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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Streckenführung für einen Test zur Erfassung eines Emissionsverhaltens eines Fahrzeugs. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein zur Durchführung des vorgestellten Verfahrens konfiguriertes Fahrzeug.
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Zum Bestimmen eines Schadstoffausstoßes, d. h. eines Emissionsverhaltens, eines Fahrzeugs wird traditionellerweise ein Prüfstand eingesetzt, auf dem das Fahrzeug in einer vorgegebenen Sequenz von Betriebsphasen betrieben wird, um während jeweiliger Betriebsphasen durch das Fahrzeug erzeugte Emissionen zu messen.
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Aufgrund stetig strenger werdenden gesetzlichen Vorschriften bzgl. zulässiger Emissionen von Fahrzeugen werden Fahrzeuge zukünftig in realen Fahrsituationen, d. h. im Feldversuch bzw. außerhalb eines Prüfstandes, vermessen und hinsichtlich ihrer Emissionen beurteilt. Da es bei realen Fahrsituationen bspw. aufgrund von Verkehr nicht immer möglich ist durch einen jeweiligen Test vorgegebene Anforderungen an während eines Testzyklus zu erzeugenden Betriebsphasen einzuhalten, wird ein Verfahren benötigt, das es ermöglicht, eine Strecke zu ermitteln, bei der von einem jeweiligen Test vorgegebene Betriebsphasen eines Fahrzeugs erzeugt werden können und ein entsprechend gültiger Testzyklus gewährleistet werden kann.
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In der europäischen Druckschrift
EP 22 93 018 A1 wird ein Fahrzeugnavigationssystem vorgestellt, das zum Auswählen einer bestimmten Route dient, die auf Fähigkeiten und Charakteristiken des Fahrzeugs angepasst wird, und bei der ein Verbrauch sowie Emissionen des Fahrzeugs so gering wie möglich gehalten werden.
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Die internationale Druckschrift
WO 2011 062 620 A1 offenbart ein System zur Auswahl von Betriebsmodi eines Fahrzeugs. Dabei ist vorgesehen, dass durch eine Steuerung unterschiedlicher Systeme des Fahrzeugs eine verbesserte Anpassung einer Leistungsabgabe des Fahrzeugs für eine über ein Navigationssystem geplante Strecke erreicht wird.
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Eine Abgasmessung in Echtzeit und auf öffentlichen Straßen mittels einer Vorrichtung zur Aufzeichnung und zur Auswertung von im realen Straßenverkehr auftretenden Emissionen eines Fahrzeugs ist in der internationalen Druckschrift
WO 99 35 480 A1 offenbart.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Optimieren eines Fahrverhaltens eines Fahrers bei einer Testfahrt zum Ermitteln von Emissionswerten eines Fahrzeugs bereitzustellen.
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Zur Lösung der voranstehend genannten Aufgabe wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Streckenführung für einen Test zur Erfassung von Emissionswerten eines Fahrzeugs vorgestellt, bei dem eine aktuelle Position des Fahrzeugs bestimmt wird und ausgehend von der aktuellen Position des Fahrzeugs eine Vielzahl möglicher Streckenführungen ermittelt wird, entlang derer das Fahrzeug gemäß jeweiligen Vorgaben des Tests zur Erfassung der Emissionswerte bewegt werden kann, und bei dem eine jeweilige Streckenführung in Abhängigkeit von Verkehrsdaten, die von einer Datenbank bereitgestellt werden, dahingehend aus der Vielzahl möglicher Streckenführungen ausgewählt wird, dass durch das Fahrzeug beim Befahren einer der jeweiligen Streckenführung entsprechenden Strecke gemäß den jeweiligen Vorgaben des Tests, ein Maximum an Emissionen erzeugt wird.
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Das vorgestellte Verfahren dient insbesondere zum Messen von Emissionen eines Fahrzeugs in realen Betriebsbedingungen, d. h. im Feld, bei einem sogenannten „Real Driving Emission Test“. Dazu ist vorgesehen, dass zur Durchführung eines Tests bzw. eines Testzyklus eines Tests, eine Streckenführung ermittelt wird, die dazu geeignet ist, ein zu messendes Fahrzeug in durch den Test bzw. eine aktuelle Abgasgesetzgebung vorgegebenen Betriebsphasen bzw. Bedingungen zu betreiben. Weiterhin ist gemäß dem vorgestellten Verfahren vorgesehen, dass diejenige Streckenführung aus einer Vielzahl zur Durchführung des Tests geeigneten Streckenführungen ausgewählt wird, die ein Emissionsverhalten des Fahrzeugs beim Befahren einer der Streckenführung entsprechenden Strecke gemäß dem Test, d. h. während jeweiliger durch den Test vorgegebenen Betriebsphasen, bedingt, das einem Maximum von durch das Fahrzeug während entsprechender Betriebsphasen zu erzeugenden bzw. erzeugten Emissionen entspricht. Dies bedeutet, dass mittels des vorgestellten Verfahrens eine zum Erzeugen eines schlechtestmöglichen Emissionsverhaltens eines Fahrzeugs geeignete Streckenführung für einen „Real Driving Emission Test“ ermittelt wird.
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Zur Durchführung eines erfindungsgemäß vorgesehenen Tests kann bspw. durch den Test vorgegeben sein, dass ein Fahrzeug für 2 km mit 80 % seiner höchstmöglichen Leistung betrieben wird. Entsprechend ist es zur Durchführung des Tests erforderlich, dass ein Streckenverlauf entlang dem der Test durchgeführt wird, mindestens 2 km Straße umfasst, auf der eine jeweiliges zu messendes bzw. zu testendes Fahrzeug mit entsprechender Last bewegt werden kann. Eine solche Straße wird in der Regel eine Autobahn sein, wobei zur Durchführung des Tests aus verschiedenen Autobahnabschnitten mit bspw. jeweils unterschiedlichem Gefälle gewählt werden kann. Das vorgestellte Verfahren sieht vor, dass derjenige Autobahnabschnitt aus allen potentiell geeigneten Autobahnabschnitten gewählt wird, der einen maximalen Ausstoß von Abgasen bzw. Emissionen bedingt.
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Da unter realen Fahrsituationen, d. h. bei Fahrten auf einer insbesondere öffentlichen Straße, aktuelle Verkehrsbedingungen massiv auf ein Bewegungsverhalten und, dadurch bedingt, auf ein Emissionsverhalten eines Fahrzeugs einwirken, ist erfindungsgemäß vorgesehen, eine jeweilige zur Durchführung eines Tests bzw. eines Testzyklus geeignete Streckenführung in Abhängigkeit von Verkehrsdaten, die bspw. aktuell von einer Verkehrsdatenbank bereitgestellt werden oder aus einem Speicher mit historischen Verkehrsdaten entnommen werden, auszuwählen. Entsprechend kann unter Verwendung des vorgestellten Verfahrens ein zur Durchführung des Tests bzw. des Testzyklus besonders vorteilhaft geeignetes Zeitfenster bzw. eine besonders vorteilhaft geeignete Verkehrssituation ermittelt werden. Dazu kann bspw. ein Zeitfenster ermittelt werden, in dem ein zu testendes Fahrzeug besonders unbeeinflusst von weiteren I Verkehrsteilnehmern oder besonders stark beeinflusst von weiteren Verkehrsteilnehmern entlang der Streckenführung bewegt werden kann. Dabei kann die Streckenführung unter Verwendung einer GPS-basierten Navigationsvorrichtung ermittelt und anschließend einem jeweiligen Fahrer bereitgestellt werden.
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Es ist weiterhin gemäß dem vorgestellten Verfahren vorgesehen, dass eine jeweilige für einen Test unter Berücksichtigung eines angestrebten Emissionsverhaltens bestmögliche Streckenführung unter Berücksichtigung einer aktuellen Position eines zu messenden Fahrzeugs durchgeführt wird. Dazu kann vorgesehen sein, dass die Streckenführung in einem bspw. vorgegebenen Radius um die aktuelle Position des Fahrzeugs, die bspw. einer Reichweite des Fahrzeugs entspricht, ermittelt wird. Selbstverständlich kann der Radius beliebig groß gewählt werden.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass Steuerbefehle zur Steuerung des Fahrzeugs ermittelt werden, unter Verwendung derer beim Befahren der Strecke in jeweiligen durch den Test vorgegebenen Betriebsphasen ein Maximum an Emissionen durch das Fahrzeug erzeugt wird.
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Um einen jeweiligen Test bzw. Testzyklus mit einem schlechtestmöglichen Emissionsverhalten abzuschließen, ist in Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens vorgesehen, dass Steuerbefehle zum Steuern eines jeweiligen zu testenden Fahrzeugs ermittelt werden, die dazu führen, dass das Fahrzeug entlang einer jeweiligen ermittelten Streckenführung unter Erzeugung jeweiliger durch den Test vorgegebener Betriebsphasen mit einem schlechtestmöglichen Emissionsverhalten bewegt wird. Derartige Steuerbefehle können bspw. Anweisungen zum Beschleunigen umfassen.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass die Steuerbefehle einem Fahrer des Fahrzeugs auf einer Anzeigeeinheit dargestellt werden.
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Um ein zu testendes Fahrzeug so zu steuern, dass dieses gemäß jeweiligen ermittelten Steuerbefehlen bewegt wird und entsprechend ein schlechtestmögliches Emissionsverhalten zeigt, kann vorgesehen sein, dass die Steuerbefehle, wie bspw. ein Befehl „Beschleunigen“ oder ein Befehl „Verzögern“ einem jeweiligen Fahrer über eine Anzeigeeinheit dargestellt werden, so dass der Fahrer das Fahrzeug den Steuerbefehlen entsprechend steuern kann.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass die Steuerbefehle mindestens Angaben zu einem Fahrparameter der folgenden Liste an Fahrparametern umfassen:
- Zielbeschleunigung, Zielgeschwindigkeit, Getriebestufe, Bremszeitpunkt, Beschleunigungszeitpunkt sowie jeder weitere technisch geeignete Fahrparameter eines Fahrzeugs.
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Weiterhin ist in Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens vorgesehen, dass dem Fahrer mindestens eine Abweichung von durch den Fahrer bereitgestellten Steuerbefehlen zu den ermittelten Steuerbefehlen auf der Anzeigeeinheit dargestellt wird.
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Durch Abweichungen zwischen aktuell von einem Fahrer vorgegebenen, d.h. durch einen Fahrer eingestellten Steuerbefehlen, wie bspw. einer Stellung eines Gaspedals, zu einem gemäß dem vorgegebenen Verfahren ermittelten Steuerbefehl, kann dem Fahrer eine Korrektur seines Steuerverhaltens ermöglicht werden, so dass ein entsprechend optimiertes Emissionsverhalten durch den Fahrer erzeugt werden kann. Dazu kann dem Fahrer bspw. eine eingefärbte Ideallinie dargestellt werden, die sich je nach Abweichung zu einem oder mehreren Sollwerten von gemäß dem vorgestellten Verfahren ermittelten Steuerbefehlen unterschiedlich verfärbt und bspw. rot wird, wenn der Fahrer das Fahrzeug bremsen soll bzw. grün wird, wenn der Fahrer das Fahrzeug beschleunigen soll.
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Um jeweilige Informationen, wie bspw. Steuerbefehle, an einen Fahrer eines zu messenden Fahrzeugs zu übermitteln, kann bspw. eine mittels einer Applikation konfigurierte mobile Recheneinheit, insbesondere ein Smartphone verwendet werden.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass die Steuerbefehle automatisch an dem Fahrzeug eingestellt werden.
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Durch eine automatische Einstellung jeweiliger unter Verwendung des vorgestellten Verfahrens ermittelter Steuerbefehle kann ein jeweiliges zu testendes Fahrzeug autonom und entsprechend präzise derart bewegt werden, dass das Fahrzeug schlechtestmögliche Emissionswerte in einem jeweiligen Test erzeugt. Entsprechend werden mittels automatisch eingestellter Steuerbefehle jeweilige durch einen Fahrer bedingte Messvarianzen vermieden.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass die Streckenführung in Abhängigkeit einer von einem Nutzer bereitzustellenden Vorgabe ermittelt wird.
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Selbstverständlich ist es denkbar, dass eine jeweilige Streckenführung in Abhängigkeit einer Nutzervorgabe, wie bspw. einer zulässigen Uhrzeit ausgewählt wird. Durch Nutzervorgaben können bspw. jeweilige von einem Test geforderte Betriebsphasen oder zu einem jeweiligen Test zusätzliche Vorgaben vorgegeben werden.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit der aktuellen Verkehrsdaten ein für eine Fahrt gemäß des Tests mit einem Maximum an Emissionen geeigneter Zeitpunkt ermittelt wird.
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Unter einer Fahrt gemäß einem Test ist im Kontext der vorliegenden Erfindung eine Fahrt zu verstehen, bei der an einem zu messenden Fahrzeug durch einen jeweiligen Test vorgegebene Betriebsphasen eingestellt werden.
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Da verschiedene fahrzeugunabhängige Faktoren, wie bspw. eine Verkehrsdichte oder ein aktuelles Wetter, Einfluss auf ein Emissionsverhalten eines Fahrzeugs nehmen können, ist vorgesehen, mindestens einen sich auf das Emissionsverhalten auswirkenden externen, d.h. fahrzeugunabhängigen, Faktor zu erfassen, auszuwerten und in Abhängigkeit des mindestens einen externen Faktors einen Zeitpunkt bzw. ein Zeitfenster zu bestimmen, in dem das Fahrzeug einen jeweiligen Test mit einem Maximum an Emissionen durchführen kann.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass ein für eine Fahrt gemäß des Tests mit einem Maximum an Emissionen geeigneter Zeitpunkt in Abhängigkeit von mindestens einer Umgebungsbedingung der folgenden Liste an Umgebungsbedingungen ermittelt wird: Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Luftdruck.
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Aufgrund von Informationen über Umgebungsbedingungen, die bspw. mittels entsprechender entlang einer jeweiligen Strecke verteilter Sensoren ermittelt werden oder von einer Datenbank bereitgestellt werden, kann ein Zeitpunkt bzw. ein Zeitfenster ermittelt werden, in dem für ein optimales Emissionsverhalten besonders günstige oder besonders ungünstige Umgebungsbedingungen vorliegen. Dies bedeutet, dass mittels des vorgestellten Verfahrens eine Strecke und ein Zeitpunkt zum Befahren der Strecke gemäß einem vorgegebenen Test ermittelt werden können, unter Berücksichtigung derer ein „worst case“ Szenario für ein während des Tests erzeugtes Emissionsverhalten eintritt.
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In analoger Weise zu dem voranstehend beschriebenen Verfahren zur Ermittlung einer Streckenführung, von Steuerbefehlen zur Steuerung des Fahrzeugs, sowie eines Zeitpunkts, unter Berücksichtigung derer ein „worst case“ Szenario für ein während des Tests erzeugtes Emissionsverhalten eintritt, können auch eine Streckenführung, Steuerbefehle zur Steuerung des Fahrzeugs, sowie ein Zeitpunkt ermittelt werden, unter Berücksichtigung derer ein „best case“ Szenario für ein während des Tests erzeugtes Emissionsverhalten eintritt, d.h. die Emissionen des Fahrzeugs während des Tests minimiert werden.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einem Steuergerät, wobei das Steuergerät dazu konfiguriert ist, eine Streckenführung gemäß einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens zu ermitteln.
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Das vorgestellte Fahrzeug dient insbesondere zur Durchführung des vorgestellten Verfahrens.
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In einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Fahrzeugs ist vorgesehen, dass das Fahrzeug dazu konfiguriert ist, die Strecke gemäß der ermittelten Streckenführung automatisch mit vorgegebenen Fahrparametern abzufahren.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch und ausführlich beschrieben.
- 1 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In 1 ist ein Ablauf zum Ermitteln einer Streckenführung dargestellt. Ausgehend von einem vorgegebenen Test, der eine Vielzahl an vorgegebenen Betriebssituationen umfasst, die von einem Fahrzeug erzeugt werden müssen bzw. in die ein Fahrzeug gebracht werden muss, um eine gültige Testsequenz zu erzeugen, werden die Anforderungen in einem ersten Schritt 1 erfasst und bspw. nach Prioritäten sortiert. Dabei kann einer zwangsweise zu erfüllenden Anforderung eine hohe Priorität und einer fakultativen Anforderung eine niedrige Priorität zugeordnet werden. Die Anforderungen können über eine Eingabemaske bereitgestellt werden und umfassen bspw. einen Start, ein Ziel, eine zurückzulegende Höchstdistanz, eine zurückzulegende Minimaldistanz, eine maximale Fahrdauer, eine minimale Fahrdauer, zu befahrende Streckenanteile, wie bspw. Stadt, Landstraße oder Autobahn, maximal zu überwindende Höhenmeter, minimal zu überwindende Höhenmeter und eine Höhendifferenz zwischen bspw. Ziel und Start.
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Basierend auf den erfassten Anforderungen werden anhand einer digitalen Karte, insbesondere einer Straßenkarte, in einem Bestimmungsschritt 3 alle zum Durchführen einer gültigen Testsequenz geeigneten Streckenverläufe ermittelt. Dabei kann von einem Nutzer ein Kriterium vorgegeben werden, um die möglichen Streckenverläufe einzuschränken. Ein zur Einschränkung jeweiliger möglicher Streckenverläufe geeignetes Kriterium kann bspw. ein maximaler Radius um eine aktuelle Position des Fahrzeugs oder eine maximale Streckenlänge sein.
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In einem Optimierungsschritt 5 werden aus den in dem Bestimmungsschritt 3 ermittelten Streckenverläufen diejenigen Streckenverläufe ausgewählt, die dazu geeignet sind, eine Testsequenz mit einem Maximum an Emissionen abzufahren. Dazu kann bspw. eine Leistungskurve oder ein Emissionsdiagramm des zu testenden Fahrzeugs ausgewertet und bspw. mittels eines Modells auf ein Emissionsverhalten für einen jeweiligen Streckenverlauf hin untersucht werden.
In einem Umgebungsbestimmungsschritt 7 werden aktuelle Verkehrsdaten aus einer Verkehrsdatenbank für alle in dem Optimierungsschritt 5 ausgewählten Streckenverläufe ermittelt und auf ein vorgegebenes Ziel, wie bspw. ein maximales Emissionsverhalten hin ausgewertet. Dazu wird eine Streckenführung in Zonen unterteilt, die aufgrund ihrer Verkehrsbelastung hinsichtlich ihres Einflusses auf ein Emissionsverhalten eines durch eine jeweilige Zone zu bewegenden Fahrzeugs eingeteilt werden. Dies bedeutet, dass bspw. eine Zone, die aktuell von einem Stau betroffen ist, als besonders ungeeignet für einen niedrigen Schadstoffausstoß eingeteilt wird. Aufgrund einer Gesamtbelastung für einen Schadstoffausstoß für ein jeweiliges zu testendes Fahrzeug wird schließlich eine Liste an Streckenverläufen ausgegeben, die nach einem zu erwartenden Schadstoffausstoß abgestaffelt ist.
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Weiterhin können optional in dem Umgebungsbestimmungsschritt 7 Wetterdaten für die in dem Bestimmungsschritt 3 ermittelten Streckenverläufe über bspw. eine Internetdatenbank ermittelt werden. Derartige Wetterdaten können aktuelle oder zukünftige Informationen zu mindestens einem Wetterparameter der folgenden Liste an Wetterparametern umfassen: Außentemperatur, Luftdruck, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Luftfeuchtigkeit, Schneefall bzw. Glatteis oder jeder weitere für ein Fahrverhalten eines Fahrzeugs relevante Wetterparameter. In Abhängigkeit der Wetterparameter kann gezielt ein Streckenverlauf aus den in dem Bestimmungsschritt ermittelten Streckenverläufen ausgewählt werden, in dem für ein maximales Emissionsverhalten optimale Wetterbedingungen vorliegen.
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Ein Nutzer kann in einem Auswahlschritt 9 eine jeweilige Streckenführung manuell wählen. Sobald die jeweilige Streckenführung ausgewählt ist, werden zum Erreichen einer oder mehrerer durch den Nutzer vorgegebener Anforderungen geeignete Steuerbefehle für das Fahrzeug ermittelt und dem Nutzer auf einer Anzeigeeinheit dargestellt. Unter Berücksichtigung der Steuerbefehle ist es einem Nutzer möglich, ein jeweiliges Fahrzeug derart entlang des ausgewählten Streckenverlaufs zu steuern, dass ein maximales Emissionsverhalten erzielt wird. Dabei werden dem Nutzer Abweichungen aktueller Fahrparameter des Fahrzeugs von Fahrparametern des Fahrzeugs, die für eine Fahrt gemäß den Anforderungen des Nutzers geeignet sind, auf der Anzeigeeinheit dargestellt. Anhand der auf der Anzeigeeinheit dargestellten Abweichungen ist es dem Nutzer möglich, sein Steuerungsverhalten anzupassen und das Fahrzeug in einer zum Erreichen seiner Anforderungen optimalen Weise zu steuern. Dabei können für eine zum Erreichen der Anforderungen des Fahrers geeignete Fahrt bspw. eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung als Fahrparameter gewählt werden.
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Nachdem der Nutzer in dem Auswahlschritt 9 eine jeweilige Streckenführung ausgewählt hat, kann der Nutzer optional in einem Feinabstimmungsschritt 11 einen zum Befahren der in dem Auswahlschritt 9 ausgewählten Streckenführung gemäß jeweiligen durch den Nutzer vorgegebenen Vorgaben am besten geeigneten Zeitpunkt ermitteln lassen. Dazu werden, falls diese nicht bereits in dem Verkehrsbestimmungsschritt 7 ermittelt wurden, Umgebungsbedingungen, wie bspw. ein Luftdruck und eine Strecken- bzw. Asphalttemperatur, ermittelt und ggf. mit den in dem Verkehrsbestimmungsschritt 7 ermittelten Verkehrsdaten abgeglichen.
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Die ermittelten Umgebungsbedingungen werden unter Berücksichtigung technischer Eigenschaften des jeweiligen zu testenden bzw. zu messenden Fahrzeugs bspw. in einem Modell eines Emissionsverhaltens des Fahrzeugs hinsichtlich ihres Einflusses auf das Emissionsverhalten des Fahrzeugs ausgewertet. Auf Grundlage des ermittelten Einflusses auf das Emissionsverhalten kann ausgehend von einer Prognose von Umgebungsbedingungen eine Prognose für ein Emissionsverhalten des Fahrzeugs ermittelt und ein entsprechendes Zeitfenster zum Erreichen einer Nutzervorgabe bestimmt werden. Sobald das Zeitfenster für die Testsequenz mit dem minimalen Emissionsverhalten bekannt ist, kann dem Nutzer ein Countdown ausgegeben werden, bei dessen Beendigung das Zeitfenster startet und der Nutzer einen Test starten sollte.
