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Technisches Gebiet
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In diesem Dokument wird ein Verfahren und eine Steuereinheit offenbart. Genauer ausgedrückt wird ein Verfahren und eine Steuereinheit zum Bestimmen der Aufladereihenfolge zwischen einer Mehrzahl von Fahrzeugen beschrieben, die an einer Aufladezone ankommen, wobei nicht alle ankommenden Fahrzeuge in die Lage versetzt werden, ihre jeweilige Energiespeichereinheit gleichzeitig aufzuladen.
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Hintergrund
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Es wird zunehmend gebräuchlicher, bei Fahrzeugen, die ein elektrisches Vortriebssystem aufweisen, wie z. B. ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV), ein Plug-in-Hybrid-Fahrzeug (PHV), ein Plug-in-Hybrid- oder ein Batterie-Elektrofahrzeug (BEV), die das Aufladen ihrer Energiespeichersysteme in gegebenen Intervallen erfordern.
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Dies kann unter Verwendung von z. B. einer induktiven Kontaktgabe oder möglicherweise einem Oberleitungspantographen (ähnlich wie bei elektrischen Zügen) implementiert werden. Typischerweise werden 100 bis 200 kW Leistung während weniger Minuten übertragen, um das Fahrzeug mit einer genügenden Menge an Energie zu versorgen, damit es mindestens bis zur nächsten Energieladezone fahren kann. Dadurch werden im Vergleich zu Nicht-Hybrid-Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren unterschiedliche attraktive Vorteile erreicht, wie z. B. weniger Verschmutzung, verringerter Lärm vom Fahrzeug, reduzierte Betriebskosten (da kein Kraftstoff oder weniger Kraftstoff verwendet wird), und Zeitgewinn während der Fahrt (da kein Halt zum Nachtanken notwendig ist).
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Einige Beispiele solcher Fahrzeuge, bei denen die Batterien während einer zuvor festgelegten Route aufgeladen werden müssen, können z. B., ein Stadtbus, der einem bestimmten Zeitplan folgt, ein Liefer-Lkw, der einer bestimmten Route folgt, ein Lastkraftwagen, der zwischen zwei Zielorten pendelt, oder ähnliches sein.
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Das hierin abgehandelte Fahrzeug kann jedoch z. B. einen Lastkraftwagen, einen Bus, einen Van, ein Auto, ein Motorrad, Militärfahrzeuge oder jede andere ähnliche Art von nicht auf Schienen fahrenden Fahrzeugen umfassen, die wiederaufladbare Batterien umfassen.
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In einem Hybridfahrzeug ist auch ein Verbrennungsmotor enthalten. Dadurch kann das Problem der Reichweiten-Angst, die mit allen Elektrofahrzeugen in Zusammenhang steht, reduziert werden, da der Verbrennungsmotor als Sicherung wirkt, wenn die Batterien leer sind.
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Die Leistungsübertragung könnte statisch und/oder dynamisch sein, d. h. beim Stillstand oder beim Fahren. Eine typische Situation kann das Aufladen eines Busses an Busstationen sein, z. B. an einigen ausgewählten Busstationen, wenn der Bus ohnehin anhält und eine bestimmte Zeitdauer wartet. Wenn das Fahrzeug ein Lastkraftwagen ist, kann das Aufladen beim Beladen/Entladen des Fahrzeugs durchgeführt werden. Das Aufladen kann jedoch auch durchgeführt werden, wenn die Fahrzeuge bestimmte Energieaufladesegmente während der Route des Fahrzeugs passieren.
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Der Energiebedarf der Fahrzeuge wird aus unterschiedlichen Gründen variieren, z. B. Distanz, Topografie, Kapazität (Verluste) des Elektromotors, Umgebungstemperatur, Fahrzeuggewicht usw.
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Die Aufladestation z. B. an der Bushaltestelle kann in der Lage sein, z. B. 200 kW zu liefern. Während des Berufsverkehrs oder bei starker Verkehr können etwa zur gleichen Zeit mehrere Busse an der Bushaltestelle ankommen. Die Bushaltestelle weist möglicherweise nur eine Aufladestation auf, die nur das Aufladen von einem Bus auf einmal zulässt. Wenn ein Bus etwas verspätet ist, muss dieser möglicherweise warten bis ein anderer Bus seinen Aufladevorgang abgeschlossen hat, obwohl dieser eine frühere Abfahrtszeit als der aktuell aufladende Bus hat. Dadurch wird der Bus noch mehr verspätet, was offensichtlich nicht erwünscht ist.
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Heute gibt es keine Strategie, die Aufladereihenfolge zwischen Fahrzeugen zu bestimmen ist, die an einer Aufladestation ankommen.
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Daher scheint es so, als ob zum Erreichen einer praktischen Implementierung von Fahrzeugen mit elektrischem Antriebsstrang weitere Entwicklung erforderlich ist, wodurch eine Lösung für die vorstehend abgehandelten Probleme bereitgestellt wird.
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Kurzdarstellung
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Daher besteht ein Gegenstand dieser Erfindung im Lösen mindestens einiger der vorstehend erwähnten Probleme und im Verbessern der Bestimmung der Aufladereihenfolge zwischen Fahrzeugen.
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Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird dieses Ziel durch ein Verfahren zur Bestimmung der Aufladereihenfolge zwischen einer Mehrzahl von Fahrzeugen in einer Aufladezone erreicht, wobei nicht allen Fahrzeugen ermöglicht wird, ihre jeweilige Energiespeichereinheit gleichzeitig aufzuladen. Das Verfahren umfasst das Schätzen einer erwarteten Ankunftszeit in der Aufladezone für jedes Fahrzeug. Weiterhin umfasst das Verfahren das Schätzen eines Aufladeniveaus der Energiespeichereinheit von jedem Fahrzeug. Weiterhin umfasst das Verfahren zusätzlich das Berechnen eines erforderlichen Aufladeniveaus für jedes Fahrzeug, um in der Lage zu sein, die nachfolgende jeweilige Aufladezone zu erreichen. Außerdem umfasst das Verfahren das Bestimmen der zeitlichen Position für jedes Fahrzeug im Verhältnis zu einem jeweiligen Zeitplan. Das Verfahren umfasst das Bestimmen der Aufladereihenfolge der ankommenden Fahrzeuge, basierend auf der geschätzten Ankunftszeit, dem berechneten erforderlichen Aufladeniveau zum Erreichen der nachfolgenden Aufladezone, und der bestimmten zeitlichen Position im Verhältnis zum Zeitplan, wobei ein Fahrzeug, das kein erforderliches Aufladeniveau zum Erreichen der nachfolgenden Aufladezone aufweist, vor einem Fahrzeug priorisiert wird, das das erforderliche Aufladeniveau zum Erreichen der nachfolgenden Aufladezone aufweist; ein als verspätet bestimmtes Fahrzeug wird vor einem als verfrüht bestimmten Fahrzeug priorisiert; und ein Fahrzeug, das als früh an der Aufladezone ankommend geschätzt wird, wird vor einem als später ankommend geschätzten Fahrzeug priorisiert.
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Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung wird dieses Ziel durch eine Steuereinheit in einem Fahrzeug erreicht. Die Steuereinheit ist zum Bestimmen der Aufladereihenfolge zwischen einer Mehrzahl von Fahrzeugen konfiguriert, die an einer Aufladezone ankommen, wobei nicht alle ankommenden Fahrzeuge in die Lage versetzt werden, ihre jeweilige Energiespeichereinheit gleichzeitig aufzuladen. Die Steuereinheit ist zum Schätzen einer erwarteten Ankunftszeit in der Aufladezone für jedes Fahrzeug konfiguriert. Weiterhin ist die Steuereinheit auch zum Schätzen des Aufladeniveaus der Energiespeichereinheit von jedem Fahrzeug konfiguriert. Die Steuereinheit ist weiterhin zum Berechnen eines erforderlichen Aufladeniveaus für jedes Fahrzeug konfiguriert, um in der Lage zu sein, die nachfolgende jeweilige Aufladezone zu erreichen; und weiterhin zum Bestimmen der zeitlichen Position für jedes Fahrzeug im Verhältnis zu einem jeweiligen Zeitplan konfiguriert. Die Steuereinheit ist auch zum Bestimmen der Aufladereihenfolge der ankommenden Fahrzeuge konfiguriert, basierend auf der geschätzten Ankunftszeit, dem berechneten erforderlichen Aufladeniveau zum Erreichen der nachfolgenden Aufladezone, und der bestimmten zeitlichen Position im Verhältnis zum Zeitplan, wobei ein Fahrzeug, das kein erforderliches Aufladeniveau zum Erreichen der nachfolgenden Aufladezone aufweist, vor einem Fahrzeug priorisiert wird, das das erforderliche Aufladeniveau zum Erreichen der nachfolgenden Aufladezone aufweist; ein als verspätet bestimmtes Fahrzeug wird vor einem als verfrüht bestimmten Fahrzeug priorisiert; und ein Fahrzeug, das als früh an der Aufladezone ankommend geschätzt wird, wird vor einem als später ankommend geschätzten Fahrzeug priorisiert.
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Dadurch ist es dank der offenbarten Aspekte für das Fahrzeug an oder in der Nähe der Aufladezone am dringendsten, dass es zum Aufladen vor den anderen Fahrzeugen priorisiert wird, um Zugang zu der Aufladezone zu erhalten. Somit erhält das richtige Fahrzeug zur rechten Zeit eine angemessene Aufladung, was zu einem verbesserten Verkehrsfluss führt. Weiterhin wird durch das Verlangsamen der Geschwindigkeit eines anderen, nicht priorisierten Fahrzeugs Energie für das Fahrzeug eingespart. Außerdem wird das Risiko der Warteschlangenbildung an den Aufladezonen reduziert, was zu größerer Fahrgastzufriedenheit führt.
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Weitere Vorteile und zusätzliche neuartige Merkmale werden anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich.
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Figuren
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Ausführungsformen der Erfindung werden nun detaillierter unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren beschrieben, wobei:
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in 1A eine Seitenansicht eines Fahrzeugs und eines induktiven Energiesegments in der Straße veranschaulicht ist;
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in 1B eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einem dachmontierten Pantographen veranschaulicht ist;
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in 2 eine perspektivische Draufsicht auf ein Szenario veranschaulicht ist, im ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antriebsstrang einer Route folgt, die Energieaufladezonen umfasst;
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in 3 ein Beispiel des Anforderns von Fahrzeugen zum Aufladen veranschaulicht ist, wie vom Fahrer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wahrgenommen wird;
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in 4 ein Beispiel des Anforderns von Fahrzeugen zum Aufladen veranschaulicht ist, wie vom Fahrer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wahrgenommen wird;
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in 5 ein Flussdiagramm ist, das eine Ausführungsform eines Verfahrens veranschaulicht;
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in 6 eine Veranschaulichung ist, die ein System gemäß einer Ausführungsform darstellt.
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Detaillierte Beschreibung
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In diesem Dokument beschriebene Ausführungsformen der Erfindung sind als ein Verfahren und eine Steuereinheit definiert, die durch die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen in die Praxis umgesetzt werden können. Diese Ausführungsformen können jedoch in vielen unterschiedlichen Formen beispielhaft veranschaulicht und umgesetzt werden, und sind nicht auf die in diesem Dokument beschriebenen Beispiele begrenzt, sondern diese veranschaulichenden Beispiele von Ausführungsformen vielmehr bereitgestellt werden, damit diese Offenlegung sorgfältig und vollständig ist.
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Weitere Aufgaben und Merkmale können anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich werden, die in Kombination mit den zugehörigen Zeichnungen zu berücksichtigen sind. Es ist jedoch zu verstehen, dass die Zeichnungen ausschließlich zum Zwecke der Veranschaulichung und nicht als Definition der Eingrenzungen der in diesem Dokument offengelegten Ausführungsformen bestimmt sind, auf die in den beigefügten Ansprüchen Bezug genommen wird. Weiterhin sind die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet, und sind, außer wenn anders angegeben, lediglich vorgesehen, um die in diesem Dokument beschriebenen Strukturen und Verfahrensweisen konzeptionell zu veranschaulichen.
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In 1A ist ein Szenario mit einem Fahrzeug 100 veranschaulicht, das in einer Fahrtrichtung 105 fährt. Das Fahrzeug 100 umfasst eine Energiespeichervorrichtung 110, wie z. B. bei einigen Ausführungsformen wiederaufladbare Batterien. Die Energiespeichervorrichtung 110 kann gemäß einiger Ausführungsformen durch induktive elektrische Übertragung von einer Energieaufladezone 120 in einer Straße 130 aufgeladen werden.
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Das Fahrzeug 100 kann z. B. einen Lastkraftwagen, einen Bus, einen Van, ein Auto, ein Motorrad, Militärfahrzeuge oder eine ähnliche Art von nicht auf Schienen fahrenden Fahrzeugen umfassen. Das Fahrzeug 100 kann z. B. zum Fahren auf einer Straße, im Gelände oder im Wasser konfiguriert sein. Weiterhin umfasst das Fahrzeug 100 ein elektrisches Vortriebssystem wie z. B. ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV), ein Plug-in-Hybrid-Fahrzeug (PHV), ein Plug-in-Hybrid- oder ein Batterie-Elektrofahrzeug (BEV) in verschiedenen Ausführungsformen.
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Das Fahrzeug 100 bei unterschiedlichen Ausführungsformen ein vom Fahrer gesteuertes oder ein fahrerloses, autonom gesteuertes Fahrzeug sein. Zwecks größerer Klarheit wird das Fahrzeug 100 jedoch nachfolgend dahingehend beschrieben, dass es einen Fahrer aufweist.
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Bei induktivem Aufladen oder drahtlosem Aufladen, wie es auch bezeichnet werden kann, wird ein elektromagnetisches Feld zum Übertragen von Energie zwischen zwei Objekten verwendet, in diesem Fall von der Energieaufladezone 120 in der Straße 130 zu der Energiespeichervorrichtung 110 über die induktive Kontaktgabe im Fahrzeug 100. Das Fahrzeug 100 kann während des Aufladevorgangs stehen oder fahren. Es wird Energie durch die induktive Kopplung zu der Energiespeichervorrichtung 110 gesendet, die dadurch aufgeladen wird.
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Die Energieaufladezone 120 kann eine Induktionsspule umfassen, um ein elektromagnetisches Wechselfeld zu schaffen, und eine zweite Induktionsspule im Fahrzeug 100, die Strom vom elektromagnetischen Feld übernimmt und zurück in elektrischen Strom umwandelt, um die Energiespeichervorrichtung 110 aufzuladen. Die zwei in der Nähe zueinander vorhandenen Induktionsspulen bilden in Kombination einen Transformator. Größere Distanzen zwischen Sender- und Empfängerspulen können erreicht werden, wenn beim induktiven Aufladesystem resonante induktive Kopplung verwendet wird.
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Induktion ist ein elektromagnetisches Phänomen, das ermöglicht, elektrische Energie zum Fahrzeug 100 ohne direkten elektrischen Kontakt mit der Straßenoberfläche zu übertragen. Im Vergleich zu einer festen Übertragung unter Verwendung von direktem Kontakt mit der Fahrbahn ermöglicht dies Flexibilität, Sicherheit und das Potenzial, mit Schnee und Eis fertig zu werden, was offensichtliche Vorteile sind. Weiterhin wird durch das Positionieren der Energieaufladezone 120 in der Straßenoberfläche anderer Verkehr weder gestört noch gefährdet, und dies kann ästhetisch weniger kontrovers als eine Lösung sein, die auf Overhead-Kontaktlinien/-pantographen basiert.
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Einige Ausführungsformen des Fahrzeugs 100 können auch einen zusätzlichen Verbrennungsmotor umfassen, der zusätzliche Unabhängigkeit von der Energieaufladezone 120 und dem Aufladeniveau der Energieaufladevorrichtung 110 gibt, was einen Betrieb auch dann zulässt, wenn die Energieaufladevorrichtung 110 entladen ist.
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In 1B ist ein Szenario mit einer alternativen Ausführungsform des Fahrzeugs 100 veranschaulicht, das in der Fahrtrichtung 105 fährt. Das Fahrzeug 100 umfasst die Energiespeichervorrichtung 110. Die Energiespeichervorrichtung 110 kann durch leitende elektrische Übertragung von einer Oberleitungsenergieaufladezone 120 über einen dachmontierten Pantographen 140 aufgeladen werden.
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Somit umfasst das Fahrzeug 100 bei einigen Ausführungsformen eine Energiespeichervorrichtung 110, die durch die Energieaufladezone 120 über den dachmontierten Pantographen 140 aufgeladen werden kann. Ein Elektromotor im Fahrzeug 100 wird dann durch die Energiespeichervorrichtung 110 mit Strom beaufschlagt.
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Ein Vorteil beim Speichern von Energie in der Energiespeichervorrichtung 110 besteht darin, dass das Fahrzeug 100 nicht ununterbrochen an der Energieaufladezone 120 befestigt sein muss.
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Einige Ausführungsformen des Fahrzeugs 100 können auch einen zusätzlichen Verbrennungsmotor umfassen, der zusätzliche Unabhängigkeit von der Oberleitungsenergieaufladezone 120 gibt, was Unabhängigkeit von Aufladezonen 120 und dem Aufladeniveau der Energiespeichervorrichtung 110 ermöglicht.
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Die Energieaufladezone 120 ist über der Straße 130 des Fahrzeugs 100 angeordnet, und kann bei einigen Ausführungsformen z. B. zwei Kontaktdrähte umfassen, einen ersten Kontaktdraht mit Pluspol und einen zweiten Kontaktdraht mit Minuspol, die sich parallel zueinander und zu der Straße 130 entlang von zumindest einem Segment der Route des Fahrzeugs 100 erstrecken. Dies unterscheidet sich vom entsprechenden Energieübertragungssegment einer Straßenbahn oder eines elektrischen Zugs, der normalerweise die Schiene als Rückführungsteil des elektrischen Wegs verwendet, und deshalb nur einen Draht und einen Pol benötigt. Bei einigen Ausführungsformen kann die Energieaufladezone 120 jedoch einen Kontaktdraht über dem Fahrzeug 100 und einen Pol mit entgegengesetzter Ladung in der Straße unter dem Fahrzeug 100 oder möglicherweise auf der Seite des Fahrzeugs 100 umfassen.
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Der dachmontierte Pantograph 140 kann somit z. B. zwei Stromsammler oder Sammlerschuhe umfassen, die als solches bezeichnet werden können. Ein Stromsammler kann dem ersten Kontaktdraht mit Pluspol gewidmet sein, und ein Stromsammler kann dem zweiten Kontaktdraht mit Minuspol gewidmet sein.
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Weiterhin kann erwähnt werden, dass das Fahrzeug 100 einen oder mehrere Pantographen 140 aufweisen kann. Weiterhin kann der Pantograph 140 bei unterschiedlichen Ausführungsformen unterschiedliche Konstruktionen aufweisen, wie z. B. ein symmetrischer oder diamantförmiger Pantograph, ein Halb-Pantograph, ein Z-förmiger Pantograph, Stromabnehmerstangen oder eine beliebige ähnliche Anordnung. Der Pantograph 140 kann bei unterschiedlichen Ausführungsformen entweder einen einzelnen oder einen doppelten Arm aufweisen. Weiterhin können die zwei Stromsammler gemeinsam von einem Pantographen 140 gehalten werden, oder separate Pantographen 140 können bei unterschiedlichen Ausführungsformen für jeden Stromsammler verwendet werden. Einige Ausführungsformen können einen Stromsammler über dem Fahrzeug 100 und einen Stromsammler unter dem Fahrzeug 100, oder möglicherweise auf der Seite des Fahrzeugs 100 umfassen.
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Der Pantograph 140 kann weiterhin eingerichtet sein, um die Stromsammler mit den jeweiligen Kontaktdrähten z. B. durch Aufbringen einer im Wesentlichen nach oben gerichteten Kraft auf die Stromsammler in Kontakt zu bringen, indem er sie mit den Kontaktdrähten in Kontakt bringt. Eine solche nach oben gerichtete Kraft kann durch Pneumatikeinrichtungen, durch Hydraulikeinrichtungen, durch Flexibilität des Materials, durch einen Elektromotor, durch einen mechanischen Mechanismus bereitgestellt werden, der durch den Fahrer oder Ähnliches verwaltet wird. Bei einigen Ausführungsformen kann ein Sensor konfiguriert sein, um die Druckkraft zwischen den Stromsammlern und den Kontaktdrähten zu messen. Ein Steuerungs- und Regulierungssystem kann bei einigen Ausführungsformen basierend auf den Sensormessungen sicherstellen, dass Kontakt zwischen den Stromsammlern und den Kontaktdrähten auch während rauer Straßenbedingungen und holpriger Passagen aufrechterhalten wird.
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Gemäß einiger Ausführungsformen wird eine Funktion bereitgestellt, um den Fahrer dabei zu unterstützen, den Pantographen im Verhältnis zu den Kontaktdrähten der Energieaufladezone 120 zu positionieren, sodass er durch Verwenden z. B. eines Sensors und/oder einer Kamera bestimmt werden kann.
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Weiterhin kann eine Mehrzahl von Fahrzeugen 100 an der Energieaufladezone 120 etwa gleichzeitig ankommen, was ein Prioritätsproblem darstellt, was in 2 weiter erklärt wird. Falls die Fahrzeuge 100 gleichzeitig aufladen können, besteht kein Problem. Es ist jedoch kostspielig, redundante Energieaufladezonen 120 zu konstruieren.
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In 2 ist ein Übersichtsbeispiel eines Szenarios veranschaulicht, wobei drei Ausführungsformen 100-1, 100-2, 100-3 des zuvor präsentierten Fahrzeugs 100 entlang einer Straße 130 oder Route in der Fahrtrichtung 105 gefahren werden.
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Die Straße 130 weist keine konsistente Energieaufladezone 120 vom Ausgangspunkt zum Zielpunkt des Fahrzeugs 100 auf. Stattdessen umfasst das Fahrzeug 100 beim Fahren entlang der Route eine zufällige Anzahl verschiedener Energieaufladezonen 120 wie z. B. eine erste Energieaufladezone 120-1, eine zweite Energieaufladezone 120-2 und eine dritte Energieaufladezone 120-3. In einigen Aufladezonen 120-1, 120-3 können die Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 ihre jeweilige Energiespeichervorrichtung 110 bei Stillstand z. B. an einer Bushaltestelle oder an einer Aufladeplattform aufladen. In einigen anderen Aufladezonen 120-2 können die Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 ihre jeweilige Energiespeichervorrichtung 110 dynamisch beim Fahren aufladen.
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Es wird eine Funktion angewandt, die sicherstellt, dass die Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 rechtzeitig Zugang zu der ersten Energieaufladezone 120-1 für angemessenes Aufladen erhalten.
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Diese Funktion kann bei einigen Ausführungsformen in den Fahrzeugen 100-1, 100-2, 100-3 implementiert werden, die die Aufladereihenfolge bestimmen, und mit jedem kommunizieren kann, wie in Verbindung mit der Präsentation von 3 weiter abgehandelt werden wird. Bei anderen Ausführungsformen kann die Funktion in die Infrastruktur integriert sein, was in Verbindung mit der Präsentation von 4 weiter abgehandelt werden wird.
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In jedem Fall wird die Funktion bestimmen, in welcher Reihenfolge die ankommenden Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 aufgeladen werden, basierend auf dem Aufladebedarf jedes Fahrzeugs 100-1, 100-2, 100-3; der Abfahrtszeit gemäß dem gültigen Zeitplan von jedem Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3; Informationen, die von anderen Fahrzeugen 100-1, 100-2, 100-3 über Drahtloskommunikation z. B. durch V2V, V2x oder Ähnliches erhalten wurden; und ob das Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 einen zusätzlichen Verbrennungsmotor aufweist oder nicht.
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Diese Funktion hat auch die Möglichkeit, die Geschwindigkeit ankommender Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 zu begrenzen, wenn z. B. ein Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 etwas zu früh ankommt und ein anderes Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 dessen Aufladen nicht abschließt, bevor das ankommende Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 ankommt. Diese Funktion kann bei einigen Ausführungsformen auch ihre eigenen „Grüne Welle”-Verkehrsampeln deaktivieren, wenn das Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 früh auf dessen Route ist.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die Funktion den Fahrzeugfahrer mit unterschiedlichen Informationen versorgen, wie z. B. dem Grund für die begrenzte Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100-1, 100-2, 100-3, ob die Aufladestation belegt ist, und/oder wie lange sie belegt ist, sowie beispielsweise die Anforderungen zum Aufladen des eigenen Fahrzeugs 100-1, 100-2, 100-3.
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Das Verlangsamen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100-1, 100-2, 100-3 zum Verzögern der Ankunftszeit spart auch Energie. Fahrer und Fahrgäste sind aufgrund von geringerer Wartezeit an der Energieaufladezone 120-1 weniger gestresst. Der Verkehrsfluss ist reibungsloser und hat weniger Stau an der Energieaufladezone 120-1 zum Ergebnis.
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Die offenbarte Funktion kann bei unterschiedlichen Typen von Fahrzeugen 100-1, 100-2, 100-3 wie z. B. Fahrzeugen 100-1, 100-2, 100-3 mit einer vorhersagbaren Route wie z. B. Stadtbussen, Verteiler-Lkws, Postfahrzeugen, Müllsfahrzeugen, Wartungsfahrzeugen usw. oder anderen Fahrzeugen mit weniger vorhersagbaren Routen anwendbar sein.
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Bei einigen Ausführungsformen kann ein bestimmtes Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 priorisiert werden, z. B. ein Rettungsfahrzeug wie z. B. ein Krankenwagen oder im Notfall ein beliebiges Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3, z. B. ein Bus mit einem verletzten Fahrgast, der sofort in ein Krankenhaus eingeliefert werden muss usw.
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In 3 ist ein Beispiel veranschaulicht, wie das vorherige Szenario in 2 gemäß einer Ausführungsform vom Fahrer des Fahrzeugs 100 wahrgenommen werden kann, wenn es an einer ersten Aufladezone 120-1 positioniert ist.
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Das Fahrzeug 100 kann bei der veranschaulichten Ausführungsform eine Steuereinheit 300 umfassen. Die Steuereinheit 300 ist zum Bestimmen der Aufladereihenfolge zwischen einer Mehrzahl von Fahrzeugen 100-1, 100-2, 100-3 konfiguriert, die an einer Aufladezone 120-1 ankommen, wobei nicht alle ankommenden Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 in die Lage versetzt werden, ihre jeweilige Energiespeichervorrichtung 110 gleichzeitig aufzuladen.
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Die Steuereinheit 300 kann eine unerwartete Ankunftszeit an der Aufladezone 120-1 für unterschiedliche andere Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 schätzen. Außerdem kann die Steuereinheit 300 das Aufladeniveau der Energiespeichervorrichtung 110 von jedem Fahrzeug bestimmen. Weiterhin ist die Steuereinheit 300 zum Bestimmen der Distanz zu einer nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3 von jedem Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 konfiguriert. Die Steuereinheit 300 ist außerdem zum Schätzen des Energieverbrauchs zum Erreichen der jeweiligen nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3 basierend auf der bestimmten Distanz für jedes Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 konfiguriert. Die Steuereinheit 300 ist außerdem zum Berechnen eines erforderlichen Aufladeniveaus für jedes Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 konfiguriert, um in der Lage zu sein, die nachfolgende jeweilige Aufladezone 120-2, 120-3 zu erreichen. Die Steuereinheit 300 ist weiterhin zum Bestimmen der Aufladereihenfolge der zeitlichen Position für jedes Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 im Verhältnis zu einem jeweiligen Zeitplan konfiguriert; und ist zum Bestimmen der Aufladereihenfolge der ankommenden Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 konfiguriert, basierend auf der geschätzten Ankunftszeit, dem berechneten erforderlichen Aufladeniveau zum Erreichen der nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3, und der bestimmten zeitlichen Position im Verhältnis zum Zeitplan, wobei ein Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3, das kein erforderliches Aufladeniveau zum Erreichen der nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3 aufweist, vor einem Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 priorisiert wird, das das erforderliche Aufladeniveau zum Erreichen der nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3 aufweist; ein als verspätet bestimmtes Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 vor einem als verfrüht bestimmten Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 priorisiert wird; und ein Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3, das als früh an der Aufladezone 120-1 ankommend geschätzt wird, vor einem als später ankommend geschätzten Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 priorisiert wird.
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Der Energieverbrauch zum Erreichen der nachfolgenden zweiten Aufladezone 120-2, 120-3 kann basierend auf der Distanz zwischen der ersten Aufladezone 120-1 und der zweiten Aufladezone 120-2 erfolgen. Die Distanz kann bekannt und voreingestellt sein, z. B. in dem Fall, wenn es sich bei den Fahrzeugen 100-1, 100-2, 100-3 um einen Bus handelt, der eine zuvor festgelegte Route fährt. In einigen Fällen kann die Distanz zu der nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3 anhand detaillierter Kartendaten bestimmt werden, die von einem Speicher oder einer Datenbank aufgerufen werden. Die geografische Position der Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 kann durch eine Positionierungsvorrichtung in den Fahrzeugen 100-1, 100-2, 100-3 bestimmt werden, was auf einem Satellitennavigationssystem wie z. B. dem Navigation Signal Timing and Ranging (Navstar) Global Positioning System (GPS), Differential GPS (DGPS), Galileo, GLONASS oder dergleichen basiert sein kann.
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Die geografische Position der Positionierungsvorrichtung (und damit auch der Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3) kann gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen ununterbrochen in zuvor festgelegten oder konfigurierbaren Zeitintervallen erfolgen.
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Die Positionsermittlung durch Satellitennavigation basiert auf Distanzmessung unter Verwendung von Triangulation von einer Anzahl von Satelliten. Die Satelliten übertragen ununterbrochen Informationen über Zeit und Datum (z. B. in codierter Form), Identität (welcher Satellit sendet), Status, und wo der Satellit zu jedem gegebenen Zeitpunkt positioniert ist. Die GPS-Satelliten senden mit unterschiedlichen Codes codierte Informationen, wie z. B., jedoch nicht notwendigerweise basierend auf Code Division Multiple Access (CDMA). Dies ermöglicht das Unterscheiden der Informationen eines einzelnen von den Informationen anderer Satelliten, basierend auf für jeden jeweiligen Satelliten einzigartigen Code.. Diese Informationen können dann gesendet werden, um vom angemessen angepassten GPS-Empfänger empfangen zu werden, der in den Fahrzeugen 100-1, 100-2, 100-3 enthalten sind.
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Die Distanzmessung kann gemäß einiger Ausführungsformen das Messen der Differenz der Zeit umfassen, die für jedes der jeweiligen Satellitensignale benötigt wird, die von den jeweiligen Satelliten übertragen werden, um den GPS-Empfänger in der mobilen Vorrichtung zu erreichen. Da sich die Funksignale mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, kann die Distanz zum jeweiligen Satelliten durch das Messen der Signallaufzeit berechnet werden.
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Die Positionen der Satelliten sind bekannt, da diese ununterbrochen von ungefähr 15–30 Bodenstationen beobachtet werden, die hauptsächlich entlang und in der Nähe des Äquators der Erde angeordnet sind. Hierdurch kann die geografische Position, d. h., der Breitengrad und Längengrad der Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 durch Bestimmen der Distanz zu mindestens drei Satelliten durch Triangulation berechnet werden. Zur Ermittlung der Höhe können die Signale von vier Satelliten gemäß einiger Ausführungsformen verwendet werden.
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Wenn die geografische Position der Positionierungsvorrichtung bestimmt ist (oder auf eine andere Art), dann kann sie auf einer Karte dargestellt werden, auf der die Position des Fahrzeugs 100-1, 100-2, 100-3 markiert sein kann.
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Der Energieverbrauch zum Erreichen der nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3 wird basierend auf der Distanz zu der nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3, weiterhin basierend auf unterschiedlichen anderen Parametern berechnet, die den Energieverbrauch des Fahrzeugs 100-1, 100-2, 100-3 beeinflussen können, wie z. B. Fahrzeugtyp, Motortyp, Gewicht der Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3, Verkehrssituation zwischen der ersten Aufladezone 120-1 und der nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3, Umgebungstemperatur, Batterietemperatur, vorhergesagte Klimaanlagenanforderungen, Straßentopologie, Straßenkrümmung, geschätzte Straßenreibung, Bewilligung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, Fahrereingabe und/oder eine Sicherheitsmarge.
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Bei einigen Ausführungsformen können beliebige, einige oder alle dieser Parameter vom Fahrer z. B. auf einer Anzeige 310 eingegeben werden, die bei einigen Ausführungsformen einen Touchscreen oder ähnliches umfassen kann. Außerdem können unterschiedliche Informationen für den Fahrer auf der Anzeige 310 angezeigt werden, wie z. B. dass das eigene Fahrzeug 100 momentan keine Aufladung benötigt.
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Beim veranschaulichten, nicht begrenzenden Beispiel ist das Fahrzeug 100 ein Bus, der an einer Bushaltestelle steht, wo die erste Aufladezone 120-1 angeordnet ist. Die Abfahrtszeit kann z. B. dem Fahrer angezeigt werden. Außerdem kann der Fahrer aufgefordert werden, z. B. die Verkehrsintensität zu schätzen, was zum Schätzen des zusätzlichen Energieverbrauchs verwendet werden kann, der momentan erforderlich ist.
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In 4 ist wiederum ein weiteres Beispiel davon veranschaulicht, wie das vorherige Szenario in 2 vom Fahrer des Fahrzeugs 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform wahrgenommen werden kann, die alternativ zu den in 3 veranschaulichten Ausführungsformen ist.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist die Steuereinheit 300 außerhalb der Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 angeordnet. Die Steuereinheit 300 ist konfiguriert, um drahtlos mit den Fahrzeugen 100-1, 100-2, 100-3 über eine Kommunikationsvorrichtung 320 zu kommunizieren.
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Die Steuereinheit 300 kann weiterhin bestimmte Parameter wie z. B. Verkehrssituation, Verkehrsintensität, Informationen von Busabfahrtszeiten, Distanz zu nachfolgenden Aufladezonen 120-2, 120-3, Umgebungstemperatur, Straßentopologie zu der nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3, Energieverbrauch für das Fahrzeug 100, das die nachfolgende Aufladezone 120-2, 120-3 erreicht, und/oder ähnliche Informationen bestimmen.
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Die Steuereinheit 300 und die zugehörige Kommunikationsvorrichtung 320 können in der Struktur 340 außerhalb des Fahrzeugs 100-1, 100-2, 100-3 enthalten sein.
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Das Fahrzeug 100 umfasst einen Sender-Empfänger 330. Der Sender-Empfänger 330 kann Anfragen und Informationen von der Steuereinheit 300 über die Kommunikationsvorrichtung 320 empfangen. Weiterhin kann der Sender-Empfänger 330 angefragte Informationen von der Steuereinheit 300 über die Kommunikationsvorrichtung 320 senden.
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Das drahtlose Signal kann z. B. ein Fahrzeug-zu-Fahrzeug(Vehicle-to-Vehicle – V2V)-Signal oder ein beliebiges anderes drahtloses Signal sein, welches auf die drahtlose Kommunikationstechnik, wie z. B. Wi-Fi, Wireless Local Area Network (WLAN), Ultra Mobile Broadband (UMB), Bluetooth (BT) oder Infrarotsendern basiert oder zumindest davon inspiriert ist, um nur einige wenige Beispiele für die drahtlose Kommunikation zu nennen.
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In 5 ist ein Beispiel eines Verfahrens 500 gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. Im Ablaufdiagramm in 5 ist das Verfahren 500 zum Bestimmen der Aufladereihenfolge zwischen einer Mehrzahl von Fahrzeugen 100-1, 100-2, 100-3 dargestellt, die an einer Aufladezone 120-1 ankommen, wobei nicht alle ankommenden Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 in die Lage versetzt werden, ihre jeweilige Energiespeichervorrichtungen 110 gleichzeitig aufzuladen.
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Bei einigen Ausführungsformen umfassen die Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 eine induktive Kontaktgabe zum Aufladen von Energie von den Energieaufladezonen 120-1, 120-2, 120-3 in der Straße 130. Die Energieaufladezone 120-1, 120-2, 120-3 kann eine Induktionsspule umfassen, um ein elektromagnetisches Wechselfeld zu schaffen, während die induktive Kontaktgabe in den Fahrzeugen 100-1, 100-2, 100-3 eine zweite Induktionsspule umfasst, die Strom vom elektromagnetischen Feld übernimmt und zurück in elektrischen Strom umwandelt, um die Energiespeichervorrichtung 110 aufzuladen. Die zwei in der Nähe zueinander vorhandenen Induktionsspulen bilden in Kombination einen Transformator aus.
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Bei einigen weiteren Ausführungsformen umfassen die Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 einen dachmontierten Pantographen 140 zum Aufladen von Energie von den Aufladezonen 120-1, 120-2, 120-3 über dem Fahrzeug 100. Die Energieaufladezonen 120-1, 120-2, 120-3 können einen ersten Kontaktdraht mit Pluspol und parallel dazu einen zweiten Kontaktdraht mit Minuspol umfassen.
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Der dachmontierte Pantograph 140 umfasst einen ersten Stromsammler, der dem Kontaktdraht mit Pluspol gewidmet ist, und einen zweiten Stromsammler, der dem Kontaktdraht mit Minuspol gewidmet oder daran befestigt ist.
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Das Fahrzeug 100 kann jede beliebige Art von Transportmittel sein, wie z. B. ein Lastkraftwagen, ein Bus, ein Auto, ein Waggon, ein Aufzug, ein Motorrad oder ähnliches. Das Fahrzeug kann bei unterschiedlichen Ausführungsformen einen Fahrer aufweisen oder ein fahrerloses autonomes Fahrzeug sein.
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Um in der korrekt en Lage zu sein, die Aufladereihenfolge der ankommenden Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 an der Aufladezone 120-1 zu bestimmen, kann das Verfahren 500 eine Anzahl von Schritten 501–509 umfassen. Einige dieser Schritte 501–509 können jedoch ausschließlich bei einigen alternativen Ausführungsformen ausgeführt werden, wie z. B. Schritt 501, Schritt 503 und/oder Schritt 504. Weiterhin können die beschriebenen Schritte 501–509 in einer chronologisch etwas anderen Reihenfolge als die Nummerierung nahelegt ausgeführt werden.. Schritt 502 kann bei einigen Ausführungsformen z. B. vor Schritt 501 ausgeführt werden. Das Verfahren 500 kann die folgenden Schritte umfassen:
Schritt 501 umfasst das Schätzen einer erwarteten Ankunftszeit in der Aufladezone 120-1 für jedes Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3.
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Die erwartete Ankunftszeit kann basierend auf der aktuellen Position des Fahrzeugs 100-1, 100-2, 100-3 und der Distanz zwischen der Fahrzeugposition und der Aufladezone 120-1 geschätzt werden. Die erwartete Ankunftszeit kann jedoch bei einigen Informationen basierend auf Zeitplaninformationen geschätzt werden.
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Schritt 502 umfasst das Bestimmen des Aufladeniveaus der Energiespeichervorrichtung 110 von jedem Fahrzeug, z. B. durch Messen des Aufladeniveaus mit einem Voltmeter oder ähnlichen Gerät oder durch Schätzen von dessen Ladezustand (SOC).
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Schritt 503, der möglicherweise nur bei manchen besonderen Ausführungsformen ausgeführt wird, umfasst das Bestimmen der Distanz von jedem Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 zu einer nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3.
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Die Distanz zu der nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3 kann entweder basierend auf dem Zielort des Fahrzeugs 100-1, 100-2, 100-3 erfolgen, der von einem Navigator extrahiert ist, oder vom Fahrer oder durch Bestimmen einer Route des Fahrzeugs 100-1, 100-2, 100-3 erhalten werden..
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Bei einigen Ausführungsformen kann die Distanz von der ersten Aufladezone 120-1, an der sich das Fahrzeug 100 aktuell befindet, zu der nachfolgenden zweiten Aufladezone 120-2 entweder basierend auf dem Zielort des Fahrzeugs 100 erfolgen, der von einem Navigator extrahiert ist, oder vom Fahrer erhalten werden, oder durch Bestimmen einer Route des Fahrzeugs 100 erhalten, werden, der es folgt. Bei einigen Ausführungsformen kann die Distanz zwischen der ersten Aufladezone 120-1 und der nachfolgenden zweiten Aufladezone 120-2 von einem zentralen Knotenpunkt 340 oder z. B. von einer Nachschlagetabelle empfangen werden.
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Schritt 504, der möglicherweise nur bei manchen besonderen Ausführungsformen ausgeführt wird, wo Schritt 503 ausgeführt wurde, umfasst das Schätzen des Energieverbrauchs basierend auf der bestimmten 503 Distanz für jedes Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 zum Erreichen der jeweiligen nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3.
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Unterschiedliche Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 können entlang unterschiedlicher Routen fahren und unterschiedliche nachfolgende Aufladezonen 120-2, 120-3 aufweisen, z. B. Busse an einer Busstation, die unterschiedlichen Busrouten usw. folgen.
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Das Schätzen des Energieverbrauchs zum Erreichen der nachfolgenden zweiten Aufladezone 120-2, 120-3 kann weiterhin basieren auf Fahrzeugtyp, Motortyp, Gewicht des Fahrzeugs 100-1, 100-2, 100-3, Verkehrssituation zwischen der Aufladezone 120-1 und der nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3, emissionsfreien Zonen, Umgebungstemperatur, Batterietemperatur, vorhergesagte Klimaanlagenanforderungen, Straßentopologie, Straßenkrümmung, geschätzter Straßenreibung, Lichtanforderungen, Fahrereingabe und/oder einer Sicherheitsmarge sein.
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Das Schätzen des Energieverbrauchs zum Erreichen der nachfolgenden zweiten Aufladezone 120-2 kann weiterhin basieren auf Fahrzeugtyp, Motortyp, Gewicht des Fahrzeugs 100, Verkehrssituation zwischen der ersten Aufladezone 120-1 und der nachfolgenden zweiten Aufladezone 120-2, Umgebungstemperatur, Batterietemperatur, vorhergesagte Klimaanlagenanforderungen, Straßentopologie, Straßenkrümmung, geschätzte Straßenreibung, Lichtanforderungen, Bewilligung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, Fahrereingabe und/oder einer Sicherheitsmarge sein.
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Das Gewicht des Fahrzeugs 100 kann bei einigen Ausführungsformen durch einen Gewichtssensor im Fahrzeug 100 bestimmt werden. Das Fahrzeuggewicht kann bei einigen Ausführungsformen zu einem statischen Wert angenähert oder zu einem Wert in einem Satz von statischen Werten (keine Fracht/halb beladen/beladen) bestimmt werden. Bei anderen Ausführungsformen, wenn das Fahrzeug 100 z. B. ein Bus ist, kann die Anzahl von Passagieren im Bus gezählt werden, und ein geschätztes Durchschnittsgewicht von jedem Passagier kann dem Gewicht des Fahrzeugs 100 hinzugefügt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Anzahl von Passagieren z. B. in einem Bus basierend auf Statistik geschätzt werden oder basierend auf der Tageszeit, dem Tag des Jahres usw. geschätzt werden, da es bekannt ist, dass sich die Anzahl von Passagieren während der Berufsverkehrszeit erhöhen wird.
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Die Verkehrssituation zwischen der ersten Aufladezone 120-1 und der nachfolgenden zweiten Aufladezone 120-2 kann z. B. auf einem Bericht basieren, der von einem zentralen Knotenpunkt erhalten wurde, von Informationen, die von einem anderen Fahrzeug empfangen wurden, das die relevante Route in der Gegenrichtung passierte, z. B. Fahrzeug-zu(2)-Fahrzeug-Kommunikation (V2V) oder auf anderer entsprechender Drahtloskommunikation. Die Verkehrssituation kann jedoch basierend auf der Anzahl von Verkehrsampeln, Straßenkreuzungen usw. zwischen der ersten Aufladezone 120-1 und der zweiten Aufladezone 120-2 geschätzt werden. Weiterhin kann die Verkehrssituation basierend auf Statistik geschätztoder basierend auf der Tageszeit, dem Tag des Jahres usw. geschätzt werden, da es bekannt ist, dass sich die Anzahl von Passagieren während der Berufsverkehrszeit erhöhen wird.
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Die Umgebungstemperatur des Fahrzeugs 100 kann durch ein Thermometer im Fahrzeug 100 gemessen werden, oder alternativ von einem zentralen Knotenpunkt außerhalb des Fahrzeugs 100 empfangen werden (der wiederum die Umgebungstemperatur mit einem Thermometer misst). Die Umgebungstemperatur kann bei einigen Ausführungsformen basierend auf der Zeit des Jahres und/oder Tageszeit angenähert werden. Falls die Umgebungstemperatur niedrig ist, wie z. B. unter 10°C, kann die Heizung im Fahrzeug 100 eingeschaltet werden, was den Energieverbrauch erhöht. Falls die Umgebungstemperatur hoch ist, wie z. B. über 25°C, kann eine Klimaanlage/Klimasystem im Fahrzeug 100 eingeschaltet werden, was den Energieverbrauch erhöht.
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Die Batterietemperatur kann bei einigen Ausführungsformen durch ein in der Batterie angeordnetes Thermometer gemessen werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Batterietemperatur basierend auf der Umgebungstemperatur angenähert werden. Schnelles Aufladen der meisten Batterien ist auf eine Temperatur von 5°C bis 45°C begrenzt. Falls die Batterietemperatur unter 0°C fällt, ist es möglicherweise nicht möglich, die Energiespeichervorrichtung 110 überhaupt aufzuladen.
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Die vorhergesagten Klimasystemanforderungen können auf der gemessenen oder geschätzten Umgebungstemperatur basieren.
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Straßentopologie und/oder Straßenkrümmung können basierend auf gespeicherten detaillierten Kartendaten berechnet werden, die von einem Speicher oder einer Datenbank aufgerufen werden können. Bergauffahren erfordert mehr Energie als Bergabfahren.
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Die Straßenreibung kann basierend auf dem Typ von Oberfläche der Straße 130 geschätzt werden, wie z. B. Asphaltstraße, unbefestigte Straße. Weiterhin können basierend auf der Umgebungstemperatur und/oder Jahreszeit eine vereiste Straße oder nasse Blätter angenommen werden.
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Weiterhin können Lichtanforderungen basierend auf gesetzlichen Anforderungen und/oder durch die Lichtbedingungen während des Zeitraums der Fahrt zwischen der ersten Aufladezone 120-1 und der zweiten Aufladezone 120-2 bestimmt werden.
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Falls das Fahrzeug 100 einen zusätzlichen Verbrennungsmotor neben dem Elektromotor umfasst, kann die mögliche Bewilligung oder Nichtbewilligung zum Betrieb des Verbrennungsmotors auf einem bestimmten Teil der Route zwischen der ersten Aufladezone 120-1 und der zweiten Aufladezone 120-2 das Aufladen bestimmen. Solche Bereiche werden manchmal als abgasfreie Emissionsbereiche bezeichnet.
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Eine Fahrereingabe kann jede beliebige Eingabe vom Fahrer basierend auf Faktoren sein, die den Energieverbrauch zum Erreichen der zweiten Aufladezone 120-2 beeinflussen können. Vielleicht muss der Fahrer aufgrund von Straßenarbeiten oder ähnlichem eine andere Route als normalerweise nehmen.
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Die Sicherheitsmarge kann bei einigen Ausführungsformen voreingestellt sein, z. B. auf 10%–20%, geschätzten Energieverbrauchs zum Erreichen der zweiten Aufladezone 120-2. Die Sicherheitsmarge kann jedoch für unterschiedliche Fahrzeuge 100 unterschiedlich eingestellt werden. Ein Fahrzeug 100, das einen zusätzlichen Verbrennungsmotor aufweist, kann eine niedrigere Sicherheitsmarge als ein Fahrzeug 100 aufweisen, das nur von der aufgeladenen Batterieleistung abhängig ist.
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Schritt 505 umfasst das Berechnen eines erforderlichen Aufladeniveaus für jedes Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3, um in der Lage zu sein, die nachfolgende jeweilige Aufladezone 120-2, 120-3 zu erreichen.
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Unterschiedliche Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 können unterschiedliche nachfolgende jeweilige Aufladezonen 120-2, 120-3 aufweisen. Das erforderliche Aufladeniveau kann bei unterschiedlichen Ausführungsformen z. B. von einer Nachschlagetabelle in einem Speicher oder einer Datenbank extrahiert werden, oder kann auf der bestimmten 503 Distanz oder dem geschätzten 504 Energieverbrauch zum Erreichen der jeweiligen nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3, auf der bestimmten 503 Distanz für jedes Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 basieren.
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Schritt 506 umfasst das Bestimmen der zeitlichen Position für jedes Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 im Verhältnis zu einem jeweiligen Zeitplan. Somit kann die Zeit bestimmt werden, und mit einem in einem Speicher oder einer Datenbank gespeicherten Zeitplan verglichen werden.
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Schritt 507, der möglicherweise nur bei einigen alternativen Ausführungsformen ausgeführt wird, umfasst das Erkennen eines Nicht-Elektromotors in jedem Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3, und wobei ein solches Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 an das Ende der bestimmten Aufladereihenfolge gesetzt wird. Der Nicht-Elektromotor kann z. B. einen Verbrennungsmotor umfassen.
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Schritt 508 umfasst das Bestimmen der Aufladereihenfolge der ankommenden Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 basierend auf der geschätzten 501 Ankunftszeit, dem berechnete 505 erforderlichen Aufladeniveau zum Erreichen der nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3 und der bestimmten 506 zeitlichen Position im Verhältnis zum Zeitplan. Beim Bestimmen der Aufladereihenfolge kann eine Priorität unter den Fahrzeugen 100-1, 100-2, 100-3 hergestellt werden, wobei ein Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3, das kein erforderliches Aufladeniveau zum Erreichen der nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3 aufweist, vor einem Fahrzeug 100 priorisiert wird, das das erforderliche Aufladeniveau zum Erreichen der nachfolgenden Aufladezone 120-2 aufweist; ein Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 das als verspätet bestimmt 506 wird, wird vor einem Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 priorisiert, das als früh 506 bestimmt wird; und ein Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3, das als früh an der Aufladezone 120-1 ankommend geschätzt 501 wird, wird vor einem als später ankommend geschätzten 501 Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 priorisiert.
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Bei einigen besonderen Ausführungsformen kann jedes Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 über die hergestellte Aufladereihenfolge z. B. im Notfall priorisiert werden, z. B. wenn ein Bus mit einen verletzten Fahrgast hat, der sofort in ein Krankenhaus eingeliefert werden muss usw.
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Schritt 509, der möglicherweise nur bei einigen alternativen Ausführungsformen ausgeführt wird, umfasst das Verzögern der Ankunftszeit an der Aufladezone 120-1 für ein Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3, das als früh im Zeitplan bestimmt 506 wird, indem die grüne Welle bei Verkehrsampeln für das Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 vermieden wird; durch Begrenzen der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder durch Informieren des Fahrers des Fahrzeugs 100-1, 100-2, 100-3, indem er/sie aufgefordert wird, langsamer zu fahren.
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In einigen Städten, z. B. in Stockholm, sind Systeme vorhanden, die Busse priorisieren, was manchmal als „Pribuss” bezeichnet wird. Der Bus kann drahtlos mit den Verkehrsampeln kommunizieren und Busse priorisieren, indem die Grünphase verlängert wird, und die Grünphase für den kreuzenden Verkehr verkürzt wird. Bei einigen Ausführungsformen kann diese Funktion abgeschaltet oder sogar umgekehrt werden, d. h. indem die Grünphase verkürzt wird, und die Grünphase für den kreuzenden Verkehr verlängert wird.
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Dadurch wird durch Verzögern der Ankunft des nicht priorisierten Fahrzeugs 100-1, 100-2, 100-3 an der Aufladezone 120-1 verhindert, dass nicht priorisierte Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 eine Warteschlange an der Aufladezone 120-1 ausbilden. Weiterhin wird durch Verzögern der Ankunft für bestimmte nicht priorisierte Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 Energie eingespart, und die Fahrgastzufriedenheit kann anhand von geringerer Wartezeit an der Aufladezone 120-1 ansteigen.
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In 6 ist eine Ausführungsform eines Systems 600 zum Bestimmen der Aufladereihenfolge zwischen einer Mehrzahl von Fahrzeugen 100-1, 100-2, 100-3 konfiguriert, die an einer Aufladezone 120-1 ankommen, wobei nicht alle ankommenden Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 in die Lage versetzt werden, ihre jeweilige Energiespeichervorrichtung 110 gleichzeitig aufzuladen.
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Das System 600 umfasst einen Satz von Aufladezonen 120-1, 120-2, 120-3, wobei die Energiespeichervorrichtung 110 im Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 aufgeladen werden kann. Weiterhin umfasst das System 600 eine Mehrzahl von Fahrzeugen 100-1, 100-2, 100-3, die jeweils eine Energiespeichervorrichtung 110 umfassen. Das System 600 umfasst auch eine Steuereinheit 300. Die Steuereinheit 300 kann mindestens einige der zuvor beschriebenen Schritte 501–509 gemäß dem oben beschriebenen und in 5 veranschaulichten Verfahren 500 ausführen.
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Die Steuereinheit 300 ist zum Bestimmen der Aufladereihenfolge zwischen der Mehrzahl von Fahrzeugen 100-1, 100-2, 100-3 konfiguriert, die an der Aufladezone 120-1 ankommen, wobei nicht alle ankommenden Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 in die Lage versetzt werden, ihre jeweilige Energiespeichervorrichtung 110 gleichzeitig aufzuladen. Die Steuereinheit 300 ist zum Schätzen einer erwarteten Ankunftszeit in der Aufladezone 120-1 für jedes Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 konfiguriert. Weiterhin ist die Steuereinheit 300 auch zum Schätzen des Aufladeniveaus der Energiespeichereinheit 110 von jedem Fahrzeug konfiguriert. Die Steuereinheit 300 ist außerdem zum Berechnen eines erforderlichen Aufladeniveaus für jedes Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 konfiguriert, um in der Lage zu sein, die nachfolgende jeweilige Aufladezone 120-2, 120-3 zu erreichen. Weiterhin ist die Steuereinheit 300 zum Bestimmen der zeitlichen Position für jedes Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 im Verhältnis zu einem jeweiligen Zeitplan konfiguriert. Die Steuereinheit 300 ist zusätzlich zum Bestimmen der Aufladereihenfolge der ankommenden Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 basierend auf der geschätzten Ankunftszeit, dem berechneten erforderlichen Aufladeniveau zum Erreichen der nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3, und der bestimmten zeitlichen Position im Verhältnis zum Zeitplan konfiguriert, wobei ein Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3, das kein erforderliches Aufladeniveau zum Erreichen der nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3 aufweist, vor einem Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 priorisiert wird, das das erforderliche Aufladeniveau zum Erreichen der nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3 aufweist; ein als verspätet bestimmtes Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 wird vor einem als verfrüht bestimmten Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 priorisiert; und ein Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3, das als früh an der Aufladezone 120-1 ankommend geschätzt wird, wird vor einem als später ankommend geschätzten Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 priorisiert.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuereinheit 300 zum Bestimmen der Distanz zu einer nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3 von jedem Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 konfiguriert sein. Zusätzlich kann die Steuereinheit 300 außerdem zum Schätzen des Energieverbrauchs zum Erreichen der jeweiligen nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3 basierend auf der bestimmten Distanz für jedes Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 konfiguriert sein.
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Die Steuereinheit 300 kann weiterhin zum Erkennen eines Nicht-Elektromotors in einem Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 konfiguriert sein, und wobei ein solches Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 an das Ende der bestimmten Aufladereihenfolge gesetzt wird.
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Weiterhin kann die Steuereinheit 300 gemäß einiger Ausführungsformen zum Verzögern der Ankunftszeit an der Aufladezone 120-1 für ein Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 konfiguriert sein, das als früh im Zeitplan bestimmt wird, indem die grüne Welle bei Verkehrsampeln für das Fahrzeug 100-1, 100-2, 100-3 vermieden wird, durch Begrenzen der Fahrzeuggeschwindigkeit oder durch Informieren des Fahrers über das Fahrzeugs 100-1, 100-2, 100-3.
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Die Steuereinheit 300 kann weiterhin bei unterschiedlichen Ausführungsformen zum Bestimmen der Distanz zu der nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3 entweder basierend auf dem Zielort des Fahrzeugs 100-1, 100-2, 100-3, der von einem Navigator extrahiert sein kann, oder basierend auf Fahrereingaben, oder durch Bestimmen einer Route des Fahrzeugs 100-1, 100-2, 100-3 konfiguriert sein, der das Fahrzeug folgen wird.
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Außerdem kann die Steuereinheit 300 zum Bestimmen des Energieverbrauchs zum Erreichen der nachfolgenden zweiten Aufladezone 120-2, 120-3 basierend z. B. auf Fahrzeugtyp, Motortyp, Gewicht des Fahrzeugs 100-1, 100-2, 100-3, Verkehrssituation zwischen der Aufladezone 120-1 und der nachfolgenden Aufladezone 120-2, 120-3, emissionsfreien Zonen, Umgebungstemperatur, Batterietemperatur, vorhergesagten Klimaanlagenanforderungen, Straßentopologie, Straßenkrümmung, geschätzter Straßenreibung, Lichtanforderungen, Fahrereingabe und/oder einer Sicherheitsmarge oder ähnlichem Parameter konfiguriert sein.
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Die Steuereinheit 300 kann bei einigen Ausführungsformen einen Prozessor 620 umfassen, der zum Ausführen mindestens einiger der zuvor beschriebenen Schritte 501–509 nach dem Verfahren 500 konfiguriert ist.
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Solch ein Prozessor 620 kann eine oder mehrere Instanzen einer Verarbeitungsschaltung, d. h. eine Zentraleinheit (Central Processing Unit – CPU), eine Verarbeitungseinheit, eine Verarbeitungsschaltung, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), einen Mikroprozessor oder andere Prozesslogik umfassen, die Anweisungen interpretieren und ausführen können. Der in diesem Dokument verwendete Ausdruck „Prozessor” kann somit eine Verarbeitungsschaltung repräsentieren, die eine Vielzahl von Verarbeitungsschaltungen, wie z. B. eine, einige oder alle der oben aufgeführten, umfasst.
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Die Steuereinheit 300 kann bei unterschiedlichen Ausführungsformen weiterhin einen Empfangsstromkreis 610 umfassen, der zum Empfangen eines Signals von einer Anzeige 310 und/oder einer Energiespeichervorrichtung 110 im Fahrzeug 100 konfiguriert ist.
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Weiterhin kann die Steuereinheit 300 bei manchen Ausführungsformen einen Speicher 625 umfassen. Der optionale Speicher 625 kann eine physikalische Vorrichtung zum Speichern von Daten oder Programmen, d. h. Sequenzen von Anweisungen auf vorübergehender oder dauerhafter Basis, umfassen. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Speicher 625 integrierte Schaltungen umfassen, die Transistoren auf Silizium-Basis umfassen. Der Speicher 625 kann bei unterschiedlichen Ausführungsformen z. B. eine Speicherkarte, einen Flash-Speicher, einen USB-Speicher, eine Festplatte oder eine andere ähnliche flüchtige oder nicht flüchtige Speichereinheit zum Speichern, z. B. ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash, EEPROM (Electrically Erasable PROM) usw. umfassen.
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Weiterhin kann die Steuereinheit 300 einen Signalsender 630 umfassen. Der Signalsender 630 kann bei einigen Ausführungsformen zum Senden eines von den Fahrzeugen 100-1, 100-2, 100-3 zu empfangenden Steuerungssignals konfiguriert sein.
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Die zuvor beschriebenen Schritte 501–509, die in der Steuereinheit 300 auszuführen sind, können durch den einen oder die mehreren Prozessoren 620 innerhalb der Steuereinheit 300 gemeinsam mit einem Computerprogrammprodukt implementiert werden, das mindestens einige der Funktionen der Schritte 501–509 ausführt. Somit kann ein Computerprogrammprodukt, das Anweisungen zum Ausführen der Schritte 501–509 in der Steuereinheit 300 umfasst, das Verfahren 500 ausführen, das mindestens einige der Schritte 501–509 zum Bestimmen der Aufladereihenfolge zwischen einer Mehrzahl von Fahrzeugen 100-1, 100-2, 100-3 umfasst, die an einer Aufladezone 120-1 ankommen, wobei nicht alle ankommenden Fahrzeuge 100-1, 100-2, 100-3 in die Lage versetzt werden, ihre jeweilige Energiespeichervorrichtung 110 gleichzeitig aufzuladen, wenn das Computerprogramm in den einen oder die mehreren Prozessoren 620 der Steuereinheit 300 geladen wird.
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Das oben erwähnte Computerprogrammprodukt kann z. B. in Form eines Datenträgers bereitgestellt werden, auf dem ein Computerprogrammcode zum Ausführen von mindestens einiger der Schritte 501–509 gemäß einiger Ausführungsformen gespeichert ist, wenn dieses in den einen oder die mehreren Prozessoren 620 der Steuereinheit 300 geladen wird. Der Datenträger kann z. B. eine Festplatte, eine CD-ROM, ein Speicherstick, eine optische Speichervorrichtung, eine magnetische Speichervorrichtung oder jedes andere geeignete Medium wie z. B. eine Diskette oder ein Band sein, auf denen maschinenlesbare Daten nicht flüchtig gespeichert sind. Das Computerprogrammprodukt kann weiterhin als Computerprogrammcode auf einem Server bereitgestellt und aus der Ferne auf die Steuereinheit 300 heruntergeladen werden, z. B. über eine Internet- oder eine Intranetverbindung.
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Die bei der Beschreibung der Ausführungsformen, wie diese in den zugehörigen Zeichnungen veranschaulicht sind, verwendete Terminologie soll nicht begrenzend für das beschriebene Verfahren 500, die Steuereinheit 300, das Computerprogramm und/oder das Fahrzeug 100 sein. Verschiedene Änderungen, Ersetzungen und/oder Abänderungen können vorgenommen werden, ohne von den erfindungsgemäßen wie durch die beigefügten Ansprüche definierten Ausführungsformen abzuweichen.
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Wie in diesem Dokument verwendet, umfasst der Begriff „und/oder” jede und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgeführten Elemente.
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Der Begriff „oder”, wie er in diesem Dokument verwendet wird, ist als ein mathematisches OR zu interpretieren, d. h. als eine einschließende Disjunktion, nicht als mathematisch ausschließendes OR (XOR), außer wenn ausdrücklich anders angegeben. Außerdem sind die Singularformen von „einer/eine/eines” und „der/die/das” als „mindestens einer/eine/eines” zu interpretieren, und umfassen somit möglicherweise eine Vielzahl von Entitäten derselben Art, außer wenn ausdrücklich anders angegeben. Es ist weiterhin zu verstehen, dass die Begriffe „enthält”, „umfasst”, „enthaltend” und/oder „umfassend” das Vorhandensein von beschriebenen Merkmalen, Aktionen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen und/oder Komponenten spezifiziert, jedoch nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einem oder mehreren Merkmalen, Aktionen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließt. Eine einzelne Einheit, wie z. B. ein Prozessor, kann die Funktionen von mehreren in den Ansprüchen erwähnten Elementen erfüllen. Die einfache Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in sich voneinander unterscheidenden abhängigen Ansprüchen erwähnt werden, ist kein Hinweis darauf, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft verwendet werden kann. Ein Computerprogramm kann auf einem geeigneten Medium wie z. B. einem optischen Speichermedium oder einem Halbleitermedium gespeichert/verteilt sein, welches zusammen oder als Teil anderer Hardware geliefert wird, kann jedoch auch in anderen Formen wie z. B. über Internet oder ein anderes drahtgebundenes oder drahtloses Kommunikationssystem verteilt werden.
