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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zum Laden eines Fahrzeugs und auf ein System und ein Verfahren zum Steuern der Leistungsaufnahme in einem Fahrzeug und im Besonderen auf ein System und ein Verfahren zum Laden eines Fahrzeugs mithilfe eines dynamischen Leistungsnetzes und auf ein System und ein Verfahren zum Steuern der Leistungsaufnahme in einem Fahrzeug, das eine Vielzahl von Parametern auf der Grundlage einer Vielzahl von Leistungsquellensignaturen für eine Vielzahl von Leistungsquellen optimiert.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Laden eines Fahrzeugs
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Das Laden eines Elektrofahrzeugs an einem Leistungsnetz erfordert herkömmlich einen Kompromiss zwischen der Leistungslieferkapazität des Netzes und den erwünschten Ladezeiten sämtlicher Fahrzeuge, die an dem Netz geladen werden.
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Batterien in batterieelektrischen Fahrzeugen (battery electric vehicles, BEVs) müssen regelmäßig wiederaufgeladen werden. Meist werden diese Fahrzeuge am Leistungsnetz (zuhause oder mithilfe einer Ladestation auf der Straße oder bei einem Geschäft) geladen, dessen Leistung wiederum aus einer Vielfalt von heimischen Ressourcen wie etwa Kohle, Wasserkraft, Kernkraft und sonstigen erzeugt wird. Privat erzeugte Leistung wie etwa durch Photovoltaikzellen-Dachmodule, Kleinwasserkraft oder Windkraft kann ebenfalls verwendet werden und wird aufgrund der Besorgnis über die globale Erwärmung gefördert.
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Die Ladezeit ist vor allem durch die Kapazität der Netzanbindung begrenzt. Eine normale Steckdose kann zwischen 1,5 kW (in den USA, Kanada, Japan und sonstigen Ländern mit einer 110-Volt-Versorgung) und 3 kW (in Ländern mit einer 220/240-V-Versorgung) liegen. Die Hauptverbindung zu einem Haus kann unter Umständen 10 kW aufnehmen, und zu ihrer Verwendung können Spezialleitungen installiert werden. Bei diesem Laden mit höherem Leistungspegel würde selbst ein kleiner Batteriesatz von 7 kWh (22 bis 45 km) im Allgemeinen ein einstündiges Laden erfordern.
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1995 wurden BEV an manchen Ladestationen in einer Stunde geladen. Im November 1997 lud ein Schnellladesystem Blei-Säure-Batterien in einer Zeit zwischen sechs und fünfzehn Minuten. Im Februar 1998 konnte ein System NiMH-Batterien in etwa zehn Minuten wiederaufladen und so eine Reichweite von 60 Meilen bis 100 Meilen (100 km bis 160 km) bereitstellen. 2005 hieß es, Batterieausführungen von einem Hersteller für Mobileinheiten seien in der Lage, eine 80%ige Ladung in nur 60 Sekunden aufzunehmen.
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Um diese spezifische Leistungscharakteristik an denselben 7-kWh-EV-Satz anzupassen, würde von irgendeiner Quelle ein Spitzenwert von 340 kW über diese 60 Sekunden benötigt. Es ist nicht klar, ob solche Batterien direkt in BEVs funktionieren, da sie durch Wärmeentwicklung unsicher werden können.
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Heute kann eine herkömmliche Batterie in einigen Minuten wiederaufgeladen werden, gegenüber Stunden, die für andere wiederaufladbare Batterien erforderlich sind. Im Besonderen kann eine Zelle in dieser herkömmlichen Batterie in ungefähr 10 Minuten auf etwa 95% der Ladekapazität geladen werden.
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Die Ladeleistung kann auf zwei Arten mithilfe einer (elektrischen Kopplung) mit dem Auto verbunden werden. Der erste Ansatz besteht in einer direkten elektrischen Verbindung, die als galvanische Kopplung bezeichnet wird. Dies kann einfach mit einem Netzkabel in einer wetterbeständigen Buchse durch spezielle Hochleistungskabel mit Verbindern erfolgen, um den Benutzer vor der Hochspannung zu schützen. Verschiedene Standards wie zum Beispiel SAE J1772 und IEC 62196 bestehen nebeneinander.
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Der zweite Ansatz wird als induktives Laden bezeichnet. Ein spezielles Paddel wird in einen Schlitz an dem Auto eingesteckt. Bei dem Paddel handelt es sich um eine Wicklung eines Transformators, wohingegen die andere in das Auto eingebaut ist. Wenn das Paddel eingesteckt wird, schließt es einen elektromagnetischen Stromkreis, der dem Batteriesatz Leistung zuführt. In einem induktiven Ladesystem ist eine Wicklung an der Unterseite des Autos angebracht, und die andere verbleibt auf dem Boden der Garage.
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Der Hauptvorteil des induktiven Ansatzes ist, dass nicht die Möglichkeit eines Stromschlags besteht, da keine freiliegenden Leiter vorhanden sind, wenngleich Verriegelungen, Spezialverbinder und RCDs (Erdschlussprüfer) die galvanische Kopplung nahezu genauso sicher machen können. Ein Verfechter des induktiven Ladens von einem Hersteller argumentierte 1998, die Unterschiede in den Gesamtkosten seien minimal, wohingegen ein Verfechter des galvanischen Ladens von Ford behauptete, das galvanische Laden sei kostengünstiger.
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Leistungsaufnahme im Fahrzeug
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Ein Fahrzeug wie zum Beispiel ein Steckdosenhybrid-Elektrofahrzeug (plug-in hybrid electric vehicle, PHEV) kann Leistung von zwei oder mehr Bordleistungsspeichersystemen beziehen. Bei dem ersten handelt es sich um eine wiederaufladbare Batterie, die geladen werden kann durch: 1) den Verbrennungsmotor, 2) Nutzbremsung wie bei einem herkömmlichen Hybridfahrzeug oder 3) Verbinden eines Steckers mit einem externen elektrischen Leistungsnetz, ein Merkmal, das nur auf PHEV zutrifft. Bei dem zweiten Speichersystem handelt es sich um einen herkömmlichen Brennstofftank zum Speichern von flüssigen Kohlenwasserstoff-Brennstoffen, die zum Antreiben des Verbrennungsmotors verwendet werden. Aufgrund der Kapazität des PHEV, Leistung sowohl aus Flüssigbrennstoffen als auch aus dem elektrischen Leistungsnetz zu speichern, ist die Auswahl an tatsächlichen Energiequellen zum Antreiben des Fahrzeugs praktisch unbegrenzt. Zu diesen Quellen zählen Benzin, Ethanol, Kohle, Kernkraft, Sonnenkraft, Wasserkraft und Windkraft, ohne auf diese beschränkt zu sein.
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Auf diese Weise kann die Elektrizität, die zum Wiederaufladen der Batterie verwendet wird, abhängig von der Tageszeit oder dem Ort des Fahrzeugs aus zahlreichen Quellen stammen. Beispielsweise kann in einer Gegend des Landes Wasserkraft vorherrschen. Dies ist eine Form von „sauberer” Energie. Jedoch wird unter Umständen in einer anderen Gegend des Landes Kohle verwendet. Folglich kann das Wiederaufladen eines Elektrofahrzeugs als relativ „umweltfreundlich” (z. B. geringe Kohlenstofferzeugung) oder „nicht umweltfreundlich” (z. B. hohe Kohlenstofferzeugung) betrachtet werden. Das bedeutet, dass das gesamte Fahrzeug als wenig umweltbelastend oder als sehr umweltbelastend betrachtet werden kann.
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Die Belastung der Umwelt durch jede dieser Leistungsquellen ist unterschiedlich, insbesondere im Hinblick auf ein Maß, das aufgrund von Modellen, die eine Erderwärmung menschlichen Ursprungs für die kommenden Jahrzehnte vorhersagen, an Bedeutung gewonnen hat: die Menge an emittiertem fossilem Kohlenstoff. Folglich variiert die Belastung durch PHEVs entsprechend zahlreichen „externen” Quellen.
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Des Weiteren wird die Kombination der Leistung, die durch ein PHEV entweder aus der Bordbatterie oder dem Flüssigbrennstofftank verbraucht wird, üblicherweise durch die Auswahl eines von mehreren Betriebsmodi gesteuert, zu denen zum Beispiel ein Ladungsentleerungsmodus, ein Kombinationsmodus, ein Ladungserhaltungsmodus und ein Mischmodus zählen können.
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Der Ladungsentleerungsmodus ermöglicht, dass ein vollständig geladenes PHEV ausschließlich (oder je nach Fahrzeug nahezu ausschließlich, außer bei starker Beschleunigung) mit elektrischer Leistung arbeitet, bis der Ladezustand seiner Batterie bis auf ein vorgegebenes Niveau gesunken ist, zu welchem Zeitpunkt der Verbrennungsmotor oder die Brennstoffzelle des Fahrzeugs eingeschaltet wird. Dieser Zeitraum ist die rein elektrische Reichweite des Fahrzeugs. Dies ist der einzige Modus, in dem ein batterieelektrisches Fahrzeug betrieben werden kann, daher ihre begrenzte Reichweite.
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Der Kombinationsmodus ist eine Art Ladungsentleerungsmodus. Er wird normalerweise von Fahrzeugen eingesetzt, die nicht über genügend elektrische Leistung verfügen, um hohe Geschwindigkeiten ohne Unterstützung durch den Verbrennungsabschnitt des Antriebsstrangs aufrechtzuerhalten. Eine Kombinationssteuerstrategie verlängert üblicherweise die Strecke aus der gespeicherten Netzelektrizität gegenüber der Ladungsentleerungsstrategie.
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Der Ladungserhaltungsmodus wird heutzutage von Serienhybridfahrzeugen (hybrid vehicles, HEVs) verwendet und verbindet den Einsatz der beiden Leistungsquellen des Fahrzeugs in einer solchen Weise, dass das Fahrzeug so wirtschaftlich wie möglich arbeitet, ohne dass zugelassen wird, dass der Batterieladezustand sich außerhalb eines vorgegebenen schmalen Bereichs bewegt. Im Verlauf einer Fahrt in einem HEV kann der Ladezustand schwanken, insgesamt tritt jedoch keine Änderung ein.
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Der Mischmodus beschreibt eine Fahrt, bei der eine Kombination der obigen Modi genutzt wird. Beispielsweise kann ein PHEV-Wechsel eine Fahrt mit 5 Meilen (8 km) Ladungsentleerung bei geringer Geschwindigkeit beginnen, dann auf eine Autobahn auffahren und 20 Meilen (32 km) im Kombinationsmodus arbeiten und dabei 10 Meilen (16 km) der rein elektrischen Reichweite bei doppelt so hoher Wirtschaftlichkeit wie bei Brennstoff verbrauchen. Schließlich könnte der Fahrer die Autobahn verlassen und weitere 5 Meilen (8 km) ohne den Verbrennungsmotor fahren, bis die vollen 20 Meilen (32 km) der rein elektrischen Reichweite erschöpft sind. An dieser Stelle kann das Fahrzeug für weitere 10 Meilen (16 km) in einen Ladungserhaltungsmodus zurückkehren, bis das endgültige Ziel erreicht ist. Eine solche Fahrt würde als Mischmodus betrachtet, da mehrere Modi bei einer Fahrt eingesetzt werden. Dies steht im Gegensatz zu einer Ladungsentleerungsfahrt, die innerhalb der Grenzen der rein elektrischen Reichweite eines PHEV stattfände. Umgekehrt würde der Abschnitt einer Fahrt, der über die rein elektrische Reichweite eines PHEV hinausginge, vor allem im Ladungserhaltungsmodus erfolgen, wie er durch ein herkömmliches Hybridfahrzeug verwendet wird.
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Daher ist angesichts der Leistungsquellen zum Laden von Elektrofahrzeugen die Frage gestellt worden, ob Elektrofahrzeuge unter Umweltaspekten tatsächlich eine bessere Wahl bedeuten. In einem kürzlich veröffentlichten Artikel hob der Autor hervor, dass eine Fahrt von 60 Meilen am Tag und ein Laden eines Elektroautos in Albany, New York, wo elektrische Energie relativ sauber ist, nur zu etwa 18 lb Kohlendioxidausstoß im Laufe des Tages führen würde, wohingegen ein gasbetriebenes Auto mit einer Reichweite von 30 Meilen je Gallone im Verlauf derselben 60 Meilen zu 47 lb führen würde. Ein Elektroauto in Denver, Colorado, zu laden, wo mehr Leistung aus Kohle erzeugt wird, würde dagegen sogar zu einem genauso hohen Kohlendioxidausstoß führen wie das vergleichbare gasbetriebene Auto.
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KURZDARSTELLUNG
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Angesichts der obigen und sonstiger Probleme, Nachteile und ungünstiger Umstände der obengenannten herkömmlichen Systeme und Verfahren zielt ein beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung auf ein System und ein Verfahren zum Laden eines Fahrzeugs und auf ein System und ein Verfahren zum Steuern der Leistungsaufnahme in einem Fahrzeug ab, die zweckdienlicher und leistungsfähiger als herkömmliche Verfahren und Systeme sind.
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Ein beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung zielt auf ein System zum Laden eines Fahrzeugs ab. Das System beinhaltet ein Vorwärtsmodell zum Modellieren von Fahrzeugladedaten für eine Vielzahl von Fahrzeugen und einen Ladungsaustauschmarkt, der auf der Grundlage des Vorwärtsmodells eine Vereinbarung zum Übertragen von Leistung an ein erstes Fahrzeug der Vielzahl von Fahrzeugen über ein dynamisches Leistungsnetz unterstützt, das ein zweites Fahrzeug der Vielzahl von Fahrzeugen beinhaltet.
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Ein weiterer beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung zielt auf ein Verfahren zum Laden eines Fahrzeugs ab. Das Verfahren beinhaltet ein Bereitstellen eines Vorwärtsmodells zum Modellieren von Fahrzeugladedaten für eine Vielzahl von Fahrzeugen und ein Unterstützen einer Vereinbarung zum Übertragen von Leistung auf der Grundlage des Vorwärtsmodells an ein erstes Fahrzeug der Vielzahl von Fahrzeugen über ein dynamisches Leistungsnetz, das ein zweites Fahrzeug der Vielzahl von Fahrzeugen aufweist.
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Ein weiterer beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung zielt auf ein Verfahren zum Laden eines Fahrzeugs ab. Das Verfahren beinhaltet ein Bereitstellen eines Vorwärtsmodells einer Fahrzeugleistungsnutzung und von Ladeanforderungen für eine Vielzahl von Fahrzeugen, wobei das Vorwärtsmodell Daten zum Festlegen von Parametern in dem Vorwärtsmodell eingibt, über ein Netzwerk aus der Vielzahl von Fahrzeugen mithilfe eines Ladungsaustauschmarktes, um eine Vereinbarung zum Übertragen von Leistung an ein erstes Fahrzeug der Vielzahl von Fahrzeugen über ein dynamisches Leistungsnetz zu unterstützen, das ein zweites Fahrzeug der Vielzahl von Fahrzeugen aufweist, wobei der Markt Daten aufweist, die auf einem Server gespeichert sind, der zum Austausch von Daten mit der Vielzahl von Fahrzeugen über das Netzwerk verbunden ist, und zum Übertragen von Leistung über das dynamische Leistungsnetz gemäß der Vereinbarung an das erste Fahrzeug. Die Daten zum Festlegen von Parametern in dem Vorwärtsmodell weisen die aktuelle Ladung eines Fahrzeugs, den Ort des Fahrzeugs, das Ziel des Fahrzeugs, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die Rate der Leistungsaufnahme des Fahrzeugs, die gewünschte Ankunftszeit des Fahrzeugs, die gewünschten maximalen Wartezeiten des Fahrzeugs, die Wetterverhältnisse und die Verkehrsverhältnisse auf.
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Das Netzwerk weist entweder ein Mobilfunknetz oder das Internet auf, und der Server greift auf eine externe Datenbank zu, um erwartete künftige Wetterverhältnisse, erwartete künftige Verkehrsverhältnisse und erwartete künftige Orte zum Laden von Fahrzeugen an einem normalen elektrischen Leistungsnetz zu ermitteln und zu speichern, und verwendet Daten von der Vielzahl von Fahrzeugen und Daten von der externen Datenbank, um eine Optimierung unter Nebenbedingungen innerhalb des Vorwärtsmodells zu parametrieren, wobei die Optimierung einen optimalen Ort für die Vielzahl von Fahrzeugen ermittelt, um zusammenzukommen und Leistung auszutauschen, wobei die Optimierung über alle erwarteten Fahrzeugvorgänge hinweg bis zu einem erwarteten künftigen Laden der Vielzahl von Fahrzeugen aus dem normalen elektrischen Leistungsnetz eine Haltezeit für die Vielzahl von Fahrzeugen minimiert, eine Abweichung von einer geplanten Fahrstrecke minimiert und eine Wahrscheinlichkeit minimiert, dass die Ladung ausgeht.
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Ein weiterer beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung zielt auf ein programmierbares Speichermedium, das ein Programm von maschinenlesbaren Befehlen physisch verkörpert, die durch eine digitale Verarbeitungsvorrichtung ausführbar sind, um ein Verfahren zum Laden eines Fahrzeugs durchzuführen, gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung ab.
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Ein weiterer beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung zielt auf ein System zum Steuern der Leistungsaufnahme in einem Fahrzeug ab. Das System beinhaltet eine Optimierungseinheit zum Optimieren einer Vielzahl von Parametern, um auf der Grundlage einer Vielzahl von Leistungsquellensignaturen für eine Vielzahl von Leistungsquellen eine Leistung festzulegen, die durch das Fahrzeug aufzunehmen ist, und eine Betriebsmodus-Einstelleinheit zum Einstellen eines Betriebsmodus zum Antreiben des Fahrzeugs auf der Grundlage der festgelegten Leistung.
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Mit ihren einzigartigen und neuartigen Merkmalen stellt die vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren zum Laden eines Fahrzeugs und ein System und ein Verfahren zum Steuern der Leistungsaufnahme in einem Fahrzeug bereit, die zweckdienlicher und leistungsfähiger als herkömmliche Verfahren und Systeme sind.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und sonstige Ziele, Aspekte und Vorteile werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich, in denen:
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1 ein System 100 zum Laden eines Fahrzeugs gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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2 ein Verfahren 200 zum Laden eines Fahrzeugs gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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3 ein System 300 zum Laden eines Fahrzeugs (z. B. durch Übertragen von Leistung) gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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4 ein System 400 zum Laden eines Fahrzeugs gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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5 ein System 500 zum Laden eines Fahrzeugs gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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6 ein Vorwärtsmodell 610 gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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7 einen Ladungsaustauschmarkt 720 (z. B. einen Ad-hoc-Markt) gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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8 einen Ladungsaustauschmarkt 820 gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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9 eine Busvorrichtung 900 mit mehreren Abgriffen gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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10 ein System 1000 zum Steuern der Leistungsaufnahme in einem Fahrzeug gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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11 ein Verfahren 1100 zum Steuern der Leistungsaufnahme in einem Fahrzeug gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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12 eine typische Hardware-Konfiguration 1200, die zum Umsetzen des Systems und des Verfahrens (z. B. des Systems 100, 300, 400, 500, 1000 und des Verfahrens 200, 1100) verwendet werden kann, gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
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13 eine magnetische Datenspeicherdiskette 1300 und eine Compact-Disc (CD) 1302, die zum Speichern von Befehlen zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens der vorliegenden Erfindung (z. B. des Verfahrens 200, 1100) verwendet werden kann, gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen veranschaulichen nun die 1 bis 13 die beispielhaften Aspekte der vorliegenden Erfindung.
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Laden eines Fahrzeugs
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Es sind keine herkömmlichen Systeme und Verfahren vorhanden, um die Bildung von „Lade-Flashmobs” („Flash Charge Mobs”) zu unterstützen, bei denen Fahrzeuge zusammenkommen, um Ladung auszutauschen. Im Besonderen unterstützen herkömmliche Verfahren nicht die Bildung von Lade-Flashmobs, bei denen ein Austausch von Ladung optimal auf ein Vorwärtsmodell einer Fahrzeugleistungsnutzung, die Schaffung eines Ad-hoc-Marktes zum Kaufen und Verkaufen von überschüssiger Ladekapazität unter Fahrzeugen unterwegs und/oder eines dynamisch konfigurierten Kleinnetzes zum Liefern von Ladung zwischen Fahrzeugen mit einer bestimmten Spannung und Kapazität (z. B. Amperestunden) gestützt ist, wie durch die Marktabrechnungsstelle festgelegt.
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Aus zumindest zwei Gründen sind neue Lösungen erforderlich. Zunächst ist allgemein bekannt, dass die Kapazität des elektrischen Leistungsnetzes so dimensioniert sein muss, dass Spitzenbedarf erfüllt wird. Den Bedarf von der Hauptbelastungszeit in Schwachlastzeiten zu verlagern, hilft folglich sowohl im Besonderen dem Versorgungsunternehmen, als auch der allgemeinen Bevölkerung im breiteren Sinne, da die Kapazität des elektrischen Leistungsnetzes nicht weiter ausgebaut werden muss, um erhöhten Spitzenbedarf zu erfüllen.
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Zum Zweiten sind Markt-Trigger zum Verlagern des Bedarfs zunehmend weiter verbreitet, ein Beispiel dafür ist, dass zahlreiche Versorgungsunternehmen während der Hauptbelastungszeit höhere Preise berechnen als in Schwachlastzeiten. Folglich bietet die Möglichkeit, dynamische Kleinnetze zwischen Elektrofahrzeugen zu bilden, Fahrzeugbesitzern eine Gelegenheit, zu jedermanns Nutzen (z. B. Käufer, Verkäufer und Versorgungsunternehmen für normale wie auch Kleinnetze) Preisunterschiede von gekaufter Leistung auszunutzen. Beispielsweise kann ein Benutzer Leistung während Schwachlastzeiten zu einem bestimmten Preis (z. B. 5) kaufen und ihn zu einem höheren Preis (z. B. 7) verkaufen, der immer noch niedriger als die Marktpreise zur Hauptbelastungszeit ist (z. B. 9).
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Bei herkömmlichen Lösungen der Probleme der herkömmlichen Verfahren muss der Benutzer das Fahrzeug unter Umständen an das elektrische Leistungsnetz anschließen. Laden am elektrischen Leistungsnetz ist an manchen Orten wie zum Beispiel zuhause zweckdienlich. Jedoch kann das Installieren von elektrischen Leistungsnetzen in manchen Bereichen wie zum Beispiel in großen Parkstrukturen unerschwinglich teuer sein. Folglich werden Verfahren benötigt, um das Laden in solchen Strukturen oder an einem beliebigen Ort zu unterstützen, an dem sich möglicherweise mehrere Elektrofahrzeuge über einen längeren Zeitraum befinden.
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Die beispielhaften Aspekte der beanspruchten Erfindung können Lösungen für die Probleme und Nachteile von herkömmlichen Systemen und Verfahren bieten.
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Ein beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Vorwärtsmodell beinhalten, das Daten von Fahrzeugen und Fahrern von Fahrzeugen über das Netzwerk erfasst, um in dem Modell Parameter festzulegen. Zu diesen Daten können Ladung, Ort, Ziel, Geschwindigkeit, Wetter- und Verkehrsverhältnisse usw. zählen, und sie werden dazu verwendet, künftig Lademöglichkeiten und -orten zu planen.
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Der beispielhafte Aspekt der vorliegenden Erfindung kann außerdem einen Ad-hoc-Markt für den Austausch von überschüssiger Ladung zwischen Fahrzeugen, der vor und/oder nach der Bildung des Lade-Flashmobs eingerichtet wird, und ein Erfassen von Eingaben von Fahrzeugen und ihren Fahrern beinhalten.
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Der beispielhafte Aspekt der vorliegenden Erfindung kann auch eine Konfiguration eines dynamischen Kleinnetzes beinhalten, das die Ad-hoc-Markteinrichtung (die unter Bord-Datenverarbeitungseinrichtungen eines Fahrzeugs verteilt angeordnet ist) oder den entfernt angeordneten Server der Marktabrechnungsstelle mit jeder der Einheiten zum Austausch von Daten verbindet, die dafür zuständig sind, Ladung von dem Kleinnetz zum Fahrzeug zu liefern, wobei ermittelt wird, ob Fahrzeuge Ladung in einer parallelen oder seriellen Batteriekonfiguration liefern.
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Folglich kann der beispielhafte Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Vorwärtsmodell, einen Ad-hoc-Markt und eine dynamische Kleinnetzkonfiguration beinhalten. Die Merkmale des beispielhaften Aspekts der vorliegenden Erfindung können Verfahren zum optimalen Verbinden von Fahrzeugen miteinander mit dem dynamischen (z. B. vorübergehenden) Kleinnetz bereitstellen, wobei der Ad-hoc-Markt Fahrzeugen ermöglicht, überschüssige Ladekapazität zu kaufen und zu verkaufen, und wobei ein dynamisch konfigurierter Satz von elektrischen Buskomponenten eine Übertragung von Ladung von einem oder mehreren Fahrzeugen an ein oder mehrere Fahrzeuge in einem Bereich von Spannungen und Kapazitäten (Amperestunden) ermöglicht, der durch den Markt festgelegt wird.
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Wiederum unter Bezugnahme auf die Zeichnungen veranschaulicht 1 ein System 100 zum Laden eines Fahrzeugs gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 1 veranschaulicht, beinhaltet das System 100 ein Vorwärtsmodell 110 zum Modellieren von Fahrzeugladedaten für eine Vielzahl von Fahrzeugen 190a, 190b und einen Ladungsaustauschmarkt 120, der auf der Grundlage des Vorwärtsmodells 110 eine Vereinbarung zum Übertragen von Leistung an ein erstes Fahrzeug 190a der Vielzahl von Fahrzeugen über ein dynamisches Leistungsnetz 140 unterstützt, das ein zweites Fahrzeug 190b der Vielzahl von Fahrzeugen beinhaltet.
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Das Vorwärtsmodell 110 und der Ladungsaustauschmarkt 120 können drahtlos zum Austausch von Daten mit der Vielzahl von Fahrzeugen 190a, 190b verbunden sein. Wie in 1 veranschaulicht, können das Vorwärtsmodell 110 und/oder der Ladungsaustauschmarkt 120 im Besonderen auf einem Server 160 gespeichert sein, der drahtlos zum Austausch von Daten mit der Vielzahl von Fahrzeugen 190a, 190b verbunden ist. Es ist zu beachten, dass der Server 160 zum Beispiel eine Server-Vorrichtung (z. B. durch Hardware umgesetzt) oder ein Server-Modul (z. B. durch Software umgesetzt) beinhalten kann.
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Alternativ können beliebige oder sämtliche der Merkmale und Funktionen der vorliegenden Erfindung (z. B. Merkmale und Funktionen des Vorwärtsmodells 110 und/oder des Ladungsaustauschmarktes 120) unter der Vielzahl von Fahrzeugen 190a, 190b verteilt sein (z. B. durch einen Bordprozessor wie etwa die elektronische Steuereinheit (electronic control unit, ECU) des Fahrzeugs durchgeführt), die zum Austausch von Daten miteinander verbunden sein können.
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2 veranschaulicht ein Verfahren 200 zum Laden eines Fahrzeugs gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung. Wie in 2 veranschaulicht, beinhaltet das Verfahren 200 ein Bereitstellen (210) eines Vorwärtsmodells zum Modellieren von Fahrzeugladedaten für eine Vielzahl von Fahrzeugen und ein Unterstützen (220) einer Vereinbarung zum Übertragen von Leistung auf der Grundlage des Vorwärtsmodells an ein erstes Fahrzeug der Vielzahl von Fahrzeugen über ein dynamisches Leistungsnetz, das ein zweites Fahrzeug der Vielzahl von Fahrzeugen beinhaltet.
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Es ist zu beachten, dass der Begriff „Leistung” so ausgelegt werden kann, dass er „elektrische Ladung”, „elektrischer Strom” oder „elektrische Energie” bedeutet, die dazu verwendet werden können, eine Energiespeichereinheit (d. h. eine Einheit wie zum Beispiel eine Sekundärbatterie, die gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umwandelt) wiederaufzuladen.
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3 veranschaulicht ein System 300 zum Laden eines Fahrzeugs (z. B. durch Übertragen von Leistung) gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung. Das System 300 beinhaltet ein Vorwärtsmodell 310 zum Modellieren von Fahrzeugladedaten für eine Vielzahl von Fahrzeugen 390a bis 390d und einen Ladungsaustauschmarkt 320, der der Vielzahl von Fahrzeugen 390a bis 390d zugehörig ist (der z. B. Daten zu der Vielzahl von Fahrzeugen 390a bis 390d verwaltet). Der Markt 320 kann eine Vereinbarung zum Übertragen von Leistung an ein erstes Fahrzeug 390a der Vielzahl von Fahrzeugen über ein dynamisches Leistungsnetz 340 unterstützen, das ein zweites Fahrzeug 390b der Vielzahl von Fahrzeugen beinhaltet.
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Das System 300 kann außerdem eine Leistungsübertragungseinheit 330 zum Übertragen von Leistung an das erste Fahrzeug 390a über das dynamische Leistungsnetz 340 gemäß der Vereinbarung beinhalten.
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Es ist zu beachten, dass der Ladungsaustauschmarkt 320 auch anderen Fahrzeugen zugehörig sein kann, die nicht in dem dynamischen Leistungsnetz 340 in 3 enthalten sind. Wenngleich das dynamische Leistungsnetz 340 in 3 so veranschaulicht wird, dass es drei Fahrzeuge beinhaltet, kann das dynamische Leistungsnetz 340 des Weiteren tatsächlich ein oder mehrere Fahrzeuge beinhalten, und wenngleich 3 nur ein Fahrzeug 390a veranschaulicht, an das Leistung übertragen wird, kann Leistung tatsächlich an eine Vielzahl von Fahrzeugen übertragen werden.
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Auf diese Weise kann ein beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung einen Austausch von Leistung zwischen den Fahrzeugen 390a bis 390d durch das dynamische Leistungsnetz 340 (z. B. ein Ad-hoc-Kleinnetz) unterstützen, der durch den Ladungsaustauschmarkt 310 (z. B. über ein drahtloses Signal) gesteuert werden kann, der das Vorwärtsmodell 310 nutzen kann, das solche Gesichtspunkte wie das erwartete Wetter und den erwarteten Verkehr einbeziehen kann. Der Markt 320 kann dynamisch mit dem Leistungsnetz 340 eingerichtet werden und kann Fahrzeugen ermöglichen, Ladung auf der Grundlage von Parametern (z. B. Parametern, die durch einen Benutzer oder Besitzer des Autos festgelegt werden) zu kaufen und zu verkaufen.
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Die Dynamik des Marktes 320 kann veröffentlicht werden (z. B. über das Internet), um andere Autos für das Leistungsnetz 340 zu werben. Auf diese Weise kann ein einziges Fahrzeug eine Ladung von mehreren Fahrzeugen empfangen, die so verbunden sind, das gelieferte Spannung und Leistung erhöht werden und folglich die Ladezeit abnimmt.
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Wie in 3 veranschaulicht, kann das System 300 außerdem einen Server 360 beinhalten, in welchem Fall das Vorwärtsmodell 310 und/oder der Ladungsaustauschmarkt 320 in dem Server 360 enthalten sein können. Im Besonderen können das Vorwärtsmodell 310 und der Ladungsaustauschmarkt 320 durch einen Prozessor in dem Server und eine Speichereinheit (z. B. einen Direktzugriffsspeicher (random access memory, RAM), einen Festwertspeicher (read-only memory, ROM) usw.) umgesetzt werden, auf die durch den Prozessor zugegriffen werden kann. Einige oder sämtliche der Merkmale und Funktionen des Vorwärtsmodells 310 und/oder des Ladungsaustauschmarktes 320 können alternativ als Software (z. B. ein Programm aus maschinenlesbaren Befehlen zum Durchführen eines Verfahrens zum Laden eines Fahrzeugs) umgesetzt werden, die durch den Server 360 ausgeführt werden kann.
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Wie ebenfalls in 3 veranschaulicht, können die Leistungsübertragungseinheit 330 und der Server 360 Sender-Empfänger 331 bzw. 361 (z. B. Hochfrequenz-Sender-Empfänger) beinhalten, die es ermöglichen können, dass die Leistungsübertragungseinheit 330 und der Server 360 zum Austausch von Daten über eine Datenübertragungsverbindung (z. B. eine drahtlose Datenübertragungsverbindung) L1 miteinander verbunden sind.
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Die Fahrzeuge 390a bis 390d können ebenfalls Sender-Empfänger 391a bis 391d beinhalten, die es ermöglichen können, dass die Fahrzeuge 390a bis 390d und der Server 360 zum Austausch von Daten jeweils über Datenübertragungsverbindungen (z. B. drahtlose Datenübertragungsverbindungen) L2a bis L2b miteinander verbunden sind. Die Sender-Empfänger 391a bis 391d können außerdem mit den Steuereinheiten (z. B. elektronischen Steuereinheiten (ECUs) jeweils in den Fahrzeugen 390a bis 390d verbunden sein und können dazu verwendet werden, Daten (z. B. Daten zum Teilnehmen an dem Ladungsaustauschmarkt) in die Fahrzeuge 390a bis 390d einzugeben und Daten aus den Fahrzeugen 390a bis 390d auszugeben.
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Wenngleich dies (der Einfachheit halber) nicht dargestellt wird, können die Fahrzeuge 390a bis 390d ebenfalls zum Austausch von Daten miteinander verbunden sein oder können zum Austausch von Daten über eine Datenübertragungsverbindung ähnlich den Verbindungen L1, L2a bis L2b mit der Leistungsübertragungseinheit 330 verbunden sein.
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Die Fahrzeuge 390a bis 390d können ein Elektrofahrzeug beinhalten, das durch eine Batterie wie zum Beispiel eine wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterie angetrieben wird. Die Fahrzeuge 390a bis 390d können außerdem ein Hybridfahrzeug (z. B. ein Steckdosen-Hybridfahrzeug) beinhalten, das durch eine Batterie angetrieben wird, jedoch eine Sicherungsleistungsquelle (z. B. einen Benzinmotor, einen Wasserstoffmotor, einen Brennstoffzellenmotor, einen Erdgasmotor usw.) beinhaltet.
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Die Leistungsübertragungseinheit 330 kann einen Eingangsanschluss 336 (z. B. eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen) zum Verbinden des dynamischen Leistungsnetzes (z. B. die Fahrzeuge 390b bis 390d) mit der Leistungsübertragungseinheit 330 und einen Ausgangsanschluss 337 zum Verbinden des zu ladenden Fahrzeugs (z. B. des Fahrzeugs 390a) mit der Leistungsübertragungseinheit 330 beinhalten. Die Leistungsübertragungseinheit 330 kann als Leitung arbeiten, sodass das Fahrzeug 320 gleichzeitig mit dem dynamischen Leistungsnetz (z. B. den Fahrzeugen 340) mit der Leistungsübertragungseinheit 330 verbunden werden muss.
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Die Leistungsübertragungseinheit 330 kann außerdem eine Leistungsspeicherfunktionalität (z. B. eine Energiespeichereinheit wie etwa eine Batterie) beinhalten, sodass das dynamische Leistungsnetz 340 Leistung an die Leistungsübertragungseinheit 330 übertragen kann, die die Ladung (z. B. in einer Batterie) bis zu einem späteren Zeitpunkt speichert, an dem das Fahrzeug 390a mit der Leistungsübertragungseinheit 330 verbunden werden kann, um die gespeicherte Ladung zu empfangen.
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4 veranschaulicht ein System 400 zum Laden eines Fahrzeugs (z. B. durch Übertragen von Leistung) gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung. Wie in 4 veranschaulicht, kann das System 400 die Merkmale und Funktionen des Systems 300 beinhalten.
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Das System 400 beinhaltet jedoch nicht notwendigerweise einen Server (z. B. den Server 360), sondern stattdessen können Merkmale und Funktionen der vorliegenden Erfindung, die durch den Server 360 in dem System 300 durchgeführt werden, auf die Vielzahl von Fahrzeugen 490a bis 490d verteilt sein. Im Besonderen kann die Vielzahl von Fahrzeugen 490a bis 490d (jeweils) ein Vorwärtsmodell 410a bis 410d und (jeweils) einen Ladungsaustauschmarkt 420a bis 420d beinhalten, die Merkmale und Funktionen beinhalten können, die oben im Hinblick auf das Vorwärtsmodell 310 und den Ladungsaustauschmarkt 320 beschrieben worden sind.
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Im Besonderen können das Vorwärtsmodell 410a bis 410d und/oder ein Ladungsaustauschmarkt 420a bis 420d in einer Steuereinheit wie zum Beispiel der elektronischen Steuereinheit (ECU) 492a bis 492d enthalten sein, die sich in der Vielzahl von Fahrzeugen 490a bis 490d befindet.
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Des Weiteren kann die Vielzahl von Fahrzeugen 490a bis 490d jeweils einen Sender-Empfänger 491a bis 491d (z. B. einen drahtlosen Sender-Empfänger) beinhalten, der (jeweils) mit den ECUs 492a bis 492d verbunden ist, um den ECUs 492a bis 492d zu ermöglichen, drahtlos Daten miteinander auszutauschen, und dadurch eine Vereinbarung zum Übertragen von Leistung über die Leistungsübertragungseinheit 430 von dem dynamischen Leistungsnetz 440 (z. B. den Fahrzeugen 490b bis 490d) an das Fahrzeug 490a unterstützen.
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Des Weiteren kann die Leistungsübertragungseinheit 430 einen Sender-Empfänger 431 (z. B. einen Hochfrequenz-Sender-Empfänger) beinhalten, der ermöglichen kann, dass das Fahrzeug 490a und die Leistungsübertragungseinheit 430 zum Austausch von Daten über eine Datenübertragungsverbindung L3a (z. B. eine drahtlose Datenübertragungsverbindung) miteinander verbunden sind, und der ermöglichen kann, dass die Fahrzeuge 490b bis 490d und die Leistungsübertragungseinheit 430 zum Austausch von Daten jeweils über eine Datenübertragungsverbindung L3b bis L3d (z. B. eine drahtlose Datenübertragungsverbindung) miteinander verbunden sind. Wenngleich dies zum besseren Verständnis nicht dargestellt wird, können die Fahrzeuge 490a bis 490d auch zum Austausch von Daten über eine Datenübertragungsverbindung ähnlich den Verbindungen L3a bis L3d miteinander verbunden sein.
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Ähnlich wie die Leistungsübertragungseinheit 330 kann die Leistungsübertragungseinheit 430 einen Eingangsanschluss 436 (z. B. eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen) zum Verbinden des dynamischen Leistungsnetzes 440 (z. B. die Fahrzeuge 390b bis 390d) mit der Leistungsübertragungseinheit 430 und einen Ausgangsanschluss 437 zum Verbinden des Fahrzeugs 390a mit der Leistungsübertragungseinheit 430 beinhalten.
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Die Leistungsübertragungseinheit 430 kann als Leitung arbeiten, sodass das Fahrzeug 490a gleichzeitig mit dem dynamischen Leistungsnetz (z. B. den Fahrzeugen 390b bis 390d) mit der Leistungsübertragungseinheit 430 verbunden werden muss. Alternativ kann die Leistungsübertragungseinheit 430 eine Leistungsspeicherfunktionalität (z. B. eine Energiespeichereinheit wie etwa eine Batterie) beinhalten, sodass das dynamische Leistungsnetz 440 Leistung an die Leistungsübertragungseinheit 430 übertragen kann, die die Ladung (z. B. in einer Batterie) bis zu einem späteren Zeitpunkt speichert, an dem das Fahrzeug 390a mit der Leistungsübertragungseinheit 430 verbunden werden kann, um die gespeicherte Ladung zu empfangen.
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5 veranschaulicht ein System 500 zum Laden eines Fahrzeugs (z. B. durch Übertragen von Leistung) gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 5 veranschaulicht, beinhaltet das System 500 Merkmale beider Systeme 300 und 400. Das heißt, ähnlich wie das System 300 beinhaltet das System 500 einen Server 560, der ein Vorwärtsmodell 510 und einen Ladungsaustauschmarkt 520 beinhaltet, und einen Sender-Empfänger 561, und ähnlich wie das System 400 beinhalten die Fahrzeuge 590a bis 590d in dem System 500 eine Steuereinheit 592a bis 592d (z. B. eine elektronische Steuereinheit (ECU)), die ein Vorwärtsmodell 510 und einen Ladungsaustauschmarkt 520 beinhaltet.
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Das heißt, in dem System 500 können einige Merkmale und Funktionen des Vorwärtsmodells 510 und des Ladungsaustauschmarktes 520 in dem Server 560 enthalten sein, wohingegen sonstige Merkmale und Funktionen des Vorwärtsmodells 510 und des Ladungsaustauschmarktes 520 in den Steuereinheiten (z. B. den ECUs 592a bis 592d) der Fahrzeuge 590a bis 590d enthalten sein können. Im Besonderen können einige Vorgänge der vorliegenden Erfindung (z. B. Vorgänge, die einen größeren Speicher oder eine höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit erfordern) in dem Server 560 durchgeführt werden, andere Vorgänge der vorliegenden Erfindung hingegen können in den Steuereinheiten der Fahrzeuge 590a bis 590d durchgeführt werden.
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Des Weiteren kann die Vielzahl von Fahrzeugen 590a bis 590d jeweils einen Sender-Empfänger 591a bis 591d (z. B. einen drahtlosen Sender-Empfänger) beinhalten, der mit den ECUs 592a bis 592d verbunden ist, um den ECUs 592a bis 592d zu ermöglichen, drahtlos Daten miteinander auszutauschen, und dadurch eine Vereinbarung zum Übertragen von Leistung über die Leistungsübertragungseinheit 530 von dem dynamischen Leistungsnetz 540 an das Fahrzeug 590a unterstützen.
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Des Weiteren kann die Leistungsübertragungseinheit 530 einen Sender-Empfänger 531 (z. B. einen Hochfrequenz-Sender-Empfänger) beinhalten, der ermöglichen kann, dass das Fahrzeug 590a und die Leistungsübertragungseinheit 530 zum Austausch von Daten über eine Datenübertragungsverbindung L4a (z. B. eine drahtlose Datenübertragungsverbindung) miteinander verbunden sind, und der ermöglichen kann, dass die Fahrzeuge 590b bis 590d und die Leistungsübertragungseinheit 530 zum Austausch von Daten über eine Datenübertragungsverbindung L4b bis L4d (z. B. eine drahtlose Datenübertragungsverbindung) miteinander verbunden sind. Wenngleich dies (der Einfachheit halber) nicht dargestellt wird, können die Fahrzeuge 590a bis 590d auch zum Austausch von Daten über eine Datenübertragungsverbindung ähnlich den Verbindungen L4a bis L4d miteinander verbunden sein.
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Der Server 560 kann außerdem einen Sender-Empfänger 561 (z. B. einen Hochfrequenz-Sender-Empfänger) beinhalten, der ermöglichen kann, dass das Fahrzeug 420 und der Server 560 zum Austausch von Daten über eine Datenübertragungsverbindung L5a (z. B. eine drahtlose Datenübertragungsverbindung) miteinander verbunden sind, der ermöglichen kann, dass die Fahrzeuge 590b bis 590d und der Server 560 zum Austausch von Daten über eine Datenübertragungsverbindung L5b bis L5d (z. B. eine drahtlose Datenübertragungsverbindung) miteinander verbunden sind, und der ermöglichen kann, dass die Leistungsübertragungseinheit 530 und der Server 560 zum Austausch von Daten über eine Datenübertragungsverbindung L6 (z. B. eine drahtlose Datenübertragungsverbindung) miteinander verbunden sind.
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Ähnlich wie die Leistungsübertragungseinheit 330 kann die Leistungsübertragungseinheit 530 einen Eingangsanschluss 536 (z. B. eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen) zum Verbinden des dynamischen Leistungsnetzes 540 (z. B. die Fahrzeuge 590b bis 590d) mit der Leistungsübertragungseinheit 530 und einen Ausgangsanschluss 537 zum Verbinden des Fahrzeugs 590a mit der Leistungsübertragungseinheit 530 beinhalten.
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Ähnlich wie die Leistungsübertragungseinheiten 330 und 430 kann die Leistungsübertragungseinheit 530 als Leitung arbeiten, sodass das Fahrzeug 590a gleichzeitig mit dem dynamischen Leistungsnetz (z. B. den Fahrzeugen 590b bis 590d) mit der Leistungsübertragungseinheit 530 verbunden werden muss. Die Leistungsübertragungseinheit 530 kann außerdem eine Leistungsspeicherfunktionalität (z. B. eine Energiespeichereinheit wie etwa eine Batterie) beinhalten, sodass das dynamische Leistungsnetz 540 Leistung an die Leistungsübertragungseinheit 530 übertragen kann, die die Ladung (z. B. in einer Batterie) bis zu einem späteren Zeitpunkt speichert, an dem das Fahrzeug 590a mit der Leistungsübertragungseinheit 530 verbunden werden kann, um die gespeicherte Ladung zu empfangen.
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6 veranschaulicht ein Vorwärtsmodell 610 gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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Das Vorwärtsmodell 610 modelliert Fahrzeugladedaten für eine Vielzahl von Fahrzeugen. Die Fahrzeugladedaten können zum Beispiel die Fahrzeugleistungsnutzung und Ladeanforderungen beinhalten. Das Vorwärtsmodell 610 kann als Tabelle ausgebildet sein, die zum Beispiel in einer Speichereinheit wie einem RAM, ROM usw. gespeichert ist.
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Das Vorwärtsmodell 610 kann Daten, die durch den Benutzer (z. B. Besitzer/Fahrer) eingegeben werden oder zum Aktualisieren und/oder Verwalten von Daten oder zum Ändern der Einstellungen des Vorwärtsmodells 610 beinhalten. Beispielsweise kann ein Fahrzeug eine Eingabeeinheit (z. B. eine Tastatur) beinhalten, die ein Benutzer dazu verwenden kann, Daten in das Vorwärtsmodell 610 einzugeben. Das Fahrzeug kann außerdem eine Steuereinheit (z. B. eine ECU) beinhalten, die drahtlos zum Austausch von Daten mit einer Eingabeeinheit (z. B. einer graphischen Benutzeroberfläche (graphical user interface, GUI) an einem Mobiltelefon) verbunden ist, die dem Benutzer ermöglichen kann, drahtlos Daten in das Vorwärtsmodell 610 einzugeben.
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Das Vorwärtsmodell 610 kann zum Beispiel durch eine externe Einrichtung (die z. B. auf einem Server wie etwa dem Server 360 oder 560 gespeichert ist) verwaltet werden. Die Einrichtung kann den Server 360 (z. B. einen Satz von Computer-Servern) beinhalten, der eine Datenübertragungseinheit (z. B. einen drahtlosen Sender-Empfänger) beinhaltet, die drahtlos zum Austausch von Daten mit der Vielzahl von Fahrzeugen (z. B. den Fahrzeugen 390a bis 390d) über ein dediziertes Netzwerk (z. B. ein Mobilfunknetz) oder über das Internet (z. B. über Wi-Fi, Breitband, drahtlos usw.) verbunden ist. Der Server kann außerdem einen Prozessor beinhalten, der Befehle zum Durchführen eines beispielhaften Verfahrens der vorliegenden Erfindung (z. B. des Verfahrens 200) ausführen kann, um das Vorwärtsmodell 610 zu verwalten und zu aktualisieren.
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Das Vorwärtsmodell 610 kann Daten von Fahrzeugen und Fahrzeugbenutzern (z. B. Besitzern/Fahrern) über das Netzwerk erfassen, um Parameter in dem Modell festzulegen. Zu diesen Daten können (1) die aktuelle Fahrzeugladung, (2) der Ort des Fahrzeugs, (3) das Ziel, (4) die Geschwindigkeit, (5) die Rate der Leistungsaufnahme, (6) die gewünschte Ankunftszeit, (7) die gewünschten maximalen Wartezeiten, (8) die aktuellen Wetterverhältnisse, (9) die aktuellen Verkehrsverhältnisse zählen, ohne auf diese beschränkt zu sein. Darüber hinaus kann der Server außerdem drahtlos zum Austausch von Daten mit einer Datenbank (z. B. anderen Servern) verbunden sein, die dem Server ermöglichen kann, auf die Datenbank zuzugreifen und Daten aus der Datenbank zu erfassen. Zu solchen Daten können zum Beispiel 1) Kartendaten, 2) erwartete künftige Wetterverhältnisse, 3) erwartete künftige Verkehrsverhältnisse und (4) erwartete künftige Orte zum Laden von Fahrzeugen am normalen elektrischen Leistungsnetz zählen, ohne auf diese beschränkt zu sein.
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Der Server kann außerdem eine Rechenfunktionalität aufweisen, um Werte (z. B. künftige Verkehrsverhältnisse) aus den erfassten Daten zu schätzen. Der Server kann außerdem eine Lernfunktionalität aufweisen, die dem Server ermöglichen kann, die Genauigkeit der durch den Server geschätzten Werte zu verbessern.
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Das Vorwärtsmodell 610 kann die Daten von mehreren Fahrzeugen und aus mehreren sonstigen Datenquellen verwenden, um eine Optimierung unter Nebenbedingungen innerhalb des Vorwärtsmodells 610 zu parametrieren, um zu verschiedenen künftigen Zeitpunkten einen optimalen Ort für Fahrzeuge zu ermitteln, um zusammenzukommen und Ladung auszutauschen (d. h. Orte von künftigen Lade-Flashmobs). Diese Optimierung kann darauf abzielen, über alle erwarteten Fahrzeugvorgänge hinweg (z. B. sämtliche Vorgänge der Vielzahl von Fahrzeugen 390a bis 390d) während des Zeitraums zwischen jetzt und dem erwarteten künftigen Laden jedes Fahrzeugs an einem normalen elektrischen Leistungsnetz Fahrzeughaltezeiten, Abweichungen von geplanten Fahrstrecken und die Wahrscheinlichkeit zu minimieren, dass die Ladung ausgeht.
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7 veranschaulicht einen Ladungsaustauschmarkt 720 (z. B. einen Ad-hoc-Markt) gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung. Im Besonderen veranschaulicht 7 die Daten, die durch den Ladungsaustauschmarkt 720 gespeichert, verwaltet und/oder aktualisiert werden können.
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Der Ladungsaustauschmarkt 720 kann einen Markt für den Austausch von überschüssiger Ladung zwischen Fahrzeugen beinhalten. Der Markt 720 kann vor und/oder nach der Bildung des Lade-Flashmob eingerichtet werden. Der Markt 720 kann Eingaben von den Fahrzeugen (z. B. den Fahrzeugen 390a bis 390d) und ihren Benutzern (z. B. Besitzern/Fahrern) im Hinblick auf (1) den gewünschten Preis für den Verkauf oder Kauf von überschüssiger Ladung, (2) gewünschte und erforderliche Ladezeiten und (3) gewünschte und erforderliche abschließende Ladestände erfassen.
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Beispielsweise kann ein Fahrzeug eine Eingabeeinheit (z. B. eine Tastatur) beinhalten, die ein Benutzer dazu verwenden kann, Daten in den Markt 720 einzugeben oder um Daten zu aktualisieren und/oder zu verwalten oder um die Einstellungen für den Markt 720 zu ändern. Das Fahrzeug kann außerdem eine Steuereinheit (z. B. eine ECU) beinhalten, die drahtlos zum Austausch von Daten mit einer Eingabeeinheit (z. B. einer graphischen Benutzeroberfläche (GUI) an einem Mobiltelefon) verbunden ist, die dem Benutzer ermöglichen kann, drahtlos Daten in den Markt 720 einzugeben.
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Der Markt 720 kann durch eine externe Abrechnungsstelle wie zum Beispiel die entfernt angeordnete Einrichtung (z. B. den Server 360) eingerichtet werden, die zum Verwalten des Vorwärtsmodells (z. B. des Vorwärtsmodells 610) zuständig ist. In diesem Fall können die Daten der Abrechnungsstelle als Eingaben für die Optimierung unter Nebenbedingungen verwendet werden, die durchgeführt wird, um optimale Orte für Lade-Flashmobs zu ermitteln.
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Alternativ (oder zusätzlich zu dem Datenaustausch zwischen den Fahrzeugen 390a bis 390d und dem Server 360) kann der Markt 720 durch die Fahrzeuge (z. B. die Fahrzeuge 390a bis 390d) durch Datenübertragungsverbindungen zwischen Fahrzeugen unter Verwendung der Bord-Datenverarbeitungseinrichtung der Fahrzeuge (z. B. der ECU) und der Datenübertragungseinheit der Fahrzeuge (z. B. dem drahtlosen Sender-Empfänger) eingerichtet werden. In diesem Fall können zu den Schritten bei der Einrichtung des Marktes 720 zwischen einem Fahrzeug 1 und einem Fahrzeug 2 (z. B. dem Fahrzeug 390a und dem Fahrzeug 390b) zum Beispiel zählen:
- (1) Fahrzeug 1 und Fahrzeug 2 werden mit dem Server verbunden (z. B. drahtlos verbunden);
- (2) Fahrzeug 1 sendet eine Nachricht, die angibt, dass eine Ladung erforderlich ist;
- (3) Fahrzeug 2 empfängt die Nachricht;
- (4) Fahrzeug 2 teilt Fahrzeug 1 die Menge der elektrischen Ladung mit, die Fahrzeug 2 an Fahrzeug 1 abzugeben bereit ist;
- (5) Fahrzeug 2 teilt Fahrzeug 1 den Zeitraum mit, in dem Fahrzeug 2 verfügbar ist;
- (6) Fahrzeug 2 und Fahrzeug 1 handeln die Preise für das elektrische Laden von Fahrzeug 1 aus; und
- (7) eine sichere Transaktion wird zwischen Fahrzeug 1 und Fahrzeug 2 durchgeführt.
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Das dynamische Leistungsnetz (z. B. das dynamische Leistungsnetz 340) kann zum Beispiel im Anschluss an die Bildung des Lade-Flashmob und die Preisaushandlung (z. B. Aushandlung zwischen dem Benutzer von Fahrzeug 390a und dem Benutzer von Fahrzeug 390b) zum Kauf und Verkauf von Ladung (z. B. überschüssiger Ladung) gebildet werden. Das dynamische Leistungsnetz kann ein Kleinnetz zur elektrischen Leistungsverteilung beinhalten.
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Wie in 1 veranschaulicht, kann das dynamische Leistungsnetz ein „Ad-hoc-Kleinnetz” beinhalten, das mithilfe einer Leitungseinheit (z. B. einer tragbaren Einheit) zum elektrischen Verbinden des zu ladenden Fahrzeugs (z. B. des Fahrzeugs 190a) mit einem Fahrzeug in dem dynamischen Leistungsnetz (z. B. dem Fahrzeug 190b) gebildet wird. Beispielsweise können die Fahrzeuge (z. B. die Fahrzeuge 190a, 190b) jeweils einen Ladeanschluss beinhalten, der mit dem elektrischen System des Fahrzeugs verbunden werden kann und dazu verwendet werden kann, das Fahrzeug zu laden oder Ladung von dem Fahrzeug zu übertragen, und die Leitungseinheit kann ein Elektrokabel (z. B. isolierten Metalldraht) beinhalten, das ein Ende aufweist, das so gestaltet ist, dass es mit dem Ladeanschluss der Fahrzeuge (z. B. der Fahrzeuge 190a, 190b) verbunden werden kann. Im Besonderen kann die Leitungseinheit tragbar enthalten in, lösbar befestigt an oder fest verbunden mit zumindest einem der Fahrzeuge (z. B. dem Fahrzeug 190a und/oder dem Fahrzeug 190b) sein.
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Wie in den 3 bis 5 veranschaulicht, kann das System alternativ eine Leistungsübertragungseinheit (z. B. einen dedizierten Ladebus) beinhalten. Die Leistungsübertragungseinheit (z. B. die Leistungsübertragungseinheit 330) kann sich befestigt oder tragbar an einem Ort des Lade-Flashmob befinden. In diesem Fall kann das dynamische Leistungsnetz durch elektrisches Verbinden der Fahrzeuge (z. B. der Fahrzeuge 390a, 390b) mit der Leistungsübertragungseinheit (z. B. Verbinden der Fahrzeuge miteinander über die Leistungsübertragungseinheit) gebildet werden.
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Die Benutzer der Fahrzeuge (z. B. der Besitzer/die Fahrer der Fahrzeuge 390a bis 390d) können einen Preis für den Verkauf und den Kauf von Ladung aushandeln und können außerdem bestimmte Ladezeiten aushandeln und für diese bezahlen. Folglich kann ein Bedarf entstehen, die Spannung und die Kapazität (Amperestunden) des dynamischen Leistungsnetzes (z. B. des Kleinnetzes) an den Ladeknoten des dynamischen Leistungsnetzes (z. B. an jedem der Ladeknoten) zu modifizieren. Dies kann erreicht werden, indem der Ladungsaustauschmarkt (z. B. eine Ad-hoc-Markteinrichtung, die unter den Bord-Datenverarbeitungseinrichtungen der Fahrzeuge verteilt angeordnet ist, und/oder ein Markt, der in einem Server verwaltet wird) zum Austausch von Daten mit der Einheit (z. B. der Leistungsübertragungseinheit 330) verbunden wird, die zum Liefern von Ladung von dem dynamischen Leistungsnetz zu dem Fahrzeug (z. B. dem Fahrzeug 390a) zuständig ist.
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Im Besonderen kann die Leistungsübertragungseinheit eine Eingabeeinheit beinhalten, die einem Benutzer ermöglicht, verschiedene Parameter wie zum Beispiel die gewünschte Ladezeit einzugeben. Auf der Grundlage dieser Eingabeparameter kann die Leistungsübertragungseinheit sich so konfigurieren (z. B. automatisch konfigurieren), dass sie Ladung an das Fahrzeug (z. B. das Fahrzeug 390a) von den Fahrzeugen in dem dynamischen Leistungsnetz (z. B. den Fahrzeugen 390b bis 390d) liefert, sodass die Batteriekonfiguration der Fahrzeuge in dem dynamischen Leistungsnetz parallel oder seriell ist.
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Beispielsweise kann die Leistungsübertragungseinheit die Batterien der Fahrzeuge in dem dynamischen Leistungsnetz (z. B. der Fahrzeuge 390b bis 390d) seriell verbinden, in welchem Fall die Leistungsübertragungseinheit die gelieferte Spannung erhöht und die Nennkapazität (Amperestunden) beibehält. Alternativ kann die Leistungsübertragungseinheit die Batterien der Fahrzeuge in dem dynamischen Leistungsnetz parallel verbinden, in welchem Fall die Einheit die Kapazität (Amperestunden) der Batterie erhöht und die Spannung beibehält. Dies ermöglicht dem Ladungsaustauschmarkt (z. B. dem Ad-hoc-Markt oder der Abrechnungsstelleneinrichtung), die Leistungsübertragungseinheit so zu steuern, dass sie dazu konfiguriert ist, Ladung bei einer bestimmten Spannung und Ladekapazität zu liefern, wie in dem Marktplatz ausgehandelt.
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Die beispielhaften Aspekte der vorliegenden Erfindung können zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Systemen und Verfahren bereitstellen. Im Besonderen ist es möglich, dass die beispielhaften Aspekte der vorliegenden Erfindung 1) keine Installation einer Leistungsinfrastruktur erfordern; 2) die Entwicklung in der Bevölkerung hin zu umweltfreundlichen Fahrzeugen (z. B. Elektroautos) unterstützen, die anderenfalls aufgrund des vorausgesagten Mangels an elektrischen Wiederaufladestationen im Verlauf der nächsten zehn Jahre möglicherweise nicht stattfindet; 3) die Einführung eines fließenden Wirtschaftssystems im Hinblick auf das Kaufen und Verkaufen von elektrischer Ladung über ein Datenverarbeitungssystem unterstützt; 4) Benutzern in Szenarien, die anderenfalls aufgrund der mit ihnen verbundenen Fahrstrecken und dem Mangel an herkömmlichen Ladestationen nicht praktikabel wären, ermöglicht, Ziele zu erreichen, und auf diese Weise die Lebensqualität erhöht; und 5) einen Mechanismus zum sicheren Steuern der Transaktionen in einem gegenwärtigen Umfeld der Unsicherheit bereitstellt und auf diese Weise die Steuerung oder das Risiko und die Integrität des Geschäftsverkehrs ermöglicht.
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Die Fahrzeuge können Datenübertragungseinheiten (z. B. die Sender-Empfänger 391a bis 391d) beinhalten, die ermöglichen können, dass die Fahrzeuge 390a bis 390d zum Austausch von Daten miteinander und/oder mit dem Server 360 und/oder mit der Leistungsübertragungseinheit 330 verbunden werden. Diese Merkmale können einem Fahrzeug (z. B. den Fahrzeugen 390b bis 390d) ermöglichen, drahtlos ein Signal zu übertragen, das angibt, dass das Fahrzeug zum Bereitstellen einer Ladung für ein weiteres Fahrzeug (z. B. das Fahrzeug 390a) verfügbar ist. Auf diese Weise kann zum Beispiel das Fahrzeug (z. B. das Fahrzeug 390a) ein weiteres Fahrzeug und/oder eine zentrale Einrichtung wie zum Beispiel den Ladungsaustauschmarkt, der sich auf einem entfernt angeordneten Server befindet (z. B. den Ladungsaustauschmarkt 320), darüber in Kenntnis setzen, dass das Fahrzeug zur Teilnahme an einem Lade-Flashmob verfügbar ist.
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Das Fahrzeug (z. B. das Fahrzeug 390a) kann den Sender-Empfänger (z. B. den Sender-Empfänger 391a) verwenden, um drahtlos ein Signal an das andere Fahrzeug (z. B. die Fahrzeuge 390b bis 390d) zu übertragen, um eine Datenübertragungs-Schnittstelle zu dem Fahrzeug (z. B. die Fahrzeuge 390b bis 390d) und/oder dem Server 330 (z. B. eine zentrale Einrichtung) einzurichten. Der Datenaustausch zwischen den Fahrzeugen kann durch zahlreiche Medien unterstützt werden. Im Besonderen kann eine Nachricht mithilfe einer bekannten Nachrichtenübertragungstechnologie wie zum Beispiel IBM WebSphere Message Broker übertragen werden.
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8 veranschaulicht einen Ladungsaustauschmarkt 820 gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung. Wie in 8 veranschaulicht, ist der Ladungsaustauschmarkt 820 zum Austausch von Daten mit dem Vorwärtsmodell und der Datenübertragungseinheit (z. B. zum Austausch von Daten mit Fahrzeugen (z. B. den Fahrzeugen 390a bis 390d), der Leistungsübertragungseinheit, einem Netzwerk wie dem Internet, einem Mobilfunknetz usw.) verbunden.
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Der Ladungsaustauschmarkt 820 kann durch einen Prozessor und einen Speicher umgesetzt werden, auf den durch den Prozessor (z. B. einen Mikroprozessor, der auf einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM) usw. zugreift) zugegriffen werden kann. Einige oder sämtliche der Merkmale und Funktionen des Ladungsaustauschmarktes 320 können alternativ als Software (z. B. ein Programm maschinenlesbarer Befehle zum Durchführen der Merkmale und Funktionen des Ladungsaustauschmarktes) umgesetzt werden, die durch eine Verarbeitungseinheit (z. B. einen Computer, einen Server, ein Mobiltelefon, eine elektronische Steuereinheit eines Fahrzeugs usw.) ausgeführt werden kann.
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Wie in 8 veranschaulicht, kann der Ladungsaustauschmarkt 820 ein Ermittlungsmodul 821, ein Ladungsteilungsmodul 822, ein Ladezeitmodul 823, ein Ladungskostenmodul 824, ein Vergütungs-/Aushandlungsmodul 825, eine Vermittlungskomponente 826 und ein Transaktionssteuermodul 287 beinhalten.
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Das Ermittlungsmodul 821 kann eine Analyse (z. B. eine Analyse der besten Übereinstimmung) durchführen, um ein Fahrzeug (z. B. die Fahrzeuge 390b bis 390d), das als Ladungslieferant dienen kann, dem Fahrzeug (z. B. dem Fahrzeug 390a) zuzuordnen, das elektrische Ladungen sucht. Das Ermittlungsmodul 821 kann außerdem einen optimalen Ort für einen Lade-Flashmob ermitteln. Das Ermittlungsmodul 821 kann außerdem ein Teilmodul (z. B. eine Vielzahl von Teilmodulen) beinhalten, das einen Ausgang aufweist, der durch das Ermittlungsmodul 821 dazu verwendet wird, die beste Übereinstimmung für das ladungsliefernde Fahrzeug (z. B. das Fahrzeug 390b) und den Ladungssuchenden (z. B. das Fahrzeug 390a) zu finden.
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Das Ladungsteilungsmodul 822 kann einen Mechanismus zum Steuern der Menge der elektrischen Ladung bereitstellen, die das ladungsliefernde Fahrzeug (z. B. das Fahrzeug 390b) an den Ladungssuchenden (z. B. das Fahrzeug 390a) zu übertragen bereit ist. Die Menge an elektrischer Ladung, die das ladungsliefernde Fahrzeug dem ladungssuchenden Fahrzeug zu überlassen bereit ist, kann auf der Grundlage einer Vielzahl von Faktoren ermittelt werden. Zu diesen Faktoren können zum Beispiel beliebige zählen von 1) einem durch den Benutzerfestgelegten Schwellenwert (z. B. 60%), 2) Ladung in dem ladungsliefernden Fahrzeug und dem ladungssuchenden Fahrzeug, 3) den aktuellen Tarifen des elektrischen Leistungsnetzes, 4) dem Betrag, den der Benutzer (z. B. der Besitzer/Fahrer) des ladungssuchenden Fahrzeugs für eine Ladung zu bezahlen bereit ist, 5) der Tageszeit usw.
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Das Ladezeitmodul 823 kann die Dauer angeben, während der das ladungsliefernde Fahrzeug zum Laden des ladungssuchenden Fahrzeugs verfügbar ist. Wenn zum Beispiel das ladungsliefernde Fahrzeug nicht ausreichend lange mit der Leistungsübertragungseinheit verbunden sein wird, um die Ladung zu liefern, die von dem ladungssuchenden Fahrzeug benötigt wird, kann der Ladungsaustauschmarkt vorschlagen, dass ein weiteres ladungslieferndes Fahrzeug verwendet wird, um eine Ladungsübertragung zu dem ladungssuchenden Fahrzeug bereitzustellen.
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Das Ladungskostenmodul 824 kann einen gewünschten Preis zum Kaufen und Verkaufen von Ladung für die Fahrzeuge (z. B. die Fahrzeuge 390a bis 390d) verwalten. Einzelpersonen möchten möglicherweise elektrische Ladung gegen Vergütung teilen, da das Teilen einer Ladung für den Einzelnen gewinnbringend sein kann. Es ist üblich, dass Elektrizitätsversorgungsunternehmen auf der Grundlage der Tageszeit unterschiedliche Preise berechnen. Beispielsweise kann ein Elektrizitätsversorgungsunternehmen tagsüber 10 Cent pro Kilowattstunde und nachts 5 Cent berechnen.
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Daher kann ein Benutzer, der daran interessiert ist, Ladung an ein weiteres Fahrzeug zu verkaufen, in der Lage sein, diese Ladung dem anderen Fahrzeug tagsüber für 7 Cent pro Kilowattstunde zu verkaufen und sein Fahrzeug nachts für 5 Cent pro Kilowattstunde wiederaufzuladen und auf diese Weise einen Gewinn von 2 Cent pro Kilowattstunde zu erzielen.
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Das Vergütungs-/Aushandlungsmodul 825 kann einen Mechanismus beinhalten, der dem ladungsliefernden Fahrzeug und dem ladungssuchenden Fahrzeug ermöglicht, Preise zum elektrischen Laden des ladungssuchenden Fahrzeugs auszuhandeln. Beispielsweise können die Angabe, Verbindung und/oder Aushandlung automatisch durch elektronische Mittel durchgeführt werden, die eine Vermittlungskomponente einbeziehen, oder sie können durch eine Internet-Verbindung durchgeführt werden, oder sie können durch drahtlose Verbindungen wie zum Beispiel ein 3G-Netz durchgeführt werden, oder sie können „manuell” über eine Web-Seite im World-Wide-Web (z. B. dem Internet) durchgeführt werden, die Benutzern ermöglicht, Ladung zu kaufen und zu verkaufen.
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Die Vermittlungskomponente 826 kann eine durch ein Netzwerk zugängliche Komponente beinhalten, die das Zuordnen von Ladungslieferanten zu ihren Ladebedürfnissen unterstützt. Die Vermittlungskomponente 826 kann außerdem dabei unterstützen, einen annehmbaren Preis für eine Übertragung von elektrischer Ladung zu ermitteln. Ausführungsformen können variieren, jedoch beinhaltet eine bestimmte Ausführungsform einen Web-Dienst, der auf einem IBM WebSphere® Application Server ausgeführt wird.
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Eine Ausführungsform der Vermittlungskomponente 826 kann konfigurierbare Parameter für Ladungsparameter beinhalten. Beispielsweise kann der Preis für einen Mitarbeiter eines Unternehmens niedriger als für einen anderen Mitarbeiter des Unternehmens mit einem wirtschaftlichen Auto, jedoch höher als für einen Fremden mit einem weniger wirtschaftlichen Auto sein.
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Die Vermittlungskomponente 826 kann außerdem Daten von mehreren Parkplätzen an verschiedenen geographischen Orten und Fahrstrecken- und Ortsdaten beinhalten, die durch künftige Käufer und Verkäufer bereitgestellt werden, und die Vermittlung findet vor der Auswahl eines Parkplatzes durch das Fahrzeug und vor Ankunft an diesem statt. Auf diese Weise können Märkte geographisch wachsen und Ladungssuchenden (z. B. Käufern von Ladung) und Ladungslieferanten (z. B. Verkäufern von Ladung) ermöglichen, Fahrstrecken und Pausen entsprechend den Marktbedingungen zu planen.
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Das Transaktionssteuermodul 827 kann einen Mechanismus zum sicheren Steuern einer Transaktion zwischen einem ladungsliefernden Fahrzeug und einem ladungssuchenden Fahrzeug bereitstellen. Die sichere Steuerung kann beliebige von diesen beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein: Passwortschutz, Ausweisschutz, Sicherheitsmaßnahmen auf der Grundlage des Internet, Verwendung von im Fahrzeug vorhandenen Sicherheitsmaßnahmen (die z. B. den Fahrzeugschlüssel einbeziehen) usw.
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Ein Fremdanbieter kann Zugriff auf Transaktionsdaten haben, die durch das Transaktionssteuermodul 827 erzeugt und/oder gespeichert werden, sodass der Fremdanbieter in der Lage sein kann, für bestimmte Transaktionen Anreize gegenüber anderen anzubieten. Beispielsweise kann einem Leistungsversorgungsunternehmen, das bestimmte Transaktion subventioniert, um die Last im bestehenden Leistungsnetz zu steuern, als Fremdanbieter Zugriff auf solche Transaktionsdaten gewährt werden.
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Der Fremdanbieter kann auch Zugriff auf Käufer- und Verkäuferdaten haben, sodass der Fremdanbieter in der Lage ist, vorherigen Ladungssuchenden (z. B. Käufern) und Ladungslieferanten (z. B. Verkäufern) Anreize anzubieten, um zu bestimmten Zeiten an bestimmten Märkten teilzunehmen. Dies kann Leistungsversorgungsunternehmen ermöglichen, Unterauftragnehmerbeziehungen mit bestimmten ladungstragenden Fahrzeugen zu begründen, um zu den entsprechenden Zeiten Ladung an den geeigneten Orten zu positionieren.
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Wie in 8 veranschaulicht, kann der Ladungsaustauschmarkt 820 eine Speichereinheit 828 und einen Prozessor 829 beinhalten. Die Speichereinheit 828 kann Daten wie zum Beispiel die Daten, die in dem Ladungsaustauschmarkt 720 veranschaulicht sind, speichern, verwalten und/oder aktualisieren. Auf die Speichereinheit 828 kann durch den Prozessor 829 (z. B. einen Mikroprozessor, der auf einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM) usw. zugreift) zugegriffen werden. Der Ladungsaustauschmarkt 820 kann außerdem eine Datenübertragungseinheit 850 (z. B. einen Sender-Empfänger) beinhalten, der den Ladungsaustauschmarkt 820 zum Austausch von Daten mit Fahrzeugen, Leistungsübertragungseinheiten, Servern, anderen Ladungsaustauschmärkten usw. verbinden kann.
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In einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System (z. B. das System 100, 300, 400, 500) einen Fahrzeugschlüssel beinhalten, der mit einem Verschlüsselungsschlüssel ausgestattet ist, der dazu verwendet werden kann, eine Datenübertragung zu verschlüsseln und den Schüssel eindeutig unter der Vielzahl der hergestellten Schlüssel zu identifizieren. Wenn der Benutzer (z. B. der Besitzer/Fahrer) des Fahrzeugs eine Ladung sucht, kann der Benutzer den Schlüssel in eine Leistungsübertragungseinheit (z. B. eine Busvorrichtung mit mehreren Abgriffen) einstecken, sodass der Schlüssel durch die Leistungsübertragungseinheit gelesen werden kann und die Benutzerdaten durch die Leistungsübertragungseinheit an ein Fremdanbieter-Abrechnungssystem übertragen werden.
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Das Abrechnungssystem kann die Benutzerdaten empfangen und (in Reaktion darauf) Geldmittel von dem Ladungssuchenden an den Ladungslieferanten übertragen. Das Abrechnungssystem kann außerdem im Austausch für einen Prozentsatz der Transaktion die Zahlungen und Übertragungen zwischen den Ladungssuchenden und den Ladungslieferanten gewährleisten.
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Das System gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann außerdem sonstige Transaktionssteuermerkmale beinhalten, zu denen 1) eine direkte Zahlung an Ort und Stelle für eine Ladungsübertragung, 2) ein(e) doppelblinde Abrechnung durch den Dienstanbieter und Zahlungstransfer, 3) ein Punktesystem, in dem Verkäufer das kostenlose Abgeben von Ladung unterstützen und im Gegenzug Dienste wie zum Beispiel Pannenhilfe, Preisnachlässe für Geber bereitstellen, 4) ein auf Reputation beruhendes Punktesystem, in dem Abgaben die Punktzahl eines Benutzers erhöhen und Entnahmen von Ladung die Punktzahl verringern (z. B. kann denjenigen mit mehr Punkten, die Ladung benötigen, Ladung vor anderen mit weniger Punkten angeboten werden), zählen, ohne auf diese beschränkt zu sein.
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Elektrische Ladung kann von dem ladungsliefernden Fahrzeug durch einen Leistungsübertragungsmechanismus an das ladungssuchende Fahrzeug übertragen werden. Wie oben angemerkt, kann der Leistungsübertragungsmechanismus eine Leitungseinheit wie zum Beispiel ein Elektrokabel (z. B. isolierten Metalldraht) beinhalten, das ein Ende aufweist, das so gestaltet ist, dass es mit dem Ladeanschluss des ladungsliefernden Fahrzeugs und dem ladungssuchenden Fahrzeug verbunden werden kann. Alternativ kann der Leistungsübertragungsmechanismus eine Leistungsübertragungseinheit wie zum Beispiel einen dedizierten Ladebus (z. B. einen Bus mit mehreren Abgriffen) beinhalten. Der Leistungsübertragungsmechanismus kann außerdem eine Kombination aus einer Leitungseinheit und einer Leistungsübertragungseinheit beinhalten.
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Auf diese Weise kann zum Beispiel der Leistungsübertragungsmechanismus von einem elektrischen Bussystem, das an allen Fahrzeugen vorhanden ist, die dann mit allen Fahrzeugen verbunden werden, die teilnehmen möchten, einem elektrischen Bussystem auf dem Parkplatz, das mehr als einem Fahrzeug ermöglicht, auf den Bus zuzugreifen, einem tragbaren Verbinder, den das Fahrzeug mit sich führt, einem Verbinder, der an dem Fahrzeug befestigt wird, usw. ein beliebiges oder sämtliche beinhalten.
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Der Leistungsübertragungsmechanismus kann außerdem die Verwendung eines Adapters einbeziehen, der zumindest entweder durch das ladungsliefernde Fahrzeug oder das ladungssuchende Fahrzeug bereitgestellt wird. Der Adapter kann speziell konstruiert sein, um die Bildung eines elektrischen Ad-hoc-Bussystems zwischen dem ladungsliefernden Fahrzeug und dem ladungssuchenden Fahrzeug zu ermöglichen.
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9 veranschaulicht eine Busvorrichtung 900 mit mehreren Abgriffen gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Busvorrichtung 900 mit mehreren Abgriffen kann in einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung als Leistungsübertragungsmechanismus dienen.
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Die Busvorrichtung 900 mit mehreren Abgriffen kann in einer Weise funktionieren, die einem Netzwerk-Router ähnelt. Die Busvorrichtung 900 mit mehreren Abgriffen kann außerdem eine Funktionalität zum Regeln und Leiten von Elektrizität durch mehrere Pfade zum Zweck der Übertragung von elektrischer Ladung zwischen Fahrzeugen beinhalten. Die Busvorrichtung 900 mit mehreren Abgriffen kann Teil des Fahrzeugs (z. B. fest an dem Fahrzeug befestigt, von dem Fahrzeug lösbar, integral mit dem Fahrzeug ausgebildet usw.) oder ortsgebunden und zum Beispiel an einem Parkplatz oder einer Parkstruktur eingebaut sein.
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Wie in 9 veranschaulicht, kann die Busvorrichtung 900x mit mehreren Abgriffen ein isoliertes Elektrokabel 901 zum Verbinden der Vorrichtung 900 mit einem ladungsliefernden Fahrzeug 990a beinhalten. Die Vorrichtung 900 kann außerdem ein Kabel 902 zum Verbinden der Vorrichtung 900 mit einer weiteren Vorrichtung 900y mit mehreren Abgriffen beinhalten. Alternativ kann das Kabel 902 dazu verwendet werden, die Vorrichtung mit dem ladungssuchenden Fahrzeug 990b zu verbinden. Die Vorrichtung 900x kann außerdem einen Anschluss 903 (z. B. eine Vielzahl von Anschlüssen) zum Einstecken von Kabeln beinhalten, um Ladung über die Vorrichtung 900x zu übertragen.
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Wenngleich 9 die Fahrzeuge 900a, 900b so veranschaulicht, dass sie über die Busvorrichtungen 900x, 900y mit mehreren Abgriffen verbunden sind, die jeweils an den Fahrzeugen 900x, 900y befestigt sind, kann die Busvorrichtung 900x auf diese Weise dazu verwendet werden, das Fahrzeug 900a direkt mit einem oder mehreren Fahrzeugen zu verbinden.
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Die Busvorrichtung 900 mit mehreren Abgriffen kann außerdem eine Datenübertragungseinheit 904 wie zum Beispiel eine drahtlose Datenübertragungseinheit (z. B. einen Sender-Empfänger) beinhalten. Die Datenübertragungseinheit 904 kann für eine Verbindung zum Austausch von Daten (z. B. über IBM WebSphere Message Broker) mit einem Ladungsaustauschmarkt in einem Server (z. B. einer externen Abrechnungsstelle) und/oder in den Fahrzeugen (z. B. einem Ad-hoc-Markt) sorgen, um die Vorrichtung 900 so zu konfigurieren, dass entweder eine serielle oder eine parallele Verbindung zwischen Ladebatterien unterstützt wird, um die ausgehandelte Spannung und Ladekapazität an das kaufende Fahrzeug zu liefern.
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Steuern der Leistungsaufnahme
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10 veranschaulicht ein System 1000 zum Steuern der Leistungsaufnahme in einem Fahrzeug gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung. Wie in 10 veranschaulicht, beinhaltet das System 1000 eine Optimierungseinheit 1010 zum Optimieren einer Vielzahl von Parametern (z. B. einer Umweltbelastung einer Leistungsquelle, einer Reichweite des Fahrzeugs, einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs, einer Beschleunigung des Fahrzeugs und einer Lebensdauer einer Batterie in dem Fahrzeug), um auf der Grundlage einer Vielzahl von Leistungsquellensignaturen für eine Vielzahl von Leistungsquellen eine Leistung festzulegen, die durch das Fahrzeug 190 aufzunehmen ist, und eine Betriebsmodus-Einstelleinheit 1020 zum Einstellen eines Betriebsmodus zum Antreiben des Fahrzeugs auf der Grundlage der festgelegten Leistung.
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11 veranschaulicht ein Verfahren 1100 zum Steuern der Leistungsaufnahme in einem Fahrzeug gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung. Wie in 11 veranschaulicht, beinhaltet das Verfahren 1100 ein Optimieren (1110) einer Vielzahl von Parametern, um auf der Grundlage einer Vielzahl von Leistungsquellensignaturen für eine Vielzahl von Leistungsquellen eine Leistung festzulegen, die durch das Fahrzeug aufzunehmen ist, und ein Einstellen (1120) eines Betriebsmodus zum Antreiben des Fahrzeugs auf der Grundlage der festgelegten Leistung.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 10 kann das System 1000 zum Beispiel in dem Fahrzeug (z. B. in der elektronischen Steuereinheit des Fahrzeugs) enthalten sein. Alternativ können sich einige oder sämtliche der Merkmale und Funktionen des Systems 1000 außerhalb des Fahrzeugs 190 (z. B. in einer Handeinheit wie etwa einem Mobiltelefon des Benutzers (z. B. des Besitzers/Fahrers) des Fahrzeugs) befinden.
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Die Optimierungseinheit 1010 kann eine Modellierungseinheit zum dynamischen Modellieren der erwarteten Leistungsaufnahme für das Fahrzeug, der erwarteten Ladeorten und der Vielzahl von Leistungsquellensignaturen auf der Grundlage eines Fahrstreckenplaners beinhalten, der Höhendaten und eine Datenbank mit Ladeorten und Tankstellen beinhaltet.
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Wie in 10 veranschaulicht, kann das System 1000 außerdem eine Leistungsquellensignatur-Datenbank 1030 beinhalten. Die Datenbank 1030 kann sich von dem Fahrzeug entfernt angeordnet befinden und speichert die Vielzahl von Leistungsquellensignaturen. Die Optimierungseinheit 1110 kann eine drahtlose Datenübertragungseinheit zum drahtlosen Austausch von Daten mit der Datenbank beinhalten.
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Das System 1000 kann außerdem eine Tank-/Ladeeinheit entweder zum Betanken oder zum Laden des Fahrzeugs von der Vielzahl von Leistungsquellen beinhalten. Das System 1000 kann außerdem eine Leistungsquellensignatur-Erzeugungseinheit zum Erzeugen der Vielzahl von Leistungsquellensignaturen beinhalten, wobei die Leistungsquellensignatur-Erzeugungseinheit von einem Anbieter der Vielzahl von Leistungsquellen, einer staatlichen Einrichtung und einer nichtstaatlichen Einrichtung eines Fremdanbieters eine(n) aufweist. Das System 1000 kann außerdem eine drahtlose Datenübertragungseinheit zum drahtlosen Verbinden des Fahrzeugs mit einem anderen Fahrzeug beinhalten, um zu ermitteln, ob ein Austausch von Leistungsquellensignaturen zwischen dem Fahrzeug und dem anderen Fahrzeug eine Nettooptimierung für das Fahrzeug und das andere Fahrzeug erhöhen würde.
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Elektrizität zum Laden eines Fahrzeugs (z. B. eine Batterie in einem Elektrofahrzeug wie etwa einem PHEV) kann aus zahlreichen verschiedenen Quellen stammen.
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Ein beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung zielt auf ein System (und ein Verfahren) ab, durch das ein Fahrzeug (z. B. ein PHEV) seine Leistungsaufnahme steuern (z. B. automatisch steuern) kann, um die Umweltbelastung zu beeinflussen (z. B. zu verringern oder zu minimieren). Im Besonderen kann das Verfahren die Leistungsaufnahme auf der Grundlage einer Datenbank mit Signaturen für jede Leistungsquelle steuern, die zum Laden der Elektrobatterie des Fahrzeugs verwendet wird, und/oder Flüssigbrennstoff (z. B. Benzin). Das Verfahren gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung (z. B. ein Optimierungsverfahren) kann auf einem Modell des erwarteten Brennstoffverbrauchs, künftiger Verfügbarkeit von Brennstoffquellen und/oder einem System zum „Austauschen” von Leistungsquellensignaturen mit anderen Hybrid-Elektrofahrzeugen über ein Netzwerk beruhen.
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Die Ermittlung und Auswahl eines optimalen Betriebsmodus für ein Fahrzeug wird gegenwärtig auf der Grundlage des erwarteten Brennstoffverbrauchs (auf der Grundlage von Beschleunigung und Geschwindigkeit) und dem gewünschten Betriebsbereich des Fahrzeugs durchgeführt, wie in der obigen Beschreibung der Betriebsmodi angemerkt. Zu zusätzlichen Parametern könnten die geplante Fahrstrecke und Änderungen in der Höhe während der Fahrt zählen. Das Problem des Optimierens des Betriebsmodus auf der Grundlage des Minimierens der Umweltbelastung ist erheblich, insbesondere angesichts der großen Vielfalt von Leistungsquellen, die ein Fahrzeug nutzen kann.
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Darüber hinaus hängt der optimale Modus der Leistungsnutzung nicht nur von dem aktuellen Nutzungsprofil des Autos und der erwarteten Nutzung auf der Grundlage der Angaben zur Fahrstrecke und zur Reichweite ab, sondern auch von der erwarteten künftigen Verfügbarkeit bestimmter Leistungsquellen (z. B. „umweltfreundliche” Quellen wie Sonnenkraft und Windkraft gegenüber „nicht umweltfreundlichen” Quellen wie etwa Kohle und Benzin). Angesichts dessen, dass in verschiedenen Fahrzeugen jederzeit Leistung aus verschiedenen Quellen gespeichert sein kann, kann diese Optimierung durch den Austausch von Leistung zwischen Fahrzeugen abhängig von den Beschränkungen, die auf diesen Leistungsspeicherprofilen für verschiedene Fahrzeuge beruhen, einfacher oder schwieriger werden. Jeder dieser Faktoren lässt das Minimieren der Umweltbelastung zu einem schwierigen Problem werden, was eine komplexe Optimierung über eine Vielfalt von bekannten und geschätzten Variablen hinweg erfordert.
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Im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren und Systemen kann das System 1000 gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung den Vorteil aufweisen, dass es eine dynamische Datenbank von Leistungsquellensignaturen verwaltet, die dann dazu verwendet wird, eine laufende Optimierung durchzuführen, die darauf abzielt, die Umweltbelastung zu minimieren und zu ermitteln, welche Art von Leistungsquellennutzung ein Fahrzeug zu einem jeweiligen Zeitpunkt einsetzen sollte. Da herkömmliche Hybridsysteme ihre gesamte Leistung aus Benzin (oder einem Benzin-/Ethanolgemisch) beziehen, besteht bei einem herkömmlichen Hybridbetrieb kein Bedarf an einer solchen Optimierung.
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Des Weiteren berücksichtigen herkömmliche Verfahren und Systeme bei Einstellmodi für ein Fahrzeug lediglich die Leistungsnutzung und die gewünschten Reichweiten- und Geschwindigkeits-/Beschleunigungsparameter. Das System 1000 gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann demgegenüber ein System und ein Verfahren zum Berücksichtigen dieser Parameter und zum (z. B. gleichzeitigen) Optimieren für eine geringe Umweltbelastung beinhalten. Des Weiteren können das System 1000 und das Verfahren 1100 eine neuartige Art und Weise des Optimierens der Umweltbelastung über einen Pool von Fahrzeugen hinweg beinhalten, indem den Fahrzeugen ermöglicht wird, Leistungssignaturen zum Laden in ihren Batterien durch eine entfernt angeordnete Abrechnungsstelle auszutauschen.
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Im Besonderen können das System 1000 und das Verfahren 1100 eine Datenbank (z. B. die Leistungsquellensignatur-Datenbank 1030) nutzen, die die Leistungsquellensignaturen von sämtlichen Lade- und Tankereignissen innerhalb eines Fahrzeugs speichert. Diese Ereignisse können Leistung aus einer einzigen Quelle beziehen (zum Beispiel aus einem elektrischen Leistungsnetz, das 100% seiner Leistung von Kohlekraftwerken bezieht) oder aus mehreren Quellen beziehen (zum Beispiel aus einem elektrischen Leistungsnetz, das 50% seiner Leistung aus Wasserkraft und 50% seiner Leistung aus Windkraft bezieht).
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Die Signaturen geben an, welche Art von Leistung in dem Fahrzeug und in der Datenbank im Zusammenhang mit der Menge dieser Leistung, die verbraucht worden ist, durch die Optimierungseinheit 1010 gespeichert wurde. Die Optimierungseinheit 1020 kann ermitteln, welche Leistung das Fahrzeug 1090 zu jedem beliebigen Zeitpunkt verbraucht, indem sie eine Optimierung über mehrere Parameter durchführt, darunter die Umweltbelastung, die Reichweite des Fahrzeugs, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung und die Batterielebensdauer.
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Des Weiteren kann das System 1000 eine Vielzahl von Optimierungseinheiten 1010 (z. B. jeweils in einer Vielzahl von Fahrzeugen) beinhalten, die in Echtzeit durch drahtlose Datenübertragungs-Netzwerke Aushandlungen führen und ermitteln können, ob ein Austausch von Leistungsquellensignaturen zwischen den Fahrzeugen dazu beitragen würde, eine bessere Nettooptimierung für die Fahrzeuge zu erzielen, als durch Beibehalten von Leistungsquellensignaturen für jedes Fahrzeug in ihrem ursprünglichen Zustand erreicht werden könnte.
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Das System 1000 kann mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Systemen und Verfahren bieten, darunter 1) Optimieren eines Modus der Leistungsaufnahme in einem Fahrzeug über mehrere Parameter wie etwa die Umweltbelastung; 2) Ermöglichen eines dynamischen Modellierens der erwarteten Leistungsaufnahme eines Fahrzeugs, Ladeorte und Leistungsquellensignaturen auf der Grundlage eines Fahrstreckenplaners, der Höhendaten beinhaltet, und einer ausführlichen Datenbank von Ladeorten und Tankstellen, und 3) Zulassen, dass Fahrzeuge Leistungssignaturen drahtlos austauschen und dass eine Optimierung gemeinschaftlich über mehrere Fahrzeuge stattfindet, sodass die Nettooptimierung verbessert wird, ohne auf diese beschränkt zu sein.
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Es ist zu beachten, dass die Leistungsquellensignaturen durch Leistungsquellenanbieter (z. B. Elektrizitätsversorgungsunternehmen oder Petrochemieunternehmen), durch staatliche Einrichtungen oder durch nichtstaatliche Einrichtungen von Fremdanbietern erzeugt werden können. Die Signaturen können anschließend entweder am Erzeugungsort gespeichert werden, der durch Fahrzeuge abzufragen ist, oder heruntergeladen und lokal im Fahrzeug gespeichert werden. Des Weiteren können zugehörige Berechnungen, die zu Entscheidungen über die Leistungsquelle beitragen, gänzlich im Fahrzeug durchgeführt werden, oder sie können bei einigen Ausführungsformen an einer entfernt angeordneten Quelle durchgeführt werden, wobei die resultierende Heuristik nachfolgend zu einzelnen Fahrzeugen heruntergeladen wird.
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Ein Verfahren gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel 1) Gewinnen von Daten zu Leistungsquellen, die Ladestationen zugehörig sind (Windkraft, Kohle usw.), als Funktion einer Zeitdauer; 2) (optionales) Gewinnen von Daten zum Gemisch des Flüssigbrennstoffs im Tank (Benzin, Ethanol, Diesel usw.), 3) Modifizieren (z. B. durch das Fahrzeug) der Menge der Leistung oder Ladung in der Batterie des Fahrzeugs, die jeder Quelle zugehörig ist, 4) Gewinnen von Fahrstreckendaten; 5) Erstellen eines Wiederaufladeplans (z. B. auf der Grundlage von erwarteten Ladeorten und erwarteten Leistungsquellensignaturen, die von jedem Ladeort bezogen werden); 6) Optimieren von Parametern, um die Umweltbelastung zu minimieren oder/und eine bestimmte Reichweite zu erreichen; und 7) (optionales) Senden eines Signal an einen Emissionsausgleichanbieter beinhalten.
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Die Optimierungseinheit 1010 kann eine Vielzahl von Komponenten beinhalten, darunter eine Quellensignaturkomponente, eine Ladestationsquellen-Komponente, eine Autodatenbank-Komponente, eine Fahrstreckenplanungs-Komponente, eine Wiederaufladungsplanungs-Komponente, eine Optimierungskomponente, eine automatische Brennstoffquellenauswahl-Komponente und eine Zubehörmodifizierungskomponente.
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Die Quellensignaturkomponente kann einen Satz von Leistungsquellensignaturen beinhalten, die von Ladestationen gesammelt worden sind, um die letzte Quelle für elektrische Leistung, die zum Laden der Fahrzeugbatterie verwendet worden ist (Windkraft, Sonnenkraft, Kohle usw.), wie auch das Gemisch des Flüssigbrennstoffs im Tank (Benzin, Ethanol, Diesel usw.) zu identifizieren. Diese Daten können in einer relationalen Datenbank wie zum Beispiel IBM DB2 gespeichert werden. Auf diese Daten kann durch sonstige Komponenten in dem System 1000 zugegriffen werden, um verschiedene Entscheidungsalgorithmen zu unterstützen.
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In der Ladestationsquellen-Komponente kann der Besitzer der Ladestation Daten bereitstellen, die den Ursprung der Leistung zu bestimmten Tageszeiten beschreiben. Diese Daten können direkt von dem Leistungsversorgungsunternehmen über dedizierte Datenübertragungsverbindungen bezogen werden oder durch den Käufer der Leistung (z. B. den Besitzer der Ladestation) in einer Datenbank gespeichert werden, die jedes Mal abgefragt wird, wenn eine Ladung angefordert wird. Die Datenbank kann in der Ladestation oder an anderen Orten gespeichert sein (sich z. B. auf einer Diskette oder einem Flash-Laufwerk befinden), wie oben erwähnt. Daten aus dieser Datenbank können an die Datenbank im Auto des Benutzers übertragen werden. Die übertragenen Daten können in einer relationalen Datenbank wie zum Beispiel IBM DB2 gespeichert werden.
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Die Autodatenbank-Komponente speichert die Leistungsquellensignaturen und modifiziert die Menge der Leistung oder Ladung in der Fahrzeugbatterie, die jeder Quelle zugehörig ist. Die Ursprungsquellen der elektrischen Leistung werden ebenfalls verwendet und gespeichert, wenn N Autos elektrische Leistung mit N anderen Autos austauschen. Es ist zu beachten, dass die Autodatenbank-Komponente durch eine relationale Datenbank wie zum Beispiel IBM DB2 umgesetzt werden kann.
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Die Fahrstreckenplanungs-Komponente kann sich zum Beispiel in dem Fahrzeug (z. B. dem Fahrzeug 1090) befinden und kann Daten wie etwa Höhen-, Entfernungs- und Geschwindigkeitsschätzungen an verschiedenen Stellen entlang der Fahrstrecke beinhalten. Die Fahrstreckenplanungs-Komponente kann dazu verwendet werden, die Fahrstrecke des Fahrzeugs für eine oder mehrere Fahrten zu planen. Diese Komponente kann Teil des Navigationssystems des Fahrzeugs (z. B. eines auf GPS beruhenden Navigationssystems) oder ein getrenntes System sein.
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Beispielsweise kann der Benutzer (z. B. der Besitzer/Fahrer) des Fahrzeugs ein gewünschtes Ziel oder eine Reihe von Zielen angeben. Das System 1000 verwendet dann den aktuellen Ort als Ausgangspunkt und plant seine Fahrstrecken auf der Grundlage der eingegebenen Ziele. Bei sonstigen Ausführungsformen können die Fahrstrecken mit einem Werkzeug auf der Grundlage des Web geplant und mithilfe bekannter Technologie an das Fahrzeug übertragen werden.
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Die Wiederaufladungsplanungs-Komponente kann erwartete Ladestationen und die erwarteten Leistungsquellensignaturen beinhalten, die von jedem Ladeort bezogen werden, wie durch eine Datenbank von Ladestationen und ihren zugehörigen Leistungsquellensignaturen, auf die entfernt zugegriffen wird, festgelegt wird. Die Wiederaufladestationen können auf der Grundlage der Fahrstrecke ausgewählt werden, die in die Fahrstreckenplanungs-Komponente eingegeben worden ist.
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Die Optimierungskomponente der Optimierungseinheit 1010 kann Fahrstreckendaten, aktuelle und erwartete Geschwindigkeit und Beschleunigung, den aktuelle Lade- und Tankstand und erwartete künftige Wiederaufladeorte/Tankstellen und -parameter berücksichtigen, um von Folgendem eines oder mehreres zu erreichen: (1) Minimieren der Umweltbelastung (2) Erreichen einer bestimmten Reichweite (3) Aufrechterhalten einer bestimmten Geschwindigkeit und Beschleunigung innerhalb gewisser Parameter (z. B. fährt der Fahrer gern mit 50 mph, und das System zieht Schlüsse aus dem Fahrverhalten der Vergangenheit, oder der Fahrer gibt diese Daten ein) (4) Halten der Batterie in einem bestimmten Zustand (entweder auf einem bestimmten Ladezustand oder einer bestimmten Entladegeschwindigkeit).
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Die automatische Brennstoffquellenauswahl-Komponente kann dem Benutzer Empfehlungen zum Minimieren seiner Umweltbelastung geben. In einigen Fällen kann es für den Fahrer vorteilhaft sein, nur Benzin zu verwenden, weil beispielsweise eine elektrische Ladung aus Kohle stammen würde. Alternativ kann das Auto in solchen Szenarien automatisch in den reinen Benzinbetrieb versetzt werden.
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Die Zubehörmodifizierungskomponente kann dazu verwendet werden, die Fahrstreckenplanungs-Komponente in Fällen zu unterstützen, in denen unerwartete Änderungen an der Fahrstrecke auftreten. Diese Komponente kann automatisch das Zubehör eines Fahrzeugs anpassen, um ein Fahrzeug dabei zu unterstützen, die nächste geplante Wiederaufladestation zu erreichen.
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Beispielsweise kann ein Fahrer einen Umweg von seiner festgelegten Fahrstrecke machen, und der Umweg würde bei der aktuellen Rate des Energieverbrauchs verhindern, dass er die optimale Ladestation erreicht, die durch die Fahrstreckenkomponente ausgewählt worden ist. Die Zubehörmodifizierungskomponente kann dies jedoch erkennen und modifiziert automatisch oder über eine Empfehlung an den Benutzer die verschiedenen Zubehörteile im Auto, um den Energieverbrauch zu senken und den Benutzer dabei zu unterstützen, die optimale Wiederaufladestation zu erreichen. Zu einer Zubehörmodifizierung kann zählen: Verringern der Gebläsedrehzahl der Klimaanlage, Erhöhen der Temperatur der Klimaanlage, vorübergehendes Ausschalten der Klimaanlage, Ausschalten des Radios, Dimmen der Innenbeleuchtung usw., ohne auf diese beschränkt zu sein.
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Die Optimierungseinheit 1010 kann außerdem eine Datenübertragungseinheit beinhalten, um das System 1000 zum Austausch von Daten mit einer Emissionsausgleichfunktionalität zu verbinden, sodass der Benutzer, der Besitzer der Ladestation oder ein Fremdanbieter einen Emissionsausgleich bereitstellen kann, um die Leistungsaufnahme (und die Umweltbelastung) eines Fahrzeugs auszugleichen. Es ist zu beachten, dass jede Fahrzeugnutzung Energie verbraucht, die je nach Energiequelle Treibhausgasemissionen erhöhen kann. Der Emissionsausgleich stellt Verfahren bereit, um gegenwärtige oder künftige Treibhausgasemissionen durch eine Vielzahl von Verfahren zu senken.
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Es bestehen Unternehmen und Einrichtungen, die sich auf den Emissionsausgleich spezialisiert haben. Solche Unternehmen und Einrichtungen initiieren häufig Emissionsausgleichsmaßnahmen, nachdem Personen Einzelbeiträge leisten oder Unternehmen Verträge abschließen, um für Ausgleichsmaßnahmen aufzukommen. Keines dieser Verfahren berechnet jedoch den erforderlichen Emissionsausgleich auf der Grundlage einer Berücksichtigung einer Kombination von Quellen, die zum Antreiben eines Fahrzeugs verwendet werden.
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Die Optimierungseinheit 1010 kann jedoch eine Emissionsausgleichseinheit (z. B. eine Emissionsausgleichsfunktion) beinhalten, die dazu verwendet werden kann, den Ausgleich für eine angegebene Kombination von Quellen zu berechnen, die zum Antreiben eines Fahrzeugs verwendet werden. Dies kann einen exakten Emissionsausgleich für Fahrzeuge (z. B. PHEVs) ermöglichen.
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Die Emissionsausgleichseinheit kann eine Emissionsausgleichsstufe berechnen, die von einem gewerblichen Ausgleichsanbieter für die Fahrzeugnutzung angefordert werden soll. Darüber hinaus kann die Emissionsausgleichseinheit einem Fahrzeugbenutzer ermöglichen, sich von Hand während des Fahrbetriebs an der Berechnung des Emissionsausgleichs zu beteiligen. Die Emissionsausgleichseinheit kann Ausgleichsmaßnahmen beziehen, die mit der Kombination des Ressourcenverbrauchs durch das Fahrzeug verbunden sind. Ein solches System kann dabei unterstützen, dass Benutzer und Unternehmen ihren Kohlenstoffverbrauch ausgleichen, oder in einigen Fällen Benutzer davon zu überzeugen, eine Fahrzeugnutzung zu bevorzugen, die weniger Ressourcen verbraucht, was zu einer geringeren globalen Umweltbelastung durch das Autofahren führt. Die Emissionsausgleichseinheit kann durch eine Funktion umgesetzt werden, die eine Reihe von Eingaben überwacht, den Emissionsausgleich auf der Grundlage dieser Eingaben berechnet, der erforderlich ist, um den Kohlenstoffverbrauch zu senken, und diese Daten an eine(n) Emissionsausgleichsanbieter oder -agentur überträgt.
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Die Emissionsausgleichseinheit kann eine Vielzahl von Eingaben beinhalten. Beispielsweise kann ein Benutzer für jede Fahrzeugkombination einen Prozentsatz für einen Emissionsausgleich angeben, der für jede Fahrzeugnutzung gelten soll. Dies kann einem Benutzer (z. B. einem Besitzer/Fahrer) ermöglichen zu steuern, zu welchem Anteil er den Kohlenstoffverbrauch seines Fahrzeugs senkt. Sonstige Ausführungsformen können einem Benutzer ermöglichen, seine Ausgleichsvergütung insgesamt je Stunde, Tage, Woche, Monat oder Jahr nach oben zu begrenzen. Der tatsächliche Ausgleich kann durch einen gewerblichen Emissionsausgleichsanbieter (z. B. ein Unternehmen, das Bäume für eine CO2-Bindung pflanzt, oder Unternehmen, die in Technologien investieren, die Emissionen senken sollen) umgesetzt werden.
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Die Emissionsausgleichseinheit kann außerdem den Emissionsausgleich durch die Person ermitteln, die das Fahrzeug fährt. Zum Beispiel verwenden möglicherweise drei (3) Personen das Fahrzeug, oder es kann sich bei dem Fahrzeug um einen Mietwagen handeln. Ein Unternehmen oder eine Person mit einem Interesse an Umweltschutz fordern möglicherweise einen größeren Emissionsausgleich als ein anderes Unternehmen oder eine andere Person an. Eine Einheit kann den Wert der Mikrozahlung zum Emissionsausgleich nach einem Signal, das von der Transporteinheit gesendet wird, automatisch erhöhen.
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Beispielsweise weisen die meisten Kraftfahrzeuge einen internen Datenübertragungsbus auf, von dem alle Betriebsparameter des Fahrzeugs bezogen werden können, darunter auch Daten zur Fahrleistung und der Füllstand des Brennstofftanks. Bei dem internen Bus kann es sich um einen Car-Area-Network(CAN)- oder einen Society-of-Automotive-Engineers-SAE-J1850-Bus handeln. Des Weiteren kann das Aktualisieren des Wertes der Mikrozahlung für den Emissionsausgleich regelmäßig (z. B. alle 10 Meilen) oder an bestimmten Punkten (z. B. wenn sich das Fahrzeug an einer Ladestation befindet) durchgeführt werden.
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Beispielsweise lädt ein Fahrer eines Fahrzeugs (z. B. eines PHEV) das Fahrzeug in der Stadt „A” von Mitternacht bis 6 Uhr morgens zu einer Zeit, in der Windkraft und Wasserkraft eingesetzt werden. Das Haus des Fahrers ist mit einer Ladestation ausgestattet. Der Fahrer beginnt eine Fahrt und nimmt ein Wiederaufladen mit einer Dauer von vier (4) Stunden in der Stadt „B” an, in der Kohle verbrannt wird, um sein Fahrzeug aufzuladen. In der Stadt B nutzt der Fahrer eine öffentliche Ladestation, die sich im Besitz des Besitzers O befindet. Die Optimierungseinheit 1010 kann diese Daten berücksichtigen, um Emissionsausgleichsmaßnahmen in geeigneter Weise durchzuführen, Daten zu Reichweiten bereitzustellen usw.
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Es wird nun auf 12 Bezug genommen, in der das System 1200 eine typische Hardware-Konfiguration, die zum Umsetzen des Systems (z. B. der Systeme 100, 300, 400, 500, 1000) und des Verfahrens (z. B. des Verfahrens 200, 1100) verwendet wird, gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Die Hardware-Konfiguration weist bevorzugt zumindest einen Prozessor oder eine Zentraleinheit (CPU) 1210 auf. Die CPUs 1210 sind über einen Systembus 1212 mit einem Direktzugriffsspeicher (RAM) 1214, einem Festwertspeicher (ROM) 1216, einem Eingabe-/Ausgabe(E/A)-Adapter 1218 (zum Verbinden von Peripherieeinheiten wie zum Beispiel Platteneinheiten 1221 und Bandlaufwerken 1240 mit dem Bus 1212), einem Benutzeroberflächenadapter 1222 (zum Verbinden einer Tastatur 1224, einer Maus 1228, eines Lautsprechers 1228, eines Mikrofons 1232, eines integrierten Mausstiftes 1227 und/oder einer sonstigen Benutzeroberflächeneinheit mit dem Bus 1212), einem Datenübertragungsadapter 1234 zum Verbinden eines Datenverarbeitungssystems mit einem Datenverarbeitungs-Netzwerk, dem Internet, einem Intranet, einem persönlichen Netzwerk (area network, PAN) usw. und einem Anzeigeadapter 1236 zum Verbinden des Busses 1212 mit einer Anzeigeeinheit 1238 und/oder einem Drucker 1239 verbunden. Des Weiteren kann ein automatischer Leser/Scanner 1241 enthalten sein. Solche Leser/Scanner sind von zahlreichen Quellen im Handel erhältlich.
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Zusätzlich zu dem oben beschriebenen System beinhaltet ein anderer Aspekt der Erfindung ein durch einen Computer umgesetztes Verfahren zum Durchführen des obigen Verfahrens. Als Beispiel kann dieses Verfahren in der bestimmten, oben erörterten Umgebung umgesetzt werden.
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Ein solches Verfahren kann zum Beispiel durch Betreiben eines Computers umgesetzt werden, wie er durch eine digitale Datenverarbeitungsvorrichtung verkörpert wird, um eine Sequenz von maschinenlesbaren Befehlen auszuführen. Diese Befehle können sich in verschiedenen Typen von Signalträgermedien befinden.
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Folglich zielt dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung auf ein programmiertes Produkt ab, darunter Signalträgermedien, die ein Programm maschinenlesbarer Befehle physisch verkörpern, die durch einen digitalen Datenprozessor ausführbar sind, um das obige Verfahren durchzuführen.
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Ein solches Verfahren kann zum Beispiel durch Betreiben der CPU 1210 umgesetzt werden, um eine Sequenz von maschinenlesbaren Befehlen auszuführen. Diese Befehle können sich in verschiedenen Typen von Signalträgermedien befinden.
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Folglich zielt dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung auf ein programmiertes Produkt ab, darunter Signalträgermedien, die ein Programm maschinenlesbarer Befehle physisch verkörpern, die durch einen digitalen Datenprozessor ausführbar sind, der die obige CPU 1210 und Hardware verkörpert, um das Verfahren der Erfindung durchzuführen.
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Zu diesen Signalträgermedien kann zum Beispiel ein RAM zählen, der in der CPU 1210 enthalten ist, wie zum Beispiel durch den Schnellzugriffsspeicher dargestellt. Alternativ können die Befehle in einem weiteren Signalträgermedium wie zum Beispiel einer magnetischen Datenspeicherdiskette 1300 oder Compact-Disc 1302 (13) enthalten sein, auf die direkt oder indirekt durch die CPU 1210 zugegriffen werden kann.
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Unabhängig davon, ob sie in dem Computer-Server/der CPU 1210 oder anderswo enthalten sind, können die Befehle auf einer Vielfalt von maschinenlesbaren Datenspeichermedien wie zum Beispiel einem DASD-Speicher (z. B. einer herkömmlichen „Festplatte” oder einem RAID-Array), einem Magnetband, einem elektronischen Festwertspeicher (z. B. einem ROM, EPROM oder EEPROM), einer optischen Speichereinheit (z. B. einer CD-ROM, einer WORM-Funktionalität, einer DVD, einem digitalen, optischen Band usw.), Papier-„Loch”-Karten oder sonstigen geeigneten Signalträgermedien gespeichert sein. Bei einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung können die maschinenlesbaren Befehle Software-Objektcode beinhalten, der aus einer Sprache wie C, C++ usw. kompiliert worden ist.
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Mit ihren einzigartigen und neuartigen Merkmalen stellt die vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren zum Laden eines Fahrzeugs und ein System und ein Verfahren zum Steuern der Leistungsaufnahme in einem Fahrzeug bereit, die zweckdienlicher und leistungsfähiger als herkömmliche Verfahren und Systeme sind.
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Die Erfindung ist zwar in Form von einer oder mehreren Ausführungsformen beschrieben worden, Fachleute erkennen jedoch, dass die Erfindung mit Modifizierungen innerhalb des Gedankens und Umfangs der beigefügten Ansprüche umgesetzt werden kann. Insbesondere ist einem Fachmann ersichtlich, dass die Zeichnungen hierin veranschaulichend sein sollen und die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Systems nicht auf die hierin offenbarte beschränkt ist, sondern innerhalb des Gedankens und Umfangs der vorliegenden Erfindung modifiziert werden kann.
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Des Weiteren beabsichtigt der Anmelder, dass die Entsprechungen sämtlicher Anspruchselemente eingeschlossen sein sollen, und keine Änderung an jeglichem Anspruch der vorliegenden Anmeldung sollte als Verzicht auf jegliches Interesse oder Recht an einer Entsprechung eines beliebigen Elements oder Merkmals des geänderten Anspruchs ausgelegt werden.