专利名称：用于求得剩余续航能力的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于求得通过特征描述的地图的描述机动车的剩余续航能力(可续驶里程)的子面的方法以及一种所属的机动车，所述机动车包括用于对作用在机动车的至少一个车轮上的驱动装置进行供给的能量储存系统，其中，根据储存在能量储存系统中的能量通过从机动车的当前位置起扩展的算法求得剩余续航能力。
背景技术：
具有用于其驱动装置的能量储存系统的机动车一方面具有与当前储存在能量储存系统中的能量相关的剩余续航能力，另一方面当所述机动车走过一定路段时具有消耗。因此，尤其是对于具有导航系统的机动车，提出了用于求得机动车的剩余续航能力并且将所述剩余续航能力借助于导航系统通知驾驶员的方法。例如可将续航能力借助于由至多可到达的点求得的面叠加在导航系统的地图显示上。在此，用当前储存的能量仍可到达的、在不返回的情况下可到达的区域可用一种颜色标明，在返回到目前地点的情况下可到达的其它区域用另外的颜色标明(“荷包蛋”形状的图形表现，其中意味着“黄色=返回”并且“白色=可到达”)。这种处理例如已由DE102008037262A1公知。为了求得机动车的剩余续航能力，已经提出，使用也被用于在导航系统中求得到目标点待行驶的路段的算法。在此大多使用所谓的迪杰斯特拉(Dijkstra)算法或迪杰斯特拉算法的衍生算法。迪杰斯特拉算法基于最后从一个分叉可能性到另一个分叉可能性从起始位置或者说当前位置起通过地图数据运动，其中，借助于成本函数、通常为最快通行时间可确定到目标点的最佳路径。最后试探通过地图材料或者说由起始位置扩展的迪杰斯特拉算法也适用于剩余续航能力计算——如果成本函数基于作为成本的对于路段区段所消耗的能量。但在求得剩余续航能力时不存在特别的目标点，因为在所有方向上必须进展以及中断——如果沿着路段消耗的能量相应于当前储存在能量储存系统中的能量或超过所述能量。这意味着，需要巨量的计算时间和非常大的计算投入，以便确定剩余续航能力或者说刚刚还可到达的点。另外,用于计算剩余续航能力的迪杰斯特拉算法至少在剩余续航能力较大的情况下相当不精确，因为实际的消耗附加地与驾驶风格、环境条件、交通等诸如此类相关。迪杰斯特拉算法的不精确度最后至少随着仍存在的能量呈二次幂增大，由此可以以较大的不可靠性来计算。已经提出，在迪杰斯特拉算法的范围内仅考虑较大的道路例如高速公路以及可能情况下还考虑国道，但于是作为至多可到达的点仅在那里获得也存在所述道路类型的点。从所述高速公路驶离并且可潜在到达的低级别道路在显示器中于是可能显示为不可到达。在在后公开的专利申请DE102010051546.9-53中提出作为替换方案的算法，在那里，取代迪杰斯特拉算法的地图数据提出所述迪杰斯特拉算法基于面单元，给所述面单元可能情况下与方向相关地分别配置横越对应的面单元所需的能量成本。这种面单元例如可选择得相对大，例如2km*2km大小。因此，通过“遍历”面单元，总计得到机动车在所经过的路径上具有的消耗。计算在此可类似于迪杰斯特拉算法来进行，其中，根本上讲由机动车例如当前所停留的第一面单元扩展到第二面单元，该第二面单元邻接于第一面单元并且在所有邻接于第一面单元的面单元中对应于最低的能量成本。在下一个步骤中随后从第一和第二面单元扩展到第三面单元，该第三面单元邻接于第一面单元并且在所有邻接于第一面单元的面单元中对应于除第二面单元外的最低的能量成本，或者在如下情况下该第三面单元邻接于第二面单元:第一、第二和第三面单元总体上所对应的能量成本低于第一面单元和如下面单元总体上所对应的能量成本:所有的邻接于第一面单元的面单元中该面单元对应于除第二面单元外的最低的能量成本。该方法对于下一个面单元重复地继续进行。替代或附加地，用于续航能力计算和/或消耗计算的面单元可以星形地和/或递归地扩展。当面单元的能量成本的总和达到或超过预定的能量、特别是当前存储在蓄能器系统中的能量时，在扩展路段上的续航能力计算和/或消耗计算可以被中止。这种算法可以利用比基于道路网络的迪杰斯特拉算法明显更低的计算成本实施，使得能节省资源和时间。虽然该算法比迪杰斯特拉算法更具启发性，然而由于通过该算法不能掌握的、在上面已经探讨过的影响总归要引起某种程度的不准确性，因此这特别是在大的续航能力的情况下更少应用。当仍存在的剩余能量耗尽时，公知算法的结果根本上讲是所储存的仍至多可到达的点或者说面单元上的点云。所述点云的点于是例如通过多边形导线连接成面并且出发点在于，子地图的所得到的子面显示可到达的区域。但在该处理方式中在合成的子面中产生明显的误差。在发明人所进行的试验中，产生了可达30 40%的误差，在特殊情况下更大，这意味着，所显示的剩余续航能力的30 40%事实上不再可达到或者显示为不可达到的区域的30 40%可达到。该效果尤其是当一定的区域在交通工程上未被开辟时产生。如果例如处于岛屿的角部处，则可在绕机动车的当前位置的一定区域中不存在求得的可到达的终点，因为在那里完全仅存在海，但不存在道路。如果在剩余能量不等于零的情况下小道路例如在海岸终止，则在该位置上不设终点。由此，所述道路显示为潜在不可到达来(这是错误的)。如果现在由终点计算子面，例如作为绕迪杰斯特拉终点的包络区域例如外凸包络线的结果，则排除真正可到达的地域。但其它效果也导致误差。
发明内容
因此，本发明的目的在于，给出可靠的用于求得地图的显示剩余续航能力的子面的方法。为了实现所述目的，根据本发明，在开头所述类型的方法中提出，使用划分成相同大小的尤其是矩形的几何结构的地图，其中，总是当在扩展的范围内添加处于一结构中或相应于一结构的特征时，将所述结构添加到子面。因此提出，已经在执行路径寻找算法期间在至多可达到的终点求得子面的基本形状。地图因此与几何结构叠加，尤其是矩形，其中，在扩展期间在算法的进程中将形成刚刚考察的行驶路段的一部分的特征所处的几何结构标记为“找到”。因此最后给几何结构配置一种“标示”，所述标示显示:是否在扩展时从当前位置找到了所述几何结构。存在的子面于是是由相关联的几何结构、尤其是相关联的矩形构成的图像，以任意高的精度与几何结构的大小相关地表示可能的剩余续航能力。例如在此作为几何结构考虑大小为I km* I km或更大、尤其是2km*2km的矩形。
因此，在本发明中，为了确定子面最后不重要的是，是否实际上到达了终点，在该终点中，储存在能量储存系统中的能量完全耗�。蛭谒疾斓脑诓豢杉绦惺坏乃缆坊蛑钊绱死嘀兄罩沟穆肪吨校嘤Φ募负谓峁箍杀昙俏粲谧用�。即总体而言不仅得到计算合法续航能力-子面时的较高的精度，而且也取消了退化的特殊情况，例如在岛屿上或在确定区域仅仅直到确定的续航能力才可接近的其它情况中。在此可提出，作为算法使用迪杰斯特拉算法或由此导出的算法来寻找路径，其中，在成本函数中考察能量值。在所述算法中存在扩展的不同可能性，例如星形或递归扩展，但也可以是复杂的处理方式。所有这些处理方式具有共同点，即逐步查找可以以保留的剩余能量走过的路径。因为这逐步地进行，所以几何结构可毫无问题地标记为属于子面。在本发明的优选构型中，作为算法使用给面单元配置能量值的在扩展的范围内考察面单元的算法。为此例如参考已经讨论的在后公开的申请DE102010051546.9-53。在特别有利的实施形式中可提出，几何结构相应于面单元。因为算法的扩展于是毕竟在面单元上遍历，所以每个“经过”的面单元可简单地直接地作为找到的几何结构并且由此作为子面的一部分来标记。由此得到根据本发明的方法的一个特别有利的实施形式，所述实施形式不仅允许使用具有低计算投入的算法，而且附加地在特别简单的实现中也允许较精确且对误差不太敏感地求得子面。在所述方法的另一个构型中可提出，对子面的边缘进行平滑和/或将由子面包围的不属于子面的区域添加到子面。两个方案最后用于改善子面的后面的显示，因为较平滑的边缘在例如通过机动车驾驶员考察时提供合适的图像。此外，为了产生闭合的子面，可提出，将由子面包围的不属于子面的区域添加到子面。当例如不可通过交通路径接近地域时，例如在山、湖等诸如此类的情况中，可产生这样的区域。为了提供统一的图像，可将这些区域添加到子面。另外可提出，如已所述，将子面连同地图可与地图的不属于子面的区域区别开地在机动车的显示装置上显示。例如可与不可到达的区域在颜色上区别开地显示可到达的区域，例如其方式是属于子面的几何结构与不属于子面的几何结构染成不同颜色。不言而喻，也可考察子面的边界，可能情况下经平滑，以便产生显示。另外可提出，作为能量储存系统使用具有燃料箱和/或电池的能量储存系统。因此，根据本发明的方法不仅可用于纯电动机动车，或仅可通过内燃机运行的机动车，而且可用于混合动力车辆。除了所述方法之外，本发明还涉及一种机动车，具有作用在机动车的至少一个车轮上的驱动装置、用于对驱动装置进行供给的能量储存系统和被构造用于执行根据本发明的方法的计算装置。关于根据本发明的方法的全部实施形式可类似地转用于根据本发明的机动车，由此，通过所述机动车也可获得本发明的优点，尤其是可以以地图的子面的形式较可靠且较精确地显示剩余续航能力。另外，在此可提出，计算装置是导航系统的一部分。导航系统大多毕竟具有用于寻找路径的算法，由此，可能情况下路线计算的部件也可用于剩余续航能力计算等诸如此类。此外，剩余续航能力计算在其功能性方面最早可配置给导航系统，由此，在导航系统中实现功能也是有利的。
从下面所描述的实施例以及借助于附图得到本发明的其它优点和细节。附图表示:图1根据本发明的机动车的原理草图，图2用于执行根据本发明的方法的草图，以及图3用地图可能显示子面的原理草图。
具体实施例方式图1示出了根据本发明的机动车I的原理草图。在该实施例中涉及混合动力车辆，这意味着，配置给驱动装置2的能量储存系统3不仅包括燃料箱4，而且包括电池5。关于当前存在于能量储存系统3中的剩余能量的数据传送给导航系统6，所述导航系统包括计算装置7。所述计算装置被构造用于执行根据本发明的方法，这意味着，在使用从机动车I的当前位置开始的扩展算法的情况下计算剩余续航能力，其中，将通过所考察的地图的划分产生的在扩展过程中所查找的几何结构、在此为矩形配置给子面，所述子面在地图中描述剩余续航能力，这在后面仍要详细描述。另外，导航系统6与显示装置8连接，描述剩余续航能力的子面可连同地图尤其是与所述地图叠加的情况下在所述显示装置上显示。如已所述，根据本发明的方法最后基于面向路径区段上的能量消耗的路径寻找算法，其中，路径区段与地图至少相互关联。在此可考虑经典的迪杰斯特拉算法，所述迪杰斯特拉算法直接面向现有交通路径，所述现有交通路径的区段因此强制地处于地图的一个或多个几何结构中。因此在此可容易地配置。但优选为此也要描述使用德国专利申请DE102010051546.9-53中所述类型的算法的具体实施例，其中，使用配置给面单元的能量成本。所述面单元在这里所示的实施例中有利地相应于几何结构，这意味着，地图分解为相同大小的面单元，给所述面单元分别配置横越单元所需的能量成本，其中，所述能量成本也可与方向相关。面单元在此例如可以是lkm*lkm或2km*2km大小。从机动车当前位置所处的面单元起，现在在扩展的范围内开始路径寻找，所述路径寻找最后提供不同的路径，机动车在所述不同的路径上以保留的剩余能量到达终点。所述面单元的每一个作为几何结构在其一由路径寻找算法横越而剩余能量仍未被耗尽就添加到子面，所述子面最后描述机动车的续航能力。这要借助于图2中的视图予以详细描述。在那里示出了地图的一个局部9，在所述局部上如原则上已经公知的那样可看到不同的道路10。这些道路延伸通过矩形的面单元11，所述面单元也相应于几何结构。给通过单元11中所示的数字表示的面单元11的每一个配置横越该面单元所需的能量成本的值。机动车I的当前位置通过正方形12标明。从该面单元起，路径寻找算法现在逐步地这样长时间地继续进行到邻接的面单元11，直到剩余能量耗尽。在此，这里用阴影线表示的所查找的面单元作为子面的一部分来标记。因此得到所标记的面单元的相互关联的量，所述量在算法的计算结束之后精确描述用现有的剩余能量可到达地图的何区域。然后还可对这样求得的子面进行后处理以便更好地显示，尤其是其方式是查找子面的经平滑的边界和/或将地图的由子面包围的区域添加到子面，以便在未被交通路径开辟的区域等诸如此类中也可实现完全且合适的外观。然后，在显示装置8上以子面显示地图，这通过图3作为原理草图详细描述。在地图13上，除了通常的地图信息例如城市的位置之外还显示当前位置14。处于子面15内部的区域在此用与处于子面15外部的例如可用红色显示的区域不同的颜色显示。不言而喻，也可考虑其它颜色或者说颜色组合。
权利要求
1.一种用于求得通过特征描述的地图(13)的描述机动车(I)的剩余续航能力的子面(15)的方法，所述机动车包括用于对作用在所述机动车(I)的至少一个车轮上的驱动装置(2)进行供给的能量储存系统(3)，其中，根据储存在所述能量储存系统(3)中的能量通过从所述机动车(I)的当前位置(14)起扩展的算法求得所述剩余续航能力，其特征在于:使用被划分成相同大小的——尤其是矩形的——几何结构的地图(13)，其中，每当在所述扩展的范围内添加处于一结构中或相应于一结构的特征时，将所述结构添加到所述子面(15)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于:作为算法使用迪杰斯特拉算法或由此导出的算法来寻找路径，其中，在成本函数中考察能量值。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于:作为算法使用给面单元(11)配置能量值的、在所述扩展的范围内考察面单元(11)的算法。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于:所述几何结构相当于所述面单元(11)。
5.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于:对所述子面(15)的边缘进行平滑和/或将由所述子面(15)包围的不属于所述子面(15)的区域添加到所述子面(15)。
6.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于:将所述子面(15)连同所述地图(13)—起以能与所述地图(13)的不属于所述子面(15)的区域区别开的方式在所述机动车(I)的显示装置(8)上显示。
7.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于:作为能量储存系统(3)使用具有燃料箱(4)和/或电池(5)的能量储存系统(3)。
8.—种机动车(1)，具有作用在所述机动车(1)的至少一个车轮上的驱动装置(2)、用于对所述驱动装置 (2)进行供给的能量储存系统(3)和被构造用于执行根据上述权利要求之一的方法的计算装置(7)。
9.根据权利要求9的机动车，其特征在于:所述计算装置(7)是导航系统(6)的一部分。
全文摘要
本发明涉及一种用于求得通过特征描述的地图(13)的描述机动车(1)的剩余续航能力的子面(15)的方法，所述机动车包括用于对作用在所述机动车(1)的至少一个车轮上的驱动装置(2)进行供给的能量储存系统(3)，其中，根据储存在所述能量储存系统(3)中的能量通过从所述机动车(1)的当前位置(14)起扩展的算法求得所述剩余续航能力，其中，使用划分成相同大小的尤其是矩形的几何结构的地图(13)，其中，总是当在所述扩展的范围内添加处于一结构中或相应于一结构的特征时，将所述结构添加到所述子面(15)。
文档编号G01C21/36GK103221785SQ201180055669
公开日2013年7月24日 申请日期2011年11月14日 优先权日2010年11月19日
发明者R·朗格 申请人:奥迪股份公司
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