Repräsentative Fahrzyklen für Real Driving Emissions. HEV 2017 Hybrid- und Elektrofahrzeuge 22. Februar 2017 Arno Ringleb, M. Sc.

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1 Repräsentative Fahrzyklen für Real Driving Emissions HEV 2017 Hybrid- und Elektrofahrzeuge 22. Februar 2017 Arno Ringleb, M. Sc.

2 Gliederung Einleitung und Motivation Methode zur Erzeugung von RDE-Zyklen Gezielte Generierung von RDE-Zyklen Zusammenfassung 2

3 Einleitung und Motivation Fahrzeuge müssen Emissionsgrenzwerte einhalten Überprüfung derzeit auf Rollenprüfständen mittels definierter Zyklen CO 2 CO NO x HC 3

4 Einleitung und Motivation Realer Fahrbetrieb deutlich anspruchsvoller Emissionen oft deutlich höher Verschärfung der gesetzlichen Zyklen Was tun? CO NO x CO 2 HC 4

5 Einleitung und Motivation NEFZ Einführung des WLTP als Verschärfung WLTP Ist das ausreichend? Emissionsüberprüfung durch Real Driving Emissions (RDE) 5

6 Einleitung und Motivation Real Driving Emissions (RDE) 6

7 Einleitung und Motivation Ausrüstung des Fahrzeuges mit PEMS Real Driving Emissions (RDE) Prüffahrt Festlegung einer Testroute Überprüfung der Messdaten auf Gültigkeit der Fahrt Streckenverteilung: Ca. 1/3 Stadt 1/3 Landstraße 1/3 Autobahn Überprüfung der Emissionen gültig ungültig Wiederholung der Prüffahrt PEMS: Portable Emission Measurement System 7

8 Einleitung und Motivation Real Driving Emissions (RDE) Schwierigkeiten für die Fahrzeugabsicherung: Schlechte Reproduzierbarkeit (jede Fahrt ist anders) Unter Umständen viele Messfahrten nötig ( worst case muss getroffen werden; RDE-Fahrt muss gültig sein) hoher Zeit- und Kostenaufwand Ziel: RDE Absicherung auf dem Prüfstand Generierung gültiger und kritischer RDE Fahrzyklen für Simulationen & Prüfstände 8

9 Einleitung und Motivation Ausrüstung des Fahrzeuges mit PEMS Real Driving Emissions (RDE) Prüffahrt Festlegung einer Testroute Überprüfung der Messdaten auf Gültigkeit der Fahrt Streckenverteilung: Ca. 1/3 Stadt 1/3 Landstraße 1/3 Autobahn Überprüfung der Emissionen gültig ungültig Wiederholung der Prüffahrt PEMS: Portable Emission Measurement System 9

10 Einleitung und Motivation Ausrüstung des Fahrzeuges mit PEMS Real Driving Emissions (RDE) Prüffahrt Festlegung einer Testroute Überprüfung der Emissionen Überprüfung der Messdaten auf Gültigkeit der Fahrt gültig ungültig Streckenverteilung: Ca. 1/3 Stadt 1/3 Landstraße 1/3 Autobahn Wiederholung der Prüffahrt PEMS: Portable Emission Measurement System 10

11 Fahrzeugabhängige Kriterien Fahrzeugunabhängige Kriterien Testkriterien für gültige RDE Fahrten Randbedingungen (Umgebungs-Temperatur, Höhenlage) Zyklusdauer Zyklusstrecke Stillstandszeiten Durchschnittsgeschwindigkeiten Maximale Geschwindigkeit Streckenverteilung Dynamik der Fahrt CO2-Ausstoß Radleistung 11

12 Fahrzeugabhängige Kriterien Fahrzeugunabhängige Kriterien Testkriterien für gültige RDE Fahrten Randbedingungen (Umgebungs-Temperatur, Höhenlage) Zyklusdauer Zyklusstrecke Stillstandszeiten Durchschnittsgeschwindigkeiten Maximale Geschwindigkeit Streckenverteilung Dynamik der Fahrt CO2-Ausstoß Radleistung 12

13 Fahrzeugabhängige Kriterien Fahrzeugunabhängige Kriterien Testkriterien für gültige RDE Fahrten Randbedingungen (Umgebungs-Temperatur, Höhenlage) Zyklusdauer Zyklusstrecke Stillstandszeiten Durchschnittsgeschwindigkeiten Maximale Geschwindigkeit Streckenverteilung Dynamik der Fahrt CO2-Ausstoß Radleistung 13

14 Testkriterien für gültige RDE Fahrten Streckenverteilung Wann ist eine RDE-Fahrt gültig? Einteilung in Geschwindigkeitsbereich km/h 120 v max =145 km/h km 16 Vorgabe: streckenbezogener Drittelmix* der Fahrt *: Toleranz von ±10% für jeden Geschwindigkeitsbereich 14

15 Fahrzeugabhängige Kriterien Fahrzeugunabhängige Kriterien Testkriterien für gültige RDE Fahrten Randbedingungen (Umgebungs-Temperatur, Höhenlage) Zyklusdauer Zyklusstrecke Stillstandszeiten Durchschnittsgeschwindigkeiten Maximale Geschwindigkeit Streckenverteilung Dynamik der Fahrt CO2-Ausstoß Radleistung 15

16 95% Percentil v a [m 2 /s 3 ] RPA [m/s 2 ] Testkriterien für gültige RDE Fahrten Dynamik der Fahrt Wann ist eine RDE-Fahrt gültig? Ausgedrückt durch: Geschwindigkeit und Beschleunigung 30 RDE Dynamik 0.25 RDE Dynamik ungültige RDE Fahrt innerorts außerorts Autobahn Mittlere Geschwindigkeit [km/h] RPA: Relative positive Beschleunigung innerorts außerorts Autobahn Mittlere Geschwindigkeit [km/h] 16

17 Gliederung Einleitung und Motivation Methode zur Erzeugung von RDE-Zyklen Gezielte Generierung von RDE-Zyklen Zusammenfassung 17

18 Methode zur Erzeugung von RDE-Zyklen Ablauf der Methode I II III IV Identifikation von Wegabschnitten aus Messdaten Kombination von Wegabschnitten zu neuen Zyklen Überprüfung der Gültigkeit der Zyklen Bewertung und Vergleich der Zyklen 18

19 Methode zur Erzeugung von RDE-Zyklen Ablauf der Methode I II III IV Identifikation von Wegabschnitten aus Messdaten Kombination von Wegabschnitten zu neuen Zyklen Überprüfung der Gültigkeit der Zyklen Bewertung und Vergleich der Zyklen 19

20 Geschwindigkeit [km/h] Methode zur Erzeugung von RDE-Zyklen Identifikation von Wegabschnitten aus Messdaten Gesamtmessung Zeit [s] 20

21 Geschwindigkeit [km/h] Methode zur Erzeugung von RDE-Zyklen Identifikation von Wegabschnitten aus Messdaten Wegabschnitt Zeit [s] Haltepunkt Haltepunkt 21

22 Geschwindigkeit [km/h] Methode zur Erzeugung von RDE-Zyklen Identifikation von Wegabschnitten aus Messdaten Wegabschnitte Zeit [s] Haltepunkt Haltepunkt Haltepunkt Haltepunkt Zerlegung der Gesamtmessung in einzelne Wegabschnitte 22

23 Methode zur Erzeugung von RDE-Zyklen Ablauf der Methode I II III IV Identifikation von Wegabschnitten aus Messdaten Kombination von Wegabschnitten zu neuen Zyklen Überprüfung der Gültigkeit der Zyklen Bewertung und Vergleich der Zyklen 23

24 Methode zur Erzeugung von RDE-Zyklen Kombination von Wegabschnitten zu neuen Zyklen I II III IV Beliebige Kombination von Wegabschnitten 24

25 Methode zur Erzeugung von RDE-Zyklen Ablauf der Methode I II III IV Identifikation von Wegabschnitten aus Messdaten Kombination von Wegabschnitten zu neuen Zyklen Überprüfung der Gültigkeit der Zyklen Bewertung und Vergleich der Zyklen 25

26 Methode zur Erzeugung von RDE-Zyklen I Überprüfung der RDE-Kriterien für die erzeugten Zyklen RDE Anforderungen II III IV 26

27 Methode zur Erzeugung von RDE-Zyklen I Überprüfung der RDE-Kriterien für die erzeugten Zyklen RDE Anforderungen II III IV 27

28 Methode zur Erzeugung von RDE-Zyklen I Überprüfung der RDE-Kriterien für die erzeugten Zyklen RDE Anforderungen II III IV Gültige RDE Zyklen II 28

29 Methode zur Erzeugung von RDE-Zyklen I Überprüfung der RDE-Kriterien für die erzeugten Zyklen RDE Anforderungen II III IV Gültige RDE Zyklen III II 29

30 Methode zur Erzeugung von RDE-Zyklen I II Überprüfung der RDE-Kriterien für die erzeugten Zyklen RDE Anforderungen IV III IV Gültige RDE Zyklen III II 30

31 Methode zur Erzeugung von RDE-Zyklen Ablauf der Methode I II III IV Identifikation von Wegabschnitten aus Messdaten Kombination von Wegabschnitten zu neuen Zyklen Überprüfung der Gültigkeit der Zyklen Bewertung und Vergleich der Zyklen 31

32 Geschwindigkeit [km/h] Geschwindigkeit [km/h] Methode zur Erzeugung von RDE-Zyklen I 150 RDE I RDE II 120 Zug Schub Zug Schub 90 t 60 [s] s [km] 55,5 14,9 95,3 18,5 s/s 0 ges [%] 78,9 21,1 83,7 16, Zeit [s] a mittel [m/s 2 ] 0,15-0,56 0,11-0, II v mittel [m/s] 14,7 11,3 19,3 13, v eff [m/s] 20,5 17,9 25,9 17, Zeit [s] 32

33 Geschwindigkeit [km/h] Geschwindigkeit [km/h] Methode zur Erzeugung von RDE-Zyklen I 150 RDE I RDE II 120 Zug Schub Zug Schub 90 t [s] 3757 Dauer: 1346ca % s [km] 55,5 Strecke: 14,9 ca. 95,3 +60% 18,5 30 s/s 0 ges [%] 78,9 21,1 83,7 16, Höherer Zuganteil Zeit [s] a mittel [m/s 2 ] 0,15-0,56 0,11-0, II v mittel [m/s] 14,7 11,3 19,3 13,1 ca. 25% höhere Geschwindigkeiten v eff [m/s] 20,5 17,9 25,9 17, Zeit [s] Beide Zyklen erfüllen RDE Kriterien sind aber sehr unterschiedlich 33

34 Geschwindigkeit [km/h] Geschwindigkeit [km/h] 95% Perzentil v a [m 2 /s 3 ] Methode zur Erzeugung von RDE-Zyklen 150 I 30 RDE Dynamik Zeit [s] II I II innerorts II I außerorts Autobahn Mittlere Geschwindigkeit [km/h] Zyklus II kritischer bzgl. RDE Dynamik I II Zeit [s] Ziel: möglichst kritischer RDE- Zyklus 34

35 Gliederung Einleitung und Motivation Methode zur Erzeugung von RDE-Zyklen Gezielte Generierung von RDE-Zyklen Zusammenfassung 35

36 95% Percentil v a [m 2 /s 3 ] kritischer Gezielte Generierung von RDE Zyklen 30 Generierung kritischer Zyklen hinsichtlich RDE Dynamik RDE Dynamik sportlicher schonender 5 innerorts außerorts Autobahn Mittlere Geschwindigkeit [km/h] 36

37 95% Percentil v a [m 2 /s 3 ] kritischer Gezielte Generierung von RDE Zyklen 30 Generierung kritischer Zyklen hinsichtlich RDE Dynamik RDE Dynamik sportlicher schonender 5 innerorts außerorts Autobahn Mittlere Geschwindigkeit [km/h] Methode zur Vorbewertung der Wegabschnitte 37

38 Gezielte Generierung von RDE Zyklen Kombination von Wegabschnitten zu neuen Zyklen Vorbewertung der Wegabschnitte I II III IV 38

39 Kennparameter-Berechnung Kategorisierung Gezielte Generierung von RDE Zyklen Vorbewertung der Wegabschnitte Zyklus- Generierung 39

40 Gezielte Generierung von RDE Zyklen Vorbewertung der Wegabschnitte Bewertung der Wegabschnitts- Kennparameter Zyklus- Generierung Berechnung der Zyklusreserven Auswahl des besten Wegabschnittes Hinzufügen des neuen Wegabschnittes 40

41 Gliederung Einleitung und Motivation Methode zur Erstellung von RDE-Zyklen Gezielte Generierung von RDE-Zyklen Zusammenfassung 41

42 Zusammenfassung 42

43 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! M.Sc. Arno Ringleb Tel.: +49 (0) Institut für Fahrzeugtechnik TU Braunschweig Hans-Sommer-Str Braunschweig HEV 2017 Hybrid- und Elektrofahrzeuge 22. Februar

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