DE112009000257T5

DE112009000257T5 - System und Verfahren zur Ermittlung einer Fahrzeugbetankungsstrategie

Info

Publication number: DE112009000257T5
Application number: DE112009000257T
Authority: DE
Inventors: Erica Canton Klampfl; Oleg Yurievitch West Bloomfield Gusikhin; Kacie Alane Novi Theisen; Yimin Ann Arbor Liu; Thomas J. Ann Arbor Giuli; Perry Robinson Lathrup Village Macneille
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2011-02-10
Also published as: CN101939621A; US20090204316A1; US8116972B2; BRPI0905799A2; CN101939621B; BRPI0905799B1; WO2009099797A1

Abstract

Fahrzeugbetankungsberatungssystem, umfassend:
einen oder mehrere Computer, die dahingehend eingerichtet sind, für eine spezifizierte Route, die während einer mehrtägigen Zeitspanne zu befahren ist, (i) mindestens einen Tag während der mehrtägigen Zeitspanne auszuwählen, an dem Treibstoff zu erwerben ist, (ii) mindestens eine Tankstelle entlang der Route auszuwählen, an der für jeden ausgewählten Tag Treibstoff zu erwerben ist, und (iii) eine an jeder ausgewählten Tankstelle zu erwerbende Treibstoffmenge zu bestimmen, wobei die Auswahlen und das Bestimmen auf gegenwärtigen und vorhergesagten Treibstoffpreisen für die mehrtägige Zeitspanne basieren, um Tankkosten für die spezifizierte Route allgemein zu minimieren.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht das Vorrecht der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/0 27 149, eingereicht am 8. Februar 2008, und stellt eine Fortführungsanmeldung der US-Patentanmeldung Nr. 12/3 58 824, eingereicht am 23. Januar 2009, dar, welche in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen werden.
HINTERGRUND
Es werden unterschiedliche Techniken benutzt, um zu ermitteln, wo ein Kraftfahrzeug zu betanken ist. Das für Sato et al. erteilte US-Patent Nr. 70 66 216 stellt ein System bereit, das dazu dient, beweglichen Körpern Tankstellen zuzuweisen. Das System enthält eine Bordeinheit, eine Tankstelleneinheit und einen Server. Die Bordeinheit speichert und aktualisiert Informationen über einen beweglichen Körper. Die Tankstelleneinheit speichert und aktualisiert Informationen über eine Tankstelle. Der Server ist durch Netze mit der Bordeinheit und der Tankstelleneinheit verbunden. Der Server weist dem beweglichen Körper auf Basis der Informationen über den beweglichen Körper und die Tankstelle bestimmte Tankstellen zu.
Das für Reimer erteilte US-Patent Nr. 66 91 025 stellt ein System zur Überwachung des Treibstoffverbrauchs und zur Optimierung des Betankens eines Fahrzeugs bereit. Das System enthält einen Treibstoffstandsensor, der dahingehend eingerichtet ist, an einem Treibstofftank montiert zu werden. Der Treibstoffsensor weist einen Transducer zur Erzeugung eines Distanzsignals auf, das die Distanz zwischen dem Sensor und der Oberfläche des Treibstoffs in dem Treibstofftank repräsentiert. Ein mit dem Transducer verbundener Prozessor ist dahingehend programmiert, das Distanzsignal in ein prozentuales Fassungsvermögen-Signal umzuwandeln, das Volumen des Treibstoffs in dem Treibstofftank zu berechnen und eine Mitteilung zu erzeugen, die Informationen bezüglich des Treibstoffvolumens in dem Treibstofftank enthält. Der Prozessor ist auch mit einem Netz verbunden, dass ein Erledigungs-Datenendgerät, einen Treibstoffoptimierungs-Server und einen Treibstoff-Preis-nach-Ort-Dienst enthält. Das Netz berechnet einen optimalen Ort zum Auftanken des Treibstofftanks und eine Route, um zu dem Ort zu fahren. Eine Meldung, die die Betankungs- und Routeninformationen enthält, wird zum Fahrzeuginformationssystem für den Fahrer gefunkt.
Das für Kane et al. erteilte US-Patent Nr. 60 78 850 stellt ein Managementsystem für ein Fahrzeug bereit, das einen Warenspeicherbereich aufweist und entlang eines Weges mit einer Vielzahl von geografisch verteilten Warenergänzungsstellen fährt. Das System enthält einen Sensor zur Messung eines Warenstandes in dem Speicherbereich und zur Bereitstellung von Warenstand-Daten. Ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS) ermittelt einen Ort des Fahrzeugs entlang des Weges. Ein Controller speichert eine Aufzeichnung von aktuellen geografischen Orten der Warenergänzungsstellen und der gegenwärtigen Warenpreise dort. Der Controller berechnet auch Warenergänzungspläne des Fahrzeugs auf Basis einer Ausgabe vom GPS und Sensor und eines Warenpreises an einigen der Ergänzungsstellen.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeugbetankungsberatungssystem kann einen oder mehrere Computer enthalten. Die ein oder mehreren Computer können dahingehend eingerichtet sein, für eine spezifizierte Route, die während einer mehrtägigen Zeitspanne zu befahren ist, (i) mindestens einen Tag während der mehrtägigen Zeitspanne auszuwählen, an dem Treibstoff zu erwerben ist, (ii) mindestens eine Tankstelle entlang der Route auszuwählen, an der für jeden ausgewählten Tag Treibstoff zu erwerben ist, und (iii) eine an jeder ausgewählten Tankstelle zu erwerbende Treibstoffmenge zu ermitteln. Die Auswahlen und Ermittlungen basieren auf gegenwärtigen und vorhergesagten Treibstoffpreisen für die mehrtägige Zeitspanne, um Betankungskosten für die spezifizierte Route allgemein zu minimieren.
Obwohl Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt und offenbart werden, ist diese Offenbarung nicht als beschränkend anzusehen. Es ist voraussehbar, dass verschiedene Modifizierungen und alternative Gestaltungen vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugbetankungsberatungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist ein Flussdiagramm zur Ermittlung einer Fahrzeugbetankungsstrategie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 ist eine Beispiel-Benutzerschnittstelle für das Fahrzeugbetankungsberatungssystem von 1.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Navigationsdienste können als Antwort auf Fahreranforderungen Treibstoffpreise für ein bestimmtes geografisches Gebiet liefern. Zum Beispiel kann ein Fahrer aktuelle bzw. gegenwärtige Treibstoffpreise innerhalb eines spezifizierten Radius des gegenwärtigen Ortes seines Fahrzeugs anfordern. Mit diesen Informationen kann der Fahrer entscheiden, wo er Treibstoff kauft. Angenommen, das Fahrzeug hat einen halb leeren Treibstofftank für 10 Gallonen (ca. 38 Liter) und die gegenwärtigen Treibstoffkosten sind $ 3,00 pro Gallone (ca. 3,8 Liter), wären die Gesamtkosten zum Auftanken in diesem Fall ungefähr $ 15. Diese Gesamtkosten zum Auftanken können jedoch vermindert werden, wenn erwartete Treibstoffpreise und erwartete Fahrerschemata berücksichtigt werden. Als ein Beispiel kann eine Fahrzeugbetankungsstartegie auf Basis von erwarteten Fahrschemata, gegenwärtigen und erwarteten Treibstoffpreisen und/oder Fahrerpräferenzen ermittelt werden. Die erwarteten Fahrschemata können auf einer fahrererzeugten Route und/oder historischen Fahrrouten basieren. Die erwarteten Treibstoffpreise können auf aktuellen bzw. gegenwärtigen und historischen Treibstoffpreisen basieren.
Manche Ausführungsformen der Erfindung ermitteln eine Tankstrategie, um Treibstoffkosten auf Basis von vorhergesagten (zukünftigen) Treibstoffpreisen und erwarteten (zukünftigen) Fahrschemata allgemein zu minimieren. Zum Beispiel kann eine Tankstrategie empfehlen, an einem gegebenen Tag zwei Gallonen Treibstoff zu erwerben und zwei Tage später weitere acht Gallonen Treibstoff zu erwerben, wenn niedrigere Treibstoffpreise vorhergesagt werden.
Ein Fahrer kann auf einen entfernt angeordneten Server oder einen Fahrzeugbordcomputer zugreifen, um ein Fahrerprofil für eine kommende Fahrzeitspanne zu erstellen. Der Server oder Fahrzeugbordcomputer kann erwartete Treibstoffpreise vorhersagen und auf Basis des Fahrerprofils sowie gegenwärtiger und vorhergesagter Treibstoffpreise Tankempfehlungen ermitteln. Diese Empfehlungen können dem Kraftfahrzeug erforderlichenfalls z. B. über ein Drahtlosnetz- oder Kraftstrom-Kommunikationssystem übermittelt werden oder können von einer Datenspeichervorrichtung zum Fahrzeug hochgeladen werden. Andere Konfigurationen und Anordnungen sind auch möglich.
Unter Bezugnahme auf 1 enthält ein Fahrzeug 10 einen Prozessor 12. Der Prozessor kommuniziert über ein internes Fahrzeugnetz, z. B. ein Controller-Bereichsnetz (Controller Area Network, CAN), mit einem Navigationssystem 14 und einem Treibstoffsystem 16. Das Navigationssystem 14 kann z. B. seine geografische Position und Geschwindigkeit aus der Laufzeit und Dopplerverschiebung der Signale von einer Gruppe von drei oder mehr Satelliten 18 zu einem Empfänger 20 berechnen. Das Treibstoffsystem 16 liefert dem Prozessor 12 Informationen bezüglich aktueller bzw. gegenwärtiger Treibstoffstände in einem Treibstofftank des Fahrzeugs 10, bezüglich des Treibstoffverbrauchs des Fahrzeugs 10 und des Treibstofftransportvermögens des Treibstofftanks. Wie nachfolgend erläutert, können diese Informationen benutzt werden, um Treibstofftankempfehlungen für den Fahrer zu erzeugen.
Der Prozessor 12 kommuniziert auch mit entfernten Datenendgeräten wie z. B. einem Computer 22 und einem Server 24. Ein Transceiver 26 (ein Sender-Empfänger wie z. B. ein mit dem Prozessor 12 gepaartes Mobiltelefon) kann ein mittels eines Modems 28 moduliertes Kommunikationssignal für Empfang durch ein Netz 30 funken. Wie der Fachmann erkennt, kann das Netz 30 irgendeine Zusammenstellung von Kommunikationsnetzen sein, die wirksam zusammengeschaltet sind, um die Kommunikation zwischen dem Prozessor 12 und den entfernten Datenendgeräten 22, 24 zu erleichtern. In der Ausführungsform von 1 umfasst das Netz ein Mobilfunknetz, das öffentliche Fernsprechwählnetz (PSTN) und das Internet. Der Computer 22 und der Server 24 sind direkt mit dem Internet verbunden.
Über den Transceiver 26 gefunkte Drahtlos-Kommunikationssignale werden von einem Mobilfunkmast des Mobilfunknetzes empfangen. Das Mobilfunknetz leitet die empfangenen Informationen zum PSTN weiter. Das PSTN leitet dann die Informationen zum Internet weiter, zur schließlichen Ausgabe z. B. an den Server 24. Ähnlich kann der Server 24 über das Netz 30 mit dem Prozessor 12 kommunizieren. In anderen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 einen Drahtlosnetz-Transceiver enthalten, z. B. einen EV-DO (Evolution-Data Optimized) Transceiver usw., welcher mit Drahtlosnetzen in einem bestimmten geografischen Gebiet kommunizieren kann. Andere Kommunikationsanordnungen wie z. B. Wi-Fi, Wi-Max usw. sind natürlich auch möglich.
In der Ausführungsform von 1 sammelt der Server 24 Daten, erzeugt eine empfohlene Tankstrategie und teilt diese Strategie dem Prozessor 12 mit, zur Ausgabe über eine Anzeige 34. Der Server 24 empfängt Eingaben vom Prozessor 12 und/oder Computer 22 bezüglich Fahrerpräferenzen, Treibstofffassungsvermögen des Fahrzeugs und andere Informationen in Bezug auf das Fahrzeug 10, bevor er eine Tankstrategie für das Fahrzeug erzeugt. Der Server 24 kommuniziert auch über das Netz 30, z. B. das Internet, mit Datenspeichern 32, um auf aktuelle bzw. gegenwärtige und historische Treibstoffpreise zuzugreifen. In anderen Ausführungsformen kann der Prozessor 12 die relevanten Daten sammeln und die empfohlene Tankstrategie erzeugen. Andere Anordnungen sind auch möglich. Zum Beispiel können erforderliche Daten zum Prozessor 12 hochgeladen werden, usw.
Unter Bezugnahme auf 2 werden aktuelle bzw. gegenwärtige und historische Treibstoffpreise 36 in eine Treibstoffpreis-Vorhersageeinrichtung 38 eingegeben. Die Treibstoffpreis-Vorhersageeinrichtung 38 sagt auf Basis dieser Daten erwartete Kleinverkaufs-Treibstoffpreise 40 für jede anzutreffende Tankstelle voraus. In der Ausführungsform von 2 erzeugt die Treibstoffpreis-Vorhersageeinrichtung 38 auf Basis der aktuellen bzw. gegenwärtigen und historischen Treibstoffpreise 36 einen erwarteten Zwischen-Treibstoffpreis, d. h. einen erwarteten Treibstoffpreis, der höher ist als der Großhandels-Treibstoffpreis, den Tankstellen bezahlen, wenn sie Treibstoff von Großhändlern erwerben, und einen erwarteten Kleinverkaufsaufschlag. Die Summe dieser erwarteten Preise ist gleich dem erwarteten Kleinverkaufspreis 40. In anderen Ausführungsformen kann die Treibstoffpreis-Vorhersageeinrichtung 38 andere Informationen und andere geeignete Techniken benutzen, um die erwarteten Kleinverkaufs-Treibstoffpreise 40 vorherzusagen. Z. B. können die erwarteten Kleinverkaufs-Treibstoffpreise 40 analytisch als eine Funktion von historischen Großhandels-Treibstoffpreisen und außerdem von Faktoren gefunden werden, die örtlich beschränkte Kleinverkaufs-Treibstoffpreise beeinflussen, wie z. B. regionale Einkommenshöhen, Treibstoffmarkennamen, usw.
Die Treibstoffpreis-Vorhersageeinrichtung 38 von 2 benutzt einen gewichteten Durchschnittswert eines aktuellen bzw. gegenwärtigen Großhandels-Treibstoffpreises zt-0 und vergangener Großhandels-Treibstoffpreise zt-i {i = 1, 2, 3, 4, 5} zur Vorhersage eines Zwischen-Treibstoffpreises yt + 1 am nächsten Tag: y_t+1 = λ₀ + λ₁z_t-0 + λ₂z_t-0 + λ₃z_t-1 + λ₄z_t-s + λ₅z_t-4 + λ₆z_t-s (1)
Die Koeffizienten λi {i = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6} haben die Summe eins und können z. B. gefunden werden, indem ein Kleinverkaufs-Treibstoffpreis des gegenwärtigen Tages gleich yt+1 gesetzt wird, Großhandels-Treibstoffpreise von sechs vorangegangenen Tagen gleich zt-i {i = 0, 1, 2, 3, 4, 5} gesetzt werden und Gleichung (1) mittels linearer Regressionstechniken gelöst wird. Der Kleinverkaufs-Treibstoffpreis des gegenwärtigen Tages kann als ein Indikator für den Zwischen-Treibstoffpreis des gegenwärtigen Tages benutzt werden, da, wie nachfolgend erläutert, Kleinverkaufs-Treibstoffpreise proportional zu Zwischen-Treibstoffpreisen sind.
Eine Untersuchung der Differenz zwischen historischen Kleinverkaufs-Treibstoffpreisen und historischen Zwischen-Treibstoffpreisen zeigt, dass im Durchschnitt Kleinverkaufsaufschläge von Zwischen-Treibstoffpreisen an Samstagen am höchsten und an Montagen am niedrigsten sind. Daher benutzt die Treibstoffpreis-Vorhersageeinrichtung 38 eine Durchschnittsdifferenz ΔTag {Tag = Montag, Dienstag, ..., Sonntag} zwischen Durchschnitts- und Kleinverkaufs-Treibstoffpreisen für jeden Tag der Woche, um einen erwarteten Kleinverkaufsaufschlag vorherzusagen.
Um den erwarteten Kleinverkaufs-Treibstoffpreis 40, ci, für einen kommenden Tag der Woche zu finden, berechnet die Treibstoffpreis-Vorhersageeinrichtung 38 den Zwischen-Treibstoffpreis yt+1 des nächsten Tages und addiert ihn zu dem erwarteten Kleinverkaufsaufschlag für jenen Tag der Woche: c_i = y_t+1 + Δ_Tag (2)
Unter Bezugnahme auf 1 und 3 kann ein Fahrer entweder über den Prozessor 24 oder den Computer 22 auf eine auf dem Server 24 unterhaltene Website 42 zugreifen, um ein Fahrerprofil 43 für eine kommende Fahrzeitspanne zu erstellen. Dieses Fahrerprofil 43 kann aus Standard-Routeninformationen erzeugt werden. Zum Beispiel kann der Fahrer unter Verwendung eines Karteneditors 44 und einer Schaltfläche ”Erzeuge Route” 46 Standard-Routeninformationen wie z. B. ”Von Daheim zur Arbeit”, ”Von der Arbeit nach Hause” usw. erzeugen. In der Ausführungsform von 3 erlaubt es der Karteneditor 44 dem Fahrer, Start- und Zielorte einzugeben, und erzeugt eine Route dazwischen. In anderen Ausführungsformen kann es der Karteneditor 44 dem Fahrer erlauben, eine Route zu spezifizieren. Doch kann irgendeine geeignete Kartierungsanwendung benutzt werden. Die Schaltfläche ”Erzeuge Route” 46 auszuwählen, kann es dem Fahrer erlauben, die erzeugte Route zu benennen und zu speichern. Die Standard-Routen werden in einem Fenster 48 angezeigt.
Um ein Fahrerprofil 43 zu erstellen, wählt der Fahrer ein Datum aus dem Kalender 50 aus und erstellt unter Verwendung der Schaltflächen Hinzufügen/Entfernen 52 eine Fahrroute 54 für den ausgewählten Tag. Zum Beispiel kann der Fahrer für den 20. August 2008 eine Route erstellen, die ”Von Daheim zur Arbeit”, ”Von der Arbeit nach Hause”, ”Von Daheim zum Einkaufszentrum” und ”Vom Einkaufszentrum nach Hause” umfasst. Ähnliche Routen können für nachfolgende Tage erstellt werden.
Der Fahrer kann über ein Fenster 56 Fahrzeugparameter und Präferenzen-Informationen eingeben. Beispiele für Fahrzeugparameter umfassen ”Treibstoffeffizienz”, ”Anfänglicher Treibstoffstand” und ”Fassungsvermögen des Treibstofftanks”. Andere Fahrzeugparameter können auch eingeschlossen werden. Beispiele für Präferenzen-Informationen umfassen ”Zeitspanne Startdatum”, ”Zeitspanne Enddatum”, ”Max. Tankstopps pro Zeitspanne” und ”Max. Tankstopps pro Tag”. Andere Präferenzen-Informationen, wie z. B. Markenname des bevorzugten Treibstoffs, Orte, wo der Fahrer nicht zu tanken gewillt ist, usw., können auch eingeschlossen werden.
In anderen Ausführungsformen kann ein Fahrerprofil 43 mit vom Fahrzeug 10 gesammelten Informationen erzeugt werden. Z. B. kann der Prozessor 12 mit dem Navigationssystem 14 und dem Treibstoffsystem 16 kommunizieren, um die täglichen Routen, die das Fahrzeug 10 fährt, und den entlang dieser Routen erfahrenen zugehörigen Treibstoffverbrauch aufzuzeichnen. Diese Informationen können zusammen mit dem gegenwärtigen Treibstoffstand und dem Fassungsvermögen des Treibstofftanks an den Server 24 übermittelt werden. Für eine kommende Fahrzeitspanne, z. B. fünf Tage, kann der Server 24 diese Historie-Informationen benutzen, um die während der Fahrzeitspanne zu befahrenden Routen zu ermitteln. Andere Techniken zur Erzeugung eines Fahrerprofils 43 sind auch möglich.
Unter nochmaliger Bezugnahme auf 2 werden die gegenwärtigen Treibstoffpreise 36, die erwarteten Treibstoffpreise 40 und das Fahrerprofil 43 in eine Tankoptimierungseinrichtung 60 eingegeben. In der Ausführungsform von 2 erzeugt die Tankoptimierungseinrichtung 60 Treibstofferwerbsempfehlungen 62 durch Modellierung des Problems der Ermittlung, wann, wo und wie viel Treibstoff zu kaufen ist, als ein gemischt-ganzzahliges Programm (Mixed Integer Program, MIP). In anderen Ausführungsformen kann man irgendeine geeignete Technik benutzen, wie z. B. heuristische Methoden und andere diskrete Optimierungsverfahren, um zu ermitteln, wann, wo und wie viel Treibstoff zu kaufen ist. Und wenn das in 1 gezeigte Fahrzeug 10 dafür eingerichtet ist, mit mehreren Treibstoffen zu laufen, z. B. ein FFV (flex-fuel vehicle), kann die Tankoptimierungseinrichtung 60 weiterhin Empfehlungen erzeugen, welche Treibstoffart zu kaufen ist.
Ein Beispiel-MIP-Modell wird nachfolgend in punkto seiner Eingaben, Variablen, Zielfunktion, Randbedingungen, Grenzen und Problemformulierung beschrieben.
MIP-Eingaben
Eingaben für das Beispiel-MIP-Modell werden in die folgenden Kategorien unterteilt: Eingaben bezüglich des Fahrzeugs 10, implizite Eingaben von Fahrerprofil 43, Eingaben bezüglich Fahrerpräferenzen und Eingaben von den gegenwärtigen Treibstoffpreisen 36 und der Treibstoffpreis-Vorhersageeinrichtung 38:
Eingaben bezüglich des Fahrzeugs 10

Max

= Maximales Fassungsvermögen des Treibstofftanks (Gallonen)

MPG

= Treibstoffverbrauch (Meilen pro Gallone)

G0

= Anfängliche Treibstoffmenge (Gallonen)

Implizite Eingaben von Fahrerprofil 43

n

= Zahl der Tankstellen entlang der Route (Wenn es viele Tankstellen entlang der Route gibt, z. B. mehr als 5000, können die Tankstellen in geografischen Gebieten angesammelt und durch die preiswerteste Tankstelle in dem Gebiet repräsentiert werden)

S

= Gruppe von Tankstellen auf der Route = {1, 2, ..., n}

m

= Zahl der Fahrtage auf der Route

D

= Gruppe von Tagen = {1, 2, ..., m}

di

= Distanz von dem Startpunkt der Route zur Tankstelle i

NPlt

= Neue-Zeitspanne-Index ∀ t ∊ D (NPl1 = 1 ist der Index für die erste Tankstelle in der ersten Zeitspanne. Jede Tankstelle wird durch nur einen Index referenziert. Ist z. B. am zweiten Tag die erste zu besuchende Tankstelle die Tankstelle 256, so ist NPl2 = 256)

Eingaben bezüglich Fahrerpräferenzen

Min

= In irgendeinem gegebenen Zeitpunkt erlaubte minimale Treibstoffmenge im Treibstofftank (Gallonen)

MST

= Maximale Zahl von Stopps in einer spezifizierten Zeitspanne

MSD

= Maximale Zahl von Stopps an einem Tag

Eingabe von den gegenwärtigen Treibstoffpreisen 36 und der Treibstoffpreis-Vorhersageeinrichtung 38

ci

= Benzinkosten an Tankstelle i

MIP-Variablen
Das Beispiel-MIP-Modell enthält sowohl Binär- als auch Dauervariablen. Die Binärvariablen bestimmen, wo zu tanken ist, und folglich wann zu tanken ist, da jede Tankstelle an einem bestimmten Tag der Fahrzeitspanne angetroffen wird. Die Dauervariablen bestimmen, wie viel zu tanken ist.
Die Binärvariable xi bestimmt, ob der Fahrer an der Tankstelle i anhalten sollte oder nicht. Mit anderen Worten,
für jedes i ∊ S.
Man beachte, dass die Fahrzeitspanne in diese Variable eingebettet ist, da sie durch den Wert NPlt verfolgt wird.
Die Dauervariable yi bestimmt die von der Tankstelle i für jedes i ∊ S erworbene Treibstoffmenge (in Gallonen).
MIP-Zielfunktion
Die Zielfunktion dieses Beispiels minimiert die Gesamt-Treibstoffkosten bei einem Fahren auf einer spezifizierten Route über eine bestimmte Zahl von Tagen. (Natürlich muss kein mathematisches Minimum erreicht werden, um die Gesamt-Treibstoffkosten allgemein zu minimieren.) Die Häufigkeit, mit der der Fahrer zu tanken willens ist, wird durch die Eingaben MST und MSD in den Randbedingungen unten berücksichtigt. Wenn der Benutzer keine Präferenz für die Zahl der Tankstopps setzt, ist α = 0; das heißt, es wird kein Malus auferlegt. Die Zielfunktion ist wie folgt
Je nach den Präferenzen des Fahrers kann die Zielfunktion jedoch anders sein. Als ein Beispiel könnte eine Zielfunktion unter Berücksichtigung einer Fahrerpräferenz, während bestimmter Zeitspannen, z. B. ozonaktiven Tagen usw., Emissionen zu minimieren, erzeugt werden. Andere Szenarien sind auch möglich.
Randbedingungen
In diesem Beispiel-MIP-Modell werden mehrere Randbedingungen verwendet. Die erste spezifiziert, dass das Fahrzeug 10 in jedem gegebenen Zeitpunkt stets mehr als die minimale erlaubte Treibstoffmenge im Treibstofftank haben muss. Wenn daher das Fahrzeug auf die Tankstelle i-1 trifft, muss das Fahrzeug 10 genug Treibstoff haben, um mit mindestens dieser minimalen Treibstoffmenge die Tankstelle i zu erreichen:
Die zweite Randbedingung verhindert, dass die Treibstoffmenge im Treibstofftank das Fassungsvermögen des Treibstofftanks übersteigt. Für jede Zeitspanne und jede in dieser Zeitspanne besuchte Tankstelle gilt:
Die Zahl der Stopps pro Route kann ebenfalls Randbedingung sein:
Ähnlich kann die Zahl der Stopps pro Tag Randbedingung sein:
Die letzten beiden Randbedingungen sind verknüpfende Randbedingungen, die gewährleisten, dass keine Gallonen zu erwerben sind, wenn der Fahrer an der Tankstelle i nicht zum Tanken anhält; das heißt, y_i ≤ (Max – Min)x_i ∀i ∊ S (9) x_i ≤ y_i ∀i ∊ S (10)
Grenzen
Die Variable xi ist eine Binärvariable. x_i ∊ B ∀i ∊ S (11)
Die Variable yi ist eine reelle Zahl, die größer als oder gleich null sein muss, aber kleiner als die oder gleich der Größe des Treibstofftanks abzüglich der Präferenz, wie viel Treibstoff stets im Tank übrig bleiben sollte.
Man beachte, dass die obere Grenze der Variablen yi durch die erste Verknüpfungs-Randbedingung in (9) impliziert wird.
Problemformulierung
Unter nochmaliger Bezugnahme auf 2 kann die Tankoptimierungseinrichtung 60 das obige MIP unter Verwendung von dualen Simplex-Verfahren lösen, um die Treibstofferwerbsempfehlungen 62 zu erzeugen. Andere geeignete Verfahren, z. B. Simplex, Innenpunkt usw., können auch verwendet werden.

Das Folgende zeigt eine Gruppe von Treibstofferwerbsempfehlungen 62 für ein Beispiel-Szenario. In diesem Szenario ist eine fünftägige Fahrt geplant worden, bei der es 1532 anzutreffende mögliche Tankstellen gab. Für jede Tankstelle sind der vorhergesagte Treibstoffpreis und die Distanz vom Startpunkt bekannt. Das Fahrzeug fährt durchschnittlich 22 Meilen pro Gallone, enthält maximal 15 Gallonen Treibstoff und beginnt die Fahrt mit fünf Gallonen Treibstoff. Der Fahrer hat spezifiziert, dass die minimale Treibstoffmenge zwei Gallonen ist und dass er nicht öfter als zweimal am Tag oder öfter als sechsmal auf der ganzen Fahrt zum Tanken anhalten will. Die Treibstofferwerbsempfehlungen 62 sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

Optimierung					Optimierung mit Malus
Tag	Nr.	Distanz	Preis ($)	Kauf	Tag	Nr.	Distanz	Preis ($)	Kauf
1	28	15,571	2,799	10,708	1	41	26,685	2,799	11,213
1	171	115,498	2,799	4,542	2	367	284,007	2,837	10,544
3	484	373,707	2,821	6,507	4	853	544,649	2,719	8,098
4	853	544,649	2,719	8,098	5	1240	722,803	2,698	7,539
5	1240	722,803	2,698	7,539
Treibstoffkosten Gesamtfahrt: $ 103,98					Treibstoffkosten Gesamtfahrt: $ 103,655

Die obigen Treibstofferwerbsempfehlungen (ohne Malus) schlagen vor, dass der Fahrer am Tag eins an den Tankstellen Nr. 28 und Nr. 171 anhalten sollte, um Treibstoff zu erwerben. Der Fahrer sollte dann weitere Tankstopps an den Tagen zwei, drei, vier und fünf einlegen. Die obigen Treibstofferwerbsempfehlungen (mit Malus) schlagen vor, dass der Fahrer an den Tagen eins, zwei, vier und fünf anhalten sollte, um Treibstoff zu erwerben.
Man beachte, dass der Fahrer jedesmal, wenn er zum Tanken anhält, nur einen Teil seines Tanks auffüllt. Die Präferenz des Fahrers hinsichtlich Maximalzahl von Stopps zu ändern, kann diese Empfehlungen verändern. Die Zielfunktion zu ändern, kann diese Empfehlungen ebenfalls ändern:
Der erste Zusatzterm weist jedesmal, wenn der Fahrer für Treibstoff anzuhalten hat, einen Malus zu. Der zweite Term weist einen Malus p zu, wenn der Fahrer wegen Treibstoff anhält, aber seinen Tank nicht ganz auffüllt.
Obwohl Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung darstellen und beschreiben. Vielmehr sind die in der Beschreibung benutzten Worte beschreibend und nicht beschränkend, und selbstverständlich kann man verschiedene Änderungen vornehmen, ohne den Geist und Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.
Zusammenfassung
SYSTEM UND VERFAHREN ZUR ERMITTLUNG EINER FAHRZEUGBETANKUNGSSTRATEGIE
Ein zu einer allgemeinen Kostenminimierung für eine während einer mehrtägigen Zeitspanne zu befahrende spezifizierte Route führendes Verfahren zur Ermittlung einer Betankungsstrategie, welches auf aktuellen bzw. gegenwärtigen und vorhergesagten Treibstoffpreisen für die mehrtägige Zeitspanne basiert, sieht vor, (i) mindestens einen Tag während der mehrtägigen Zeitspanne auszuwählen, an dem Treibstoff zu erwerben ist, (ii) mindestens eine Tankstelle entlang der Route auszuwählen, an der für jeden ausgewählten Tag Treibstoff zu erwerben ist, und (iii) eine an jeder ausgewählten Tankstelle zu erwerbende Treibstoffmenge zu ermitteln.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 7066216 [0002]
- US 6691025 [0003]
- US 6078850 [0004]

Claims

Fahrzeugbetankungsberatungssystem, umfassend: einen oder mehrere Computer, die dahingehend eingerichtet sind, für eine spezifizierte Route, die während einer mehrtägigen Zeitspanne zu befahren ist, (i) mindestens einen Tag während der mehrtägigen Zeitspanne auszuwählen, an dem Treibstoff zu erwerben ist, (ii) mindestens eine Tankstelle entlang der Route auszuwählen, an der für jeden ausgewählten Tag Treibstoff zu erwerben ist, und (iii) eine an jeder ausgewählten Tankstelle zu erwerbende Treibstoffmenge zu bestimmen, wobei die Auswahlen und das Bestimmen auf gegenwärtigen und vorhergesagten Treibstoffpreisen für die mehrtägige Zeitspanne basieren, um Tankkosten für die spezifizierte Route allgemein zu minimieren.
System nach Anspruch 1, wobei die Auswahlen und die Bestimmung weiterhin auf einer spezifizierten maximalen Zahl von Tagen während der mehrtägigen Zeitspanne, an denen Treibstoff erworben werden kann, basieren.
System nach Anspruch 1, wobei die Auswahlen und die Bestimmung weiterhin auf einer spezifizierten maximalen Zahl von Malen pro Tag, die Treibstoff erworben werden kann, basieren.
System nach Anspruch 1, wobei die Auswahlen und die Bestimmung weiterhin auf einem Fassungsvermögen des Treibstofftanks des Fahrzeugs basieren.
System nach Anspruch 1, wobei die Auswahlen und die Bestimmung weiterhin auf einer spezifizierten minimalen Treibstoffmenge für den Treibstofftank des Fahrzeugs basieren.
System nach Anspruch 1, wobei die Auswahlen und die Bestimmung weiterhin auf einer anfänglichen Treibstoffmenge im Treibstofftank des Fahrzeugs basieren.
System nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Computer weiterhin dahingehend eingerichtet sind, die vorhergesagten Treibstoffpreise auf Basis von vergangenen und gegenwärtigen Treibstoffpreisen zu ermitteln.
Verfahren zur Erzeugung einer Tankstrategie, die die Treibstoffkosten für eine spezifizierte Route, die während einer mehrtägigen Zeitspanne von einem Fahrzeug zu befahren ist, allgemein minimiert, wobei das Verfahren umfasst: auf Basis von gegenwärtigen und vorhergesagten Treibstoffpreisen für die mehrtägige Zeitspanne (i) mindestens einen Tag während der mehrtägigen Zeitspanne auszuwählen, an dem Treibstoff zu erwerben ist, (ii) mindestens eine Tankstelle entlang der Route auszuwählen, an der für jeden ausgewählten Tag Treibstoff zu erwerben ist, und (iii) eine an jeder ausgewählten Tankstelle zu erwerbende Treibstoffmenge zu bestimmen; und Ausgeben einer visuellen Darstellung der ausgewählten Tage, ausgewählten Tankstellen und bestimmten Treibstoffmengen.
Verfahren nach Anspruch 8, das weiterhin umfasst, die vorhergesagten Treibstoffpreise auf Basis von vergangenen und aktuellen bzw. gegenwärtigen Treibstoffpreisen zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Auswahlen und die Bestimmung weiterhin auf einer spezifizierten maximalen Zahl von Tagen während der mehrtägigen Zeitspanne, an denen Treibstoff erworben werden kann, basieren.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Auswahlen und die Bestimmung weiterhin auf einer spezifizierten maximalen Zahl von Malen pro Tag, die Treibstoff erworben werden kann, basieren.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Auswahlen und die Bestimmung weiterhin auf einem Fassungsvermögen des Treibstofftanks des Fahrzeugs basieren.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Auswahlen und die Bestimmung weiterhin auf einer spezifizierten minimalen Treibstoffmenge für den Treibstofftank des Fahrzeugs basieren.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Auswahlen und die Bestimmung weiterhin auf einer anfänglichen Treibstoffmenge im Treibstofftank des Fahrzeugs basieren.
Kraftfahrzeug, umfassend: einen oder mehrere Computer, die dahingehend eingerichtet sind, eine Eingabe zu empfangen, die eine Route spezifiziert, die während einer mehrtägigen Zeitspanne zu befahren ist; Informationen über aktuelle bzw. gegenwärtige und vorhergesagte Treibstoffpreise für die mehrtägige Zeitspanne zu empfangen; auf Basis der Eingabe und Informationen (i) mindestens einen Tag während der mehrtägigen Zeitspanne, an dem Treibstoff zu erwerben ist, (ii) mindestens eine Tankstelle entlang der Route, an der für jeden identifizierten Tag Treibstoff zu erwerben ist, und (iii) eine an jeder identifizierten Tankstelle zu erwerbende Treibstoffmenge zu identifizieren; und eine Darstellung der identifizierten Tage, Tankstellen und Treibstoffmengen auszugeben.
Fahrzeug nach Anspruch 15, wobei der eine oder die mehreren Computer weiterhin dahingehend eingerichtet sind, den mindestens einen Tag, die mindestens eine Tankstelle für jeden identifizierten Tag und die an jeder identifizierten Tankstelle zu erwerbende Treibstoffmenge auf Basis eines Fassungsvermögens des Treibstofftanks des Fahrzeugs zu identifizieren.
Fahrzeug nach Anspruch 15, wobei der eine oder die mehreren Computer weiterhin dahingehend eingerichtet sind, den mindestens einen Tag, die mindestens eine Tankstelle für jeden identifizierten Tag und die an jeder identifizierten Tankstelle zu erwerbende Treibstoffmenge auf Basis einer spezifizierten minimalen Treibstoffmenge für den Treibstofftank des Fahrzeugs zu identifizieren.
Fahrzeug nach Anspruch 15, wobei der eine oder die mehreren Computer weiterhin dahingehend eingerichtet sind, den mindestens einen Tag, die mindestens eine Tankstelle für jeden identifizierten Tag und die an jeder identifizierten Tankstelle zu erwerbende Treibstoffmenge auf Basis einer anfänglichen Treibstoffmenge im Treibstofftank des Fahrzeugs zu identifizieren.