DE102019203275A1

DE102019203275A1 - Verfahren zur Überwachung von Emissionen einer Fahrzeugflotte

Info

Publication number: DE102019203275A1
Application number: DE102019203275.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Winge Vigild; Daniel Roettger; Frederik De Smet; Eduardo Perez Guzman
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2020-09-17
Also published as: US20200294330A1; US11341791B2; CN111679032A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung von Emissionen einer Fahrzeugflotte, die sich aus einer Mehrzahl von Fahrzeugen einer bestimmten Klassifikationsgruppe zusammensitzt. Das Verfahren umfasst die in dem Patentanspruch 1 mit den a) bis e) bezeichneten Schritte, sowie die weiteren dort aufgeführten Merkmale. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Emissionsausstoß einer Fahrzeugflotte verringert werden. Weiterhin können mit Hilfe eines solchen Emissionsüberwachungsverfahrens umweltfreundlichere und emissionsärmere Fahrzeuge entwickelt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung von Emissionen einer Fahrzeugflotte, die sich aus einer Mehrzahl von Fahrzeugen einer bestimmten Klassifikationsgruppe zusammensetzt, mit den folgenden Schritten:

a) Ausrüsten von einer ersten Gruppe der Fahrzeugflotte zugehörigen Fahrzeugen mit einer ersten Sensoranordnung zur Erfassung von Emissionsmesswerten zumindest einer Emissionskategorie, beispielsweise Stickoxide oder Rußpartikel, wobei die erste Sensoranordnung zumindest einen Emissionssensor einer ersten Sensorkategorie umfasst;
b) Ausrüsten von einer zweiten Gruppe der Fahrzeugflotte zugehörigen Fahrzeugen mit einer zweiten Sensoranordnung zur Erfassung von Emissionswerten zumindest einer Emissionskategorie, beispielsweise Stickoxide oder Rußpartikel, wobei die zweite Sensoranordnung zumindest einen Emissionssensor einer zweiten Sensorkategorie umfasst;
c) in den jeweiligen Fahrzeugen: Erfassen der Emissionswerte mit dem zumindest einen Emissionssensor und gegebenenfalls Erfassen von Fahrzeugkennwerten zumindest einer Kennwertkategorie mit einer dazu vorgesehenen Messeinrichtung;
d) Übermitteln der Emissions- und gegebenenfalls Fahrzeugkennwerte an eine externe Rechen- und/oder Speichereinheit, insbesondere einen Server;
e) Statistisches Auswerten der übermittelten Emissions- und Fahrzeugkennwerte in Bezug auf die Fahrzeugflotte.

Dabei liegt ein wesentlicher Aspekt der Erfindung darin, dass der zumindest eine Emissionssensor der ersten Sensorkategorie eine um ein Vielfaches höhere Messgenauigkeit aufweist als der zumindest eine Emissionssensor der zweiten Sensorkategorie.
In vielen Staaten gibt es Vorschriften und Reglementierungen über die maximale Schadstoffemission von Kraftfahrzeugen. Beispielhaft sei diesbezüglich die Vorschrift WLTC (Worldwide harmonized Light Duty Test Cycle) genannt. So hat sich die Europäischen Union für die Jahre 2020/2021 jenes Ziel gesetzt, einen auf eine Fahrzeugflotte bezogenen Emissionsausstoß von maximal 95 g Kohlenstoffdioxid pro Kilometer für Personenkraftwagen und 147 g Kohlenstoffdioxid pro Kilometer für kommerziell genutzte Fahrzeuge zu erreichen. Die Emissionen werden dabei nach der Testvorschrift NEDC (New European Driving Cycle) gemessen. Ab dem Jahre 2030 soll die durchschnittliche Schadstoffemission einer Flotte neuer PKWs um 30 % kleiner sein als im Jahre 2021.
Zudem gibt es eine Reihe weiterer Vorschriften über die maximal zulässigen Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen. Dabei geht es vordergründig um jene Emissionen, die die Kraftfahrzeuge während des Fahrbetriebs abgeben. Dies betrifft in erster Linie gasförmige Schadstoffe, z.B. Stickoxide (kurz: NO_x), Kohlenstoffdioxid (CO₂) und partikelförmige Schadstoffe wie Ruß. Diese Vorschriften richten sich ausschließlich an Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren, beispielsweise Dieselmotoren. Jedoch sind auch Ottomotoren und andere Motortypen nicht ausgeschlossen. Entsprechend erstreckt sich die vorliegende Erfindung im Grundsatz auf Fahrzeuge mit sämtlichen der genannten Motortypen.
Für die vorliegende Patentanmeldung wird insbesondere Bezug genommen auf die Regelung Nr. 83 der Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa (UN/ECE) - Einheitliche Bedingungen für die Genehmigung der Fahrzeuge hinsichtlich der Emission von Schadstoffen aus dem Motor entsprechend den Kraftstofferfordernissen des Motors. Es wird weiterhin Bezug genommen auf „Vehicles Emissions In-Service Conformity“, Februar 2017 der European Automobile Manufacturers Association.
Unter Kraftfahrzeugen werden dabei insbesondere Personenkraftwagen verstanden, auf welche sich die genannte Regelung Nr. 83 bezieht, dies schließt allerdings andere Kraftfahrzeuge nicht aus. Über Sensoren werden die jeweiligen Emissionen erfasst, die von den Kraftfahrzeugen im Betrieb (z. B. während der Fahrt) abgegeben werden. Es ist dabei allgemein bekannt, dass die während des Betriebs erfassten Emissionen teilweise deutlich von jenen Emissionen abweichen, die während standardisierter Zulassungstests bzw. Testverfahren erfasst werden. Die während des realen Fahrbetriebs erfassten Emissionswerte machen unzulässige Eingriffe in das Reinigungssystem, beispielsweise eine nur während eines Tests aktivierte Abschalteinrichtung, sinnlos, weil Emissionen nicht nur während des Betriebs mit aktiver Abschalteinrichtung, sondern über einen längeren Betriebszeitraum erfasst werden. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit von Manipulationen verringert.
Die niederländische Organisation TNO (vgl. www.tno.nl) beschreibt ein Messverfahren für Emissionen und eine entsprechende portable Vorrichtung, die mit dem Akronym SEMS bzw. PEMS bezeichnet ist. Letztere weist eine relativ kleine Baugröße auf und kann in einem PKW problemlos untergebracht werden. Die Vorrichtung erfasst über Sensoren die Emissionen des Kraftfahrzeugs während des Betriebs bzw. der Fahrt. Wenn eine Flotte von Kraftfahrzeugen insgesamt mit einer derartigen Vorrichtung ausgerüstet ist, können nach Aussage von TNO die Emissionen in Realzeit erfasst und mit den aktuellen Verkehrssituationen in Verbindung gebracht werden. Dabei kann ein entsprechendes Diagnosesystem zur Emissionsbegrenzung in einzelne Fahrzeuge eingebaut werden.
Aus der US 2015/204758 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen einer Flotte von motorgetriebenen Hilfsgeräten (insbesondere Rasenmäher) bekannt. Dabei werden über geeignete Sensoren die Betriebszustände der Rasenmäher überwacht, die von den einzelnen Mitgliedern der Flotte an eine zentrale Managementvorrichtung übermittelt werden. Dadurch können Informationen über Treibstoffvorräte, Temperaturen, einen möglichen Diebstahl etc. zentral gesammelt und verarbeitet werden.
Aus der EP 2 390 861 B1 ist ein Verfahren und ein Kommunikationsserver zur Verkehrssteuerung bekannt. Dabei geht es vornehmlich um das Anbieten und Berechnen von alternativen Routen, um ein stark von Emissionen betroffenes Gebiet umfahren zu können. Dabei wird davon ausgegangen, dass ein Verbrauch von einem Liter Brennstoff ungefähr einem Ausstoß von 2.4 kg CO₂ entspricht, so dass ein auf CO₂ gerichteter Emissionssensor in den Fahrzeugen entbehrlich ist.
Mit fortschreitender Mobilisierung der Gesellschaft nimmt mitunter auch der Straßenverkehr immer weiter zu. Zwangsläufig führt dies zu einem höheren Gesamtausstoß von Fahrzeugemissionen. Erhöhte Fahrzeugemissionen, insbesondere Rußpartikel, Stickoxide und Kohlenstoffdioxid können gravierende Auswirkungen für die Umwelt, den Menschen und die klimatische Entwicklung haben. Entsprechend besteht wachsendes Interesse einerseits an einer Senkung der Emissionen, andererseits an einer effektiven Emissionsüberwachung von Kraftfahrzeugen. Eine solche Überwachung dient vornehmlich dem Zweck gesetzlich vorgegebene Grenzwerte einzuhalten. Für die künftige Entwicklung emissionsärmerer Fahrzeuge sind jedoch weitergehende Kenntnisse über das Emissionsverhalten bestimmter Fahrzeugflotten unentbehrlich.
Entsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung von Emissionen einer Fahrzeugflotte bereitzustellen, mit dem der Emissionsausstoß der Fahrzeugflotte verringert werden kann und auf dessen Basis umweltfreundlichere und emissionsärmere Fahrzeuge entwickelt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.
Wie bereits eingangs erwähnt, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Überwachung von Emissionen einer Fahrzeugflotte. Das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren kann bei jenen Fahrzeugflotten Verwendung finden, die sich aus einer Mehrzahl von Fahrzeugen einer bestimmten Klassifikationsgruppe zusammensetzen. Beispielsweise kann es sich bei der Fahrzeugflotte um eine Anzahl von Fahrzeugen handeln, die im Rahmen einer Produktionscharge gefertigt worden sind. Auch kann es sich um eine Anzahl von Fahrzeugen handeln, die von einem bestimmten Hersteller oder Verkäufer innerhalb eines definierten Zeitraums verkauft worden und einer bestimmten Verkaufscharge zuzuordnen sind. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es einem Hersteller oder Verkäufer, die von den einer Fahrzeugflotte zugehörigen Fahrzeugen ausgestoßenen Emissionswerte zu überwachen. Die so ermittelten Daten können beispielsweise zur routinemäßigen Anpassung von Konfigurationsparametern des Fahrzeugs verwendet werden. Gleichsam lassen sich diese Werte auch zur Entwicklung emissionsärmerer Fahrzeuge nutzen. Weiterhin kann sich die Fahrzeugflotte auf eine einem Fahrzeugvermietungssystem zugeordnete Fahrzeugflotte beziehen. Unter einem Fahrzeugvermietungssystem kann sowohl ein Car-Sharing-System als auch eine klassische Fahrzeugvermietung verstanden werden. Auch für Betreiber eines solchen Fahrzeugvermietungssystems kann es von großem Interesse sein, die von den zugehörigen Fahrzeugen ausgestoßenen Emissionen möglichst präzise zu überwachen, beispielsweise um gesetzliche Vorgaben an Fahrzeugemissionen zu erfüllen.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

Ein entscheidender Aspekt der Erfindung liegt darin, dass der zumindest eine Emissionssensor der ersten Sensorkategorie eine um ein Vielfaches höhere Messgenauigkeit aufweist als der zumindest eine Emissionssensor der zweiten Sensorkategorie.
Wie im Rahmen der vorgenannten Verfahrensschritte a) und b) bereits erwähnt, wird eine erste Gruppe von Fahrzeugen der Fahrzeugflotte mit einer ersten Sensoranordnung versehen. Weiterhin wird eine zweite Gruppe von Fahrzeugen der Fahrzeugflotte mit einer zweiten Sensoranordnung versehen. Die ersten und zweiten Sensoranordnungen können einen oder mehrere Emissionssensoren umfassen. Dabei können innerhalb einer Sensoranordnung mehrere einzelne Emissionssensoren zur Detektion der Emissionen einer Emissionskategorie vorgesehen sein. Auch können innerhalb einer Sensoranordnung mehrere Emissionssensoren zur Detektion von Emissionen verschiedener Emissionskategorien vorgesehen sein. Mit Emissionskategorien sind in diesem Zusammenhang die verschiedenen Bestandteile der von den Fahrzeugen ausgestoßenen Abgase gemeint. Als solche sind beispielsweise die folgenden zu nennen: Stickoxide (NOx), Ruß, Feinstaub, flüchtige organische Verbindungen (VOCs), Kohlenstoffdioxid (CO₂), Schwefeldioxide (SO_X), Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe, Schwermetalle. Die aufgeführte Liste ist nicht abschließend.
Die erste und zweite Sensoranordnung kann an geeigneter Stelle im Fahrzeug angeordnet werden, beispielsweise kann sie in Richtung der Auspufföffnung einem NO_x Katalysator nachgelagert sein. Auch kann sich die Sensoranordnung aus mehreren einzelnen Emissionssensoren zusammensetzen, die an ein und derselben Stelle oder an unterschiedlichen Positionen des Fahrzeugs angeordnet sind. So können die Sensoren nebst einer einem NO_x-Katalysator nachgelagerten Anordnung beispielsweise auch einem 3-Wege-Katalysator nachgelagert sein. Grundsätzlich können die Emissionssensoren an einer beliebigen Position zwischen der Brennkammer des Motors und der Öffnung des Auspuffrohres angeordnet werden. Auch kann es sinnvoll sein, Emissionssensoren des gleichen Typs an verschiedenen Stellen des Abgasweges anzuordnen. Dadurch ist eine räumliche Verlaufskontrolle der Abgaszusammensetzung entlang des Abgasweges ermöglicht. Auch eine Anordnung mehrerer Emissionssensoren an ein und derselben Stelle des Abgasweges kann vorteilhaft sein, insbesondere mit Blick auf eine Kontrolle der Messgenauigkeit. Vorstellbar ist, die Sensoren an einer bestimmten Stelle eines zylinderförmigen Rohres (z.B. Auspuffrohres) an verschiedenen Stellen radial-symmetrisch zu verteilen. Somit können die Messwerte redundant überprüft werden. Die Sensoranordnung kann also mehrere einzelne Sensoren umfassen, wobei die Sensoren - bezogen auf den Abgasweg - an verschiedenen Stellen angeordnet sein können. Die vorangehenden Ausführungen - betreffend die erste Sensoranordnung - gelten gleichermaßen auch für die zweite Sensoranordnung.
Die erste und zweite Gruppe kann sich dabei grundsätzlich aus einer beliebigen Anzahl an Fahrzeugen zusammensetzen. Dabei ist jedoch abzuwägen, dass mit einer hohen Anzahl von mit der ersten bzw. zweiten Sensoranordnung ausgerüsteten Fahrzeugen zwar mit einer erhöhten statistischen Überwachungsgenauigkeit einhergeht, jedoch auch mit einem erhöhten Kostenaufwand verbunden ist. Entsprechend macht sich die Erfindung zu Nutze, dass der ersten Gruppe eine geringere Anzahl an Fahrzeugen zugeordnet wird, in Bezug auf die Gesamtzahl der Fahrzeuge einer Fahrzeugflotte also weniger Fahrzeuge mit der ersten Sensoranordnung ausgestattet werden, als mit der zweiten Sensoranordnung. Dies ist deshalb von Bedeutung, da es sich bei den Emissionssensoren der ersten Sensoranordnung um Sensoren handelt, die eine um ein Vielfaches höhere Messgenauigkeit aufweisen. Beispielsweise kann die Messgenauigkeit der Emissionssensoren der ersten Sensoranordnung zumindest 2-fach, 3-fach, 4-fach oder vorzugsweise 5-fach höher sein als die Messgenauigkeit der Emissionssensoren der zweiten Sensoranordnung. Eine erhöhte Messgenauigkeit führt dazu, dass der die Fehlervarianz bezüglich möglicher Messfehler verringert wird. Entsprechend ist die Bereitstellung solcher High-Performance Sensoren - im Vergleich zu den Emissionssensoren von geringerer Messgenauigkeit - mit einem deutlich höheren Kostenaufwand verbunden. Entsprechend kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, nur einen kleinen Teil von Fahrzeugen der Fahrzeugflotte mit der ersten Sensoranordnung (umfassend High-Performance Emissionssensoren) auszustatten, während eine größere Anzahl von Fahrzeugen mit der zweiten Sensoranordnung (Emissionssensoren der zweiten Sensorkategorie) ausgestattet wird. Auch kann es einen Überlapp der Fahrzeuggruppen geben, sodass ein bestimmter Anteil von Fahrzeugen sowohl mit einer ersten Sensoranordnung als auch mit einer zweiten Sensoranordnung versehen ist. Beispielsweise können 0.1 % jener der Fahrzeugflotte zugehörigen Fahrzeuge mit einer ersten Sensoranordnung ausgerüstet sein, während 1 % der Fahrzeuge mit der zweiten Sensoranordnung ausgestattet sind.
Wie bereits erwähnt, werden die Emissionswerte im Verfahrensschritt c) in den jeweiligen Fahrzeugen mit dem dort vorhandenen zumindest einen Emissionssensor (der ersten und/oder zweiten Sensorkategorie) erfasst. Auch können gegebenenfalls weitere Fahrzeugkennwerte zumindest einer Kennwertkategorie mit einer dazu vorgesehenen Messeinrichtung erfasst werden. Die weiteren erfassten Fahrzeugkennwerte können beispielsweise bei der statistischen Auswertung bzw. der Überwachung der Emissionswerte berücksichtigt werden. Auch bei auf den erfassten Emissionswerten basierenden Modellierungen oder Simulationen können die Fahrzeugkennwerte Berücksichtigung finden, beispielsweise im Sinne von den einer Modellierung zugrunde gelegten Randbedingungen (sogenannte „Boundary Conditions“).
Die Messeinrichtungen sind nicht auf eine Anordnung im Abgassystem beschränkt. Dabei kann es sich um jegliche im Fahrzeug vorhandene oder angeordnete Messeinrichtungen handeln. Insbesondere können diese auch im Bereich des Fahrzeugmotors, oder im Fahrzeuginnenraum angeordnet sein. Auch eine Anordnung an der Außenseite des Fahrzeugs, beispielsweise am Fahrzeugchassis, den Rädern, dem Getriebe oder den Bremsvorrichtungen ist möglich. Sogar ein am Fahrzeug vorgesehenes GPS-System kann als Messeinrichtung verstanden werden. Entsprechend können die Positions-, Geschwindigkeits-, und Routendaten des Fahrzeugs als Fahrzeugkennwerte im Sinne der vorliegenden Erfindung aufgefasst werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch auch ohne die genannten Messeinrichtungen bzw. das Erfassen von zusätzlichen Fahrzeugkennwerten ausgeführt werden.
In den Fahrzeugen kann ein Kontrollsystem vorgesehen sein, welches mit den Emissionssensoren der ersten bzw. zweiten Sensoranordnung signaltechnisch verbunden ist. Auch die weiteren Messeinrichtungen können mit den ersten bzw. zweiten Sensoranordnungen und/oder dem Kontrollsystem signaltechnisch verbunden sein. Die erfassten Emissions- und gegebenenfalls auch die Fahrzeugkennwerte können in dem Kontrollsystem gespeichert oder zwischengespeichert werden.
Auch kann in dem Kontrollsystem eine Vorprozessierung der erfassten Werte erfolgen. Das Kontrollsystem kann ferner dazu eingerichtet sein, die erfassten Werte in ein für eine kabellose Datenübertragung geeignetes Datenformat zu übertragen. Auch können die Daten in dem Kontrollsystem in komprimierte Datensätze umgewandelt werden. Auch kann seitens des Kontrollsystems eine On-Board Überwachung der Emissionswerte durchgeführt werden, wobei die Überwachung an die Kraftstoffnutzung gekoppelt ist. Dies kann bedeuten, dass der Kraftstoffverbrauch bei Feststellung von über ein festgelegtes Maß hinausgehenden Emissionen situationsadäquat angepasst wird. Auch kann das Kontrollsystem dazu eingerichtet sein, dem Fahrer des Fahrzeugs - in Abhängigkeit des aktuellen Emissionsausstoßes - eine Empfehlung zur Anpassung des Fahrstils, insbesondere mit Blick auf die Fahrzeuggeschwindigkeit oder des Fahrzeug-Gangs, ausgegeben wird.
Gemäß Verfahrensschritt d) des der Erfindung zugrunde liegenden Verfahrens werden die Emissions- und gegebenenfalls Fahrzeugkennwerte an eine externe Rechen- und/oder Speichereinheit, insbesondere einen Server, übermittelt. Dazu kann das fahrzeuginterne Kontrollsystem mit einem Sende- und Empfangsmodul ausgestattet sein, so dass die Emissions- und Fahrzeugkennwerte kabellos (beispielsweise über ein leitungsloses Telekommunikationssystem bzw. Funknetz) versendet werden können. Zum Übertragen der Daten eignen sich insbesondere die Netze zur mobilen Datenübertragung (Mobilfunknetze). Beispielsweise kommt eine Datenübertragung über Telekommunikationsstandards wie GSM, EDGE, UMTS, LTE oder höher in Betracht.
Jedoch ist es auch möglich die Daten im Wege einer kabellosen Datenübertragung über kürzere Reichweiten zu übertragen, beispielsweise beim Halt des Fahrzeugs in einer Werkstatt. Dazu eignet sich insbesondere eine Datenübertragung via Bluetooth, WLAN oder WiMAX.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass jene mit der ersten Sensoranordnung ausgestatteten Fahrzeuge, also jene Fahrzeuge die hochpräzise Emissionssensoren aufweisen, die erfassten Emissionswerte permanent kabellos an die externe Rechen- und/oder Speichereinheit übermitteln (dies schließt eine kontinuierliche oder periodische Übermittlung der Emissionswerte ein). Gleichsam kann vorgesehen sein, dass jene mit der zweiten Sensoranordnung ausgestatteten Fahrzeuge, also jene Fahrzeuge, die standardmäßige Emissionssensoren aufweisen, die Emissionswerte nicht kontinuierlich an die externe Rechen- und/oder Speichereinheit übermitteln. Beispielsweise können die Emissionswerte bei Werkstattbesuchen (beispielsweise einer routinemäßigen Inspektion oder einer Reparatur) abgegriffen und an die externe Rechen- und/oder Speichereinheit weitergegeben werden. Dies kann kabellos oder kabelgebunden erfolgen. Für eine kabellose Datenübertragung z.B. in einer Werkstatt, reicht allerdings ein Nahkommunikationssystem aus, hier findet die Datenübertragung vorzugsweise via WLAN oder Bluetooth statt. Alternativ kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass sowohl die mit den ersten Sensoranordnungen in den Fahrzeugen der ersten Gruppe erfassten Emissionswerte, als auch die mit den zweiten Sensoranordnungen in den Fahrzeugen der zweiten Gruppe erfassten Emissionswerte permanent kabellos an die externe Rechen- und/oder Speichereinheit übermittelt werden. Letztlich hängt die konkrete Ausgestaltung Datenübertragung davon ab, welches zeitliche Abfrageintervall bzw. Überwachungsintervall der Nutzer des Verfahrens wünscht. Ist eine permanente Überwachung erwünscht, so ist eine kontinuierliche Datenübertragung zu bevorzugen. Aber auch in diesem Fall kann vorgesehen sein, beispielsweise nur die in den Fahrzeugen der ersten Gruppe ermittelten Emissionswerte kontinuierlich zu übertragen. Denn aufgrund der um ein Vielfaches höheren Messgenauigkeit bieten diese Daten aussagekräftige Ergebnisse von hoher Zuverlässigkeit. Die Emissionswerte der Fahrzeuge aus der zweiten Gruppe können dann bei Bedarf, oder in zeitlich festgelegten Abständen, ergänzend hinzugezogen werden, beispielsweise um die Messgenauigkeit der vorhandenen Messwerte der ersten Fahrzeuggruppe zu überprüfen, oder um der statistischen Auswertung ein breiteres Fundament zu liefern.
Die erfassten und übermittelten Emissionswerte der ersten und zweiten Fahrzeuggruppe stellen somit die Basis für eine statistische Analyse der auf die Fahrzeugflotte bezogenen Emissionswerte bereit. Wie im Schritt e) des erfindungsgemäßen Verfahrens erwähnt, können der statistischen Auswertung zusätzlich weitere Fahrzeugkennwerte zugrunde gelegt werden. Auf diesen Aspekt sei an späterer Stelle gesondert eingegangen. Die statistische Auswertung kann zum Abgleich mit vorgegebenen Emissionsgrenzwerten oder Emissionswertverteilungen vorgesehen sein. Solche Sollwerte können beispielsweise vom Gesetzgeber bzw. Staat vorgegeben werden. Auch können die im Wege der statistischen Auswertung analysierten Daten einer Prädiktion bzw. Modellierung von Emissionswerten bzw. Werteverteilungen zugrunde gelegt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Nachfolgend seien die Merkmale dieser vorteilhaften Ausgestaltungen gesondert beschrieben und um weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten ergänzt.
Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung betrifft die Klassifikationsgruppe eine definierte Fahrzeugkategorie oder ein Fahrzeugmodell. Die der Fahrzeugflotte zugehörigen Fahrzeuge sind allesamt einer Klassifikationsgruppe zuzuordnen, d.h. sie gleichen sich in Bezug auf dieses Merkmal. Wie erwähnt, kann sich die Klassifikationsgruppe auf eine bestimmte Fahrzeugkategorie beziehen. Dies bedeutet, dass sämtliche Fahrzeuge der Fahrzeugflotte einer bestimmten Fahrzeugkategorie entstammen. Als Fahrzeugkategorien bzw. Fahrzeugtyp kommen die nachfolgend gelisteten Kategorien in Betracht: Kleinstwagen (Minis), Kleinwagen, Fahrzeuge der Kompaktklasse, Fahrzeuge der unteren Mittelklasse, Fahrzeuge der Mittelklasse, Fahrzeuge der oberen Mittelklasse, Fahrzeuge der Oberklasse, Fahrzeuge der Luxusklasse, Sportwagen, Minivans, Vans, Nutzfahrzeuge, Sports Utility Vehicles (SUVs), Geländewagen bzw. Allrad-Fahrzeuge. Diese Liste ist nicht abschließend.
Eine derartige Klassifizierung kann sinnvoll sein, da die den unterschiedlichen Klassen zugehörigen Fahrzeuge (aufgrund ihrer unterschiedlichen Bauart) Abweichungen in der Motorisierung, im Kraftstoffverbrauch, der Innenraumgröße und den Fahreigenschaften aufweisen. Ferner kann sich die Klassifikationsgruppe auf ein konkretes Fahrzeugmodell beziehen. Die Klassifikationsgruppe kann - bezogen auf den Fahrzeughersteller „Ford“ - beispielsweise dahingehend differenziert werden, dass zwischen den Modellen Ford Focus oder Ford Focus FCV Hybrid unterschieden wird. Das genannte Beispiel ist nur exemplarischer Natur.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Emissions- und gegebenenfalls Fahrzeugkennwerte während des Fahrzeugbetriebs kontinuierlich oder diskontinuierlich erfasst und an die externe Rechen- und/oder Speichereinheit übermittelt werden.
Mit kontinuierlicher Messwerterfassung ist gemeint, dass die Emissions- und/oder Fahrzeugkennwerte fortlaufend sensiert und/oder anderweitig erfasst werden. In zeitlicher Hinsicht wird eine kontinuierliche Messung durch die erzielbare zeitliche Auflösung limitiert, also durch die pro Zeiteinheit aufnehmbare Anzahl von Messwerten. Bei einer diskontinuierlichen Messwerterfassung werden die Emissionswerte indes periodisch oder im Wege einer spontanen Abfrage erfasst. Beispielsweise kann vorgesehen sein, die Emissions- und/oder Fahrzeugkennwerte in einem definierten Zeitintervall zu sensieren bzw. zu erfassen, beispielsweise stündlich, täglich, wöchentlich, monatlich etc. Eine spontane Abfrage kann derart erfolgen, dass über die externe Recheneinheit in Richtung eines Fahrzeugs eine Anfrage bezüglich einer Übermittlung der Emissionsdaten ausgesendet wird. Nach Empfang der Anfrage seitens des Fahrzeugs, können die entsprechenden Daten kabellos übermittelt werden. Gleiches kann beim turnusmäßigen oder spontanen Werkstattbesuch des Fahrzeugs erfolgen, währenddessen gleichzeitig die Emissionsdaten abgegriffen werden. In diesem Fall kann die Datenübertragung auch kabelgebunden erfolgen. Vorteilhaft kann es sein, dass die Emissions- und gegebenenfalls Fahrzeugkennwerte jener der ersten Gruppe von Fahrzeugen zugehörigen Fahrzeuge kontinuierlich und kabellos übermittelt werden, während die Emissions- und gegebenenfalls Fahrzeugkennwerte jener der zweiten Gruppe von Fahrzeugen zugehörigen Fahrzeuge diskontiniuerlich übermittelt werden. Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass eine diskontinuierliche Datenübertragung nicht mit einer diskontinuierlichen Datenerfassung oder Sensierung gleichzusetzen ist. Denn in den Fahrzeugen können die Emissions- und gegebenenfalls Fahrzeugkennwerte kontinuierlich sensiert und/oder erfasst werden, wobei sie lediglich diskontinuierlich an die externe Rechen- und Speichereinheit übermittelt werden. Dies bedeutet, dass die sensierten und/oder erfassten Emissions- und gegebenenfalls Fahrzeugkennwerte für einen bestimmten Zeitraum (zwischen der Datenübermittlung) auf einer entsprechenden Speichereinheit des Fahrzeugs zwischengespeichert werden. Die Speichereinheit kann Bestandteil des in den Fahrzeugen vorgesehenen Kontrollsystems sein.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann in den Fahrzeugen ein internes Kontrollsystem vorgesehen sein, mit dem die Emissions- und Fahrzeugkennwerte einer Vorprozessierung unterzogen werden. Dazu kann das Kontrollsystem eine Recheneinheit aufweisen. Die Recheneinheit kann in eine fahrzeugeigene Recheneinheit integriert sein, jedoch kann es sich auch um eine separat in dem Fahrzeug angeordnete Recheneinheit handeln. Eine Vorprozessierung kann dahingehend ausgestaltet sein, dass ermittelte Rohdaten der Emissions- und gegebenenfalls Fahrzeugkennwerte in ein gewünschtes Datenformat übertragen werden. Auch eine Datenkomprimierung oder Sortierung der Daten kann als Vorprozessierung verstanden werden. Des Weiteren können mit einer Vorprozessierung bestimmte Datenverarbeitungsschritte einhergehen, beispielsweise können Daten umgerechnet, abgeglichen oder einer statistischen Analyse unterzogen werden.
Gleichermaßen können die Emissions- und gegebenenfalls Fahrzeugkennwerte in dem Kontrollsystem zwischengespeichert werden. Dazu kann das Kontrollsystem eine Speichereinheit umfassen. Speichereinheit und Recheneinheit können als gemeinsame Datenverarbeitungseinheit ausgestaltet sein, beispielsweise können alle Komponenten auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sein. Ferner kann das Kontrollsystem eine Kommunikationseinheit aufweisen, mit der die Daten kabellos oder kabelgebunden übermittelt werden können. Die Kommunikationseinheit ist dazu signaltechnisch mit den weiteren Komponenten (zumindest der Speichereinheit und der Recheneinheit) des Kontrollsystems verbunden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Kontrollsystem eine Routine ausführt, mit welcher die Kraftstoffnutzung in Abhängigkeit der Abgaszusammensetzung gesteuert wird. Die Routine kann während des Fahrzeugbetriebs, also beispielsweise während der Fahrt, kontinuierlich ausgeführt werden, um den Kraftstoffverbrauch an die aktuelle Fahrsituation anzupassen, nämlich dahingehend, dass ein Überschreiten von vorgegebenen Emissionsgrenzen vermieden wird. Der Routine können die im Wege der statistischen Auswertung der flottenbezogenen Emissionswerte erhaltenen Ergebnisse zugrunde gelegt werden. Die dabei ermittelten Daten können beispielsweise als flotteninterne Sollemissionsparameter definiert werden und somit als interner Grenzwert dienen, auf welchen die fahrzeuginterne Routine hin optimiert und ausgelegt ist. Jedoch können der Routine auch anderweitige Soll- oder Grenzwerte zugrunde gelegt werden, beispielsweise jene Werte, die sich aus gesetzlichen Vorgaben ergeben. Die Routine basiert darauf, dass die Kraftstoffnutzung in Abhängigkeit der Abgaszusammensetzung und des Motorverhaltens gesteuert wird. Dabei wird die Abgaszusammensetzung derart überwacht (über an das Kontrollsystem gekoppelte Emissionssensoren), dass vorgegebene oder ermittelte Emissionsgrenzwerte nicht überschritten werden. Dazu kann die Routine eine Teilroutine aufweisen, die eine dynamische Modellierung oder Abschätzung des momentanen Kraftstoffverbrauchs bzw. des Motorverhaltens durchführt. Auch kann die Routine eine Teilroutine umfassen, mit welcher eine Anpassung der momentanen Emissionswerte an vorgegebene Werte verfolgt wird. Bei der Routine kann es sich um eine closed-loop Kontrollschleife handeln, die basierend auf den im Wege des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelten Daten optimiert bzw. angepasst werden kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Kontrollsystem kontinuierlich oder diskontinuierlich einem Systemupdate unterzogen werden, wobei das Systemupdate auf der im Schritt e) gemäß Anspruch 1 durchgeführten statistischen Auswertung beruht. Im Wege der statistischen Auswertung können fahrzeugflottenbezogene Emissionswerte (beispielsweise in Form einer Emissionswertverteilung über die Anzahl der Fahrzeuge einer Flotte) mit gesetzlichen Vorgaben abgeglichen werden. Auf Basis dieser Resultate kann das Kontrollsystem regelmäßig oder bei Bedarf aktualisiert werden. Vorstellbar ist beispielsweise, dass sich die Emissionsbilanz einer Fahrzeugflotte aufgrund technischer Anpassungen an den Fahrzeugen oder aus anderen Gründen verändert. Um eine dauerhaft die rechtlichen Rahmenbedingungen erfüllende Emissionsbilanz der Fahrzeugflotte zu gewährleisten, kann es notwendig sein, das Kontrollsystem an diese Änderungen anzupassen, beispielsweise im Wege eines Systemupdates.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Kennwertkategorie ausgewählt sein aus der Temperatur des Abgassystems, dem Drehmoment des Motors, dem Luftmassenstrom oder der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Auch andere Parameter, beispielsweise Umwelt- oder routenbezogene Daten können die Kennwertkategorie definieren. Umweltbezogene Daten können beispielsweise die Außentemperatur, das Wetter, Niederschlagswerte oder die Windgeschwindigkeit betreffen. Routenbezogene Daten können beispielsweise Streckeninformationen (Steigungs- bzw. Höhenprofil,) oder die Fahrbahnbeschaffenheit betreffen. Alle der vorgenannten Parameter können den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs beeinflussen. Folglich wird auch der Emissionssaustoß von diesen Faktoren zumindest mittelbar beeinflusst. Deshalb müssen diese Daten gegebenenfalls bei der statistischen Auswertung bzw. der Emissionsüberwachung einer Fahrzeugflotte Berücksichtigung finden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann im Wege der statistischen Auswertung eine auf die Fahrzeugflotte bezogene Häufigkeitsverteilung von Emissionswerten ermittelt werden, wobei die ermittelte Häufigkeitsverteilung einem Abgleich mit vorgegebenen Werten und/oder einer vorgegebenen Häufigkeitsverteilung unterzogen wird. Die ermittelte Häufigkeitsverteilung gibt die relative oder absolute Häufigkeit bestimmter Emissionswerte bezogen auf die Gesamtanzahl jener der Fahrzeugflotte zugehörigen Fahrzeuge wieder. Bei den der Häufigkeitsverteilung zugrunde liegenden Emissionswerten der einzelnen Fahrzeuge kann es sich um über ein bestimmtes Zeitintervall gemittelte Werte handeln, beispielsweise um den mittleren Emissionswert den ein Fahrzeug über einen Zeitraum von einem Monat ausgestoßen hat. Gegebenenfalls können weitere Fahrzeugkennwerte bei der Ermittlung der Emissions-Häufigkeitsverteilungen rechnerisch berücksichtigt werden. Dies gilt auch für jenen Fall, bei dem auf Basis der ermittelten Emissionswerte Häufigkeitsverteilung simuliert bzw. modelliert werden sollen.
Bei den vorgegebenen Werten bzw. der vorgegebenen Häufigkeitsverteilung kann es sich um gesetzlich vorgegebene Grenzwerte für Emissionen handeln. Diese Emissionsgrenzwerte bzw. Verteilungen können vom Gesetzgeber für eine bestimmte Klassifikationsgruppe von Fahrzeugen vorgegeben sein. Auch kann es sich bei den vorgegebenen Werten bzw. der vorgegebenen Häufigkeitsverteilung um interne Werte handeln, beispielsweise um interne Vorgaben eines Fahrzeugherstellers oder eines Betreibers einer Fahrzeugflotte (z.B. einem Betreiber eines Fahrzeugvermietungssystems oder eines Taxi-Unternehmens). Bei solchen internen Werten kann es sich um betriebsinterne Ziel- oder Richtwerte für Fahrzeugemissionen handeln. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Betreiber einer Fahrzeugflotte oder ein Fahrzeughersteller die Emissionseffizienz seiner Fahrzeugflotte kontrollieren und weiterentwickeln.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann in Folge des Abgleichs eine Konformitätsbewertung bezüglich der Häufigkeitsverteilung der Emissionswerte vorgenommen werden, wobei das Ergebnis der Konformitätsbewertung bei dem Systemupdate und/oder bei der Fertigung neuer Fahrzeuge berücksichtigt wird. Im Rahmen der Konformitätsbewertung wird festgestellt, ob die Häufigkeitsverteilung der fahrzeugflottenbezogenen Emissionswerte von einer vorgegebenen Häufigkeitsverteilung bzw. Grenzwerten abweicht oder im Rahmen eines zulässigen oder gewünschten Bereichs liegt. Verteilungskurven können z.B. im Hinblick auf die Verteilungsbreite, die Standardabweichung (oder eines Vielfachen der Standardabweichung, beispielsweise einer zwei- oder dreifachen Standardabweichung), Halbwertsbreite oder die Form der Verteilungskurve verglichen werden. Auch die absoluten Emissionswerte können zum Vergleich mit vorgegebenen Werten herangezogen werden. Wird eine Häufigkeitsverteilung von Emissionswerten graphisch dargestellt, so kann eine Emissionswerteskala auf der Abszisse und die relative Häufigkeit auf der Ordinate dargestellt werden. Ist die Verteilungskurve in Bezug auf die Abszissenposition über einen bestimmten Grenzwertbereich hinaus verschoben, so kann dies zu einer negativen Konformitätsbewertung führen. Bei derartigen Vergleichen können auf Messfehlern oder statistischen Schwankungen beruhende Toleranzen berücksichtigt werden. Die Konformitätsbewertung wird vorzugsweise von der externen Recheneinheit ausgeführt, kann jedoch auch manuell ausgeführt werden. Fällt die Konformitätsbewertung positiv aus (in diesem Fall kann die Häufigkeitsverteilung der ermittelten Emissionswerte innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegen), sind in der Regel keine technischen Anpassungen an den Fahrzeugen bzw. des fahrzeuginternen Kontrollsystems notwendig. Bei negativer Konformitätsbewertung (also beim Überschreiten vorgegebener Parameter) können jedoch technische Anpassungen oder ein Update der dem fahrzeuginternen Kontrollsystem zugrunde liegenden Routine notwendig werden.
Entsprechend können Betreiber einer Fahrzeugflotte mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Emissionsüberwachung eine effiziente und gegebenenfalls automatisierte Selbstkontrolle der ihrer Fahrzeugflotte zugehörigen Fahrzeuge vornehmen. Damit kann vermieden werden, dass gesetzlich vorgeschriebene Grenzwerte für Fahrzeugemissionen nicht eingehalten werden. In der Konsequenz bedeutet dies auch, dass gegebenenfalls bei Überschreitung von Emissionsgrenzwerten fällig werdende Strafauflagen umgangen bzw. vermieden werden können.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der 1 wiedergegebenen Ausführungsbeispiels bzw. Diagramms zum Verfahrensablauf genauer erläutert. So zeigt die

1 ein schematisiertes Flussdiagramm zum Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Wie bereits eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung von Emissionen einer Fahrzeugflotte. Eine solche Fahrzeugflotte setzt sich aus einer Mehrzahl von Fahrzeugen einer bestimmten Klassifikationsgruppe (dabei kann es sich um eine bestimmte Fahrzeugkategorie, einen Fahrzeugtyp oder ein Fahrzeugmodell handeln) zusammen. Eine solche Fahrzeugflotte kann beispielsweise eine Produktionsreihe von Fahrzeugen eines bestimmten Herstellers betreffen, wobei der Hersteller ein besonderes Interesse an einer Emissionsüberwachung seiner Fahrzeuge hat, sei es um die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben zu gewährleisten oder um die Fahrzeuge mit Blick auf einen geringen Emissionsausstoß zu optimieren. Auch Betreiber von Fahrzeugvermietungssystemen, Taxi- Unternehmen oder Busunternehmen können ein Interesse an einer Emissionsüberwachung haben, sei es um die eigene Flotte mit Blick auf einen geringen Emissionsausstoß zu bewerben oder gesetzliche Vorgaben zu erfüllen.
Im Verfahrensschritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine erste Gruppe von der Fahrzeugflotte zugehörigen Fahrzeugen mit einer ersten Sensoranordnung zur Erfassung von Emissionsmesswerten zumindest einer Emissionskategorie, beispielsweise Stickoxid oder Rußpartikel (diese Aufzählung ist nicht abschließend), ausgerüstet. Dabei umfasst die erste Sensoranordnung zumindest einen Emissionssensor einer ersten Sensorkategorie. Bei dem zumindest einen Emissionssensor der ersten Sensorkategorie handelt es sich um einen hochpräzisen Emissionssensor, also einem High-Perfomance Sensor. Die erste Sensoranordnung kann ohne Weiteres auch mehrere Emissionssensoren umfassen, wobei die einzelnen Emissionssensoren zur Erfassung von Emissionen der gleichen oder mehrerer unterschiedlicher Emissionskategorien ausgelegt sein können. Die Erfassung von Emissionen der gleichen Emissionskategorie mit gleich mehreren Emissionssensoren, z. B. mehreren NO_x Sensoren, kann die Messgenauigkeit weiter erhöhen. Zu beachten ist, dass bei einer sensorbasierten Messwerterfassung grundsätzlich auch Rauschwerte mit aufgenommen werden. Solche Rauschwerte können einerseits durch eine Vielzahl von Wiederholungsmessungen oder durch eine redundante Anordnung einer Mehrzahl gleichartiger Emissionssensoren reduziert werden. Im Wege einer Mittelwertbildung können Rauschen, etwaige Messfehler und statistische Messwertschwankungen reduziert werden. Die Emissionssensoren können beispielsweise im Bereich des Abgaswegs der Fahrzeuge angeordnet werden.
Im Verfahrensschritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine zweite Gruppe von der Fahrzeugflotte zugehörigen Fahrzeugen mit einer zweiten Sensoranordnung zur Erfassung von Emissionsmesswerten zumindest einer Emissionskategorie, beispielsweise Stickoxid oder Rußpartikel (diese Aufzählung ist nicht abschließend), ausgerüstet. Dabei umfasst die zweite Sensoranordnung zumindest einen Emissionssensor einer zweiten Sensorkategorie. Bei dem zumindest einen Emissionssensor der zweiten Sensorkategorie handelt es sich im Vergleich zu dem zumindest einen Emissionssensor der ersten Sensorkategorie um einen Standardsensor, dies meint, dass die Messgenauigkeit um ein Vielfaches geringer ist als bei den Emissionssensoren der ersten Sensorkategorie. Jedoch sind die Standardsensoren der zweiten Sensorkategorie aufgrund ihrer geringeren Performance in der Regel preisgünstiger als die High Performance Sensoren der ersten Sensorkategorie.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt darin, dass nur ein kleiner Teil von Fahrzeugen der Fahrzeugflotte mit der ersten Sensoranordnung (also mit High Performance Sensoren von hoher Messgenauigkeit) ausgestattet wird, während eine größere Anzahl von Fahrzeugen mit der zweiten Sensoranordnung (Emissionssensoren der zweiten Sensorkategorie bzw. Standardsensoren) ausgestattet wird. Auch kann es einen Überlapp der Fahrzeuggruppen geben, sodass ein bestimmter Anteil von Fahrzeugen sowohl mit einer ersten Sensoranordnung als auch mit einer zweiten Sensoranordnung versehen ist. Beispielsweise können 0.1 % jener der Fahrzeugflotte zugehörigen Fahrzeuge mit einer ersten Sensoranordnung ausgerüstet sein, während 1 % der Fahrzeuge mit der zweiten Sensoranordnung ausgestattet sind. Dadurch wird einerseits eine ausreichend große Testgruppe gebildet (bestehend aus der Summe der Fahrzeuge der ersten und zweiten Gruppe), andererseits wird vermieden alle Fahrzeuge der Testgruppe mit kostenintensiven High Performance Emissionssensoren auszustatten. Im Vergleich zu einem Emissionsüberwachungsverfahren, bei welchem die Fahrzeuge ausschließlich mit Standardsensoren ausgestatten würden, liefert die vorliegende Erfindung aufgrund des Vorhandenseins zumindest einiger High Performance Sensoren in den Fahrzeugen der ersten Fahrzeuggruppe eine höhere Genauigkeit beim Ermitteln von flottenbezogenen Emissionsverteilungen. Die Genauigkeit der Emissions-Verteilungskurven wird also mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verbessert.
Im Verfahrensschritt c) werden in den jeweiligen Fahrzeugen (sowohl der ersten Gruppe als auch der zweiten Gruppe) Emissionswerte mit dem zumindest einen Emissionssensor erfasst. Vorzugsweise werden die Werte fortlaufend aufgenommen und fahrzeugintern zumindest zwischengespeichert. Die aufgenommenen Werte können dann getreu dem Verfahrensschritt d) an eine externe Rechen- und/oder Speichereinheit übermittelt werden. Beispielsweise können die erfassten Emissionswerte kabellos über ein geeignetes Datenkommunikationsnetz an die externe Rechen- und/oder Speichereinheit übermittelt werden. Dies kann fortlaufend erfolgen, aber auch in festgelegten zeitlichen Intervallen. Gleichsam ist auch eine abfragebasierte Datenübermittlung möglich.
Vorgesehen sein kann aber auch, dass die ausschließlich mit den Standardsensoren ausgestatteten Fahrzeuge die aufgezeichneten Emissionswerte nur bei turnusmäßigen oder spontanen Werkstattbesuchen übermitteln. Bei einer solchen Ausgestaltung kann auf eigens für die kontinuierliche Datenübermittlung notwendige Komponenten verzichten werden, was den Kostenaufwand zusätzlich verringert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Verfahrensgestaltung festgelegt.
In welchen zeitlichen Abständen und auf welchem konkreten Wege die Emissionsdaten an die externe Rechen- und/Speichereinheit übermittelt werden, obliegt letztlich den konkret gewünschten Anforderungen an die Emissionsüberwachung, insbesondere mit Blick auf die zeitliche Auflösung, Aktualität und Genauigkeit der ermittelbaren flottenbezogenen Em issionsvertei lungen.
Gemäß dem Verfahrensschritt c) können in den Fahrzeugen nebst den Emissionswerten gegebenenfalls noch weitere Fahrzeugkennwerte zumindest einer Kennwertkategorie mit einer dazu vorgesehenen Messeinrichtung erfasst werden. Bei den Messeinrichtungen kann es sich um jegliche im Fahrzeug vorhandene oder angeordnete Messeinrichtungen handeln. Bei den Fahrzeugkennwerten kann es sich beispielsweise handeln um: die Temperatur im Abgassystem, das Drehmoment des Motors, den Luftmassenstrom oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Weiterhin können die Fahrzeugkennwerte Positions-, Geschwindigkeits-, und Routendaten des Fahrzeugs betreffen.
Auch die Fahrzeugkennwerte können im Verfahrensschritt d) an die externe Rechen- und/oder Speichereinheit übermittelt werden. Zu den Einzelheiten der Datenübermittlung sei auf die vorangehenden Ausführungen verwiesen. Erwähnt sei jedoch, dass die Fahrzeugkennwerte vorzugsweise in einem die Emissionsdaten begleitenden Datenpaket an die externe Rechen- und/oder Speichereinheit übermittelt werden.
Im Verfahrensschritt e) werden die übermittelten Emissions- und gegebenenfalls Fahrzeugkennwerte in Bezug auf die Fahrzeugflotte statistisch ausgewertet. Die erfassten und übermittelten Emissions- und gegebenenfalls Fahrzeugkennwerte der ersten und zweiten Fahrzeuggruppe stellen somit die Basis für eine statistische Analyse der von der Fahrzeugflotte ausgestoßenen Emissionen bereit. Die statistische Auswertung kann zum Abgleich mit vorgegebenen Emissionsgrenzwerten oder Emissionswertverteilungen herangezogen werden. Derartige Sollwerte können beispielsweise vom Gesetzgeber bzw. Staat vorgegeben werden. Auch können die im Wege der statistischen Auswertung analysierten Daten einer Prädiktion bzw. Modellierung von Emissionswerten bzw. Werteverteilungen zugrunde gelegt werden.
Nachfolgend sei ein exemplarisches Beispiel für eine konkrete Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Emissionsüberwachungsverfahren beschrieben. Die hier genannten Zahlenwerte und Bereichsangaben sind ausdrücklich nur exemplarischer Natur.
Demnach kann das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise zur Überwachung von NO_x Emissionen einer Fahrzeugflotte eingesetzt werden, die sich aus einer Anzahl von 100 000 Fahrzeugen zusammensetzt. Bei einer solchen Flotte kann es sich um die Jahresproduktion eines bestimmten Fahrzeugtyps handeln. Mit dem der Erfindung zugrunde liegenden Verfahren sollen die Fahrzeugemissionen der in einem Jahr produzierten Fahrzeuge überwacht werden. Die Fahrzeuge einer ersten Gruppe (ein Anteil von 0.1 % der 100 000 Fahrzeuge) sind mit einer ersten Sensoranordnung, also mit Emissionssensoren der ersten Sensorkategorie (den High Performance Sensoren) ausgestattet, während die Fahrzeuge einer zweiten Gruppe (ein Anteil von 1 % der 100 000 Fahrzeuge) mit einem Standard-Emissionssensor der zweiten Sensorkategorie ausgestattet sind. Bei der Messwerterfassung werden die Emissionswerte zeitaufgelöst erfasst. Das erfasste Signal setzt sich dabei in der Regel aus einer Signalkomponente und einer Rauschkomponente zusammen. Durch geeignete Techniken, kann der Rauschanteil des Signals jedoch reduziert bzw. eliminiert werden. Dazu können sich mathematische Methoden zum Herausfiltern bzw. Herausrechnen des Rauschanteils eignen. Die Emissionssensoren der ersten Sensorkategorie können die Messwerte zum Beispiel mit einer Genauigkeit von circa 3 % erfassen, während die mit den Standard-Emissionssensoren der zweiten Sensorkategorie erfassten Emissionswerte einen Messfehler von bis zu 15 % aufweisen können.
Im Wege der statistischen Auswertung können aus den ermittelten Emissionswerten (sowohl die mit den Emissionssensoren der ersten Sensorkategorie als auch die mit den Emissionssensoren der zweiten Sensorkategorie ermittelten Emissionswerte) Häufigkeitsverteilungen erstellt werden. Diese zeigen die Häufigkeit bestimmter Emissionswerte in Bezug auf die Fahrzeugflotte, also wie oft ein bestimmter Emissionswert gemessen wurde. Die Häufigkeiten können in relativen Einheiten angegeben werden, beispielsweise als prozentuale Häufigkeit. Weiterhin können die Häufigkeitsverteilungen in Bezug auf unterschiedliche Zeitintervalle ausgewertet und dargestellt werden, beispielsweise können die Häufigkeitsverteilungen der Emissionswerte die Emissionen einer Woche, eines Monats oder des Jahres abbilden. Verglichen werden können die Häufigkeitsverteilungen mit vorgegebenen Soll-Häufigkeitsverteilungen, die ihrerseits seitens eines Gesetzgebers oder Fahrzeugherstellers bzw. Flottenbetreibers vorgegeben werden können. Die weiteren Fahrzeugkennwerte können bei der Erstellung der Häufigkeitsverteilungen mit einbezogen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2015204758 A1 [0008]
EP 2390861 B1 [0009]

Claims

Verfahren zur Überwachung von Emissionen einer Fahrzeugflotte, die sich aus einer Mehrzahl von Fahrzeugen einer bestimmten Klassifikationsgruppe zusammensetzt, mit den folgenden Schritten: a) Ausrüsten von einer ersten Gruppe der Fahrzeugflotte zugehörigen Fahrzeugen mit einer ersten Sensoranordnung zur Erfassung von Emissionsmesswerten zumindest einer Emissionskategorie, beispielsweise Stickoxide oder Rußpartikel, wobei die erste Sensoranordnung zumindest einen Emissionssensor einer ersten Sensorkategorie umfasst; b) Ausrüsten von einer zweiten Gruppe der Fahrzeugflotte zugehörigen Fahrzeugen mit einer zweiten Sensoranordnung zur Erfassung von Emissionswerten zumindest einer Emissionskategorie, beispielsweise Stickoxide oder Rußpartikel, wobei die zweite Sensoranordnung zumindest einen Emissionssensor einer zweiten Sensorkategorie umfasst; c) in den jeweiligen Fahrzeugen: Erfassen der Emissionswerte mit dem zumindest einen Emissionssensor und gegebenenfalls Erfassen von Fahrzeugkennwerten zumindest einer Kennwertkategorie mit einer dazu vorgesehenen Messeinrichtung; d) Übermitteln der Emissions- und gegebenenfalls Fahrzeugkennwerte an eine externe Rechen- und/oder Speichereinheit, insbesondere einen Server; e) Statistisches Auswerten der übermittelten Emissions- und Fahrzeugkennwerte in Bezug auf die Fahrzeugflotte, wobei der zumindest eine Emissionssensor der ersten Sensorkategorie eine um ein Vielfaches höhere Messgenauigkeit aufweist als der zumindest eine Emissionssensor der zweiten Sensorkategorie.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klassifikationsgruppe eine definierte Fahrzeugkategorie oder ein Fahrzeugmodell betrifft.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissions- und Fahrzeugkennwerte während des Fahrzeugbetriebs kontinuierlich oder diskontinuierlich erfasst und an die externe Rechen- und/oder Speichereinheit übermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Fahrzeugen ein internes Kontrollsystem vorgesehen ist, mit dem die Emissions- und Fahrzeugkennwerte einer Vorprozessierung unterzogen werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollsystem eine Routine ausführt, mit welcher die Kraftstoffnutzung in Abhängigkeit der Abgaszusammensetzung gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollsystem kontinuierlich oder diskontinuierlich einem Systemupdate unterzogen wird, wobei das Systemupdate auf der im Schritt e) gemäß Anspruch 1 durchgeführten statistischen Auswertung beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der ersten Gruppe zugehörigen Fahrzeuge zusätzlich mit zumindest einem Emissionssensor der zweiten Sensorkategorie ausgerüstet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennwertkategorie ausgewählt ist aus der Temperatur im Abgassystem, dem Drehmoment des Motors, dem Luftmassenstrom oder der Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Wege der statistischen Auswertung eine auf die Fahrzeugflotte bezogene Häufigkeitsverteilung von Emissionswerten ermittelt wird, wobei die ermittelte Häufigkeitsverteilung einem Abgleich mit vorgegebenen Werten und/oder einer vorgegebenen Häufigkeitsverteilung unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Folge des Abgleichs eine Konformitätsbewertung bezüglich der Häufigkeitsverteilung der Emissionswerte vorgenommen wird, wobei das Ergebnis der Konformitätsbewertung bei dem Systemupdate und/oder bei der Fertigung neuer Fahrzeuge berücksichtigt wird.