DE102014200610A1 - Ermittlung und Anzeige eines normierten Kraftstoffverbrauchs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Ermittlung und/oder die Anzeige eines korrigierten Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugs, zur Bewertung des Fahrverhaltens eines Fahrers des Fahrzeugs, insbesondere in Bezug auf Energieeffizienz. Es wird eine Steuereinheit (100) für ein Fahrzeug beschrieben. Die Steuereinheit (100) ist eingerichtet, einen tatsächlichen Energieverbrauch q des Fahrzeugs zu ermitteln, und Informationen bzgl. einer Geschwindigkeit ν und/oder einer geographischen Höhe h des Fahrzeugs zu ermitteln. Desweiteren ist die Steuereinheit (100) eingerichtet, anhand des tatsächlichen Energieverbrauchs q, sowie anhand der Informationen bzgl. der Geschwindigkeit ν und/oder der geographischen Höhe h, einen Indikator für den Energieverbrauch des Fahrzeugs zu bestimmen.

Description

• Die Erfindung betrifft die Ermittlung und/oder die Anzeige eines korrigierten Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugs, zur Bewertung des Fahrverhaltens eines Fahrers des Fahrzeugs, insbesondere in Bezug auf Energieeffizienz.
• Die Verringerung des Energieverbrauchs bei Kraftfahrzeugen (z. B. bei Personenkraftwagen, Lastkraftwagen und/oder Motorrädern) ist ein Thema, das immer stärker an Bedeutung gewinnt. Fahrzeuge umfassen derzeit üblicherweise eine Anzeige bzgl. des aktuellen Kraftstoffverbrauchs und/oder bzgl. des Durchschnittsverbrauchs des Fahrzeugs. Beide Verbrauchsanzeigen sind jedoch nur bedingt dazu geeignet, Maßnahmen zur Verringerung des Energieverbrauchs abzuleiten bzw. zu bewerten. Insbesondere kann ein Fahrer des Fahrzeugs aus dem angezeigten tatsächlichen punktuellen Kraftstoffverbrauch und/oder aus dem angezeigten tatsächlichen durchschnittlichen Kraftstoffverbrauch nur bedingt Schlüsse darüber ziehen, ob er/sie einen energieeffizienten Fahrstil hat und/oder wie er/sie energieeffizienter fahren kann.
• Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe einen korrigierten (punktuellen und/oder durchschnittlichen) Kraftstoffverbrauch zu ermitteln, der es einem Fahrer ermöglicht, eindeutige Rückschlüsse auf die Energieeffizienz seiner/ihrer Fahrweise zu ziehen und/oder bestimmte Einflussfaktoren auf den Energieverbrauch des Fahrzeugs zu analysieren und ggf. zu optimieren. Mit anderen Worten, es ist eine technische Aufgabe dieses Dokuments, einen korrigierten Kraftstoffverbrauch (hier auch als normierter Kraftstoffverbrauch bezeichnet) zu ermitteln, der in verbesserter Weise die Energieeffizienz des Fahrstils eines Fahrers und/oder die verschiedenen Einflussfaktoren auf den Energieverbrauch widerspiegelt.
• Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u. a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
• Gemäß einem Aspekt wird eine Steuereinheit für ein Fahrzeug beschrieben. Die Steuereinheit kann beispielsweise Teil eines Motorsteuergeräts des Fahrzeugs sein. Bei dem Fahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder ein Motorrad handeln. Das Fahrzeug kann einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs umfassen.
• Die Steuereinheit ist eingerichtet, einen tatsächlichen Energieverbrauch q des Fahrzeugs zu ermitteln. Bei dem tatsächlichen Energieverbrauch kann es sich um den Verbrauch von ein oder mehreren Energieträgern handeln, die während des Betriebs des Fahrzeugs verbraucht werden. Beispiele für Energieträger sind Kraftstoffe (insbesondere Benzin oder Diesel), Wasserstoff und/oder Elektrizität. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, den tatsächlichen Energieverbrauch des Fahrzeugs (unabhängig von den dabei verwendeten Energieträgern) in einem bestimmten Zeitintervall und/oder für eine bestimmte Fahrstrecke/Fahrdistanz zu ermitteln.
• Desweiteren ist die Steuereinheit eingerichtet, Informationen bzgl. einer Geschwindigkeit v und/oder einer geographischen Höhe h des Fahrzeugs zu ermitteln. Insbesondere können eine Entwicklung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder eine Entwicklung der Höhe (z. B. in Bezug auf Meereshöhe) des Fahrzeugs in dem bestimmten Zeitintervall und/oder für die bestimmte Fahrstrecke/Fahrdistanz ermittelt werden. Eine Veränderung der Fahrgeschwindigkeit führt zu einer Veränderung der kinetischen Energie des Fahrzeugs und eine Veränderung der geographischen Höhe des Fahrzeugs führt zu einer Veränderung der potentiellen Energie des Fahrzeugs.
• Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, anhand des tatsächlichen Energieverbrauchs q, sowie anhand der Informationen bzgl. der Geschwindigkeit ν und/oder bzgl. der geographischen Höhe h, einen Indikator für den Energieverbrauch des Fahrzeugs zu bestimmen. Insbesondere kann der Indikator für den Energieverbrauch derart bestimmt werden, dass eine Änderung der Geschwindigkeit ν und/oder eine Änderung der geographische Höhe h des Fahrzeugs einen geringeren Einfluss auf den Indikator für den Energieverbrauch hat als auf den tatsächlichen Energieverbrauch q.
• Die Ermittlung eines Indikators für den Energieverbrauch, der von der Entwicklung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder von der Entwicklung der Höhe des Fahrzeugs abhängt, ist vorteilhaft, da ein derartiger Indikator eine normierte Analyse des Energieverbrauchs des Fahrzeugs ermöglicht. Insbesondere können Einflüsse auf den Energieverbrauch, die von einer Änderung der Geschwindigkeit und/oder von einer Änderung der Höhe des Fahrzeugs herrühren, außer Acht gelassen werden. Dadurch können weitere Einflussfaktoren auf den Energieverbrauch, wie z. B. die Nutzung von elektrischen Verbrauchern, der Reifendruck, etc., analysiert und ggf. in Bezug auf eine Reduzierung des Energieverbrauchs optimiert werden.
• Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, auf Basis der Informationen bzgl. der Entwicklung der Geschwindigkeit in dem bestimmten Intervall einen Anteil des Energieverbrauchs des Fahrzeugs zu ermitteln, der auf eine Veränderung der kinetischen Energie des Fahrzeugs beruht (hier als kinetischer Anteil bezeichnet). Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit eingerichtet sein, auf Basis der Informationen bzgl. der Entwicklung der Höhe in dem bestimmten Intervall einen Anteil des Energieverbrauchs des Fahrzeugs zu ermitteln, der auf eine Veränderung der potentiellen Energie des Fahrzeugs beruht (hier als potentieller Anteil bezeichnet). Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den tatsächlichen Energieverbrauch in dem bestimmten Intervall anhand des ermittelten kinetischen Anteils und/oder anhand des ermittelten potentiellen Anteils zu korrigieren, und so den Indikator für den Energieverbrauch zu bestimmen. Der Indikator für den Energieverbrauch ist somit unabhängig von der Veränderung der kinetischen Energie und/oder potentiellen Energie des Fahrzeugs. Der Indikator für den Energieverbrauch ermöglicht somit eine verbesserte Analyse der Einflussfaktoren auf den Verbrauch des Fahrzeugs.
• Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu veranlassen, dass der Indikator für den Energieverbrauch des Fahrzeugs an einen Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben wird. Insbesondere kann der Indikator über eine Anzeige des Fahrzeugs ausgegeben werden. Dadurch wird der Fahrer über den korrigierten Verbrauchswert informiert, und erhält somit die Möglichkeit, die Einflussfaktoren auf den Energieverbrauch zu analysieren und dadurch den Verbrauch des Fahrzeugs zu reduzieren.
• Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, auf Basis einer Veränderung der Geschwindigkeit ν₁ des Fahrzeugs an einer ersten Position x₁ und der Geschwindigkeit v₂ des Fahrzeugs an einer zweiten, der ersten nachfolgenden, Position x₂, den kinetischen Anteil des tatsächlichen Energieverbrauchs q zu ermitteln. Wie oben dargelegt, ist der kinetische Anteil auf eine Veränderung der kinetischen Energie des Fahrzeugs zurückzuführen. Insbesondere kann der kinetische Anteil des tatsächlichen Energieverbrauchs q auf Basis der Formel γ / 2 ν₂² – ν₁² / x₂ – x₁ ermittelt werden. γ ist dabei eine Konstante, die von ein oder mehreren Eigenschaften des Fahrzeugs abhängt. Insbesondere kann die Konstante γ von einer Masse m des Fahrzeugs, von einem Heizwert H eines Kraftstoffs des Fahrzeugs und/oder von einem Wirkungsgrad η eines Motors des Fahrzeugs abhängen.
• Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit eingerichtet sein, auf Basis einer Veränderung der geographischen Höhe h₁ an der ersten Position x₁ und der geographischen Höhe h₂ an der zweiten Position x₂, den potentiellen Anteil des tatsächlichen Energieverbrauchs q zu ermitteln. Wie oben dargelegt, ist der potentielle Anteil auf eine Veränderung der potentiellen Energie des Fahrzeugs zurückzuführen. Insbesondere kann der potentielle Anteil des tatsächlichen Energieverbrauchs q auf Basis der Formel γ g(h₂ – h₁) / x₂ – x₁ ermittelt werden, wobei g die Schwerebeschleunigung ist.
• Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den tatsächlichen Energieverbrauch q um den kinetischen Anteil und/oder um den potentiellen Anteil zu korrigieren, um einen normierten Verbrauch q_n als Indikator für den Energieverbrauch zu bestimmen. Der normierte Verbrauch q_n gibt den Verbrauch des oder der Energieträger des Fahrzeugs an, der nicht auf eine Veränderung (insbesondere nicht auf einen Anstieg) der kinetischen und/oder der potentiellen Energie des Fahrzeugs zurückzuführen ist. Somit erlaubt der normierte Verbrauch q_n einen verbesserten Einblick in die Einflüsse von anderen Faktoren (wie z. B. Fahrzeugmasse, Reifendruck, Kraftstofftyp, elektrische Verbraucher) auf den Energieverbrauch des Fahrzeugs.
• Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die Konstante γ anhand von vordefinierten Werten von Eigenschaften des Fahrzeugs zu ermitteln. Die vordefinierten Werte der Eigenschaften (z. B. die Masse m des Fahrzeugs, der Heizwert H des Kraftstoffs des Fahrzeugs und/oder der Wirkungsgrad η des Motors des Fahrzeugs) können in einer Speichereinheit gespeichert werden, und zur Ermittlung der Konstante γ herangezogen werden. Desweiteren können Sensordaten von Sensoren des Fahrzeugs zur Ermittlung der Konstante γ herangezogen werden. Beispielsweise kann anhand der Sensordaten eine Anzahl von Insassen im Fahrzeug ermittelt werden. Die Anzahl der Insassen kann dann zur Anpassung der Masse des Fahrzeugs verwendet werden. Somit kann die Konstante γ in rechen-effektiver Weise ermittelt werden.
• Alternativ oder ergänzend kann die Konstante γ anhand einer Vielzahl von Gruppen von Messwerten ermittelt werden, wobei die Gruppen von Messwerten während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs erfasst wurden. Eine Gruppe von Messwerten kann insbesondere den tatsächlichen Energieverbrauch q, sowie Informationen bzgl. der Geschwindigkeit ν und/oder bzgl. der geographischen Höhe h in einem bestimmten Zeitintervall umfassen. Die Verwendung von Messwerten ermöglicht die Bestimmung der Konstante γ anhand tatsächlich gemessener Daten. Dies ermöglicht eine präzise Ermittlung des Wertes der Konstanten γ.
• Die Steuereinheit kann insbesondere eingerichtet sein, in mindestens drei Zeitintervallen mindestens drei Gruppen von Messwerten zu ermitteln. Eine Gruppe von Messwerten umfasst dabei den tatsächlichen Energieverbrauch q, sowie Informationen bzgl. der Entwicklung der Geschwindigkeit ν und/oder der Entwicklung der geographische Höhen h des Fahrzeugs in einem Zeitintervall. Um eine Genauigkeit der Berechnungen zu erhöhen, können die Gruppen von Messwerten bei unterschiedlichen absoluten Geschwindigkeiten und/oder unterschiedlichen absoluten Höhen des Fahrzeugs erfasst werden.
• Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, anhand der mindestens drei Gruppen von Messwerten ein oder mehrere Konstanten zu bestimmen. Insbesondere kann anhand der mindestens drei Gruppen ein Wert für die Konstante γ ermittelt werden. Die ein oder mehreren Konstanten können von ein oder mehreren der folgenden Eigenschaften des Fahrzeugs abhängen: der Masse m des Fahrzeugs, dem Heizwert H des Kraftstoffs des Fahrzeugs, dem Wirkungsgrad η des Motors des Fahrzeugs, einem Rollwiderstand des Fahrzeugs, einem Reibwiderstand des Fahrzeugs, einem Strömungswiderstandskoeffizienten des Fahrzeugs, und/oder einer Bezugsfläche für einen Luftwiderstand des Fahrzeugs. Somit kann die Steuereinheit eingerichtet sein, anhand von Messwerten, in effizienter und präziser Weise, Indikatoren (d. h. ein oder mehrere Konstanten) für die tatsächlichen Eigenschaften des Fahrzeugs zu ermitteln.
• Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, Konstanten α, β und γ anhand der mindestens drei Gruppen von Messwerten und anhand der Formel

  

  zu ermitteln, wobei t₁ der Anfangszeitpunkt eines Zeitintervalls ist, t₂ der Endzeitpunkt des Zeitintervalls ist, V₁ das Kraftstoffvolumen am Anfang des Zeitintervalls ist, V₂ das Kraftstoffvolumen am Ende des Zeitintervalls ist, x₁ die Position am Anfang des Zeitintervalls ist, x₂ die Position am Ende des Zeitintervalls ist, v₁ die Geschwindigkeit am Anfang des Zeitintervalls ist, v₂ die Geschwindigkeit am Ende des Zeitintervalls ist, h₁ die geographische Höhe am Anfang des Zeitintervalls ist, und h₂ die geographische Höhe am Ende des Zeitintervalls ist. Alternativ oder ergänzend können die Konstanten anhand einer Formel mit Differentialen bzgl. der Geschwindigkeit und/oder der Höhe ermittelt werden (siehe Formel 6.1 in der weiteren Beschreibung). Aufgrund der mindestens drei Gruppen von Messwerten ergeben sich so mindestens drei Gleichungen für die Konstanten α, β und γ. Aus den mindestens drei Gleichungen können dann die Werte der Konstanten ermittelt werden. Die Konstante γ kann, wie oben dargelegt, für die Bestimmung des normierten Verbrauchs q_n verwendet werden. Die Konstanten α und β können zur Bestimmung eines Normverbrauchs q_N verwendet werden.
• Zur Bestimmung eines Normverbrauchs q_N kann die Steuereinheit eingerichtet sein, ein vordefiniertes Fahrprofil zu ermitteln. Das vordefinierte Fahrprofil kann mindestens ein vordefiniertes Fahrintervall und eine vordefinierte Fahrgeschwindigkeit in dem mindestens einen vordefinierten Fahrintervall umfassen. Beispiel für ein vordefiniertes Fahrprofil ist die EU Richtlinie RL 70/220/EWG. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, anhand der ein oder mehreren Konstanten (insbesondere anhand der Konstanten α und β) einen tatsächlichen Normverbrauch q_N des Fahrzeugs für das vordefinierte Fahrprofil zu bestimmen. Der tatsächliche Normverbrauch q_N kann dann einen Indikator für den Energieverbrauch des Fahrzeugs darstellen. Insbesondere ermöglicht es der Normverbrauch q_N, den Einfluss der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf den Energieverbrauch zu beseitigen. Somit können anhand des Normverbrauchs q_N alle weiteren Einflussfaktoren auf den Energieverbrauch (ohne Beeinflussung durch die Fahrgeschwindigkeit, die Aufnahme von kinetischer Energie und/oder die Aufnahme von potentieller Energie) analysiert und optimiert werden.
• Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Ermittlung eines Indikators für den Energieverbrauch eines Fahrzeugs beschrieben. Das Verfahren umfasst das Ermitteln eines tatsächlichen Energieverbrauchs q des Fahrzeugs, und das Ermitteln von Informationen bzgl. einer Geschwindigkeit ν und/oder einer geographischen Höhe h des Fahrzeugs. Desweiteren umfasst das Verfahren das Bestimmen des Indikators für den Energieverbrauch des Fahrzeugs anhand des tatsächlichen Energieverbrauchs q, sowie anhand der Informationen bzgl. der Geschwindigkeit ν und/oder bzgl. der geographischen Höhe h.
• Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit umfasst.
• Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z. B. auf der Steuereinheit) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
• Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
• Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
• Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigt
• 1 ein Blockdiagram eines Systems zur Ermittlung und/oder zur Anzeige eines korrigierten Verbrauchswerts; und
• 2 ein Flussdiagram eines Verfahrens zur Ermittlung eines korrigierten Verbrauchswerts.
• Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Ermittlung eines korrigierten Verbrauchswerts eines Fahrzeugs. Der Verbrauchswert kann den Verbrauch eines Kraftstoffs (z. B. von Benzin, Diesel oder Wasserstoff) und/oder den Verbrauch von elektrischer Energie angeben. Im Folgenden wird primär auf einen Kraftstoffverbrauch eingegangen. Die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren zur Ermittlung eines korrigierten Verbrauchs sind aber auch auf den Verbrauch von anderen Energieträgern (insbesondere von elektrischer Energie) anwendbar.
• Der in diesem Dokument beschriebene korrigierte Verbrauchswert gibt in verstärktem Maße den Einfluss des Fahrverhaltens eines Fahrers des Fahrzeugs auf den Verbrauch wieder. Dies wird dadurch erreicht, dass Anteile des tatsächlichen Verbrauchs, die nicht auf das Fahrverhalten des Fahrers zurückgehen, aus dem tatsächlichen Verbrauch heraus gerechnet werden.
• Der tatsächliche Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs wird typischerweise maßgeblich durch physikalische Effekte, wie der Veränderung der kinetischen Energie (durch Geschwindigkeitsänderungen) und/oder der Veränderung der potentiellen Energie (durch Veränderung der geographischen Höhe), beeinflusst. Diese beiden Faktoren sind bezüglich des Energieverbrauchs und bzgl. eines energieeffizienten Fahrstils des Fahrers nur bedingt relevant. Insbesondere kann der Fahrer die potentielle Energie (d. h. die Höhenenergie) des Fahrzeugs nicht beeinflussen. Zwar mittelt sich der Effekt der aufgenommenen und abgegebenen potentiellen Energie bei einem Rundkurs wieder aus. Eine punktuelle Angabe des tatsächlichen Kraftstoffverbrauchs ist jedoch durch die Aufnahme bzw. durch die Abgabe von potentieller Energie des Fahrzeugs verfälscht. Dies gilt analog für die kinetische Energie des Fahrzeugs, die während einer Fahrt permanent und in gleichem Maße auf- und wieder abgebaut wird. Die aufgenommene oder abgegebene kinetische Energie kann jedoch signifikant den punktuellen Verbrauchswert eines Fahrzeugs beeinflussen.
• Auch bei dem tatsächlichen Durchschnittsverbrauch können Verzerrungen auftreten, da insbesondere die geographische Höhe zu Beginn und am Ende der Ermittlung des Durchschnittsverbrauchs nicht zwangsläufig gleich ist. Ein weiteres Problem liegt darin, dass der Durchschnittsverbrauch erst im Nachhinein ermittelt wird und daher nur bedingt geeignet ist, um aktuelle Maßnahmen zur Energieverringerung zu bewerten und zu beeinflussen. Ein weiterer Nachteil des Durchschnittsverbrauchs liegt darin, dass für den Fahrer nicht immer klar ist, über welchen Zeitraum der Verbrauch gemittelt wurde.
• In Anbetracht der o. g. Nachteile des tatsächlichen punktuellen und/oder durchschnittlichen Kraftstoffverbrauchs, wird in diesem Dokument vorgeschlagen, einen korrigierten Verbrauch (auch als normierter Verbrauch bezeichnet) zu ermitteln und ggf. anzuzeigen. Insbesondere wird vorgeschlagen neben dem tatsächlichen aktuellen und dem tatsächlichen Durchschnittsverbrauch einen normierten Verbrauch q_n anzuzeigen. Der normierte Verbrauch q_n kann aus dem aktuellen tatsächlichen Verbrauch berechnet werden, indem die Anteile abgezogen werden, die auf Änderungen der kinetischen und/oder potentiellen Energie des Fahrzeugs beruhen.
• Die Korrektur des tatsächlichen Verbrauchs in Bezug auf die Veränderung der kinetische Energie des Fahrzeugs und/oder in Bezug auf die Veränderung der potentiellen Energie des Fahrzeugs führt dazu, dass der normierte Verbrauch bei konstanter Geschwindigkeit und sonst unveränderten Bedingungen konstant bleibt, auch wenn sich die geografische Höhe des Fahrzeugs ändert. Desweiteren steigt bzw. fällt der normierte Verbrauch bei einer Geschwindigkeitsänderung monoton (aufgrund der veränderten Fahrwiderstände bei veränderter Fahrgeschwindigkeit), es kommt jedoch zu keinem Überschwinger wie es typischerweise bei dem aktuellen tatsächlichen Verbrauch der Fall ist, da der normierte Verbrauch nicht durch die Aufnahme bzw. die Abnahme von kinetischer Energie des Fahrzeugs beeinflusst wird.
• Ein Vorteil der Normierung des Kraftstoffverbrauchs liegt darin, dass durch die Beseitigung der verzerrenden Komponenten „Änderung der kinetischen Energie” und/oder „Änderung der potentiellen Energie”, andere Einflussfaktoren auf den Energieverbrauch deutlicher werden, wie z. B. die Getriebeposition, der Reifendruck, der Verbau eines Dachträgers, die verwendete Kraftstoffsorte, die Verwendung von elektrischen Verbrauchern wie Heizung/Klimatisierung und/oder die absolute Höhe der Fahrgeschwindigkeit. Für den Fahrer wird es somit transparenter, welche Maßnahmen den Verbrauch wie stark beeinflussen und der Fahrer kann somit den Energieverbrauch gezielter optimieren.
• Eine besondere Stellung beim Kraftstoffverbrauch nimmt dabei die Fahrgeschwindigkeit ein. Für den Fahrer wird es durch Anzeige eines normierten Verbrauchs transparent, wie stark sich eine veränderte Geschwindigkeit tatsächlich auf den Verbrauch auswirkt. Typischerweise hat die Fahrgeschwindigkeit ab einer bestimmten Geschwindigkeitsschwelle einen maßgeblichen Anteil an dem Anstieg des normierten Verbrauchs. Um die Auswirkung anderen Einflussfaktoren auf den Verbrauch zu prüfen, kann der Fahrer eine energiesparende Maßnahme durchführen und die Auswirkung auf den normierten Verbrauch bei jeweils unveränderter Geschwindigkeit betrachten. So kann nach und nach ein optimaler Kompromiss zwischen gewünschten Fahrzeugfunktionen/Fahrzeugeinstellungen und dem Energieverbrauch ermittelt werden.
• Für die Berechnung des normierten Verbrauchs werden im Folgenden zwei Verfahren beschrieben. Das erste Verfahren setzt eine Kenntnis der Masse des Fahrzeugs und eines Wertes für das Produkt aus Wirkungsgrad des Motors des Fahrzeugs und des Heizwerts des Kraftstoffs voraus. Das zweite Verfahren berechnet diese zunächst unbekannten Konstanten algorithmisch aus vorhandenen Messwerten.
• 1 zeigt ein Blockdiagram ausgewählter Komponenten eines Fahrzeugs. Eine Steuereinheit 100 ist eingerichtet, Informationen bzgl. eines aktuellen tatsächlichen Verbrauchs q von einem Verbrauchssensor 101 (z. B. von einem Motorsteuergerät) zu empfangen. Desweiteren ist die Steuereinheit 100 eingerichtet, Informationen bzgl. einer aktuellen Fahrgeschwindigkeit ν von einem Geschwindigkeitssensor 102 des Fahrzeugs zu empfangen. Darüber hinaus ist die Steuereinheit 100 eingerichtet, Informationen bzgl. einer aktuellen relativen oder absoluten Höhe h des Fahrzeugs von einer Höhenermittlungseinheit 103 des Fahrzeugs zu empfangen. Die Höhe des Fahrzeugs kann beispielsweise durch einen Höhenmesser und/oder durch digitale Karteninformationen (in Verbindung mit GPS Koordinaten des Fahrzeugs) ermittelt werden. Die Steuereinheit 100 ist eingerichtet, den tatsächlichen Verbrauch q, anhand der Informationen bzgl. der Geschwindigkeit ν und/oder bzgl. der Höhe h zu korrigieren und so einen normierten Verbrauch q_n zu ermitteln. Der normierte Verbrauch q_n kann als aktueller Verbrauchswert und/oder als durchschnittlicher Verbrauchswert über eine Ausgabeeinheit 104 des Fahrzeugs ausgegeben werden (insbesondere über eine optische Anzeige).
• Im Folgenden werden Verfahren zur Ermittlung des normierten Verbrauchs q_n beschrieben werden. Dazu werden zunächst konkrete mathematische Formeln ermittelt, die eine Korrektur des tatsächlichen Verbrauchs q in Bezug auf die Änderung der kinetischen und/oder potentiellen Energie ermöglichen.
• Der Energieverbrauch dE des Fahrzeugs dient einerseits der Überwindung der Fahrwiderstände (was sich in einer Änderung dE_W der Fahrwiderstands-Energie wiederspiegelt) und andererseits der Änderung dE_kp der kinetischen bzw. potentiellen Energie, dE = dE_W + dE_kp. (1.1)
• Die Summe aus kinetischer und potentieller Energie E_kp ist E_kp = 1 / 2mν² + mgh, (1.2) und für das Differential dE_kp folgt dE_kp = mνdν + mgdh, (1.3) wobei zur Vereinfachung die zeitliche Änderung der Masse m des Fahrzeugs (z. B. aufgrund des Kraftstoffverbrauchs) nicht in Betracht gezogen wurde. In den o. g. Formeln ist g die Schwerebeschleunigung (g = 9,81 m/s²).
• Der Fahrwiderstand F_W setzt sich typischerweise im Wesentlichen aus drei Komponenten zusammen: Luftwiderstand, Rollwiderstand und Reibwiderstand. Der Luftwiderstand F_Luft ist dabei proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit ν, und der Rollwiderstand und der Reibwiderstand sind unabhängig von der Geschwindigkeit ν aber proportional zur Masse m des Fahrzeugs. Aufgrund der gleichartigen Abhängigkeit können der Rollwiderstand und der Reibwiderstand zu einem Roll/Reib-Widerstand F_Roll/Reib zusammengefasst werden.
• Insgesamt ergibt sich somit für den Fahrwiderstand F_W: F_W = F_Luft + F_Roll/Reib = c_WA 1 / 2ρν² + μmg, wobei c_W ein Strömungswiderstandskoeffizient des Fahrzeugs ist, A eine Bezugsfläche für den Luftwiderstand darstellt, ρ die Dichte der Strömungsluft ist, und μ ein Proportionalitätsfaktor des Roll/Reib-Widerstands ist.
• Eine Fahrleistung P_W des Fahrzeugs, die auf dem Fahrwiderstand F_W beruht, ergibt sich als Ableitung der Fahrwiderstands-Energie E_W nach der Zeit t. Andererseits ergibt sich die Fahrleistung P_W als Produkt aus Fahrwiderstand F_W und Fahrgeschwindigkeit ν. Mit dE_W = P_Wdt = F_Wνdt, folgt somit dE_W = (c_WA 1 / 2ρν² + μmg)νdt = (c_WA 1 / 2ρν³ + μmgν)dt. (1.4)
• Für den nutzbaren Anteil der Energie des Kraftstoffs gilt: dE = ηHdV = ηHqdx = ηHqνdt (2.1) wobei V das Kraftstoffvolumen, x die Wegstrecke, η der Wirkungsgrad des Motors, H der Heizwert und q der aktuelle Kraftstoffverbrauch ist. In Formel 2.1 wurde berücksichtigt, dass die Volumenänderung dV dem aktuellen tatsächlichen Kraftstoffverbrauch q mal gefahrener Wegstrecke dx entspricht. Desweiteren wurde berücksichtigt, dass die gefahrene Wegstrecke dx der aktuellen Fahrgeschwindigkeit ν mal der gefahrenen Zeit dt entspricht. Aus Formel 2.1 folgt für den tatsächlichen Verbrauch q q = 1 / ηH dE / dx = 1 / ηHν dE / dt, (2.2)
• Analog zum Energieverbrauch in Gleichung 1.1 gilt für den aktuellen tatsächlichen Kraftstoffverbrauch die Aufteilung q = q_w + q_kp (3) wobei q_w der Verbrauch aufgrund des Fahrwiderstands F_W ist und q_kp der Verbrauch aufgrund der Änderung dE_kp der kinetischen und/oder der potentiellen Energie ist.
• Der normierte Verbrauch q_n entspricht dem Verbrauch q_w aufgrund des Fahrwiderstands F_W, und berechnet sich aus dem aktuell gemessenen tatsächlichen Verbrauch q, indem q_kp subtrahiert wird. Es gilt somit q_n = q – q_kp (4)
• Die Berechnung des Verbrauchs q_kp aufgrund der Änderung dE_kp der kinetischen bzw. potentiellen Energie kann mit Differentialen und/oder über ein Zeitintervall erfolgen.
• Für die Berechnung mit Differentialen ergibt sich mit Formel 2.2

  

  und unter Berücksichtigung von Formel 1.3 q_kp = 1 / ηHν(mν dν / dt + mg dh / dt), und q_kp = m / ηH( dν / dt + g dh / νdt).
• Es folgt somit für den normierten Verbrauch q_n q_n = q – m / ηH( dν / dt + g dh / νdt) (5.1)
• Für die Berechnung über ein Zeitintervall zwischen einem ersten Zeitpunkt t₁ und einem zweiten Zeitpunkt t₂ bzw. zwischen einer ersten Wegposition x₁ und einer zweiten Wegposition x₂ ergibt sich mit Formel 1.2 ΔE_kp = 1 / 2m(ν₂ ² – ν₁ ²) + mg(h₂ – h₁), und mit Formel 2.2

  

  für den Verbrauch q_kp aufgrund der Änderung ΔE_kp der kinetischen bzw. potentiellen Energie, sowie

  

  und somit für den normierten Verbrauch q_n auf der Wegstrecke zwischen x₁ und x₂ q_n = q – m / 2ηH ν₂² – ν₁²+ 2g(h₂ – h₁) / x₂ – x₁, (5.2) wobei ν₁ der Fahrgeschwindigkeit und h₁ der Höhe des Fahrzeugs am Anfang x₁ der Wegstrecke und ν₂ der Fahrgeschwindigkeit und h₂ der Höhe des Fahrzeugs am Ende x₂ der Wegstrecke entspricht.
• Aus den Formeln 5.1 und/oder 5.2 lässt sich ein erstes Verfahren zur Ermittlung eines normierten Verbrauchs q_n auf Basis des tatsächlichen Verbrauchs q ableiten. Dazu kann beispielsweise die Masse m des Fahrzeugs fest codiert werden, wobei eine mittlere Masse m der Fahrzeuge einer Baureihe verwendet werden kann. Dieser Wert kann individuell korrigiert werden, indem die verbaute Sonderausstattung und die vorhandene Fahrzeugsensorik ausgewertet werden. Über die Fahrzeugsensorik können z. B. der Füllstand des Tanks oder die Sitzbelegung berücksichtigt werden. So kann die tatsächliche Masse m des Fahrzeugs geschätzt werden.
• Das Produkt aus Wirkungsgrad η des Motors und Heizwert H des Kraftstoffs kann experimentell bei Versuchsfahrten ermittelt werden. Dieser Wert kann dann fest codiert werden.
• Die Berechnung des normierten Verbrauchs q_n erfolgt dann anhand der Gleichungen 5.1 und/oder 5.2. Dabei wird vom aktuellen tatsächlichen Verbrauch q der Anteil abgezogen, der auf einer Änderung der kinetischen und/oder potentiellen Energie beruht. Die Berechnung kann kontinuierlich erfolgen (gemäß Formel 5.1) und/oder durch Betrachtung von Zeit- bzw. Strecken-Intervallen (gemäß Formel 5.2). Zur Glättung von Schwankungen kann es sinnvoll sein, den normierten Verbrauch q_n über eine vordefinierte Zeitspanne (z. B. für eine Zeitspanne in der Größenordnung von 10 Sekunden) zu mitteln. Es können auch gleitende Mittelwerte ermittelt werden.
• Aufgrund der Schätzung der Fahrzeugmasse m und des Produkts aus Wirkungsgrad η des Motors und Heizwert H des Kraftstoffs können sich Ungenauigkeiten bei der Ermittlung des normierten Verbrauchs q_n ergeben. Im Folgenden werden mathematische Formeln hergeleitet, die es ermöglichen, die tatsächliche Fahrzeugmasse m und das tatsächliche Produkt aus Wirkungsgrad η des Motors und Heizwert H des Kraftstoffs durch Messungen zu ermitteln. Dadurch kann eine genauere Bestimmung des normierten Verbrauchs q_n ermöglicht werden.
• Für den gesamten Kraftstoffverbrauch q gilt mit Gleichungen 2.2 und 1.1:

  

  und mit Gleichungen 1.4 und 1.3 ergibt sich q = 1 / ηHν(c_WA 1 / 2ρν³ + μmgν + mν dν / dt + mg dh / dt), q = 1 / ηH(c_WA 1 / 2ρν² + μmg + m dν / dt + mg dh / νdt), oder q = q_W + q_kp = αν² + β + γ( dν / dt + g dh / νdt) (6.1) mit α = 1 / ηHc_WA 1 / 2ρ, β = 1 / ηHμmg, γ = 1 / ηHm.
• Analog zu den Berechnungen zu 5.1 und 5.2 können statt der Differentiale Zeit- bzw. Streckenintervalle betrachtet werden. Für die Änderung ΔE_kp der kinetischen und/oder potentiellen Energie folgt aus Gleichung 1.2: ΔE_kp = 1 / 2m(ν₂ ² – ν₁ ²) + mg(h₂ – h₁).
• Für die Änderung ΔE_W, der Fahrwiderstands-Energie folgt aus Gleichung 1.4:

  
• Für die Änderung ΔE der Gesamtenergie folgt aus Gleichung 2.1: ΔE = ηH(V₂ – V₁).
• Insgesamt ergibt sich somit mit Gleichung 1.1:

  
• Die Konstante γ kann nun in die Gleichungen zur Berechnung des normierten Verbrauchs q_n eingesetzt werden. Mit Gleichung 5.1 ergibt sich: q_n = q – γ( dν / dt + g dh / νdt), (7.1) und mit Gleichung 5.2 ergibt sich:

  
• Anhand der o. g. Formeln kann ein weiteres Verfahren zur Ermittlung des normierten Verbrauchs beschrieben werden. Dieses Verfahren beruht darauf, dass alle Einflussfaktoren (Luftwiderstand, Roll-/Reibwiderstand, kinetische Energie, potentielle Energie) auf den tatsächlichen Verbrauch q eine spezifische Abhängigkeit von der Geschwindigkeit ν und/oder von der geografischen Höhe h des Fahrzeugs haben, und daher algorithmisch bestimmt werden können. Die Berechnung des normierten Verbrauchs q_n erfolgt in diesem Verfahren anhand der Gleichungen 7.1 (bei Verwendung von Differentialen) oder 7.2 (bei Verwendung von einem Zeitintervall oder einem Streckenintervall). Diese Gleichungen sind analog zu den Gleichungen 5.1 bzw. 5.2 des ersten Verfahrens.
• In Gleichungen 7.1 und 7.2 geht eine Konstante γ ein, die experimentell für das Fahrzeug ermittelt werden kann. Insbesondere kann die Konstante γ, wie auch die Konstanten α und β, anhand der Gleichungen 6.1 (bei Verwendung von Differentialen) oder bevorzugt 6.2 (bei Verwendung eines Zeit- oder Streckenintervalls) bestimmt werden. Zur Berechnung der drei Konstanten können bei Verwendung von Gleichung 6.2 mindestens drei Messintervalle ausgewertet werden. Dabei können die Messungen bei möglichst unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfolgen, und/oder es können Messintervalle mit Geschwindigkeits- und/oder Höhendifferenzen während des Intervalls herangezogen werden. Durch eine Differenzierung der Parameter Geschwindigkeit ν und/oder Höhe h kann eine Genauigkeit der ermittelten Konstanten erhöht werden. Alternativ oder ergänzend kann durch die Durchführung einer erhöhten Anzahl von Messungen (d. h. der Ermittlung einer erhöhten Anzahl von Gruppen von Messwerten) und einer Mittelwertbildung die Genauigkeit der ermittelten Konstanten erhöht werden.
• Die Konstanten α, β und γ hängen physikalisch mit den Parametern Masse m, dem Heizwert H, dem Wirkungsgrad η, der Querschnittsfläche A, dem Luftwiderstandsbeiwert c_W und dem Reibungskoeffizient μ zusammen. Diese Größen ändern sich üblicherweise (wenn überhaupt) nur über einen längeren Zeitraum. Eine Veränderung der Parameter (z. B. eine Veränderung der Masse m aufgrund einer veränderten Anzahl von Insassen, und/oder eine Veränderung des Luftwiderstandsbeiwerts c_W aufgrund der Verwendung eines Dachgepäckträgers) kann bei der Mittelwertbildung berücksichtigt werden, um ungewollte Schwankungen zu vermeiden. Beispielsweise können die o. g. Konstanten bei Beginn einer Fahrt erneut ermittelt werden, um zu gewährleisten, dass die ermittelten Konstanten den tatsächlichen Zustands des Fahrzeugs wiedergeben.
• Der ermittelte Wert für die Konstante γ kann dann in den Formeln 7.1 oder 7.2 verwendet werden, um den normierten Verbrauch zu ermitteln.
• Für Fahrzeuge wird häufig ein sogenannter Normverbrauch angegeben. Der Normverbrauch gibt den Verbrauch des Fahrzeugs bei Durchführung eines vorgegebenen Fahrprofils (mit vorgegebener Geschwindigkeit und/oder vorgegebener Strecke) wieder. Der Normverbrauch wird typischerweise für ein nicht beladenes Fahrzeug mit minimaler Verwendung von elektrischen Verbrauchern ermittelt. Der so ermittelte ideale Normverbrauch weicht somit typischerweise von dem Verbrauch ab, der mit dem Fahrzeug tatsächlich erzielt wird. Mit anderen Worten, wenn das vorgegebene Fahrprofil mit dem tatsächlichen Fahrzeug gefahren wird, so wird der tatsächliche Normverbrauch aufgrund der erhöhten Masse und/oder aufgrund der Verwendung von zusätzlichen elektrischen Verbrauchern typischerweise höher sein, als der ideale Normverbrauch.
• Die Steuereinheit 100 kann eingerichtet sein, den Normverbrauch des Fahrzeugs zu ermitteln. Dabei kann der Normverbrauch allein anhand der ermittelten Konstanten α, β und/oder γ bestimmt werden. Es ist nicht erforderlich, dass der Fahrer tatsächlich das zur Ermittlung des idealen Normverbrauchs herangezogene Fahrprofil fährt.
• Im Folgenden werden Formeln hergeleitet, die eine Bestimmung des tatsächlichen Normverbrauchs q_N ermöglichen. Gemäß Gleichung 6.1 gilt für den Anteil q_W des tatsächlichen Verbrauchs q der auf den Fahrwiderstand zurückzuführen ist q_W = αν² + β.
• Der Anteil q_W des tatsächlichen Verbrauchs kann über einen Fahrzyklus oder über ein Fahrintervall [x₁, x₂] gemittelt werden, um den Normverbrauch q_N in diesem Fahrintervall zu ermitteln. Bei dem Fahrintervall [x₁, x₂] kann es sich insbesondere um einen Ausschnitt aus einem vordefinierten Fahrprofil handeln. Der Normverbrauch q_N für dieses Fahrintervall [x₁, x₂] ergibt sich bei bekannter Geschwindigkeit ν(x) entlang der Fahrstrecke x ∈ [x₁, x₂] als:

  

  bzw. bei bekannter Geschwindigkeit ν(t) im vordefinierten Zeitintervall t ∈ [t₁, t₂] als:

  
• Der tatsächliche Normverbrauch q_N kann somit anhand der Formeln 8.1 oder 8.2 für ein vordefiniertes Fahrprofil ermittelt werden. Dafür sind zuvor die Konstanten α und β anhand der oben beschriebenen Vorgehensweise zu ermitteln. Für das vordefinierte Fahrprofil sind typischerweise ein oder mehrere Fahrstrecken [x₁, x₂] und die dabei gefahrenen Geschwindigkeiten ν(x) vorgegeben. Für jede Fahrstrecke kann anhand der Formeln 8.1 oder 8.2 der Normverbrauch q_N ermittelt werden. Der Normverbrauch des gesamten vordefinierten Fahrprofils ergibt sich dann auf Basis des Normverbrauchs q_N der einzelnen Fahrstrecken des vordefinierten Fahrprofils (z. B. als ein (ggf. gewichteter) Mittelwert der einzelnen Normverbrauchswerte).
• Wie bereits oben dargelegt hat den stärksten Einfluss auf den normierten Verbrauch q_n typischerweise die Geschwindigkeit (insbesondere bei relativ hohen Geschwindigkeiten). Um den Einfluss aller anderen Faktoren auf den normierten Verbrauch besser ermitteln zu können, kann anhand der Gleichung 8.1 bzw. 8.2 ein tatsächlicher Normverbrauch q_N berechnet werden. Dabei kann ein fest vorgegebenes Fahrprofil wie z. B. in RL 70/220/EWG zugrunde gelegt werden. Der Normverbrauch q_N ist bezüglich der kinetischen Energie, der potentiellen Energie und bzgl. der aktuellen Geschwindigkeit normiert und spiegelt daher die Einflüsse anderer Faktoren wie z. B. Reifendruck oder Getriebeposition wider. Die Steuereinheit 100 kann eingerichtet sein, auch den Normverbrauch q_N über die Ausgabeeinheit 104 auszugeben, und dem Fahrer anzuzeigen. Anhand des Normverbrauchs q_N kann der Fahrer erkennen, inwieweit Maßnahmen zur Energieeinsparung (unabhängig von einer Reduzierung der Geschwindigkeit) erfolgreich sind. Insbesondere kann dazu der tatsächliche Normverbrauch q_N mit dem idealen Normverbrauch verglichen werden.
• Im Folgenden sei nochmals auf die Unterschiede der in diesem Dokument genannten Verbrauchsangaben hingewiesen:
• • q entspricht dem aktuell gemessenen (Gesamt-)Verbrauch, gemessen in der Einheit [m³/m] bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor bzw. [J/m] im Falle eines elektrischen Antriebs. Mit anderen Worten, q entspricht dem punktuellen tatsächlichen Verbrauch des Fahrzeugs.
• • q_kp entspricht dem anteiligen Verbrauch aufgrund von Änderungen der kinetischen und/oder potentiellen Energie des Fahrzeugs.
• • q_n entspricht dem normierten Verbrauch. Der normierte Verbrauch wird ermittelt, indem vom aktuell gemessenen Verbrauch q die Anteile abgezogen werden, die auf Änderungen der kinetischen und/oder potentiellen Energie beruhen.
• • q_w entspricht dem Anteil des punktuellen tatsächlichen Verbrauchs, der auf den Fahrwiderstand zurückzuführen ist. q_w entspricht typischerweise q_n.
• • q_W entspricht dem mittleren Anteil des Verbrauchs aufgrund des Fahrwiderstands, bezogen auf eine bestimmte Geschwindigkeit. q_W wird typischerweise unabhängig vom aktuellen Verbrauch ermittelt. Stattdessen wird q_W anhand einer Vielzahl von Einzelmessungen bei verschiedenen Geschwindigkeiten ermittelt (z. B. im Rahmen der Ermittlung der Konstanten α, β und γ).
• • q_N entspricht dem Normverbrauch. q_N ergibt sich aus q_W, indem ein bestimmter Fahrzyklus bzw. ein bestimmtes Fahrintervall mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zugrunde gelegt wird. Ein Fahrzeug würde bei Fahrt dieses bestimmten Fahrzyklus q_N verbrauchen. Ein darüber hinaus gehender Verbrauch könnte sich aus der Energie ergeben, die durch Bremsvorgänge verloren geht.
• Wie bereits oben dargelegt, sind die grundsätzlichen Überlegungen und auch die Berechnungen nicht auf Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor beschränkt. Bei Fahrzeugen mit Elektroantrieb kann Gleichung 2.1 modifiziert werden. Die nutzbare Energie dE ergibt sich bei einem Elektroantrieb aus dem Stromverbrauch, d. h. dE = UIdt, wobei U die Versorgungsspannung (z. B. die Batteriespannung) ist und wobei I den Stromfluss aus der Stromversorgung (z. B. aus der Batterie) wiedergibt. In Analogie zu Gleichung 2.2 ergibt sich für den Verbrauch eines Elektroantriebs q_el = 1 / η dE / dx = 1 / η UIdt / dx = UI / ην (2.3)
• Die verwendete Einheit ist in diesem Fall [J/m]. Ein Heizwert H muss hier nicht berücksichtigt werden. Die Konstante η stellt den Wirkungsgrad der elektrischen Antriebseinheit dar. Entsprechend vereinfachen sich die Formeln zur Berechnung von α, β und γ.
• Die Formeln zur Ermittlung des normierten Verbrauchs q_n und/oder des Normverbrauchs q_N können dann in der in diesem Dokument beschriebenen Weise ermittelt werden. Fahrzeuge mit Elektroantrieb verwenden typischerweise eine Rekuperation von Bremsenergie. Es ist daher damit zu rechnen, dass ein ermittelter normierter Verbrauch und ein ermittelter Normverbrauch für ein Fahrzeug mit Elektroantrieb näher beim tatsächlichen Verbrauch liegen als für ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor.
• 2 zeigt ein Flussdiagram eines beispielhaften Verfahrens 200 zur Ermittlung eines Indikators für den Energieverbrauch eines Fahrzeugs. Der Indikator für den Energieverbrauch kann insbesondere den normierten Verbrauch und/oder den tatsächlichen Normverbrauch umfassen. Das Verfahren 200 umfasst das Ermitteln 201 eines tatsächlichen Energieverbrauchs q des Fahrzeugs. Desweiteren umfasst das Verfahren 200 das Ermitteln 202 von Informationen bzgl. einer Geschwindigkeit ν und/oder einer geographischen Höhe h des Fahrzeugs. Der Indikator für den Energieverbrauch des Fahrzeugs kann dann anhand des tatsächlichen Energieverbrauchs q, sowie anhand der Informationen bzgl. der Geschwindigkeit ν und/oder bzgl. der geographischen Höhe h bestimmt werden (Schritt 203). Dazu können die in diesem Dokument ermittelten Formeln verwendet werden.
• Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• EU Richtlinie RL 70/220/EWG [0020]
• RL 70/220/EWG [0071]

Claims (10)

1. Steuereinheit (100) für ein Fahrzeug, wobei die Steuereinheit (100) eingerichtet ist, – einen tatsächlichen Energieverbrauch q des Fahrzeugs zu ermitteln; – Informationen bzgl. einer Geschwindigkeit ν und/oder einer geographischen Höhe h des Fahrzeugs zu ermitteln; und – anhand des tatsächlichen Energieverbrauchs q, sowie anhand der Informationen bzgl. der Geschwindigkeit ν und/oder der geographischen Höhe h, einen Indikator für den Energieverbrauch des Fahrzeugs zu bestimmen.
2. Steuereinheit (100) gemäß Anspruch 1, wobei der Indikator für den Energieverbrauch derart bestimmt wird, dass eine Änderung der Geschwindigkeit ν und/oder eine Änderung der geographische Höhe h des Fahrzeugs einen geringeren Einfluss auf den Indikator für den Energieverbrauch hat als auf den tatsächlichen Energieverbrauch q.
3. Steuereinheit (100) gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (100) eingerichtet ist, zu veranlassen, dass der Indikator an einen Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben wird.
4. Steuereinheit (100) gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (100) eingerichtet ist, – auf Basis einer Geschwindigkeit ν₁ des Fahrzeugs an einer ersten Position x₁ und der Geschwindigkeit ν₂ des Fahrzeugs an einer zweiten, der ersten nachfolgenden, Position x₂, einen kinetischen Anteil des tatsächlichen Energieverbrauchs q zu ermitteln; und/oder – auf Basis einer geographischen Höhe h₁ an der ersten Position x₁ und der geographischen Höhe h₂ an der zweiten Position x₂, einen potentiellen Anteil des tatsächlichen Energieverbrauchs q zu ermitteln; und – den tatsächlichen Energieverbrauch q um den kinetischen Anteil und/oder den potentiellen Anteil zu korrigieren, um einen normierten Verbrauch q_n als Indikator für den Energieverbrauch zu bestimmen.
5. Steuereinheit (100) gemäß Anspruch 4, wobei die Steuereinheit (100) eingerichtet ist, – den kinetischen Anteil des tatsächlichen Energieverbrauchs q auf Basis der Formel γ / 2 v₂² – v₁² / x₂ – x₁ zu ermitteln; wobei γ eine Konstante ist, die von ein oder mehreren Eigenschaften des Fahrzeugs abhängt; und/oder – den potentiellen Anteil des tatsächlichen Energieverbrauchs q auf Basis der Formel γ g(h₂ – h₁) / x₂ – x₁ zu ermitteln; wobei g die Schwerebeschleunigung ist.
6. Steuereinheit (100) gemäß Anspruch 5, wobei die Steuereinheit (100) eingerichtet ist, die Konstante γ – anhand von vordefinierten Werten von Eigenschaften des Fahrzeugs zu ermitteln; wobei die vordefinierten Werte von einer Masse m des Fahrzeugs, einen Heizwert H eines Kraftstoffs des Fahrzeugs und/oder einen Wirkungsgrad η eines Motors des Fahrzeugs abhängen; und/oder – anhand von Sensordaten von Sensoren des Fahrzeugs zu ermitteln; und/oder – anhand einer Vielzahl von Gruppen von Messwerten zu ermitteln, die während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs erfasst wurden; wobei eine Gruppe von Messwerten den tatsächlichen Energieverbrauch q, sowie Informationen bzgl. der Geschwindigkeit ν und/oder bzgl. der geographischen Höhe h in einem bestimmten Zeitintervall umfasst.
7. Steuereinheit (100) gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei – die Steuereinheit (100) eingerichtet ist, in mindestens drei Zeitintervallen mindestens drei Gruppen von Messwerten zu ermitteln; – eine Gruppe von Messwerten den tatsächlichen Energieverbrauch q, sowie Informationen bzgl. der Entwicklung der Geschwindigkeit ν und/oder der Entwicklung der geographische Höhen h des Fahrzeugs in einem Zeitintervall umfasst; – die Steuereinheit (100) eingerichtet ist, anhand der mindestens drei Gruppen von Messwerten ein oder mehrere Konstanten zu bestimmen; und – die ein oder mehreren Konstanten abhängen von ein oder mehreren von: einer Masse m des Fahrzeugs, einem Heizwert H eines Kraftstoffs des Fahrzeugs, einem Wirkungsgrad η eines Motors des Fahrzeugs, einem Rollwiderstand des Fahrzeugs, einem Reibwiderstand des Fahrzeugs, einem Strömungswiderstandskoeffizienten des Fahrzeugs, und/oder einer Bezugsfläche für einen Luftwiderstand des Fahrzeugs.
8. Steuereinheit (100) gemäß Anspruch 7, wobei die Steuereinheit (100) eingerichtet ist, Konstanten α, β und γ anhand der mindestens drei Gruppen von Messwerten und anhand der Formel

   

   zu ermitteln, wobei t₁ der Anfangszeitpunkt eines Zeitintervalls ist, t₂ der Endzeitpunkt des Zeitintervalls ist, V₁ das Kraftstoffvolumen am Anfang des Zeitintervalls ist, V₂ das Kraftstoffvolumen am Ende des Zeitintervalls ist, x₁ die Position am Anfang des Zeitintervalls ist, x₂ die Position am Ende des Zeitintervalls ist, ν₁ die Geschwindigkeit am Anfang des Zeitintervalls ist, ν₂ die Geschwindigkeit am Ende des Zeitintervalls ist, h₁ die geographische Höhe am Anfang des Zeitintervalls ist, und h₂ die geographische Höhe am Ende des Zeitintervalls ist.
9. Steuereinheit (100) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei – die Steuereinheit (100) eingerichtet ist, ein vordefiniertes Fahrprofil zu ermitteln; – das vordefinierte Fahrprofil mindestens ein vordefiniertes Fahrintervall und eine vordefinierte Fahrgeschwindigkeit in dem mindestens einen vordefinierten Fahrintervall umfasst; – die Steuereinheit (100) eingerichtet ist, anhand der ein oder mehreren Konstanten einen tatsächlichen Normverbrauch q_N des Fahrzeugs für das vordefinierte Fahrprofil zu bestimmen; und – der tatsächliche Normverbrauch q_N einen Indikator für den Energieverbrauch des Fahrzeugs darstellt.
10. Verfahren (200) zur Ermittlung eines Indikators für den Energieverbrauch eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren (200) umfasst, – Ermitteln (201) eines tatsächlichen Energieverbrauchs q des Fahrzeugs; – Ermitteln (202) von Informationen bzgl. einer Geschwindigkeit ν und/oder einer geographischen Höhe h des Fahrzeugs; und – Bestimmen (203) des Indikators für den Energieverbrauch des Fahrzeugs anhand des tatsächlichen Energieverbrauchs q, sowie anhand der Informationen bzgl. der Geschwindigkeit ν und/oder bzgl. der geographischen Höhe h.

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