DE102016222724A1

DE102016222724A1 - Betriebsbewertungsverfahren, Betriebsverfahren, Steuervorrichtung und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102016222724A1
Application number: DE102016222724.6A
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 Betriebsbewertungsverfahren für den Betrieb eines über ein Antriebsmittel (2) mit einem Antrieb (3) antreibbaren Fahrzeugs (1) mit manueller Betriebsartwahl mit einer Mehrzahl von Betriebsarten, bei welchem eine vom Zustand des Fahrzeugs (1) und insbesondere des Antriebs (3) abhängige empfohlene Betriebsart bestimmt und ein für die empfohlene Betriebsart repräsentatives bereitgestellt Signal wird und bei welchem bei einem Betrieb des Antriebs (3) mindestens ein für eine entgangene Einsparung an Antriebsmittel (2) repräsentativer Wert bestimmt und ein entsprechendes Signal bereitgestellt wird, insbesondere wenn eine tatsächliche Betriebsart des Antriebs (3) der empfohlenen Betriebsart nicht entspricht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Betriebsbewertungsverfahren, ein Betriebsverfahren, eine Steuervorrichtung und ein Fahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Betriebsbewertungsverfahren für den Betrieb eines über ein Antriebsmittel mit einem Antrieb antreibbaren Fahrzeugs, ein Betriebsverfahren für ein derartiges Fahrzeug und eine Steuervorrichtung für den Betrieb eines derartigen Fahrzeugs.
Beim Betrieb von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen und dort im Bereich der Personenkraftwagen, besteht die Möglichkeit des Betriebs in unterschiedlichen Betriebsarten. Dies betrifft einerseits den allgemeinen Betriebsmodus, zum Beispiel einen Lastmodus, einen Modus für besondere Witterungsverhältnisse, einen Vierradantrieb oder dergleichen, aber insbesondere einfach auch die Wahl der Übersetzung eines Getriebes des zu Grunde liegenden Antriebs.
Zum Erzielen eines möglichst ökonomischen Betriebs eines Fahrzeugs werden häufig Empfehlungen generiert und zur Anzeige gebracht, welche dem Fahrzeugführer die Möglichkeit der Anpassung seiner Fahrgewohnheiten bieten sollen.
Problematisch bei herkömmlichen Empfehlungen ist deren hohes Maß an Abstraktion, die es dem Fahrzeugführer erschweren, die Folgen seines Handelns oder Unterlassens zu überblicken.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Betriebsbewertungsverfahren und ein Betriebsverfahren für den Betrieb eines Fahrzeugs, eine entsprechende Steuervorrichtung für den Betrieb des Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug als solches zu schaffen, bei welchen mit besonders einfachen Mitteln der Betrieb in ökonomischer Hinsicht verbessert werden kann.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird bei einem Betriebsbewertungsverfahren erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, bei einem Betriebsverfahren erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 9, bei einer Steuervorrichtung erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 10 und bei einem Fahrzeug erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Betriebsbewertungsverfahren für den Betrieb eines über ein Antriebsmittel mit einem Antrieb antreibbaren Fahrzeugs mit manueller Betriebsartwahl mit einer Mehrzahl von Betriebsarten geschaffen, bei welchem eine vom Zustand des Fahrzeugs und insbesondere des Antriebs abhängige empfohlene Betriebsart bestimmt und ein für die empfohlene Betriebsart repräsentatives Signal bereitgestellt wird und bei welchem bei einem Betrieb des Antriebs mindestens ein für eine entgangene Einsparung oder für ein Einsparpotential am Antriebsmittel repräsentativer Wert bestimmt und ein entsprechendes Signal bereitgestellt wird, insbesondere wenn eine tatsächliche Betriebsart des Antriebs der empfohlenen Betriebsart nicht entspricht. Mit diesen Maßnahmen kann insbesondere ein effizienteres bzw. verbrauchsärmeres Fahren in einem idealen Gang erreicht werden.
Einer empfohlenen Betriebsart kann dadurch besonders viel Nachdruck verliehen werden, dass gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Betriebsbewertungsverfahrens das Bereitstellen eines jeweiligen Signals ein Bestimmen des Signals und/oder das Ausgeben einer dem Signal entsprechenden Anzeige aufweist.
Um den tatsächlichen oder empfohlenen Betrieb des Antriebs eines Fahrzeugs zu bewerten, bieten sich vielfältige Möglichkeiten an, die auch beliebig mit einer kombiniert werden können.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Betriebsbewertungsverfahrens ist oder sind eine tatsächliche Betriebsart und/oder eine empfohlene Betriebsart mindestens repräsentativ für eine Gangwahl eines Schaltgetriebes des Antriebs und/oder für einen manuell wählbaren Modus eines Automatikgetriebes des Antriebs.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird im Hinblick auf das Einsparpotenzial beim Betrieb eines Antriebs, nämlich im Sinne eines Signals, welches einen für eine Einsparung an Arbeitsmittel repräsentativen Wert wiedergibt, eine Unterscheidung hinsichtlich maßgeblicher Betriebsmodi des Antriebs getroffen.
So ist es dort alternativ oder zusätzlich vorgesehen, dass der für eine entgangene Einsparung an Antriebsmittel repräsentative Wert Kr_pot repräsentativ ist für einen, insbesondere streckenbezogenen und/oder relativen, Mehrverbrauch an Antriebsmittel für eine tatsächliche Betriebsart gegenüber einem Verbrauch an Antriebsmittel in einer empfohlenen Betriebsart, insbesondere bei gleichem Geschwindigkeitsverlauf.
Bei der Bestimmung des für die entgangene Einsparung an Arbeitsmittel repräsentativen Werts Kr_pot können unterschiedliche Betriebsumstände einzeln oder in Kombination miteinander berücksichtigt werden.
So ist es bei einer bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Betriebsbewertungsverfahrens alternativ oder zusätzlich vorgesehen, dass der für eine entgangene Einsparung an Antriebsmittel repräsentative Wert Kr_pot einen Anteil Kr_pot,Fahrt aufweist, der repräsentativ ist für einen Mehrverbrauch an Antriebsmittel bei Fahrt mit einer über einer empfohlenen Betriebsart abweichenden Übersetzung eines zu Grunde liegenden Getriebes des Antriebs.
Dabei können sich Einsparungen oder Einsparpotentiale berechnen aus der Differenz von realem Energieverbrauch während einer ineffizienten Gangwahl und einer Referenzenergie mit idealem Gang bei gleichem Fahrzustand.
Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass, insbesondere bei Schaltgetrieben, der für eine entgangene Einsparung an Antriebsmittel repräsentative Wert Kr_pot einen Anteil Kr_pot,Verz aufweist, der repräsentativ ist für einen Mehrverbrauch an Antriebsmittel bei Verzögerung mit Motorbremse, bei welcher die Motorbremse vor Erreichen eines Motorbremsendpunkts, insbesondere durch Auskuppeln des Getriebes, unterbrochen oder beendet wird, wobei der Motorbremsendpunkt insbesondere definiert ist durch eine Motorgrenzdrehzahl, oberhalb der eine Schubabschaltung des Antriebs erfolgt oder vorliegt.
Zusätzlich oder alternativ kann es bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebs Bewertungsverfahrens vorgesehen sein, dass der Anteil Kr_pot,Fahrt des für eine entgangene Einsparung an Antriebsmittel repräsentativen Werts Kr_pot bei Fahrt bestimmt wird als akkumulierter Wert über Teilstrecken einer Fahrt unter Verwendung des Antriebs, insbesondere durch Summation und/oder Integration, bei welchen insbesondere keine Motorbremsung stattfindet, und/oder durch Inbeziehungsetzen eines tatsächlichen Betriebspunkts mit einem empfohlenen Betriebspunkt, insbesondere unter Berücksichtigung eines jeweiligen Wirkungsgrads des zu Grunde liegenden Antriebs und insbesondere eines Getriebes des Antriebs.
Auch für die potentielle Einsparung Kr_pot,Verz bei einer Verzögerungssituation des Antriebs lassen sich verschiedene Szenarien zu Grunde legen.
So ist es alternativ oder zusätzlich denkbar, dass der Anteil Kr_pot,Verz des für eine entgangene Einsparung an Antriebsmittel repräsentativen Werts Kr_pot bei Verzögerung bestimmt wird als akkumulierter Wert über Teilstrecken einer Fahrt unter Verwendung des Antriebs und insbesondere eines Getriebes des Antriebs als Motorbremse, insbesondere durch Summation und/oder Integration.
Einsetzen lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren im Hinblick auf sämtliche Betriebsmittel eines Antriebs eines Fahrzeugs, also für sämtliche Kraftstoffe oder dergleichen, die für den Antrieb verwendet werden können, seien diese rein elektrischer, elektrochemischer oder chemischer und insbesondere brennbarer Natur.
Die Berechnung der Einsparung und/oder der Einsparpotenziale kann live im Fahrzeug erfolgen, zum Beispiel um dem Fahrer sofort Rückmeldung zu geben. Auch ist alternativ oder zusätzlich eine simulative Bewertung von synthetischen und/oder real aufgezeichneten Fahrten möglich.
Demnach ist es bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Betriebsbewertungsverfahrens vorgesehen, dass ein Mehrverbrauch an brennbaren Kraftstoffen, zum Beispiel an Benzin, Diesel, Kerosin, an chemischer Energie, an elektrischer Leistung als Antriebsmittel und/oder deren Energieäquivalente bestimmt werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch ein Betriebsverfahren für ein über ein Arbeitsmittel mit einem Antrieb antreibbares Fahrzeug mit manueller Betriebsartwahl mit einer Mehrzahl von Betriebsarten geschaffen. Bei diesem wird das erfindungsgemäße Betriebsbewertungsverfahren als Teil des Betriebsverfahrens ausgeführt
Des Weiteren ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Steuervorrichtung für den Betrieb eines über ein Arbeitsmittel mit einem Antrieb antreibbaren Fahrzeugs mit manueller Betriebsartwahl mit einer Mehrzahl von Betriebsarten. Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung ist eingerichtet und weist Mittel auf, das erfindungsgemäße Betriebssteuerverfahren und/oder das erfindungsgemäße Betriebsverfahren auszuführen.
Ferner ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeug, ein Kraftfahrzeug oder ein Personenkraftwagen. Das erfindungsgemäße Fahrzeug verfügt über ein Antriebsmittel mit einem Antrieb und ist über dieses antreibbar. Des Weiteren ist eine manuelle Betriebsartwahl mit einer Mehrzahl von Betriebsarten ausgebildet. Ferner ist eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung vorgesehen, über welche der Betrieb des Antriebs des Fahrzeugs steuerbar ist.
Figurenliste
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Figur.

1 zeigt in schematischer Draufsicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf 1 Ausführungsbeispiele der Erfindung und deren technischer Hintergrund im Detail beschrieben. Gleiche und äquivalente sowie gleich oder äquivalent wirkende Elemente und Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird die Detailbeschreibung der bezeichneten Elemente und Komponenten wiedergegeben.
Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form voneinander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.
Die schematische Darstellung der 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 mit Rädern 4, die an einem Gehäuse oder Chassis 5 montiert sind und über einen Antrieb 3 angetrieben werden können, wobei beim Antreiben durch den Antrieb 3 in einem Speicher 9 vorgehaltenes Arbeitsmittel 2, zum Beispiel ein Kraftstoff oder elektrische Energie, vorgehalten und über eine Leitung oder Antriebsmittelleitung 9-1 dem Antrieb 3 zum Verbrauch zugeführt und im Antrieb 3 verbraucht wird.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug weist des Weiteren eine Steuervorrichtung 10 auf. Über eine Mehrzahl von Sensoren 12, die über Erfassungs- und Steuerleitungen 11 mit der Steuervorrichtung 10 verbunden sind, können Betriebsparameter des Fahrzeugs 1 erfasst werden, zum Beispiel im Hinblick auf den Zustand des Antriebs 3, eine Drehgeschwindigkeit der Räder 4 und damit eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 als Ganzes, einen Zustand eines Bremselements 6, zum Beispiel eines Bremspedals, eines Fahranforderungsmittels 7, zum Beispiel eines Gaspedals und/oder eines Gangwahlelements 8, zum Beispiel einer Gangschaltung. Sämtliche erfassten Betriebsparameter werden über die Erfassungs- und Steuerleitung 11 einem Erfassungs-, Auswerte- und Steuerelement 15 zur Aufnahme, Speicherung und/oder Auswertung und Bewertung zugeführt.
Ferner ist im Fahrzeug 1 eine Anzeige 20 ausgebildet. Die Anzeige 20 weist ein erstes und ein zweites Anzeigeelement 21 bzw. 22 auf, welche über entsprechende Erfassungs- und Steuerleitungen 11 von der Steuervorrichtung 10 und insbesondere vom Erfassungs-, Auswerte- und Steuerelement 15 zur Anzeige sprechender Information angesteuert werden.
In einem ersten Auswerteschema werden im Erfassungs-, Auswerte- und Steuerelement 15 die mittels der Sensoren 12 erfassten Betriebsparameter aufgenommen und bewertet, wobei eine empfohlene Betriebsart abgeleitet und ein zur empfohlenen Betriebsart korrespondierendes Signal mittels des ersten Anzeigeelements 21 für den Benutzer des Fahrzeugs 1 zur Anzeige gebracht wird. Es kann sich dabei z.B. um einen empfohlenen Gangwechsel, eine empfohlene Gangartwahl und/oder um einen empfohlenen Automatikmodus handeln.
Es wird also eine Empfehlung an den Benutzer des Fahrzeugs 1 ausgegeben, die den Benutzer anregen soll, einen effizienteren Betriebsmodus, zum Beispiel einen passenderen Gang zu wählen.
Da dies einem Benutzer oft nicht ausreichend transparent die Vorteile vor Augen führt, ist erfindungsgemäß am Fahrzeug 1 - insbesondere an der Anzeige 20 - ein zweites Anzeigeelement 22 vorgesehen, welches dazu dient, ein Signal zur Anzeige zu bringen, welches für den Wert Kr_Pot einer potentiellen Einsparung repräsentativ ist, die erreicht werden kann, wenn die tatsächliche Betriebsartwahl so erfolgt, dass eine empfohlene Betriebsart am Fahrzeug 1 und insbesondere an dessen Antrieb 3 aufgenommen wird.
Es gibt z.B. zwei Möglichkeiten, dem Fahrer mitzuteilen, welcher Mehrverbrauch sich durch eine falsche Gangwahl ergibt:
Der Wert Kr_Pot bezieht sich z.B. auf die kumulierte absolute Energiemenge seit Fahrtbeginn oder auf Grund einer ähnlichen Resetlogik.
Es ist zudem möglich, den sich für den aktuellen Betriebspunkt ergebenden relativen, z.B. prozentualen Mehrverbrauch auszugeben.
Beispiel: Durch eine falsche Gangwahl werden aktuell 12 % Kraftstoff zusätzlich benötigt. Seit Fahrtbeginn hat sich ein Mehrverbrauch von 0,5 l/100km auf Grund einer ineffizienten Gangwahl ergeben.
Jedoch ist der Vorgang des Anzeigens eines Hinweises nicht obligatorisch. Vielmehr kann erfindungsgemäß oder zusätzlich daran gedacht werden, die im Zusammenhang mit dem Wert Kr_Pot einer potentiellen Einsparung eine Analyse zum Fahrzeugbetrieb durchzuführen, entweder in Echtzeit oder im Nachhinein nach Abschluss der Fahrt. Eine derartige Ex-Post-Analyse kann umfassendere Erkenntnisse zum tatsächlichen Betriebs- und Fahrverhalten eines Fahrzeugbenutzers liefern, um langfristig und nachhaltig entsprechende Verhaltensweisen anzutrainieren.
Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung - und insbesondere die Umstände und Details zur Bestimmung des Werts Kr_Pot einer potentiellen Einsparung - werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert:
Um unmittelbar, direkt und quasi live in einem Fahrzeug 1 oder alternativ auch nach abgeschlossener Fahrt zu berechnen, welche zusätzliche Kraftstoffmenge 2 oder allgemein Menge an Arbeitsmittel 2 durch eine ineffiziente Gangwahl gegenüber einer effizienten Referenz benötigt wurde, eignet sich unten beschriebene erfindungsgemäße Vorgehensweise oder Berechnungslogik.
Bei Fahrzeugen 1 mit Handschaltgetriebe wählt der Fahrer die Übersetzungsstufe selbst. Insbesondere Fahrten mit hoher Drehzahl können einen erheblichen Mehrverbrauch bedingen.
Herkömmlicherweise wird der Fahrer mittels einer Schaltpunktanzeige auf einen effizienteren Gang hingewiesen.
Diese Schaltpunktanzeige 21 kann beispielsweise erfindungsgemäß als Referenz zur Berechnung eines quantitativen Einsparpotentials bei Schaltvorgängen herangezogen werden.
Auch bei Fahrzeugen 1 mit Automatikgetriebe kann sich ein Einsparpotential durch Verwendung der manuellen Gasse oder eines manuell ausgewählten ineffizienteren Schaltprogramms, z.B. einer S-Gasse, eines Sportmodus usw., ergeben. Als effiziente Referenz empfiehlt sich bei Automatikgetrieben beispielsweise das Schaltprogramm im Fahrmodus D.
Das Einsparpotential bei Schaltvorgängen entspricht dem, gegebenenfalls streckenbezogenen Arbeitsmittel- oder Kraftstoffverbrauch, welcher sich durch eine ineffiziente Wahl der Übersetzungsstufe gegenüber einer effizienten Gangwahl, insbesondere mit gleichem Geschwindigkeitsverlauf, einstellt.
Mögliche Einsparpotentiale auf Grund zu hoher Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen können alternativ oder zusätzlich gegebenenfalls separat ermittelt werden.
Das Einsparpotential Kr_Pot für Schaltvorgänge bei Fahrzeugen 1 mit manuellem Getriebe kann sich aus zwei Anteilen zusammensetzen.
Zum einen stellt sich während der Fahrt ein Mehrverbrauch Kr_Pot,Fahrt bei zu hohem oder zu niedrigem Gang ein.
Zum anderen können - vorzugsweise für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor - Aspekte einer Verzögerung berücksichtigt werden, so soll bei Verzögerungen erst ausgekuppelt werden, wenn die Motordrehzahl unterhalb eines bestimmten Grenzwertes liegt, beispielsweise 1300 min^-1, weil es erst bei einer Grenzdrehzahl zu einer Schubabschaltung des Verbrennungsmotors kommt. Während des Schubbetriebs wird überwiegend kein bzw. deutlich weniger Kraftstoff als Antriebsmittel 2 eingespritzt. Daraus resultiert der Anteil Kr_Pot,Verz am gesamten Einsparpotenzial. ${Kr}_{Pot} = {Kr}_{Pot,Fahrt} + {Kr}_{Pot,Verz}$
Der bestimmte Drehzahlgrenzwert ist im Allgemeinen abhängig von verschiedenen weiteren Betriebsparametern des Fahrzeugs und kann vorab zum Beispiel im Zusammenhang mit einer Auslesetabelle bestimmt werden.
Die Berechnung des Einsparpotentials Kr_Pot für Schaltvorgänge für Fahrzeuge 1 mit Automatikgetriebe entspricht dem bei Fahrzeugen 1 mit manuellem Getriebe, jedoch ohne den zweiten Anteil Kr_Pot,Verz für die Verzögerungen.
Zudem beginnt die Berechnung nur bei manueller Wahl eines von D abweichenden Schaltprogramms, zum Beispiel bei der Wahl einer manuellen Gasse oder dergleichen.
Im Folgenden wird zunächst eine beispielhafte Berechnung für den Anteil Kr_Pot,Fahrt - d.h. für die potentielle Einsparung während der Fahrt - anhand eines schrittweisen Vorgehens beschrieben, wobei diese Schritte bei anderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht obligatorisch sind sondern beliebig miteinander kombiniert werden können:

(A) Es erfolgt eine Überprüfung der Bedingungen, um eine Potentialberechnung zu starten: Der Fahrer fährt in einer von der Referenz oder Empfehlung abweichenden Übersetzungsstufe für das dem Antrieb 3 zu Grunde liegende Getriebe. D.h. bei Fahrzeugen 1 mit Automatikgetriebe hat der Fahrer dafür ein von D abweichendes Schaltprogramm, zum Beispiel eine manuelle Gasse oder dergleichen, gewählt. In Fahrzeugen 1 mit manuellem Schaltgetriebe kann optional als weitere Bedingung die Anzeige eines Schalthinweises definiert sein.
(B) Dann erfolgt eine Überprüfung, ob die Gaspedalstellung einen von 0% verschiedenen Wert aufweist. Dies soll eine Einsparberechnung bei Verwendung der Motorbremse und somit auch deren doppelte Berücksichtigung im Zusammenhang mit dem Wert Kr_Pot,Verz bei Verzögerungen verhindern.
(C) Optional können auch nur Fahranteile mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb einer Grenzgeschwindigkeit - von beispielsweise 5 km/h - ausgewertet werden. Auch hier ist die genannte Grenzgeschwindigkeit von den jeweiligen Fahrzeugbetriebsbedingungen abhängig und kann ebenfalls in einer Auslesetabelle vorab niedergelegt werden.

Sofern die obigen Bedingungen einzeln oder in Kombination miteinander erfüllt sind, kann unter Verwendung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens die Berechnung eines entsprechenden Werts Kr_Pot,Fahrt für ein Einsparpotentials für diesen Fahrabschnitt beginnen (Zeitpunkt t_Start).
Sobald oder solange der Ist-Gang und der empfohlene Gang als Referenzgang übereinstimmen oder eine der obigen Bedingungen nicht mehr erfüllt ist, wird die Berechnung unterbrochen oder beendet (Zeitpunkt t_Ende).
Um stets aktuelle Werte bezogen auf die bis zum momentanen Zeitpunkt gefahrene Strecke berechnen und/oder im Fahrzeug 1 direkt anzeigen zu können, kann das Berechnungsverfahren so aufgebaut sein, dass sämtliche Rechnungen im Fahrzeug 1 und in Echtzeit ausgeführt werden.
Der Wert Kr_Pot,Fahrt für das mögliche Einsparpotential ergibt sich aus der kumulierten Verbrauchsdifferenz zwischen dem tatsächlichen Verbrauch im Vergleich zu einem Verbrauch bei einer Fahrt im empfohlenen Referenzgang, insbesondere bei gleicher Ausgangsdrehzahl und/oder bei gleichem Ausgangsdrehmoment des Getriebes.
Der empfohlene Referenzgang entspricht insbesondere dem angezeigten Schalthinweis und/oder dem erfindungsgemäß bestimmten effizientesten Gang zur Erfüllung eines Fahrerwunsches, zum Beispiel hinsichtlich Fahrgeschwindigkeit und/oder Fahrbeschleunigung.
Die Verbrauchsdifferenz der zwei Betriebspunkte kann insbesondere über die Wirkungsgrade aus dem Motorkennfeld sowie die Wirkungsgrade des Getriebes abgeleitet werden.
Im Folgenden wird beispielhaft die Berechnung des Einsparpotentials im Detail erläutert:

(1) Es erfolgt die Bestimmung der Übersetzung des aktuellen Gangs sowie eines empfohlenen Gangs als Referenzgang, z.B. entsprechend einer Schaltpunktanzeige im ersten Anzeigeelement 21 der Anzeige 20 oder einer Gangposition D für den gleichen Fahrzustand.
(2) Durchgeführt wird eine Umrechnung der aktuellen Drehzahl sowie des aktuellen Drehmoments am Antrieb 3, insbesondere an einem Verbrennungsmotor in eine Solldrehzahl n_VM,soll bzw. in ein Solldrehmoment M_VM,soll am Verbrennungsmotor beim Vorliegen des Referenzgangs. Für die Drehmomentberechnung sind ggfs. die Getriebewirkungsgrade η_Gang,Sοll, η_Gang,Ist der Referenzübersetzung bzw. der Istübersetzung der einzelnen Übersetzungsstufen zu berücksichtigen. Zudem ist die Last durch eine Lichtmaschine und/oder andere Komponenten so zu skalieren, dass sich auch mit dem neuen Gang die gleiche Leistung an dieser einstellt.
(3) Sind Drehzahl und Drehmoment am Antrieb 3 bekannt, kann für diesen Betriebspunkt mit Hilfe von Kennfeldern und der ermittelten Übersetzung der aktuelle Bedarf an Antriebsmittel 2 insbesondere ein Kraftstoffbedarf in Menge pro Zeiteinheit ausgelesen werden. Um den Wert Kr_Pot,Fahrt für das Einsparpotential durch Gangwahl zu berechnen, können beispielsweise die spezifischen Antriebsmittelverbrauchswerte und insbesondere die Kraftstoffverbrauchswerte für den aktuellen Betriebspunkt b_e,ist und für den Referenzbetriebspunkt b_e,soll (zum Beispiel in l/h) aus dem Motorkennfeld ausgelesen werden. Um die Berechnung eines negativen Einsparpotentials zu vermeiden, ist zu überprüfen, ob der Referenzbetriebspunkt unter Beachtung der Änderung der Getriebewirkungsgrade tatsächlich effizienter ist. D.h. es muss gelten: $\frac{b_{e,Ist}}{η_{Gang,Ist}} - \frac{b_{e,Soll}}{η_{Gang,Soll}} > 0$
(4) Sofern unter Beachtung der Änderung der Getriebewirkungsgrade der Referenzbetriebspunkt effizienter ist als der aktuelle Betriebspunkt, ergibt die Integration der Differenz des spezifischen Kraftstoffverbrauchs das Potential zur Kraftstoffreduktion Kr_{Pot,Fahrt,einzel} - z.B. in I - für diesen Fahrabschnitt: ${Kr}_{Pot,Fahrt,einzel} = \int_{t_{Start}}^{t_{Ende}} \frac{b_{e,Ist}}{η_{Gang,Ist}} - \frac{b_{e,Soll}}{η_{Gang,Soll}} d t$
(5) Möchte man das gesamte Potential seit Fahrtbeginn ermitteln, so ist die Summe aller Einzelpotentiale zu bilden: ${Kr}_{Pot,Fahrt,ges} = \sum_{Fahrtbeginn}^{Aktueller Zeitpunkt bzw . Fahrtende} {Kr}_{Pot,Fahrt,einzel}$
(6) Um das Potential streckenbezogen - z.B. in Liter pro 100 km - auszuweisen, kann das Einsparpotential Kr_Pot,Fahrt nun durch die real gefahrene Strecke seit Fahrtbeginn geteilt werden.
(7) Dem Fahrer kann während der Fahrt auch der aktuelle prozentuale Mehrverbrauch mitgeteilt werden, der sich aufgrund der aktuellen Gangwahl gegenüber der effizienten Referenz einstellt. Dafür ist die Differenz des spezifischen Kraftstoffbedarfs von aktuellem Betriebspunkt und Referenzbetriebspunkt auf ersteren zu beziehen. Ggfs. ist eine Glättung des Signals mit einem Filter notwendig. ${pKr}_{Fahr} = max (\frac{b_{e,Ist} - b_{e,Soll}}{b_{e,Ist}}; 0)$

Berechnung von Kr_Pot,Verz bei Handschaltgetrieben:
Verzögert der Fahrer in einem Fahrzeug 1 mit Handschaltgetriebe unter Einsatz der hydraulischen Bremse und kuppelt erst bei niedrigen Drehzahlen aus, kommt es zu einem Schleppbetrieb des Verbrennungsmotors, dies wird auch mit dem Begriff (Teil-)Schubabschaltung des Verbrennungsmotors als Antrieb 3 in Zusammenhang gebracht.
In einem derartigen Zustand mit Schubabschaltung wird überwiegend kein Kraftstoff eingespritzt und gegebenenfalls ein Generator zum Laden der Batterie wird angetrieben. Durch sämtliche Komponenten wird kinetische Energie des Fahrzeugs ausgekoppelt, die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert sich, man spricht von einer Motorbremse.
Unterbricht der Fahrer bei einer solchen Verzögerung durch Motorbremse frühzeitig den Kraftschluss, z.B. durch Auskuppeln, stellt sich bei Verbrennungsmotoren auf Grund des Leerlaufverbrauchs ein zusätzlicher Kraftstoffbedarf ein, der nicht notwendig wäre.
Die notwendigen Bedingungen zur Berechnung eines Werts Kr_Pot,Verz des Einsparpotentials bei Fahrtverzögerung sind aufgelistet und können einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander verwendet werden:

(a) Es wird momentan kein Potential Kr_Pot,Fahrt berechnet.
(b) Der Fahrer hat in einem manuellen Schaltgetriebe ausgekuppelt bzw. bei einem Automatikgetriebe in den N-Modus geschaltet, bevor die Motordrehzahl die Schubgrenze n_Schub,min - von z.B. 1300 min^-1 - unterschritten hat. Die Wahl der Schubgrenze kann gang-, last- und/oder geschwindigkeitsabhängig sein und zum Beispiel ebenfalls in einer Auslesetabelle vorab definiert und abgelegt werden.
(c) Von der Bremspedalstellung kann gefordert werden, dass sie oberhalb eines Grenzwertes liegt. Dieser kann z.B. 10% betragen und ebenfalls gang-, last- und/oder geschwindigkeitsabhängig sein und zum Beispiel ebenfalls in einer Auslesetabelle vorab definiert und abgelegt werden.
(d) Der Fahrer hat vor Ablauf einer bestimmten Zeitschwelle, beispielsweise nach weniger als 2 s, vor Betätigung des Bremspedals 6 oder während der Verzögerung mit Bremspedal 6 den Kraftschluss unterbrochen, z.B. durch Auskuppeln. Somit wird die Potentialberechnung nach einem Segelvorgang unterbrochen oder verhindert.
(e) Der Fahrer schaltet während der des Fahrzustands einer Verzögerung, d.h. bei betätigtem Bremspedal 6, innerhalb einer nachfolgenden Zeitschwelle, zum Beispiel innerhalb der folgenden 3 s, nicht in einen niedrigeren Gang.
(f) Optional kann gefordert werden, dass nur Fahranteile mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb eines Geschwindigkeitsgrenzwertes, z.B. von 5 km/h, und/oder mit eingeschaltetem Verbrennungsmotor als Antrieb 3 ausgewertet werden. Sobald die Geschwindigkeit unterhalb des vordefinierten Geschwindigkeitsgrenzwertes fällt und/oder der Verbrennungsmotor als Antrieb 3 deaktiviert ist, wird die unten beschriebene Berechnung unterbrochen oder beendet.

Ist zum Beispiel bei elektrifizierten Fahrzeugen der Verbrennungsmotor während der Verzögerung ausgeschaltet worden, so sind keine Einsparung und kein Einsparpotential zu berechnen.
Die oben beschriebenen Zeitschwellen und Geschwindigkeitsgrenzwerte können von jeweiligen Fahrsituationen abhängig sein, zum Beispiel von Geschwindigkeit, Beschleunigung und/oder Last, und können vorab bestimmt und in einer Auslesetabelle niedergelegt werden.
Die Berechnung kann bei Erfüllung der oben angegebenen Bedingungen wie folgt erfolgen:

(I) Zuerst ist diejenige Geschwindigkeit v_Schub,Ziel, zum Beispiel in m/s, zu ermitteln, bei welcher die Motordrehzahl im eingekuppelten Zustand gerade die minimale Drehzahl n_Schub,Min, bei welcher noch ein Schubbetrieb möglich ist, unterschreitet. Dafür wird die Übersetzung des zuletzt eingelegten Gangs oder alternativ eines Referenzgangs - gegebenenfalls in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit bei Unterbrechung des Kraftschlusses - die Differentialübersetzung und der dynamische Radhalbmesser benötigt.
(II) Nun ist die während der Verzögerung tatsächlich benötigte Menge an Antriebsmittel 2, also zum Beispiel die real benötigte Kraftstoffmenge, zu ermitteln. Der Startzeitpunkt t_Start für die Berechnung oder Teilberechnung hierfür liegt dann vor, wenn alle entsprechenden Bedingungen aus dem Satz (a) bis (f) von Bedingungen erfüllt sind. Der Endzeitpunkt t_Ende für die Berechnung oder Teilberechnung ist erreicht, sobald die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit die oben ermittelte Zielgeschwindigkeit v_Schub,Ziel unterschreitet. Unter der Annahme, dass im Schubbetrieb durch Generatorrekuperation und mithin über einen Antrieb der Lichtmaschine alle Nebenverbraucher gerade versorgt werden, entspricht das Einsparpotential Kr_Pot,Verz der Menge an Antriebsmittel 2 und insbesondere Kraftstoffmenge, die in dieser Zeit verwendet bzw. eingespritzt wird.
(III) Möchte man das gesamte Potential seit Fahrtbeginn ermitteln, so ist die Summe aller Einzelpotentiale zu bilden.
(IV) Um das Potential streckenbezogen auszuweisen, z.B. in Liter pro 100 km, kann das Einsparpotential Kr_Pot,Verz nun durch die real gefahrene Strecke seit Fahrtbeginn geteilt werden.

Bei Fahrzeugen mit manuellem Getriebe ist das Gesamtpotential für Schaltungen die Summe aus Kr_Pot,Fahrt und Kr_Pot,Verz.
Einsparpotential bei Elektrofahrzeugen
Rein elektrisch betriebene Fahrzeuge 1 unterscheiden sich bezüglich der Verbrauchsausgabe von konventionell betriebenen Fahrzeugen 1 dahingehend, dass statt eines Kraftstoffbedarfs ein elektrischer Energiebedarf als Antriebsmittel 2 anfällt.
Bei rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen 1, in denen der Fahrer die Übersetzungsstufe frei wählen kann, ist die Berechnungslogik für das Einsparpotential zu Schaltvorgängen identisch. Statt eines Kraftstoffverbrauchs wird jedoch der elektrische Energiebedarf als Verbrauch an Antriebsmittel 2 ermittelt.
Es kann mittels Berechnung von Drehzahl und Drehmoment am Rad 4 und am Antriebsmotor 3 der elektrische Energiebedarf des Elektromotors unter Berücksichtigung dessen Wirkungsgrads ermittelt werden. Zudem sind Verluste durch die Leistungselektronik und den Hochvoltspeicher zu berücksichtigen.
Klimakompressor und Heizung sind ggfs. elektrisch ausgeführt. Für Plug-In-Hybridfahrzeuge können verbrennungsmotorisch und elektrisch gefahrene Streckenanteile getrennt ausgewertet werden. Grundsätzlich sind bei der Berechnung der Potentiale die Besonderheiten des elektrischen Antriebsstrangs stets mit zu berücksichtigen, da auch bei verbrennungsmotorischer Fahrt ein oder mehrere Elektromotoren unterstützen oder generatorisch betrieben werden können. Das heißt bei jeder Potentialberechnung ist eine energetische Bilanz um den Hochvoltspeicher (SOC-Betrachtung) erforderlich um die Genauigkeit weiter zu verbessern.
Alle Berechnungen und/oder Darstellungen sind in Echtzeit und somit live und im Fahrzeug bezogen auf die bis zum aktuellen Moment gefahrene Strecke durchführbar. So kann sichergestellt werden, dass Wiedergaben an der Anzeige 20 im Fahrzeug 1 während der Fahrt auch unmittelbar, also live aktualisiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug,
2: Antriebsmittel
3: Antrieb
4: Rad
5: Chassis
6: Bremselement
7: Fahranforderungselement, Gaspedal
8: Betriebsartwahlelement, Gangwahlelement
9: Speicher für Antriebsmittel 2, Tank, Batterie
9-1: Antriebsmittelleitung
10: Steuervorrichtung
11: Erfassung- und Steuerleitung
12: Sensorelement
15: Erfassungs-, Auswerte- und Steuerelement
20: Anzeige
21: (erstes) Anzeigeelement
22: (zweites) Anzeigeelement

Claims

Betriebsbewertungsverfahren für den Betrieb eines über ein Antriebsmittel (2) mit einem Antrieb (3) antreibbaren Fahrzeugs (1) mit manueller Betriebsartwahl mit einer Mehrzahl von Betriebsarten, bei welchem - eine vom Zustand des Fahrzeugs (1) und insbesondere des Antriebs (3) abhängige empfohlene Betriebsart bestimmt und ein für die empfohlene Betriebsart repräsentatives Signal bereitgestellt wird und - bei einem Betrieb des Antriebs (3) mindestens ein für eine entgangene Einsparung oder für ein Einsparpotential am Antriebsmittel (2) repräsentativer Wert (Kr_pot) bestimmt und ein entsprechendes Signal bereitgestellt wird, insbesondere wenn eine tatsächliche Betriebsart des Antriebs (3) der empfohlenen Betriebsart nicht entspricht.
Betriebsbewertungsverfahren nach Anspruch 2, bei welchem das Bereitstellen eines jeweiligen Signals - zugehörig zum Einsparpotential - ein Bestimmen des Signals und/oder das Ausgeben einer dem Signal entsprechenden Anzeige aufweist.
Betriebsbewertungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem eine tatsächliche Betriebsart und/oder eine empfohlene Betriebsart mindestens repräsentativ ist oder sind für eine Gangwahl eines Schaltgetriebes des Antriebs (3) und/oder für einen manuell wählbaren Modus eines Automatikgetriebes des Antriebs (3).
Betriebsbewertungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der für entgangene Einsparung an Antriebsmittel (2) repräsentative Wert (Kr_pot) repräsentativ ist für einen, insbesondere streckenbezogenen und/oder relativen Mehrverbrauch an Antriebsmittel (2) für eine tatsächliche Betriebsart gegenüber einem Verbrauch an Antriebsmittel (2) in einer empfohlenen Betriebsart, insbesondere bei gleichem Geschwindigkeitsverlauf.
Betriebsbewertungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der für entgangene Einsparung an Antriebsmittel (2) repräsentative Wert (Kr_pot) aufweist: - einen Anteil (Kr_pot,Fahrt), der repräsentativ ist für einen Mehrverbrauch an Antriebsmittel (2) bei Fahrt mit einer über einer empfohlenen Betriebsart abweichenden Übersetzung eines zu Grunde liegenden Getriebes des Antriebs (3) und/oder - bei Schaltgetrieben, einen Anteil (Kr_pot,Verz), der repräsentativ ist für einen Mehrverbrauch an Antriebsmittel (2) bei Verzögerung mit ausgekuppelten Gang vor Erreichen eines Motorbremsendpunkts, wobei der Motorbremsendpunkt insbesondere definiert ist durch eine Motorgrenzdrehzahl, unterhalb der eine Schubabschaltung des Antriebs vorliegt.
Betriebsbewertungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der Anteil (Kr_pot,Fahrt) des für eine entgangene Einsparung an Antriebsmittel (2) repräsentative Werts (Kr_pot) bei Fahrt bestimmt wird: - als akkumulierter Wert über Teilstrecken einer Fahrt unter Verwendung des Antriebs (3), insbesondere durch Summation und/oder Integration, bei welchen insbesondere keine Motorbremsung stattfindet, und/oder - durch Inbeziehungsetzen eines tatsächlichen Betriebspunkts mit einem empfohlenen Betriebspunkt, insbesondere unter Berücksichtigung eines jeweiligen Wirkungsgrads des zu Grunde liegenden Antriebs (3) und insbesondere eines Getriebes des Antriebs (3).
Betriebsbewertungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der Anteil (Kr_pot,Verz) des für eine entgangene Einsparung an Antriebsmittel (2) repräsentative Werts (Kr_pot) bei Verzögerung bestimmt wird als akkumulierter Wert über Teilstrecken einer Fahrt unter Verwendung des Antriebs (3) und insbesondere eines Getriebes des Antriebs als Motorbremse, insbesondere durch Summation und/oder Integration.
Betriebsbewertungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem ein Mehrverbrauch an brennbaren Kraftstoffen, zum Beispiel an Benzin, Diesel, Kerosin, an chemischer Energie, an elektrischer Leistung als Antriebsmittel (2) und/oder deren Energieäquivalente bestimmt werden.
Betriebsverfahren für ein über ein Antriebsmittel (2) mit einem Antrieb (3) antreibbares Fahrzeug (1) mit manueller Betriebsartwahl mit einer Mehrzahl von Betriebsarten, bei welchem ein Betriebsbewertungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgeführt wird.
Steuervorrichtung (10) für den Betrieb eines über ein Antriebsmittel (2) mit einem Antrieb (3) antreibbaren Fahrzeugs (1) mit manueller Betriebsartwahl mit einer Mehrzahl von Betriebsarten, welche eingerichtet ist, ein Betriebsbewertungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder ein Betriebsverfahren nach Anspruch 9 auszuführen.
Fahrzeug (1), insbesondere Kraftfahrzeug oder Personenkraftwagen, welches: - über ein Antriebsmittel (2) mit einem Antrieb (3) antreibbar ist, - eine manuelle Betriebsartwahl mit einer Mehrzahl von Betriebsarten aufweist und - eine Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 10 aufweist.