DE102016222735A1

DE102016222735A1 - Computer-implementiertes Verfahren, Computer-lesbares Medium, System, und Fahrzeug umfassend das System zum Bereitstellen eines quantitativen Energieeinsparpotentials eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102016222735A1
Application number: DE102016222735.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan LINDHUBER; Mark van Gelikum
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2016-11-18
Publication date: 2018-05-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum Bereitstellen eines quantitativen Energieeinsparpotentials eines Fahrzeugs, das Verfahren (100) umfassend: Berechnen (102) eines Referenzenergieverbrauchs des Fahrzeugs für eine vorgegebene Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs in Abhängigkeit wenigstens eines fahrzeugspezifischen Parameters und wenigstens einer Umfeldinformation; Ermitteln (104) eines tatsächlichen Energieverbrauchs des Fahrzeugs für eine Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs; Berechnen (106) des quantitativen Energieeinsparpotentials und/oder Einsparung zwischen dem ermittelten tatsächlichen Energieverbrauch und dem berechneten Referenzenergieverbrauch des Fahrzeugs; und Bereitstellen (108) von Informationen zum Reduzieren des tatsächlichen Energieverbrauchs des Fahrzeugs in Abhängigkeit des berechneten quantitativen Energieeinsparpotentials des Fahrzeugs an eine Kommunikationsschnittstelle des Fahrzeugs.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, insbesondere ein Computer-implementiertes Verfahren zum Bereitstellen eines quantitativen Energieeinsparpotentials eines Fahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computer-lesbares Medium, ein System, und ein Fahrzeug umfassend das System zum Bereitstellen eines quantitativen Energieeinsparpotentials eines Fahrzeugs.
Es ist bekannt, dass Fahrzeuge einen aktuellen Energieverbrauch, beispielsweise einen aktuellen Kraftstoffverbrauch oder einen aktuellen Verbrauch elektrischer Energie, anzeigen können. Weiterhin kann der aktuelle Energieverbrauch in Fahrzeugen während der Fahrt aufgezeichnet werden, um beispielsweise einen durchschnittlichen Energieverbrauch einer Fahrt zu berechnen oder qualitative Hinweise zu einem Fahrstil eines Fahrers des Fahrzeugs am Ende einer Fahrt auf Basis des Energieverbrauchs zu geben.
Aus der DE 101 38 750 B4 ist ein Fahrzeugrechner-System mit einer Rechnereinheit und einem Bildschirm zur Darstellung von fahrzeugspezifischen Informationen bekannt. Eine Energieerfassungseinrichtung kann den Energieverbrauch von elektrischen Verbrauchern in einem Kraftfahrzeug erfassen und entsprechende elektrische Energieverbrauchsdaten liefern. Eine Auswerteeinrichtung kann diese Energieverbrauchsdaten empfangen, in einen äquivalenten Treibstoffverbrauch des Fahrzeugs umsetzen und dem Bildschirm zur Darstellung zuführen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Energieverbrauch, insbesondere einen Energiemehrverbrauch bzw. ein mögliches Energieeinsparpotentials, eines Fahrzeugs flexibler und/oder effizienter zu berechnen..
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einem Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Computer-implementiertes Verfahren zum Bereitstellen eines quantitativen Energieeinsparpotentials und/oder einer quantitativen Energieeinsparung eines Fahrzeugs. Beispielsweise können das quantitative Energieeinsparpotential und/oder die quantitative Energieeinsparung aufgrund ineffizienterer bzw. effizienterer Fahrweise gegenüber einer Referenz bestimmt werden. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Kraftfahrzeug sein. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Kraftfahrzeug mit Elektroantrieb, ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor oder ein Kraftfahrzeug mit einer Kombination aus Elektroantrieb und Verbrennungsmotor oder einem anderen Antrieb sein. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Berechnen eines Referenzenergieverbrauchs des Fahrzeugs für eine vorgegebene Referenzgeschwindigkeit bzw. eines Verlaufs der Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs in Abhängigkeit wenigstens eines fahrzeugspezifischen Parameters. Die vorgegebene Referenzgeschwindigkeit kann beliebig definiert sein, z.B. als die effizienteste Geschwindigkeit. Die Referenzgeschwindigkeit kann beispielsweise in Abhängigkeit eines Geschwindigkeitslimits bestimmt werden. Beispielsweise kann die Referenzgeschwindigkeit 5 km/h über dem aktuellen Geschwindigkeitslimit liegen, wahlweise gegebenenfalls beschränkt auf eine Geschwindigkeit, wie beispielsweise der Geschwindigkeit mit dem niedrigsten streckenbezogenen Verbrauch. Der Referenzenergieverbrauch kann als der Energieverbrauch des Fahrzeugs bei einer vorzugsweise konstanten, vorgegebenen Referenzgeschwindigkeit sowie gegebenenfalls effizienten Beschleunigungen und Verzögerungen zwischen unterschiedlichen Referenzgeschwindigkeiten definiert werden. Der Energieverbrauch kann einen Verbrauch an elektrischer Energie und/oder einen Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs umfassen.
Das Verfahren umfasst ferner ein Ermitteln eines tatsächlichen Energieverbrauchs des Fahrzeugs für eine Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs. Der tatsächliche Energieverbrauch kann einen Verbrauch von elektrischer Energie und/oder einen Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs umfassen. Die Reisegeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, die das Fahrzeug während einer Fahrt gefahren ist oder aktuell fährt. Ferner umfasst das Verfahren ein Berechnen des quantitativen Energieeinsparpotentials und/oder der quantitativen Einsparung zwischen dem ermittelten tatsächlichen Energieverbrauchs und dem berechneten Referenzenergieverbrauch des Fahrzeugs und ein Bereitstellen von Informationen zum Reduzieren eines Energieverbrauchs des Fahrzeugs vorzugsweise in Abhängigkeit des berechneten quantitativen Energieeinsparpotentials des Fahrzeugs an einen Fahrer des Fahrzeugs. Das quantitative Energieeinsparpotential und/oder die quantitative Energieeinsparung kann absolut oder relativ berechnet und/oder an eine Kommunikationsschnittstelle des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Zusätzlich oder alternativ können das quantitative Energieeinsparpotential und/oder die quantitative Energieeinsparung über die Kommunikationsschnittstelle des Fahrzeugs einem Fahrer und/oder einem Backend-Service, z.B. einem Service zum Überwachen einer Fahrzeugflotte, bereitgestellt werden. Das Verfahren prüft kontinuierlich, ob die Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs über bzw. unter der vorgegebenen Referenzgeschwindigkeit liegt und ob sich dadurch ein streckenbezogen ineffizienterer bzw. effizienterer Betriebszustand ergibt.
Vorteilhafterweise kann durch das Berechnen eines quantitativen Energieeinsparpotentials (und/oder der quantitativen Einsparung) für die Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs und das Bereitstellen von Informationen zum Reduzieren des Energieverbrauchs in Abhängigkeit des berechneten quantitativen Energieeinsparpotentials (und/oder Einsparung) der Energieverbrauch des Fahrzeugs und der Einfluss des individuellen Fahrstils auf diesen Verbrauch flexibler und genauer dem Fahrer des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Ferner kann der Fahrer leicht ermitteln, wie und in welcher Höhe der Energieverbrauch des Fahrzeugs durch ein Anpassen der Geschwindigkeit verringert werden kann und/oder verringert wurde. Daraus kann beispielsweise auch der Einfluss auf eine Reichweite des Fahrzeugs berechnet werden, d.h. dem Fahrer kann ausgewiesen werden, um welchen Wert sich die Reichweite aufgrund ineffizienter Fahrweise reduziert und/oder aufgrund effizienter Fahrweise erhöht hat. Das Fahrzeug kann somit während der Fahrt dem Fahrer kontinuierlich quantitative sowie stets aktuelle Informationen zur Verbesserung des Energieverbrauchs dynamisch bereitstellen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der fahrzeugspezifische Parameter einen oder mehrere Fahrwiderstände des Fahrzeugs (Masse, Luftwiderstand, Rollwiderstand, Massenträgheiten, usw.), Antriebsparameter, Wirkungsgradkennfelder und/oder Übersetzungen sein. Hiermit kann der Energieverbrauch in Abhängigkeit der Fahrzeugparameter, der Geschwindigkeit, der Beschleunigung und/oder der aktuellen Steigung berechnet werden, um eine möglichst genaue und/oder effiziente Berechnung des Referenzenergieverbrauchs zu erreichen.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung können der Referenzenergieverbrauch und vorzugsweise der tatsächliche Energieverbrauch auf Basis eines Drehmoments und/oder einer Drehzahl einer Antriebseinheit des Fahrzeugs berechnet werden. Alternativ können der Referenzenergieverbrauch und/oder der tatsächliche Energieverbrauch mit vorgegebenen oder erlernten Energieverbrauchstabellen bestimmt werden. Hiermit kann der Referenzenergieverbrauch für ein konkretes Fahrzeug effizient berechnet werden.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung berechnet das Verfahren das quantitative Einsparpotential, wenn das Fahrzeug gegenüber einer definierten Referenzgeschwindigkeit mit einem erhöhten streckenbezogenen Verbrauch betrieben wird. Dies kann ausgehend von der Referenzgeschwindigkeit jeweils sowohl aufgrund einer erhöhten als auch einer reduzierten Geschwindigkeit der Fall sein. So führt beispielsweise eine Autobahnfahrt in einem gängigen Kraftfahrzeug mit 160 km/h zu einem höheren streckenbezogenen Verbrauch gegenüber einer Fahrt mit Richtgeschwindigkeit (oder Tempolimit) von 130 km/h. Wird z.B. für diesen Abschnitt die Richtgeschwindigkeit als Referenzgeschwindigkeit definiert, so kann das Verfahren ein Einsparpotential, d.h. einen Mehrverbrauch auf der gleichen Strecke, aufgrund überhöhter Geschwindigkeit für die Zeitspanne berechnen, in der die Referenzgeschwindigkeit überschritten wurde. Dieser Mehrverbrauch kann dem Fahrer sofort als Information bereitgestellt werden.
Wird die Fahrzeuggeschwindigkeit beispielsweise auf 80 km/h reduziert, so wird sich bei gängigen Kraftfahrzeugen gegenüber der Referenzgeschwindigkeit von 130 km/h üblicherweise ein geringerer streckenbezogener Verbrauch einstellen. Somit kann das Verfahren in diesem Fall eine quantitative Einsparung, d.h. eine Verbrauchsersparnis auf gleicher Strecke aufgrund effizienterer Fahrweise, berechnen. Bei niedrigen Niveaus der Referenzgeschwindigkeit (z.B. 30 km/h), kann eine überhöhte Fahrzeuggeschwindigkeit zu einem reduzierten streckenbezogenen Verbrauch führen. Auch für diesen Fall kann das Verfahren, falls gewünscht, eine quantitative Einsparung berechnen. Aufgrund von zu berücksichtigenden Beschleunigungsvorgängen oberhalb der Referenzgeschwindigkeit, kann es trotz geringeren streckenbezogenen Verbrauchs zu einem Mehrverbrauch kommen und somit ein Einsparpotential berechnet werden. In allen Fällen erfolgt ein kontinuierlicher Abgleich des Verbrauchs zwischen einer Fahrt mit Referenzgeschwindigkeit und dem aktuellen bzw. zurückliegenden Fahrprofil. Der Verbrauch der Referenzfahrt berücksichtigt hierbei ggfs. separat definierte effiziente Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgänge, sofern es zu Änderungen der Referenzgeschwindigkeit (z.B. aufgrund von Tempolimitänderungen) kommt.
Vorzugsweise nur für Geschwindigkeitsbereiche, in denen in Abhängigkeit des aktuellen Geschwindigkeitslimits ein Energieeinsparpotential zu erwarten ist, wird das Energieeinsparpotential bzw. die Einsparung berechnet und die dazugehörigen Informationen bereitgestellt. Ein Fahrer kann dadurch für effizientes Fahren sensibilisiert und kontinuierlich geschult werden.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung kann das Verfahren das quantitative Energieeinsparpotential und/oder die quantitative Einsparung für das aktuelle Fahrverhalten und/oder für das Fahrverhalten seit Fahrtbeginn berechnen. Somit kann der Fahrer während der Fahrt darauf aufmerksam gemacht werden, in welchem Maße (relativ oder absolut) der aktuelle (streckenbezogene) Verbrauch im aktuellen Zeitpunkt oder kumuliert seit Fahrtbeginn über dem zu erwartenden Verbrauch mit Referenzgeschwindigkeit liegt. Das System eignet sich zudem zur Bewertung abgeschlossener Fahrten im Nachhinein.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung kann das Verfahren ein Berechnen einer Änderung einer Fahrzeit des Fahrzeugs für das berechnete quantitative Energieeinsparpotential und ein Bereitstellen der Änderung der Fahrzeit an den Fahrer des Fahrzeugs umfassen. Das heißt das Verfahren berechnet die quantitative Verlängerung (und/oder Reduktion) der seit Fahrtbeginn benötigten Fahrzeit, wenn der Fahrer stets mit Referenzgeschwindigkeit gefahren wäre. Hiermit können effizient Informationen zur Bewertung des Energieeinsparpotentials dem Fahrer bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung kann das Verfahren ein Berechnen des Einflusses verschiedener Höchstgeschwindigkeiten seit Fahrtbeginn auf Fahrzeit und/oder Energiebedarf und/oder Reichweite des Fahrzeugs umfassen. Hiermit kann eine flexible Analyse in Abhängigkeit verschiedener Höchstgeschwindigkeiten vorgenommen werden. Der Fahrer kann auf einfache Weise mögliche Energieeinsparungen und Änderungen der Fahrtzeit erhalten, sofern die Maximal- bzw. Höchstgeschwindigkeit seit Fahrbeginn auf verschiedene Werte (beispielsweise 70, 80, ..., 150 km/h) limitiert worden wäre bzw. der Fahrer die Höchstgeschwindigkeit bzw. die Höchstgeschwindigkeiten nie überschritten hätte.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung kann das quantitative Energieeinsparpotential in einen Reichweitenverlust und/oder die quantitative Einsparung in einen Reichweitengewinn umgerechnet werden und die Informationen zum Reduzieren des Energieverbrauchs den Reichweitenverlust oder den Reichweitengewinn umfassen. Hiermit können dem Fahrer erweiterte Informationen zur Reichweite bereitgestellt werden, so dass z.B. eine Tankstelle bzw. Ladesäule auf der vorausliegenden Strecke besser eingeplant werden kann. So kann der Fahrer beispielsweise gezielt darauf hingewiesen werden, seinen Fahrstil in einer bestimmten Weise anzupassen und vorzugsweise seine Reisegeschwindigkeit auf ein konkretes Niveau zu reduzieren, damit die eingeplante Tankstelle bzw. Ladesäule noch erreicht werden kann.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung kann die Berechnung des quantitativen Energieeinsparpotentials einen Wechsel der vorgegeben Referenzgeschwindigkeit dahingehend berücksichtigen, dass der Verbrauch der Referenzfahrt um eine effiziente Referenzbeschleunigung oder eine effiziente Referenzverzögerung angepasst wird. Hiermit können Änderungen der Referenzgeschwindigkeit durch z.B. ein oder mehrere Tempolimits dynamisch bei der Berechnung der quantitativen Energieeinsparpotentials berücksichtigt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die berechneten Zielgrößen wie insbesondere das quantitative Einsparpotential und/oder die quantitative Einsparung sowie der zugehörige Einfluss auf Reichweite und Fahrzeit auch als Auswertung zur Anzeige in einer App dienen. Zudem ist eine Verknüpfung mit Einsparpotentialen und/oder Einsparungen aus anderen Kategorien als der Reisegeschwindigkeit möglich und sinnvoll.
Gemäß einem weiteren Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Computer-lesbares Medium zum Bereitstellen eines quantitativen Energieeinsparpotentials bzw. einer quantitativen Einsparung eines Fahrzeugs umfassend Instruktionen, die, wenn ausgeführt auf einem Rechner oder Steuergerät eines Fahrzeugs, das oben geschriebene Verfahren kontinuierlich und live ausführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein System zum Bereitstellen eines quantitativen Energieeinsparpotentials eines Fahrzeugs, wobei das System dazu ausgebildet ist, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Fahrzeug umfassend ein System zum Bereitstellen eines quantitativen Energieeinsparpotentials eines Fahrzeugs, wobei das System dazu ausgebildet ist, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalkombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalkombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung beruht auf den nachfolgend dargelegten Überlegungen:
Aus dem Stand der Technik bekannt sind qualitative Fahrstilbewertungen. Die bislang aus dem Stand der Technik bekannte qualitative Fahrstilbewertung kann um eine quantitative Fahrstilbewertung erweitert und/oder durch eine quantitative Fahrstilbewertung ersetzt werden. Insbesondere soll die Erfindung die Zusammensetzung des Energieverbrauchs eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, so berechnen, dass der quantitative Anteil des Mehrverbrauchs aufgrund einer ineffizienten bzw. der Verbrauchsersparnis aufgrund einer effizienten Fahrweise separat ausgewiesen werden kann. Somit erfolgen entsprechend der Erfindung eine Berechnung von quantitativen Energieeinsparpotentialen aufgrund ineffizienter Fahrweise und/oder von quantitativen Einsparungen aufgrund effizienter Fahrweise gegenüber einer Referenz sowie gegebenenfalls eine Umrechnung in einen Reichweitenverlust und/oder einen Reichweitengewinn.
Ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, kann einem Fahrer mitteilen, wie hoch der aktuelle Energie- bzw. Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs ist. Ziel der Erfindung ist es, dass das Fahrzeug dem Fahrer mitteilen kann, welches quantitative Energieeinsparpotential insbesondere durch ein Reduzieren der Reisegeschwindigkeit z.B. seit Fahrtbeginn bereits aufgebaut wurde bzw. welcher Reichweitenverlust daraus resultiert. Zudem ist es Ziel der Erfindung dem Fahrer alternativ und/oder zusätzlich die quantitative Einsparung insbesondere durch eine Fahrt mit reduzierter Geschwindigkeit (z.B. Fahrt mit 80 km/h auf Autobahn) anzuzeigen, welche auf der aktuellen bzw. abgeschlossenen Fahrt (bereits) erzielt wurden. Dazu können Informationen zum möglichen Energieeinsparpotential und/oder bereits erzielter Einsparung während der Fahrt einem Fahrer mitgeteilt werden, so dass der Fahrer stets aktuelle Informationen zu seinem Fahrstil erhalten kann und diesen hinsichtlich des Energieverbrauchs verbessern kann. Dem Fahrer kann ein quantitatives Energieeinsparpotential bereitgestellt (bezogen auf den aktuellen Zeitpunkt und/oder kumuliert seit Fahrtbeginn) werden, so dass der Fahrer umfassendere Informationen zur möglichen Energieeinsparung bezüglich einer Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs erhält und auf ein möglicherweise Energie-ineffizientes Fahrverhalten schnell reagieren kann. Beispielsweise kann der Fahrer durch die angezeigten bzw. bereitgestellten Informationen die Reisegeschwindigkeit senken, um ein bestimmtes Energieeinsparpotential zu realisieren. Die Rückmeldung an den Fahrer kann zum Beispiel in Form eines quantitativen Einsparpotentials bezogen auf den aktuellen Betriebspunkt und dem aktuellen Verbrauch des Fahrzeugs (aktuelles Einsparpotential), oder bezogen auf den Verbrauch seit Fahrtbeginn (Einsparpotential der aktuellen Fahrt) erfolgen.
Das Einsparpotential bezüglich der Reisegeschwindigkeit entspricht vorzugsweise einem streckenbezogenen Kraftstoff- bzw. Energieverbrauch, der gegenüber einer Fahrt eingespart werden kann, wenn mit einer effizienteren Referenzgeschwindigkeit gefahren wird. Die Referenzgeschwindigkeit kann ein Geschwindigkeitslimit, auch Tempolimit genannt, sein, die optional mit einem konstanten und/oder prozentualen Aufschlag versehen werden kann. Überschreitet beispielsweise der Fahrer des Fahrzeugs die Referenzgeschwindigkeit, kann in der Zeitspanne, in der die Referenzgeschwindigkeit überschritten wird, der zusätzliche Kraftstoff- bzw. Energieverbrauch gegenüber einer Fahrt mit der Referenzgeschwindigkeit bzw. entlang des Referenzgeschwindigkeitsverlaufs berechnet und insbesondere dem Fahrer bereitgestellt werden.
Ferner kann die Referenzgeschwindigkeit die effizienteste mögliche Geschwindigkeit sein, wobei als maximale Referenzgeschwindigkeit das Geschwindigkeitslimit gewählt werden kann. Weiterhin kann die Referenzgeschwindigkeit verschiedenen maximalen theoretischen Reisegeschwindigkeiten entsprechen. Somit kann ausgewertet werden, inwiefern sich Verbrauch, Reichweite und/oder Fahrzeit seit Fahrtbeginn oder für eine zurückliegende Fahrt geändert hätten, wenn der Fahrer ebendiese maximale Reisegeschwindigkeit nicht überschritten hätte.
Im Folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Daraus ergeben sich weitere Details, bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. Im Einzelnen zeigt schematisch 1 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Computer-implementierten Verfahrens zum Berechnen und Bereitstellen eines Energieeinsparpotentials eines Fahrzeugs.
1 zeigt ein beispielhaftes Computer-implementiertes Verfahren 100 zum Berechnen und Bereitstellen eines Energieeinsparpotentials eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Das Verfahren kann auf Steuergeräten und/oder Rechner eines Fahrzeugs ausgeführt werden, um dem Fahrer des Fahrzeugs zeitnah, z.B. in Echtzeit während der Fahrt, Energieeinsparpotentiale und/oder Einsparungen sowie ggfs. daraus abgeleitete Informationen bereitzustellen. Das in 1 dargestellt Verfahren kann für alle Antriebsarten angewandt werden, um eine einheitliches Bereitstellen von Energieeinsparpotentialen für unterschiedliche Fahrzeuge mit unterschiedlichen Antriebsarten zu ermöglichen. Beispielsweise kann das Verfahren für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, Fahrzeuge mit einem elektrischen Antrieb, z.B. Batterie-Elektrische Fahrzeuge, und/oder Hybridfahrzeuge genutzt werden, um quantitative Energieeinsparpotentiale und/oder Einsparungen zu berechnen.
Das Verfahren kann das Energieeinsparpotential, im Folgenden auch kurz Einsparpotential genannt, und/oder die Einsparung gegenüber einer Referenzgeschwindigkeit berechnen, die z.B. in Abhängigkeit eines Geschwindigkeitslimits definiert ist. Das Berechnen des Energieeinsparpotentials kann beispielsweise auf einem Steuergerät des Fahrzeugs ausgeführt werden, um stets aktuelle Werte bezogen auf die bis zum aktuellen Zeitpunkt gefahrene Strecke verfügbar zu haben. Dies ermöglicht eine Analyse des Energieeinsparpotentials zu jedem Zeitpunkt der gefahrenen Strecke.
Bei sehr niedrigen Geschwindigkeitslimits, z.B. in Spielstraßen oder Zonen mit einem Geschwindigkeitslimit von 30 km/h, kann eine Erhöhung der Geschwindigkeit zu einem auf die Strecke bezogenen niedrigeren Verbrauch führen. In einem solchen Fall wird vorzugsweise kein Energieeinsparpotential berechnet. Das Berechnen des Energieeinsparpotentials erfolgt vorzugsweise nur dann, wenn eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit die Referenzgeschwindigkeit überschreitet und gleichzeitig mindestens einen vorgegeben Schwellwert, z.B. 60 km/h oder 70 km/h, beträgt. Der Schwellwert sollte knapp unterhalb der Geschwindigkeit liegen, bei der sich der geringste streckenbezogene Verbrauch in der Ebene einstellt. Erst ab Überschreitung dieses Schwellwertes ist von einem Mehrverbrauch aufgrund einer Geschwindigkeitserhöhung auszugehen. Falls die Berechnung des Energieeinsparpotentials innerhalb eines Fahrabschnitts zu einem negativen Wert führt, z.B. weil ein Fahrzeugzustand oder Umgebungsbedingungen kurzzeitig zu einer fehlerhaften Berechnung führen, kann ein Bereitstellen des Energieeinsparpotentials unterdrückt werden.
Im Detail zeigt 1 ein Computer-implementiertes Verfahren zum Bereitstellen eines quantitativen Energieeinsparpotentials und/oder einer quantitativen Einsparung eines Fahrzeugs. Das Verfahren kann einen Referenzenergieverbrauch des Fahrzeugs für eine vorgegebene, vorzugsweise konstante Referenzgeschwindigkeit berechnen 102. Die Referenzgeschwindigkeit kann basierend auf einem Geschwindigkeitslimit oder einer Richtgeschwindigkeit bestimmt werden. Das Berechnen des Referenzenergieverbrauchs kann in Abhängigkeit eines oder mehrerer fahrzeugspezifischer Parameter erfolgen. Beispiele für fahrzeugspezifische Parameter können ein oder mehrere Fahrwiderstände des Fahrzeugs (Masse, Luftwiderstand, Rollwiderstand, Massenträgheiten, usw.), Antriebsparameter, Wirkungsgradkennfelder, Übersetzungen, und/oder eine Neigung des Fahrzeugs sein. Das Verfahren kann ferner einen tatsächlichen Energieverbrauch für eine Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs ermitteln oder erfassen 104. Der tatsächliche Energieverbrauch kann durch Auslesen entsprechender Werte aus Steuergeräten des Fahrzeugs bestimmt werden.
Falls alle Bedingungen (z.B. die Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs liegt über der vorgegebenen Referenzgeschwindigkeit) erfüllt sind, kann das Verfahren 100 das quantitative Energieeinsparpotential und/oder die quantitative Einsparung zwischen dem ermittelten tatsächlichen Energieverbrauch und dem berechneten Referenzenergieverbrauch des Fahrzeugs berechnen (106). Somit kann ein Mehrverbrauch und/oder eine Verbrauchsersparnis an Energie oder Kraftstoff für ineffiziente und/oder effiziente Fahrabschnitte erfasst und berechnet werden. Der Mehrverbrauch kann wiederum das quantitative Energieeinsparpotential darstellen, das der Fahrer aktuell oder bezogen auf die gesamte Fahrtstrecke seit Fahrtbeginn einsparen kann, wenn er mit der Referenzgeschwindigkeit das Fahrzeug bewegt. Das Einsparpotential beinhaltet somit einerseits den Mehrverbrauch aufgrund eines erhöhten streckenbezogenen Kraftstoffverbrauchs einer Konstantfahrt oberhalb der Referenzgeschwindigkeit und andererseits den Mehrverbrauch aufgrund von „unnötigen“ Beschleunigungen über die Referenzgeschwindigkeit hinaus. Analog beschreibt die Verbrauchsersparnis die bereits gesparte Energie und/oder Kraftstoffmenge, welche gegenüber der Referenzgeschwindigkeit aufgrund einer Fahrt mit reduziertem streckenbezogenen Verbrauch bereits erzielt wurde.
Das Verfahren kann entsprechende Informationen zum Reduzieren eines Energieverbrauchs des Fahrzeugs in Abhängigkeit des berechneten quantitativen Energieeinsparpotentials des Fahrzeugs an den Fahrer des Fahrzeugs bereitstellen 108. Auf Basis dieser Informationen kann der Fahrer bewerten, welche quantitative Energieeinsparung durch Einhalten der Referenzgeschwindigkeit möglich ist und mittels konkreter Handlungsanweisungen für ein effizienteres Fahren geschult werden.
Weiterhin kann das Verfahren auch eine Änderung der Fahrzeit durch ein Reduzieren der Geschwindigkeit berechnen 110, um eine berechnete Energieeinsparung zu erreichen. Diese Informationen können dem Fahrer zusätzlich bereitgestellt werden 112. Beispielweise können diese Informationen auf einem Anzeigeinstrument des Fahrzeugs dem Fahrer angezeigt werden. Hiermit kann der Fahrer flexibler die Reisegeschwindigkeit anpassen, um eine bestimmte Fahrtzeit oder einen bestimmten Kraftstoff- bzw. Energiebedarf zu erreichen.
Das Energieeinsparpotential und/oder die Einsparungen können vorzugsweise während der Fahrt des Fahrzeugs berechnet und/oder bereitgestellt werden. Dies hat den Vorteil, dass der Fahrer unmittelbar über das Energieeinsparpotential durch ein Anpassen der Reisegeschwindigkeit informiert wird und entsprechend sofort darauf reagieren kann. Zusätzlich oder alternativ kann das Energieeinsparpotential nach der Fahrt des Fahrzeugs berechnet und/oder bereitgestellt werden. Das Verfahren kann zusätzlich eine Änderung einer Fahrzeit berechnen, die beispielsweise aus einer Reduzierung der Reisegeschwindigkeit resultiert. Das Verfahren kann beispielsweise nur für Fahranteile ausgeführt werden, in denen ein Geschwindigkeitslimit einen vorgegebenen Wert, z.B. 70 km/h, überschreitet und/oder die Reisegeschwindigkeit über einer Referenzgeschwindigkeit liegt.
Berechnung des quantitativen Energieeinsparpotentials für eine konstante Referenzgeschwindigkeit im Detail:
Die folgenden Abschnitte beschreiben beispielhaft eine Berechnung eines quantitativen Einsparpotentials. Das vorgestellte Verfahren eignet sich in analoger Weise auch zur Berechnung der quantitativen Einsparung.
Das Verfahren 100 kann einen Auslösezeitpunkt t_Start und einen Endzeitpunkt t_Ende für das Berechnen des quantitativen Energieeinsparpotentials bestimmen. Die Berechnung des Energieeinsparpotentials kann z.B. gestartet werden, sobald die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit, die vorgegebene Referenzgeschwindigkeit überschreitet. Die Referenzgeschwindigkeit ist z.B. das aktuelle Geschwindigkeitslimit oder das aktuelle Geschwindigkeitslimit plus 5 km/h, maximal jedoch die Richtgeschwindigkeit von 130 km/h. Ggfs. ist die Bedingung für den Auslösezeitpunkt t_Start darum zu ergänzen, dass gleichzeitig die vorgegebene Referenzgeschwindigkeit mindestens einen vorgegebenen Schwellwert, z.B. mindestens 70 km/h, beträgt. Das Berechnen des quantitativen Energieeinsparpotentials kann beendet werden, wenn die vorstehend genannten Bedingungen nicht mehr erfüllt sind. Für eine Strecke S_Ges,Konst, die während der Zeit von t_Start bis t_Ende gefahren wurde, kann, wie nachfolgend erläutert, eine Verbrauchersparnis bzw. ein quantitatives Einsparpotential berechnet werden.
Das quantitative Einsparpotential für die Reisegeschwindigkeit entspricht einer Differenz aus dem realen bzw. tatsächlichen Energieverbrauch Kr_Real vom Zeitpunkt t_Start bis t_Ende und einem Referenzenergieverbrauch, wobei der Referenzenergieverbrauch der Energieverbrauch für einen Referenzbetrieb des Fahrzeugs zum Befahren der gleichen Strecke ist. Der reale Energieverbrauch während der Überschreitung der Referenzgeschwindigkeit kann mittels einer Integration der eingespritzten Kraftstoffmenge ermittelt werden.
Der Referenzenergieverbrauch für eine Referenzfahrt kann auf Basis von Fahrzeug- und Streckendaten berechnet werden. Falls die Referenzgeschwindigkeit konstant ist, ist die Referenzfahrt eine Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit. Der Energieverbrauch Kr_Ref,Konst bei der konstanten Referenzgeschwindigkeit v_Ref [m/s] kann beispielsweise über Fahrwiderstände des Fahrzeugs durch ein Steuergerät des Fahrzeugs berechnet werden. Für die Berechnung des Referenzenergieverbrauchs können beispielsweise mithilfe der Fahrwiderstände des Fahrzeugs ein benötigtes Drehmoment an den Rädern des Fahrzeugs und daraus ein benötigtes Drehmoment des Verbrennungsmotors bestimmt werden. Das Drehmoment an den Rädern kann auf Basis der Referenzgeschwindigkeit, des Rollwiderstandskoeffizienten, des Luftwiderstandskoeffizienten, der Gesamt-Fahrzeugmasse sowie der aktuellen Steigung berechnet werden. Eine Veränderung der Fahrwiderstände des Fahrzeugs durch z.B. eine Montage eines Gepäckträgers oder einen Anhänger kann über eine Abschätzung berücksichtigt werden.
Aus der Referenzgeschwindigkeit und dem dynamischen Radhalbmesser des Fahrzeugreifens kann eine Raddrehzahl berechnet werden. In Abhängigkeit der Raddrehzahl und des Raddrehmoments kann das Verfahren aus einem entsprechenden Getriebekennfeld eine geeignete Getriebeübersetzung für die Referenzfahrt ermitteln, die sich mit hoher Wahrscheinlichkeit unter realen Bedingungen ergibt. Mithilfe der Übersetzung und des zugehörigen Wirkungsgrades von Getriebe und Differential kann eine Umrechnung der Raddrehzahl und des Raddrehmoments in eine entsprechende Drehzahl und ein entsprechendes Drehmoment für den Referenzbetrieb an einem Verbrennungsmotor erfolgen. Das Drehmoment an dem Verbrennungsmotor kann eine Last aktuell betriebener Nebenverbraucher berücksichtigen, so dass sich die Leistungen der Nebenverbraucher in der Realfahrt und in der Referenzfahrt entsprechen. Sind die Drehzahl und das Drehmoment an dem Verbrennungsmotor bekannt, kann für den Referenzbetrieb des Fahrzeugs zu einem bestimmten Zeitpunkt mittels Kennfelder ein theoretischer Energie- und/oder Kraftstoffverbrauch bestimmt werden. Durch eine Integration dieses theoretischen Energie- und/oder Kraftstoffverbrauchs über den Zeitraum von t_Start bis t_Ende und nach einer Multiplikation des Quotienten aus der Reisegeschwindigkeit und der Referenzgeschwindigkeit kann der Energie- und/oder Kraftstoffverbrauch der Referenzfahrt berechnet werden. Die Multiplikation des Quotienten aus der Reisegeschwindigkeit und der Referenzgeschwindigkeit berücksichtigt, dass die Referenzfahrt aufgrund der geringeren Geschwindigkeit länger dauert, sich jedoch auf die gleiche Strecke beziehen muss.
Das quantitative Energieeinsparpotential für die Reisegeschwindigkeit Kr_{Pot,Reisegeschw} bei einer konstante Referenzfahrt kann wie folgt berechnet werden: ${Kr}_{Pot,Reisegeschw} = {Kr}_{Real} - {Kr}_{Ref,Konst}$
Berechnung des quantitativen Energieeinsparpotentials für die Reisegeschwindigkeit bei einer oder mehreren Änderungen des Geschwindigkeitslimits:
Kommt es während der Überschreitung der Referenzgeschwindigkeit zum Beispiel zu einer Änderung des Tempolimits und damit zu einer Änderung der Referenzgeschwindigkeit, kann der Energieverbrauch des Referenzbetriebs Kr_Ref,Konst um eine effiziente Beschleunigung bzw. eine effiziente Verzögerung korrigiert werden. Sowohl der Einfluss einer Beschleunigung als auch der Einfluss einer Verzögerung auf den Energie- bzw. Kraftstoffverbrauch können in der Drehmomentberechnung am Rad berücksichtigt werden, indem der Beschleunigungswiderstand des Fahrzeugs addiert bzw. subtrahiert wird. Die Beschleunigungs- und Verzögerungsstärke ist dabei in Abhängigkeit von Start- und Zielgeschwindigkeit bzw. des Geschwindigkeitsverlaufs so festzulegen, dass diese effizient und vom Kunden im Realbetrieb fahrbar sind. Die Dauer von Verzögerung und Beschleunigung des Referenzbetriebs ist entsprechend zu berücksichtigen.
Der Referenzenergieverbrauch Kr_Ref,Konst kann wie oben beschrieben berechnet werden, bis eine Änderung des Geschwindigkeitslimits erkannt wird. Ein geändertes Geschwindigkeitslimit kann im Fahrzeug beispielsweise mittels einer Kamera und/oder unter Abgleich der aktuellen GPS-Position mit einem digitalem Kartenmaterial ermittelt werden. Falls eine Änderung eines Geschwindigkeitslimits erkannt wird, ist die oben beschriebene Berechnung für eine konstante Referenzgeschwindigkeit zu korrigeren. Der Referenzverbrauch Kr_Ref,Konst muss korrigiert werden, da für den effizienten Referenzbetrieb eine Beschleunigung bzw. eine Verzögerung auf die geänderte Referenzgeschwindigkeit zu berücksichtigen ist. Für diesen Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsvorgang ist ein separater Verbrauch Kr_Ref,Beschl bzw. Kr_Ref,Verz zu ermitteln und zu Kr_Ref,Konst zu addieren.
Zunächst müssen Start- (v_Start) und Zielgeschwindigkeit (v_Ende) der Beschleunigung bzw. der Verzögerung von der aktuellen auf die neue Referenzgeschwindigkeit bekannt sein. Wechselt beispielsweise das Tempolimit von 100 km/h auf 120 km/h und liegt die Referenzgeschwindigkeit 5 km/h über dem Tempolimit, so ist eine Referenzbeschleunigung von 105 km/h auf 125 km/h zu berücksichtigen. In Kennfeldern hinterlegte, als effizient und/oder kundentypisch definierte Verläufe der Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsstärke in Abhängigkeit der Geschwindigkeit, können herangezogen werden, um eine Dauer t_Ref,Beschl, eine Strecke s_Ref,Beschl sowie einen Beschleunigungsverlauf für eine solche Beschleunigung in Abhängigkeit von Start- und Zielgeschwindigkeit zu berechnen.
Um den Verbrauch einer solchen Beschleunigung bzw. Verzögerung zu ermitteln, kann analog zur Verbrauchsberechnung bei einer konstanten Referenzgeschwindigkeit z.B. zunächst der erforderliche Drehmomentverlauf am Rad berechnet werden. Zusätzliche Eingangsgrößen sind dann insbeonsdere die Beschleunigungsstärke in Abhängigkeit der Geschwindigkeit und die reduzierten Trägheitsmomente. Unter Einbeziehung der zugehörigen idealen Getriebeübersetzungen und Differentialübersetzung sowie jeweiliger Wirkungsgrade ergibt sich daraus der erforderliche Drehmomentverlauf an dem Verbrennungsmotor.
Mit dem Verlauf der Beschleunigungsstärke ist auch der Verlauf der Geschwindigkeit und damit der Motordrehzahl bis zur neuen Referenzgeschwindigkeit bekannt. Zusammen mit dem Drehmomentverlauf sind demnach alle relevanten Betriebspunkte des Verbrennungsmotors bekannt. Aus einem Verbrauchskennfeld des Verbrennungsmotors ist für jeden Betriebspunkt während der theoretischen Beschleunigung bzw. Verzögerung der spezifische Verbrauch in Menge pro Zeiteinheit bekannt. Eine Integration des spezifischen Verbrauchs oder die Summe der spezifischen Verbräuche über die definierten Betriebspunkte ergibt den Energie- bzw. Kraftstoffverbrauch Kr_Ref,Beschl bzw. Kr_Ref,Verz für eine Beschleunigung bzw. Verzögerung von der alten auf die neue Referenzgeschwindigkeit. Bei Fahrzeugen ohne Rekuperationssysteme kann für Verzögerungen auf eine Drehmomentberechnung verzichtet werden, indem während einer Schubverzögerung kein Verbrauch und während eines Segelvorgangs der Leerlaufverbrauch angenommen wird.
Nun ist der bis zum Wechsel des Tempolimits berechnete Referenzverbrauch Kr_Ref,Konst zu korrigieren. Dafür wird der Verbrauch der Referenzbeschleunigung bzw. -verzögerung zunächst addiert. Es muss aber berücksichtigt werden, dass eine Beschleunigung bzw. Verzögerung die vorhergehende bzw. anschließende Konstantfahrt verkürzt.
Für eine Beschleunigung auf eine erhöhte Referenzgeschwindigkeit kann beispielsweise angenommen werden, dass die Beschleunigungsphase genau bei Erreichen des neuen Tempolimits abgeschlossen ist. Somit ist die Konstantfahrt mit der vorigen Referenzgeschwindigkeit v_Start entsprechend zu verkürzen. Der Verbrauch Kr_Ref,Konst weist allerdings bereits den Kraftstoffbedarf einer konstanten Referenzfahrt mit v_Start bis zum Tempolimitwechsel aus. Eine Skalierung von Kr_Ref,Konst mit dem Verhältnis von Strecke der Konstantfahrt bis zum Beginn der Beschleunigung zur Strecke s_Ref,Konst, für die dieser Verbrauch nach obigem Vorgehen berechnet wurde (also von Zeitpunkt t_Start bis t_Ende), korrigiert diesen Umstand: ${Kr}_{Ref,Neu} = {Kr}_{Ref,Konst} (v_{Start}) * (s_{Ref,Konst} - s_{Ref,Beschl}) / s_{Ref,Konst} + {Kr}_{Ref,Beschl}$
wobei:

Kr_Ref,Konst(v_Start): Referenzverbrauch [I] nach obiger Definition mit der Referenzgeschwindigkeit v_Start, also vor dem Tempolimitwechsel.
S_Ref,Konst: Gefahrene Strecke [km] von Zeitpunkt t_Start bis Zeitpunkt t_Ende an dem es zu einem Tempolimitwechsel kommt, also der Streckenabschnitt für den der Referenzverbrauch Kr_Ref,Konst für eine reine Konstantfahrt berechnet wurde, siehe oben.
S_Ref,Beschl: Strecke [km] für die Beschleunigung (bzw. Verzögerung) von der vorigen Referenzgeschwindigkeit v_Start auf die neue Referenzgeschwindigkeit v_Ende.
Kr_Ref,Beschl: Verbrauch [I] für die Referenzbeschleunigung (bzw. -verzögerung).

Alternativ kann auch davon ausgegangen werden, dass die Referenzbeschleunigung nur teilweise auf den Abschnitt mit der unteren Referenzgeschwindigkeit v_Start entfällt oder erst ab dem Tempolimitwechsel beginnt. Die Formeln sind dann entsprechend anzupassen.
Für eine Verzögerung auf eine reduzierte Referenzgeschwindigkeit kann zum Beispiel angenommen werden, dass die Verzögerung genau am Punkt der erkannten Tempolimitreduktion beginnt. Somit braucht der Referenzverbrauch für die Konstantfahrt mit v_Start nicht korrigiert zu werden. Dafür ist der Beginn der Verbrauchsberechnung für die Konstantfahrt mit v_Ziel auf das Ende der Verzögerung zu verschieben. Alternativ kann auch davon ausgegangen werden, dass die Verzögerung bis zum Tempolimitwechsel bereits vollständig oder teilweise abgeschlossen ist. Entsprechend ist dann der Verbrauch der Referenzfahrt Kr_Ref,Konst(v_Start) mit v_Start analog zum gezeigten Vorgehen bei Beschleunigungen zu reduzieren.
Die Berechnung des Energieeinsparpotentials kann wie nach obigem Ablauf für eine Geschwindigkeitsüberschreitung ohne Tempolimitwechsel fortgesetzt werden.
Kommt es während der Überschreitung der Referenzgeschwindigkeit zu einer Erhöhung der Referenzgeschwindigkeit, welche dann über der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit liegt, so ist die Berechnung des Einsparpotentials einer Reisegeschwindigkeit zu beenden. Gleichzeitig ist bei der Berechnung der Referenzgeschwindigkeit nach wie vor eine Referenzbeschleunigung nach oben beschriebenem Vorgehen zu berücksichtigen. Dafür wird der Verbrauch für die Referenzbeschleunigung von der vorigen Referenzgeschwindigkeit v_Start nicht bis zur neuen Referenzgeschwindigkeit v_Ziel, sondern bis zur realen Fahrzeuggeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Tempolimitwechsels (t_Ende) berechnet. Davon abgesehen ist die Berechnung identisch zum Vorgehen einer dauerhaften Überschreitung der Referenzgeschwindigkeit (siehe oben).
Dies gilt in analoger Weise für Tempolimitreduktionen, die zu einer plötzlichen Überschreitung der Referenzgeschwindigkeit führt. Hier ist für den Referenzverbrauch eine Verzögerung ausgehend von der Fahrzeuggeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Tempolimitwechsels bis zur neuen Referenzgeschwindigkeit zu berücksichtigen.
Die vorgestellte Berechnungslogik eignet sich auch zur Berechnung der zeitlichen Differenz t_Verl zwischen realer Fahrt und der Referenzfahrt. Dies entspricht also einem Zeitverlust, der sich durch Folgen der als effizient definierten Referenzfahrt gegenüber der realen Fahrt einstellt. Folgende Formel zeigt beispielhaft die Berechnung des Zeitverlustes für eine Beschleunigung (bzw. Verzögerung), die beim neuen Tempolimit bereits abgeschlossen ist: $t_{Verl} = t_{Ende} - t_{Start} - t_{Ref} = t_{Ende} - t_{Start} - [\frac{s_{Ref,Konst}}{v_{Ref}} * \frac{s_{Ref,Konst} - s_{Ref,Beschl}}{s_{Ref,Konst}} + t_{Ref,Beschl}]$
wobei:

S_Ref,Konst: Strecke, die das Fahrzeug real zwischen den Zeitpunkten t_Start und t_Ende zurückgelegt hat,
S_Ref,Beschl: Strecke für die Referenzbeschleunigung (bzw. Referenzverzögerung)
t_Ref,Beschl: Dauer für die Referenz-Beschleunigung (bzw. -Verzögerung) und
v_Ref: Konstante Referenzgeschwindigkeit zwischen den Zeitpunkten t_Start und t_Ende.

Um dem Fahrer bzw. dem Anwender eine Übersicht zum Einfluss der Maximalgeschwindigkeit auf Kraftstoffverbrauch und Fahrzeit seiner gefahrenen Strecke im Fahrzeug anzuzeigen, eignet sich obige Berechnungslogik ebenfalls. Die Kraftstoffersparnis sowie die Zeitdifferenz, welche sich für eine Fahrt mit verschiedenen Höchstgeschwindigkeit wie beispielsweise 80 km/h bis 150 km/h gegenüber der realen Fahrt einstellen, berechnen sich genauso wie das oben definierte Einsparpotential zur Reisegeschwindigkeit und des zugehörigen Zeitverlustes. Einzige Abweichung hierzu ist, dass sich die Referenzgeschwindigkeit nicht mehr über das Tempolimit definiert, sondern der zu untersuchenden theoretischen konstanten Höchstgeschwindigkeit (z.B. 80 km/h bis 150 km/h) entspricht. So kann dem Fahrer ausgegeben werden, welche Kraftstoffmenge auf der gefahrenen Strecke eingespart worden wäre und welcher zusätzliche Zeitbedarf sich gleichzeitig eingestellt hätte, wenn das Fahrzeug nie schneller als ebendiese theoretische Höchstgeschwindigkeit gefahren wäre.
Die Methode eignet sich auch zur Berechnung von eingespartem Kraftstoff (bzw. Energie) gegenüber einer Referenz. Wird ein Fahrzeug zum Beispiel mit einer Geschwindigkeit unterhalb der Referenzgeschwindigkeit bewegt und ist der streckenbezogene Verbrauch gleichzeitig geringer als dies bei einer Fahrt mit der Referenzgeschwindigkeit der Fall wäre, so ergibt sich eine Verbrauchseinsparung. Die Berechnung der Verbrauchseinsparung entspricht dem oben beschriebenen Vorgehen, mit dem Unterschied, dass die Auslöse- und Abbruchbedingungen entsprechend anzupassen sind.
Reisegeschwindigkeit bei Elektrofahrzeugen
Rein elektrisch betriebene Fahrzeuge unterscheiden sich bezüglich der Verbrauchsausgabe von konventionell betriebenen Fahrzeugen dahingehend, dass statt eines Kraftstoffbedarfs ein elektrischer Energiebedarf anfällt. Bei rein elektrischen Fahrzeugen ist die Berechnungslogik für das quantitative Energieeinsparpotential der Reisegeschwindigkeit prinzipiell identisch. Statt eines Kraftstoffverbrauchs wird jedoch der elektrische Energiebedarf ermittelt. Es kann mittels Berechnung von Drehzahl und Drehmoment am Rad und am Antriebsmotor der elektrische Energiebedarf des Elektromotors unter Berücksichtigung dessen Wirkungsgrads ermittelt werden. Zudem sind Verluste v.a. durch die Leistungselektronik und den Hochvoltspeicher zu berücksichtigen.
Für Fahrzeuge, die einen Verbrennungsmotor und einen elektrischen Antrieb bzw. einen Elektromotor aufweisen, können die oben genannten Verfahren zum Berechnen von Energieeinsparpotentialen kombiniert werden, um das Energieeinsparpotential von kombinierten Antrieben eines Fahrzeugs zu berechnen. Für den Fall, dass das Fahrzeug rein elektrisch fährt, kann das Verfahren zum Berechnen des Energieeinsparpotentials für Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb ausgeführt werden. Falls das Fahrzeug nur mit einem Verbrennungsmotor fährt, kann das Verfahren zum Berechnen eines Energieeinsparpotentials für ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor angewandt werden. Falls beide Antriebsvarianten, elektrischer Antrieb und Verbrennungsmotors, gleichzeitig betrieben werden, können die beiden Berechnungen nach den jeweiligen Anteilen des Antriebs kombiniert werden, um ein gesamtes Energieeinsparpotential zu ermitteln. Dazu kann auch eine Umrechnung von elektrischer Energie in eine äquivalente Kraftstoffmenge und umgekehrt Verwendung finden.
Information des Fahrers über die möglichen Einsparpotentiale
Auf Grundlage der oben berechneten Werte, insbesondere auf Basis des oben berechneten quantitativen Energieeinsparpotentials, können dem Fahrer dynamische Informationen zum Reduzieren des Energieverbrauchs angezeigt werden. Insbesondere kann der Fahrer ein genaues, quantitatives Energieeinsparpotential angezeigt bekommen, auf Basis dessen er flexibel die Reisegeschwindigkeit anpassen kann, um energieeffizient das Fahrzeug bewegen zu können. Das Einsparpotential kann sich auf den aktuellen Zeitpunkt und/oder auf die gesamte aktuelle Fahrt beziehen, sodass der Fahrer schnell und zielgerichtet seine Fahrweise anpassen kann. Bezieht sich das Einsparpotential auf den aktuellen Zeitpunkt, so kann der Fahrer beispielsweise in einer Anzeige darauf aufmerksam gemacht werden, um welche Höhe (prozentual oder absolut) sich der Verbrauch reduziert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit auf die Referenzgeschwindigkeit (z.B. das Tempolimit) gesenkt wird. Der Fahrer kann durch Tipps also dazu aufgefordert werden, die Fahrgeschwindigkeit auf die Referenzgeschwindigkeit zu reduzieren, um das berechnete Energieeinsparpotential zu realisieren.
Statt eines quantitativen Einsparpotentials kann auch eine quantitative Einsparung gegenüber einer definierten Referenz ausgegeben werden. Das Einsparpotential bzw. die Einsparung lässt sich auch in einen Reichweitenverlust bzw. einen Reichweitengewinn umrechnen.
Beispielsweise kann eine Anzeigeeinheit des Fahrzeugs mögliche Energieeinsparpotentiale mit zugehörigen Fahrzeitverlusten für unterschiedliche theoretische Höchstgeschwindigkeiten anzeigen. Somit kann der Fahrer direkt erfassen, welche quantitativen Auswirkungen auf Fahrzeit und Verbrauch sich eingestellt hätten, wenn er diese Höchstgeschwindigkeiten auf seiner aktuellen (bzw. beendeten) Fahrt nicht überschritten hätte. Vorteilhafterweise kann das oben beschriebene Verfahren somit einen quantitativen Einfluss einer Reduktion der maximalen Geschwindigkeit bereitstellen sowie Fahrzeit und Energiebedarf quantitativ in Verbindung setzen.
Im Detail kann auf Basis des berechneten Energieeinsparpotentials das Fahrzeug, z.B. eine Head-Unit des Fahrzeugs, Nachrichten erzeugen und auf Anzeigegeräten des Fahrzeuges anzeigen, damit der Fahrer den Energieverbrauch des Fahrzeugs durch ein Anpassen der Fahrweise, insbesondere durch ein Reduzieren der Reisegeschwindigkeit, verringern kann. Diese Nachrichten können in Abhängigkeit des zu erzielenden Energieeinsparpotentials erzeugt werden. Beispielsweise können ein oder mehrere Schwellwerte festlegen, welche Nachrichten für welche quantitativen Energieeinsparpotentiale während der Fahrt erzeugt und dem Fahrer angezeigt werden. Beispielweise kann dem Fahrer die Nachricht „Reduzieren Sie ihre Reisegeschwindigkeit“ oder „Achten Sie auf Tempolimits“ angezeigt werden, wenn das Energieeinsparpotential z.B. einen Schwellwert überschreitet. Die Nachricht an den Fahrer kann das Fahrzeug an ein mobiles Endgerät und/oder einen Backend-Server übertragen, so dass der Fahrer Nachrichten und Statistiken auch nach der Fahrt auf verschiedenen Endgeräten abrufen kann.
Bezugszeichenliste

100: Verfahren
102: Berechnen eines Referenzenergieverbrauchs
104: Ermitteln eines tatsächlichen Energieverbrauchs
106: Berechnen eines quantitativen Energieeinsparpotentials
108: Bereitstellen von Informationen
110: Berechnen einer Änderung einer Fahrzeit
112: Bereitstellen der Änderung der Fahrzeit dem Fahrer des Fahrzeugs

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10138750 B4 [0003]

Claims

Verfahren (100) zum Bereitstellen eines quantitativen Energieeinsparpotentials eines Fahrzeugs, das Verfahren (100) umfassend: Berechnen (102) eines Referenzenergieverbrauchs des Fahrzeugs für eine vorgegebene Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs in Abhängigkeit wenigstens eines fahrzeugspezifischen Parameters und wenigstens einer Umfeldinformation; Ermitteln (104) eines tatsächlichen Energieverbrauchs des Fahrzeugs für einen Fahrzustand des Fahrzeugs; Berechnen (106) des quantitativen Energieeinsparpotentials zwischen dem ermittelten tatsächlichen Energieverbrauch und dem berechneten Referenzenergieverbrauch des Fahrzeugs; und Bereitstellen (108) von Informationen zum Reduzieren des tatsächlichen Energieverbrauchs des Fahrzeugs in Abhängigkeit des berechneten quantitativen Energieeinsparpotentials des Fahrzeugs an eine Kommunikationsschnittstelle des Fahrzeugs.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der fahrzeugspezifische Parameter wenigstens einen Fahrwiderstand des Fahrzeugs umfasst; und wobei die Umfeldinformation wenigstens ein vorgegebenes Geschwindigkeitslimit und/oder eine Steigung einer Fahrbahn des Fahrzeugs umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Referenzenergieverbrauch und vorzugsweise der tatsächliche Energieverbrauch auf Basis eines Drehmoments und/oder einer Drehzahl einer Antriebseinheit des Fahrzeugs berechnet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das Verfahren weiterhin umfassend: Falls die Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs über der vorgegebenen Referenzgeschwindigkeit und/oder über einem vorgegebenen Geschwindigkeitslimit ist und/oder der aktuelle streckenspezifische Verbrauch oberhalb des streckenspezifischen Verbrauchs der Referenzfahrt liegt: Berechnen des quantitativen Energieeinsparpotentials zwischen dem ermittelten tatsächlichen Energieverbrauch und dem berechneten Referenzenergieverbrauch des Fahrzeugs; und Bereitstellen von Informationen zum Reduzieren des tatsächlichen Energieverbrauchs des Fahrzeugs in Abhängigkeit des berechneten quantitativen Energieeinsparpotentials des Fahrzeugs an eine Kommunikationsschnittstelle des Fahrzeugs; und/oder Falls die Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs unter der vorgegebenen Referenzgeschwindigkeit liegt und/oder der aktuelle streckenspezifische Verbrauch unterhalb des streckenspezifische Verbrauchs der Referenzfahrt liegt: Berechnen einer quantitativen Energieeinsparung zwischen dem ermittelten tatsächlichen Energieverbrauch und dem berechneten Referenzenergieverbrauch des Fahrzeugs; und Bereitstellen von Informationen zu der berechneten quantitativen Energieeinsparung des Fahrzeugs an eine Kommunikationsschnittstelle des Fahrzeugs.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das quantitative Energieeinsparpotential und/oder die quantitative Energieeinsparung bezogen auf einen Energieverbrauch zu einem aktuellen Zeitpunkt während einer aktuellen Fahrt und/oder bezogen auf einen Energieverbrauch seit Fahrtbeginn einer aktuellen Fahrt und/oder bezogen auf den Energieverbrauch einer abgeschlossenen Fahrt berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das Verfahren weiterhin umfassend: Berechnen (110) einer Änderung einer Fahrzeit des Fahrzeugs für das berechnete quantitative Energieeinsparpotential, d.h. unter Befolgung der Referenz; und Bereitstellen (112) der Änderung der Fahrzeit an eine Kommunikationsschnittstelle des Fahrzeugs.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das quantitative Energieeinsparpotential in einen Reichweitenverlust oder einen Reichweitengewinn umgerechnet wird; und/oder Bereitstellen des berechneten Reichenweitenverlusts oder des berechneten Reichweitengewinns an die Kommunikationsschnittstelle des Fahrzeugs.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das Verfahren weiterhin umfassend: Berechnen eines Einflusses verschiedener Höchstgeschwindigkeiten seit Fahrtbeginn auf Fahrzeit und/oder Energiebedarf und/oder Reichweite des Fahrzeugs.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Berechnung des quantitativen Energieeinsparpotentials einen Wechsel der vorgegeben Referenzgeschwindigkeit dahingehend berücksichtigt, dass der Verbrauch der Referenzfahrt um eine effiziente Referenzbeschleunigung oder eine effiziente Referenzverzögerung angepasst wird.
Computer-lesbares Medium zum Bereitstellen eines quantitativen Energieeinsparpotentials eines Fahrzeugs umfassend Instruktionen, die, wenn ausgeführt auf einem Rechner oder Steuergerät, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausführen.
System zum Bereitstellen eines quantitativen Energieeinsparpotentials eines Fahrzeugs, wobei das System dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
Fahrzeug umfassend ein System zum Bereitstellen eines quantitativen Energieeinsparpotentials eines Fahrzeugs, wobei das System dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.