Prozessor 40 ermittelt basierend auf den Verkehrsnetzinformationen und gegebenenfalls mittels vorgegebener Randbedingungen Verkehrsnetzwege oder Verkehrsnetzrouten von dem Ausgangspunkt aus zu potentiellen Zielen um den Ausgangspunkt herum. Zum Beispiel können als Randbedingung die schnellsten Routen (schnellsten Straßenklassen) von dem Ausgangspunkt aus ermittelt werden. Dabei werden diese Routen sternförmig und gemäß des Algorithmus vom Ausgangspunkt aus ermittelt. Aufgrund der in den Verkehrsnetzinformationen enthaltenen Daten, wie zum Beispiel der Strecke, Straßenklasse und/oder Steigung, wird die Reichweite des Fahrzeugs auf jeder dieser schnellsten Routen berechnet. Dabei kann der durchschnittliche Energieverbrauch des Fahrzeugs ebenfalls eine weitere Randbedingung darstellen. Durch einen Abgleich mit dem Energieverbrauch auf jeder der sich sternförmig ausbreitenden Routen mit dem ermittelten Antriebsenergievorrat des Fahrzeugs lässt sich ermitteln, wo entlang jeder Route der Antriebsenergievorrat zu Ende geht, also das potentielle Ziel erreicht ist.
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Bei dieser Berechnung der Reichweite bzw. Ermittlung von hypothetischen Zielpunkten um den Ausgangspunkt herum wird ein Polygon entlang dieser Zielpunkte gebildet, das auf der Kartenansicht bzw. dem dargestellten Verkehrsnetz angezeigt wird.
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Nach dem Einschalten und gegebenenfalls nach Anzeigen des oben beschriebenen Kartenausschnitts und genereller Reichweite wird in einem ersten Schritt 100 durch den Prozessor 40 eine erste Route von dem Ausgangspunkt zu einem Zielpunkt berechnet.
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Die Eingabe oder Bestimmung eines Zielpunktes sind von üblichen Navigationssystemen bekannt. Beispielsweise kann der Benutzer oder Fahrer über die Eingabe 80 einen Zielpunkt bestimmen. Die Eingabedaten werden dabei über die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 50 an den Prozessor 40 übertragen.
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Der Zielpunkt wird üblicherweise durch einen Benutzer mittels der Eingabe 80 eingegeben werden. Die Zielpunktbestimmung kann auch durch die Eingabe einer Adresse oder eines Punktes in dem Verkehrsnetz erfolgen. Beispielhaft kann auch eine Liste mit bereits eingegebenen Zielen oder eine Liste mit bevorzugten Adressen aufgerufen werden und ein Ziel bzw. Adresse aus solch einer Liste abgerufen werden. Die Zielpunktbestimmung kann auch mittels Koordinaten erfolgen.
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Alternativ oder unterstützend wird der Zielpunkt durch die Reichweitenbestimmungseinrichtung selbst bestimmt. Dies erfolgt durch ein zuletzt angesteuertes Ziel oder das Ziel einer noch fortzusetzenden Route. Beispielsweise kann der Zielpunkt in dem Speicher 35 oder einer in der Einrichtung 10 integrierten Speichereinrichtung (nicht gezeigt) gespeichert werden. Alternativ hierzu kann der Zielpunkt auch durch eine entsprechende Schnittstelle (nicht gezeigt) von einer anderen Komponente zu der Reichweitenkennzeichnungseinrichtung 10 bzw. dem Prozessor 40 übertragen werden. Diese Komponente kann eine Fahrzeugkomponente sein oder auch eine benutzerspezifische Komponente, wie zum Beispiel ein Mobiltelefon, aus dessen Kontaktdaten der Benutzer eine Adresse auswählt und an die Reichweitenbestimmungseinrichtung 10 übermittelt.
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Optional verwendet der Prozessor 40 einen ersten Algorithmus und eine oder mehrere erste Randbedingungen, um die erste Route von dem Ausgangspunkt zu dem Zielpunkt zu berechnen. Der Prozessor 40 bedient sich eines geeigneten Algorithmus, der auf bestimmten Randbedingungen beruht. Solch ein Algorithmus kann beispielsweise der Dijkstra-Algorithmus sein. Es kann aber auch jeder weitere Algorithmus verwendet werden, der bestimmte Routen, Pfade oder Wegstrecken anhand von Randbedingungen ermitteln kann.
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Weiter kann es sich bei der Randbedingung um eine von dem Fahrer ausgewählte Randbedingung handeln. Zum Beispiel kann der Fahrer bzw. Benutzer die ”schnellste Route” oder die Randbedingung ”Autobahnen immer bevorzugen” wählen. Zu den Randbedingungen zählt neben dem Ermitteln einer ”schnellsten Route” zwischen zwei Punkten auch: ”kürzeste Route”, ”energieoptimierte Route”, ”verbrauchseffizienteste Route”, das Vermeiden oder Bevorzugung kleiner Straßen oder großer Straßen (abhängig von der Zahl der Fahrspuren pro Fahrtrichtung), die Vermeidung/Bevorzugung von bestimmten Wegeklassen, wie Autobahnen, Mautstrecken, Fähren etc., sowie eine Gewichtung dieser Bedingungen.
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Zur Berechnung von Routen ruft der Prozessor 40 ferner Verkehrsnetzinformationen von dem Speichermedium 35 ab. Ein solches Abrufen der Verkehrsnetzinformationen erfolgt über die Schnittstelle 30.
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Nach dem Berechnen der ersten Route kann der Prozessor 40 optional über die Ausgabeschnittstelle 50 auf der Anzeige 70 einen Kartenausschnitt sowie die berechnete erste Route darauf anzeigen. Dabei kann die bereits angezeigte generelle Reichweite weiterhin angezeigt bleiben. Sollte der Kartenausschnitt zur Anzeige der Route optimiert sein, d. h. an ihre Größe angepasst sein, wird die generelle Reichweite nur angezeigt, wenn sie auch in diesem Kartenausschnitt verläuft.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird nun durch den Prozessor 40 in einem weiteren Schritt 105 eine zweite Route berechnet. Die zweite Route erstreckt sich ebenfalls von dem Ausgangspunkt zu dem Zielpunkt. Im Unterschied zu der ersten Route, wird hier nicht auf die vom Fahrer bzw. Benutzer gewählte Randbedingung abgestellt. Es handelt sich vielmehr um eine Referenzroute, um die weiteren Verfahrensschritte durchzuführen.
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Bei der Berechnung der zweiten Route kann derselbe Algorithmus verwendet werden wie zur Berechnung der ersten Route. Beispielsweise kann der Dijkstra-Algorithmus verwendet werden. Alternativ kann aber auch ein anderer Algorithmus Einsatz finden, der bestimmte Routen, Pfade oder Wegstrecken anhand von Randbedingungen ermittelt.
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Findet derselbe Algorithmus Einsatz, unterscheiden sich zumindest die Randbedingung oder Randbedingungen, die zur Berechnung der ersten Route eingesetzt werden, von denen, die zur Berechnung der zweiten Route eingesetzt werden. Bei Verwendung unterschiedlicher Algorithmen, können auch gleiche Randbedingungen durch die unterschiedlichen Algorithmen eingesetzt werden.
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Beispielsweise kann die erste Route auf der Randbedingung ”schnellste Route” berechnet worden sein. Die zweite Route kann dann auf einer anderen Randbedingung, wie zum Beispiel ”kürzeste Route” oder ”verbrauchseffizienteste Route”, berechnet werden. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass andere Kombinationen von Randbedingungen zur Berechnung der ersten und zweiten Route möglich sind.
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Nach dem Berechnen der zweiten Route kann der Prozessor 40 wieder optional über die Ausgabeschnittstelle 50 auf der Anzeige 70 einen Kartenausschnitt sowie die berechnete zweite Route darauf anzeigen (sofern nicht dieselbe Streckenführung wie die erste Route). Solch eine Anzeige ist beispielhaft in der 3 gezeigt. 3 zeigt als umlaufende Linie die generelle Reichweite 230 eines Fahrzeugs um eine Fahrzeugposition bzw. der Ausgangspunkt 210 herum als Polygon. Außerdem sind die Fahrzeugposition bzw. der Ausgangspunkt 210, der Zielpunkt 215 sowie die beiden berechneten Routen 220 und 225 dargestellt.
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In einem weiteren Schritt 110 ermittelt der Prozessor 40 eine erste Kennzahl für die erste Route. Diese Kennzahl kann eine Streckenlänge der ersten Route sein. Diese wird durch den Prozessor 40 aus den Verkehrsnetzinformationen und der berechneten Route ermittelt. Sie kann aber bereits bei der Routenberechnung ermittelt und gespeichert worden sein.
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Alternativ ist die erste Kennzahl ein erster Energieverbrauch für die erste Route. Dabei greift der Prozessor 40 auf Daten aus den Verkehrsnetzinformationen des Speichers 35 zu. Beispielsweise kann der Prozessor 40 den Energieverbrauch anhand eines möglichen Durchschnittsverbrauchs auf allen Teilabschnitten der Route aufsummieren. Ebenso kann der Prozessor auch einen allgemeinen Durchschnittsverbrauch über die gesamte Strecke der Route anwenden und so zu dem Energieverbrauch der Route gelangen. Diese Variante ist nicht so rechenintensiv, da keine einzelnen Verbrauchswerte für einzelne Teilstücke der Route berechnet werden müssen.
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Auf jeden Fall ist der jeweilige Durchschnittsverbrauch auch abhängig von dem gewählten Algorithmus oder der gewählten Randbedingung. So ist beispielsweise bei der Randbedingung ”schnellste Route” ein höherer Durchschnittsverbrauch heranzuziehen als bei der ”verbrauchseffizientesten Route”. Es können den einzelnen Randbedingungen bestimmte Durchschnittsverbrauchwerte zugeordnet sein, die dann bei der Berechnung des Verbrauchs entsprechend herangezogen werden.
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Zusätzlich kann auch das Fahrverhalten des Benutzers oder Fahrers Einfluss auf die Ermittlung des Energieverbrauchs haben. Wenn die Möglichkeit besteht, dass der Prozessor 40 benutzerspezifische Informationen zu verschiedenen Benutzern oder Fahrern speichern kann, steht auch ein benutzerspezifisches Fahrverhalten zur Ermittlung des Energieverbrauchs zur Verfügung. Ein Beispiel einer benutzerspezifischen Information ist das Schaltverhalten des Fahrers beim Beschleunigen, also ob er früh in den nächst-höheren Gang schaltet oder erst spät.
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In einem Schritt 115 ermittelt der Prozessor 40 eine zweite Kennzahl für die zweite Route. Diese Kennzahl kann eine Streckenlänge der zweiten Route sein. Diese wird durch den Prozessor 40 aus den Verkehrsnetzinformationen und der berechneten Route ermittelt. Sie kann aber ebenso bereits bei der Routenberechnung ermittelt und gespeichert worden sein.
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Alternativ ist die zweite Kennzahl ein zweiter Energieverbrauch für die zweite Route. Dies erfolgt nach den gleichen Kriterien wie bei der Berechnung des ersten Verbrauchs. Aufgrund der unterschiedlichen Streckenführung und/oder eingesetzten Algorithmen bzw. Randbedingungen ergibt sich allerdings ein anderer Verbrauchswert als für den ersten Verbrauch, d. h. den der ersten Route.
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Als weiterer Verfahrensschritt 120 wird durch den Prozessor 40 eine Reichweite des Fahrzeugs in alle Richtungen berechnet. Da diese Reichweite im Vergleich zu der oben beschriebenen generellen Reichweite eine Anpassung erfährt, wird sie in der vorliegenden Offenbarung auch ”angepasste Reichweite” genannt. Die Berechnung der Reichweite erfolgt unter Berücksichtigung der ersten Kennzahl und der zweiten Kennzahl für die erste bzw. zweite Route. Dadurch wird die Reichweite des Fahrzeugs besser an die gewählte Route zwischen Ausgangspunkt und Zielpunkt angepasst und der Fahrer erhält nicht nur eine Angabe über die generelle Reichweite, also eine rein hypothetische Reichweite, des Fahrzeugs.
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Bei konventionellen Navigationssystemen wird eine Reichweite mit demselben Algorithmus und derselben Randbedingung berechnet, wie sie bei der Routenberechnung eingesetzt werden. Wie zum Hintergrund der vorliegenden Offenbarung beschrieben, kann der Benutzer die Randbedingung, wie zum Beispiel die Fahrweise, einstellen. Dadurch lässt sich die Reichweite an das Benutzerverhalten anpassen. Solch eine Reichweitenermittlung hat jedoch den Nachteil, dass weder die Streckenführung noch die tatsächliche Fahrweise des Benutzers bzw. Fahrers berücksichtigt werden. Dem Fahrer bzw. Benutzer kann somit möglicherweise eine Reichweite vermittelt werden, durch die der Zielpunkt problemlos erreichbar scheint. In Wirklichkeit geht aber der Energievorrat auf der vom Fahrer gewählten Route und aufgrund der tatsächlichen Fahrweise zu Ende.
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Die vorliegende Offenbarung berücksichtigt deshalb ein ”Delta” zwischen der ersten Kennzahl und der zweiten Kennzahl.
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Wenn es sich bei der Kennzahl um die Streckenlängen der ersten und der zweiten Route handelt, können diese ins Verhältnis gesetzt werden. Dies wird nachfolgend auch als ”Streckendelta” bezeichnet.
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Auch wenn der Energieverbrauch als Kennzahl verwendet wird, wird ein Verhältnis des ersten Energieverbrauchs zu dem zweiten Energieverbrauch ermittelt. Für den Fall, dass bei der Berechnung des ersten und des zweiten Verbrauchs jeweils nur ein einzelner Durchschnittsverbrauch für die gesamte Strecke angesetzt wurde, werden auch nur diese Durchschnittsverbrauchswerte ins Verhältnis gesetzt.
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Gemäß einer anderen Implementierung ist jeder Randbedingung ein bestimmter Durchschnittsverbrauch zu geordnet, unabhängig von den Verkehrsnetzinformationen. Diese Durchschnittswerte können auch ins Verhältnis gesetzt werden.
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Da jeweils der Energieverbrauch berücksichtigt wird, wird nachfolgend von einem ”Energiedelta” gesprochen.
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Das ”Streckendelta” oder ”Energiedelta” wird durch den Prozessor 40 verwendet, um die Reichweite des Fahrzeugs anzupassen, d. h. neu zu berechnen oder die bestehenden Reichweiteninformationen zu verändern. Dabei wird ein neues Polygon um den Ausgangspunkt weder auf Basis des ersten Energieverbrauchs noch des zweiten Energieverbrauchs ermittelt, sondern auf Basis des ”Streckendeltas” oder ”Energiedeltas”.
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Der Antriebsenergievorrat wird beispielsweise mit dem entsprechenden Delta multipliziert. Ebenso können auch die Reichweitenstrecke (”Der Antriebsenergievorrat reicht noch für ... km.”) oder die Durchschnittsverbrauchswerte für Streckenabschnitte im Verkehrsnetz mit dem Delta multipliziert werden. Daher wird auch im nachfolgenden von einem ”Straffaktor” gesprochen.
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Nach der erneuten Berechnung der Reichweite zeigt der Prozessor 40 in einem Schritt 125 eine Verkehrsnetzkarte und eine angepasste Reichweitenkennzeichnung an, die die angepasste Reichweite des Fahrzeugs in der Verkehrsnetzkarte hervorhebt. Dazu werden durch den Prozessor 40 Anzeigedaten über die Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 50 zu der Anzeige 70 übermittelt.
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Alternativ kann die Ausgabeschnittstelle 50 die Verkehrsnetzinformationen aus dem Speicher 35 für einen bestimmten Kartenausschnitt auslesen, so dass sie auf der Anzeige 70 ausgegeben werden können. Die Ausgabe erfolgt demnach autark. Sie kann aber auch unter Steuerung durch den Prozessor 40 erfolgen. Die Verkehrsnetzinformationen aus dem Speicher 35 können auch zunächst für die Anzeige 70 optimiert oder aufbereitet werden.
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Die Anzeige 70 gibt somit einen Kartenausschnitt auf einem Bildschirm oder Display aus. Innerhalb des angezeigten Kartenausschnitts beziehungsweise des angezeigten Verkehrsnetzes wird die durch den Prozessor 40 berechnete, angepasste Reichweite des Fahrzeugs hervorgehoben. Die Hervorhebung kann zum Beispiel durch eine unterschiedliche grafische Darstellung des Verkehrsnetzes stattfinden. Bei der oben beschriebenen Ermittlung von hypothetischen Zielpunkten werden diese auf der Kartenansicht bzw. dem dargestellten Verkehrsnetz als Polygon dargestellt.
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Solch eine Anzeige ist beispielhaft in 4 dargestellt. 4 zeigt als umlaufende Linie die angepasste Reichweite 330 eines Fahrzeugs um eine Fahrzeugposition 210 herum. In einer anderen Ausführungsform kann das dargestellte Verkehrsnetz innerhalb der Reichweite normal dargestellt werden, während es außerhalb der Reichweite (oder des Reichweitenpolygons) grau oder durch abgeschwächte Farben dargestellt ist.
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Aufgrund der Berücksichtigung der ersten und der zweiten Kennzahl bei der Berechnung der angepassten Reichweite des Fahrzeugs wird diese genauer ermittelt. Sie ist nämlich nicht nur auf die ausgewählte Route zwischen Ausgangspunkt und Zielpunkt gerichtet, sondern berücksichtigt auch verschiedene routenspezifische Unterschiede oder verschiedene Energieverbrauchswerte. Beispielsweise kann die Ermittlung eines Verhältnisses zwischen erstem Energieverbrauch und zweitem Energieverbrauch ergeben, dass die Reichweitenkennzeichnung aufgrund eines höheren Energieverbrauchs auf der gewählten ersten Route verkleinert werden muss. In diesem Fall wird die Größe der Reichweitenkennzeichnung (zum Beispiel das Polygon) reduziert. Dadurch wird dem Fahrer eine pessimistischere Angabe über die zu erzielende Reichweite vermittelt.
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Zur Verdeutlichung wird hier auf die 3 und 4 verwiesen, die eine konventionell ermittelte Reichweite (3) und eine gemäß der vorliegenden Offenbarung angepasste Reichweite (4) um die Fahrzeugposition herum darstellen.
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Anhand dieser Figuren wird ein Beispiel einer Implementierung beschrieben. Dazu wird die generelle Reichweite 230 des Fahrzeugs anhand eines Algorithmus mit einer bestimmten Randbedingung ermittelt. Wie oben beschrieben, kann es sich um eine voreingestellte Randbedingung handeln. Es wird nun angenommen, dass die Berechnung des ersten Energieverbrauchs, also der Verbrauch auf der ersten Route 220, einen Verbrauch von 50 Liter Benzin oder 100 kWh ergibt. Der zweite Energieverbrauch, beispielsweise auf der energieeffizientesten Route 225, wurde mit nur 25 Liter oder 50 kWh ermittelt. Der Prozessor 40 berechnet nun ein Verhältnis zwischen dem Verbrauch auf der zweiten Route 225 und dem Verbrauch auf der ersten Route 220. Der dadurch ermittelte Wert von 0,5 dient nun zur Anpassung der Reichweite.
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Gemäß einer anderen Implementierung ist jeder Randbedingung ein bestimmter Durchschnittsverbrauch zu geordnet, unabhängig von den Verkehrsnetzinformationen. Zum Beispiel 10 Liter pro 100 km oder 20 kWh pro 100 km für die ”schnellste Route” und 5 Liter pro 100 km bzw. 10 kWh pro 100 km für die ”energieeffizienteste Route”. Diese Durchschnittswerte können nun einfach ins Verhältnis gesetzt werden.
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In beiden Implementierungen wird nun der Verhältniswert (hier 0,5) zur Anpassung der Reichweitenberechnung angesetzt. Je nach Berechnung der Reichweite kann nun der Antriebsenergievorrat oder der dabei eingesetzte Durchschnittsverbrauch mit 0,5 multipliziert werden. Ebenso kann auch die Restreichweite des Fahrzeugs mit 0,5 multipliziert werden. Wird die Reichweite durch Aufsummieren der Verbrauchswerte einzelner Teilstrecken (Kacheln oder von Knoten zu Knoten) im Verkehrsnetz berechnet, sind diese Verbrauchswerte jeweils mit dem Faktor 0,5 zu beaufschlagen.
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Die so angepasste Reichweite 330 ist in 4 entsprechend dargestellt. Wie es leicht erkennbar ist, ist die angepasste Reichweite 330 ungefähr halb so groß wie die ursprünglich ermittelte Reichweite 230. Dadurch wird dem Fahrer der Nachteil des ungünstigeren Verbrauchs auf seiner gewählten Route angezeigt.
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Alternativ oder zusätzlich ermittelt der Prozessor 40 eine Vielzahl von Reichweiten um den Ausgangspunkt herum. Jede der Vielzahl dieser Reichweiten kann zum Beispiel auf einer unterschiedlichen Randbedingung beruhen. Der Prozessor 40 kann dann in der Verkehrsnetzkarte eine entsprechende Vielzahl von Reichweitenkennzeichnungen anzeigen, die die unterschiedlichen Reichweiten des Fahrzeugs hervorhebt.
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Der Benutzer oder Fahrer erhält somit Informationen darüber, dass die Reichweite des Fahrzeugs nicht an ein bestimmtes Polygon geknüpft ist, sondern in einem bestimmten Bereich zwischen dem innersten und dem äußersten Polygon liegen wird. Dem Fahrer wird somit bewusst, dass aufgrund unterschiedlicher Randbedingungen zur Routenberechnung, aber auch durch entsprechendes Fahrverhalten, die Reichweite des Fahrzeugs variiert.
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Wieder mit Bezug auf die 2 umfasst die vorliegende Offenbarung eine weitere Verbesserung der Reichweitenkennzeichnung. In einem weiteren Schritt 130 wird dazu ein dritter Energieverbrauch des Fahrzeugs ermittelt. Der dritte Energieverbrauch betrifft dabei eine Teilstrecke der ersten Route von dem Ausgangspunkt bis zu einem auf der ersten Route liegenden Punkt. An diesem auf der ersten Route liegenden Punkt ist nämlich die berechnete, angepasste Reichweite erreicht. Mit anderen Worten handelt es sich um den Schnittpunkt der angepassten Reichweite 330 (4) und der ersten Route 220 (4).
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Der dritte Energieverbrauch berücksichtigt gegebenenfalls die Randbedingung(en), die zur Routenberechnung herangezogen wurde, aber auch die Verkehrsnetzinformationen. Somit wird ein realistischerer Verbrauchswert für die erste Route ermittelt als bei der Reichweitenermittlung mit dem ”Straffaktor”. Wie in 4 gezeigt, liegt die tatsächliche maximale Reichweite auf der ersten Route an dem Punkt 240. Dieser liegt außerhalb der angepassten Reichweitenkennzeichnung 330. Um einem Benutzer oder Fahrer nicht falsche Informationen anzuzeigen oder durch unterschiedliche Aussagen auf der Anzeige nicht zu verwirren, wird gemäß der vorliegenden Offenbarung eine korrigierte Reichweite des Fahrzeugs unter Berücksichtigung des ersten Energieverbrauchs und des dritten Energieverbrauchs in Schritt 140 berechnet.
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In dem oben aufgeführten Beispiel würde der Reichweitenpunkt 240 auf der ersten Route nur dann mit dem Schnittpunkt der ersten Route 220 und der angepassten Reichweite 330 übereinstimmen, wenn die erste Route auf jedem Teilsegment nur halb so effizient wäre. In Wirklichkeit entspricht die Effizienz und somit der Verbrauch auf den Teilsegmenten der ersten Route nicht exakt dem ermittelten ersten Verbrauch multipliziert mit dem ”Straffaktor”. Der tatsächliche Faktor kann über die Teilsegmente oder Teilstrecken schwanken und würde nur über die Gesamtstrecke 0,5 ergeben.
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Um eine noch genauere Reichweitenkennzeichnung zu ermöglichen, wird die korrigierte Reichweite des Fahrzeugs unter Berücksichtigung des dritten Energieverbrauchs berechnet. Die Berechnung der korrigierten Reichweite umfasst beispielsweise das Berechnen einer Differenz einer Restantriebsenergiemenge und des dritten Energieverbrauchs. Dabei wird berücksichtigt, wie viel Energie entlang der ersten Route bis zu der berechneten Reichweite – also dem angepassten Reichweitenpolygon 330 – verbraucht wird. Dies entspricht dem oben erwähnten dritten Energieverbrauch. Wenn dieser weniger als die tatsächliche Restenergie des Fahrzeugs – Restmenge an Kraftstoff im Tank bzw. Restleistung der Batterie – ist, wird nicht wieder der ”Straffaktor” korrigiert, sondern eine Reichweitenberechnung ab dem Schnittpunkt der Route mit der angepassten Reichweite 330 (4) durchgeführt. Diese weitere Reichweitenberechnung wird nur anhand der um den dritten Energieverbrauch verminderten Vorratsmenge an Antriebsenergie ermittelt.
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Anschließend wird in Schritt 145 die Reichweitenkennzeichnung in der Verkehrsnetzkarte gemäß der korrigierten Reichweite um den auf der ersten Route liegenden Punkt herum, an dem die berechnete Reichweite erreicht ist, angepasst. Das heißt, das Reichweitenpolygon, wie es in Schritt 120 berechnet und in Schritt 125 angezeigt wird, wird nicht wieder in seiner Gesamtheit verändert, sondern eine Reichweitenkennzeichnung um den oben genannten Schnittpunkt eingefügt. Alternativ wird das Polygon an dieser Stelle verändert.
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Das Anzeigen der Reichweitenkennzeichnung in Schritt 145 kann demnach ein Anzeigen eines Polygons umfassen, wobei ein Teil des Polygons um den auf der ersten Route liegenden Punkt herum, an dem die berechnete Reichweite erreicht ist, angepasst wird.
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Diese korrigierte Reichweite wird nun mit Bezug auf die 5 und 6 näher erläutert. Dabei zeigt 6 einen vergrößerten Ausschnitt aus der 5. Wie für den Fachmann unschwer erkennbar ist, sind in 6 nicht alle Elemente aus 5 übernommen worden, um die Darstellung klarer und deutlicher zu machen. Beispielsweise wurde auf die Darstellung der zweiten berechneten Route sowie des Verkehrsnetzes verzichtet.
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Zusätzlich zu der angepassten Reichweite 330 wird nun eine korrigierte Reichweite 410 angezeigt. Dabei kann die korrigierte Reichweite 410 entweder zusätzlich zu der bestehenden Reichweitenkennzeichnung 330 angezeigt werden. Alternativ kann die Reichweitenkennzeichnung 330 an der Stelle des Schnittpunkts mit der ersten Route entsprechend korrigiert werden. Dies würde ein ”Ausbeulen” oder ”Einbeulen” der bestehenden Kennzeichnung 330 auf die in 6 gestrichelt dargestellte Linie bedeuten. Der Fahrer erkennt in beiden Fällen anhand der Anzeige, dass die maximale Reichweite auf der ersten Route an dem Punkt 240 liegt, und die korrigierte Reichweite 410 dies auch genauer abbildet. Dem Fahrer werden somit keine unterschiedlichen Informationen vermittelt.
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Das Anzeigen der maximalen Reichweite 240 auf der ersten Route ist optional und muss nicht in jeder Implementierung der vorliegenden Offenbarung verwirklicht sein.
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Alternativ oder zusätzlich wird die korrigierte Reichweitenkennzeichnung auch durch Randbedingungen, die die aktuelle Verkehrssituation widerspiegeln, beeinflusst. In einer Implementierung wird die Verkehrssituation durch aktuelle Staumeldungen, Baustellenmeldungen, Umleitungen und ähnliches abgebildet. Solche Informationen sind durch Funkübertragung, zum Beispiel über Radiosender, mobile Telekommunikationsnetzwerke etc., und eine entsprechende Schnittstelle (nicht gezeigt) der Reichweitenkennzeichnungseinrichtung 10 zugänglich.
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Die Reichweitenkennzeichnungseinrichtung 10 empfängt zum Beispiel Informationen über die Verkehrssituation für die vom Fahrer oder Benutzer gewählte, erste Route. Diese Informationen werden dann bei der Berechnung des Verbrauchs auf der gewählten Route berücksichtigt. Bei einer Staumeldung beispielsweise kann dies dazu führen, dass die angepasste Reichweite erheblich verkleinert wird, d. h. in der Umgebung der Route eine ”Einbeulung” in Richtung Ausgangspunkt aufweist.
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Alternativ oder zusätzlich kann der dritte Energieverbrauch sowie die korrigierte Reichweite 410 auch unter Berücksichtigung der aktuellen Verkehrssituation berechnet werden. Im Falle eines Staus auf der gewählten Route würde die Reichweitenkennzeichnung 330 nach innen ”eingebeult” werden, da der dritte Verbrauch höher ist bzw. die Restenergiemenge durch den Stau nur eine geringere Reichweite zulässt.
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In einer weiteren Implementierung kann alternativ oder zusätzlich das Berechnen der Reichweite ein Ermitteln, ob ein Verhältnis des ersten Energieverbrauchs und des zweiten Energieverbrauchs einen ersten Schwellenwert unterschreitet oder einen zweiten Schwellenwert überschreitet, und, wenn der Schwellenwert unterschritten oder überschritten ist, ein Begrenzen der Reichweite anhand des Schwellenwerts umfassen.
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Die Notwendigkeit solcher Schwellenwerte wird anhand eines Beispiels plausibel. Ist die erste Route unter der Randbedingung ”Fähren zulassen” berechnet worden und die zweite unter der Randbedingung ”Fähren vermeiden”, kann ein extremer ”Straffaktor” entstehen. Durch die Umfahrung eines Gewässers auf dem Landweg (zweite Route) wird im Vergleich mit einer ersten Route inklusive Nutzung der Fähre ein höherer zweiter Verbrauch ermittelt. Demnach würde die angepasste Reichweite zu einem sehr kleinen Polygon führen, was den Fahrer bzw. Benutzer verwirrt. Durch das Begrenzen des ”Straffaktors” und somit der Reichweitenanpassung mittels unterem und oberem Schwellenwert können solche Extreme vermieden werden.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die Reichweitenkennzeichnungseinrichtung 10 in einem Bordsystem eines Fahrzeugs eingebaut oder integriert sein. Ein solches Bordsystem weist meistens bestimmte Komponenten, wie z. B. die Anzeige 70, den Lautsprecher 75 oder die Eingabemöglichkeit 80 auf. In einer Implementierung der vorliegenden Offenbarung ist die Anzeige 70 als berührungsempfindlicher Bildschirm (Touchscreen) ausgestaltet. Somit erfüllt die Anzeige 70 auch die Funktion der Eingabe 80. Ferner kann ein Bordsystem ebenfalls den Sensor 25 für den Antriebsenergievorrat aufweisen. Wenn das Bordsystem des Fahrzeugs für eine Navigation oder Ähnliches eingerichtet ist, kann das Bordsystem auch den Speicher für Verkehrsnetzinformationen 35 sowie die Positionsbestimmungseinrichtung 65 umfassen. Letztere können auch als separate Komponenten an das Bordsystem angeschlossen sein und deren Signale oder Daten werden an die Reichweitenkennzeichnungseinrichtung 10 durch das Bordsystem weitergeleitet. Die Positionsbestimmungseinrichtung 65 kann z. B. durch einen GPS-Sensor oder eine GPS-basierte Positionsberechnungskomponente verwirklicht sein.
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Diese Bordsystemkomponenten können mittels Schnittstellen an die Reichweitenkennzeichnungseinrichtung 10 angeschlossen bzw. gekoppelt werden. Die Reichweitenkennzeichnungseinrichtung 10 ist damit in der Lage, auf Daten und/oder Signale, die bereits durch das Bordsystem zur Verfügung stehen, zuzugreifen und die verbesserte Reichweitenkennzeichnung gemäß der vorliegenden Offenbarung durchzuführen.
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Das Verfahren und die Einrichtung der vorliegenden Offenbarung eignen sich insbesondere für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor oder elektrischem Antrieb. Diese Fahrzeugtypen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie eine bestimmte Antriebsenergievorratsmenge mitführen können, und nur an bestimmten Punkten, z. B. Tankstellen oder Ladestationen, diesen Antriebsenergievorrat wieder auffüllen können. Mit Hilfe der vorliegenden Offenbarung wird es einem Fahrer somit erleichtert, eine Route im Voraus zu planen, und dabei insbesondere Tankstopps oder Ladevorgänge mit einzuplanen bzw. zu berücksichtigen. Die vorliegende Offenbarung kann aber auch für andere Fahrzeugtypen, wie z. B. Züge oder Boote, verwendet werden. In diesen Fällen sind die Fahrzeuge ebenfalls an ein bestimmtes Verkehrsnetz, wie z. B. ein Schienennetz oder Wasserwegenetz, gebunden, wo nur an bestimmten Stellen eine Tank- bzw. Auflademöglichkeit vorhanden ist.
