DE102015203149A1

DE102015203149A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bereitstellen einer Navigationsroute mit empfohlenem Laden

Info

Publication number: DE102015203149A1
Application number: DE102015203149.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Edward Loftus; Yimin Liu; Perry Robinson MacNeille
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2015-02-23
Publication date: 2015-08-27
Also published as: US9448083B2; US20150241233A1; CN104864881B; CN104864881A

Abstract

Ein System umfasst einen Prozessor, der dafür ausgelegt ist, Ladestationsorte in einer vordefinierten Nähe einer Route zu entdecken, wofür zum Abschluss Fahrzeugladen erforderlich ist. Der Prozessor ist außerdem dafür ausgelegt, Ladekosten bei jeder entdeckten Station zu bestimmen, einschließlich mindestens Batteriebeschädigung, die sich aus einer Ladung ergibt. Der Prozessor ist ferner dafür ausgelegt, mehrere Ladestationen zu präsentieren, einschließlich der Ladekosten und einer geschätzten Gesamtroutenzeit für jede Station. Außerdem ist der Prozessor dafür ausgelegt, eine Stationsauswahl zu empfangen und eine Route zu präsentieren, die einen Halt bei der ausgewählten Station enthält.

Description

Die beispielhaften Ausführungsformen betreffen allgemein ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Navigationsroute mit empfohlenem Laden.
Besitzer und Fahrer von Batterieelektrofahrzeugen (BEV) müssen sich oft mit der Planung von Routen befassen, die die Reichweite von zu einem gegebenen Zeitpunkt in einer Antriebsbatterie gespeicherter Energie überschreiten, gleichgültig, ob die Batterie volle Ladung aufweist oder nicht. Die Routenplanung für diese Besitzer ist wichtig, weil der Besitzer, wenn dem Fahrzeug die Ladung ausgeht, nicht einfach einen „Kanister Ladung“ zurücktragen kann, so wie es bei einem mit Benzin betriebenen Fahrzeug geschehen könnte. Ladestationen gibt es in der Regel in zwei Formen, Wechselstrom(AC)-Langzeitladestationen und Gleichstrom(DC)-Schnellladestationen. Obwohl Schnellladestationen den Vorteil einer verringerten Ladezeit bieten, kosten sie typischerweise mehr Geld und verschlechtern tendenziell die Gesamtlebensdauer einer Fahrzeugbatterie. Der Austausch von Fahrzeugbatterien kann unglaublich kostspielig sein, so dass Fahrzeugbesitzern geraten wird, DC-Schnellladung nur gelegentlich zu benutzen, um kostspielige Fahrzeugwartung zu vermeiden.
Die US-Anmeldung 2009/0082957 betrifft im Allgemeinen ein Elektrofahrzeug mit einem Elektromotor, der ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs antreibt und von einer Batterie versorgt wird. Das Elektrofahrzeug bestimmt einen Status einer Batterie des Fahrzeugs und einen geografischen Ort des Fahrzeugs. Das Elektrofahrzeug identifiziert dann mindestens eine Batterie-Füllstation, die das Fahrzeug auf der Basis des Ladestatus der Batterie des Fahrzeugs und des geografischen Orts des Fahrzeugs erreichen kann. Das Elektrofahrzeug zeigt einem Benutzer des Fahrzeugs die mindestens eine Batterie-Füllstation an.
Bei einer ersten beispielhaften Ausführungsform umfasst ein System einen Prozessor, der dafür ausgelegt ist, Ladestationsorte in einer vordefinierten Nähe einer Route, wofür zum Abschluss Fahrzeugladen erforderlich ist, zu entdecken. Der Prozessor ist außerdem dafür ausgelegt, Ladekosten bei jeder entdeckten Station, einschließlich mindestens sich aus einem Laden ergebende Batteriebeschädigung, zu bestimmen. Der Prozessor ist ferner dafür ausgelegt, mehrere Ladestationen zu präsentieren, einschließlich der Ladekosten und einer geschätzten Gesamtroutenzeit für jede Station. Außerdem ist der Prozessor dafür ausgelegt, eine Stationsauswahl zu empfangen und eine Route zu präsentieren, die einen Halt bei der ausgewählten Station enthält.
Bei einer zweiten beispielhaften Ausführungsform umfasst ein computerimplementiertes Verfahren Entdecken von Ladestationsorten in einer vordefinierten Nähe einer Route, wofür zum Abschluss Fahrzeugladen erforderlich ist. Das Verfahren umfasst außerdem Bestimmen von Ladekosten bei jeder entdeckten Station, einschließlich mindestens sich aus einem Laden ergebender Batteriebeschädigung. Das Verfahren umfasst ferner Präsentieren mehrerer Ladestationen, einschließlich der Ladekosten und einer geschätzten Gesamtroutenzeit für jede Station. Außerdem umfasst das Verfahren Empfangen einer Stationsauswahl und Präsentieren einer Route, die einen Halt bei der ausgewählten Station enthält.
Bei einer dritten beispielhaften Ausführungsform speichert ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium Anweisungen, die, wenn sie durch einen Prozessor ausgeführt werden, bewirken, dass der Prozessor ein Verfahren ausführt, das Entdecken von Ladestationsorten in einer vordefinierten Nähe einer Route, wofür zum Abschluss Fahrzeugladen erforderlich ist, umfasst. Das Verfahren umfasst außerdem Bestimmen von Ladekosten bei jeder entdeckten Station, einschließlich mindestens sich aus einem Laden ergebender Batteriebeschädigung. Das Verfahren umfasst ferner Präsentieren mehrerer Ladestationen, einschließlich der Ladekosten und einer geschätzten Gesamtroutenzeit für jede Station. Außerdem umfasst das Verfahren Empfangen einer Stationsauswahl und Präsentieren einer Route, die einen Halt bei der ausgewählten Station enthält.
1 zeigt ein beispielhaftes Fahrzeugdatenverarbeitungssystem;
2A und 2B zeigen Anschauungsbeispiele für Routen mit Ladestationen;
3 zeigt ein Anschauungsbeispiel für eine Fahrzeugschnittstelle;
4 zeigt ein Anschauungsbeispiel für einen Ladestations-Entdeckungsprozess; und
5 zeigt ein Anschauungsbeispiel für einen Routenoptimierungsprozess.
Wie erforderlich werden hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen realisiert werden kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; bestimmte Merkmale können übertrieben oder minimiert werden, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Die spezifischen hier offenbarten strukturellen und Funktionsdetails sind deshalb nicht als Beschränkung aufzufassen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um es Fachleuten zu lehren, die vorliegende Erfindung verschiedenartig einzusetzen.
1 zeigt eine beispielhafte Blocktopologie für ein fahrzeuggestütztes Datenverarbeitungssystem 1 (VCS) für ein Fahrzeug 31. Ein Beispiel für ein solches fahrzeuggestütztes Datenverarbeitungssystem 1 ist das von THE FORD MOTOR COMPANY hergestellte System SYNC. Ein mit einem fahrzeuggestützten Datenverarbeitungssystem befähigtes Fahrzeug kann eine im Fahrzeug befindliche visuelle Frontend-Schnittstelle 4 enthalten. Der Benutzer kann auch in der Lage sein, mit der Schnittstelle zu interagieren, wenn sie zum Beispiel mit einem berührungsempfindlichen Bildschirm ausgestattet ist. Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform erfolgt die Interaktion durch Tastenbetätigungen, hörbare Sprache und Sprachsynthese.
Bei der in 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform 1 steuert ein Prozessor 3 mindestens einen Teil des Betriebs des fahrzeuggestützten Datenverarbeitungssystems. Der Prozessor ist in dem Fahrzeug vorgesehen und erlaubt Onboard-Verarbeitung von Befehlen und Routinen. Ferner ist der Prozessor sowohl mit nichtpersistentem 5 als auch mit persistentem Speicher 7 verbunden. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform ist der nichtpersistente Speicher Direktzugriffsspeicher (RAM) und der persistente Speicher ein Festplattenlaufwerk (HDD) oder Flash-Speicher.
Der Prozessor ist auch mit einer Anzahl von verschiedenen Eingängen ausgestattet, die es dem Benutzer erlauben, sich mit dem Prozessor anzuschalten. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform sind ein Mikrofon 29, ein Zusatzeingang 25 (für den Eingang 33), ein USB-Eingang 23, ein GPS-Eingang 24 und ein BLUETOOTH-Eingang 15 allesamt vorgesehen. Außerdem ist ein Eingangsselektor 51 vorgesehen, um es einem Benutzer zu erlauben, zwischen verschiedenen Eingängen zu wechseln. Eingaben sowohl in den Mikrofon- als auch in den Zusatzverbinder werden durch einen Umsetzer 27 von analog in digital umgesetzt, bevor sie zu dem Prozessor geleitet werden. Obwohl es nicht gezeigt ist, können zahlreiche der Fahrzeugkomponenten und Hilfskomponenten in Kommunikation mit dem VCS ein Fahrzeugnetzwerk (wie etwa, aber ohne Beschränkung darauf, einen CAN-Bus) verwenden, um Daten zu und von dem VCS (oder Komponenten davon) weiterzuleiten.
Ausgaben des Systems können, aber ohne Beschränkung darauf, ein visuelles Display 4 und einen Lautsprecher 13 oder Stereoanlagenausgang umfassen. Der Lautsprecher ist mit einem Verstärker 11 verbunden und empfängt sein Signal durch einen Digital-Analog-Umsetzer 9 von dem Prozessor 3. Ausgaben können auch an eine entfernte BLUETOOTH-Einrichtung erfolgen, wie etwa die PND 54 oder eine USB-Einrichtung, wie etwa die Fahrzeugnavigationseinrichtung 60, entlang der bei 19 bzw. 21 gezeigten bidirektionalen Datenströme.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform verwendet das System 1 den BLUETOOTH-Sender/Empfänger 15 zum Kommunizieren 17 mit der nomadischen Einrichtung 53 (z.B. Mobiltelefon, Smartphone, PDA oder einer beliebigen anderen Einrichtung mit Konnektivität zu einem drahtlosen entfernten Netzwerk) eines Benutzers. Die nomadische Einrichtung kann dann verwendet werden, um zum Beispiel durch Kommunikation 55 mit einem Zellularmast 57 mit einem Netzwerk 61 außerhalb des Fahrzeugs 31 zu kommunizieren 59. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Mast 57 ein WiFi-Zugangspunkt sein.
Beispielhafte Kommunikation zwischen der nomadischen Einrichtung und dem BLUETOOTH-Sender/Empfänger wird durch das Signal 14 repräsentiert.
Die Paarung einer nomadischen Einrichtung 53 und des BLUETOOTH-Senders/Empfängers 15 kann durch eine Taste 52 oder ähnliche Eingabe befohlen werden. Dementsprechend wird der CPU mitgeteilt, dass der Onboard-BLUETOOTH-Sender/Empfänger mit einem BLUETOOTH-Sender/Empfänger in einer nomadischen Einrichtung gepaart wird.
Daten können zum Beispiel unter Verwendung eines Datenplans, von Data-over-Voice oder von DTMF-Tönen, die mit der nomadischen Einrichtung 53 assoziiert sind, zwischen der CPU 3 und dem Netzwerk 61 übermittelt werden. Als Alternative kann es wünschenswert sein, ein Onboard-Modem 63 vorzusehen, das eine Antenne 18 aufweist, um Daten zwischen der CPU 3 und dem Netzwerk 61 über das Sprachband zu übermitteln 16. Die nomadische Einrichtung 53 kann dann dazu verwendet werden, zum Beispiel durch Kommunikation 55 mit einem Zellularmast 57 mit einem Netzwerk 61 außerhalb des Fahrzeugs 31 zu kommunizieren 59. Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Modem 63 Kommunikation 20 mit dem Mast 57 zur Kommunikation mit dem Netzwerk 61 herstellen. Als nicht einschränkendes Beispiel kann das Modem 63 ein USB-Zellularmodem sein und die Kommunikation 20 kann Zellularkommunikation sein.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Prozessor mit einem Betriebssystem ausgestattet, das eine API zur Kommunikation mit Modem-Anwendungssoftware umfasst. Die Modem-Anwendungssoftware kann auf ein eingebettetes Modul oder Firmware auf dem BLUETOOTH-Sender/-Empfänger zugreifen, um drahtlose Kommunikation mit einem entfernten BLUETOOTH-Sender/-Empfänger (wie etwa dem in einer nomadischen Einrichtung anzutreffenden) herzustellen. BLUETOOTH ist eine Teilmenge der Protokolle IEEE 802 PAN (Personal Area Network). Die Protokolle IEEE 802 LAN (Lokales Netzwerk) umfassen WiFi und besitzen beträchtliche Kreuzfunktionalität mit IEEE 802 PAN. Beide eignen sich für drahtlose Kommunikationen in einem Fahrzeug. Andere Kommunikationsmittel, die in diesem Bereich verwendet werden können, sind optische Freiraumkommunikation (wie etwa IrDA) und nicht standardisierte Verbraucher-IR-Protokolle.
Bei einer anderen Ausführungsform umfasst die nomadische Einrichtung 53 ein Modem für Sprachband- oder Breitband-Datenkommunikation. Bei der Data-Over-Voice-Ausführungsform kann eine als Frequenzmultiplexen bekannte Technik implementiert werden, wenn der Eigentümer der nomadischen Einrichtung über die Einrichtung sprechen kann, während Daten transferiert werden. Zu anderen Zeiten, wenn der Eigentümer die Einrichtung nicht benutzt, kann der Datentransfer die gesamte Bandbreite verwenden (in einem Beispiel 300 Hz bis 3,4 kHz). Obwohl Frequenzmultiplexen für analoge zellulare Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und dem Internet üblich sein kann und weiterhin verwendet wird, wurde es zum großen Teil durch Hybride von CDMA (Code Domain Multiple Access), TDMA (Time Domain Multiple Access), SDMA (Space-Domain Multiple Access) für digitale zellulare Kommunikation ersetzt. Diese sind alle ITU IMT-2000 (3G) genügende Standards und bieten Datenraten bis zu 2 mbs für stationäre oder gehende Benutzer und 385 kbs für Benutzer in einem sich bewegenden Fahrzeug. 3G-Standards werden nunmehr durch IMT-Advanced (4G) ersetzt, das für Benutzer in einem Fahrzeug 100 mbs und für stationäre Benutzer 1 gbs bietet. Wenn der Benutzer über einen mit der nomadischen Einrichtung assoziierten Datenplan verfügt, ist es möglich, dass der Datenplan Breitband-Übertragung ermöglicht und das System eine viel größere Bandbreite verwenden könnte (wodurch der Datentransfer beschleunigt wird). Bei noch einer weiteren Ausführungsform wird die nomadische Einrichtung 53 durch eine (nicht gezeigte) zellulare Kommunikationseinrichtung ersetzt, die in das Fahrzeug 31 installiert ist. Bei noch einer weiteren Ausführungsform kann die ND 53 eine Einrichtung eines drahtlosen lokalen Netzwerks (LAN) sein, die zum Beispiel (und ohne Beschränkung) über ein 802.11g-Netzwerk (d.h. WiFi) oder ein WiMax-Netzwerk kommunizieren kann.
Bei einer Ausführungsform können ankommende Daten durch die nomadische Einrichtung über Data-over-Voice oder Datenplan geleitet werden, durch den Onboard-BLUETOOTH-Sender/Empfänger und in den internen Prozessor 3 des Fahrzeugs. Im Fall bestimmter temporärer Daten können die Daten zum Beispiel auf der HDD oder einem anderen Speichermedium 7 gespeichert werden, bis die Daten nicht mehr benötigt werden.
Zu zusätzlichen Quellen, die an das Fahrzeug angeschaltet werden können, gehören eine persönliche Navigationseinrichtung 54, die zum Beispiel eine USB-Verbindung 56 und/oder eine Antenne 58 aufweist, eine Fahrzeugnavigationseinrichtung 60 mit einem USB 62 oder einer anderen Verbindung, eine Onboard-GPS-Einrichtung 24 oder ein (nicht gezeigtes) Fernnavigationssystem, das Konnektivität mit dem Netzwerk 61 aufweist. USB ist eines einer Klasse von Serienvernetzungsprotokollen. IEEE 1394 (Firewire), serielle Protokolle der EIA (Electronics Industry Association), IEEE 1284 (Centronics Port), S/PDIF (Sony/Philips Digital Interconnect Format) und USB-IF (USB Implementers Forum) bilden das Rückgrat der seriellen Standards von Einrichtung zu Einrichtung. Die meisten der Protokolle können entweder für elektrische oder optische Kommunikation implementiert werden.
Ferner könnte sich die CPU in Kommunikation mit vielfältigen anderen Hilfseinrichtungen 65 befinden. Diese Einrichtungen können durch eine drahtlose 67 oder verdrahtete 69 Verbindung verbunden sein. Die Hilfseinrichtung 65 kann, aber ohne Beschränkung darauf, persönliche Medien-Player, drahtlose Gesundheitseinrichtungen, tragbare Computer und dergleichen umfassen.
Außerdem oder als Alternative könnte die CPU zum Beispiel unter Verwendung eines Senders/Empfängers für WiFi 71 mit einem fahrzeuggestützten drahtlosen Router 73 verbunden werden. Dadurch könnte die CPU sich mit entfernten Netzwerken in der Reichweite des lokalen Routers 73 verbinden.
Zusätzlich dazu, dass beispielhafte Prozesse durch ein Fahrzeugdatenverarbeitungssystem ausgeführt werden, das sich in einem Fahrzeug befindet, können bei bestimmten Ausführungsformen die beispielhaften Prozesse durch ein Datenverarbeitungssystem in Kommunikation mit einem Fahrzeugdatenverarbeitungssystem ausgeführt werden. Ein solches System wäre zum Beispiel, aber ohne Beschränkung darauf, ein Mobiltelefon oder eine andere drahtlose Einrichtung, oder ein Server oder ein anderes entferntes Datenverarbeitungssystem, das bzw. der durch die drahtlose Einrichtung verbunden ist. Kollektiv können solche Systeme als ein fahrzeugassoziiertes Datenverarbeitungssystem (VACS) bezeichnet werden. Bei bestimmten Ausführungsformen, abhängig von der bestimmten Implementierung des Systems, können bestimmte Komponenten des VACS bestimmte Teile eines Prozesses ausführen. Z.B. und ohne Beschränkung ist es, wenn ein Prozess einen Schritt des Sendens oder Empfangens von Informationen mit einer gepaarten drahtlosen Einrichtung aufweist, dann wahrscheinlich, dass die drahtlose Einrichtung den Prozess nicht ausführt, da die drahtlose Einrichtung nicht Informationen mit sich selbst "senden und empfangen" würde. Für Durchschnittsfachleute ist verständlich, wann es nicht angemessen ist, ein bestimmtes VACS auf eine gegebene Lösung anzuwenden. Bei allen Lösungen wird in Betracht gezogen, dass mindestens das Fahrzeugdatenverarbeitungssystem (VCS), das sich in dem Fahrzeug selbst befindet, in der Lage ist, die beispielhaften Prozesse auszuführen.
Wie zuvor erwähnt, kann schnelles Laden für eine Fahrzeugbatterie schädlich sein. Bei den beispielhaften Ausführungsformen berücksichtigt der Laderoutenalgorithmus dementsprechend die Wertedifferenzen zwischen AC-Ladestationen und DC-Schnellladestationen. Außerdem können DC-Ladestationen typischerweise nur bis zu 80% Vollladung liefern, so dass, wenn mehr Ladung benötigt wird, AC-Laden empfohlen sein kann.
2A und 2B zeigen Anschauungsbeispiele für Routen mit Ladestationen. In diesem Beispiel hat das System bezüglich optimaler Laderouten unter Berücksichtigung von Ladestationen als Wegpunkte gelöst. Diese Lösungen werden dann etwaigen Gewichtungsregeln unterzogen, um zum Beispiel eine bezüglich Kosten oder Zeit optimierte Route zu bestimmen.
Es können mehrere Routen von dem Ursprung 201 aus das Ziel 207 erreichen, die identische Fahrzeit aufweisen. Ein Beispiel für eine solche Route ist in 2A mit der durchgezogenen Linie gezeigt. In diesem Beispiel sind alle möglichen Routen zu lang, um das Ziel mit einer einzigen Ladung zu erreichen, so dass das Routungssystem einen Halt bei einer der Ladestationen zwischen dem Ursprung und dem Ziel berechnen wird. In diesem Beispiel gibt es zwei Stationen, Station 1, eine AC-Ladestation 203, und Station 2, die eine DC-Ladestation 205 ist.
In diesem Beispiel löst der Routungsalgorithmus alle Routen mit derselben Distanz und wählt eine Route, die in diesem Fall neben der AC-Station 203 verläuft. Diese Route ist als Route 211 gezeigt. Wenn DC-Laden erwünscht wäre, könnte Route 213 ausgewählt werden; obwohl in diesem Beispiel diese Route länger als die Route 211 ist. Da DC-Laden schneller ist, könnte die Route 213 aber insgesamt schneller sein. Dagegen könnte die AC-Route 211 länger sein, aber weniger kosten oder für die Batterielebensdauer besser sein, so dass diese Route ausgewählt werden kann.
Der Prozess kann Stationen in einer vordefinierten Nähe einer Route entdecken müssen, wenn bestimmt wird, dass Laden notwendig ist. Ladestationen sind nicht so häufig wie Tankstellen, und die Nähe muss eventuell relativ groß sein. Außerdem kann der Prozess die Nähe erweitern, bis mindestens zwei Stationen oder mindestens eine Station jedes Typs entdeckt werden. Es kann auch eine maximale Erweiterung angewandt werden, so dass, wenn die nächste DC-Ladestation zum Beispiel 50 Meilen in der falschen Richtung entfernt ist, diese nicht als Auswahlmöglichkeit präsentiert wird.
Das MIT hat vor kurzem Algorithmen zum Entdecken einer optimalen Route entdeckt, wenn die Gesamtroutenzeit als stochastische Variable betrachtet wird. Andere stochastische Variablen wären Batteriebeschädigung, Energiekosten einer Route usw. Ein solcher Algorithmus, der auf einem Projekt der Ford-MIT Alliance für energieeffizientes Routen entwickelt wurde, heißt Robust Routing. Es können auch andere geeignete Verfahren zur Routenfindung verwendet werden.
Die beispielhaften Ausführungsformen können für eine beliebige Menge von Problemen verwendet werden, bei denen es auf der Basis der Fahrzeit und des Energieverbrauchs mehrere annehmbare Routen gibt. Der Energieverbrauch kann unter Verwendung von Black-Box-Modellen auf physikalischer Basis mit erlernten Parametern berechnet werden. Daten wie etwa, aber ohne Beschränkung darauf, Vorhersage der Temperatur und andere sich auf die Batterieladung auswirkende Faktoren können entlang der Route berücksichtigt werden.
3 zeigt ein Anschauungsbeispiel für eine Fahrzeugschnittstelle, die Routenpräsentation darstellt. Diese beispielhafte Schnittstelle 301 könnte zum Beispiel als fahrzeuginterne Anzeige präsentiert werden. Nachdem ein Benutzer ein Ziel angegeben hat, könnte der Routungsprozess bestimmen, ob ein Fahrzeug mit einer derzeitigen Ladung die Fahrt (einfach oder hin und zurück) schaffen kann. Dies lässt sich durch einen beliebigen bekannten geeigneten Algorithmus bestimmen. Wenn das Fahrzeug die Fahrt mit einer einzigen aktuellen Ladung schaffen kann, kann der Prozess einfach eine Route präsentieren oder kann eine Karte und eine Auswahlmöglichkeit zum Finden einer anderen Route mit Laden (falls der Benutzer mehr Zeit hat und das Fahrzeug laden möchte) präsentieren.
Wenn dagegen Laden notwendig ist, kann der Prozess die in 3 gezeigte Schnittstelle 301 präsentieren. Es kann eine Benachrichtigung präsentiert werden 303, dass Laden notwendig ist. Diese könnte zum Beispiel auch Laden optional, Laden nicht notwendig usw. angeben. In einem anderen Beispiel könnte dies eine veranschlagte verbleibende Ladung für eine Route, über die Laden nicht notwendig ist, zeigen oder die Wahrscheinlichkeit des Erreichens eines Ziels zeigen.
In diesem Beispiel zeigt die Schnittstelle Auswahlmöglichkeiten sowohl für AC- als auch für DC-Laden. Dies ergibt sich daraus, dass sich beide Stationen in einer vernünftigen Distanz und/oder auf einer geplanten Route befinden. In einem anderen Beispiel könnte der Benutzer den Prozess nur AC-Laden zeigen lassen, wobei DC-Laden für Situationen reserviert wird, wenn die Zeit kritisch ist (es könnte auf Anforderung verfügbar sein). Oder der Prozess könnte in einem anderen Beispiel DC-Auswahlmöglichkeiten präsentieren, wenn das System bestimmt hat, dass DC-Laden nicht zu oft benutzt worden ist. Beide Routenauswahlmöglichkeiten 305 sind hier zur Begutachtung und Auswahl durch den Benutzer gezeigt.
Bei der AC-Ladeauswahlmöglichkeit 307 zeigt der Prozess die Auswirkung auf die Batterielebensdauer 311, die in diesem Fall gering ist. Obwohl sich DC-Laden stärker auf die Batterielebensdauer auswirkt, stimmen Hersteller überein, dass begrenztes DC-Laden akzeptabel ist. Aus diesem Grund kann die DC-Ladeauswahlmöglichkeit 309 auch eine „geringe“ Auswirkung auf die Batterielebensdauer 313 zeigen, bis der DC-Ladeprozess zu oft verwendet wird. Dann kann der Auswirkungszustand zu „hoch“ wechseln, bis eine geeignete Zeit vergangen ist.
DC-Laden und AC-Laden wirken sich verschieden auf die Batterieintegrität aus. Beide können sich nachteilig auf die Batterielebensdauer auswirken. Es kann ein optimales Gleichgewicht von DC- und AC-Laden geben. Da sich eine Batterie auch naturgemäß durch andere Faktoren verschlechtert, kann einer Batterie nur eine bestimmte Durchschnittslebensdauer zugeordnet sein. Dementsprechend kann es akzeptabel sein, über die Lebensdauer der Batterie DC-Laden eine bestimmte Anzahl von Malen zu verwenden. DC-Laden wirkt sich eigentlich nicht weniger auf eine Batterie aus, wenn es nur eine begrenzte Anzahl von Malen verwendet wird, aber da sich die Batterie naturgemäß sowieso verschlechtert, kann begrenztes DC-Laden keinen merklichen Effekt haben und somit kann die Auswirkung als „gering“ klassifiziert werden.
Die AC- und DC-Routen können auch die geschätzte Zeit zum Laden der Batterie zeigen 315. In diesem Beispiel zeigt der Prozess die Zeit für eine Vollladung 317 und eine Mindestladung 319. Die Mindestladung kann die begrenzte Menge an Ladung sein, die zum Abschließen der Route benötigt wird. In diesem Beispiel dauert AC-Laden bis zur vollen Ladung 185 Minuten, und die begrenzte Menge an Ladung dauert 60 Minuten bis zum Abschluss 319. Ähnlich dauert volle DC-Ladung 30 Minuten bis zum Abschluss 321, und die Mindest-DC-Ladung dauert 10 Minuten bis zum Abschluss 323. Andere beispielhafte Anzeigeposten wären die geschätzte Ankunftszeit. Die Mindestladung kann auf einer benutzerdefinierten Schwelle basieren (z.B. wie nahe zu „leer“ der Benutzer gewillt ist zu gehen).
Es ist ersichtlich, dass der Zeitfaktor des DC-Ladens im Gegensatz zum AC-Laden signifikant sein kann. Diese Zeit kann auch Fahrzeit von der Route umfassen, und da DC-Laden viel weniger Zeit in Anspruch nimmt, kann der Fahrer gewillt sein, weiter/länger zu fahren, um schnelleres DC-Laden zu erhalten. Umgekehrt kann AC-laden billiger als DC-Laden sein. Der Kostenteil der Anzeige 325 zeigt die Kosten für eine Vollladung 327 und eine Mindestladung 329. Im DC-Teil sind die Kosten fest 331, da es beim DC-Laden oft eine feste Ladung gibt, da das Laden viel schneller ist.
Außerdem wird dem Benutzer eine Auswahlmöglichkeit präsentiert, auszuwählen, welcher Ladetyp erwünscht ist 333. Die Ladeauswahl führt zu der Anzeige einer Route, die dem konkreten gewählten Ladetyp zugeordnet ist.
Zusätzlich zu Zeit und Kosten kann die Anzeige dem Benutzer eine Liste von Sehenswürdigkeiten (POI – Points of Interest) am Ladeort präsentieren, um ihm dabei zu helfen, zu entscheiden, wie er während des Ladens seine Zeit verbringen kann. POI wären zum Beispiel Restaurants, Shopping, Unterhaltung usw., können aber auch auf benutzerdefinierten POI-Präferenzen basieren. Dem Benutzer kann eine bezwingbare Anzahl von Auswahlmöglichkeiten präsentiert werden, die für verschiedene Zwecke optimiert sind, abhängig von einem Benutzerprofil und/oder Einstellungen.
4 zeigt ein Anschauungsbeispiel für einen Ladestations-Entdeckungsprozess. Dieser Prozess kann zur Präsentation sowohl von DC- als auch AC-Ladeauswahlmöglichkeiten oder nur zu einer der Auswahlmöglichkeiten führen. Der Prozess kann auch zu der Auswahl einer optimalen Route/Station führen, in Verbindung mit besprochenen Parametern für die auf Regeln basierende Routenauswahl wie mit Bezug auf 5 gezeigt.
In diesem Anschauungsbeispiel bestimmt der Prozess eine Route zum Ziel 401. Dies könnte ein Standard-Navigationsprozess sein, wobei eine optimale Route auf der Basis von Entfernung, Zeit oder einem beliebigen anderen geeigneten Parameter entdeckt wird. Nachdem die Route entdeckt wurde, bestimmt der Prozess, ob Laden notwendig sein wird, um die Route abzuschließen 405. Diese Bestimmung könnte darin bestehen, ob Laden für eine einfache Fahrt notwendig sein wird, oder ob Laden für eine Fahrt hin und zurück notwendig sein wird.
Wenn kein Laden notwendig ist, präsentiert der Prozess einfach die Route 403. Diese Präsentation kann auch eine Auswahlmöglichkeit umfassen, Ladestationen zu sehen, falls verfügbar. Wenn Ladestationen zum Abschließen der Fahrt notwendig sind, kann der Prozess AC- und/oder DC-Stationen entlang der Route finden 407.
Typische Tankstellen-Entdeckungsanwendungen finden gewöhnlich Tankstellen, die sich physisch entlang einer Route oder innerhalb einer sehr kurzen Distanz von der Route befinden. Da zur Zeit Ladestationen viel weniger häufig sind, kann der Stationsentdeckungsalgorithmus Stationen entdecken, die weiter von der Route entfernt sind. Da das Laden typischerweise auch viel länger als Auftanken dauert, kann der Prozess weniger damit befasst sein, eine Station zu finden, die nur 1–2 Minuten von der Route entfernt ist, da die mit der Fahrt zu der Station verbrachte Zeit nur einen sehr kleinen Bruchteil der Gesamtladezeit darstellen kann.
In diesem Beispiel berechnet der Prozess auch die jeder Ladestation zugeordneten Kosten 409. Diese Kosten können auf bekannten oder verfügbaren Kostendaten für jede Station basieren. In diese Kostengleichung können auch Kosten bezüglich Batteriebeschädigung aufgenommen werden, sowie etwaige andere langfristige Kosten für das Fahrzeug (zusätzliche gefahrene Distanzen usw.). Es wird auch die Gesamtzeit bestimmt 411, die Zeit zum Laden und Zeit zu/von der Station (d.h. Routenabweichzeit) umfassen kann, wobei dieser Zeit auch Kosten zugeordnet sein können. In einem Beispiel kann der Benutzer der Zeit einen persönlichen Wert zuweisen, so dass Zeit für einen gegebenen Benutzer ein fester Wert zugeordnet werden kann.
Außerdem bestimmt der Prozess in diesem Beispiel, ob zu viel DC-Laden verwendet wird 413. Wenn DC-Laden übermäßig verwendet wird, kann die Batterieverschlechterung über die normale Verschlechterung hinaus beschleunigt werden, und die resultierenden Kosten des DC-Ladens einschließlich dieser Verschlechterung, können unannehmbar hoch sein. Wenn zu viel mit DC geladen wird, kann der Prozess einen Hinweis setzen, um den Benutzer zu benachrichtigen, dass DC-Laden nicht so häufig verwendet werden sollte 415. Dann können dem Benutzer beliebige Ladeauswahlmöglichkeiten (sowohl DC als auch AC) und/oder beliebige Hinweise präsentiert werden 417.
Da DC-Laden schneller ist und völlig akzeptabel sein kann, kann der Prozess DC-Auswahlmöglichkeiten zuerst präsentieren. Der Prozess kann auch beide Auswahlmöglichkeiten zusammen präsentieren oder DC-Laden ganz überspringen, wenn DC-Laden zu häufig verwendet wird. In diesem Beispiel wartet der Prozess, um zu sehen, welche Ladeauswahlmöglichkeit aus den präsentierten Auswahlmöglichkeiten ausgewählt wird 419.
Wenn der Fahrer DC-Laden auswählt 421, prüft der Prozess, ob irgendein Hinweis für DC-Laden gesetzt wurde 423. Wenn es einen DC-Ladehinweis gibt (d.h. der Fahrer DC-Laden zu viel benutzt), kann der Prozess den Fahrer benachrichtigen, dass DC-Laden zu diesem Zeitpunkt nicht empfohlen ist 425. Der Fahrer kann dann wählen, ob er die DC-Auswahl aufrechterhält oder zur AC-Auswahl wechselt 427. Wenn DC-Laden aufrechterhalten wird oder wenn kein Hinweis gesetzt wird (was bedeutet, dass DC-Laden derzeit nicht als „zu viel benutzt“ gekennzeichnet ist), kann der Prozess eine Route präsentieren 431, die die ausgewählte DC-Ladestation enthält. Wenn DC-Laden nicht ausgewählt wird, wird die AC-Route präsentiert. Wenn der Fahrer wählt, die DC-Route nicht aufrechtzuerhalten, und zu einer AC-Route wechselt 429, präsentiert der Prozess auch eine Route, die das AC-Laden enthält.
In einem anderen Beispiel kann der Prozess eine Laderoute für den Fahrer „optimieren“. Die Optimierungsstrategie kann auf vielfältigen Faktoren basieren. Ein Fahrer kann wählen, die Routenauswahl auf der Basis von DC, AC, Kosten, Zeit oder eines beliebigen anderen geeigneten Werts zu optimieren. Diese Fahrerpräferenzen können in Verbindung mit anderen Variablen verwendet werden, um optimierte Routenvorschläge zu präsentieren, die empfohlene Lade-Haltestellen enthalten.
Die Routenauswahl kann zum Beispiel, aber ohne Beschränkung, auf Routendurchführbarkeit (z.B. fährt der Fahrer 15 Meilen in die falsche Richtung), Routenkosten bezüglich Zeit, Routenkosten bezüglich Energie, Routenkosten bezüglich Batteriebeschädigung, Ladesitzungskosten basieren. Es können auch sowohl DC- als auch AC-Laden zugeordnete Variablen berücksichtigt werden.
Mit Bezug auf DC-Laden wäre zum Beispiel, aber ohne Beschränkung darauf, Folgendes zu berücksichtigen: Preis der Ladesitzung, Kosten der Batteriebeschädigung, Routen-Fahrzeit, geschätzte Wartezeiten (Ladestationen sind oft Wartezeiten zugeordnet, da Fahrzeuge zum „Auftanken“ länger brauchen) und Ladezeit. Mit Bezug auf AC-Laden ist zum Beispiel, aber ohne Beschränkung darauf, Folgendes zu berücksichtigen: benötigte Energiemenge zum Abschluss der Route (minimale empfohlene Ladung), Preis der Ladung, Wartezeit und Ladezeit für minimale Ladung. AC- und DC-Ladeoptimierungsstrategien können beide auch die Kosten benötigter Energie zum Abschluss der Route berücksichtigen.
Unter Verwendung dieser und etwaiger anderer geeigneter Daten kann der Prozess optimierte Routen und ihre jeweiligen Ladezeiten berechnen. Auf der Basis der Ergebnisse können den Fahrern zur Benutzung eine oder mehrere Routen präsentiert werden.
Wenn es mehrere Auswahlmöglichkeiten für Routen, Kosten und Zeit gibt, können Funktionen für jede Route verwendet werden, um eine „optimale Route“ zu bestimmen. Optimale Routen können für jeden Fahrer unterschiedlich sein, abhängig davon, was diesem Fahrer wichtig ist. Ein arbeitender Elternteil, der viel zu tun hat, kann die kürzeste Ladezeit wünschen, während ein Highschool-Student mit viel Zeit aber wenig Geld die billigste Ladeauswahlmöglichkeit wünschen kann. Nachfolgend sind einige Beispiele für Gleichungen gezeigt, die zur Berechnung von Kostenfunktionen und Zeitfunktionen verwendet werden können.
Zusammen mit Kosten und Zeit können auch andere Faktoren berücksichtigt werden, darunter, aber ohne Beschränkung darauf, Gewichtungen von Kosten und Zeiten auf der Basis individueller Benutzerpräferenzen (W₁, W₂, usw...). Zum Beispiel kann folgendermaßen eine Gesamtroutenbewertung für jede Route berechnet werden. Bewertung_Route = p1(W₁ × Kosten + W₂ × Zeit + W₃ × Attribut_X...) + (1 – p1) × Kosten_abschleppen
In dem obigen Beispiel ist p1 die Wahrscheinlichkeit, dass das Fahrzeug erfolgreich die Route navigiert (z.B. kann sie gering sein, wenn die Ladung gering ist und die Station weit entfernt).
Der Prozess kann auch DC-Schnellladebenutzung verfolgen und präsentieren, um einen Benutzer informiert zu halten, darunter, aber ohne Beschränkung darauf, DC-Ladegeschwindigkeiten, Ladungszustand am Anfang von DC-Sitzungen, mittlere Batterietemperatur während des Ladens und Batteriealterung während des Ladens. Dieses Profil kann auch dem Fahrer zeigen, wie viel Gesamt-DC-Laden schätzungsweise bei empfohlener Benutzung verbleibt, so dass der Fahrer persönlich entscheiden kann, wann die begrenzten empfohlenen Ladesitzungen zu verwenden sind.
5 zeigt ein Anschauungsbeispiel für einen Routenoptimierungsprozess. In diesem Anschauungsbeispiel empfängt der Prozess die Zieleingabe vom Fahrer 501. Wie zuvor wird damit die „Standard“-Route zum Ziel bestimmt, da es möglich ist, dass kein Laden notwendig ist. Wenn auf der Basis geschätzter Benutzungen verbleibenden Stroms Laden notwendig ist, erhält der Prozess die Nebenbedingungen (Zeit, Kosten usw.) 503, die dem aktuellen Fahrer oder Fahrzeug zugeordnet sind. Wenn der Fahrer keine Nebenbedingungen gesetzt hat, kann es eine Menge von durch den Hersteller voreingestellten Nebenbedingungen geben, die Zeit und Potential von Batteriebeschädigung ausgleichen.
Die Kosten der verschiedenen Routen zu Ladestationen und dem Ziel können dann berechnet werden 505. Dies führt zu Basiskosten für die Routen und kann die zuvor aufgelisteten Faktoren sowie andere geeignete Faktoren umfassen. Die Basiskosten werden dann gemäß Fahrerpräferenzen gewichtet 507. In dem zuvor dargelegten Beispiel kann der Elternteil seine Zeit mit 50 Dollar pro Stunde veranschlagen, während der Highschool-Student seine Zeit mit 10 Dollar pro Stunde veranschlagen kann. Unter Verwendung dieser Werte können die Kosten auf der Basis der Gesamtzeit gewichtet werden, und es können Gesamtkosten für jede Route bestimmt werden.
In einem anderen Beispiel kann der Elternteil „immer die schnellste Route präsentieren, solange nicht DC-Laden über einer Schwelle schädlich ist“ setzen, und der Schüler einer höheren Schule kann, immer die billigste Route präsentieren, solange nicht DC-Laden derzeit nicht schädlich ist“ setzen, und die Ergebnisse können dementsprechend gewichtet werden. In diesem Beispiel würde der Elternteil DC-Ladeauswahlmöglichkeiten erhalten, bis die Möglichkeit der Beschädigung eine Schwelle erreicht, und der Highschool-Student würde AC-Ladeauswahlmöglichkeiten erhalten, sobald die empfohlene Anzahl von DC-Ladestopps für den aktuellen Punkt im Lebenszyklus der Batterie aufgebraucht wurde, oder zum Beispiel wenn eine Maximalzahl empfohlener DC-Ladestopps für einen Tag/eine Woche/einen Monat usw. aufgebraucht wurde.
Der Prozess wählt dann auf der Basis der Gewichtung der Routen eine bevorzugte Route aus 509 und stellt sicher, dass etwaige Fahrernebenbedingungen erfüllt wurden 511 (z.B. kann beim Fahrzeug eine Nebenbedingung „niemals DC benutzen, wenn die Beschädigung über einer bestimmten Schwelle liegt“ gesetzt sein). Wenn die Nebenbedingungen nicht erfüllt wurden, wählt der Prozess eine nächstbeste Route aus 513 und wiederholt bis eine Route entdeckt wurde, die alle Nebenbedingungen erfüllt. Diese Route wird dann dem Fahrer präsentiert 515.
Obwohl oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Wörter sind nicht Wörter der Beschränkung, sondern der Beschreibung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem können die Merkmale verschiedener Implementierungsausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE 802 PAN [0021]
IEEE 802 LAN [0021]
IEEE 802 PAN [0021]
IEEE 1394 [0024]
IEEE 1284 [0024]

Claims

System, umfassend: einen Prozessor, ausgelegt zum Entdecken von Ladestationsorten in einer vordefinierten Nähe einer Route, wofür zum Abschluss Fahrzeugladen erforderlich ist; Bestimmen von Ladekosten bei jeder entdeckten Station, einschließlich mindestens Batteriebeschädigung, die sich aus einem Laden ergibt; Präsentieren mehrerer Ladestationen, einschließlich der Ladekosten und einer geschätzten Gesamtroutenzeit für jede Station; Empfangen einer Stationsauswahl; und Präsentieren einer Route, die einen Halt bei der ausgewählten Station enthält.
System nach Anspruch 1, wobei der Prozessor dafür ausgelegt ist, die vordefinierte Nähe zu erweitern, bis mindestens zwei Ladestationen entdeckt wurden.
System nach Anspruch 1, wobei die Kosten stochastische Ladekosten umfassen.
System nach Anspruch 1, wobei die Kosten stochastische Zeitkosten umfassen.
System nach Anspruch 4, wobei die Zeitkosten stochastische Fahrzeitkosten umfassen.
System nach Anspruch 4, wobei die Zeitkosten stochastische Wartezeitkosten umfassen.
System nach Anspruch 4, wobei die Zeitkosten stochastische Ladezeitkosten umfassen.
System nach Anspruch 1, wobei der Prozessor ferner ausgelegt ist zum Gewichten der Ladekosten und der Gesamtroutenzeit auf der Basis von benutzerdefinierten Präferenzen; Bestimmen einer Gesamtbewertung für jede Station auf der Basis der gewichteten Ladekosten und Gesamtroutenzeit; und Präsentieren einer Station, die eine niedrigste Gesamtbewertung aufweist.
System nach Anspruch 8, wobei die benutzerdefinierten Präferenzen einen Zeit zugewiesenen Kostenwert umfassen.