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Bezugnahme auf zugehörige Anmeldung
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Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der provisorischen U.S.-Anmeldung Nr. 61/432,026, eingereicht am 12. Januar 2011, die hierin mit Bezugnahme vollständig eingeschlossen ist.
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Technisches Gebiet
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Diese Offenlegung betrifft ein Fahrzeugkraftstoffmanagement. Insbesondere betrifft diese Offenlegung ein Verwalten einer Fahrzeugkraftstoffbeladung, um das Frachtgewicht zu optimieren.
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Hintergrund
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Fahrzeugfahrer bevorzugen im Allgemeinen die maximale Quantität an Kraftstoff zu laden, welche ihre Tanks vor dem Durchführen einer Reise aufnehmen können. Die meisten Fahrer übernehmen dieses Verhalten, weil sie es bevorzugen keine Zeit und keine Anstrengung für ein Betanken entlang der Route aufzuwenden. Weiterhin versuchen Fahrer das Risiko, das mit Ungewissheiten wie unerwarteten Verkehrs- oder Wetterbedingungen verbunden ist, zu minimieren. Ein Weg sich solcher Risiken auszusetzen zu minimieren ist es, ein Maximum an Kraftstoffquantität mit sich zu führen.
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Im Allgemeinen werden Fahrzeugfahrer auf einer Zeit- und Lieferbasis bezahlt. Somit sind die meisten Fahrer motiviert, ihre Route so schnell wie möglich zu durchfahren. Wenn ein Fahrzeug eine vorgegebene Route durchfährt, kann die Kraftstoffökonomie durch die Art wie der Fahrer die Fahrzeuggeschwindigkeit auswählt, wesentlich beeinflusst werden. Ein aggressiver Fahrer, der schnelle Übergänge in der Geschwindigkeit unter Aufrechterhalten einer maximal erlaubten Geschwindigkeitsbegrenzung der Route (legal, vom Flotteneigentümer gedrängt, usw.) erzeugt, wird wahrscheinlich keine Maximum in der Kraftstoffökonomie erreichen. Ein derartiger Fahrer wird eine maximale Kraftstoffbeladung vorziehen, um sie seinem Fahrmuster anzupassen.
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Zusammenfassung
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Gemäß einiger Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung wird ein Verfahren für ein Kraftstoffquantitätsmanagement eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Zugreifen auf erste Fahrereingabedaten, die mindestens auf eine erste Fahrereingabe hinweisen, wobei die mindestens eine erste Fahrereingabe mindestens eine der Eingaben zu: Kraftstoffkosten, Reisezeit, Routenstart- und Endpunkte, um eine Route zu definieren, und maximale Fahrzeuggeschwindigkeit umfasst. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Zugreifen auf vorbestimmte Fahrzeugparameterdaten, die auf mindestens einen vorbestimmten Fahrzeugparameter hinweisen, wobei der mindestens eine vorbestimmte Fahrzeugparameter mindestens eines der Parameter: Fahrzeugmasse, Fahrzeugluftwiderstand, Fahrzeugrollwiderstand, Reifenumfang, Frontfläche des Fahrzeugs, Drehmomentverlust des Antriebsstrangs, Tankfassungsvermögen des Fahrzeugs und Motorreibungsverlust umfasst. Das Verfahren umfasst auch ein Zugreifen auf Straßenterraindaten, die auf mindestens ein Straßenterrainelement hinweisen, wobei das mindestens eine Straßenterrainelement mindestens ein Element aus der Gruppe: Geschwindigkeitsbegrenzungsänderungen, Ausweichstellen, Tankstellen, Straßenbeschaffenheitsgrad, Luftdichte, Position, Höhenlage und Verkehrsstau umfasst. Das Verfahren umfasst zusätzlich ein Durchführen einer ersten Kraftstoffabschätzung, um einen vorläufige Routenkraftstoffquantität basierend auf den vorbestimmten Fahrzeugparameterdaten, den Fahrzeugterraindaten und den ersten Fahrereingabedaten zu bestimmen. Und dieses Verfahren umfasst: ein Bestimmen einer ersten Kraftstoffquantität, um das Frachtgewicht zu optimieren, basierend auf der ersten Kraftstoffabschätzung; ein Zugreifen auf augenblickliche Fahrzeugbetriebsbedingungsdaten und augenblickliche Straßenterraindaten, die auf mindestens einen aus der Gruppe der augenblicklichen Fahrzeuggeschwindigkeit, des augenblicklichen Straßenbeschaffenheitsgrads und der augenblicklichen Tankstellen hinweisen; ein Durchführen einer zweiten Kraftstoffabschätzung, um mindestens einen empfohlenen Tankstellenstopp und mindestens eine empfohlene Kraftstoffmenge zu bestimmen, und ein Erzeugen von elektronischen Empfehlungssignalen, die dem bestimmten Trankstopp und der Kraftstoffmenge entsprechen, und ein Übertragen der Empfehlungssignale an einen Empfänger.
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Entsprechend anderer Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung wird ein System bereitgestellt, das an das Kraftstoffquantitätsmanagement eines Fahrzeugs angepasst ist. Das System umfasst ein Fahrereingabemodul, das Daten enthält, die mindestens auf eine Fahrereingabe hinweisen, wobei die mindestens eine Fahrereingabe mindestens eine der Eingaben zu Kraftstoffkosten, Reisezeit, Routenbeginn und Endpunkte, um die Route zu definieren, und eine maximale Fahrzeuggeschwindigkeit umfasst. Das System umfasst weiterhin ein Fahrzeugparametermodul, das Daten enthält, die auf mindestens einen vorbestimmten Fahrzeugparameter hinweisen, wobei der mindestens eine Fahrzeugparameter mindestens einen der Parameter: Fahrzeugmasse, Fahrzeugluftwiderstand, Fahrzeugrollwiderstand, Reifenumfang, Frontfläche des Fahrzeugs, Drehmomentverlust des Antriebsstrangs, Fahrzeugtankfassungsvermögen und Motorreibungsverlust umfasst. Das System umfasst auch ein Straßenterrainelementmodul, das Daten enthält, die auf mindestens ein Straßenterrainelement hinweisen, wobei das mindestens eine Straßenterrainelement mindestens ein Element aus der Gruppe Geschwindigkeitsbegrenzungsänderungen, Ausweichstellen, Tankstellen, Straßenbeschaffenheitsgrad, Luftdichte, Position, Höhenlage und Verkehrsstau umfasst. Das System umfasst zusätzlich ein Fahrzeugbetriebsbedingungsmodul, das Daten enthält, die auf mindestens eine augenblickliche Fahrzeuggeschwindigkeit hinweisen. Und dieses system umfasst: ein Kraftstoffquantitäts-Managementmodul des Fahrzeugs, das angepasst ist, um eine erste Kraftstoffabschätzung durchzuführen, um eine vorläufige Routenkraftstoffquantität zu bestimmen, basierend auf den vorbestimmten Fahrzeugparameterdaten, den Straßenterraindaten und den ersten Fahrereingabedaten; ein Bestimmen einer ersten Kraftstoffquantität, um das Frachtgewicht zu optimieren, basierend auf der ersten Kraftstoffabschätzung und den Fahrereingabedaten; und ein Durchführen einer zweiten Kraftstoffabschätzung, um mindestens einen empfohlenen Tankstellenstopp und mindestens eine empfohlene Kraftstoffmenge zu bestimmen.
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Zusätzliche Ausführungsformen zu der vorliegenden Offenbarung stellen ein System und ein Verfahren bereit für ein Kraftstoffquantitätsmanagement eines Fahrzeugs, um in einer computerprogrammierbaren Software implementiert zu werden und in einem computerlesbaren Medium gespeichert zu werden.
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Die obigen und/oder andere Aspekte, Merkmale und/oder Vorteile der unterschiedlichen Ausführungsformen werden weiter erläutert im Hinblick auf die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Figuren. Unterschiedliche Ausführungsformen können, wo es anwendbar ist, unterschiedliche Aspekte, Merkmale und/oder Vorteile einschließen und/oder ausschließen. Zusätzlich können, wo es anwendbar ist, unterschiedliche Ausführungsformen mit einem oder mehreren Aspekten oder Merkmalen von anderen Ausführungsformen kombiniert werden. Die Beschreibungen von Aspekten, Merkmalen und/oder Vorteilen von bestimmten Ausführungsformen sollten nicht als Einschränkung anderer Ausführungsformen oder der Ansprüche ausgelegt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Das obigen und/oder andere beispielhafte Merkmale und Vorteile von bevorzugten Ausführungsformen der gegenwärtigen Offenlegung werden deutlicher durch die detaillierte Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen davon mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
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1 ein Systemdiagramm ist für ein Kraftstoffquantitäts-Managementsystem eines Fahrzeugs entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung;
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2 ein Eingangs/Ausgangsflussdiagramm ist für ein Kraftstoffquantitäts-Managementmodul eines Fahrzeugs entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform;
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3 ein Flussdiagramm ist, das Verfahrensschritte veranschaulicht für ein Kraftstoffquantitätsmanagement eines Fahrzeugs entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform; und
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4 ein Flussdiagramm ist, das eine beispielhafte Ausführungsform eines Subsystemprozesses eines Kraftstoffquantitätsmanagements eines Fahrzeugs entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform. veranschaulicht
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Für alle Zeichnungen ist es verständlich, dass ähnliche Bezugsnummern und Bezugszeichen sich auf ähnliche Elemente, Merkmale und Strukturen beziehen.
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Detaillierte Beschreibung
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Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nun vollständiger mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die Gegenstände, die beispielhaft in dieser Beschreibung gezeigt werden, werden bereitgestellt, um ein umfassendes Verständnis der unterschiedlichen Ausführungsformen, die mit Bezug auf die begleitenden Figuren offengelegt werden, zu unterstützen. Folglich werden Personen mit normaler Fachkenntnis der Technik erkennen, dass unterschiedliche Änderungen und Modifikationen der Ausführungsformen, die hierin beschrieben werden, durchgeführt werden können, ohne sich von dem Rahmen und von dem Geist der beanspruchten Erfindungen zu entfernen. Beschreibungen von gut bekannten Funktionen und Konstruktionen werden zugunsten von Klarheit und Prägnanz weggelassen. Um die Klarheit der Beschreibung zu unterstützen, liefern die Ausdrücke „höher”, „niedriger”, „oberhalb”, „unterhalb”, „links” und „rechts”, wie sie hierin verwendet werden, einen Bezug mit Bezug auf die Orientierung der begleitenden Zeichnungen und sind nicht als Abgrenzung vorgesehen.
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Für eine gegebene gewünschte Route und einer gewünschten Fahrzeugkraftstoffökonomie ist die vorliegende Offenlegung, unter andern Variablen, auf ein System und ein Verfahren gerichtet, um die optimale Quantität an Kraftstoff, die an Bord eines Fahrzeugs zu transportieren ist, zu bestimmen und um die Frachtmenge, die auf einem Lastwagen geladen werden kann, zu optimieren. Traditionell ist es übliche Praxis für Flotteneigentümer und Fahrer Kraftstoff bis zum vollen Fassungsvermögen des Kraftstofftanks oder der Kraftstofftanks des Fahrzeugs zu beladen. Wegen des Kraftstoffgewichts und der Fahrzeuggewichtsbeschränkungen stellt diese Maximierung des an Bord mittransportierten Kraftstoffs eine Begrenzung der Gesamtmenge der Fracht dar, die das Fahrzeug transportieren könnte. Wenn die gefahrene Route kurz genug ist oder die Route zwischenzeitliche Nachfüllvorgänge (wie bei einem Raststopp) erlaubt, kann das Auffüllen des Tanks bis zum vollen Fassungsvermögen einen wesentlich höheren Kraftstoffverbrauch ergeben, als die aktuell erforderliche Menge. Daraus ergibt sich, eine Gesamtverminderung der Frachteffizienz. Bestimmte Lastwagen haben zum Beispiel ein Grundfrachtgewicht von 33,080 lbs, wobei für jede 331 lbs, die ein Fahrzeug zusätzlich tragen kann, es eine Frachteffizienzverbesserung von 1% gibt. Bei einer Kraftstoffdichte von 7,2 lbs/gallon entspricht eine 331 lbs Fracht etwa 46 Gallonen an Kraftstoff. Somit kann für jeweils 46 Gallonen an Kraftstoff, die an Bord des Lastwagens während der Reise vermindert oder vermieden mittransportiert zu werden, eine 1%ige Frachteffizienzverbesserung realisiert werden. Folglich sind beispielhafte Ausführungsformen der Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung darauf gerichtet, eine Kraftstoffquantität zu verwalten, um eine optimale Kraftstoffquantität und eine Beladungsbalance für eine gegebene Route zu bestimmen. Ein Vorteil der Optimierung des Kraftstoffmanagements besteht in einer Erhöhung der Frachteffizienz beim Transportieren von Fracht von einer Quelle zu einem Bestimmungsort.
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Um die Bestimmung von geeigneten Betriebsbedingungsreferenzen zu unterstützen führen die Anmelder ein Zykluseffizienz-Managementmodul (CEM) ein, das Steuerprozesse verwendet, um einen Fahrer mit einem erwarteten und augenblicklich gewünschten Fahrzeugsbetriebsverhalten auszustatten, um die Kraftstoffökonomie zu optimieren. Die CEM-Steuerprozesse konzentrieren sich auf die Antriebsstrangkomponenten wie dem Motor, das Getriebe, die Zusatzaggregate, den Endantrieb, die Reifen und das Fahrzeug. Der Prozess führt Schnittstellen mit dem Fahrer durch, um eine Führung für geeignete Fahrzeuggeschwindigkeit/Leistungsziele und Getriebeschaltwahlziele bereitzustellen. Das CEM-Modul ist für ein Konditionieren eines Fahrers, um Verhalten zu optimieren, das auf bestimmten Ausführungskriterien beruht, nützlich.
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1 ist ein Systemdiagramm für ein Kraftstoffquantitäts-Managementsystem 100 eines Fahrzeugs entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform für die Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenlegung. Das System 100 ist in ein Fahrzeug 109, wie einem Lastwagen oder Automobil, integriert, das einen Motor und ein Getriebe 111 aufweist, welches eine Vielzahl von Gängen, in welche das Getriebe automatisch durch eine Getriebesteuereinheit oder manuell durch einen Fahrer des Fahrzeugs geschaltet werden kann, umfasst. Im Allgemeinen sind die vorbestimmten Fahrzeugparameter 110, die augenblicklichen Fahrzeugbetriebsbedingungen 120, die Terrainprofildaten/Informationen 130 und die Fahrereingabe 140 Eingaben in einem CEM-Modul 101 über das Steuernetzwerk-(CAN)-Kommunikationsmodul 104. Diese Eingaben werden von einem Kraftstoffquantitäts-Managementmodul 105 des Fahrzeugs verwendet, um einen empfohlenen Tankstellenstopp und die Kraftstoffmenge zu bestimmen, wobei der Tankstellenstopp geographische/GPS-Koordinaten aufweist. Zusätzlich zu anderen Komponenten enthält das CEM-Modul 101 das Kraftstoffquantitäts-Managementmodul 105 des Fahrzeugs und kann auch einen zentralen Prozessor und eine Datenbasis umfassen. Kommunikationsanlagen/-module 104 können bereitgestellt werden, um Eingabedaten, wie Straßenterraindaten, zu ermöglichen, die auf den zentralen Prozessor zum Überwachen und Steuern zu übertragen sind. Das CEM-Modul 101 kann ein Fahrzeugparametermodul 150, das zum Empfangen von Fahrzeugparametern 110 angepasst ist, ein Fahrzeugbetriebsbedingungsmodul 160, das zum Empfangen augenblicklicher Fahrzeugbetriebsbedingungen 120 angepasst ist, ein Straßenterrainmodul 170, das zum Empfangen von Straßenterraindaten 130 angepasst ist, und ein Fahrereingabemodul 108, um Fahrereingaben 140 zu empfangen, umfassen. Beispielhafte Ausführungsformen liefern mindestens einen Abschnitt der Straßenterraindaten, die als GPS-Daten auf einer GPS-Einheit 131 bereitgestellt werden, welche Daten im Voraus von einem Vorgang oder an auftretenden Positionen oder in Echtzeit liefern kann, während das Fahrzeug betrieben und die Route durchfahren wird. Die hierin verwendete „Echtzeit” soll bedeuten, so schnell wie möglich wie das Equipment oder die Sensoren liefern können. Das bedeutet, wenn ein Sensor Daten beispielsweise in einer 500 Millisekundenauflösung ausgeben kann, sollte die „Echtzeit” in diesem Zusammenhang als eine Zeit innerhalb einer 500 Millisekundenauflösung verstanden werden. Wechselseitige Ausführungsformen sorgen für Straßenterraindaten, die in einem Computerspeicher 103 aufrechterhalten werden und auf das CEM-Modul 101 vor dem Start einer Strecke heruntergeladen werden oder jederzeit durch drahtlosen Funk unter Verwendung von zellularer Technologie übertragen werden. Das CEM-Modul 101 ermöglicht eine Fahrereingabe 140, um einen Steuerungsanteil für die Fahrzeugfahrer bereitzustellen und verbessert somit die Fahrbarkeit des Fahrzeugs. Im Betrieb programmiert der Fahrer eine oder mehrere Präferenzen, wie sie wünschen, dass sich das Fahrzeug während des Kurses auf der Route verhält. Wie in 2 gezeigt, kann der Fahrer unter Verwendung dieses Steuermodes unter anderem solche Präferenzen spezifizieren wie Kraftstoffkosten 241, Anzahl von Tankstopps, die während des Durchfahrens der Route 242 durchzuführen sind, Reisezeit, die gewünscht ist, um die Route 223 zu durchfahren, Routenstart- und Endpunkte 244, maximale Fahrzeuggeschwindigkeit 245 und gewünschte Kraftstoffreserve 246. Beispielhafte Ausführungsformen treffen für den Fahrer Vorbereitungen, um Präferenzen auf einer Anzeige 107 zu spezifizieren, die angepasst ist, um unter anderem den augenblicklichen Kraftstofflevel für den Fahrzeugfahrer anzuzeigen. Beispielhafte Ausführungsformen sehen vor, dass das eine oder andere der mehreren Module 150, 160, 170 und 180 von dem CEM-Modul 101 separiert sein können.
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2 ist ein Eingangs/Ausgangs-Flussdiagramm für ein Kraftstoffquantitäts-Managementmodul 105 eines Fahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenlegung. 2 zeigt Systemeingaben an das Kraftstoffquantitäts-Managementmodul 105 des Fahrzeugs, welches die Eingaben verarbeitet, um unter anderem einen empfohlene Tankstellenort 250 zu bestimmen, um an Bord eine Kraftstoffquantität entlang und während der Route zu optimieren, um dadurch eine Menge der geladenen Fracht oder ein Fassungsvermögen für die geladenen Fracht zu optimieren. Die Systemeingaben werden durch das CEM-Modul 101 empfangen, welches dann das Kraftstoffquantitäts-Managementmodul 105 des Fahrzeugs über ein Ein/Ausschaltsignal 201 aktiviert. Das Ein/Ausschaltsignal 201 sorgt für ein Ausschalten des Kraftstoffquantitäts-Managementsystems des Fahrzeugs in Antwort auf ein fahrerinitiiertes Ereignis. Es werden Daten, die auf mindestens einen Fahrzeugparameter 110 hinweisen als eine Eingabe zu dem Kraftstoffquantitäts-Managementmodul 105 eines Fahrzeugs über das CEM-Modul 101 empfangen zum Beispiel eine Eingabe für das Fahrzeugparametermodul 150. Die Fahrzeugparameterdaten 110 schließen Daten ein, die zum Beispiel anzeigen oder repräsentieren die Fahrzeugmasse 211, den Fahrzeugwiderstand (oder Luftwiderstandskoeffizienten), 212, den Fahrzeugrollwiderstand 213, den Reifenumfang 215, die Fahrzeugfrontfläche 216, die Motorreibungsverlust 217, den Drehmomentverlust des Antriebsstrangs 218, das Fassungsvermögen des Fahrzeugs 219 und das Transmissionsverhältnis und/oder die Achslast (nicht gezeigt), welche in beispielhaften Ausführungsformen drei Werte bereitstellen, die der Last auf die Lenkreifen, die Antriebsreifen und die Hinterreifen entsprechen. Das Transmissionsverhältnis umfasst ein zweites Getriebe, das in mechanischer Kopplung mit dem Getriebe zu den Rädern verwendet wird und in bestimmten Fahrzeugen, aber nicht allen, zur Verfügung steht. Wenn ein Transmissionsverhältnis zur Verfügung steht, dann wird das Verhältnis durch das Kraftstoffquantitäts-Managementmodul 105 des Fahrzeugs bei Betankungsempfehlungen berücksichtigt. Die Fahrzeugparameter 110 können aktuelle Werte von jedem dieser Parameter umfassen, wie einen Fahrzeugmassewert, einen Luftwiderstandswert und/oder einen Rollwiderstandswert. Es werden auch Daten, die auf mindestens eine Fahrzeugbetriebsbedingung 120 hinweisen als eine Eingabe für das Kraftstoffquantitäts-Managementmodul 105 des Fahrzeugs über das CEM-Modul 101 zum Beispiel als Eingabe zu den Fahrzeugbetriebsbedingungsmodul 160 empfangen. Die Betriebsbedingungsdaten 120 schließen Daten ein, welche die augenblickliche Fahrzeuggeschwindigkeit 221, die Reise- oder Fahrtzeit 222, die obere Geschwindigkeitsbegrenzung 223, den Gang 224 und den augenblicklichen Kraftstoffstand 225 anzeigen oder repräsentieren. Die obere Geschwindigkeitsbegrenzung (Vmax) ist eine Grenze, die einige Fahrzeugeigentümer auf ihren Fahrzeugen anbringen und kann geringer als die maximale legale erlaubte Geschwindigkeit für spezielle Routen sein. Bei beispielhaften Ausführungsformen wird angenommen, dass die Fahrzeugfahrer bei oder nahe bei der oberen Geschwindigkeitsgrenze fahren. Beispielhafte Ausführungsformen sehen für die Fahrzeugbetriebsbedingungsdaten vor, dass sie über ein Fahrzeugüberwachungs- und Positionierungssystem, wie eine GPS-Einheit 131, erreicht werden und/oder durch den Fahrer bereitgestellt werden. Beispielhafte Ausführungsformen sehen für die Betriebsbedingung und die Routenterraindaten vor, dass sie dynamisch in Echtzeit oder in Überbrückungen der „Voraussicht” oder von vorausschauenden Fenstern einer diskreten Distanz erreicht werden, wie zum Beispiel 2 Meilen. Beim Erreichen einer Betriebsbedingung und der Routenterraindaten in diskreten Segmenten, während sich das Fahrzeug bewegt, werden durch eine Distanzintervalleinheit informelle Daten erreicht und das System wird aktualisiert, um unter anderem Abweichungen von einer geplanten Fahrtdurchführung, wie einer Routenumleitung, Änderungen in der Fahrzeuggeschwindigkeit, Änderungen der Verkehrsmuster, usw. zu korrigieren. Das vorausschauende Fenster kann auf ein vorbestimmtes Unterlassungsintervall und/oder kann durch den Fahrer anpassbar sein. Die Fenstergröße wird basierend auf eine gewünschte Datenauflösung und Geschwindigkeitsdurchführung gewählt. Daten, die auf mindestens ein Straßenterrainelement 130 hinweisen, werden auch als eine Eingabe für das Kraftstoffquantitäts-Managementmodul 105 eines Fahrzeugs über das CEM-Modul 101 zum Beispiel für das Straßenterrainmodul 170 empfangen. Die Straßenterrain-Elementdaten 130 umfassen Daten, die Geschwindigkeitsbegrenzungsänderungen 231, Ausweichstellen 232, Tankstellen 233, Straßenbeschaffenheitsgrad 234, Luftdichte 235, Verkehrsmuster oder Verkehrsstaus 236, Position 237 und Höhenlage 238 anzeigen oder repräsentieren. Beispielhafte Ausführungsformen sehen für Geschwindigkeitsbegrenzung und Straßenterraindaten die Ausstattung durch vorausschauende Fahrerassistenzsysteme (ADAS) vor, wie sie durch Datenhändler zum Beispiel durch E-HorizonTM- und NAVTEQ TrafficTM-Systeme ausgestattet werden; positionsbasierende Systeme wie ein GPS können Daten für eine Fahrzeugposition 237 bereitstellen. Straßenterrain-Elementdaten 130, wie Straßenbeschaffenheitsgrad 234, Höhenlage 238, Geschwindigkeitsbegrenzungsänderungen 231 und Tankstellen 233, können vorzeitig erhalten werden, um eine Momentaufnahme der gesamten Strecke bereitzustellen und dann in Echtzeit verfeinert werden, wenn die Route durchfahren wird. Daten, die mindestens auf eine Fahrereingabe 140 hinweisen, werden als Eingabe des Kraftstoffquantitäts-Managementmoduls 105 des Fahrzeugs über das CEM-Modul 101 empfangen zum Beispiel für das Fahrereingabemodul 180. Die Fahrereingabedaten 140 schließen Daten ein, die Kraftstoffkosten 241, die Anzahl der Tankstopps 242, die Fahrtzeit 243, Routenanfangs- und Endpunkte 244, die maximale Fahrzeuggeschwindigkeit 245, die eine Geschwindigkeit ist, die der Fahrer bevorzugt nicht überschreitet und die geringer sein kann als die legale Geschwindigkeitsbegrenzung, und gewünschte Kraftstoffreserve 246 anzeigen oder repräsentieren. Beispielhafte Ausführungsformen fordern eine maximale Fahrzeuggeschwindigkeit 245, welche die gleiche ist wie die obere Geschwindigkeitsbegrenzung 223. Das Kraftstoffquantitäts-Managementmodul 105 des Fahrzeugs verarbeitet die unterschiedlichen Parameter, Bedingungen, Daten und Eingaben und erzeugt Ausgaben, wie sie in größerem Detail hiernach beschrieben werden. Die Ausgaben von dem Kraftstoffquantitäts-Managementmodul 105 eines Fahrzeugs umfassen Tankstellen 250, Kraftstoffmenge 260, Frachteffizienzverbesserung 270 und Zeitverlust 280, die eine Zeitgröße ist, die erforderlich ist für die Tankstopps, die während des Verlaufs auf der Route erforderlich sind. Beispielhafte Ausführungsformen sehen für Tankstellendaten die Ausstattung durch ein weiterentwickeltes Fahrerassistenzsystem (ADAS) vor, wie es durch Datenhändler zum Beispiel durch E-HorizonTM- und NAVTEQ TrafficTM-Systeme geliefert wird; positionsbasierende Systeme wie ein GPS können Daten für eine Fahrzeugposition 237 bereitstellen. Beispielhafte Ausführungsformen sehen für Tankstellen vor, graphisch auf einer visuellen Anzeige, wie einer Stelle, die auf einer Anzeigenkarte identifiziert wird, dargestellt zu werden. Beispielhafte Ausführungsformen sehen für ein Erzeugen einer elektronischen Empfehlung Signale vor, welche einem empfohlenen Tankstellenstopp entsprechen und eine empfohlene Kraftstoffmenge bereitstellen, und das Übertragen der empfohlenen Signale an einen Empfänger, wobei der Empfänger eine Anzeige, einen Computer, einen Server oder ein elektronisches Bauteil sein kann.
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3 ist ein Flussdiagramm, das Schritte eines Verfahrens für ein Kraftstoffquantitätsmanagement eines Fahrzeugs zeigt entsprechend den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung. Das Verfahren schließt zwei Schritte ein: Erstens, einen sogenannten Offlineschritt, nämlich eine erste grobe Abschätzung oder Initialisierung und Kraftstoffabschätzung wird über den gesamten Fahrzyklus/Route durchgeführt, um eine Bestimmung eines vorläufigen Kraftstoffbedarfs für die gesamte Route bereitzustellen, basierend auf anfänglichen Daten, Konditionen, Eingaben und Parametern und einer ersten Kraftstoffquantität, mit der das Fahrzeug mit einem optimierten Frachtgewicht aufgefüllt wird; Zweitens wird, durch Ausführung während des Fahrzyklus, eine fein abgestimmte Verfeinerung der Kraftstoffbedarfs und der Tankstellen periodisch erreicht unter Verwendung eines bewegten vorausschauenden Fensters, während eines Onlineschrittes, das heißt einer zweiten Treibstoffabschätzung, um eine Bestimmung des nachfolgenden Kraftstoffbedarfs bereitzustellen. Vor einem Einsatz greift das Kraftstoffquantitäts-Managementmodul 105 des Fahrzeugs zuerst auf die Fahrereingabedaten 300 zurück, die mindestens aus einer Eingabe zu Kraftstoffkosten (zum Beispiel Kosten pro gallon), der Fahrtzeit (zum Beispiel die Zeit in Minuten oder Stunden, um die gesamte Route zu durchfahren), den Routenanfangs- und Endpunkten, welche die Routenkoordinaten festlegen und welche die Route definieren, und der maximalen Fahrzeuggeschwindigkeit bestehen. Das Modul 105 führt dann die erste grobe Abschätzung oder Initialisierung mit bekannten Routen- und den Kraftfahrzeugdaten durch, unter Zugreifen auf vorbestimmte Fahrzeugparameterdaten und Straßenterrain-Elementdaten, um die Routenbeschaffenheitsgrad und die Geschwindigkeitsprofilvektoren für die definierte Route zu bestimmen. Beispielhafte Ausführungsformen stellen für den Routenbeschaffenheitsgrad und die Geschwindigkeitsprofil Vektoren zur Verfügung, die durch das Straßenterrainmodul 170 bestimmt werden. Der Routenbeschaffenheitsgrad und die Geschwindigkeitsprofilvektoren umfassen das Spektrum des Routenbeschaffenheitsgrads und der Geschwindigkeitsbegrenzungen über den gesamten Verlauf der Route, so dass der Beschaffenheitsgrad und die Geschwindigkeitsbegrenzungen für die gesamte Route identifiziert sind. Die Vektoren werden durch Zugreifen auf Daten bestimmt, die zu dem Straßenbeschaffenheitsgrad und zu den Geschwindigkeitsbegrenzungen über die gesamte Route von der ADAS- und/oder der GPS-Einheit und den veröffentlichten Datenstrukturen mit Beschaffenheits- und Geschwindigkeitsbegrenzungsdaten für die gesamte Route gehören. Mit diesen Daten, kann der erwartete Leistungsbedarf über die gesamte Route festgelegt werden, was dann in den erwarteten Kraftstoffverbrauch unter Verwendung des Motorkraftstoffkennfelds übertragen werden kann, wie hiernach in größerem Detail beschrieben wird. Somit ist die Kraftstoffmenge, die zum Durchfahren der gesamten Route erforderlich ist, festgestellt. In beispielhaften Ausführungsformen gibt es eine Vielzahl von Leistungsformeln, die dem Fachmann bekannt sein dürften, die als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit (ν), der Luftdichte (ρ), des Fahrzeugluftwiderstands (oder des Luftwiderstandskoeffizienten) (Cd), der Fahrzeugfrontfläche (A), dem Rollwiderstand (Crr), der Fahrzeugmasse (m), der Gravitationsbeschleunigung (g) und dem Straßenbeschaffenheitsgrad (g), durch die Gleichung I ausgedrückt werden kann: Power = { 1 / 2ρCdAν2 + Crrmgcos(θ) + mgsin(θ)}ν Gleichung I
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4 ist ein Flussdiagramm, das beispielhaft einen Subsystemprozess des Kraftstoffquantitätsmanagements des Fahrzeugs entsprechend mit der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das Drehmoment auf dem Fahrzeugrad ist eine Funktion der Kraft auf das Fahrzeugrad und dem Radius des Rades, wie es durch die Gleichung Tw = Fw × Rw ausgedrückt wird, wobei die Kraft durch die Leistung ausgedrückt werden kann, wie sie in der Gleichung I gezeigt wird, dividiert durch die Fahrzeuggeschwindigkeit (ν). Wenn das Drehmoment auf dem Fahrzeugreifen bekannt ist, kann auf eine Umsetzungstabelle im Block 410 zugegriffen, welche die Drehmomentverluste in Bezug auf das Übersetzungsverhältnis bereitstellt, um damit ein Motordrehmoment (Te) zur Verfügung zu stellen. Das Motordrehmoment (Te), das mit der Motorgeschwindigkeit (ω) gekoppelt ist, kann dann verwendet werden, um auf ein Motorkraftstoffkennlinienfeld der Umsetzungstabelle des Blockes 240 zuzugreifen, um eine Kraftstoffflussrate ( dm / dt) zu erhalten. Die Distanzvektoren (s) können von einer GPS-Einheit 131 erhalten werden, und wenn sie durch die Fahrzeuggeschwindigkeit (ν) im Block 430 geteilt werden, ergibt sich eine Zeit (t), die zum Durchfahren der Distanz benötigt wird. Die Kraftstoffrate ( dm / dt) kann mit 440 über der Zeit (t) integriert werden, um den Kraftstoffverbrauch über die Distanz zu bestimmen. Diese Analyse kann für alle Segmente der Route durchgeführt werden, um den benötigten Kraftstoff zum Bereisen der gesamten Route zu bestimmen.
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Sobald die Kraftstoffmenge, die zum Durchfahren der gesamten Route zu erwarten ist, bekannt ist, welche der vorläufigen Kraftstoffquantität für die Route entspricht, kann auf die zweiten Eingabedaten des Fahrers, die mindestens eine Eingabe zur Anzahl von Kraftstoffstopps und gewünschten Kraftstoffreserve umfasst, in dem Schritt 310 zugegriffen werden. Um die Wahl der Anzahl der Kraftstoffstopps zu erleichtern, zeigt das Modul 105, zum Beispiel unter Verwendung der Anzeige 107, eine Frachtkapazität über der Anzahl der Tankstopps, welche zeigt, wie sich die Frachtkapazität oder die Frachteffizienz erhöht, wenn sich die Anzahl der Tankstopps erhöht. Der Fahrer wählt dann zum Beispiel unter Verwendung einer Touch-Screen-Funktion auf der Anzeige 107 die Anzahl der Tankstopps aus, die akzeptierbar sind, um eine gewünschte Erhöhung der Frachtkapazität zu erzielen. Diese Erhöhung der Frachtkapazität repräsentiert eine Frachteffizienzsteigerung gegenüber dem Frachtgewicht, welches der Fahrer transportiert haben könnte bei voller Kraftstoffbeladung.
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Beispielhafte Ausführungsformen werden zum Identifizieren einer Kraftstoffreserve für den Fahrer bereitgestellt. Viele Fahrer sind abgeneigt zu ermöglichen, dass der Fahrzeugkraftstoffstand unter eine bestimmte minimale Menge fällt und die Kraftstoffreserve repräsentiert die minimale Kraftstoffmenge, die ein Fahrer bereit ist zu akzeptieren. Darüber hinaus existieren einige Ungewissheiten an den Sensormessergebnissen, den GPS- und ADAS-Daten, mit Variationen, die mit der Anlagengenauigkeit und der Toleranz verbunden sind, was durch Herstellerspezifikationsunterlagen und Berichte identifiziert werden kann. Auch existieren Ungewissheiten für die Route, da Verkehrsmodelle, Straßensperren, Baustellen usw. zusammen zu Genauigkeitsvarianzen führen. Die Berücksichtigung dafür und für andere Ungewissheiten stellen beispielhafte Ausführungsformen zum Bestimmen der zusätzlichen Kraftstoffquantität, die auf der Fahrerkraftstoffreserve und den Sensor- und Routenungewissheiten basieren, bereit mit der zusätzlichen Kraftstoffquantität, die zu der Kraftstoffmenge, die ultimativ empfohlen wird, hinzugefügt wird. Wenn die erste Kraftstoffabschätzung und die Fahrerkraftstoffreserve gegeben ist, bestimmt das Modul 105 eine erste Kraftstoffquantität und ein empfohlenes Frachtgewicht derart, dass die erste Kraftstoffquantität das Frachtgewicht optimiert, basierend auf der ersten Kraftstoffabschätzung der zweiten Fahrereingabedaten. Zusätzlich identifiziert das Modul 105 und empfiehlt einen oder mehrere Tankstellenstopps.
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Beispielhafte Ausführungsformen sehen für das Kraftstoffquantitäts-Managementsystem 100 des Fahrzeugs vor, diese zu initialisieren, bevor der Fahrer das Fahrzeug betritt, oder durch eine Aktion des Fahrers, wie zum Beispiel durch Drücken eines Knopfes auf einer Benutzeroberfläche, zu initialisieren, um die Abschätzung zu starten. Eine Benutzeroberfläche kann in dem Fahrzeug und/oder an einem entfernten Ort durch drahtlose Kommunikation mit dem Fahrzeug bereitgestellt werden. Ein Fahrer oder eine externe Quelle, wie eine zentrale Datenbank, versorgt das Fahrzeug mit einem Fahrtziel und einer geplanten Route, und bekannte Straßenterrain-Elementdaten 130 werden über den Fahrer, eine Datenbasis oder einen Datenhändler, wie oben beschrieben, erreicht. Beispielhafte Ausführungsformen sehen für den Fahrer vor, Fahrzeugparameter 110 und Präferenzen, wie sich das Fahrzeug auf der Route verhalten sollte, einzugeben. Alternativ oder in Verbindung mit der Eingabe des Fahrers können Fahrzeugparameter durch eine Datenbasis, welche die Fahrzeuginformation enthält, bereitgestellt werden. Ferner können Straßenterrain-Elementdaten 130, wie dem Routenbeschaffenheitsgrad 234, Geschwindigkeitsbegrenzungsänderungen 231 und die Tankstellen 233 vorzeitig erhalten werden, um eine Momentaufnahme der gesamten Route in Offline bereitzustellen. Die Daten werden dann in einer ersten Offline-Abschätzung verarbeitet, um eine Schätzung des Kraftstoffbedarfs zusammen mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitsprofilvektor, der die Routengeschwindigkeiten und die Routenbeschaffenheitsvektoren aufweist, welche Routenbeschaffenheitsprofile umfassen, bereitzustellen. Im Allgemeinen wird die Offline-Initialisierung der Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenlegung vor oder zu Beginn einer Fahrt durchgeführt. Alternativ oder zusätzlich kann die Offline-Initialisierung zu jedem beliebigen Punkt der Route, nachdem das Fahrzeug unterwegs ist, durchgeführt werden. Eine derartige Fähigkeit ist bequem, wenn erwünscht wird, eine verzögerte Initialisierung oder System-Nachjustierung oder eine Rückstart/Rückinitialisierung durchzuführen. Beispielhafte Ausführungsformen können eine Gewichtungsfunktion anwenden durch Bestimmen einer optimalen Geschwindigkeit unter Berücksichtigung von Fahrzeugbetriebskräften während Berganstiegs- und Berabfallsabschnitten der Route. Eingaben zu dem Kraftstoffquantitäts-Managementsystem 100 des Fahrzeugs können durch ein Eingabesignalverarbeitungsmodul (nicht gezeigt) empfangen werden, das Daten verarbeitet, um von dem Kraftstoffquantitäts-Managementmodul 105 des Fahrzeugs genutzt zu werden. Zum Beispiel kann das Eingabeverarbeitungsmodul Daten in unterschiedliche Einheiten, Filterrauschen, verkürzte Vektoren, usw. übersetzen.
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Die Offline-Abschätzung verwendet eine Darstellung des Fahrzeugs, die in beispielhaften Ausführungsformen eine Standardfahrzeugmodellierung verwendet, die dem Fachmann bekannt ist. Eine Durchführung verwendet ein Modell, bei dem der Kraftstoffverbrauch auf einer gegebenen Route durch eine differentialalgebraische Beziehung beschrieben wird, welches eine Funktion unter anderem der Fahrzeugbeweglichkeit ist, das bedeutet eine Funktion der Geschwindigkeit und der Beschleunigung, des Gangs, des Routenbeschaffenheitsgrads, des Fahrzeugantriebsstrang und der Motorparameter, wie es oben beschrieben ist. Beispielhafte Ausführungsformen sehen für ein Fahrzeugmodell vor, eine Fahrzeuggeschwindigkeit als eine Funktion des Ortes auf der Route und des Straßenbeschaffenheitsgrads zu identifizieren, um einen Kraftstoffverbrauch und die Kosten abzuschätzen. Zusätzlich zu dem Kraftstoff und den Kraftstoffkosten können die Fahrzeuggarantie, die Instandsetzung, die Wartung und Abnutzung, usw. umfasst werden. Somit können beispielhafte Ausführungsformen jede Kombination oder alle diese Kostenkomponenten berücksichtigen und den Fahrer mit einer Abschätzung des Kraftstoffs relativ zu der Kombination aller Kosten versehen. Beispielhafte Ausführungsformen bewerten den Kraftstoffverbrauch relativ zu der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit und dem Schaltzustand bei gleichzeitiger Bewertung der Motorkenndaten, wie oben beschrieben.
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Die Leistung, die von einem Fahrzeug gefordert wird, ist eine Funktion hauptsächlich der Fahrzeugbetriebsbedingungen, die unter anderem Fahrzeugmasse, Fahrzeuggeschwindigkeit, Rollwiderstand und Transmissionsgang, gekoppelt mit den augenblicklichen Straßenbedingungen (Straßenbeschaffenheit, Höhenlage, Widerstand, Windgeschwindigkeit, Luftdichte, usw.), umfassen. Wenn zum Beispiel entweder die Geschwindigkeit oder der Beschaffenheitsgrad fällt/abnimmt beim Fahren bei niedrigerer Geschwindigkeit oder durch Bergabfahren, wird weniger Leistung für das Fahrzeug zum Durchfahren einer gegebenen Distanz gefordert. Um Systemineffektivitäten zu berücksichtigen, kann die Leistung in ein Motordrehmoment übertragen werden und das Fahrzeugsystem der Gänge überträgt die Fahrzeuggeschwindigkeit auf die Motorgeschwindigkeit, wie es für den Fachmann bekannt ist. Beispielhafte Ausführungsformen für Motorkraftstoffdaten werden durch eine Motorkraftstoffkennlinienfeld umsetzungstabelle (LUT) 217, 420 geliefert, die Motorkraftstoffdaten enthält, welche zum Beispiel von Motoreigenschaftsmessungen unter unterschiedlichen Geschwindigkeits/Drehmoments- und Beschaffenheitskombinationen in Bezug auf den Kraftstoffverbrauch erhalten werden. Das Motorkraftstoffkennfeld LUT wird Offline kalibriert und enthält die Beziehung zwischen Motordrehmoment, Motorgeschwindigkeit, Beschaffenheitsgrad und Motorkraftstoffversorgung. Wenn das Antriebsstrangsystem des Fahrzeugs bekannt ist, wie beispielsweise das Transmissionsverhältnis, die Gangschaltübersetzung, die Transmissionssystemverluste, usw. kann die Motorgeschwindigkeit und das Drehmoment in Fahrzeuggeschwindigkeit und Transmissionsgang bei einem bestimmten Beschaffenheitsgrad konvertiert werden. Somit kann ein Motorkraftstoffkennfeld LUT von einem Motorreibungsverlustskennfeld LUT erhalten werden. Alternativ können eine Fahrzeuggeschwindigkeit und Beschaffenheitsgrad basierend auf einem Kennfeld durch ein Fahren des gegebenen Fahrzeugs bei festgelegten Geschwindigkeiten auf konstantem Beschaffenheitsgrad erhalten werden, wie sie durch entweder eine gesteuerte herstellungsähnliche Chassis-Dynamotestzelle oder durch Simulation der Beschaffenheit einer Straße mit niedrigem Beschaffenheitsgrad unter Verwendung eines programmierbaren zugdynamischen Anhängers bereitgestellt werden. Getrennte Motorkraftstoffdaten stehen für Bedingungen zur Verfügung, wenn eine Motorbremse eingeschaltet wird oder wenn eine Motorbremse abgeschaltet wird. Somit kann bei bekanntem Leistungsbedarf, bekannter Fahrzeuggeschwindigkeit und Transmissionsschaltung, wenn sie mit der Motorgeschwindigkeit und dem Drehmoment gekoppelt werden, ein besonderer Punkt eines Motorkennfelds identifiziert werden.
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Eine Änderung des Motorgeschwindigkeitsortes auf dem Motorkennfeld erfordert eine Änderung des Motordrehmoments, um die gleiche Ausgangsleistung zu erzielen. Und für einen gegebenen Punkt auf dem Motorkennfeld wird eine bestimmte Kraftstoffmenge gefordert. Somit variiert durch Ändern der Motorgeschwindigkeit und des Drehmomentpunktes die benötigte Kraftstoffmenge, um die gleiche Ausgangsleistung bereitzustellen. Durch Erkennen oder Bestimmen des gewünschten Ortes auf dem Motorkennfeld, das den Kraftstoff für eine vorgegebene Leistungsanforderung minimiert, kann eine gleichwertige Fahrzeuggeschwindigkeitswahl rückgerechnet werden. Entsprechend kann eine Abschätzung des Kraftstoffverbrauchs durch Überqueren des Motorkennfeldes realisiert werden, um die geeignete Motorgeschwindigkeit und Drehmomentkombination zu finden, um den Leistungsbedarf und Kraftstoffverbrauch zu erfüllen.
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Während der Fahrt sind die vorgeplanten Routen Betriebsänderungen unterworfen, wie Straßenbedingungen, Wetter, Verkehr und anderen unvorhersehbaren Situationen, die auftreten und eine Routenabweichung erfordern. Derartige Abweichungen verursachen Fehler in der Offline-Abschätzung, die während der Systeminitialisierung im Verfahrensschritt 300 (oder sonst wo) durchgeführt werden. Abweichungen, welche die Fahrzeuggeschwindigkeit sowie die Verkehrsmodelle betreffen, sind Beschränkungsbedingungen, die betrieblich ähnlich einem Geschwindigkeitsbeschränkungszwang sind. Um außergewöhnliche Abweichungen und andere Bedingungen, die in Echtzeit auftreten können, zu berücksichtigen, verwendet das Kraftstoffquantitäts-Managementmodul 105 des Fahrzeugs einen Online-Feinabschätzungsprozess, wobei eine beispielhafte Ausführungsform davon nun folgt. Wenn das Fahrzeug unterwegs ist, wird die Routeninformation über das Fahrzeugüberwachungs- und Positionierungssystem, wie eine GPS-Einheit 131, erhalten und/oder durch den Fahrer bereitgestellt. Eine derartige Routeninformationen bestätigt Daten, die vorher erhalten wurden entsprechend der geplanten Route während der Offline-Abschätzung (Schritt 300), und stellt eine Basis für Korrekturen während ungeplanter Routenabweichungen, wenn die Route befahren wird, bereit. Beispielhafte Ausführungsformen stellen Geschwindigkeitsbegrenzungen und Straßenterraindaten, die durch Datenhändler geliefert werden, wie zum Beispiel E-HorizonTM- und NAVTEQ TrafficTM-Systeme, wie oben beschrieben bereit.
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Wenn die Route durchfahren wird, überprüft das Kraftstoffquantitäts-Managementsystem 100 des Fahrzeugs Daten innerhalb der Grenze des vorausschauenden Fensters, welches durch eine diskrete Distanz definiert ist. Bei jedem Auftreten eines Vorschaufensters wird die Online-Abschätzung durchgeführt. Wie oben erörtert, sehen beispielhafte Ausführungsformen Betriebsbedingungsdaten und Routenterraindaten vor, dynamisch in Echtzeit durch die „Vorschau” oder die vorausschauenden Fenster einer diskreten Distanz, wie zum Beispiel 2 Meilen, zu erreichen. Durch Erreichen der Betriebsbedingungsdaten und der Routenterraindaten in diskreten Segmenten, wenn das Fahrzeug entlang einer Distanzeinheit bewegt wird, werden informelle Daten erreicht und das System aktualisiert, um unter anderem die Abweichungen von der Offline-Abschätzung zu korrigieren. Die Größe oder die Distanz des Vorschaufensters kann für ein Standardintervall oder durch Anpassung durch den Fahrer eingestellt werden. Die Fenstergröße wird basierend auf der gewünschten Datenauflösung und der durchgeführten Geschwindigkeit ausgewählt. Beispielhafte Ausführungsformen sehen für eine Datenakquisition während der Offline-Abschätzung vor, eine grobe Distanzauflösung zu betreiben, zum Beispiel 0,5 Meilen, wobei die Datenakquisition während der Online Abschätzung eine hohe Auflösung durchführt, zum Beispiel 0,5 Meilen, innerhalb des definierten vorausschauenden Fensters.
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Während eines Online-Abschätzungs-„Vorausschau”-Fensters werden Daten, die auf einen augenblicklichen Kraftstoffpegel hinweisen, von einem Kraftstoffsensor des Fahrzeugs im Verfahrensschritt 230 erhalten. Der Fahrzeugkraftstoffsensor hält Daten bereit, die auf einen Kraftstoffpegel für das CEM-Modul 101 hinweisen und ist für das Modul 105 über das Netzwerk 104 verfügbar. Diese Daten werden für eine Anzeige an den Fahrer angepasst und in Echtzeit über die Anzeige 107 als ein Tankpegelwert oder als ein Kraftstoffquantitätswert, z. B. in Gallonen, übertragen. Auch während des Online-Abschätzungs-„Vorschau”-Fensters wird auf Daten, die auf die augenblicklichen Fahrzeugbetriebsbedingungen hinweisen, im Schritt 330 zugegriffen. Augenblickliche Fahrzeugbetriebsbedingungen umfassen, zusätzlich zu der Fahrtzeit, die augenblickliche Fahrzeuggeschwindigkeit, das niedrigere Fahrzeuggeschwindigkeitsziel, die obere Geschwindigkeitsgrenze und die augenblickliche Transmissionsschaltung. Beispielhafte Ausführungsformen sehen für die augenblickliche Fahrzeuggeschwindigkeit vor, von der Instrumentierung des Fahrzeugs erhalten zu werden, wie zum Beispiel einem Geschwindigkeitsmesser und/oder einer Positionsanzeige, wie eine GPS-Einheit 131, was ein Maß der Änderung relativ zur Position über der Zeit zur Verfügung stellt. Auf Daten, die auf Straßenterrainelementen hinweisen, wird im Schritt 340 zugegriffen. Straßenterrainelemente umfassen, Geschwindigkeitsbeschränkungsänderungen, Ausweichstellen, Tankstellen, Straßenbeschaffenheitsgrad, Luftdichte, Fahrzeugposition oder Orte (geographische/GPS-Koordinaten), Höhenlagen und Verkehrsstau, sind aber nicht darauf beschränkt. Auf Daten, die auf vorbestimmte Fahrzeugparameter hinweisen, wird ebenfalls im Schritt 350 zugegriffen. Vorbestimmte Fahrzeugparameter umfassen, Fahrzeugmasse, Fahrzeugwiderstand, Fahrzeugrollwiderstand, Reifendurchmesser, Frontfläche des Fahrzeugs, Drehmomentverlust des Antriebsstrangs, Fahrzeugtankfassungsvermögen und Motorreibverluste, sind aber nicht darauf beschränkt. Daten, die auf Straßenterrainelemente, vorbestimmte Fahrzeugparameter und Fahrereingabe hinweisen, werden hauptsächlich während der Systeminitialisierung im Schritt 300 erhalten, können aber auch aktualisiert oder geändert werden zu jeder Zeit während des Betriebs oder über ein Kommunikationsnetzwerk, wie zum Beispiel durch drahtlose Funkübertragung, und während einer Online-Abschätzung. Die Daten werden kontinuierlich durch die System- 100 Komponenten geliefert und auf sie wenn nötig zugegriffen, wie oben beschrieben.
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Die Ausgänge des Kraftstoffquantitäts-Managementmoduls 105 des Fahrzeugs umfassen Tankstellen 250, Kraftstoffmenge 260, Frachteffizienzverbesserung 270 und Verlustzeiten 280, welche die Menge an Zeit ist, die für die Tankstopps, die entlang der Route durchgeführt werden, erforderlich ist. Beispielhafte Ausführungsformen sehen für einen oder mehrere dieser Ausgänge vor, die zu dem Fahrzeugfahrer über die Anzeige 107 übertragen werden, um zu informieren und eine Aktion durch den Fahrer zu erleichtern. Die Anzeige 107 kann eine Touch-Screen-Schnittstelle zur bequemen Dateneingabe sein und unter anderem angepasst sein, um die Fahrzeugbetriebsbedingungen anzuzeigen. Beispielhafte Ausführungsformen stellen Empfehlungen zur Durchführung spezieller Tankstellenstopps entlang der Route dem Fahrer zur Verfügung.
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Während einer Online-Abschätzung wird das Modul 105 eine zweite Kraftstoffabschätzung unter Verwendung verfeinerter Daten, die innerhalb eines vorausschauenden Fensters zur Verfügung stehen, durchführen. Die zweite Kraftstoffabschätzung umfasst eine Identifikation von Stationsorten mit höherer Auflösung als sie während der Systeminitialisierung zur Verfügung steht. Somit kann das Modul 105 die Distanz zu Tankstellen relativ zu der augenblicklichen Position des Fahrzeugs im Schritt 360 mit hoher Genauigkeit bestimmen. Das Modul 105 bestimmt auch ein Maß des verbliebenen Kraftstoffs in dem Fahrzeugtank, das durch Bedingungen wie der Zeit bis zum Entleeren, der Distanz, der Fahrt bis zum Entleeren, im Schritt 370, sowie als Kraftstoffreserve ausgedrückt werden kann. Beispielhafte Ausführungsformen sehen für das Maß des verbliebenen Kraftstoffs und die Tankstellen vor, dass sie durch die Anzeige 107 zu ünrttragen sind und dem Fahrer mit dem Schritt 380 zu präsentieren sind. Das Modul 105 prüft ein Vollenden der Route in Schritt 390 und, wenn sie vollendet ist, beendet es den Zyklus. Wenn die Route nicht vollendet ist, dann sucht das Modul 105 nach einer Tankstelle in Schritt 395. Wenn das Fahrzeug nicht an einer Tankstelle ist, greift das Modul 105 auf den Kraftstoffsensor zurückt und erneuert den Abschätzungsprozess. Wie oben beschrieben, kann der Abschätzungsprozess für den Kraftstoffverbrauch, der entlang der Punkte auf der Route benötigt wird, mittels eines Durchquerens des Motorkennfeldes realisiert werden, um die geeignete Motorgeschwindigkeit und Drehmomentkombination zu finden, die den Leistungsbedarf und den Kraftstoffverbrauch erfüllt. Wenn das Fahrzeug auf einer Tankstelle ist, kann durch den Vorteil der verbesserten Genauigkeit, die durch die zweite Kraftstoffabschätzung des Moduls 105 bereitgestellt wird, die empfohlene Quantität an Kraftstoff entsprechend der Ladeoptimierungsbestimmungen während der Offline-Initialisierung hinzugefügt werden. Die Quantität des Kraftstoffs, der hinzuzufügen ist, wird durch die Anzeige 107 übertragen, um den Fahrer im Schritt 398 zu informieren. Nach der Betankung startet das System erneut und beginnt die Abschätzungsbestimmungen für den nächsten Abschnitt der Route. Dieser Prozess wird fortgesetzt bis das Fahrzeug das Ende der Route erreicht. Deshalb umfasst die Online-Abschätzung eine Serie von Abschätzungen oder Bestimmungen, in denen die Kraftstoffquantität während der gesamten Fahrt entlang der Route, sowie eine Verfeinerung der Tankstellenstopps bestimmt und angepasst wird. Auf diese Weise werden die Fahrer die optimalen Tankstellenstopps und die Menge an Kraftstoff, die hinzuzufügen ist, um das Fahrzeuggewicht, die Kraftstoffökonomie und die Frachteffizienz zu stabilisieren, erkennen.
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Beispielhafte Ausführungsformen stellen ein System bereit, das für ein Kraftstoffquantitätsmanagement eines Fahrzeugs angepasst ist. Das System umfasst ein Fahrereingabemodul, das Daten enthält, die auf mindestens eine Fahrereingabe hinweisen, wobei die mindestens eine Fahrereingabe mindestens eine Eingabe zu Treibstoffkosten, Fahrtzeit, Routenbeginn und Endpunkte, um eine Route zu definieren, maximale Fahrzeuggeschwindigkeit, Anzahl der Tankstopps und gewünschte Kraftstoffreserve umfasst. Das System umfasst weiterhin ein Fahrzeugparametermodul, das Daten enthält, die mindestens auf einen bestimmten Fahrzeugparameter hinweisen, wobei der mindestens eine bestimmte Fahrzeugparameter mindestens ein Parameter der der Gruppe: Fahrzeugmasse, Fahrzeugluftwiderstand, Fahrzeugrollwiderstand, Reifenumfang, Frontfläche des Fahrzeugs, Drehmomentverlust des Antriebsstrangs, Fahrzeugtankfassungsvermögen, Motorreibungsverlust umfasst. Das System umfasst auch ein Straßenterrainelementmodul, das Daten enthält, die auf mindestens ein Straßenterrainelement hinweisen, wobei das mindestens eine Straßenterrainelement mindestens ein Element aus der Gruppe: Geschwindigkeitsbegrenzungsänderungen, Ausweichstellen, Tankstellen, Straßenbeschaffenheitsgrad, Luftdichte, Position, Höhenlage und Verkehrsstau umfasst. Das System umfasst zusätzlich ein Fahrzeugbetriebsbedingungsmodul, das Daten enthält, die mindestens auf die augenblickliche Fahrzeuggeschwindigkeit hinweisen. Das System umfasst auch ein Kraftstoffquantitäts-Managementmodul eines Fahrzeugs, das angepasst ist, um eine erste Kraftstoffabschätzung durchzuführen, um eine vorläufige Routenkraftstoffquantität zu bestimmen, basierend auf dem Routenbeschaffenheitsgrad und den Geschwindigkeitsprofilvektoren, die vorbestimmten Fahrzeugparameterdaten, die Straßenterraindaten und die Fahrereingabedaten; um eine erste Kraftstoffquantität zu bestimmen, um das Frachtgewicht basierend auf der ersten Kraftstoffabschätzung und der Fahrereingabedaten zu optimieren; und um eine zweite Kraftstoffabschätzung durchzuführen, um mindestens einen empfohlenen Tankstellenstopp und mindestens eine empfohlene Kraftstoffmenge zu bestimmen.
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Beispielhafte Ausführungsformen stellen ein System und ein Verfahren für ein Kraftstoffquantitätsmanagement eines Fahrzeugs bereit, das in einer computerprogrammierbaren Software und in einem computerlesbaren Medium gespeichert ist. Eine derartige Ausführungsform würde ein computerlesbares Speichermedium aufweisen, das mit computerausführbaren Instruktionen kodiert ist, welches, wenn es durch einen Prozessor ausgeführt wird, das Verfahren für das Kraftstoffquantitätsmanagement eines Fahrzeugs wie oben offengelegt durchführt. Auch sind viele Aspekte der Offenlegung in Form von Sequenzen von Aktionen beschrieben, um sie durch Elemente eines Computersystems oder einer anderen Hardware durchzuführen, die in der Lage sind, programmierte Instruktionen durchzuführen. Es ist erkennbar, dass in jedem der Ausführungsformen unterschiedliche Aktionen durch spezielle Schaltungen (z. B. diskrete Logikgatter, die verbunden sind, um spezielle Funktionen durchzuführen), durch Programminstruktionen (Software), sowie Programmmodule durchgeführt werden können, die durch einen oder mehrere Prozessoren oder durch eine Kombination von beidem ausgeführt werden. Darüber hinaus kann die Offenlegung zusätzlich betrachtet werden, um innerhalb irgendeiner Form eines computerlesbaren Trägers enthalten zu sein, wie in einem Festkörperspeicher, einer magnetischen Diskette oder einer optischen Scheibe, die einen geeigneten Satz von Computerinstruktionen umfasst, sowie Programmmodule und Datenstrukturen, die einen Prozessor veranlassen, die hierin beschriebene Technik auszuführen. Ein computerlesbares Medium kann folgendes umfassen: eine elektrische Verbindung, die eine oder mehrere Leitungen hat, magnetische Diskettenspeicher, magnetische Kassetten, magnetische Bänder oder andere magnetische Speichergeräte, eine tragbare Computerdiskette, einen RAM (random access memory), einen ROM (read-only memory,), einen EPROM oder Flash-Speicher (erasable programmable read-only memory,) oder irgendein anderes Medium, das in der Lage ist, Informationen zu speichern. Es sollte angemerkt werden, dass das System der vorliegenden Offenlegung dargestellt und hierin erörtert ist, indem es unterschiedliche Module und Einheiten aufweist, welche besondere Funktionen durchführen. Es sollte weiterhin verständlich sein, dass diese Module und Einheiten basierend auf ihrer Funktion zum Zwecke der Klarheit nur schematisch dargestellt sind und nicht notwendigerweise spezifische Hardware oder Software repräsentieren. In diesem Hinblick können diese Module, Einheiten und andere Komponenten hardware- und/oder softwareimplementiert sein, um im Wesentlichen ihre besonderen Funktionen, die hierin erklärt sind, durchzuführen. Die unterschiedlichen Funktionen der unterschiedlichen Komponenten können kombiniert oder getrennt als Hardware- und/oder Software-Module in irgendeiner Weise durchgeführt werden und können getrennt oder in Kombination genutzt werden. Somit können die unterschiedlichen Aspekte der Offenlegung in unterschiedlichen Formen ausgeführt werden, wobei all diese Formen innerhalb des Rahmens der Offenlegung betrachtet werden können.
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Während unterschiedliche Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenlegung gezeigt und beschrieben wurden, ist es verständlich, dass die Offenlegung nicht darauf beschränkt ist. Weiterhin kann die vorliegende Offenlegung durch den Fachmann geändert, modifiziert und angewendet werden. Deshalb ist diese Offenlegung nicht auf die Details, die vorher gezeigt und beschrieben wurden, beschränkt, sondern schließt alle Änderungen und Modifikationen mit ein.