AT522925B1 - Verfahren zur Ermittlung der optimalen Route eines Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Ermittlung der optimalen Route eines Fahrzeugs aus einer Anzahl von alternativen Routen zwischen einem Fahrtausgangsort und einem Fahrtziel - wobei der Energieverbrauch des Fahrzeugs auf den einzelnen Routen vorhergesagt wird, und - wobei unter den alternativen Routen diejenige mit minimalem Energieverbrauch unter Berücksichtigung der Kapazität des Energiespeichers des jeweiligen Fahrzeugs als optimale Route ermittelt wird, wobei diejenige Route als optimale Route (OR) des Fahrzeugs ermittelt wird, deren Kosten optimal sind, wobei bei der Vorhersage des Gesamt-Energieverbrauchs (Eges) der jeweiligen Route - zu dem Energieverbrauch (EM) des Fahrzeugs eine zusätzliche Energiemenge (EPV+F) als Puffer für durch Variationen des Fahrstils und/oder der Verkehrssituation und/oder des Umfelds bedingte Variationen des Energieverbrauchs hinzugefügt wird, wobei die Energiemenge (EPV+F) durch wiederholte Messungen des mechanischen Energieverbrauchs (EM) ermittelt wird, und - der Energieverbrauch der Nebenverbraucher (EN) berücksichtigt wird.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der optimalen Route eines Fahrzeugs aus einer Anzahl von alternativen Routen zwischen einem Fahrtausgangsort und einem Fahrtziel gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

[0002] Der Anteil von Batterie-elektrischen Fahrzeugen, sogenannten battery-electric vehicles, BEV, an der gesamten Fahrzeug-Flotte aller industrialisierten Länder steigt. Da die Kapazität der kostenintensiven Batterien die Reichweite der Fahrzeuge begrenzt, ist die effektive Reichweite des Fahrzeuges eine wichtige Information für den Fahrer. Daher berechnen die Regelungssysteme vieler Fahrzeugmarken die voraussichtliche Reichweite des Fahrzeuges auf seiner geplanten Route, die indirekt proportional zum vorhergesagten Energieverbrauch des Fahrzeuges ist.

[0003] Der Gesamt-Energieverbrauch von batterie-elektrischen Fahrzeugen hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab. Erstens gibt es fahrzeugbezogene Faktoren wie beispielsweise Fahrzeugmasse, Fahrzeugform und Fahr- und Rekuperations-Effizienz des Antriebssystems. Zweitens gibt es straßen- und umfeldbezogene Faktoren wie Steigung, Rollwiderstand, Wind und Regen. Drittens wirken sich Entscheidungen und der Fahrstil der Fahrer im Kontext von Verkehrssituation und Umfeld wie u.a. das Beschleunigungsverhalten oder die Verwendung der Heizung, etc. auf den Energieverbrauch von Fahrzeugen aus.

[0004] Zur Abschätzung des mechanischen Energieverbrauchs wird häufig ein physikalisches Modell, z.B. das sog. Längsdynamikmodell oder LDM, verwendet, das die wichtigsten auf das Fahrzeug einwirkenden Kräfte wie die Trägheit, den Luftwiderstand, den Rollwiderstand etc. beschreibt.

[0005] Aufgrund der Vielzahl von Faktoren ist die richtige und präzise Vorhersage des Energieverbrauchs eine komplexe Aufgabe. Je mehr Faktoren präzise vorgesagt werden können, desto geringer ist die Unsicherheit der Berechnung des Energieverbrauches und der effektiven Reichweite des Fahrzeuges. Wenn die Unsicherheit der Vorhersage sinkt, reduziert sich auch die sogenannte „Reichweiten-Angst“ der Fahrer von Batterieelektrischen Fahrzeugen.

[0006] Es wurden bereits zahlreiche Verfahren offenbart, die das Längsdynamikmodell zur Vorhersage des Energieverbrauches von Fahrzeugen einsetzen. Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vorhersage des Energieverbrauches sind beispielsweise in der EP 2985570 A1 gezeigt. Die EP 2720000 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Berechnung eines Energieverbrauches. Derartige Verfahren bzw. Vorrichtungen sind weiters in Prandtstetter M., Straub M., Puchinger J., 2013. On the Way to a Multi-Modal Energy-Efficient Route. In: "EEE Industrial Electronics Society, IECON 2013-39th Annual Conference of the IEEE”, IEEE (Ed.), 4779 - 4784, oder in Jurik T., Cela A. et al., 2013. Energy Optimal Real-Time Navigation System: Application to a Hybrid Electrical Vehicle, ITSC 2013, gezeigt.

[0007] Diese Verfahren beschreiben die Berechnung des Energieverbrauches auf Basis von fahrzeugbezogenen und straßen- und umfeld-bezogenen Faktoren, ohne jedoch den Einfluss zu quantifizieren, den die Entscheidungen und der Fahrstil der Fahrer des jeweiligen Fahrzeugs im Kontext von Verkehrssituation und Umfeld auf den Energieverbrauch haben. Alle fahrzeug-bezogenen und straßen- und umfeldbezogenen Faktoren auf einer Route sind in der Regel bekannt und bewirken daher nur eine geringe Unsicherheit im vorhergesagten Energieverbrauch.

[0008] Die Entscheidungen und der Fahrstil der Fahrer im Kontext von Verkehrssituation und Umfeld haben einen schwerer quantifizierbaren Einfluss auf den vorhergesagten Energieverbrauch. In der Regel wählt der Fahrer eine akzeptable Innentemperatur und schaltet Heizung oder Kühlung ein und regelt somit den Energieverbrauch der Nebenverbraucher. Weiters unterscheidet sich der Fahrstil verschiedener Fahrer in Wechselwirkung mit Verkehrssituation und Umfeld. Verkehrssituation und Umfeld bewirken somit eine zufällige, nicht vorhersagbare Variation des Energieverbrauches.

[0009] Wenn die Leistungsaufnahme der Nebenverbraucher unbekannt und der Energieverbrauch aufgrund von Fahrstil, Verkehrssituation und Umfeld schwer prognostizierbar ist, ist die

Variation des vorhergesagten Energieverbrauches und der Reichweite unbekannt. Je weniger Faktoren präzise vorgesagt werden können, desto höher ist die Unsicherheit der Berechnung des Energieverbrauches und der effektiven Reichweite des Fahrzeuges. Die ungenaue Vorhersage der Reichweite kann die subjektiv empfundene "Reichweiten-Angst" der Fahrer von Batterieelektrischen Fahrzeugen verstärken.

[0010] EP 2136182 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung einer energieoptimierten Route

für ein Fahrzeug, bei dem für die Bestimmung der Route einer oder mehrere der folgenden Kos-

tenfaktoren berücksichtigt werden können:

- ein Faktor, der den Fahrzeugtyp, die Motorleistung, den Motortyp etc. berücksichtigt,

- ein Faktor, der über Funk empfangene Verkehrsdaten berücksichtigt,

- ein Faktor, der Kartendaten zur Berechnung einer energieoptimierten Route berücksichtigt und verschiedene Straßenkategorien, die Neigung der Straße einbezieht,

- ein Faktor, der die Fahrzeugumgebung, z.B. die Außentemperatur, berücksichtigt, und

- ein Faktor, der das Beschleunigungs- und Bremsverhalten eines bestimmten Fahrers berücksichtigt, dafür ist es aber erforderlich, jeweils den Fahrer individuell zu identifizieren, der das Fahrzeug aktuell fährt.

[0011] US 2011160990 A1 beschreibt eine Methode zur Schätzung des Zusammenhanges zwischen momentaner Fahrgeschwindigkeit und Energieverbrauch eines Fahrzeuges. Zu diesem Zweck wird der gemessene Energieverbrauch in verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen ausgewertet.

[0012] JP 4910612 B2 offenbart ein Hybridfahrzeug, das ein Mittel zur Berechnung der erforderlichen elektrischen Energiemenge auf einer gewählten Route umfasst. Wenn die für die Zurücklegung der Route erforderliche Energiemenge die von einem Energiespeicher des Fahrzeugs abgebbare Energiemenge übersteigt, kann zusätzlich ein Verbrennungsmotor über einen Generator eine zusätzliche Energiemenge erzeugen.

[0013] Aufgabe der Erfindung ist es, diesbezüglich Abhilfe zu schaffen und ein Verfahren zur zuverlässigen Ermittlung der optimalen Route eines Fahrzeugs zwischen einem Fahrtausgangsort und einem Fahrtziel zur Verfügung zu stellen, das eine präzisere Vorhersage und Berücksichtung des Energieverbrauchs ermöglicht.

[0014] Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass unter den alternativen Routen zwischen dem Fahrtausgangsort und dem Fahrtziel diejenige Route als optimale Route des Fahrzeugs ermittelt wird, deren Kosten hinsichtlich einer gewichteten Summe aus dem vorhergesagten Gesamt-Energieverbrauch des Fahrzeugs, der Fahrtzeit und/oder der Routenlänge optimal sind.

[0015] Bei der Vorhersage des Gesamt-Energieverbrauchs der jeweiligen Route wird zu dem für die einzelnen Routen vorhergesagten mechanischen Energieverbrauch des Fahrzeugs eine zusätzliche Energiemenge als Puffer für durch Variationen des Fahrstils und/oder der Verkehrssituation und/oder des Umfelds bedingte Variationen des Energieverbrauchs hinzugefügt. Weiters wird der Energieverbrauch der Nebenverbraucher berücksichtigt, wobei die von den Nebenverbrauchern des Fahrzeugs benötigte Leistungsaufnahme mit einer von der Temperatur abhängigen Funktion vorhergesagt wird und als Grundlage für die Vorhersage des Energieverbrauchs der Nebenverbraucher herangezogen wird.

[0016] Erfindungsgemäß wird somit vorteilhafterweise ein Verfahren zur Routensuche bereitgestellt, das den Energieverbrauch eines Fahrzeuges auf einer Route mit einer herkömmlichen Methode zur Berechnung des Energieverbrauchs vorhersagt, die Route mit minimalem Energieverbrauch und/oder minimaler Routenlänge und/oder minimaler Fahrtzeit für jedes Fahrzeug berechnet und als Bedingung die Kapazität des Energiespeichers des Fahrzeuges enthält.

[0017] Unter Verkehrssituation ist im Zusammenhang mit der Erfindung eine Kombination aus dem Typ des Straßennetzes, z.B. Autobahn, interurban oder intraurban, und der aktuellen Verkehrsdichte, d.h. frei, dicht oder Stau, zu verstehen. Unter Umfeld ist im Zusammenhang mit der Erfindung das aktuelle Wetter und sein Einfluss auf den Straßenzustand, z.B. nass, Regen, Stra-

Benglätte, Schnee, zu verstehen.

[0018] Zusätzlich wird vorteilhafterweise die von den Nebenverbrauchern des Fahrzeugs ben6tigte Leistungsaufnahme mit einer temperaturabhängigen Funktion vorhergesagt und beim benö6tigten Gesamt-Energieverbrauch berücksichtigt.

[0019] Die vorhergesagte Energiemenge für eine Route bildet ein Kriterium für die Wahl von alternativen Routen. Zusätzlich zur Energiemenge können auch Fahrtzeit auf einer Route und/oder Routenlänge wichtige Entscheidungskriterien für den Fahrer darstellen. Der Fahrer und/oder der Routing-Algorithmus können in der konkreten Situation einer Fahrt, z.B. je nach Fahrtzweck, entscheiden, wie die Entscheidungskriterien gewichtet werden. Daher sieht ein Merkmal der vorliegenden Erfindung vor, die Kosten für die Routensuche mit einer gewichteten Summe aus Energieverbrauch, Fahrtzeit und/oder Routenlänge zu berechnen. Diese Summe kann als Zielfunktion für die Suche nach der kürzesten Route eingesetzt werden.

[0020] Da mehrere Entscheidungskriterien in einen Kostenfaktor zusammengefasst werden, können aus dem Stand der Technik bekannte Algorithmen eingesetzt werden, wie z.B. ein heuristisches Verfahren zur Wahl von Gewichtungsfaktoren in einem Wertebereich und ein Suchalgorithmus für kürzeste Wege wie z.B. das Verfahren nach Dijkstra mit unterschiedlichen Programmtechnischen Umsetzungen (siehe Ahuja R.K., Magnanti T.L., Orlin J.B. (1993) „Network Flows. Theory, Algorithms and Applications“, Prentice Hall, chapters 4.5 bis 4.8, pp.108 -121).

[0021] Für die Suche nach Routen mit minimalen Kosten könnten auch weitere bekannte Optimierungs-Algorithmen für multiple Zielfunktionen eingesetzt werden, wie u.a. Deb K, Pratap A., Agarwal S. and Meyarivan T. (2002) „A fast and elitist multi-objective Genetic Algorithm: NSGA2“, IEEE Transactions on Evolutionary Computation, vol. 6, no. 2, pp. 182-197. Diese OptimierungsAlgorithmen berechnen Lösungen für mehrere Zielfunktionen, die näher an der optimalen Lösung liegen, jedoch für Routing-Algorithmen zu lange Rechenzeiten von mehr als 1 s pro berechneter Route benötigen.

[0022] Eine besonders zuverlässige Ermittlung der optimalen Route unter Berücksichtigung der durch den individuellen Fahrstil eines Fahrers, sowie durch Verkehrssituation und Umfeld bedingten Schwankungen des Energieverbrauchs kann gewährleistet werden, wenn die als Puffer zum vorhergesagten mechanischen Energieverbrauch hinzuzurechnende zusätzliche Energiemenge durch wiederholte Messungen des mechanischen Energieverbrauchs des Fahrzeugs bei Fahrten auf derselben Route bei Benutzung durch unterschiedliche Fahrer ermittelt wird.

[0023] Durch diese Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorteilhafterweise der Einfluss, den Entscheidungen und Fahrstil eines Fahrers in Wechselwirkung mit Verkehrssituation und Umfeld auf das Geschwindigkeitsprofil der Fahrten haben, besonders präzise berücksichtigt werden. Die als Puffer zum vorhergesagten Energieverbrauch hinzuzurechnende zusätzliche Energiemenge kann besonders präzise aus Messdaten abgeleitet werden, wobei eine wichtige Datengrundlage Messungen des Energieverbrauchs darstellen, die auf Fahrten mit unterschiedlichen Fahrern in unterschiedlichen Verkehrssituationen und Umfeldbedingungen gemessen wurden. Der mechanische Energieverbrauch für die Bewegung des Fahrzeuges muss dabei getrennt vom Energieverbrauch der Nebenverbraucher erfasst werden.

[0024] Eine noch zuverlässigere Vorhersage des Energieverbrauchs der Nebenverbraucher eines Fahrzeugs kann erzielt werden, wenn die Funktion zur Vorhersage der von den Nebenverbrauchern des Fahrzeugs benötigten Leistungsaufnahme von der Außentemperatur abhängig ist, wobei die Außentemperatur am Fahrzeug ermittelt oder von einem Wetterdienst bereitgestellt wird.

[0025] Unter der Außentemperatur ist im Zusammenhang mit der Erfindung die in der Umgebung des Fahrzeugs herrschende Temperatur zu verstehen, die beispielsweise mit einem am Fahrzeug angebrachten Temperaturfühler gemessen werden kann.

[0026] Eine weitere Verbesserung der Vorhersage des Energieverbrauchs der Nebenverbraucher eines Fahrzeugs kann erzielt werden, wenn die von der Temperatur abhängige Funktion für

die Leistungsaufnahme der Nebenverbraucher des Fahrzeugs auf Grundlage wiederholter Messungen der Leistungsaufnahme der Nebenverbraucher bei unterschiedlichen der in der Umgebung des Fahrzeugs herrschenden Außentemperaturen ermittelt wird.

[0027] Auf Grundlage derartiger wiederholter Messungen der Leistungsaufnahme der Nebenverbraucher bei unterschiedlichen Außentemperaturen kann vorteilhafterweise durch die Anwendung einer bekannten Methode, z.B. einer geglätteten Funktion, ein Zusammenhang zwischen der Außentemperatur und der Leistung der Nebenverbraucher, wie beispielsweise Heizung und Kühlung geschätzt werden. Als Ergebnis steht eine temperaturabhängige Funktion zur Vorhersage der Leistungsaufnahme der Nebenverbraucher zur Verfügung.

[0028] Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.

[0029] Die Erfindung ist im Folgenden anhand eines besonders vorteilhaften, aber nicht einschränkend zu verstehenden, Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben.

[0030] Im Folgenden zeigen schematisch:

[0031] Fig. 1 die Komponenten des Gesamt-Energieverbrauchs und die wesentlichen Einflussfaktoren auf den Energieverbrauch von Fahrzeugen,

[0032] Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens

[0033] Fig. 3 den Zusammenhang zwischen der Fahrtzeit und dem Energieverbrauch für verschiedene Routen,

[0034] Fig. 4 die anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens aus Fig. 2 ermittelte optimale Route.

[0035] Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung der optimalen Route OR eines Fahrzeugs beschrieben, das beispielsweise in einem beliebigen Navigationssystem eines Fahrzeugs oder in einem Flottenplanungs-System zum Einsatz kommen kann.

[0036] Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, umfasst der Gesamt-Energieverbrauch Eges den mechanischen Energieverbrauch Em und den Energieverbrauch der Nebenverbraucher En. Der mechanische Energieverbrauch Em wird erfindungsgemäß mit einem aus dem Stand der Technik bekannten physikalischen Modell, wie beispielsweise dem Längsdynamikmodell LDM, siehe Referenzen oben, ermittelt, das auf das Fahrzeug einwirkende Kräfte wie den Luftwiderstand oder den Rollwiderstand berücksichtigt. Durch das physikalische Modell werden fahrzeugbezogene Faktoren F wie beispielsweise Fahrzeugmasse, Fahrzeugform und Fahr- und Rekuperations-Effizienz des Antriebssystems sowie straßen- und umfeldbezogene Faktoren S, U wie Steigung, Rollwiderstand, Wind und Regen abgebildet.

[0037] Die Leistungsaufnahme Py der Nebenverbraucher wie Heizung oder Kühlung wird mit einer von der Temperatur abhängigen Funktion vorhergesagt und daraus der Energieverbrauch der Nebenverbraucher En berechnet, wobei sich der Energieverbrauch der Nebenverbraucher En ergibt als

En = Pn “tr

mit der Leistungsaufnahme Py der Nebenverbraucher in [W] und der Fahrtzeit tr in [h].

Die Leistungsaufnahme Py der Nebenverbraucher wird im gezeigten Ausführungsbeispiel bei Fahrten des Fahrzeugs bei unterschiedlichen Außentemperaturen wiederholt gemessen. Wenn der Fahrer eines Fahrzeugs bei sehr niedrigen Außentemperaturen verstärkt die Heizung oder bei sehr hohen Außentemperaturen verstärkt die Kühlung des Fahrzeugs einsetzt, steigt die Leistungsaufnahme Py der Nebenverbraucher.

[0038] Aus den derart gewonnenen Messwerten wird empirisch eine von der Temperatur abhän-

gige Funktion, die den Zusammenhang zwischen der Leistungsaufnahme Py der Nebenverbraucher und der Außentemperatur beschreibt, abgeleitet. Der Zusammenhang kann beispielsweise mit einer geglätteten Funktion dargestellt werden.

[0039] Der Ablauf des im Ausführungsbeispiel angewandten erfindungsgemäßen Verfahrens mit den Schritten 101 bis 106 ist schematisch in Fig. 2 dargestellt.

[0040] Zunächst werden Fahrtausgangsort und Fahrtziel der Fahrt festgelegt, was Schritt 101 entspricht. Anschließend wird in Schritt 102 eine erste Gewichtung für jeden Faktor, d.h. Energieverbrauch, Fahrtzeit und/oder Routenlänge festgelegt. Im Ausführungsbeispiel in Fig. 2 werden erste Gewichte für Energie und Fahrtzeit festgelegt. Als Gewichtungsfaktoren dienen bekannte oder durch Modelle berechnete Umrechnungsfaktoren des jeweiligen Faktors auf beispielsweise monetäre Kosten. Zur Umrechnung des Energieverbrauches können die Kosten für das Laden einer bestimmten Energiemenge z.B. in Euro/kWh eingesetzt werden, zur Umrechnung der Fahrzeit der sogenannte Wert der Zeit (Value of Time, VOT) z.B. in Euro/h.

[0041] Für die Faktoren Energieverbrauch und Fahrzeit hat die Kostenfunktion im Ausführungsbeispiel die folgende Form:

C=a"” Eges +0 * tr

mit dem vorhergesagten Gesamt-Energieverbrauch Eges in [kWh], dem Umrechnungsfaktor a in [Euro/kWhI], der Fahrtzeit tr in [h] und dem Umrechnungsfaktor b in [Euro/h].

[0042] Anschließend werden im gesamten Straßennetz, für das eine Route gesucht wird, z.B. in einem Stadtgebiet, die Kosten für jeden Straßenabschnitt mit der gewichteten Summe aus Energieverbrauch, Fahrtzeit und/oder Routenlänge berechnet, was Schritt 103 entspricht.

[0043] Der Gesamt-Energieverbrauch Eges jedes Streckenabschnittes kann über Modelle berechnet werden, die aktuelle Fahrtzeit jedes Streckenabschnittes wird z.B. über ein Reisezeit-Informationssystem erhalten. Im Ausführungsbeispiel werden für jeden Streckenabschnitt die Kosten c, beispielsweise monetäre Kosten, berechnet, indem die gewichtete Summe aus den Kosten für Gesamt-Energieverbrauch und Fahrtzeit gebildet wird.

[0044] Mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Suchalgorithmus für kürzeste Wege, z.B. dem Verfahren nach Dijkstra (siehe Ahuja R.K., Magnanti T.L., Orlin J.B. (1993) „Network Flows. Theory, Algorithms and Applications“, Prentice Hall, chapters 4.5 bis 4.8, pp.108 -121), wird in Schritt 104 die Route R} mit den niedrigsten Kosten ermittelt, um vom Fahrtausgangsort zum Fahrtziel zu gelangen.

[0045] Anschließend wird in Schritt 102 eine neue Gewichtung der Faktoren a, b gewählt. Die Gewichtung der Faktoren wird in einem Bereich variiert, der dem bekannten oder mit Modellen berechneten Wertebereich der Umrechnungsfaktoren entspricht, z.B. ein Wertebereich der Kosten für das Laden einer bestimmten Energiemenge und ein Wertebereich des aus Modellen bekannten Wertes der Zeit (Value of Time, VOT).

[0046] Die Berechnung der Kosten wird in Schritt 103 für jeden Streckenabschnitt im Straßennetz sowie die Suche nach der Route mit den niedrigsten Kosten in Schritt 104 wiederholt. Durch Wiederholung der Verfahrensschritte erhält man eine bestimmte Zahl von Routen R-ı, ..., Rn mit minimalen Kosten, um vom Fahrtausgangsort zum Fahrtziel zu gelangen, siehe Linie der minimalen Kosten in Fig. 3 im Ausführungsbeispiel.

[0047] Anschließend wird eine zusätzliche Energiemenge EPv+- als Puffer zum vorhergesagten mechanischen Energieverbrauch Em und dem Energieverbrauch En der Nebenverbraucher hinzugefügt, um in Schritt 105 den für das Fahren benötigten Gesamt-Energieverbrauch Eges für jede Route zu berechnen.

[0048] Im Ausführungsbeispiel wird der mechanische Energieverbrauch Em von wiederholten Messfahrten auf derselben Route, auf der unterschiedliche Fahrer in unterschiedlichen Verkehrssituationen und Umfeldbedingungen gefahren sind, als Datenbasis zur Berechnung des Puffers EPw- erfasst. Eine Häufigkeitsverteilung der gemessenen mechanischen Energiemengen Em

dient als Basis für die Berechnung des Pufferwertes EPv,-. Günstigerweise wird als Puffer die Differenz zwischen Mittelwert und einem oberen Quantil der Verteilung, wie z.B. dem 95 %-Quantil, eingesetzt.

[0049] Der Puffer kann alternativ durch andere Maßzahlen, die die Variation der Verteilung beschreiben, z.B. als Differenz zwischen Median und einem oberen Quantil der Verteilung, oder als Standardabweichung mal Quantil einer t-Verteilung, ausgedrückt werden.

[0050] Optional ist es für die Berechnung eines besonders wirklichkeitsnahen Energie-Puffers möglich, die Variation des mechanischen Energieverbrauches Em auf mehreren verschiedenen Routen, die von unterschiedlichen Fahrern unter unterschiedlichen Verkehrssituationen und Umfeldbedingungen befahren wurden, zu messen. Auf Basis dieser Aufzeichnungen können Häufigkeitsverteilungen des Energieverbrauchs für mehrere verschiedene Routen berechnet werden. Diese können zu einer typischen Häufigkeitsverteilung für eine Vielzahl an Routen oder zu homogenen Gruppen von Häufigkeitsverteilungen zusammengefasst werden.

[0051] Aus den zur Verfügung stehenden Routen kann der Fahrer in Schritt 106 diejenige Route auswählen, die seiner aktuellen Situation entspricht. Wenn er energiesparend fahren möchte, wird er eine Route mit niedrigerem Energieverbrauch und höherer Fahrtzeit (z.B. die Routen R; bis Rs in Fig.3) wählen. Wenn er Zeit sparen will, wird er eine Route mit niedrigerer Fahrtzeit und höherem Energieverbrauch (z.B. die Routen Rı« bis R- in Fig.3) wählen.

[0052] Im Ausführungsbeispiel wird diejenige Route auf der Linie der minimalen Kosten gewählt, bei der der Gesamt-Energieverbrauch Eges niedriger oder gleich der verfügbaren Energiemenge, d.h. die Kapazität CS des Energiespeichers des Fahrzeugs ist und die Fahrtzeit ta minimal ist. Als Ergebnis wird die Route mit der minimalen Fahrtzeit te, ohne die sicher verfügbare Energiemenge des Fahrzeugs zu überschreiten, als optimale Route OR des Fahrzeugs ermittelt.

[0053] Neben dieser günstigen Ausführungsform gibt es mehrere mögliche Kombinationen von Faktoren, die ausgehend vom beschriebenen Verfahren für den Fachmann naheliegend sind. Das Verfahren kann analog eingesetzt werden, wenn Gesamt-Energieverbrauch Eges und Weglänge statt Gesamt-Energieverbrauch Eges und Fahrtzeit ta zur Berechnung der Kosten der einzelnen Routen R-ı, ..., Ra eingesetzt werden. Ebenso ist eine Kostenberechnung aus den drei Faktoren Gesamt-Energieverbrauch Eges, Fahrtzeit ta und Weglänge möglich.

Claims (3)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Ermittlung der optimalen Route (OR) eines Fahrzeugs aus einer Anzahl von alternativen Routen (R-, ..., RA) zwischen einem Fahrtausgangsort und einem Fahrtziel - wobei der mechanische Energieverbrauch (Em) des Fahrzeugs auf den einzelnen Routen (Rı, ..., Rn) vorhergesagt wird, und - wobei unter den alternativen Routen diejenige Route mit minimalem Energieverbrauch und/oder minimaler Fahrtzeit und/oder minimaler Routenlänge unter Berücksichtigung der Kapazität (CS) des Energiespeichers des jeweiligen Fahrzeugs als optimale Route (OR) des jeweiligen Fahrzeugs ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass unter den alternativen Routen (Rı, ..., Rn) zwischen dem Fahrtausgangsort und dem Fahrtziel diejenige Route als optimale Route (OR) des Fahrzeugs ermittelt wird, deren Kosten hinsichtlich einer gewichteten Summe aus dem vorhergesagten Gesamt-Energieverbrauch (Eges) des Fahrzeugs, der Fahrtzeit (te) und/oder der Routenlänge optimal sind, wobei bei der Vorhersage des Gesamt-Energieverbrauchs (Eges) der jeweiligen Route - zu dem für die einzelnen Routen (Rı, ..., Rn) vorhergesagten mechanischen Energieverbrauch (Ew) des Fahrzeugs eine zusätzliche Energiemenge (EPv-) als Puffer für durch Variationen des Fahrstils und/oder der Verkehrssituation und/oder des Umfelds bedingte Variationen des Energieverbrauchs hinzugefügt wird, wobei die als Puffer zum vorhergesagten mechanischen Energieverbrauch (Ew) hinzuzurechnende zusätzliche Energiemenge (EPv--) durch wiederholte Messungen des mechanischen Energieverbrauchs (Em) des Fahrzeugs bei Fahrten auf derselben Route bei Benutzung durch unterschiedliche Fahrer ermittelt wird, und - der Energieverbrauch der Nebenverbraucher (En) berücksichtigt wird, wobei die von den Nebenverbrauchern des Fahrzeugs benötigte Leistungsaufnahme (Pr) mit einer von der Temperatur abhängigen Funktion vorhergesagt wird und als Grundlage für die Vorhersage des Energieverbrauchs der Nebenverbraucher (En) herangezogen wird.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion zur Vorhersage der von den Nebenverbrauchern des Fahrzeugs benötigten Leistungsaufnahme (Pry) von der Außentemperatur abhängig ist, wobei die Außentemperatur am Fahrzeug ermittelt oder von einem Wetterdienst bereitgestellt wird.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Temperatur abhängige Funktion für die Leistungsaufnahme (Px\) der Nebenverbraucher (En) des Fahrzeugs auf Grundlage wiederholter Messungen der Leistungsaufnahme (Pn) der Nebenverbraucher (En) bei unterschiedlichen der in der Umgebung des Fahrzeugs herrschenden Außentemperaturen ermittelt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen