DE102019109561A1 - Method for route planning in a navigation system of a vehicle, navigation system for a vehicle and vehicle with the same - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Routenplanung in einem Navigationssystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs. Das Verfahren umfasst:a) Unterteilen einer Fahrtstrecke von einem Anfangspunkt zu einem Endpunkt (bzw. Routenziel) in eine Vielzahl von Streckenabschnitten;b) Zuordnen einer individuellen Geschwindigkeit zu jedem Streckenabschnitt der Vielzahl von Streckenabschnitten;c) Bestimmen einer Ladezeit für wenigstens einen (geplanten) Ladepunkt entlang der Fahrtstrecke;d) Bestimmen einer initialen Gesamtreisezeit für die Fahrtstrecke basierend auf den der Vielzahl von Streckenabschnitten zugeordneten individuellen Geschwindigkeiten und der Ladezeit; unde) Ermitteln einer minimalen Gesamtreisezeit durch Variieren von für das Bestimmen der initialen Gesamtreisezeit verwendeten Variablen betreffend die individuellen Geschwindigkeiten und den wenigstens einen Ladepunkt.The present disclosure relates to a method for route planning in a navigation system of a vehicle, in particular an electric vehicle. The method comprises: a) dividing a route from a starting point to an end point (or route destination) into a plurality of route sections; b) assigning an individual speed to each route section of the plurality of route sections; c) determining a charging time for at least one (planned ) Charging point along the route; d) determining an initial total travel time for the route based on the individual speeds assigned to the plurality of route sections and the charging time; and e) determining a minimum total travel time by varying the variables used for determining the initial total travel time relating to the individual speeds and the at least one charging point.

Description

Die Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Routenplanung in einem Navigationssystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, ein Navigationssystem für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug mit einem solchen Navigationssystem. Die Offenbarung betrifft insbesondere die Optimierung einer Routenplanung in einem Navigationssystem eines Elektrofahrzeugs.The disclosure relates to a method for route planning in a navigation system of a vehicle, in particular an electric vehicle, a navigation system for a vehicle and a vehicle with such a navigation system. The disclosure relates in particular to the optimization of route planning in a navigation system of an electric vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Navigationssysteme werden im Allgemeinen verwendet, um einem Fahrer eine Fahrtroute von einer aktuellen Position zu einem Routenziel zu empfehlen, wobei die Fahrtroute zum Beispiel auf einer Navigationskarte als Kartenspur angezeigt werden kann. Die Fahrtroute kann zum Beispiel basierend auf der kürzesten Zeit oder kürzesten Entfernung zwischen der aktuellen Position und dem Routenziel bestimmt werden.Navigation systems are generally used to recommend a route to a driver from a current position to a route destination, the route being able to be displayed on a navigation map as a map track, for example. The travel route can be determined, for example, based on the shortest time or shortest distance between the current position and the route destination.

Alternativ können energieoptimierte Fahrtrouten ermittelt und dem Fahrer vorgeschlagen werden. Aus der DE 10 2017 119 453 A1 ist zum Beispiel ein Verfahren zum Erzeugen von energieoptimierten Fahrrouten mit einem Fahrzeugnavigationssystem bekannt. Das Verfahren beinhaltet das Erzeugen von Kandidaten-Fahrtrouten zwischen einem Routenausgangspunkt und einem oder mehreren Routenzielen, und dann Teilen jeder Kandidaten-Fahrtroute in eine Vielzahl von Routenabschnitte. Das Verfahren umfasst weiter das Schätzen der erwarteten Fahrgeschwindigkeiten entlang jedes Abschnitts unter Verwendung von Cloud-Informationen und das Berechnen einer erwarteten Energieeffizienz über jede der Kandidaten-Fahrtrouten unter Verwendung eines oder mehrerer fahrzeugspezifischer Energieeffizienzmodelle. Die Fahrtrouten werden über das Navigationssystem angezeigt.Alternatively, energy-optimized routes can be determined and suggested to the driver. From the DE 10 2017 119 453 A1 For example, a method for generating energy-optimized driving routes with a vehicle navigation system is known. The method includes generating candidate driving routes between a route starting point and one or more route destinations, and then dividing each candidate driving route into a plurality of route segments. The method further comprises estimating the expected travel speeds along each section using cloud information and calculating an expected energy efficiency over each of the candidate travel routes using one or more vehicle-specific energy efficiency models. The routes are displayed on the navigation system.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Verfahren zur Routenplanung in einem Navigationssystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, ein Navigationssystem für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug mit einem solchen Navigationssystem bereitzustellen, die eine schnellere Erreichung eines Routenziels und/oder eine effizientere Streckenführung ermöglichen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine schnellere Zielerreichung durch eine Minimierung der Reisezeit zu ermöglichen.It is an object of the present disclosure to provide a method for route planning in a navigation system of a vehicle, in particular an electric vehicle, a navigation system for a vehicle and a vehicle with such a navigation system that enable a route destination to be reached more quickly and / or more efficient route guidance. In particular, it is an object of the present disclosure to enable faster achievement of the destination by minimizing the travel time.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the subject matter of the independent claims. Advantageous refinements are given in the subclaims.

Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zur Routenplanung in einem Navigationssystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs angegeben. Das Verfahren umfasst:

  1. a) Unterteilen einer Fahrtstrecke von einem Anfangspunkt zu einem Endpunkt (bzw. Routenziel) in eine Vielzahl von Streckenabschnitten;
  2. b) Zuordnen einer individuellen Geschwindigkeit zu jedem Streckenabschnitt der Vielzahl von Streckenabschnitten;
  3. c) Bestimmen einer Ladezeit für wenigstens einen z.B. basierend auf einer Energieprognose geplanten Ladepunkt entlang der Fahrtstrecke (die Planung des Ladepunkts kann beispielsweise eine Einplanung und/oder Berücksichtigung eines Umweges, möglicher Wartezeiten an Ladestationen etc. umfassen);
  4. d) Bestimmen einer initialen Gesamtreisezeit für die Fahrtstrecke basierend auf den der Vielzahl von Streckenabschnitten zugeordneten individuellen Geschwindigkeiten und der Ladezeit; und
  5. e) Ermitteln einer minimalen Gesamtreisezeit durch Variieren, und insbesondere Optimieren wenigstens einer für das Bestimmen der initialen Gesamtreisezeit verwendeten Variable betreffend die individuellen Geschwindigkeiten und den wenigstens einen Ladepunkt.
According to embodiments of the present disclosure, a method for route planning in a navigation system of a vehicle, in particular an electric vehicle, is specified. The procedure includes:
  1. a) dividing a route from a starting point to an end point (or route destination) into a plurality of route sections;
  2. b) assigning an individual speed to each route section of the plurality of route sections;
  3. c) Determining a charging time for at least one charging point planned, for example, based on an energy forecast along the route (the planning of the charging point can include, for example, planning and / or taking into account a detour, possible waiting times at charging stations, etc.);
  4. d) determining an initial total travel time for the route based on the individual speeds assigned to the plurality of route sections and the loading time; and
  5. e) Determining a minimum total travel time by varying, and in particular optimizing at least one variable used for determining the initial total travel time relating to the individual speeds and the at least one charging point.

Für das Ermitteln der minimalen Gesamtreisezeit im Schritt e) können zumindest einige der Schritte a) bis d) zumindest teilweise mit den variierten Variablen wiederholt werden.To determine the minimum total travel time in step e), at least some of steps a) to d) can be repeated at least partially with the varied variables.

Erfindungsgemäß wird die Gesamtreisezeit, die einer Summe aus Fahrzeit und Ladezeit entspricht, minimiert. Insbesondere werden für das Bestimmen der minimalen bzw. optimalen Gesamtreisezeit für eine gegebene Fahrtstrecke zwei Aspekte gleichermaßen berücksichtigt, nämlich das Fahren und das Laden bzw. deren Einflussgrößen. Anders gesagt erfolgt eine ganzheitliche Betrachtung der Gesamtreisezeit durch duale Berücksichtigung von Fahren und Laden, wobei durch eine Berücksichtigung der gesetzten Systemgrenzen und/oder Randbedingungen (z.B. einer vorzuhaltenden Restladung am Routenziel) ein globales Optimum der Gesamtreisezeit sichergestellt werden kann.According to the invention, the total travel time, which corresponds to a sum of travel time and charging time, is minimized. In particular, two aspects are equally taken into account for determining the minimum or optimal total travel time for a given route, namely driving and charging or their influencing variables. In other words, a holistic view of the total travel time takes place through dual consideration of driving and charging, whereby a global optimum of the total travel time can be ensured by taking into account the set system limits and / or boundary conditions (e.g. a remaining charge to be kept at the route destination).

Für die Ermittlung der minimalen Gesamtreisezeit kann eine Anpassung der individuellen Geschwindigkeiten der Streckenabschnitte erfolgen, um eine verkürzte Fahrzeit zu ermöglichen. Des Weiteren kann im Rahmen der Ermittlung der minimalen Gesamtreisezeit zum Beispiel ein Ladestopp eingespart und/oder eine andere Ladestation für einen geplanten Ladestopp ausgewählt werden, wodurch eine verkürzte Ladezeit ermöglicht werden kann. Eine Einsparung eines Ladestopps kann dabei einer Ladezeit von Null entsprechen. Die Verkürzung der Fahrzeit und/oder der Ladezeit führt wiederum zu einer Verkürzung der Gesamtreisezeit, die sich aus der Fahrzeit und der Ladezeit zusammensetzt.To determine the minimum total travel time, the individual speeds of the route sections can be adjusted in order to enable a shorter travel time. Furthermore, as part of the determination of the minimum total travel time, a charging stop can be saved, for example, and / or a different charging station can be selected for a planned charging stop, which enables a shorter charging time. A Saving a charging stop can correspond to a charging time of zero. The shortening of the travel time and / or the loading time leads in turn to a reduction in the total travel time, which is made up of the travel time and the loading time.

In einigen Ausführungsformen kann durch die Anpassung der individuellen Geschwindigkeiten der Streckenabschnitte ein Energieverbrauch gesenkt und ein Ladestopp eingespart werden, wodurch sich die Gesamtreisezeit reduziert. Beispielsweise kann durch die erfindungsgemäße Optimierung ein ursprünglich geplanter Ladestopp eingespart werden, so dass für die Fahrt vom Anfangspunkt zum Endpunkt kein Ladestopp erforderlich ist. In einem solchen Fall ist die Ladezeit Null, so dass die Gesamtreisezeit der Fahrzeit entspricht.In some embodiments, by adapting the individual speeds of the route sections, energy consumption can be reduced and a charging stop can be saved, thereby reducing the overall travel time. For example, the optimization according to the invention can save an originally planned charging stop, so that no charging stop is required for the journey from the starting point to the end point. In such a case, the charging time is zero, so the total travel time corresponds to the travel time.

In einigen Ausführungsformen umfasst die Ladezeit eine physikalische Ladezeit und eine Rüstzeit. Die physikalische Ladezeit gibt eine Zeit an, die der tatsächliche Ladevorgang eines Antriebsenergiespeichers des Fahrzeugs dauert. Die Rüstzeit umfasst eine für eine Vor- und Nachbereitung des Ladevorgangs erforderliche Zeit, wie z.B. Anstecken, Bezahlen, usw.In some embodiments, the load time includes a physical load time and a setup time. The physical charging time indicates the time that the actual charging process of a drive energy storage device of the vehicle takes. The set-up time includes the time required for preparation and follow-up of the charging process, e.g. Plugging in, paying, etc.

Beispielsweise kann der wenigstens eine Ladepunkt basierend auf individuellen Informationen des Ladepunkts entlang der Fahrtstrecke eingeplant werden. Die individuellen Informationen können aus der Gruppe ausgewählt sein, die einen Weg, insbesondere einen Umweg zum Ladepunkt, eine Wartezeit am Ladepunkt, und die Rüstzeit am Ladepunkt umfasst.For example, the at least one charging point can be scheduled based on individual information from the charging point along the route. The individual information can be selected from the group that includes a route, in particular a detour to the charging point, a waiting time at the charging point, and the set-up time at the charging point.

Der minimalen Gesamtreisezeit liegen spezifische individuelle Geschwindigkeiten für die Streckenabschnitte der Fahrtstrecke und Ladeparameter, wie z.B. ein Ort einer Ladestation und/oder ein Ladehub und/oder ein Zeitpunkt eines Ladestopps, zugrunde. Die entsprechenden Fahrinformationen und/oder Ladeinformationen können an einen Fahrer und/oder ein Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren ausgegeben werden. Die Fahrinformationen können Informationen bezüglich der spezifischen individuellen Geschwindigkeiten für die einzelnen Streckenabschnitte der Fahrtstrecke umfassen. Ähnlich können die Ladeinformationen Informationen bezüglich eines Orts einer Ladestation und/oder eines Ladehubs und/oder eines Zeitpunkts eines Ladestopps umfassen.The minimum total travel time is based on specific individual speeds for the sections of the route and loading parameters, such as a location of a charging station and / or a charging hub and / or a time of a charging stop. The corresponding driving information and / or charging information can be output to a driver and / or a driver assistance system for automated driving. The travel information can include information relating to the specific individual speeds for the individual route sections of the route. Similarly, the charging information can include information relating to a location of a charging station and / or a charging hub and / or a time of a charging stop.

Typischerweise werden die entsprechenden Fahrinformationen und/oder Ladeinformationen an einen Fahrer ausgeben, wie zum Beispiel visuell auf einem Display und/oder mittels einer Sprachausgabe. Insbesondere kann dem Fahrer eine Soll-Geschwindigkeit entsprechend der minimalen Gesamtreisezeit angezeigt werden. Die Soll-Geschwindigkeit kann individuell für jeden Streckenabschnitt der Vielzahl von Streckenabschnitten ausgegeben werden. Die Soll-Geschwindigkeit ist dabei eine Empfehlung bzw. ein Vorschlag für eine optimale Geschwindigkeit zum Erreichen der minimalen Gesamtreisezeit.The corresponding driving information and / or charging information is typically output to a driver, for example visually on a display and / or by means of voice output. In particular, a target speed corresponding to the minimum total travel time can be displayed to the driver. The target speed can be output individually for each route section of the multiplicity of route sections. The target speed is a recommendation or a suggestion for an optimal speed to achieve the minimum total travel time.

Alternativ können die Fahrinformationen (z.B. die Soll-Geschwindigkeit) und/oder Ladeinformationen an ein Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren ausgegeben werden. Das Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren kann zum teilautonomen oder vollautonomen Fahren eingerichtet sein und das Fahrzeug entsprechend den Fahrinformationen und/oder Ladeinformationen steuern.Alternatively, the driving information (e.g. the target speed) and / or charging information can be output to a driver assistance system for automated driving. The driver assistance system for automated driving can be set up for partially autonomous or fully autonomous driving and control the vehicle according to the driving information and / or charging information.

Vorzugsweise umfasst das Unterteilen einer Fahrtstrecke von einem Anfangspunkt zu einem Endpunkt in eine Vielzahl von Streckenabschnitten ein Unterteilen der Fahrtstrecke basierend auf wenigstens einem Kriterium. Das wenigstens eine Kriterium ist aus der Gruppe ausgewählt, die eine Streckenabschnittsgeschwindigkeit, eine Straßentyp, eine bauliche Streckenabschnittseigenschaft und einen Ladepunkt umfasst. Für eine gegebene Fahrtstrecke kann ein einziges Kriterium verwendet werden, oder es können zwei oder mehr Kriterien verwendet werden. Typischerweise sind zumindest einigen der Streckenabschnitte unterschiedlich lang.The subdivision of a route from a starting point to an end point into a plurality of route sections preferably comprises subdividing the route based on at least one criterion. The at least one criterion is selected from the group comprising a route section speed, a road type, a structural route section property and a charging point. A single criterion can be used for a given route, or two or more criteria can be used. Typically, at least some of the route sections are of different lengths.

Bezüglich des Kriteriums der Streckenabschnittsgeschwindigkeit können die Streckenabschnitte derart unterteilt werden, dass eine Geschwindigkeit innerhalb eines Streckenabschnitts im Wesentlichen konstant ist (z.B. Abschnitte oder Zonen mit 30km/h, 50km/h, 100km/h usw.).With regard to the criterion of the route section speed, the route sections can be subdivided in such a way that a speed within a route section is essentially constant (e.g. sections or zones with 30 km / h, 50 km / h, 100 km / h etc.).

Die Unterteilung der Fahrtstrecke in Straßentypen kann zum Beispiel eine Unterteilung in Autobahn, Landstraße, Ortsstraße usw. sein. Die Unterteilung der Fahrtstrecke in bauliche Streckenabschnittseigenschaften kann zum Beispiel eine Unterteilung in Auffahrten, Abfahrten, Baustellen, usw. umfassen. Bei der Unterteilung durch Ladepunkte kann die Fahrtstrecke durch die entlang der Fahrtstrecke angeordneten Ladepunkte bzw. Ladestationen in die Streckenabschnitte unterteilt sein. Anders gesagt können zwei aneinandergrenzende Streckenabschnitte durch eine Ladepunkte bzw. Ladestation getrennt sein.The subdivision of the route into road types can be, for example, a subdivision into motorway, country road, local road etc. The subdivision of the route into structural route section properties can include, for example, a subdivision into driveways, exits, construction sites, etc. With the subdivision by charging points, the route can be divided into the route sections by the charging points or charging stations arranged along the route. In other words, two adjacent route sections can be separated by a charging point or charging station.

In anderen Ausführungsformen wird die Fahrtstrecke in eine Vielzahl von äquidistanten Streckenabschnitten unterteilt.In other embodiments, the route is divided into a plurality of equidistant route sections.

Jedem Streckenschnitt der Vielzahl von Streckenabschnitten ist eine individuelle Geschwindigkeit zugeordnet, die konstant oder variabel sein kann. In letzterem Fall ist die individuelle Geschwindigkeit ein Geschwindigkeitsprofil über den Verlauf des Streckenschnitts, d.h. eine ortsabhängige Geschwindigkeit. Das Geschwindigkeitsprofil kann durch geeignete Prognosemodelle ermittelt werden, wie zum Beispiel basierend auf Navigationsdaten und/oder Echtzeit-Verkehrsinformationen und/oder einem fahrerspezifischen Verhalten.Each route section of the plurality of route sections is assigned an individual speed, which can be constant or variable. In the latter case, the individual speed is a speed profile over the course of the route section, ie a location-dependent one Speed. The speed profile can be determined by suitable forecast models, for example based on navigation data and / or real-time traffic information and / or a driver-specific behavior.

In einigen Ausführungsformen werden im Rahmen des Prognosemodells Prognosewahrscheinlichkeiten verwendet, die eine Wahrscheinlichkeit eines jeweiligen Geschwindigkeitsprofils angeben. Insbesondere können manche Geschwindigkeitsprofile wahrscheinlicher sein als andere. Vorzugsweise wird dasjenige Geschwindigkeitsprofil für einen Streckenabschnitt verwendet, das am wahrscheinlichsten ist. Unwahrscheinliche Lösungen können verworfen werden.In some embodiments, forecast probabilities are used within the framework of the forecast model, which indicate a probability of a respective speed profile. In particular, some speed profiles may be more likely than others. Preferably that speed profile is used for a route section which is most likely. Improbable solutions can be discarded.

In einigen Ausführungsformen erfolgt das Bestimmen der initialen Gesamtreisezeit für die Fahrtstrecke unter Verwendung von initialen individuellen Geschwindigkeiten für die Streckenabschnitte. Die initialen individuellen Geschwindigkeiten können zum Beispiel aus den zuvor genannten Prognosemodellen und/oder Echtzeit-Verkehrsinformationen ermittelt werden. Die initialen individuellen Geschwindigkeiten können insbesondere (abschnittsweise) erwartete Geschwindigkeiten sein, die zum Beispiel durch die Echtzeit-Verkehrsinformationen erhalten werden können. Die Echtzeit-Verkehrsinformationen können beispielsweise „Real Time Traffic Information“ (RTTI) von BMW sein.In some embodiments, the initial total travel time for the route is determined using initial individual speeds for the route sections. The initial individual speeds can be determined, for example, from the aforementioned forecast models and / or real-time traffic information. The initial individual speeds can in particular be expected speeds (in sections) that can be obtained, for example, from the real-time traffic information. The real-time traffic information can be, for example, “Real Time Traffic Information” (RTTI) from BMW.

Das Verfahren der vorliegenden Offenbarung umfasst das Ermitteln der minimalen Gesamtreisezeit durch Variieren der für das Bestimmen der initialen Gesamtreisezeit verwendeten Variable betreffend die individuellen Geschwindigkeiten, wie zum Beispiel der zuvor genannten initialen individuellen Geschwindigkeiten der Streckenabschnitte. Anders gesagt können die initialen individuellen Geschwindigkeiten der Streckenabschnitte variiert werden, um die minimale Gesamtreisezeit zu bestimmen. Zum Beispiel kann durch eine (z.B. abschnittsweise) Reduzierung der Geschwindigkeit ein Ladestopp eingespart werden, wodurch die Gesamtreisezeit verkürzt werden kann.The method of the present disclosure comprises determining the minimum total travel time by varying the variable used for determining the initial total travel time relating to the individual speeds, such as the aforementioned initial individual speeds of the route sections. In other words, the initial individual speeds of the route sections can be varied in order to determine the minimum total travel time. For example, by reducing the speed (e.g. in sections), a charging stop can be saved, which can shorten the total travel time.

Das Ermitteln der minimalen Gesamtreisezeit erfolgt zudem durch ein Variieren der für das Bestimmen der initialen Gesamtreisezeit verwendeten Variable betreffend den wenigstens einen Ladepunkt. Zum Beispiel können ein Ladehub und/oder ein Ort des wenigstens einen Ladepunkts entlang der Fahrtstrecke variiert werden, um die minimale Gesamtreisezeit zu bestimmen. Zum Beispiel kann die Gesamtreisezeit durch die Verwendung einer anderen Ladestation verkürzt werden, beispielsweise da eine Auslastung und damit eine Wartezeit an der anderen Ladestation geringer ist.The minimum total travel time is also determined by varying the variable used for determining the initial total travel time relating to the at least one charging point. For example, a charging hub and / or a location of the at least one charging point can be varied along the route in order to determine the minimum total travel time. For example, the total travel time can be shortened by using a different charging station, for example because there is less utilization and thus the waiting time at the other charging station.

Vorzugsweise umfasst das Bestimmen einer Ladezeit für wenigstens einen Ladepunkt entlang der Fahrtstrecke ein Bestimmen einer ersten Ladezeit für einen ersten Ladepunkt bzw. eine erste Ladestation, wobei die initiale Gesamtreisezeit basierend auf der ersten Ladezeit für den ersten Ladepunkt ermittelt wird. Das Variieren wenigstens einer für das Bestimmen der initialen Gesamtreisezeit verwendeten Variable betreffend den wenigstens einen Ladepunkt zum Ermitteln der minimalen Gesamtreisezeit kann dann ein Ersetzen des ersten Ladepunkts mit einem zweiten Ladepunkt bzw. zweiten Ladestation und ein Bestimmen einer zweiten Ladezeit für den zweiten Ladepunkt umfassen.The determination of a charging time for at least one charging point along the route preferably includes determining a first charging time for a first charging point or a first charging station, the initial total travel time being determined based on the first charging time for the first charging point. Varying at least one variable used to determine the initial total travel time relating to the at least one charging point to determine the minimum total travel time can then include replacing the first charging point with a second charging point or second charging station and determining a second charging time for the second charging point.

Der erste Ladepunkt und der zweite Ladepunkt können verschieden sein. Insbesondere können der erste Ladepunkt und der zweite Ladepunkt räumlich gentrennt entlang der Fahrtstrecke angeordnet sein. Wenn beispielsweise die Ladezeit, d.h. die physikalische Ladezeit und/oder die Rüstzeit, für den zweiten Ladepunkt kleiner ist als für den ersten Ladepunkt, kann die Gesamtreisezeit durch die Auswahl des zweiten Ladepunkts für einen Ladevorgang verkürzt werden. Dies setzt voraus, dass der zweite Ladepunkt mit dem Ladezustand des Fahrzeugs erreicht werden kann. Dies kann aus einer geeigneten Energieprognose abgeleitet werden.The first charging point and the second charging point can be different. In particular, the first charging point and the second charging point can be arranged spatially separated along the route. For example, if the charging time, i. the physical charging time and / or the set-up time for the second charging point is smaller than for the first charging point, the total travel time can be shortened by selecting the second charging point for a charging process. This assumes that the second charging point can be reached with the vehicle's charge level. This can be derived from a suitable energy forecast.

Vorzugsweise erfolgt das Ermitteln einer minimalen Gesamtreisezeit mittels Dynamischer Programmierung, beispielsweise unter Verwendung einer Kostenfunktion. Unter dem Begriff „Dynamische Programmierung“ wird im Allgemeinen eine Methode zum algorithmischen Lösen eines Optimierungsproblems durch Aufteilung in Teilprobleme verstanden. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren der vorliegenden Offenbarung einen Algorithmus auf Basis der Dynamischen Programmierung zur segmentweisen Lösung eines Optimierungsproblems, d.h. der Minimierung der Gesamtreisezeit, verwenden. Hierzu können Prognosemodelle zum Beispiel für ein Geschwindigkeitsprofil der Fahrtstrecke oder Streckenabschnitte der Fahrtstrecke eingebunden werden. Insbesondere können die Prognosemodelle den Algorithmus bedaten, also Eingangsgrößen liefern.A minimum total travel time is preferably determined by means of dynamic programming, for example using a cost function. The term “dynamic programming” is generally understood to mean a method for the algorithmic solving of an optimization problem by dividing it into sub-problems. In some embodiments, the method of the present disclosure can use a dynamic programming-based algorithm for solving an optimization problem segment by segment, i. to minimize the total travel time. For this purpose, forecast models can be integrated, for example, for a speed profile of the route or route sections of the route. In particular, the forecast models can data the algorithm, that is, supply input variables.

In einigen Ausführungsformen kann die Kostenfunktion wie folgt angegeben sein: m i n u ( k ) k = 0 N 1 t k , L a d e n ( u 1, k , k ) + t k , F a h r e n ( u 2, k , k )

Figure DE102019109561A1_0001
In some embodiments, the cost function can be given as follows: m i n u ( k ) k = 0 N - 1 t k , L. a d e n ( u 1, k , k ) + t k , F. a H r e n ( u 2, k , k )
Figure DE102019109561A1_0001

In der obigen Formel gibt t gibt eine Zeit an. u1 gibt eine erste Steuervariable („Laden“) an, die den wenigstens einen Ladepunkt betrifft, wie zum Beispiel einen Ladehub für einen bestimmten Ladepunkt. u2 gibt eine zweite Steuervariable („Fahren“) an, die die individuellen Geschwindigkeiten bzw. Fahrzeuggeschwindigkeiten der Streckenabschnitte der Fahrtstrecke betrifft. Die Summation erfolgt über die Vielzahl von Streckensegmenten k, die die Fahrtstecke bilden.In the above formula, t indicates a time. u 1 specifies a first control variable (“charging”) that relates to the at least one charging point, such as a charging stroke for a specific charging point. u 2 specifies a second control variable (“driving”) which relates to the individual speeds or vehicle speeds of the route sections of the route. The summation takes place over the multitude of route segments k that form the route.

Die zweite Steuervariable u2 bzw. die Fahrzeuggeschwindigkeit kann für eine Energieprognose für die einzelnen Streckenabschnitte verwendet werden. Typischerweise können bei der Energieprognose weitere Parameter verwendet werden, wie zum Beispiel Fahrzeugdaten. Die Fahrzeugdaten können zum Beispiel einen Ladezustand (State of Charge, SoC) eines Antriebsenergiespeichers, eine verbleibende Reichweite (Rest-Reichweite), einen Beladungszustand des Fahrzeugs, ein Fahrerprofil (z.B. einen fahrerspezifischen Verbrauch), eine Steigung, eine Reststrecke, usw. umfassen. Die Energieprognose kann zur Planung der Ladestopps verwendet werden, also ob und wann ein Ladestopp nötig ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann unter Berücksichtigung der Energieprognose die Planung der Ladestopps optimieren, so dass die Gesamtreisezeit minimiert wird.The second control variable u 2 or the vehicle speed can be used for an energy forecast for the individual route sections. Typically, additional parameters can be used in the energy forecast, such as vehicle data. The vehicle data can include, for example, a state of charge (SoC) of a drive energy storage device, a remaining range (remaining range), a load status of the vehicle, a driver profile (e.g. driver-specific consumption), an incline, a remaining distance, etc. The energy forecast can be used to plan the charging stops, i.e. whether and when a charging stop is necessary. The method according to the invention can optimize the planning of the charging stops, taking into account the energy forecast, so that the total travel time is minimized.

Das Verfahren, wie zum Beispiel der oben genannte Lösungsalgorithmus, kann im Rahmen der Kostenfunktion beide Aspekte „Fahren“ und „Laden“ berücksichtigen. Die Summe aus Reisezeit (über die zu realisierende Fahrzeuggeschwindigkeit) und Ladezeit (über definierte Ladehübe gesteuert) kann damit minimiert werden, beispielsweise unter Vorgabe eines Restladezustands am Routenziel.The procedure, such as the above-mentioned solution algorithm, can take into account both aspects of “driving” and “charging” within the framework of the cost function. The sum of travel time (via the realizable vehicle speed) and charging time (controlled via defined charging strokes) can thus be minimized, for example by specifying a remaining charge level at the route destination.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren weiter ein Vorgeben eines Zielzustands am Endpunkt (z.B. einem Routenziel) der Fahrtstrecke, wobei die initiale Gesamtreisezeit und/oder die minimale Gesamtreisezeit basierend auf dem Zielzustand ermittelt wird. Der Zielzustand kann als Zustandsvariable in der Kostenfunktion berücksichtigt werden. Der Zielzustand kann z.B. durch den Fahrer vorgegeben werden. Der Zielzustand kann zum Beispiel eine (gewünschte) Restreichweite („RRW“) am Routenziel oder ein Restladezustand („Rest-SoC“) eines Antriebsenergiespeichers eines Elektrofahrzeugs sein.The method preferably further comprises specifying a target state at the end point (e.g. a route destination) of the route, the initial total travel time and / or the minimum total travel time being determined based on the target state. The target state can be taken into account as a state variable in the cost function. The target state can e.g. can be specified by the driver. The target status can be, for example, a (desired) remaining range (“RRW”) at the route destination or a remaining charge status (“remaining SoC”) of a drive energy storage device of an electric vehicle.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein Softwareprogramm umfassen, das eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren zur Routenplanung in einem Navigationssystem eines Fahrzeugs auszuführen.According to a further aspect of the present disclosure, a storage medium is described. The storage medium can comprise a software program which is set up to be executed on a processor and thereby to execute the route planning method described in this document in a navigation system of a vehicle.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Navigationssystem für ein Fahrzeug angegeben. Das Navigationssystem umfasst wenigstens einen Prozessor, der eingerichtet ist, um das in diesem Dokument beschriebene Verfahren zur Routenplanung in einem Navigationssystem eines Fahrzeugs auszuführen.According to a further aspect of the present disclosure, a navigation system for a vehicle is specified. The navigation system comprises at least one processor which is set up to execute the route planning method described in this document in a navigation system of a vehicle.

Der Fahrer kann den Endpunkt der Fahrtstrecke, also ein Routenziel, in das Navigationssystem eingeben. Das Navigationssystem kann dann unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine minimale Reisezeit zum Routenziel bestimmen.The driver can enter the end point of the route, i.e. a route destination, into the navigation system. The navigation system can then determine a minimum travel time to the route destination using the method according to the invention.

Das Navigationssystem kann in einigen Ausführungsformen wenigstens eine Ausgabeeinheit umfassen, die eingerichtet ist, um die Fahrtstrecke (also eine Routenführung) und/oder Fahrinformationen und/oder Ladeinformationen auszugeben. Die wenigstens eine Ausgabeeinheit kann eine optische Ausgabeeinheit, wie zum Beispiel ein Display zum Anzeigen einer Navigationskarte mit einer Kartenpur, und/oder eine akustische Ausgabeeinheit zum Ausgeben von Sprachanweisungen umfassen.In some embodiments, the navigation system can include at least one output unit which is set up to output the route (that is, route guidance) and / or driving information and / or charging information. The at least one output unit can include an optical output unit, such as a display for displaying a navigation map with a map track, and / or an acoustic output unit for outputting voice instructions.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug, umfassend das zuvor genannte Navigationssystem angegeben.According to a further aspect of the present disclosure, a vehicle, in particular an electric vehicle, comprising the aforementioned navigation system is specified.

Das Elektrofahrzeug kann gemäß Ausführungsformen ein reines Elektrofahrzeug sein. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf begrenzt und das Fahrzeug kann beispielsweise ein Hybridfahrzeug, wie ein Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV), ein (teil-) elektrisches Fahrzeug mit einem elektrischen Speicher jeder Größe, ein Fahrzeug mit Brennstoffzelle, etc. sein. Der Begriff Fahrzeug umfasst PKW, LKW, Busse, Wohnmobile, Krafträder, etc., die der Beförderung von Personen, Gütern, etc. dienen. Insbesondere umfasst der Begriff Kraftfahrzeuge zur Personenbeförderung.According to embodiments, the electric vehicle can be a purely electric vehicle. However, the present disclosure is not limited to this and the vehicle can be, for example, a hybrid vehicle such as a plug-in hybrid vehicle (PHEV), a (partially) electric vehicle with an electrical storage device of any size, a vehicle with a fuel cell, etc. The term vehicle includes cars, trucks, buses, mobile homes, motorcycles, etc. that are used to transport people, goods, etc. In particular, the term includes motor vehicles for passenger transport.

FigurenlisteFigure list

Ausführungsbeispiele der Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

  • 1 schematisch ein Flussdiagram eines Verfahrens zur Routenplanung in einem Navigationssystem eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, und
  • 2 schematisch ein Unterteilen einer Fahrtstrecke von einem Anfangspunkt zu einem Endpunkt in eine Vielzahl von Streckenabschnitten gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Exemplary embodiments of the disclosure are shown in the figures and are described in more detail below. Show it:
  • 1 schematically a flow diagram of a method for route planning in a navigation system of a vehicle according to embodiments of the present disclosure, and
  • 2 schematically dividing a route from a starting point to an end point into a plurality of route sections according to embodiments of the present disclosure.

Ausführungsformen der OffenbarungEmbodiments of the disclosure

Im Folgenden werden, sofern nicht anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.Unless otherwise noted, the same reference symbols are used below for elements that are the same and have the same effect.

1 schematisch ein Flussdiagram eines Verfahrens 100 zur Routenplanung in einem Navigationssystem eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 1 schematically a flow diagram of a method 100 for route planning in a navigation system of a vehicle according to embodiments of the present disclosure.

Das Verfahren 100 umfasst im Block 110 ein Unterteilen einer Fahrtstrecke von einem Anfangspunkt zu einem Endpunkt bzw. Routenziel in eine Vielzahl von Streckenabschnitten; im Block 120 ein Zuordnen einer individuellen Geschwindigkeit zu jedem Streckenabschnitt der Vielzahl von Streckenabschnitten; im Block 130 ein Bestimmen einer Ladezeit für wenigstens einen Ladepunkt entlang der Fahrtstrecke; im Block 140 ein Bestimmen einer initialen Gesamtreisezeit für die Fahrtstrecke basierend auf den der Vielzahl von Streckenabschnitten zugeordneten individuellen Geschwindigkeiten und der Ladezeit; und im Block 150 ein Ermitteln einer minimalen Gesamtreisezeit durch Variieren von für das Bestimmen der initialen Gesamtreisezeit verwendeten Variablen betreffend die individuellen Geschwindigkeiten und den wenigstens einen Ladepunkt.The procedure 100 includes in the block 110 dividing a route from a starting point to an end point or route destination into a plurality of route sections; in the block 120 assigning an individual speed to each route section of the plurality of route sections; in the block 130 determining a charging time for at least one charging point along the route; in the block 140 determining an initial total travel time for the route based on the individual speeds assigned to the plurality of route sections and the loading time; and in the block 150 determining a minimum total travel time by varying variables used for determining the initial total travel time relating to the individual speeds and the at least one charging point.

Für das Ermitteln der minimalen Gesamtreisezeit im Block 150 können die Blöcke 110 bis 140 mit den variierten Variablen einmal oder mehrmals wiederholt werden. Insbesondere kann das Verfahren 100, und insbesondere die Blöcke 110 bis 150, iterativ erfolgen, solange bis die Gesamtreisezeit optimiert bzw. minimiert ist.For determining the minimum total travel time in the block 150 can the blocks 110 to 140 repeated once or several times with the varied variables. In particular, the method 100 , and especially the blocks 110 to 150 , take place iteratively until the total travel time is optimized or minimized.

Das Fahrzeug kann ein Elektrofahrzeug sein. Das Elektrofahrzeug umfasst einen elektrischen Energiespeicher (einen Antriebsenergiespeicher, wie z.B. Batterien), der an eine Ladestation angeschlossen und aufgeladen werden kann. Zum Aufladen der elektrischen Energiespeicher solcher Elektrofahrzeuge können verschiedene Ladetechnologien verwendet werden. Beim AC-Laden befindet sich das Ladegerät, das den Gleichstrom zur Aufladung des elektrischen Energiespeichers umwandelt, im Fahrzeug. Beim DC-Laden befindet sich das Ladegerät, das den Gleichstrom zur Aufladung des elektrischen Energiespeichers umwandelt, in der Ladestation. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf begrenzt und der DC-Wandler kann auch im Fahrzeug vorhanden sein.The vehicle can be an electric vehicle. The electric vehicle includes an electrical energy storage device (a drive energy storage device such as batteries) that can be connected to a charging station and charged. Various charging technologies can be used to charge the electrical energy storage device of such electric vehicles. With AC charging, the charger that converts the direct current to charge the electrical energy storage device is located in the vehicle. With DC charging, the charger, which converts the direct current to charge the electrical energy storage device, is located in the charging station. However, the present disclosure is not limited to this, and the DC converter may also be provided in the vehicle.

2 zeigt schematisch ein Unterteilen einer Fahrtstrecke von einem Anfangspunkt zu einem Endpunkt in eine Vielzahl von Streckenabschnitten gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 2 schematically shows a subdivision of a route from a starting point to an end point into a plurality of route sections according to embodiments of the present disclosure.

Der Anfangspunkt („Start“) kann eine aktuelle Position des Fahrzeugs und/oder ein z.B. durch einen Fahrer vorgegebener Anfangspunkt für die Fahrt sein. Die aktuelle Position des Fahrzeugs und der durch einen Fahrer vorgegebene Anfangspunkt können, müssen aber nicht übereinstimmen. Der vorgegebene Anfangspunkt kann zum Beispiel vor dem Beginn der Fahrt zum Endpunkt eingegeben werden, so dass eine anfängliche minimale Gesamtreisezeit bestimmt werden kann. In einigen Ausführungsformen wird das Verfahren der vorliegenden Offenbarung während der Fahrt zum Endpunkt kontinuierlich (wiederholt) durchgeführt, wobei der Anfangspunkt für das Verfahren der aktuellen Position des Fahrzeugs entspricht, so dass eine aktuelle minimale Gesamtreisezeit, also in Echtzeit während der Fahrt, bestimmt werden kann. Der Endpunkt („Ziel“) kann ein Routenziel sein, das beispielsweise durch einen Fahrer in ein Navigationssystem eingegeben wird.The starting point ("Start") can be a current position of the vehicle and / or a e.g. be the starting point for the journey predetermined by a driver. The current position of the vehicle and the starting point specified by a driver can, but need not, match. The specified starting point can be entered, for example, before the start of the journey to the end point, so that an initial minimum total travel time can be determined. In some embodiments, the method of the present disclosure is carried out continuously (repeatedly) during the trip to the end point, the starting point for the method corresponding to the current position of the vehicle, so that a current minimum total travel time, that is, in real time during the trip, can be determined . The end point (“destination”) can be a route destination that is entered into a navigation system by a driver, for example.

Im Beispiel der 2 ist die Fahrtstrecke in N Streckenabschnitte unterteilt. In einigen Ausführungsformen sind zumindest einige der Streckenabschnitte unterschiedlich lang. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf begrenzt und in anderen Ausführungsformen kann die Fahrtstrecke derart unterteilt werden, dass die Streckenabschnitte in etwa gleich lang sind.In the example of 2 the route is divided into N route sections. In some embodiments, at least some of the route sections are of different lengths. However, the present disclosure is not limited to this, and in other embodiments the travel route can be subdivided in such a way that the route sections are approximately the same length.

Die Fahrtstrecke kann in einigen Ausführungsformen basierend auf einem oder mehreren Kriterien unterteilt werden, wie zum Beispiel basierend auf einer Streckenabschnittsgeschwindigkeit, einem Straßentyp, einer baulichen Streckenabschnittseigenschaft und einem Ladepunkt. Für eine gegebene Fahrtstrecke kann ein einziges Kriterium verwendet werden, oder es können zwei oder mehr Kriterien in Kombination verwendet werden.In some embodiments, the route can be subdivided based on one or more criteria, such as, for example, based on a route section speed, a road type, a structural route section property and a charging point. A single criterion can be used for a given route, or two or more criteria can be used in combination.

Jedem Streckenschnitt der Vielzahl von Streckenabschnitten ist eine individuelle Geschwindigkeit zugeordnet, die konstant oder variabel sein kann. In letzterem Fall ist die individuelle Geschwindigkeit ein Geschwindigkeitsprofil über den Verlauf des Streckenschnitts, d.h. eine ortsabhängige Geschwindigkeit.Each route section of the plurality of route sections is assigned an individual speed, which can be constant or variable. In the latter case, the individual speed is a speed profile over the course of the route section, i.e. a location-dependent speed.

Das Geschwindigkeitsprofil kann durch geeignete Prognosemodelle ermittelt werden. Hier können Prognosewahrscheinlichkeiten verwendet werden, die eine Wahrscheinlichkeit eines jeweiligen Geschwindigkeitsprofils für einen bestimmten Streckenabschnitt angeben. Beispielsweise kann das Prognosemodell mehrere mögliche Geschwindigkeitsprofile für einen Streckenabschnitt ermitteln, wobei jedes der mehreren möglichen Geschwindigkeitsprofile eine Prognosewahrscheinlichkeit aufweist. Vorzugsweise wird das Geschwindigkeitsprofil für einen Streckenabschnitt verwendet, das am wahrscheinlichsten sind. Unwahrscheinliche Lösungen können verworfen werden.The speed profile can be determined using suitable forecast models. Here, forecast probabilities can be used which indicate a probability of a respective speed profile for a specific route section. For example, the forecast model can determine several possible speed profiles for a route section, each of the several possible speed profiles having a forecast probability. The speed profile is preferably used for a route section that is most likely. Improbable solutions can be discarded.

Bezugnehmend auf die 1 wird im Block 130 für einen basierend auf einer (initialen) Energieprognose für die Fahrtstrecke geplanten Ladestopp eine Ladezeit bestimmt. Die Ladezeit setzt sich aus einer physikalischen Ladezeit für den Antriebsenergiespeicher und einer Rüstzeit zusammen.Referring to the 1 is in the block 130 determines a charging time for a charging stop planned based on an (initial) energy forecast for the route. The loading time is suspended a physical charging time for the drive energy storage and a set-up time together.

Im Block 140 erfolgt das Bestimmen der initialen Gesamtreisezeit unter Verwendung der N (initialen) individuellen Geschwindigkeiten bzw. Geschwindigkeitsprofilen der N Streckenabschnitte sowie der Ladezeit des (initial) geplanten Ladestopps. Die individuellen Geschwindigkeiten für das Bestimmen der initialen Gesamtreisezeit können zum Beispiel durch die zuvor genannten Prognosemodelle und/oder aus Echtzeit-Verkehrsinformationen ermittelt werden.In the block 140 the initial total travel time is determined using the N (initial) individual speeds or speed profiles of the N route sections and the charging time of the (initially) planned charging stop. The individual speeds for determining the initial total travel time can be determined, for example, by the aforementioned forecast models and / or from real-time traffic information.

Die im Block 140 bestimmte initiale Gesamtreisezeit wird nun im Block 150 minimiert, indem Variablen im Rahmen der dualen Betrachtung für das Fahren und das Laden solange variiert werden, bis ein Minimum erreicht ist. Insbesondere können die (initialen) individuellen Geschwindigkeiten der Streckenabschnitte variiert werden. Zum Beispiel kann durch eine abschnittsweise Reduzierung der Geschwindigkeit ein Ladestopp eingespart werden, wodurch die Gesamtreisezeit verkürzt werden kann. Zudem können ein Ladehub und/oder ein Ort des geplanten Ladepunkts entlang der Fahrtstrecke variiert werden. Zum Beispiel kann die Gesamtreisezeit durch die Verwendung einer anderen Ladestation als der initial geplanten Ladestation verkürzt werden, beispielsweise da eine Auslastung und damit eine Wartezeit an der anderen Ladestation geringer ist.The one in the block 140 certain initial total travel time is now in the block 150 minimized by varying variables as part of the dual approach for driving and charging until a minimum is reached. In particular, the (initial) individual speeds of the route sections can be varied. For example, by reducing the speed in sections, a charging stop can be saved, which can shorten the total travel time. In addition, a charging hub and / or a location of the planned charging point can be varied along the route. For example, the total travel time can be shortened by using a different charging station than the initially planned charging station, for example because the utilization and thus the waiting time at the other charging station is lower.

In einigen Ausführungsformen verwendet das Verfahren der vorliegenden Offenbarung Dynamische Programmierung zum Ermitteln der minimalen Gesamtreisezeit, beispielsweise unter Verwendung einer Kostenfunktion. Insbesondere kann das Verfahren einen Algorithmus auf Basis der Dynamischen Programmierung zur segmentweisen Lösung eines Optimierungsproblems, d.h. der Minimierung der Gesamtreisezeit, verwenden. Hierzu können Prognosemodelle zum Beispiel für ein Geschwindigkeitsprofil der Fahrtstrecke oder Streckenabschnitte der Fahrtstrecke eingebunden werden. Insbesondere können die Prognosemodelle den Algorithmus bedaten, also Eingangsgrößen liefern.In some embodiments, the method of the present disclosure uses dynamic programming to determine the minimum total travel time, for example using a cost function. In particular, the method can use an algorithm based on dynamic programming for the segment-wise solution of an optimization problem, i.e. to minimize the total travel time. For this purpose, forecast models can be integrated, for example, for a speed profile of the route or route sections of the route. In particular, the forecast models can data the algorithm, that is, supply input variables.

In einigen Ausführungsformen kann die Kostenfunktion wie folgt angegeben sein: m i n u ( k ) k = 0 N 1 t k , L a d e n ( u 1, k , k ) + t k , F a h r e n ( u 2, k , k )

Figure DE102019109561A1_0002
In some embodiments, the cost function can be given as follows: m i n u ( k ) k = 0 N - 1 t k , L. a d e n ( u 1, k , k ) + t k , F. a H r e n ( u 2, k , k )
Figure DE102019109561A1_0002

In der obigen Formel gibt t gibt eine Zeit an. u1 gibt eine erste Steuervariable („Laden“) an, die den wenigstens einen Ladepunkt betrifft, wie zum Beispiel einen Ladehub für einen bestimmten Ladepunkt. u2 gibt eine zweite Steuervariable („Fahren“) an, die die individuellen Geschwindigkeiten bzw. Fahrzeuggeschwindigkeiten der Streckenabschnitte der Fahrtstrecke betrifft. Die Summation erfolgt über die Vielzahl von Streckensegmenten k, die die Fahrstecke bilden.In the above formula, t indicates a time. u 1 specifies a first control variable (“charging”) that relates to the at least one charging point, such as a charging stroke for a specific charging point. u 2 specifies a second control variable (“driving”) which relates to the individual speeds or vehicle speeds of the route sections of the route. The summation takes place over the multitude of route segments k that form the travel route.

In der oben erläuterten Kostenfunktion kann ein Zielzustand am Endpunkt bzw. Routenziel vorgegeben werden. Der Zielzustand kann zum Beispiel als Zustandsvariable in der Kostenfunktion berücksichtigt werden. Der Zielzustand kann zum Beispiel eine (gewünschte) Restreichweite („RRW“) am Routenziel oder ein Restladezustand („Rest-SoC“) eines Antriebsenergiespeichers eines Elektrofahrzeugs sein.In the cost function explained above, a target state at the end point or route destination can be specified. The target state can, for example, be taken into account as a state variable in the cost function. The target status can be, for example, a (desired) remaining range (“RRW”) at the route destination or a remaining charge status (“remaining SoC”) of a drive energy storage device of an electric vehicle.

Der beispielsweise durch die Minimierung der Kostenfunktion ermittelten minimalen Gesamtreisezeit liegen spezifische individuelle Geschwindigkeiten für die Streckenabschnitte der Fahrtstrecke und Ladeparameter, wie z.B. ein Ort einer Ladestation und/oder ein Ladehub und/oder ein Zeitpunkt eines Ladestopps, zugrunde. Die entsprechenden Fahrinformationen und/oder Ladeinformationen können an einen Fahrer und/oder ein Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren ausgegeben werden. Die Fahrinformationen können Informationen bezüglich der spezifischen individuellen Geschwindigkeiten für die einzelnen Streckenabschnitte der Fahrtstrecke umfassen. Ähnlich können die Ladeinformationen Informationen bezüglich eines Orts einer Ladestation und/oder eines Ladehubs und/oder eines Zeitpunkts eines Ladestopps umfassen.The minimum total travel time determined by minimizing the cost function, for example, is based on specific individual speeds for the route sections of the route and loading parameters, such as a location of a charging station and / or a charging hub and / or a time of a charging stop. The corresponding driving information and / or charging information can be output to a driver and / or a driver assistance system for automated driving. The travel information can include information relating to the specific individual speeds for the individual route sections of the route. Similarly, the charging information can include information relating to a location of a charging station and / or a charging hub and / or a time of a charging stop.

Typischerweise werden die entsprechenden Fahrinformationen und/oder Ladeinformationen an einen Fahrer ausgeben, wie zum Beispiel visuell auf einem Display und/oder mittels einer Sprachausgabe. Insbesondere kann dem Fahrer eine Soll-Geschwindigkeit entsprechend der minimalen Gesamtreisezeit angezeigt werden. Die Soll-Geschwindigkeit kann individuell für jeden Streckenabschnitt der Vielzahl von Streckenabschnitten ausgegeben werden. Die Soll-Geschwindigkeit ist dabei eine Empfehlung bzw. ein Vorschlag für eine optimale Geschwindigkeit zum Erreichen der minimalen Gesamtreisezeit.The corresponding driving information and / or charging information is typically output to a driver, for example visually on a display and / or by means of voice output. In particular, a target speed corresponding to the minimum total travel time can be displayed to the driver. The target speed can be output individually for each route section of the multiplicity of route sections. The target speed is a recommendation or a suggestion for an optimal speed to achieve the minimum total travel time.

Alternativ können die Fahrinformationen (z.B. die Soll-Geschwindigkeit) und/oder Ladeinformationen an ein Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren ausgegeben werden. Das Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren kann zum teilautonomen oder vollautonomen Fahren eingerichtet sein und das Fahrzeug entsprechend den Fahrinformationen und/oder Ladeinformationen steuern.Alternatively, the driving information (e.g. the target speed) and / or charging information can be output to a driver assistance system for automated driving. The driver assistance system for automated driving can be set up for partially autonomous or fully autonomous driving and control the vehicle according to the driving information and / or charging information.

Erfindungsgemäß wird die Gesamtreisezeit, die einer Summe aus Fahrzeit und Ladezeit entspricht, minimiert. Insbesondere werden für das Bestimmen der minimalen bzw. optimalen Gesamtreisezeit für eine gegebene Fahrtstrecke zwei Aspekte gleichermaßen berücksichtigt, nämlich das Fahren und das Laden bzw. deren Einflussgrößen. Anders gesagt erfolgt eine ganzheitliche Betrachtung der Gesamtreisezeit durch duale Berücksichtigung von Fahren und Laden, wobei durch eine Berücksichtigung der gesetzten Systemgrenzen und/oder Randbedingungen (z.B. einer vorzuhaltenden Restladung am Routenziel) ein globales Optimum der Gesamtreisezeit sichergestellt werden kann.According to the invention, the total travel time, which corresponds to a sum of travel time and charging time, is minimized. In particular, two aspects are equally taken into account for determining the minimum or optimal total travel time for a given route, namely driving and charging or their influencing variables. Different In other words, a holistic view of the total travel time takes place through dual consideration of driving and charging, whereby a global optimum of the total travel time can be ensured by taking into account the set system limits and / or boundary conditions (e.g. a remaining charge at the route destination).

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102017119453 A1 [0003]DE 102017119453 A1 [0003]

Claims (11)

Verfahren (100) zur Routenplanung in einem Navigationssystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, umfassend: Unterteilen (110) einer Fahrtstrecke von einem Anfangspunkt zu einem Endpunkt in eine Vielzahl von Streckenabschnitten; Zuordnen (120) einer individuellen Geschwindigkeit zu jedem Streckenabschnitt der Vielzahl von Streckenabschnitten; Bestimmen (130) einer Ladezeit für wenigstens einen Ladepunkt entlang der Fahrtstrecke; Bestimmen (140) einer initialen Gesamtreisezeit für die Fahrtstrecke basierend auf den der Vielzahl von Streckenabschnitten zugeordneten individuellen Geschwindigkeiten und der Ladezeit; und Ermitteln (150) einer minimalen Gesamtreisezeit durch Variieren von für das Bestimmen der initialen Gesamtreisezeit verwendeten Variablen betreffend die individuellen Geschwindigkeiten und den wenigstens einen Ladepunkt.Method (100) for route planning in a navigation system of a vehicle, in particular an electric vehicle, comprising: Dividing (110) a route from a starting point to an end point into a plurality of route segments; Assigning (120) an individual speed to each route segment of the plurality of route segments; Determining (130) a charging time for at least one charging point along the route; Determining (140) an initial total travel time for the route based on the individual speeds assigned to the plurality of route sections and the loading time; and Determining (150) a minimum total travel time by varying the variables used for determining the initial total travel time relating to the individual speeds and the at least one charging point. Das Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei das Unterteilen (110) einer Fahrtstrecke von einem Anfangspunkt zu einem Endpunkt in eine Vielzahl von Streckenabschnitten umfasst: Unterteilen der Fahrtstrecke basierend auf wenigstens einem Kriterium, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus dem folgenden besteht: einer Streckenabschnittsgeschwindigkeit; einem Straßentyp; einer baulichen Streckenabschnittseigenschaft; und einem Ladepunkt, oder Unterteilen der Fahrtstrecke in eine Vielzahl von äquidistanten Streckenabschnitten.The method (100) according to Claim 1 wherein dividing (110) a route from a starting point to an end point into a plurality of route segments comprises: dividing the route segment based on at least one criterion selected from the group consisting of: a route segment speed; a type of road; a structural route section property; and a charging point, or dividing the route into a plurality of equidistant route sections. Das Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Variable betreffend den wenigstens einen Ladepunkt aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Ladehub und einem Ort des wenigstens einen Ladepunkts besteht.The method (100) according to Claim 1 or 2 wherein the variable relating to the at least one charging point is selected from the group consisting of a charging hub and a location of the at least one charging point. Das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der wenigstens eine Ladepunkt basierend auf wenigstens einer individuellen Information des Ladepunkts entlang der Fahrtstrecke eingeplant wird, und wobei die wenigstens eine individuelle Information aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Weg, insbesondere einem Umweg zum Ladepunkt, einer Wartezeit am Ladepunkt, und einer Rüstzeit am Ladepunkt besteht.The method (100) according to one of the Claims 1 to 3 , wherein the at least one charging point is planned based on at least one individual piece of information from the charging point along the route, and wherein the at least one individual piece of information is selected from the group consisting of a route, in particular a detour to the charging point, a waiting time at the charging point, and there is a set-up time at the charging point. Das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Bestimmen (130) einer Ladezeit für wenigstens einen Ladepunkt entlang der Fahrtstrecke umfasst: Bestimmen einer ersten Ladezeit für einen ersten Ladepunkt, wobei die initiale Gesamtreisezeit basierend auf der ersten Ladezeit für den ersten Ladepunkt erfolgt, wobei das Variieren der für das Bestimmen der initialen Gesamtreisezeit verwendeten Variable betreffend den wenigstens einen Ladepunkt zum Ermitteln der minimalen Gesamtreisezeit umfasst: Ersetzen des ersten Ladepunkts mit einem zweiten Ladepunkt, der vom ersten Ladepunkt verschieden ist, und Bestimmen einer zweiten Ladezeit für den zweiten Ladepunkt. The method (100) according to one of the Claims 1 to 4th wherein determining (130) a charging time for at least one charging point along the route comprises: determining a first charging time for a first charging point, the initial total travel time being based on the first charging time for the first charging point, the varying of the for determining the Initial total travel time variable used regarding the at least one charging point to determine the minimum total travel time comprises: replacing the first charging point with a second charging point that is different from the first charging point, and determining a second charging time for the second charging point. Das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Ermitteln (150) einer minimalen Gesamtreisezeit mittels Dynamischer Programmierung unter Verwendung einer Kostenfunktion erfolgt.The method (100) according to one of the Claims 1 to 5 wherein the determination (150) of a minimum total travel time takes place by means of dynamic programming using a cost function. Das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Ermitteln (150) einer minimalen Gesamtreisezeit unter Verwendung der folgenden Formel erfolgt: m i n u ( k ) k = 0 N 1 t k , L a d e n ( u 1, k , k ) + t k , F a h r e n ( u 2, k , k )
Figure DE102019109561A1_0003
The method (100) according to one of the Claims 1 to 6th , wherein determining (150) a minimum total travel time is performed using the following formula: m i n u ( k ) k = 0 N - 1 t k , L. a d e n ( u 1, k , k ) + t k , F. a H r e n ( u 2, k , k )
Figure DE102019109561A1_0003
Das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter umfassend: Vorgeben eines Zielzustands am Endpunkt der Fahrtstrecke, wobei die minimale Gesamtreisezeit basierend auf dem Zielzustand ermittelt wird.The method (100) according to one of the Claims 1 to 7th , further comprising: specifying a target state at the end point of the route, wherein the minimum total travel time is determined based on the target state. Speichermedium, umfassend ein Softwareprogramm, das eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.A storage medium, comprising a software program which is set up to be executed on a processor and thereby to carry out the method (100) according to one of the Claims 1 to 8th execute. Navigationssystem für ein Fahrzeug, umfassend: wenigstens einen Prozessor, der eingerichtet ist, um das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.Navigation system for a vehicle, comprising: at least one processor which is configured to carry out the method (100) according to one of the Claims 1 to 8th execute. Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug, umfassend das Navigationssystem nach Anspruch 10.Vehicle, in particular an electric vehicle, comprising the navigation system according to Claim 10 .
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