DE102016222729B4

DE102016222729B4 - Verfahren, computerlesbares Medium, Vorrichtung, und Fahrzeug umfassend die Vorrichtung zum Berechnen einer quantitativen Energieeinsparung eines Referenzfahrprofils gegenüber einem realen Fahrprofil

Info

Publication number: DE102016222729B4
Application number: DE102016222729.7A
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: 2023-10-12
Anticipated expiration: 2036-11-19
Also published as: DE102016222729A1

Abstract

Verfahren (100) zum Berechnen einer quantitativen Energieeinsparung eines Referenzfahrprofils eines Fahrzeugs gegenüber einem realen Fahrprofil des Fahrzeugs, wobei das reale Fahrprofil eine reale Beschleunigung und eine reale Verzögerung umfasst und die reale Verzögerung innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls auf die reale Beschleunigung folgt, das Verfahren umfassend:Ermitteln (102) einer Startgeschwindigkeit der realen Beschleunigung des realen Fahrprofils, wobei die Startgeschwindigkeit der realen Beschleunigung eine Geschwindigkeit zu einem Startzeitpunkt ist, an dem die reale Beschleunigung die vorgegebene Referenzbeschleunigung für mindestens ein vorgegebenes Zeitintervall überschreitet;Ermitteln (104) einer Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung des realen Fahrprofils, wobei die Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung eine Geschwindigkeit zu einem Endzeitpunkt ist, an dem die reale Verzögerung die vorgegebene Referenzverzögerung für mindestens ein vorgegebenes Zeitintervall wieder unterschreitet;Berechnen (106) eines realen Energieverbrauchs seit Beginn der realen Beschleunigung des realen Fahrprofils bis zum Ende der realen Verzögerung des realen Fahrprofils;Berechnen (108) eines Referenzfahrprofils basierend auf einer Beschleunigungstrajektorie und einer Verzögerungstrajektorie, wobei die Beschleunigungstrajektorie in Abhängigkeit der Start- und/oder Endgeschwindigkeit der realen Beschleunigung und einer vorgegebenen Referenzbeschleunigung bestimmt wird, und wobei die Verzögerungstrajektorie in Abhängigkeit der Start- und/oder Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung und einer vorgegebenen Referenzverzögerung bestimmt wird;Berechnen (110) eines Referenzenergieverbrauchs basierend auf dem Referenzfahrprofil; undBerechnen (112) der quantitativen Energieeinsparung des Referenzfahrprofils gegenüber dem realen Fahrprofil, wobei die quantitative Energieeinsparung die Differenz zwischen dem realen Energieverbrauch des realen Fahrprofils und dem Referenzenergieverbrauch des Referenzfahrprofils ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Berechnen einer quantitativen Energieeinsparung eines Referenzfahrprofils gegenüber einem realen Fahrprofil. Die Erfindung betrifft ferner ein computerlesbares Medium, eine Vorrichtung, und ein Fahrzeug umfassend die Vorrichtung zum Berechnen einer quantitativen Energieeinsparung eines Referenzfahrprofils gegenüber einem realen Fahrprofil.
Es ist bekannt, dass Fahrzeuge Energieverbrauchsangaben ermitteln und einem Fahrer anzeigen können, z.B. einen aktuellen Kraftstoffverbrauch oder einen streckenbezogenen, durchschnittlichen Kraftstoffverbrauch. Ferner ist beispielsweise aus der US 2013/0218427 A1 ein System bekannt, Fahrzeugparameter, Fahrerparameter, und/oder Fahrstilparameter zu bestimmen, um einen Umwelt-Index zu berechnen, der einen Einfluss des Fahrzeugbetriebs auf die Umwelt anzeigt.
EP 2 913 792 A1 beschreibt ein Verfahren zum Erfassen einer Bewegungscharakteristik eines Fahrzeugs, mit einem Erfassen eines Geschwindigkeitsverlaufs des Fahrzeugs innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls, und einem Bestimmen einer Anzahl von auf das Fahrzeug einwirkenden Kräften auf der Basis des Geschwindigkeitsverlaufs des Fahrzeugs und zumindest eines physikalischen Fahrzeugparameters.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine mögliche, quantitative Energieeinsparung bei realen Fahrmanövern präzise zu berechnen. Insbesondere ist eine Aufgabe der Erfindung, realisierbare, quantitative Energieeinsparungen für Kombinationen aus Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgängen effizient und präzise zu berechnen und/oder bereitzustellen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einem ersten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Verfahren nach Anspruch 1 zum Berechnen einer quantitativen Energieeinsparung eines Referenzfahrprofils eines Fahrzeugs gegenüber einem realen Fahrprofil des Fahrzeugs, wobei das reale Fahrprofil eine reale Beschleunigung und eine reale Verzögerung umfasst und die reale Verzögerung innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls auf die reale Beschleunigung folgt. Das reale Fahrprofil umfasst vorzugsweise ein Fahrmanöver, das ein Fahrer des Fahrzeugs im Straßenverkehr gefahren ist. Die reale Beschleunigung kann eine variierende Beschleunigungsstärke aufweisen. Ebenso kann die reale Verzögerung eine variierende Verzögerungsstärke aufweisen. Das vorgegebene Zeitintervall zwischen der realen Beschleunigung und der realen Verzögerung kann 0,1, 0,2, 0,3, ..., 1,0, ..., 15,0 Sekunden umfassen. Vorzugsweise ist das vorgegebene Zeitintervalls ca. 10 Sekunden. Das reale Fahrprofil kann vorzugsweise eine reale Beschleunigung, d.h. eine Beschleunigung, die von dem Fahrer des Fahrzeugs gefahren wurde, unmittelbar gefolgt von einer realen Verzögerung, d.h. eine Beschleunigung, die von dem Fahrer des Fahrzeugs gefahren wurde, umfassen. Die quantitative Energieeinsparung kann eine quantitative Energieeinsparung von Kraftstoff und/oder von elektrischer Energie umfassen.
Im Detail umfasst das Verfahren ein Ermitteln einer Startgeschwindigkeit der realen Beschleunigung des realen Fahrprofils und ein Ermitteln einer Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung des realen Fahrprofils. Das Verfahren umfasst ferner ein Berechnen eines Referenzfahrprofils basierend auf einer Beschleunigungstrajektorie und einer Verzögerungstrajektorie, wobei die Beschleunigungstrajektorie z.B. in Abhängigkeit der Startgeschwindigkeit der realen Beschleunigung und einer vorgegebenen, z.B. geschwindigkeits- und/oder steigungsabhängigen, Referenzbeschleunigung bestimmt wird, und wobei die Verzögerungstrajektorie z.B. in Abhängigkeit der Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung und einer vorgegebenen, z.B. geschwindigkeits- und/oder steigungsabhängigen, Referenzverzögerung bestimmt wird. Weiterhin umfasst das Verfahren ein Berechnen eines Referenzenergieverbrauchs basierend auf dem Referenzfahrprofil, ein Berechnen eines realen Energieverbrauchs seit Beginn der realen Beschleunigung des realen Fahrprofils bis zum Ende der realen Verzögerung des realen Fahrprofils, und ein Berechnen der quantitativen Energieeinsparung des Referenzfahrprofils gegenüber dem realen Fahrprofil, wobei die quantitative Energieeinsparung die Differenz zwischen dem realen Energieverbrauch des realen Fahrprofils und dem Referenzenergieverbrauch des Referenzfahrprofils ist.
Vorteilhafterweise kann eine quantitative Energieeinsparung für ein Fahrmanöver bzw. eines realen Fahrprofils bereitgestellt werden. Eine Quantifizierung des Energieverbrauchs bzw. eine Quantifizierung der Energieeinsparung kann somit bezogen auf ein einzelnes Fahrmanöver und/oder bezogen auf eine ganze Fahrt ermittelt werden. Dies ermöglicht eine genaue, quantitative Auswertung eines Fahrstils des Fahrers. Durch das Berechnen eines Referenzfahrprofils in Abhängigkeit von Parametern des realen Fahrprofils kann ein für den Fahrer des Fahrzeugs realisierbares Referenzfahrprofils ermittelt werden, welches energieeffizienter im Vergleich zum realen Fahrprofil ist und ausgehend von der gleichen Startgeschwindigkeit die gleiche Endgeschwindigkeit bei geringeren Energieverbrauch erreichen würde. Die quantitative Energieeinsparung kann somit realitätsnah und mit einer hohen Genauigkeit für ein reales Fahrprofil gegenüber einem Referenzfahrprofil bestimmt werden.
Die Berechnung der quantitativen Energieeinsparung kann „live“ während der Fahrt in einem Fahrzeug erfolgen, sodass der Fahrer unmittelbar eine quantifizierte Rückmeldung zu seinem Fahrstil erhält. Außerdem kann die Berechnung der quantitativen Energieeinsparung nachträglich außerhalb des Fahrzeugs z.B. zu Analysezwecken abgeschlossener realer Fahrten oder synthetischer Fahrprofile erfolgen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Startgeschwindigkeit der realen Beschleunigung eine Geschwindigkeit zu einem Startzeitpunkt sein, an dem die reale Beschleunigung die vorgegebene Referenzbeschleunigung für mindestens ein vorgegebenes Zeitintervall überschritten wurde, und/oder die Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung eine Geschwindigkeit zu einem Endzeitpunkt ist, an dem die reale, bezogen auf die Referenzverzögerungsstärke stärkere Verzögerung die vorgegebene Referenzverzögerung für mindestens ein vorgegebenes Zeitintervall wieder unterschritten hat. Hiermit können beschleunigungs- bzw. verzögerungsbasierte sowie zeitbasierte Schwellwerte für den Start und das Ende des Verfahrens definiert werden, um den Startpunkt und den Endpunkt des Verfahrens genauer steuern zu können.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung kann das Berechnen des Referenzenergieverbrauchs basierend auf dem Referenzfahrprofil ein Berechnen eines Schnittpunkts der Beschleunigungstrajektorie des Referenzfahrprofils mit der Verzögerungstrajektorie des Referenzfahrprofils in einem Geschwindigkeits-Weg-Diagramm, und ein Berechnen des Referenzenergieverbrauchs des Referenzfahrprofils in Abhängigkeit einer Lage des Schnittpunkts der Beschleunigungstrajektorie und der Verzögerungstrajektorie des Referenzfahrprofils relativ zu dem realen Fahrprofil umfassen. Hiermit kann der Referenzenergieverbrauch dynamisch und effizient berechnet werden.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung kann das Berechnen des Referenzenergieverbrauchs weiterhin, falls der Schnittpunkt der Beschleunigungstrajektorie und der Verzögerungstrajektorie in dem Geschwindigkeits-Weg-Diagramm vor einem Beginn der realen Beschleunigung liegt, ein Berechnen des Referenzenergieverbrauchs für eine Referenzverzögerung von der Startgeschwindigkeit der realen Beschleunigung bis zu der Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung, falls der Schnittpunkt der Beschleunigungstrajektorie und der Verzögerungstrajektorie in dem Geschwindigkeits-Weg-Diagramm nach einem Ende der Verzögerung der realen Fahrprofils liegt, ein Berechnen des Referenzenergieverbrauchs für eine Referenzbeschleunigung von der Startgeschwindigkeit der realen Beschleunigung bis zu der Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung, und/oder, falls der Schnittpunkt der Beschleunigungstrajektorie und der Verzögerungstrajektorie in dem Geschwindigkeits-Weg-Diagramm zwischen dem Beginn der realen Beschleunigung und dem Ende der realen Verzögerung liegt, ein Berechnen des Referenzenergieverbrauchs für eine Referenzbeschleunigung von der Startgeschwindigkeit der realen Beschleunigung bis zu einer mit dem Schnittpunkt verknüpften Geschwindigkeit in dem Geschwindigkeits-Weg-Diagramm und für eine Referenzverzögerung von der mit dem Schnittpunkt verknüpften Geschwindigkeit in dem Geschwindigkeits-Weg-Diagramm bis zu der Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung umfassen. Hiermit kann der Referenzenergieverbrauch genauer bestimmt werden.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung kann das Verfahren weiterhin ein Ermitteln einer gefahrenen Strecke des realen Fahrprofils, wobei die gefahrene Strecke die Strecke der realen Beschleunigung des realen Fahrprofils, gegebenenfalls die Strecke einer kurzen Konstantfahrt, und die Strecke der realen Verzögerung des realen Fahrprofils umfasst, ein Berechnen einer virtuellen Strecke des Referenzfahrprofils, und ein Anpassen des realen Energieverbrauchs der gefahrenen Strecke um einen zusätzlichen Energieverbrauch einer virtuellen Konstantfahrt für eine Differenzstrecke zwischen der virtuellen Strecke des Referenzfahrprofils und der gefahrenen Strecke des realen Fahrprofils umfassen. Zwischen der gefahrenen Strecke des realen Fahrprofils und der virtuellen Strecke des Referenzfahrprofils kann sich eine Wegdifferenz ergeben. Eine solche Wegdifferenz kann beispielsweise dadurch entstehen, wenn das Referenzfahrprofil mit einer deutlich geringeren Beschleunigung und/oder Verzögerung im Vergleich zum realen Fahrprofil gefahren wird. Unterschiedliche Streckenlängen würden jedoch zu einer Verfälschung der zu berechnenden, quantitativen Energieeinsparung führen und somit einen Vergleich des realen Energieverbrauchs mit dem Referenzenergieverbrauch erschweren. Aus diesem Grund kann eine Anpassung der Strecken erfolgen. Die Anpassung der Strecken kann beispielsweise erfolgen, indem die gefahrene Strecke des realen Fahrprofils um eine Strecke einer virtuellen Konstantfahrt ergänzt wird. Somit kann sichergestellt werden, dass der Energieverbrauch des realen Fahrprofils und der Energieverbrauch des Referenzfahrprofils bezogen auf die gleiche Strecke berechnet und/oder analysiert werden. Die quantitative Energieeinsparung kann somit präziser berechnet und/oder bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung kann die vorgegebene Referenzbeschleunigung eine geschwindigkeits- und/oder steigungsabhängige Referenzbeschleunigung sein, und/oder die vorgegebene Referenzverzögerung eine geschwindigkeits- und/oder steigungsabhängige Referenzverzögerung sein. Hiermit kann die Referenzverzögerung dynamisch und in Abhängigkeit des realen Fahrprofils bestimmt werden.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung kann der Referenzenergieverbrauch unter Berechnung eines Drehmoments eines Antriebs des Fahrzeugs für das ermittelte Referenzfahrprofil berechnet werden, und/oder das Drehmoment mittels eines vorgegebenen Drehmomentverlaufs des Antriebs des Fahrzeugs bestimmt werden. Hiermit kann der Referenzenergieverbrauch genauer und in Abhängigkeit des Fahrzeugantriebs bzw. fahrzeugspezifischer Antriebsparameter und Fahrwiderstände sowie in Abhängigkeit von realen Steigungsprofilen berechnet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein computerlesbares Medium nach Anspruch 7 zum Berechnen einer quantitativen Energieeinsparung eines Referenzfahrprofils eines Fahrzeugs gegenüber einem realen Fahrprofil des Fahrzeugs umfassend Instruktionen, die, wenn ausgeführt auf einem Computer oder auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs, das oben beschriebene Verfahren ausführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Vorrichtung nach Anspruch 8 zum Berechnen einer quantitativen Energieeinsparung eines Referenzfahrprofils eines Fahrzeugs gegenüber einem realen Fahrprofil des Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Fahrzeug nach Anspruch 9 umfassend eine oben beschriebene Vorrichtung zum Berechnen einer quantitativen Energieeinsparung eines Referenzfahrprofils eines Fahrzeugs gegenüber einem realen Fahrprofil des Fahrzeugs.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalkombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalkombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung beruht auf den nachfolgend dargelegten Überlegungen:

Während der Fahrt mit einem Fahrzeug, insbesondere mit einem Kraftfahrzeug, kann auf einen Beschleunigungsvorgang ein Verzögerungsvorgang folgen, z.B. weil eine Änderung der Verkehrssituation eintritt, die ein Verzögern des Fahrzeugs notwendig macht. Der Verzögerungsvorgang kann unnötig sein, wenn beispielsweise der Beschleunigungsvorgang mit einer geringeren Beschleunigungsstärke durchgeführt worden wäre. Das im Folgenden beschriebene Verfahren kann verwendet werden, um zu bestimmen, wie hoch eine quantitative Energieeinsparung bzw. wie hoch ein quantitativen Energieeinsparpotential ist, wenn unnötige Beschleunigungsvorgänge, d.h. Beschleunigungsvorgänge, auf die ein unmittelbarer Verzögerungsvorgang folgt, vermieden werden.

In einem beispielhaften Verkehrsszenario beschleunigt ein Fahrer das Fahrzeug nach einer roten Ampel mit einer hohen Beschleunigungsstärke auf eine hohe Geschwindigkeit obwohl eine vorausliegende und für den Fahrer erkennbare Verkehrssituation, z.B. eine weitere rote Ampel, ein Vorderfahrzeug, oder eine Engstelle im Straßenverlauf, von dem Fahrer eine Verzögerung des Fahrzeugs erfordert bzw. erfordern wird. Der Fahrer ist nicht vorausschauend gefahren, da ein unnötig großes Geschwindigkeitsdelta durch die Beschleunigung entstand, welches durch die Verzögerung wieder abgebaut werden muss. Der Fahrer hätte energieeffizienter fahren können, wenn er vorausschauend nur eine effiziente Beschleunigung oder eine Kombination aus effizienter Beschleunigung mit einer nachfolgenden effizienten Verzögerung durchgeführt hätte.
Eine quantitative Energieeinsparung kann beispielsweise durch ein vorausschauendes Beschleunigungsverhalten auf ein niedrigeres Geschwindigkeitsniveau bei Ende der Beschleunigung realisiert werden. Vorzugsweise wird die quantitative Energieeinsparung nach einem Fahrmanöver aus einem Beschleunigungsvorgang und einem Verzögerungsvorgang berechnet, da erst zu diesem Zeitpunkt alle Daten für das Berechnen der quantitativen Energieeinsparung vorliegen.
Im Folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Daraus ergeben sich weitere Details, bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. Im Einzelnen zeigen schematisch

1 ein beispielhaftes Verfahren zum Berechnen einer quantitativen Energieeinsparung,
2 ein erstes Szenario eines realen Fahrprofils und eines Referenzfahrprofils,
3 ein zweites Szenario eines realen Fahrprofils und eines Referenzfahrprofils, und
4 ein drittes Szenario eines realen Fahrprofils und eines Referenzfahrprofils.

Im Detail zeigt 1 ein Verfahren 100 zum Berechnen einer quantitativen Energieeinsparung bzw. eines Energieeinsparpotentials eines Referenzfahrprofils eines Fahrzeugs gegenüber einem realen Fahrprofil des Fahrzeugs. Das reale Fahrprofil kann eine reale Beschleunigung und eine reale Verzögerung umfassen, wobei die reale Verzögerung vorzugsweise innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls auf die reale Beschleunigung folgt. Das vorgegebene Zeitintervall kann auch 0 Sekunden betragen, d.h. die reale Verzögerung erfolgt unmittelbar auf die reale Beschleunigung. Die quantitative Energieeinsparung bzw. das Energieeinsparpotential kann durch eine vorausschauende Beschleunigung bzw. durch ein vorausschauendes Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs erzielt werden. Für die Berechnung der quantitativen Energieeinsparung können Fahrmanöver einen Fahrprofils verwendet werden, bei denen ein Fahrer das Fahrzeug zunächst beschleunigt und innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls, z.B. innerhalb von Millisekunden oder innerhalb weniger Sekunden, das Fahrzeug wieder verzögert.
Das Verfahren 100 kann eine Startgeschwindigkeit der realen Beschleunigung v_Beschl,Start des realen Fahrprofils ermitteln 102. Ferner kann das Verfahren eine Endgeschwindigkeit der realen Beschleunigung des realen Fahrprofils v_Beschl,Ende ermitteln. Vorzugsweise ist die Startgeschwindigkeit ^v _Beschl,Start die Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt t_Beschl,Start, ab dem die Fahrzeugbeschleunigung eine Referenzbeschleunigung a_{Ref,Beschl,korr}(v_Fzg,Ist) für mindestens eine vorgegebene Zeitspanne, z.B. 0,2 Sekunden, durchgehend überschritten hat. Sobald die reale Beschleunigung des Fahrzeugs beispielsweise für ein vorgegebenes Zeitintervall , z.B. 0,2 Sekunden, durchgehend unter einem vorgegebenen Schwellwert, z.B. 0,05 m/s², liegt und auch beispielsweise innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls, z.B. 1 Sekunde, danach keine weitere Überschreitung des vorgegebenen Schwellwerts vorliegt, ist vorzugsweise das Ende der realen Beschleunigung v_Beschl,Ende erreicht. Der Zeitpunkt zum Ende der realen Beschleunigung ist t_Beschl,Ende. Tabelle 1: beispielhafte Referenzbeschleunigungen des Referenzfahrprofils in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit

v_Fzg [km/h] 0 30 40 50 60 80 100 120 140 160

a_Ref,Beschl [m/s²] 2,1 2,1 1,65 1,35 1,05 0,83 0,6 0,53 0,5 0,5
Eine geschwindigkeitsabhängige Referenzbeschleunigung kann bei einer aktuell anliegenden Steigung der Fahrbahn zu einer geschwindigkeits- und steigungsabhängigen Referenzbeschleunigung a_{Ref,Beschl,korr} umgerechnet werden. Im Folgenden erfolgt diese Berechnung beispielhaft unter Berücksichtigung von Ober- und Untergrenzen des Korrektur- und des sich ergebenden Referenzwertes: $\begin{array}{l} a_{Ref,Beschl,korr} = max [0.5 \frac{m}{s^{2}}; min [3,5 \frac{m}{s^{2}}; a_{Ref,Beschl} \\ - min (max (9,81 \frac{m}{s^{2}} * sin (α_{St}); - 1 \frac{m}{s^{2}}); 1 \frac{m}{s^{2}})]] \end{array}$
wobei:

α_st: Aktuelle Steigung der Fahrbahn in Grad.

Ab dem Zeitpunkt t_Beschl,Start kann das Verfahren 100 einen realen bzw. tatsächlichen Energieverbrauch, z.B. einen tatsächlichen Kraftstoffverbrauch Kr_{Einspr,BeschlVor} [I], ermitteln. Das Ermitteln des Kraftstoffverbrauchs kann beispielsweise durch das Kumulieren der Einspritzmenge K_Einspr,kum erfolgen. Ferner kann ab dem Zeitpunkt t_Beschl,Start eine real gefahrene Strecke Δs_BeschlVor z.B. mittels einer Integration der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt werden.
Während einer Ausführung des Verfahrens 100 können verschiedene Bedingungen geprüft werden. Sind eine oder mehrere Bedingen erfüllt, kann das Verfahren 100 fortgesetzt werden. Andernfalls kann das Verfahren 100 abgebrochen werden. Beispielsweise können folgenden Bedingungen geprüft werden:

• eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Endgeschwindigkeit der realen Beschleunigung und der Startgeschwindigkeit der realen Beschleunigung überschreitet während der realen Beschleunigung einen vorgegebenen Grenzwert: z.B. v_Beschl,Ende - v_Beschl,Start > 10 km/h; und/oder
• die Dauer der realen Beschleunigung überschreitet einen vorgegebenen Grenzwert: z.B. t_Beschl,Ende - t_Beschl,Start > 2 s.

Um eine Berechnung des Referenzfahrprofils zu vereinfachen, kann beispielsweise die Referenzbeschleunigung als konstant definiert werden. Die Referenzbeschleunigung kann daher aus Tabelle 1 in Abhängigkeit der durchschnittlichen Geschwindigkeit zwischen den Zeitpunkten t_Beschl,Start und t_Beschl,Ende wie folgt bestimmt werden: $a_{Ref,Beschl,Mittel} = a_{Ref,Beschl} (\frac{v_{Beschl,Start} + v_{Beschl,Ende}}{2}) .$
Das Verfahren 100 kann einen Zeitpunkt t_Verz,Start bestimmen, in dem die reale Verzögerung beginnt. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs beim Verzögerungsbeginn V_Verz,Start ist vorzugsweise die Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt t_Verz,Start, ab dem die Fahrzeugbeschleunigung die Referenzverzögerung a_Ref,Verz(v_Fzg,Ist) betragsmäßig für mindestens ein vorgegebenes Zeitintervall, z.B. 0,25 s, durchgehend überschritten hat und für einen vorgegebenes Zeitintervall, z.B. 1 Sekunde, danach nicht wieder unterschreitet. Tabelle 2: beispielhafte Referenzverzögerungen des Referenzfahrprofils in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit

v_lst [km/h] 0 50 100 150 200 250

a_Ref,Verz [m/s²] -1 -1,1 -1,6 -2 -2,4 -2,4
Für die Berechnung des Referenzfahrprofils kann vereinfacht angenommen werden, dass die Referenzverzögerung konstant ist. Die Referenzverzögerung kann beispielsweise aus Tabelle 2 in Abhängigkeit der durchschnittlichen Geschwindigkeit zwischen den Zeitpunkten t_Verz,Start und t_Verz,Ende wie folgt bestimmt werden: $a_{Ref,Verz,Mittel} = a_{Ref,Verz} (\frac{v_{Verz,Start} + v_{Verz,Ende}}{2})$
Das Verfahren 100 kann abgebrochen werden, wenn für einen vorgegebenes Zeitintervall, z.B. 10 Sekunden, nach dem Ende der realen Beschleunigung t_Beschl,Ende noch kein Start der realen Verzögerung, insbesondere noch kein Start der realen Verzögerung innerhalb des Zeitintervalls für eine reale Verzögerung mit oben genannten Bedingungen erfolgt ist. Das Verfahren 100 kann ebenfalls abgebrochen werden, falls eine theoretische Referenzgeschwindigkeit, die sich bei einer Beschleunigung mit der durchschnittlichen Referenzbeschleunigung ergeben hätte, die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit überschritten hätte bevor der Start der realen Verzögerung eingeleitet wurde, d.h. folgt die reale Verzögerung nach der realen Beschleunigung außerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls, so kann eine Bewertung eines möglichen quantitativen Einsparpotentials für die realen Beschleunigung und die reale Verzögerung separat erfolgen.
Das Verfahren kann ferner eine Endgeschwindigkeit v_Verz,Ende bei Ende der realen Verzögerung, Zeitpunkt t_Verz,Ende, ermitteln 104. Vorzugsweise ist das Ende der Verzögerung erreicht, sobald die reale Verzögerung des Fahrzeugs für mindestens ein vorgegebenes Zeitintervall, z.B. 0,2 Sekunden, wieder betragsmäßig unterhalb der Referenzverzögerung a_{Ref,Verz,korr}(v_Fzg,Ist) mit der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit gefallen ist. Wird bei der realen Verzögerung die Referenzgeschwindigkeit gerade unterschritten, so kann unabhängig von der Verzögerungsstärke das Ende der zu betrachtenden realen Verzögerung t_Verz,Ende erreicht sein. Das Verfahren 100 kann abgebrochen werden, wenn die Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung v_Verz,Ende weniger als ein vorgegebener Schwellwert, z.B. 5 km/h, unterhalb der Startgeschwindigkeit der realen Verzögerung liegt.
Das Verfahren 100 kann einen realen Energieverbrauch des Fahrzeugs seit Beginn der realen Beschleunigung des realen Fahrprofils bis zum Ende der realen Verzögerung des realen Fahrprofils berechnen 106. Ist das Fahrzeug beispielsweise ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, kann der reale Energieverbrauch einem realen Kraftstoffverbrauch entsprechen. Der reale Kraftstoffverbrauch Kr_{Einspr,BeschlVor} [I] kann berechnet werden, indem die Menge des verbrauchten Kraftstoffs seit Beginn der realen Beschleunigung bis zum Ende der realen Verzögerung ermittelt wird. Weiterhin kann das Verfahren 100 eine gefahrene, reale Strecke Δs_BeschIVor seit Beginn der realen Beschleunigung bis zum Ende der realen Verzögerung berechnen.
Das Verfahren kann weiterhin ein als effizient definiertes Referenzfahrprofil berechnen 108. Das Referenzfahrprofil kann auf Basis einer Beschleunigungstrajektorie und einer Verzögerungstrajektorie berechnet werden 108. Die Beschleunigungstrajektorie kann in Abhängigkeit der Startgeschwindigkeit der realen Beschleunigung und einer vorgegebenen Referenzbeschleunigung, z.B. einer konstanten oder geschwindigkeitsabhängigen Referenzbeschleunigung, bestimmt werden. Die Verzögerungstrajektorie kann in Abhängigkeit der Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung und einer vorgegebenen Referenzverzögerung, z.B. einer konstanten oder geschwindigkeitsabhängigen Referenzverzögerung, bestimmt werden. Beispielsweise kann das Referenzfahrprofil eine Beschleunigungstrajektorie mit der konstanten Beschleunigung a_{Ref,Beschl,mittel} ausgehend von v_Beschl,Start und eine Verzögerungstrajektorie mit der konstanten Verzögerung bis v_Verz,Ende umfassen.
Ferner kann das Verfahren 100 einen Referenzenergieverbrauch, z.B. einen Referenzkraftstoffverbrauch, basierend auf dem Referenzfahrprofil berechnen 110. Um beispielsweise einen Referenzenergieverbrauch für eine Fahrt entlang des Referenzfahrprofils zu berechnen, kann eine maximale Geschwindigkeit der Fahrt entlang des Referenzfahrprofils V_x bestimmt werden. Die maximale Geschwindigkeit kann vorzugsweise einem Schnittpunkt der Beschleunigungstrajektorie mit der Verzögerungstrajektorie in einem Geschwindigkeits-Weg-Diagramm entsprechen, sofern der Schnittpunkt nicht weiter als Δs_BeschIVor zurückliegt bzw. aus zeitlicher Sicht nach der vorherigen Überschreitung der Referenzbeschleunigung v_Beschl,Start am Wegpunkt s_Beschl,Start liegt.
2 zeigt ein erstes Szenario 200 eines realen Fahrprofils und eines Referenzfahrprofils in einem Geschwindigkeits-Weg-Diagramm, bei dem ein Schnittpunkt sx einer Beschleunigungstrajektorie beginnend bei s_Beschl,Start mit einer Verzögerungstrajektorie endend bei s_Verz,Ende des Referenzfahrprofils aus zeitlicher Sicht zwischen der vorherigen Überschreitung der Referenzbeschleunigung v_Beschl,Start am Wegpunkt s_Beschl,Start und dem Ende der Verzögerung am Wegpunkt s_Verz,Ende liegt.
Neben dem in 2 gezeigten ersten Szenario 200 eines realen Fahrprofils und eines Referenzfahrprofils, zeigen 3 und 4 weitere mögliche Szenarien für die Lage eines Schnittpunkts der Beschleunigungstrajektorie mit der Verzögerungstrajektorie des Referenzfahrprofils relativ zum realen Fahrprofil.
Im Detail zeigt 3 ein zweites Szenario 300 eines realen Fahrprofils und eines Referenzfahrprofils in einem Geschwindigkeits-Weg-Diagramm. Das reale Fahrprofil zeigt eine kurze Beschleunigung, gefolgt von einer langen, starken Verzögerung. Der Schnittpunkt der Beschleunigungstrajektorie des Referenzfahrprofils mit der Verzögerungstrajektorie des Referenzfahrprofils s_X,Temp kann in dem Szenario von 3 vor einem Beginn des realen Fahrprofils und damit vor einem Beginn einer Berechnung der quantitativen Energieeinsparung liegen. In dem zweiten Szenario, d.h. in dem Szenario von 3, entspricht das Referenzfahrprofil einer Verzögerung, die vor der realen Beschleunigung beginnt und mit der realen Verzögerung endet. Die Verzögerung des Referenzfahrprofils benötigt demnach eine längere Strecke im Vergleich zur Strecke des realen Fahrprofils. Um die Energieverbrauchsberechnung für das Referenzfahrprofil und das reale Fahrprofil auf eine gleich lange Strecke beziehen zu können, kann das Verfahren 100 die Strecke des realen Fahrprofils um eine Strecke einer virtuellen Konstantfahrt mit der Geschwindigkeit v_Beschl,Start zwischen den Punkten s_x und s_Beschl,Start verlängern. Die Verlängerung des realen Fahrprofils kann bei der Berechnung des Energieverbrauchs des realen Fahrprofils und weiter bei der Berechnung der quantitativen Energieeinsparung berücksichtigt werden.
Im Detail zeigt 4 ein drittes Szenario eines realen Fahrprofils und eines Referenzfahrprofils in einem Geschwindigkeits-Weg-Diagramm. Das reale Fahrprofil weist eine lange, reale Beschleunigung gefolgt von einer kurzen, realen Verzögerung auf. Der Schnittpunkt der Beschleunigungstrajektorie des Referenzfahrprofils mit der Verzögerungstrajektorie des Referenzfahrprofils s_X,Temp kann nach einem Ende der realen Verzögerung des realen Fahrprofils liegen. In dem dritten Szenario, d.h. in dem Szenario von 4, entspricht das Referenzfahrprofil einer effizienten Beschleunigung, die mit der realen Beschleunigung beginnt und nach der realen Verzögerung mit der Geschwindigkeit v_Verz,Ende endet. Die Beschleunigung des Referenzfahrprofils benötigt demnach eine längere Strecke im Vergleich zur Strecke des realen Fahrprofils. Um die Energieverbrauchsberechnung für das Referenzfahrprofil und das reale Fahrprofil auf einen gleich lange Strecke beziehen zu können, kann das Verfahren 100 die Strecke des realen Fahrprofils um einen Strecke einen virtuellen Konstantfahrt mit der Geschwindigkeit v_Verz,Ende zwischen den Punkten s_Verz,Ende und sx verlängern. Die Verlängerung des realen Fahrprofils kann bei der Berechnung des Energieverbrauchs des realen Fahrprofils und weiter bei der Berechnung der quantitativen Energieeinsparung berücksichtigt werden.
Das Verfahren 100 kann die Szenarien der 2, 3, und/oder 4 beispielsweise mittels der Berechnung der maximalen Geschwindigkeit V_x des Referenzfahrprofils bestimmen. Für die Berechnung der maximalen Geschwindigkeit V_x kann zunächst eine temporäre Geschwindigkeit v_X,Temp berechnet werden und basierend auf der berechneten temporären Geschwindigkeit v_X,Temp eine Fallunterscheidung durchgeführt werden, um die maximale Geschwindigkeit in jedem der Fälle aus den Szenarien der 2, 3, 4 zu ermitteln. Die temporäre Geschwindigkeit v_X,Temp entspricht dabei der Geschwindigkeit am Schnittpunkt der Beschleunigungstrajektorie mit der Verzögerungstrajektorie des Referenzfahrprofils in einem Geschwindigkeits-Weg-Diagramm relativ zum realen Fahrprofil. Im Detail kann die temporäre Geschwindigkeit v_X,Temp wie folgt berechnet werden: $v_{X,Temp} = \sqrt{\frac{2 * Δ s_{BeschlVor} + \frac{v_{Beschl,Start}^{2}}{a_{Ref,Beschl,Mittel}} - \frac{v_{Verz,Ende}^{2}}{a_{Ref,Verz,Mittel}}}{\frac{1}{a_{Ref,Beschl,Mittel}} - \frac{1}{a_{Ref,Verz,Mittel}}},}$

Die Ermittlung der maximalen Geschwindigkeit v_X in jedem der drei Szenarien basierend auf der berechneten temporären Geschwindigkeit v_X,Temp kann wie folgt ausgeführt werden:

v_X = v_X,Temp	bei Szenario 1, d.h. wenn v_X,Temp > v_Beschl,Start && v_X,Temp > v_Verz,Ende
v_X = V_Beschl,Start	bei Szenario 2, d.h. wenn v_X,Temp ≤ v_Beschl,Start && v_X,Temp > v_Verz,Ende
v_X = v_Verz,Ende	bei Szenario 3, d.h. wenn v_X,Temp ≥ v_Beschl,Start && v_X,Temp < v_Verz,Ende.

Der Referenzenergieverbrauch des Referenzfahrprofils kann abhängig von dem jeweiligen Szenario bzw. abhängig von der Lage des Schnittpunkts der Beschleunigungstrajektorie mit der Verzögerungstrajektorie des Referenzfahrprofils ermittelt werden. Im Detail kann der Referenzenergieverbrauch für die drei Szenarien wie folgt berechnet werden:
Berechnung des Referenzenergieverbrauchs für Szenario 1 (siehe Fig. 2)
Das Berechnen des Referenzenergieverbrauchs für Szenario 1 kann ein Berechnen der Zeit Δt_Ref,Beschl [s] für die Referenzbeschleunigung von v_Beschl,start bis v_X [jeweils m/s] sowie ein Berechnen der Zeit Δt_Ref,Verz [s] für die Referenzverzögerung von v_X bis v_Verz,Ende umfassen: $Δ t_{Ref,Beschl} = \frac{v_{X} - v_{Beschl,Start}}{a_{Ref,Beschl,Mittel}}$
$Δ t_{Ref,Beschl} = \frac{v_{X} - v_{Verz,Ende}}{| a_{Ref,Verz,Mittel} |}$
Ferner kann ein am Antriebsmotor benötigtes Drehmomentverlauf M_{VM,Ref,Beschl} für die Referenzbeschleunigung von v_Beschl,Start bis v_X ermittelt werden. Für das Ermitteln des Drehmomentverlaufs kann eine Referenzgeschwindigkeit v_Ref definiert werden. Die Referenzgeschwindigkeit v_Ref kann in Schritten von z.B. 0,5 km/h für ein Intervall von v_Beschl,Start bis v_X definiert sein. Für jede Referenzgeschwindigkeit v_Ref kann ein entsprechendes Drehmoment M_{VM,Ref,Beschl} wie folgt berechnet werden: $\begin{array}{l} M_{VM,Ref,Beschl} (v_{Ref}) = (M_{Nebenverbr,Mittel} + r_{dyn} * \\ \frac{(m_{Fzg,Ges} + \frac{θ_{Red,Ges} (i_{Getr,Soll})}{r_{dyn} * r_{dyn}}) * a_{Ref,Beschl,Mittel} + m_{Fzg,Ges} *g* (f_{R} *cos (α_{St}) + sin (α_{St})) + \frac{ρ_{Luft}}{2} {*c}_{W} {*A}_{Q} {*v}_{Ref}^{2}}{i_{Diff} {*i}_{Getr,Soll} * η_{Diff} * η_{Getr} (i_{Getr,Soll})} \end{array}$
wobei:

m_Fzg,Ges: Fahrzeugmasse in kg;
θ_Red,Ges(i_Getr): Auf Antriebsmotor reduziertes Trägheitsmoment des Antriebsstrangs in kg*m² mit dem eingelegten Gang i_Getr;
g: Gravitationsbeschleunigung der Erde in m/s²;
v_Ref: Referenz-Geschwindigkeit des Fahrzeugs in m/s;
f_R: Rollwiderstandsbeiwert;
α_st: Steigung zum Zeitpunkt t_Ende oder gemittelt zwischen t_start und t_Ende in °;
c_w: Luftwiderstandsbeiwert;
ρ_Luft: Luftdichte, verwendbar als Konstante mit z.B: 1,204 kg/m³;
A_Q: die Querspanfläche des Fahrzeugs in m²;
r_dyn: Dynamischer Radhalbmesser in m;
M_{Nebenverbr,Mittel}: Durchschnittliche Last der seit t_Beschl,Start am Verbrennungsmotor anliegenden Nebenverbraucher, z.B. Generator, Klimakompressor und/oder Vakuumpumpe, in Nm;
η_diff: Wirkungsgrad des Differentials, z.B. abzuschätzen mit 95 % bzw. bei Allradantrieb unter Berücksichtigung des Verteilergetriebes z.B. abzuschätzen mit 89 %;
i_Getr,Soll: Übersetzung des idealen Gangs für den betrachteten Referenzbetriebspunkt; und
η_Getr(i_Getr,soll): Wirkungsgrad des Getriebes mit idealem Gang; falls nicht vorhanden, kann von einem Wirkungsgrad von z.B. 97 % ausgegangen werden.

Weiterhin kann eine zugehörige Referenzdrehzahl n_{VM,Ref,Beschl} des Motors, z.B. des Verbrennungsmotors, für jede der definierten Referenzgeschwindigkeiten wie folgt berechnet werden: $n_{VM,Ref,Beschl} (v_{Ref}) = \frac{v_{Fzg,Ist} {*i}_{Getr,Soll} {*i}_{Diff}}{2 * π {*r}_{dyn}}$
Der Referenzenergieverbrauch, z.B. der Kraftstoffverbrauch kr_{Ref,BeschlVor,Beschl} [I/s], während der Referenzbeschleunigung des Referenzfahrprofils entlang der Referenzdrehzahl kann mithilfe eines Motorkennfelds, z.B. eines Verbrennungsmotorkennfelds, wie folgt berechnet werden: ${kr}_{Ref,BeschlVor,Beschl} (v_{Ref}) = \frac{b_{e,Ref} *2* π {*n}_{VM,Ref,Beschl} / 60 * M_{VM,Ref,Beschl}}{1000 *3600* ρ_{Kr}}$
wobei:

b_e,Ref: spezifischer Energie- bzw. Kraftstoffverbrauch in g/kWh; und ρ_Kr: Dichte des Kraftstoffs.

Der Referenzenergieverbrauch, z.B. der Kraftstoffverbrauch kr_{Ref,BeschlVor,Beschl} [I/s], während der Referenzbeschleunigung des Referenzfahrprofils, kann in Abhängigkeit der oben berechneten Verläufe von Referenzdrehzahl n_{VM,Ref,Beschl} und Referenzdrehmoment M_{VM,Ref,Beschl} aus dem Motorkennfeld, z.B. bei einem Verbrennungsmotor aus dem Verbrennungsmotorkennfeld, ausgelesen werden.
Der Referenzenergieverbrauch Kr_{Ref,BeschlVor,Beschl} einer gesamten Referenzbeschleunigung ergibt sich aus der Summe aller Produkte aus dem spezifischen Kraftstoffverbrauch für jeden Geschwindigkeitswert v_Ref und der Dauer der Beschleunigung von v_Ref bis zum nächsten Geschwindigkeitswert v_Ref + 0,5 km/h (Schrittweite) oder alternativ über eine entsprechende Integralrechnung : ${Kr}_{Ref,BeschlVor,Beschl} = \int_{v_{Ref} = v_{Beschl,Start}}^{v_{X}} \frac{{kr}_{Ref,BeschlVor,Beschl} (v_{Ref})}{a_{Ref,Beschl} (v_{Ref})} {dv}_{Ref}$
Der Referenzenergieverbrauch für die Referenzverzögerung des Referenzfahrprofils von v_X bis v_Verz,Ende kann über den Leerlaufenergieverbrauch des Fahrzeugs abgeschätzt werden. Hierfür kann beispielsweise für Verbrennungsmotoren angenommen, dass dieser während der Referenzverzögerung aktiviert bleibt und es nicht zur (Teil-)Schubabschaltung kommt, d.h. es ist der Leerlaufverbrauch heranzuziehen. Der Referenzenergieverbrauch für die Referenzverzögerung kann für diesen Fall wie unter Beachtung des Energiebedarfs zur Versorgung der Nebenverbraucher folgt berechnet werden: ${Kr}_{Ref,BeschlVor,Verz} = {kr}_{LL} /3600* Δ t_{Ref,Verz} + \frac{M_{Nebenverbr,Mittel} *2 π {*n}_{VM,LL} / 60 * η_{VM}}{H_{u,Kr} * ρ_{Kr}} * Δ t_{Ref,Verz}$
wobei:

M_{Nebenverbraucher,Mittel}: Am Verbrennungsmotor anlegendes Drehmoment des Generators zur Versorgung der Nebenverbraucher in Nm.
n_VM,LL: Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors in 1/min;
η_VM: Durchschnittlicher Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors;
H_u,Kr: Heizwert des Kraftstoffs in MJ/kg;
ρ_Kr: Dichte des Kraftstoffs; und
kr_LL: Leerlaufverbrauch des Verbrennungsmotors in I/h, vorzugsweise eine konstante Größe bei vollgeladener Batterie und ohne Betrieb von Nebenverbrauchern.

Für elektrifizierte Fahrzeuge kann berücksichtigt werden, dass bei einer Verzögerung kinetische Energie rekuperiert werden kann, und somit der Verbrauch für eine Verzögerung negativ werden kann.
In anderen Worten kann der Referenzenergieverbrauch für die Referenzverzögerung des Referenzfahrprofils von v_X bis v_Verz,Ende in Abhängigkeit einer zu erwartenden Verzögerungsart ermittelt werden. Entspricht die Referenzverzögerung beispielsweise einem Segelvorgang mit eingeschaltetem Motor, ist vor allem ein Leerlaufverbrauch kr_LL [I/h] relevant. Multipliziert mit der Verzögerungsdauer Δt_Ref,Verz kann der Referenzkraftstoffverbrauch Kr_{Ref,BeschlVor,Verz} berechnet werden. Der Referenzkraftstoffverbrauch kann eine Leistung von Nebenverbrauchern berücksichtigen. Beispielsweise kann eine während einer Realfahrt am Verbrennungsmotor wirkende Leistung eines Generators mit dem durchschnittlichen relativen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors multipliziert und anschließend auf den Heizwert des Kraftstoffs bezogen werden. Multipliziert mit der Zeit der Verzögerung kann der von dem Generator verursachte Kraftstoffverbrauch ermittelt werden. Zusätzlich ist die Abnahme bzw. Zunahme des Ladungszustands von elektrischen Speichern mittels einer entsprechenden Wirkungsgradkette zu berücksichtigen. Wäre es bei Befolgung des Verzögerungshinweises zu einem Segelvorgang mit ausgeschaltetem Motor gekommen, ist für die Referenzverzögerung ausschließlich die von den Nebenverbrauchern benötigte Energiemenge zu berücksichtigen. Ja nach gewünschter Genauigkeit kann alternativ der Referenzverbrauch auch vernachlässigt werden. Findet die Referenzverzögerung unter Schubabschaltung statt, d.h. mit eingeschaltetem Verbrennungsmotor, eingelegtem Gang und geschlossener Kupplung, kann vereinfacht davon ausgegangen werden, dass kein Kraftstoff eingespritzt wird. Auch die Versorgung der Nebenverbraucher kann je nach Fahrzeug durch das „Mitschleppen“ des Verbrennungsmotors sowie des Generators übernommen werden. Eine Verzögerung mit Rekuperation insbesondere bei (teil-)elektrifizierten Fahrzeugen speist einen Teil der kinetischen Energie des Fahrzeugs zurück in dessen elektrischen Speicher. Die zurückgewonnene Energiemenge entspricht hier also einem negativen Verbrauch, welcher mittels einer Bilanz des Ladungszustands und unter Berücksichtigung der Wirkungsgradkette des Antriebs bei batterieelektrischen Fahrzeugen bzw. der Wirkungsgradkette zum Laden des elektrischen Speichers bei konventionellen Fahrzeugen berechnet werden kann.
Der gesamt Referenzenergieverbrauch Kr_{Ref,BeschlVor} für das erste Szenario kann somit wie folgt berechnet werden: ${Kr}_{Ref,BeschlVor} = {Kr}_{Ref,BeschlVor, Beschl} + {Kr}_{Ref,BeschlVor, Verz}$
Berechnung des Referenzenergieverbrauchs für Szenario 2
Wie in 3 gezeigt, kann das Referenzfahrprofil des zweiten Szenarios nur eine Verzögerung umfassen. Um den Referenzenergieverbrauch des zweiten Szenarios zu berechnen, kann zunächst die Zeit Δt_Ref,Verz [s] für die Referenzverzögerung von v_X bis v_Verz,Ende [m/s] ermittelt werden: $Δ t_{Ref,Verz} = \frac{v_{X} - v_{Verz,Ende}}{| a_{Ref,Verz,Mittel} |}$
Weiterhin kann der Referenzenergieverbrauch für die Referenzverzögerung von v_X bis v_Verz,Ende über einen Leerlaufenergieverbrauch des Fahrzeugs abgeschätzt werden. Diese Berechnung erfolgt analog zur Berechnung des Referenzverbrauchs der Verzögerung in Szenario 1.
Berechnung des Referenzenergieverbrauchs für Szenario 3
Wie in 4 gezeigt, kann das Referenzfahrprofil des dritten Szenarios nur eine Referenzbeschleunigung mit a_{Ref,Beschl,Mittel} von v_Beschl,Start bis v_X umfassen. Für die Berechnung des Referenzenergieverbrauchs kann zunächst ein Drehmomentverlauf M_{VM,Ref,Beschl} [Nm] für die Referenzbeschleunigung von v_Beschl,Start bis v_X und die zugehörigen Referenzdrehzahlen n_{VM,Ref,Beschl} [1/min] berechnet werden. Mittels der Drehmomentverlaufs und der zugehörigen Referenzdrehzahlen kann ein spezifischer Energieverbrauch, z.B. ein spezifischer Kraftstoffverbrauch kr_{Ref,BeschlVor,Beschl} [I/s], ermittelt werden und schließlich der Referenzenergieenergieverbrauch der Referenzbeschleunigung wie folgt berechnet werden. Die Berechnung des Referenzenergieverbrauchs im dritten Szenario erfolgt analog zur Berechnung des Referenzenergieverbrauchs der Referenzbeschleunigung im ersten Szenario. Für Details der Berechnung wird deshalb auf obige Beschreibung der Berechnung im ersten Szenario verwiesen.
Wie bereits oben in 3 und 4 erwähnt, können sich das realen Fahrprofil und das Referenzfahrprofil im zweiten Szenario und im dritten Szenario nicht auf die gleiche Strecke beziehen. Um eine Differenz in den Strecken des realen Fahrprofils und des Referenzfahrprofils bestimmen zu können, kann das Verfahren 100 eine gefahrenen Strecke des realen Fahrprofils ermitteln, wobei die gefahrene Strecke die Strecke der realen Beschleunigung des realen Fahrprofils, die Strecke der realen Verzögerung des realen Fahrprofils und gegebenenfalls eine Strecke einer Konstantfahrt zwischen der realen Beschleunigung und der realen Verzögerung umfasst. Ferner kann das Verfahren eine Referenzstrecke des Referenzfahrprofils bestimmen und die Differenz zwischen der realen Strecke und der Referenzstrecke berechnen. Üblicherweise ist die gefahrene, reale Strecke des realen Fahrprofils in dem zweiten und dritten Szenario kürzer als die Strecke des Referenzfahrprofils. Um eine Vergleichbarkeit des Energieverbrauchs zu erreichen, kann die Strecke des realen Fahrprofils um die Differenzstrecke verlängert werden, so dass die Strecke des realen Fahrprofils gleich der Strecke des Referenzfahrprofils ist. Für die Differenzstrecke kann eine (virtuelle) Konstantfahrt angenommen und deren Energieverbrauch berechnet werden. Der reale Energieverbrauch kann um den Energieverbrauch der Konstantfahrt erhöht werden, so dass ein Vergleich des Energieverbrauchs aus Basis der gleichen Strecke erfolgt. Die quantitative Energieeinsparung kann somit präziser berechnet werden.
Im Detail kann der reale Energieverbrauch für die oben genannten drei Szenarien wie folgt berechnet werden:
Berechnung des realen Energieverbrauchs in Szenario 1
Im ersten Szenario entspricht der Energieverbrauch, z.B. der Kraftstoffverbrauch, zwischen den Zeitpunkten t_Beschl,Start und t_Verz,Ende dem realen Energieverbrauch, z.B. dem realen Kraftstoffverbrauch Kr_{Real,BeschlVor}, wie oben beschrieben.
Berechnung des realen Energieverbrauchs in Szenario 2
Wie in 3 gezeigt, kann die Referenzverzögerung vor dem eigentlichen Beginn der realen Beschleunigung s_Beschl,Start starten, um die Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung zu erreichen. Damit sich reale Energieverbrauch, z.B. der reale Kraftstoffverbrauch, auf die gleiche Strecke bezieht wie der Referenzverbrauch, kann definiert werden, dass vor Beginn der realen Beschleunigung eine (virtuelle) Konstantfahrt mit v_Beschl,Start gefahren wurde.
Für die Berechnung des Energieverbrauchs der virtuellen Konstantfahrt kann zunächst eine Dauer Δt_thReal der Konstantfahrt mit v_Beschl,start (entspricht in diesem Szenario vx) berechnet werden, damit sich die gleiche Distanz wie im Referenzprofil einstellt: $Δ t_{thReal} = \frac{Δ s_{thReal}}{v_{X}} = \frac{Δ s_{Ref} - Δ s_{BeschlVor}}{v_{X}}$
$Δ s_{Ref} = s_{Verz,Ende} - s_{X} = v_{X} * Δ t_{Ref,Verz} - \frac{1}{2} | a_{Ref,Verz,Mittel} | * Δ t_{Ref,Verz}^{2}$
Ferner kann ein Drehmoment an einem Motor, z.B. an einem Verbrennungsmotor M_VM,thReal [Nm], für die Konstantfahrt mit v_Beschl,Start bzw. v_X als Referenzgeschwindigkeit v_Ref wie folgt berechnet werden: $M_{VM,thReal} (v_{Ref}) = M_{Nebenverbr,Mittel} + r_{dyn} * \frac{m_{FzgGes} *g* (f_{R} *cos (α_{St}) + sin (α_{St})) + \frac{ρ_{Luft}}{2} {*c}_{W} {*A}_{Q} {*v}_{X}^{2}}{i_{Diff} {*i}_{Getr,Soll} * η_{Diff} * η_{Getr} (i_{Getr,Soll})}$
wobei:

m_Fzg,Ges: Fahrzeugmasse in kg;
v_Ref: Referenz-Geschwindigkeit des Fahrzeugs in m/s;
f_R: Rollwiderstandsbeiwert;
α_st: Steigung zum Zeitpunkt t_Ende oder gemittelt zwischen t_start und t_Ende in °;
c_W: Luftwiderstandsbeiwert;
ρ_Luft: Luftdichte, verwendbar als Konstante mit z.B: 1,204 kg/m³;
A_Q: die Querspanfläche des Fahrzeugs in m²;
r_dyn: Dynamischer Radhalbmesser in m;
M_{Nebenverbr,Mittel}: Durchschnittliche Last der seit t_Beschl,Start am Verbrennungsmotor anliegenden Nebenverbraucher, z.B. Generator, Klimakompressor und/oder Vakuumpumpe, in Nm;
η_diff: Wirkungsgrad des Differentials, z.B. abzuschätzen mit 95 % bzw. bei Allradantrieb unter Berücksichtigung des Verteilergetriebes z.B. abzuschätzen mit 89 %;
i_Getr,Soll: Übersetzung des idealen Gangs; und
η_Getr(i_Getr,soll): Wirkungsgrad des Getriebes mit idealem Gang; falls nicht vorhanden, kann von einem Wirkungsgrad von 97 % ausgegangen werden.

Weiterhin kann eine zugehörige Drehzahl n_VM,thReal [1/s] des Motors, insbesondere des Verbrennungsmotors, für die Konstantfahrt mit v_Beschl,Start bzw. v_X als Referenzgeschwindigkeit v_Ref wie folgt berechnet werden: $n_{VM,Ref,Beschl} (v_{Ref}) = \frac{v_{X} {*i}_{Getr,Soll} {*i}_{Diff}}{2 * π {*r}_{dyn}} * 60$
Der angepasste reale Energieverbrauch, z.B. der angepasste reale Kraftstoffverbrauch Kr_{Real,BeschlVor} [I], für Szenario 2 kann wie folgt berechnet werden: ${Kr}_{Real,BeschlVor} = {Kr}_{Einspr,BeschlVor} + \frac{b_{e,Ref} *2* π * n_{VM,thReal} {/60*M}_{VM,thReal}}{1000 * 3600 * ρ_{Kr}} * Δ t_{thReal}$
Der angepasste reale Energieverbrauch im zweiten Szenario ist somit die Summe aus dem realen Energieverbrauch, z.B. dem realen Kraftstoffverbrauch, zwischen der Startgeschwindigkeit der realen Beschleunigung und der Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung und dem berechneten Energieverbrauch, z.B. dem berechneten Kraftstoffverbrauch, für eine virtuelle Konstantfahrt mit der Geschwindigkeit v_Beschl,Start bzw. v_x für eine Strecke von s_x bis s_Bschl,Start.
Berechnung des realen Energieverbrauchs in Szenario 3
In Szenario 3, wie in 4 gezeigt, kann das Referenzfahrprofil nur aus einer Referenzbeschleunigung mit a_{Ref,Beschl,Mittel} bestehen. Bei einer Referenzbeschleunigung mit a_{Ref,Beschl,Mittel} kann die Endgeschwindigkeit der Verzögerung v_Verz,Ende (entspricht in diesem Szenario v_X) erst nach dem Ende der realen Verzögerung s_Verz,Ende erreicht werden. Für die Wegdifferenz zwischen s_Verz,Ende und s_x kann eine Konstantfahrt angenommen, um den Energieverbrauch des realen Fahrprofils und des Referenzfahrprofils für die gleiche Distanz berechnen zu können. Die Berechnung des Verbrauchs erfolgt analog wie in Szenario 2 unter Berechnung der Streckendifferenz und über Drehmomentberechnung für den virtuellen Betriebspunkt der Konstantfahrt mit v_Verz,Ende bzw. v_X.
Der angepasste reale Energieverbrauch im dritten Szenario ist somit die Summe aus dem realen Energieverbrauch, z.B. dem realen Kraftstoffverbrauch, zwischen der Startgeschwindigkeit der realen Beschleunigung und der Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung und dem berechneten Energieverbrauch, z.B. dem berechneten Kraftstoffverbrauch, für die virtuelle Konstantfahrt mit der Geschwindigkeit v_Verz,Ende bzw. v_X für eine Strecke von s_Verz,Ende bis s_x.
Das Verfahren 100 kann ferner die quantitative Energieeinsparung des Referenzfahrprofils gegenüber dem realen Fahrprofil berechnen 112. Die quantitative Energieeinsparung kann eine Differenz, insbesondere eine Energieverbrauchsdifferenz, zwischen dem realen Energieverbrauch des realen Fahrprofils und dem Referenzenergieverbrauch des Referenzfahrprofils sein. In Abhängigkeit der oben beschriebenen Szenarien, kann die quantitative Energieeinsparung des Referenzfahrprofils gegenüber einem angepassten, realen Fahrprofils erfolgen, um die quantitative Energieeinsparung bezogen auf die gleiche Strecke, bzw. die gleiche Distanz berechnen zu können. Dies ermöglicht die Vergleichbarkeit der quantitiativen Energiemengen des Referenzfahrprofils mit dem realen Fahrprofil.
Die quantitative Energieeinsparung kann bezogen auf die gefahrene Strecke bereitgestellt werden. Ferner kann die quantitative Energieeinsparung als prozentuale Einsparung berechnet werden. Beispielsweise kann die prozentuale Einsparung pr_{Ersp,BeschlVor} [%] für eine reales Fahrprofil gegenüber einem Referenzfahrprofil wie folgt berechnet werden: ${pr}_{Ersp,BeschlVor} = max (0; \frac{{Kr}_{Real,BeschlVor} - {Kr}_{Ref,BeschlVor}}{{Kr}_{Real,BeschlVor}} * 100)$
Der Fahrer kann somit wählen, in welchem Format die quantitative Energieeinsparung bereitgestellt wird: als absoluter Wert, als streckenbezogener Wert, und/oder als prozentualer Wert.
Vorteilhafterweise kann durch das Verfahren 100 der Energieverbrauch und eine mögliche Energieeinsparung für kombinierte Beschleunigungs- und Verzögerungsmanöver berechnet werden. Durch vorausschauende Beschleunigung und/oder Verzögerung kann der Fahrer die durch das Verfahren berechnete quantitative Energieeinsparung realisieren und somit energieeffizienter fahren. Der quantitative Energieverbrauch einzelner Fahrmanöver kann somit analysiert werden. Der Fahrer kann somit unterstützt werden, Energieeinsparungen durch vorausschauendes Fahren zu erzielen, indem unnötige Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsmanöver vermieden werden.
Das oben beschriebene Verfahren 100 kann analog ebenfalls auf ein Szenario angewandt werden, bei dem das reale Fahrprofil eine reale Verzögerung gefolgt von einer realen Beschleunigung umfasst. Das Referenzfahrprofil kann in diesem Szenario analog zu den oben beschriebenen Berechnungsverfahren ermittelt werden. Ebenfalls kann eine mögliche quantitative Energieeinsparung für dieses Szenario nach oben beschriebenen Berechnungsverfahren ermittelt und bereitgestellt werden.
Bezugszeichenliste

100: Verfahren
102: Ermitteln einer Stargeschwindigkeit der realen Beschleunigung
104: Ermitteln einer Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung
106: Berechnen eines realen Energieverbrauchs
108: Berechnen eines Referenzfahrprofils
110: Berechnen eines Referenzenergieverbrauchs
112: Berechnen der quantitativen Energieeinsparung
200: erstes Szenario bzw. Szenario 1
300: zweites Szenario bzw. Szenario 2
400: drittes Szenario bzw. Szenario 3

Claims

Verfahren (100) zum Berechnen einer quantitativen Energieeinsparung eines Referenzfahrprofils eines Fahrzeugs gegenüber einem realen Fahrprofil des Fahrzeugs, wobei das reale Fahrprofil eine reale Beschleunigung und eine reale Verzögerung umfasst und die reale Verzögerung innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls auf die reale Beschleunigung folgt, das Verfahren umfassend: Ermitteln (102) einer Startgeschwindigkeit der realen Beschleunigung des realen Fahrprofils, wobei die Startgeschwindigkeit der realen Beschleunigung eine Geschwindigkeit zu einem Startzeitpunkt ist, an dem die reale Beschleunigung die vorgegebene Referenzbeschleunigung für mindestens ein vorgegebenes Zeitintervall überschreitet; Ermitteln (104) einer Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung des realen Fahrprofils, wobei die Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung eine Geschwindigkeit zu einem Endzeitpunkt ist, an dem die reale Verzögerung die vorgegebene Referenzverzögerung für mindestens ein vorgegebenes Zeitintervall wieder unterschreitet; Berechnen (106) eines realen Energieverbrauchs seit Beginn der realen Beschleunigung des realen Fahrprofils bis zum Ende der realen Verzögerung des realen Fahrprofils; Berechnen (108) eines Referenzfahrprofils basierend auf einer Beschleunigungstrajektorie und einer Verzögerungstrajektorie, wobei die Beschleunigungstrajektorie in Abhängigkeit der Start- und/oder Endgeschwindigkeit der realen Beschleunigung und einer vorgegebenen Referenzbeschleunigung bestimmt wird, und wobei die Verzögerungstrajektorie in Abhängigkeit der Start- und/oder Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung und einer vorgegebenen Referenzverzögerung bestimmt wird; Berechnen (110) eines Referenzenergieverbrauchs basierend auf dem Referenzfahrprofil; und Berechnen (112) der quantitativen Energieeinsparung des Referenzfahrprofils gegenüber dem realen Fahrprofil, wobei die quantitative Energieeinsparung die Differenz zwischen dem realen Energieverbrauch des realen Fahrprofils und dem Referenzenergieverbrauch des Referenzfahrprofils ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen (108) des Referenzenergieverbrauchs basierend auf dem Referenzfahrprofil umfasst: Berechnen eines Schnittpunkts der Beschleunigungstrajektorie des Referenzfahrprofils mit der Verzögerungstrajektorie des Referenzfahrprofils in einem Geschwindigkeits-Weg-Diagramm; Berechnen des Referenzenergieverbrauchs des Referenzfahrprofils in Abhängigkeit einer Lage des Schnittpunkts der Beschleunigungstrajektorie und der Verzögerungstrajektorie des Referenzfahrprofils relativ zu dem realen Fahrprofil.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Berechnen (108) des Referenzenergieverbrauchs weiterhin umfasst: Falls der Schnittpunkt der Beschleunigungstrajektorie und der Verzögerungstrajektorie in dem Geschwindigkeits-Weg-Diagramm vor einem Beginn der realen Beschleunigung liegt: Berechnen des Referenzenergieverbrauchs für eine Referenzverzögerung von der Startgeschwindigkeit der realen Beschleunigung bis zu der Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung; Falls der Schnittpunkt der Beschleunigungstrajektorie und der Verzögerungstrajektorie in dem Geschwindigkeits-Weg-Diagramm nach einem Ende der Verzögerung der realen Fahrprofils liegt: Berechnen des Referenzenergieverbrauchs für eine Referenzbeschleunigung von der Startgeschwindigkeit der realen Beschleunigung bis zu der Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung; und/oder Falls der Schnittpunkt der Beschleunigungstrajektorie und der Verzögerungstrajektorie in dem Geschwindigkeits-Weg-Diagramm zwischen dem Beginn der realen Beschleunigung und dem Ende der realen Verzögerung liegt: Berechnen des Referenzenergieverbrauchs für eine Referenzbeschleunigung von der Startgeschwindigkeit der realen Beschleunigung bis zu einer mit dem Schnittpunkt verknüpften Geschwindigkeit in dem Geschwindigkeits-Weg-Diagramm und für eine Referenzverzögerung von der mit dem Schnittpunkt verknüpften Geschwindigkeit in dem Geschwindigkeits-Weg-Diagramm bis zu der Endgeschwindigkeit der realen Verzögerung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das Verfahren (100) weiterhin umfassend: Ermitteln einer gefahrenen Strecke des realen Fahrprofils, wobei die gefahrene Strecke die Strecke der realen Beschleunigung des realen Fahrprofils und die Strecke der realen Verzögerung des realen Fahrprofils umfasst; Berechnen einer virtuellen Strecke des Referenzfahrprofils; Anpassen des realen Energieverbrauchs der gefahrenen Strecke um einen zusätzlichen Energieverbrauch einer virtuellen Konstantfahrt für eine Differenzstrecke zwischen der virtuellen Strecke des Referenzfahrprofils und der gefahrenen Strecke des realen Fahrprofils.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorgegebene Referenzbeschleunigung eine geschwindigkeits- und/oder steigungsabhängige Referenzbeschleunigung ist; und wobei die vorgegebene Referenzverzögerung eine geschwindigkeits- und/oder steigungsabhängige Referenzverzögerung ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Referenzenergieverbrauch unter Verwendung eines Drehmoments eines Antriebs des Fahrzeugs berechnet wird; und wobei das Drehmoment mittels eines vorgegebenen Drehmomentverlaufs des Antriebs des Fahrzeugs bestimmt wird.
Computerlesbares Medium zum Berechnen einer quantitativen Energieeinsparung eines Referenzfahrprofils eines Fahrzeugs gegenüber einem realen Fahrprofildes Fahrzeugs umfassend Instruktionen, die, wenn ausgeführt auf einem Computer oder einem Steuergerät eines Fahrzeugs, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausführen.
Vorrichtung zum Berechnen einer quantitativen Energieeinsparung eines Referenzfahrprofils eines Fahrzeugs gegenüber einem realen Fahrprofil des Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
Fahrzeug umfassend eine Vorrichtung zum Berechnen einer quantitativen Energieeinsparung eines Referenzfahrprofils eines Fahrzeugs gegenüber einem realen Fahrprofil des Fahrzeugs nach Anspruch 8.