本發(fā)明適用于交通工具能量管理系統(tǒng)的領(lǐng)域。更具體來說，本發(fā)明允許飛行員或駕駛員在行程期間計劃和調(diào)節(jié)他/她的活動。

背景技術(shù)：

利用一個或多個燃料發(fā)動機提供動力的陸地的、航海的和航空的交通工具幾乎從一開始就已配備有計量器，以向它們的駕駛員/飛行員顯示(多個)油箱中的燃料的水平的指示。長久以來，確保交通工具具有足夠的燃料來執(zhí)行其行駛計劃留給駕駛員/飛行員來決定。當然，這個任務(wù)對于飛機來說更加關(guān)鍵，因為飛行中的燃料補給局限于轟炸機或戰(zhàn)斗機。關(guān)于可用燃料所允許的飛行時間/距離(即，持續(xù)時間或自主性)的信息已經(jīng)在儀表盤或駕駛艙顯示單元上被長時間提供給飛行員。對于路線和飛行參數(shù)不會經(jīng)歷大量變化(除了也可以至少短期預(yù)測的氣象條件以外)的商務(wù)客機，預(yù)測不會太難。

該技術(shù)還可用于機動車輛上，雖然對車輛將能夠在路線上行駛的范圍的準確預(yù)測更加困難，因為瞬時能量消耗將大量顯著地取決于將要行駛的道路的概況、交通狀況和駕駛風(fēng)格。

當由電力發(fā)動機為汽車提供動力時，能夠向汽車的駕駛員提供可靠的持續(xù)時間的預(yù)測已經(jīng)成為重要得多的問題。這是因為這些交通工具的自主性仍然相當?shù)停潆娬镜拿芏韧瑯酉喈數(shù)?，而再充電所需要的時間相當高。顯著地，通過使用可以從汽車導(dǎo)航系統(tǒng)獲得的信息來考慮對這類問題的解決方案。由具有n°US 8,594,918的美國專利公開了這種解決方案的示例。但是由該文件公開的系統(tǒng)并不允許駕駛員容易地計劃具有多個活動的行程，這些活動可以或多或少是關(guān)鍵的或者具有較高或較低的優(yōu)先級，并且用于在準備階段或途中執(zhí)行用于能夠?qū)ψ罴芽稍试S的行程計劃作出最佳明智的決定的“如果……將會怎樣”的模擬。

另外，現(xiàn)在開發(fā)了電動飛機，并且能量管理在安全上變得更為關(guān)鍵，而飛行員將仍然對現(xiàn)有的安全參數(shù)不知所措。在航空電子學(xué)領(lǐng)域中，能量管理還因此對于改變能量管理的范例變得越發(fā)重要并且使其更加基于活動，從而使飛行員可以容易地確定他或她可以決定在飛機的剩余自主性內(nèi)在他/她的飛行計劃中安全執(zhí)行的活動。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的三個改進。

通過向交通工具線路管理系統(tǒng)提供將能量資源分配給交通工具的活動、監(jiān)控并適應(yīng)活動計劃并且共同顯示預(yù)測分配和實際分配的能力來實現(xiàn)該目標。

為此目的，本發(fā)明公開了一種交通工具路線管理系統(tǒng)，包括：A)用戶輸入接口，所述用戶輸入接口被配置為允許用戶輸入具有多個航路點的路線，所述航路點限定區(qū)段，每個區(qū)段均與活動和能量消耗模式相關(guān)聯(lián)；B)多個傳感器，所述多個傳感器被配置為實時地提供交通工具相對于路線的位置、剩余能量的量和對影響瞬時能量消耗的變量的測量結(jié)果；C)計算單元，所述計算單元被配置為：ⅰ)基于交通工具的特征、區(qū)段的特征、以及通過用戶與區(qū)段相關(guān)聯(lián)的能量消耗模式，來將所預(yù)測的能量消耗與路線中的每個區(qū)段相關(guān)聯(lián)；ⅱ)計算路線的所預(yù)測的總能量消耗；ⅲ)基于來自多個傳感器的輸出來調(diào)節(jié)與路線中的每個區(qū)段相關(guān)聯(lián)的所預(yù)測的能量消耗和路線的總能量消耗；D)顯示單元，所述顯示單元被配置為向用戶呈現(xiàn)計算單元的輸出和多個傳感器中的一些傳感器的輸出；其中，所述顯示單元還被配置為以圖形方式來按活動向用戶呈現(xiàn)路線的所預(yù)測的總能量消耗。

有利地，計算單元還被配置為按活動來模擬輸入修改對活動的路線的所預(yù)測的總能量消耗的影響。

有利地，用戶輸入接口包括鍵盤、按鈕、方向盤、踏板、鼠標、球、操縱桿、顯示單元上的觸覺區(qū)、聲音接口中的一項或多項。

有利地，用于輸入能量消耗模式的用戶輸入接口是按鈕、方向盤、踏板、鼠標、球、操縱桿中的一項或多項。

有利地，能量消耗模式是分立的值。

有利地，能量消耗模式是連續(xù)的值和半連續(xù)的值的其中之一。

有利地，與區(qū)段相關(guān)聯(lián)的能量消耗模式和活動的至少其中之一具有默認值。

有利地，多個傳感器包括GNSS接收器。

有利地，計算單元還被配置為使用用戶或另一用戶的先前通過交通工具所行駛的路線的歷史記錄作為輸入。

有利地，顯示單元包括兩個計量器，一個計量器用于顯示關(guān)于預(yù)設(shè)功率和瞬時功率的信息，并且另一個計量器用于顯示關(guān)于能量消耗的信息。

有利地，計算單元還被配置為對一系列活動的花費預(yù)算的分配進行模擬，其中，所述花費預(yù)算是能量、時間和范圍的加權(quán)組合。

有利地，交通工具是機動車輛。

有利地，區(qū)段的所預(yù)測的能量消耗取決于區(qū)段的垂直輪廓、區(qū)段上的當前交通狀況、區(qū)段上的所預(yù)測的交通狀況、用戶的駕駛風(fēng)格的至少其中之一。

有利地，計算單元還被配置為計算路線上的每個燃料補給站處的剩余的自主性和路線的考慮燃料補給時間的行駛時間。

有利地，計算單元考慮交通工具的使用年限、交通工具的維護狀態(tài)、路線上的道路的使用年限、道路的維護狀態(tài)的至少其中之一。

有利地，交通工具是飛行交通工具。

有利地，用戶輸入接口是飛行交通工具的飛行管理系統(tǒng)的接口。

有利地，在包括滑行、爬升、巡航、練習(xí)、下降、進場、著陸、以及改道的列表中對區(qū)段上的活動進行選擇。

有利地，多個傳感器包括風(fēng)速計和溫度傳感器。

有利地，計算單元考慮所預(yù)測的風(fēng)、所預(yù)測的溫度、實際的風(fēng)和實際的溫度的至少其中之一來計算區(qū)段上的所預(yù)測的能量消耗和實際能量消耗。

本發(fā)明還公開了一種用于管理交通工具的路線的方法，所述方法包括：A)在用戶輸入接口中使用戶輸入具有多個航路點的路線，所述航路點限定區(qū)段，每個區(qū)段均與活動和能量消耗模式相關(guān)聯(lián)；B)從多個傳感器實時地采集交通工具相對于路線的位置、剩余能量的量以及影響瞬時能量消耗的變量的測量結(jié)果；C)使計算單元進行：ⅰ)基于交通工具的特征、區(qū)段的特征以及通過用戶與區(qū)段相關(guān)聯(lián)的能量消耗模式，來將所預(yù)測的能量消耗與路線中的每個區(qū)段相關(guān)聯(lián)；ⅱ)計算路線的所預(yù)測的總能量消耗；ⅲ)基于來自多個傳感器的輸出來調(diào)節(jié)與路線中的每個區(qū)段相關(guān)聯(lián)的所預(yù)測的能量消耗和路線的總能量消耗；(D)在顯示單元上向用戶呈現(xiàn)計算單元的輸出和多個傳感器中的一些傳感器的輸出；其中，呈現(xiàn)包括以圖形方式向用戶呈現(xiàn)活動的路線的所預(yù)測的總能量消耗。

本發(fā)明還公開了一種用于在計算機上被執(zhí)行時管理交通工具的路線的計算機程序，包括：A)用戶輸入接口部件，所述用戶輸入接口部件被配置為允許用戶輸入具有多個航路點的路線，所述航路點限定區(qū)段，每個區(qū)段均與活動和能量消耗模式相關(guān)聯(lián)；B)傳感器處理指令，所述傳感器處理指令被配置為從多個傳感器實時地采集交通工具相對于路線的位置、剩余能量的量以及影響瞬時能量消耗的變量的測量結(jié)果；C)數(shù)據(jù)處理指令，所述數(shù)據(jù)處理指令被配置為：ⅰ)基于交通工具的特征、區(qū)段的特征以及通過用戶與區(qū)段相關(guān)聯(lián)的能量消耗模式，來將所預(yù)測的能量消耗與路線中的每個區(qū)段相關(guān)聯(lián)；ⅱ)計算路線的所預(yù)測的總能量消耗；ⅲ)基于來自多個傳感器的輸出來調(diào)節(jié)與路線中的每個區(qū)段相關(guān)聯(lián)的所預(yù)測的能量消耗和路線的總能量消耗；D)呈現(xiàn)部件，所述呈現(xiàn)部件被配置為在顯示單元上向用戶呈現(xiàn)數(shù)據(jù)處理指令的輸出和多個傳感器中的一些傳感器的輸出；其中，所述呈現(xiàn)部件還被配置為以圖形方式向用戶呈現(xiàn)活動的路線的所預(yù)測的總能量消耗。

本發(fā)明還公開了一種交通工具路線管理單元，包括：A)到用戶輸入接口的接口，所述用戶輸入接口被配置為允許用戶輸入具有多個航路點的路線，所述航路點限定區(qū)段，每個區(qū)段均與活動和能量消耗模式相關(guān)聯(lián)；B)到多個傳感器的接口，所述多個傳感器被配置為實時地提供交通工具相對于路線的位置、剩余能量的量以及影響瞬時能量消耗的變量的測量結(jié)果；C)計算單元，所述計算單元被配置為：ⅰ)基于交通工具的特征、區(qū)段的特征以及通過用戶與區(qū)段相關(guān)聯(lián)的能量消耗模式，來將所預(yù)測的能量消耗與路線中的每個區(qū)段相關(guān)聯(lián)；ⅱ)計算路線的所預(yù)測的總能量消耗；ⅲ)基于來自多個傳感器的輸出來調(diào)節(jié)與路線中的每個區(qū)段相關(guān)聯(lián)的所預(yù)測的能量消耗和路線的總能量消耗；D)到顯示單元的接口，所述顯示單元被配置為向用戶呈現(xiàn)計算單元的輸出、多個傳感器中的一些傳感器的輸出以及活動的路線的所預(yù)測的總能量消耗的圖形視圖。

由于本發(fā)明，極大地減輕了對于駕駛員/飛行員的能量管理的心理負擔。本發(fā)明允許駕駛員/飛行員更好地預(yù)期能量的消耗的進展并且因此更精確地決定他/她的動作過程。另外，可以實現(xiàn)對能量的更有效地使用，因為可以由用戶來區(qū)分分配活動的能量的分配的優(yōu)先次序的規(guī)則。對于私人汽車，該特征可以由駕駛員使用以優(yōu)化他/她的日常旅程、節(jié)省時間和/或金錢并有助于生態(tài)占用空間的密閉。對于商業(yè)和公共運輸交通工具，本發(fā)明給駕駛員和交通工具隊伍管理者帶來了減少故障時間的能力，即，用于確保以優(yōu)化的方式來分配的時間/范圍/能量預(yù)算。

附圖說明

根據(jù)對各個實施例和對以下附圖的描述，將更好地理解本發(fā)明并且本發(fā)明的各個特征和優(yōu)點將變得顯而易見：

圖1a和圖1b表示具有能量管理指示的現(xiàn)有技術(shù)的兩個汽車儀表盤；

圖2a和圖2b表示具有能量管理指示的現(xiàn)有技術(shù)的兩個飛機顯示器；

圖3表示現(xiàn)有技術(shù)的公開內(nèi)容中的具有所計劃的路線的指示的汽車儀表盤；

圖4a表示典型的航線飛行軌跡，并且圖4b表示典型的訓(xùn)練飛行軌跡；

圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的具有對交通工具的一組活動進行未來能量消耗的分配的能量計量器；

圖6表示本發(fā)明在不同類型的交通工具中的多個實施例中的交通工具能量管理系統(tǒng)的功能性架構(gòu)；

圖7表示本發(fā)明在機動車輛中的多個實施例中的交通工具能量管理系統(tǒng)的功能性架構(gòu)；

圖8a至圖8d表示具有采用不同構(gòu)造的能量計量器的汽車導(dǎo)航顯示器；

圖9表示本發(fā)明在宇航飛行器中的多個實施例中的交通工具能量管理系統(tǒng)的功能性架構(gòu)；

圖10表示具有本發(fā)明的實施例的駕駛艙顯示單元；

圖11表示圖5的與典型的訓(xùn)練飛行的活動相匹配的計量器；

圖12表示圖11的具有不同能量消耗模式的計量器。

具體實施方式

圖1a和圖1b表示具有能量管理指示的現(xiàn)有技術(shù)的兩個汽車儀表盤。

關(guān)于附圖給出了對Tesla^TM的認可：儀表盤是其S型電動汽車的儀表盤。

圖1a僅顯示了一個能量消耗信息，其為額定范圍，即，對可以在由汽車制造商設(shè)置的消耗速率下達到的范圍的專有定義。

圖1b給出了根據(jù)兩個不同的初始值的具體信息和詳細信息：離初始值的距離；所消耗的總能量(以kWh為單位)；所消耗的平均能量(以kWh/mi為單位)。

這些儀表盤看上去很好，但是從操作協(xié)助的角度，它們通常不會為駕駛員帶來比可能作為全負荷的比率的剩余能量的量(對于燃料動力的交通工具以升為單位，或者對于電動交通工具以kWh為單位)、以及可以利用該剩余能量行駛的總距離更多的信息。

當提供該最終信息時，通常作出對消耗的假設(shè)(例如，在時間窗口上計算當前消耗的平均值)，但是該假設(shè)是要暗示的，這使得信息對駕駛員沒有太大用處。

另外，旅程的類型(低地或高地)和交通工具前方的交通狀況并未被整合到這種類型的計算中。因此，所給出的信息可能是非常誤導(dǎo)性的，因為這兩個因素將顯著影響功率消耗。

在配備有接收交通信息的導(dǎo)航系統(tǒng)的汽車中，用于計算到零負荷狀態(tài)的距離的真實預(yù)測所需要的數(shù)據(jù)將是可獲得的，但是在現(xiàn)有技術(shù)中，并未整合該數(shù)據(jù)以向用戶傳送對功率消耗的準確預(yù)測。

圖2a和圖2b表示具有能量管理指示的現(xiàn)有技術(shù)的兩個飛機顯示器。

圖2a顯示了商務(wù)客機的飛行管理系統(tǒng)(FMS)的顯示單元的視圖，所述飛行管理系統(tǒng)(FMS)包括燃料預(yù)測功能(Fuel Pred)。視圖顯示了由功能給出的信息，可以通過由飛行員按壓對應(yīng)的按鈕210a來激活該功能。在220a處顯示在目的地的機上所預(yù)測的燃料(7.0噸)。在230a處設(shè)置了最終儲備(4.0噸)。機長的燃料余量(額外燃料)在240a處(3.0噸)。當正確設(shè)置飛行計劃時，在改道的情況下飛行員可以具有他們將計劃燃燒的燃料的信息。

圖2b顯示了商務(wù)客機的燃料計量器的視圖。計量器顯示了機上的總?cè)剂?10b以及每個油箱中的燃料220b。

根據(jù)飛機供應(yīng)商或客機的規(guī)格，可能存在變化，但以上信息及其方面通常是所提供的那些。

圖3表示具有現(xiàn)有技術(shù)的公開內(nèi)容中的對所計劃路線的指示的汽車儀表盤。

在由美國專利n°US8594918所公開的方法中，車上計算機計算汽車310利用汽車310可用的能量可以行駛的點320的軌跡上的點320。汽車導(dǎo)航顯示器顯示該信息。系統(tǒng)可以基于對一些假設(shè)的修改(例如，駕駛模式(經(jīng)濟/標準/運動))來重新計算范圍并且顯示軌跡上的對應(yīng)的新的可到達的點。但該系統(tǒng)不會考慮交通狀況，并且不會允許針對軌跡的不同區(qū)段來計算能量消耗。該系統(tǒng)也不允許用戶執(zhí)行“如果……將會怎樣”的模擬。存在本即時申請的發(fā)明人確實遇到并已經(jīng)解決的一些限制。

圖4a表示典型的航線飛行軌跡，并且圖4b表示典型的訓(xùn)練飛行軌跡；

圖4a是表示具有出發(fā)機場A，410a和到達機場B，470a的商務(wù)客機的飛行的三個階段的示意圖。在機場A上滑行之后，飛機在爬升階段420a期間爬升到點430a(爬升的頂部)，在點430a巡航階段440a開始。最后的階段在下降點450a的頂部開始，并存在于下降階段和進場階段460a中。如果不可能在機場B 470a上著陸，那么可以使飛機改道至機場C，480a(只在其剩余燃料允許飛機飛行三個額外的飛行階段(爬升、巡航、下降和進場)以到達機場C的情況下)。另一種變型將是使飛機在機場B上方在等待航線的狀態(tài)下保持一定的時間段。

在作出本發(fā)明之前的可用的當前技術(shù)中，不可能容易地計算由飛行階段所分配的預(yù)測的能量消耗并且獲得所預(yù)測的能量消耗的綜合視圖，更不用說容易地模擬在圖4a上所示出的類型的“如果……將會怎樣”的改道場景。

圖4b是表示訓(xùn)練飛機的飛行的不同階段的示意圖。在該使用的情況下，與商務(wù)客機飛行計劃相比，爬升階段和下降加進場階段不會發(fā)生變化。與在商務(wù)客機的情況下一樣，也可以包括機場A上方的一個或多個等待航線狀態(tài)49Fb。但是主要差異在于練習(xí)階段，該練習(xí)階段是訓(xùn)練飛機的主要任務(wù)。練習(xí)可以被劃分為一系列活動，該活動與飛行的其它階段一起將形成訓(xùn)練飛機的任務(wù)的活動。所述活動可以被限定在不同的等級。在多個實施例中，活動可以被限定為飛行計劃中的航段(leg)，航段是連接飛機的軌跡上的兩個航路點的路線的區(qū)段。在圖4b上所描繪的示例中，通過航段420b、440b、460b、480b、49Ab和49Cb連接航路點410b、430b、450b、470b、490b、49Bb、49Db。49Eb航段是將航路點49Db連接到航空站A的最終進場。

本發(fā)明的目的在于：在任何種類的飛機(其利用燃料發(fā)動機或利用電發(fā)動機來提供動力)的飛行員任務(wù)的計劃中，通過給予他/她關(guān)于活動的所預(yù)測的能量消耗的指示從而允許他設(shè)想要求最高的活動并且因此重新計劃他的飛行的活動來幫助他/她。另外，本發(fā)明向飛行員提供了“如果……將會怎樣”的模擬能力，憑借該模擬能力他/她能夠改變能量消耗模式和/或活動的列表。

在汽車的情況下，可以通過旅程的目的來限定任務(wù)。例如，從家里去上班、去度假地點、將旅客或商品從出發(fā)地點運輸?shù)蕉鄠€站點等等。對到達目的地點來說是可以有多條路線。每條路線都將被細分成連接感興趣的站點或點(例如充電站或燃料補給站、收費站、飯店、酒店、參觀的站點等)的區(qū)段?？赡艿穆肪€的每個區(qū)段繼而都將限定活動。

圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的具有對交通工具的一組活動進行未來能量消耗的分配的能量計量器。

根據(jù)本發(fā)明的方面，當計劃由一系列活動(活動1,510、活動2,520、活動3,530、活動4,540、活動5,550)組成的任務(wù)時，顯示總的所預(yù)測的能量消耗(基于取決于交通工具、路線或飛行員/駕駛員中的任何一種的具體參數(shù))，將計量器中的每個區(qū)域都分配給活動，其中，可能地，第一額外區(qū)域被分配給在已經(jīng)執(zhí)行所有的活動之后剩余的能量，并且第二額外區(qū)域被分配給能量儲備。在這種情況下，當前的荷電狀態(tài)(SoC)為95％，并且活動將消耗除了儲備570以外的可用能量的95％的比率(在區(qū)域560處顯示)。

有利地，計量器的每個區(qū)域的表面將與被分配給對應(yīng)的活動的能量消耗的比例成比例。在多個實施例中，顏色代碼和/或圖片可以有助于對活動類型和/或它們的臨界狀態(tài)的識別。

圖6表示本發(fā)明在不同類型的交通工具中的多個實施例中的交通工具能量管理系統(tǒng)的功能性架構(gòu)。

在本發(fā)明的一般構(gòu)造中，可以實施本發(fā)明的交通工具可以是陸地的、航海的或航空的。

本發(fā)明的路線管理系統(tǒng)包括用戶輸入接口610，憑借該用戶輸入接口610將需要用戶輸入多個變量。

當在任務(wù)開始之前已經(jīng)準備好數(shù)據(jù)時，可以使用從文件通過計算機的端口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來進行輸入。輸入還可以通過網(wǎng)絡(luò)連接(有線或無線)來進行傳輸。還可以使用鍵盤、鼠標、操縱桿或語音識別接口來進行輸入。要輸入的數(shù)據(jù)的部分可以使用這些數(shù)據(jù)輸入接口中的任何接口或者它們的組合。

要輸入的項中的第一項是具有多個航路點(611)的路線。兩個連續(xù)的航路點限定了“區(qū)段”。區(qū)段可以是直線的或者曲線的?？梢酝ㄟ^用戶接口來邀請用戶僅輸入目的點，并且可選地在途中?？俊＠^而將向用戶建議多條可能的路線。在選項中，如果總的可用能量不足以到達目的點，那么系統(tǒng)可以計算將要停靠在充電站/燃料補給站的旅程。因此，用戶輸入接口可以從系統(tǒng)數(shù)據(jù)儲存庫接收數(shù)據(jù)并且從傳感器(例如，能級傳感器)接收數(shù)據(jù)。

區(qū)段具有與此相關(guān)聯(lián)的活動(612)。默認情況下，與區(qū)段相關(guān)聯(lián)的活動從區(qū)段一開始的航路點去往區(qū)段結(jié)束的航路點?？梢栽诙喾N類型的活動中選擇活動，所述類型取決于交通工具和交通工具所執(zhí)行的任務(wù)。

根據(jù)本發(fā)明，能量消耗模式(613)與區(qū)段相關(guān)聯(lián)?？梢砸苑至⒌姆绞絹硐薅芰肯哪Ｊ剑?，具有兩個值(標準的和經(jīng)濟的)或者三個值(標準的、經(jīng)濟的和運動的)。還可以由從最小比率的總功率級到最大功率級的連續(xù)變量來限定能量消耗模式。

可選地，可能需要來自用戶的其它數(shù)據(jù)輸入，例如，在預(yù)定最長駕駛時間之后的休息等?？蛇x地，例如在先前已輸入了具有預(yù)選擇的區(qū)段、活動和相關(guān)聯(lián)的能量消耗的任務(wù)的預(yù)定列表時用戶被要求輸入的數(shù)據(jù)的量可以是最小的，并且用戶只要在任務(wù)列表中選擇他/她現(xiàn)在想要執(zhí)行的任務(wù)。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)儲存庫620儲存并更新對于使得本發(fā)明的系統(tǒng)能夠傳送其輸出是必需的或有用的數(shù)據(jù)。顯著地，系統(tǒng)數(shù)據(jù)將包括能量消耗參數(shù)621。參數(shù)可以儲存在專用于交通工具模型并可能專用于嵌入系統(tǒng)的特有交通工具的表中。事實上，能量消耗可以隨著交通工具的精確構(gòu)造(發(fā)動機、座位的數(shù)量、輪胎、負載等等)、交通工具的使用年限以及從最近的維護操作經(jīng)過的時間而不同。參數(shù)將作為能量消耗模式的函數(shù)而不同。根據(jù)交通工具的類型(見下文)，能量消耗參數(shù)也將隨著旅程的垂直輪廓、交通密度、風(fēng)速、領(lǐng)航或駕駛風(fēng)格而不同。因此，能量消耗參數(shù)的變化的起因的組合可以是非常多的。在實施例中，使用參數(shù)與前述變量之間的功能關(guān)系可以是有利的。在另一個實施例中，使用限定算盤中的參數(shù)的變量的值之間的插值將參數(shù)儲存在算盤(例如，參數(shù)值的表)中可以是有利的。在另一個實施例中，計算可以基于物理模型和實時模擬。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)儲存庫620還包括導(dǎo)航單元622，導(dǎo)航單元622具有要行駛的區(qū)域的地圖以及路線管理系統(tǒng)，該路線管理系統(tǒng)能夠計算從出發(fā)點到目的點的路線，該路線具有從出發(fā)點到目的點之間的可能對用戶來說是感興趣的所有航路點。導(dǎo)航單元可能只接受當用戶在交通工具上時進行的輸入?；蛘邔?dǎo)航單元也可以接受經(jīng)由有線連接或無線連接從存儲器或者從計算設(shè)備傳輸?shù)妮斎?，其中，已?jīng)在交通工具外部并在任務(wù)開始之前準備好這些輸入。導(dǎo)航單元應(yīng)當能夠基于距離、時間或能量優(yōu)化算法(或它們的任何組合)來計算多條可能的路線。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)儲存庫620還可以包括交通工具的可能由駕駛員/飛行員分類的并且參考時間的先前行程的歷史記錄623。

當然，其它系統(tǒng)數(shù)據(jù)可能對實施本發(fā)明是有用的，例如，來自汽車中的電子控制單元診斷或來自飛機的控制系統(tǒng)(例如，起飛時的總重量)的實例數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的路線管理系統(tǒng)還包括傳感器630。傳感器應(yīng)當能夠獲取交通工具的位置速度和時間(PVT)(631)。很多時候，其將是GNSS定位接收器。這種接收器被配置為對從一個或多個星座(GPS、格洛納斯、北斗、伽利略等等)的多顆衛(wèi)星接收到的導(dǎo)航信號進行處理，從而計算接收器與每顆衛(wèi)星之間的偽距離并且繼而根據(jù)四顆衛(wèi)星中的最小值來計算PVT。根據(jù)接收器的構(gòu)造，衛(wèi)星與接收器的相對位置、接收的條件、校正的使用、PVT的計算的精度可以從10m向下變化到1cm。為了增加精度，可以通過使用加速度計、陀螺儀和磁力計的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)來幫助GNSS定位接收器傳播GNSS位置。另外，如果地圖非常精確的話，那么在地圖上的定位將增加位置的精度。替代的定位系統(tǒng)可以基于LPS(局部定位系統(tǒng))網(wǎng)絡(luò)。

傳感器還包括能級計量器632，能級計量器傳送絕對級的剩余能量。在存在多個油箱或電池的情況下(例如在飛機上)，對于每個油箱或電池都將存在計量器。

還應(yīng)當存在傳感器633，傳感器633測量嚴重影響能量消耗的環(huán)境參數(shù)，如道路的實際斜坡或汽車的實際交通狀況(要與由導(dǎo)航單元預(yù)測的那些進行比較)以及瞬時的風(fēng)。環(huán)境參數(shù)還可以來自通過無線通信信道進入的信息信道，例如，實例氣象數(shù)據(jù)(真實的或預(yù)測的)。

將在交通工具的能量管理計算機640中實施本發(fā)明。計算機可以是具有實施本發(fā)明的方法的特定軟件的專用硬件?；蛘咂淇梢允窃趯Ｓ糜诮煌üぞ呱系牧硪豁椚蝿?wù)的計算機上運行的特定軟件。給定數(shù)據(jù)的整合和本發(fā)明的利用導(dǎo)航數(shù)據(jù)的計算，這可以使得在處理路線計劃和交通工具的導(dǎo)航功能的硬件中實施能量管理功能是有意義的。在飛機中，這將一般是飛行管理計算機(FMC)。在陸地上的交通工具中，最有效的模塊將可能是汽車導(dǎo)航系統(tǒng)。無論交通工具管理設(shè)備的架構(gòu)的設(shè)計是什么，對于使用與汽車或航天工業(yè)的主要標準兼容的處理器(尤其在可靠性、持久性和安全性方面)都將可能是有必要的。例如，在飛機上，F(xiàn)MC可以包括兩個冗余的處理能力，以及冗余的數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)儲存設(shè)施。另外，已經(jīng)在這兩個工業(yè)中都限定了數(shù)據(jù)交換標準格式并且都必須遵守數(shù)據(jù)交換標準格式。

交通工具能量管理計算機計算多個輸出650，多個輸出650以動態(tài)和整合的方式對用戶是可用的。

基于能量消耗參數(shù)、能量消耗模式、以及由傳感器采集的環(huán)境參數(shù)來計算每個活動每個路線區(qū)段的能量消耗651?？梢栽诔霭l(fā)之前當準備任務(wù)時進行計算，并且當交通工具在途中時，將基于實際系統(tǒng)和傳感器數(shù)據(jù)或關(guān)于交通工具前方的環(huán)境參數(shù)的信息來以預(yù)定義的間隔(例如，以1Hz與30Hz之間的頻率)動態(tài)地重復(fù)計算。計算的結(jié)果在圖5上所示的類型的計量器顯示器上顯示給用戶。

將給予用戶執(zhí)行“如果……將會怎樣”的模擬的機會652。這些模擬是依情況而使用的，將利用關(guān)于在圖8a-8d和圖12上所示出的特定實施例的更多細節(jié)來對它們進行評論。這些模擬的共同特征是給予用戶輸入能量消耗模式的變型或改變路線(增加繞道、新的航段、新的練習(xí)等)并測量對剩余活動的剩余能量分配的影響的機會，兩個計量器視圖也可以在儀表盤上可見，以允許在初始場景與替代場景之間進行比較。

在本發(fā)明的變型中，除了以上所列出的功能以外，也可以使其它功能對用戶是可用的。例如，可以向用戶提出并且在能量計量器顯示器上顯示將在每個區(qū)段/活動上花費的時間。

另外，可以向用戶提供更高級的“如果……將會怎樣”的模擬功能。例如，對活動選擇的成本預(yù)算的分配的模擬，其中，所述成本預(yù)算是能量、時間和范圍的加權(quán)組合。例如，駕駛員可以選擇使他/她的駕駛時間或環(huán)境占用空間最小化，或者他/她可以選擇使持久性或范圍最大化。

在本發(fā)明的變型中，可以將數(shù)據(jù)從交通工具能量管理計算機發(fā)送到交通工具隊伍管理系統(tǒng)，從而使隊伍管理者可以在他/她那端執(zhí)行“如果……將會怎樣”的模擬，以優(yōu)化呈現(xiàn)在區(qū)域中或者通過重新分配任務(wù)而潛在地分派有類似活動的隊伍中的交通工具的行程。

圖7表示本發(fā)明在機動車輛中的多個實施例中的交通工具能量管理系統(tǒng)的功能性架構(gòu)。

在圖7上所顯示的本發(fā)明的交通工具能量管理系統(tǒng)的架構(gòu)與在圖6上所顯示的架構(gòu)相同，其中由于陸地交通工具的特定使用而具有一些變量。

例如，將給予汽車的駕駛員輸入特定偏好的機會，例如使用或不使用收費高速公路、基于價格信息使用特定的燃料補給站或充電站。另外，可能需要在目的地或確切的航路點的到達時間的方面的約束。將例如關(guān)于旅程上的最大許可速度來限定駕駛模式：正常模式將是駕駛員將以速度極限駕駛的模式；節(jié)能模式將是駕駛員將以降低的速度(即，低于100％的最大速度的比率)駕駛的模式，從而優(yōu)化消耗。

在系統(tǒng)數(shù)據(jù)之中，將尤其重要的一些數(shù)據(jù)是交通狀況。它們一般由導(dǎo)航單元提供，通過導(dǎo)航單元經(jīng)由通信鏈路從服務(wù)提供者接收數(shù)據(jù)。代替實時(或常規(guī)更新的)數(shù)據(jù)，還可能使用參數(shù)化數(shù)據(jù)，該參數(shù)化數(shù)據(jù)具有例如三種類型的交通狀況：高速公路、道路、都市，能量消耗參數(shù)將與這些交通狀況相關(guān)聯(lián)。

傳感器將采集交通工具位置、燃料的量(或荷電狀態(tài)，電動交通工具的SoC)和實際的環(huán)境狀況，例如風(fēng)、雨、道路表面、斜坡。

利用剩余燃料/SoC可達到的范圍可以直接顯示在路線圖上。當前SoC和預(yù)測SoC可以面對面地顯示在路線上的每個充電站上。也可以顯示行程/任務(wù)的總能量消耗、以及溫室氣體的產(chǎn)生、總的駕駛時間或總的行駛時間。

圖8a至圖8d表示具有采用不同構(gòu)造的能量計量器的汽車導(dǎo)航顯示器。

圖8a示出了用戶準備旅程并且要使用一般能量消耗模式(即，以速度極限駕駛)的場景。

在旅程之前，駕駛員計劃他/她的行程并作出關(guān)于管理全局旅程的方式的一些決定。

在已經(jīng)在汽車導(dǎo)航系統(tǒng)中將出發(fā)點和目的點輸入到系統(tǒng)中之后，駕駛員將被呈現(xiàn)有多個建議的場景，其具有多個相關(guān)聯(lián)的參數(shù)：總距離、所估計的行駛時間或到達時間、交通質(zhì)量等。根據(jù)本發(fā)明，系統(tǒng)將整合其它數(shù)據(jù)，例如燃料補給/充電站(RS)、高速公路收費站、可能與RS相關(guān)聯(lián)的住宿、食物和/或休閑活動、駕駛和氣象條件(來自外部系統(tǒng))、以及駕駛員對駕駛模式的選擇(例如，最大速度-在速度極限下、中間速度或節(jié)能速度)，從而暗示在不同區(qū)域的航段或行程的區(qū)段(即，“都市”區(qū)、“道路”區(qū)、“高速公路”區(qū)等)上的不同的能量消耗速率和RS中途停留的選擇。

在圖8a中的示例中，出發(fā)點是圖盧茲(法國)的城市810，并且目的點是萊桑格萊(法國)的滑雪勝地850，我們假設(shè)駕駛員選擇最大速度模式，但在出發(fā)不久之后決定不在RS1，820停留。

在下面的表上顯示了區(qū)域/區(qū)段和航段的列表、以及相關(guān)聯(lián)的駕駛模式和能量消耗(旅程的不能行駛的部分采用加粗字體)。

在實施例中，系統(tǒng)將在計劃旅程時向駕駛員顯示全紅的計量器821，從而表示解決方案是不可接受的，因為消耗太高以致于不能到達RS2。

駕駛員可以選擇在RS1處?？?，但這是沒有意義的，因為這是耗時的并且是無用的。繼而駕駛員將試圖找出不那么耗時的解決方案(在圖8b上所描繪的)，該解決方案是重新計劃“如果……將會怎樣”的模擬的示例。

因為直接到達RS2所損失的能量的量是小的，但駕駛員通過修改駕駛模式來運行“如果……將會怎樣”的場景，從而在“出發(fā)到RS2”航段的一個或多個區(qū)域上從“最大速度”改變?yōu)椤肮?jié)能”。

參考圖8b，通過將最昂貴的區(qū)域(S3＝處于一般速度下的高速公路)上的駕駛模式從“最大速度”改變?yōu)椤肮?jié)能”(見下表)，駕駛員獲得直接到達RS2而具有足夠余量的可能性，盡管可能少量使用“儲備”。假設(shè)在RS3，840處?？?在該短航段上完成大約40％的再充電)，系統(tǒng)將示出針對3個航段的3個平行的計量器841、842、843，并且計算1H50的總駕駛時間和2H50的總行駛時間。

以上給出的值僅僅是說明性的示例。

關(guān)于航段“RS2到RS3”和“RS3到RS4”，駕駛員僅在一個航段中見到直接到達RS4所損失的能量的小的量，這可以經(jīng)受駕駛模式的一些適配而完成。在圖8c上描繪了優(yōu)化“如果……將會怎樣”的模擬的該示例。

將通過連續(xù)減小所有剩余區(qū)段上的消耗來獲得所預(yù)期的結(jié)果，如下表中所示。

應(yīng)當指出，對于區(qū)段5(限制為110km/h的高速公路)，駕駛模式從中間模式下降到節(jié)能模式，并且對于區(qū)段6和區(qū)段8(道路)和區(qū)段7(都市)，駕駛模式從最大速度下降到節(jié)能模式。

參考圖8c，系統(tǒng)最終僅示出針對2個航段的兩個平行的計量器851、852，以及對于總駕駛時間(2H00而不是1H50)和總行駛時間(2H30而不是2H50)的不同值。

我們可以假設(shè)駕駛員在系統(tǒng)的幫助下具有作出多個不同的可接受的決定的選擇，并且根據(jù)該行程上的用戶的優(yōu)先級來作出最終的選擇：

-如果駕駛員急于到達目的地或更喜歡確保低等級的消耗(價格和低氣體釋放)，那么最后的解決方案(圖8c的那個)是最佳的。

-如果他在度假/旅游行程中并且希望減少駕駛時間以獲得更多時間來進行參觀或者在大約午時停靠在RS3處進行再充電期間去餐廳，那么回到圖8b中的被提供有3個航段的解決方案將是更好的。

這些示例示出了本發(fā)明的系統(tǒng)的目的，即，用于通過快速計算不同選項的后果來幫助駕駛員作出最佳的決定。當然，在以上示例中，我們不會考慮所有的外部數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致不同的情形(實際消耗、更好或更差的道路和氣象條件)，從而將由系統(tǒng)瞬時整合的旅程或不可預(yù)見的事件轉(zhuǎn)移以更新向駕駛員提供的信息。

圖8d表示在行駛期間所顯示的計量器861、862，其中，計量器的上部以黑體示出了航段沿途所消耗的量863。

圖9表示本發(fā)明在宇航飛行器中的多個實施例中的交通工具能量管理系統(tǒng)的功能性架構(gòu)。

在用戶輸入之中，描繪飛行的特性的路線計劃的元素610是被輸入到飛行計劃中的地面和高度上的航路點的組合，該飛行計劃可以包含高度信息。通常在任務(wù)之前準備飛行計劃，可能但不一定在并不位于飛機上的特定計算機上。飛行計劃繼而被傳輸?shù)斤w行管理計算機。起飛重量是重要的用戶輸入。用戶輸入還可以是根據(jù)油箱的SoC、乘客數(shù)量和貨物數(shù)量而計算出的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。也將由用戶輸入針對每個航段(或默認針對整個計劃)所計劃的功率設(shè)置。

在系統(tǒng)數(shù)據(jù)620之中，系統(tǒng)性能和A/C性能包括：作為功率、重量、高度和其它參數(shù)的函數(shù)的等級飛行速度；作為功率、重量、高度和其它參數(shù)的函數(shù)的爬升速率；作為重量、高度和其它參數(shù)的函數(shù)的滑行比率等等。所計劃的風(fēng)和溫度也是重要的參數(shù)，因為它們將顯著影響(尤其是第一參數(shù))能量消耗。

傳感器630將提供A/C位置、SoC以及所測量到的風(fēng)和溫度。在強逆風(fēng)的情況下，系統(tǒng)將考慮降低地面速度，從而增加航段的消耗。

動態(tài)整合的輸出650將在可能的其它變量中包括每個航段的能量消耗、所估計的SoC、所估計的范圍、額外的能量以及其對應(yīng)的所估計的范圍。當飛機具有特定任務(wù)(例如，訓(xùn)練飛機的練習(xí)，所估計的練習(xí)時間、或等待航線的次數(shù))時，可以在立即返回的情況下飛行。

圖10表示具有本發(fā)明的實施例的駕駛艙顯示單元。

在圖上所表示的儀表盤用于一般類型的訓(xùn)練飛機。在顯示器1010上，描繪了在出發(fā)之前已經(jīng)輸入的飛行計劃1011以及飛機的位置1012。

第一計量器(功率計量器)1020顯示：

-功率預(yù)設(shè)選擇(1022)；

-所使用的實際瞬時功率(采用％的1021和采用量的1023)。

第二計量器(能量計量器)1030顯示以下額外信息：

-當前SoC 1031(采用總負荷的百分比并且以圖形地方式描繪的)；

-包括爬升和下降的所計劃的等待航線狀態(tài)的消耗1032；

-在所計劃的能量消耗模式所計算出的額外能量1033(其中，對計劃要在該活動上所花費的時間的指示在經(jīng)濟模式下在該活動上所花費的時間的括號中)；

-可能的最終儲備1034。

使第一計量器和第二計量器位于彼此接近的位置是有利的，從而使飛行員能夠即時看到并評估“如果……將會怎樣”模擬的后果。

作為變型，還可以顯示在所有活動上所花費的時間以及在采用節(jié)能模式飛行的情況下所花費的時間。

圖11表示圖5的與飛機的活動相匹配的計量器。

計量器包括代表與圖4b的飛行計劃中所限定的那些活動/飛行階段相匹配的活動/飛行階段的符號：

-爬升，1120；

-練習(xí)，1130；

-下降和進場，1140；

-兩種可能的模式1150和1160。

還可能顯示至今的消耗和當前SoC 1110以及儲備1170。

圖12表示圖11的具有不同能量消耗模式的飛行區(qū)段的計量器。

在左邊的計量器上，E模式被配置有處于最大速度下的巡航速度，從而使在練習(xí)活動上將花費最少時間。在中間的計量器上，E模式被配置有以平均速度的巡航速度，從而將在練習(xí)活動上花費平均時間。在右邊的計量器上，E模式被配置為使得將在練習(xí)活動上花費最多時間。

E模式可以在分立的多個選項之間進行選擇或者被選擇為連續(xù)的值。E模式可以使用按鈕、方向盤、踏板、鼠標、球、操縱桿來進行輸入。E模式可以作為“如果……將會怎樣”的模擬或作為操作模式進行輸入?？梢酝瑫r在多個計量器上顯示“如果……將會怎樣”的模擬中的一個或多個模擬的結(jié)果或者這些結(jié)果可以被顯示為相同計量器上的滑動視圖，所述滑動可受飛行員控制。

本說明書中所公開的示例僅僅例示了本發(fā)明的一些實施例。它們并不以任何方式限制所述發(fā)明的由所附權(quán)利要求限定的范圍。