Die Erfindung betrifft ein System aus einer Tankstelle und einem Fahrzeug, das flüssigen Kraftstoff und/oder elektrischen Strom aufnimmt, wobei ein Fahrzeugmonitorsystem im Fahrzeug vorhanden ist, das mindestens Parameter der Aufnahme von flüssigen Kraftstoffen und/oder Strom dokumentiert.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugmonitorsystems zur Optimierung des CO2-Fußabdruckes eines Fahrzeugs, das mindestens Parameter der Aufnahme von flüssigen Kraftstoffen und/oder Strom dokumentiert.

Stand der Technik

Der Druck auf die Automobilindustrie die verkehrsbedingten CO2-Emissionen zu senken wächst von Jahr zu Jahr. Die Fahrzeuge müssen der Worldwide Harmonised Light Vehicle Test Procedure, WLTP, genügen. Aus diesem Grund forciert man die Elektrifizierung des Fahrzeugantriebes in Form von batterieelektrischen Fahrzeugen, BEV, und Plug-in Hybridfahrzeugen, PHEV. Die BEV fahren ausschließlich mit elektrischer Energie und verursachen somit keine lokalen CO2 Emissionen und werden daher zumindest nach der aktuellen WLTP mit 0g CO2/km bewertet. BEV sind jedoch nur limitiert langstreckentauglich, da große Batterien Fahrzeugpreis und -gewicht in die Höhe treiben und man beim Nachladen abhängig von der Verfügbarkeit der Ladeinfrastruktur ist. Auch ist die Ladedauer bei BEV deutlich länger und benötigt höhere Ladeleistungen.

Plug-in Hybridfahrzeuge hingegen beziehen die Energie aus dem elektrischen Strom und dem getankten Treibstoff und bieten damit mehr Unabhängigkeit. Das Betanken des PHEV geht schnell und das Nachladen kann wegen der kleineren Batteriegröße auch an der Steckdose zuhause erfolgen. Der PHEV zeigt sein CO2 Reduktions-Potential bei regelmäßigen elektrischen Pendelfahrten und nur gelegentlichen Verwendung für längeren Fahrtstrecken. Wird der PHEV jedoch regelmäßig auf längere Distanzen eingesetzt, dann sinkt der Nutzungsgrad (Utility Faktor) der elektrischen Energie und die angegebenen CO2 Emissionen aus der WLTP Betrachtung werden deutlich überschritten. Dies führt zu der Diskrepanz, dass der PHEV im WLTP-Zyklus sehr niedrige Verbrauchswerte ausweist (Katalogwerte), diese aber im realen Fährbetrieb zum Teil um ein Mehrfaches überschritten werden. Um die CO2- Emissionen zu reduzieren, können synthetische Kraftstoffe, sogenannte eFuels, gesetzt werden, welche aus regenerativen Energien hergestellt werden. Diese eFuels sind CO2 neutral, da bei der Herstellung mit regenerativem Strom CO2 aus der Umwelt entzogen wird, welche dann im Betrieb wieder in entsprechender Menge ausgestoßen wird. Diese eFuels mit niedrigem CO2-Äquivalent können in PHEV anstelle von herkömmlichen Kraftstoffen problemlos eingesetzt werden. Derartige PHEV wären dann, wie BEVs praktisch CO2 neutral. Jedoch ist die Herstellung der eFuels durch einen schlechten Wirkungsgrad gekennzeichnet, was zu hohen Anlageninvestitionen und zu höheren Kraftstoffkosten der eFuels im Vergleich zu den herkömmlichen Kraftstoffen führt. Auch sind eFuels in den kommenden Jahren noch nicht in ausreichender Menge verfügbar.

Im zweiten Akt des WLTP wurde ein On Board Fuel Consumption Monitoring, OBFCM, eingeführt. Mittels OBFCM soll ein aktuelles und reales Bild der verkehrsbedingten CO2 Emission geschaffen werden. Was die Technik selbst betrifft, so messen Kraftstoffverbrauchsmessgeräte den volumetrischen Kraftstoffverbrauch, d. h. Kraftstoffmenge, die pro Zeiteinheit durch die Kraftstoffleitung des Fahrzeugs fließt. Diese Daten können dann zur Berechnung verwendet werden durchschnittlichen Kraftstoffverbrauch, z. B. Liter pro 100 km. Der Einsatz von alternativen Kraftstoffen mit niedrigem CO2 Äquivalent kann in der OBFCM noch nicht berücksichtigt werden, da das Fahrzeug selbst keine Hintergrundinformation zum Kraftstoff hat.

Aus der DE 102019 212 041 A1 ist ein System zur Messung des CO2-Ausstosses des Fahrzeugs bekannt. Bei einer Aufladung bzw. Betankung von der Aufladungs- bzw. Betankungsvorrichtung erfolgt eine direkte Übermittlung der Strom- bzw. Energiezusammensetzung des Stroms bzw. der Energie an das Fahrzeug.

Dadurch kann jeder Aufladung bzw. Betankung ein genauer und absoluter CO2- Impact bzw. eine genaue CO2-Emission zugeordnet werden. Dadurch kann eine gerechte bzw. genaue Zuordnung der CO2-Emissionen auf ein Fahrzeug aus der jeweiligen Aufladung bzw. Betankung ermittelt werden. Mit dem CO2-Mess- Zähler-System kann somit ein realer Wert je Fahrzeug, je Aufladung bzw. Betankung gemonitored bzw. überwacht werden. Dazu ist eine Kommunikationseinheit eingerichtet, bei einer Aufladung bzw. Betankung des Fahrzeuges an einer Aufla- dungs- bzw. Betankungsvorrichtung mit einem Strom bzw. einer Energie, Daten zur Strom- bzw. Energiezusammensetzung des Stroms bzw. der Energie von der Aufladungs- bzw. Betankungsvorrichtung zu empfangen und in der Messeinheit zu speichern.

DE 10 2013 012 999 A1 betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Auswerteeinrichtung, die zum Erfassen des Kraftstoffverbrauchs und zum Berechnen des bei der Verbrennung des Kraftstoffs entstehenden C02-Ausstoßes und zum Anzeigen des C02-Ausstoßes auf einer Anzeigeeinrichtung ausgebildet ist. Dabei wird zwischen zwei getrennten Tanks umgeschaltet und der Durchfluss pro Tank ermittelt.

DE 10 2008 041 396 A1 zeigt, eine Energieversorgungseinrichtung des Fahrzeugs zu überwachen. Dabei kann eine Durchflussmenge eines Treibstoffes erfasst und für eine Bestimmung des CO2-Ausstoßes herangezogen werden. Da der CO2- Austoß ggf. von der Art des Treibstoffes abhängt, ist es vorgesehen, einen Sensor zur Erfassung der jeweiligen Treibstoffart und/oder der Treibstoffqualität im Tankvorzusehen. In Abhängigkeit von einer bei einer Verbrennung eines vorgegebenen Mengenäquivalents eines jeweiligen Treibstoffs entstehenden CO2 Menge kann ein CO2-Ausstoß aus einer jeweiligen Durchflussmenge bestimmt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Diskrepanz zwischen dem WLTP-Verbrauch und dem realen Verbrauch im Fährbetrieb dadurch aufzulösen, dass eine definierte Menge eFuels getankt werden muss.

Das kann jede fünfte oder jede zehnte Tankfüllung entsprechend des Fahrverhaltens des Fahrers bedeuten und muss flexibel an die zunehmend strengeren Regularien anpassbar sein.

Beschreibung der Erfindung

Die Aufgabe wird gelöst mit einem System aus einer Tankstelle und einem Fahrzeug, das flüssigen Kraftstoff und/oder elektrischen Strom aufnimmt, wobei ein Fahrzeugmonitorsystem im Fahrzeug vorhanden ist, das mindestens Parameter der Aufnahme von flüssigen Kraftstoffen dokumentiert, wobei fahrzeugseitig eine Sensorik oder Datenerfassung vorhanden ist, die in der Lage ist unterschiedliche Kraftstoffe und/oder Stromquellen zu erkennen und die Information im Fahrzeugmonitorsystem zu hinterlegen.

Dieses System ist auch ein geeigneter Zwischenschritt, um die Bestandsfahrzeuge an der CO2-Reduzierung angemessen zu beteiligen, auch wenn die Grenze für CO2- Emissionen zunehmend verschärft wird, bis hin zum ausschließlichen Betanken mit eFuels, wodurch dann die PHEV klimaneutral wären und im innerstädtischen Betrieb für definierte Fahrstrecken auch emissionsfrei betrieben werden können. Das System ermöglicht auch Langstreckenfahrten mit einem PHEV bei protokolliertem, niedrigem CO2-Ausstoß durch alternative Kraftstoffe. In einer einfachen Ausführungsform besteht die fahrzeugseitige Sensorik aus einer mechanischen Erkennung, oder einem magnetischen Sensor oder einem elektrischen Sensor. In dieser Ausführungsform muss das Fahrzeug nur geringfügig aufgerüstet werden.

Auch auf Seite der Tankstelle ist nur eine geringe Modifikation vorgesehen, wobei eine Zapfpistole vorhanden ist, die so aufgebaut ist, dass sie die fahrzeugseitige Sensorik auslöst.

Ein Beispiel ist eine Zapfpistole, die Magnete enthält und ein magnetischer Sensor im Tankstutzen damit betätigt.

Ein weiteres Beispiel ist eine einfache Nutzung eines Barcodes auf der Zapfpistole und der Auslösung durch eine Optik fahrzeugseitig.

In der einfachen Ausführungsform werden die fahrzeugseitigen Daten der Sensorik sowie Daten einer Füllstandsanzeige der Tankanlage des Fahrzeugs an das Fahrzeugmonitorsystem übermittelt.

Eine weitere Ausführungsform ist so aufgebaut, dass die Tankstelle und das Fahrzeug jeweils ein Bluetooth-Modul oder eine andere Luftschnittstelle aufweisen, die zum Austausch von Daten zwischen Tankstelle und Fahrzeug dient.

Die Daten des fahrzeugseitigen Bluetooth Moduls oder der Luftschnittstelle werden an das Fahrzeugmonitorsystem gegeben.

Auch eine Kombination mit den zusätzlichen Daten der Sensorik im Fahrzeugmonitorsystem ist vorteilhaft.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Tankstelle und das Fahrzeug über ein elektrisches Ladekabel und eine elektrische Ladeeinheit miteinander verbunden.

Die Aufgabe wird zudem gelöst mit einem Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugmonitorsystems zur Optimierung des CO2-Fußabdruckes eines Hybridfahrzeugs, das mindestens Parameter der Aufnahme von flüssigen Kraftstoffen dokumentiert, wobei fahrzeugseitige Sensordaten und/oder Daten über eine Schnittstelle zu einer Tankstelle verarbeitet werden.

Die Parameter sind beispielsweise Kraftstofftyp, die getankte Menge, CO2- Äquivalentinformationen, Energiedichte, Tankzeit-punkt, Kosten.

Das Verfahren stellt die im Fahrzeugmonitorsystem gespeicherten und verarbeiteten Daten dem Fahrer über einen Monitor oder einen Smartphone-App zur Verfügung.

Das Verfahren verwendet die im Fahrzeugmonitorsystem gespeicherten und verarbeiteten Daten im Fahrzeug für Empfehlungen an den Fahrer oder Anweisungen an den Fahrer.

Beschreibung der Figuren

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Systems, Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Systems, Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Systems.

Um den positiven Beitrag der e-Fuels in der Gesamtbilanz eines PHEV zu dokumentieren muss das Fahrzeug in der Lage sein, das Betanken von herkömmlichen Kraftstoffen und von eFuels zu unterscheiden, um daraus den aktuellen äquivalente CO2-Ausstoß zu berechnen und beispielsweise für den Fahrer die Notwendigkeit des Betankens von eFuels anzuzeigen.

In einer ersten Ausführungsform des Systems wird eine einfache Sensorik im Fahrzeug verwendet. Figur 1 zeigt ein System 1 bestehend aus einem Fahrzeug 3 und einer Zapfsäule 2. Die Zapfsäule 2 weist eine Zapfpistole 6 auf, die für das Einstecken in einen Tankstutzen 7 einer Tankanlage 4 des Fahrzeugs 3 geeignet ist. Der Tankstutzen 7 des Fahrzeugs 3 ist mit der Tankanlage 4 des Fahrzeugs und verbunden weist auf seiner Innenseite oder Außenseite eine Sensorik 8 auf. Beispielsweise kann die Zapfpistole 6 Magnete aufweisen, die von einem Magnetsensor innerhalb des Tankstutzens 7 erkannt werden können. Um die Toleranz einer Erkennung zu erhöhen, ist eine ringförmige Anordnung der Magnete an der Zapfpistole 6 vorteilhaft. Es ist auch eine rein mechanische Lösung denkbar, in der die Zapfpistole 6 eine Nase oder einen Stift aufweist, der mechanisch im Tankstutzen in einer Ausnehmung oder in einer Nut eingeführt werden muss. Dadurch kann ein einfacher Schalter betätigt werden, der in diesem Fall die Sensorik 8 darstellt.

Die Zapfpistole 6 der Tankstelle ist so ausgelegt, dass die Sensorik 8 im Fahrzeug das Betanken mit eFuels erkennt. Die Sensorikdaten werden über einen Leitung 8a an ein Steuergerät 5 ausgegeben.

Die interne Tankanzeige zur Ermittlung der Kraftstoffmenge der Tankanlage 4 wird zur Feststellung der Menge des getankten eFuels herangezogen und über mittelt die Daten üb einen Verbindung 4a ebenfalls an das Steuergerät 5. Das Steuereinheit 5 erhält das Sensorsignal der Sensorik 8, sowie den Füllstand der Tankanlage 4 als Eingangsdaten und verarbeitet die Daten. Die Steuereinheit 5 kann eine getrennte Steuereinheit sein oder in einem Fahrzeugmonitorsystem 20 integriert vorliegen.

Ein weitere Ausführungsform nutzt einen Barcode, der auf der Zapfpistole angebracht ist. Führt man die Zapfpistole in den Tank des Fahrzeugs ein, kann ein optische Scanner in der Öffnung der Tankklappe den Code einlesen. Der Sensor ist dann wieder mit dem Steuergerät 5 verbunden.

Eine einfache alternative Ausführung für die Sensorik 8 benutzt eine Nahfeld-Kommunikation wie RFID, so dass keine aktiven Komponenten an der Zapfpistole angebracht werden müssen. Die Menge des getankten Treibstoffs wird in diesem Fall am einfachsten aus der Füllstandsanzeige des Fahrzeugs ermittelt, was einer Lösung wie in Figur 1 dargestellt entspricht. Ein alternatives System basiert auf den Austausch von Daten zwischen der Zapfsäule und im Fahrzeug, die über eine Schnittstelle erfolgen muss.

Bekannt sind solche Schnittstellen aus dem Betanken von elektrischen Fahrzeugen als ISO-IEC 15118 Schnittstelle, oder DINSpec 70121 oder SAE J2547 oder ähnlichem. Hierzu muss das Fahrzeug 3 aber über ein Ladekabel 11 mit einer Zapfsäule 9 verbunden sein. Über ein angepasstes Protokoll kann dann die Information zur eFuel Betankung, sowie weitere Daten und Parameter zusätzlich übermittelt werden. Dazu ist wie in Figur 22 gezeigt an der Tanksäule eine Schnittstelle 9 vorhanden, die mit einer Schnittstelle 10 des Fahrzeugs 3 über ein Ladekabel 11 verbunden ist. Die Schnittstelle 10 im Fahrzeug ist mit dem Steuergerät 5 verbunden. An der Zapfpistole 6, sowie am Tankstutzen 7 des Fahrzeugs 3 sind keine weiteren Vorkehrungen zu treffen.

Aktuell wird Strom mit 0g CO2/kWh in der Gesamtbilanz der Betankungen berücksichtigt. Wenn man in Zukunft beabsichtigt die elektrische Energie ebenfalls in einer Well toTank-Betrachtung zu berücksichtigen, kann man das System auch für ein Nachladen an Ladesäulen umsetzen und die elektrische Energie mit dem entsprechenden CO2 Äquivalent im Fahrzeugmonitorsystem 20 protokollieren.

Möchte man von elektrischen Ladeschnittstellen unabhängig Information übermittelt muss eine andere Schnittstelle, eine Luftschnittstelle, gewählt werden. Ein Beispiel ist in der Figur 3 dargestellt. Dazu wird eine Funkschnittstelle 12 an der Zapfsäule angebracht, die mit einer Funkschnittstelle 13 im Fahrzeug Verbindung herstellen kann. Eine Möglichkeit bestünde in der Verwendung einer Bluetooth- Schnittstelle.

Vor der Betankung muss der Fahrer sich Authentifizieren, damit der Kraftstoff über die Zapfpistole 6 freigegeben wird.

Bei der Betankung werden Meta-Informationen zum Kraftstoff an das Fahrzeug übermittelt. Diese Meta-Informationen beinhalten beispielsweise Kraftstofftyp, die getankte Menge, CO2 Äquivalentinformationen, Energiedichte, Tankzeitpunkt, usw.

Wie in der Figur 3 auch dargestellt kann eine Datenübertragung über eine Luftschnittstelle und die beiden Schnittstellen 12, 13 auch mit einer Sensorik wie in der ersten Ausführungsform kombiniert sein. Die Sensorik kann zur Authentifizierung des Fahrzeuges verwendet werden.

In den bisher beschriebenen Beispielen erfolgt die Datenübertragung von der Zapfsäule in Richtung des Fahrzeugs.

In einer weiteren Ausbaustufe können auch Daten vom Fahrzeug an die Zapfsäule übermittelt werden. Hier ist primär daran zu denken, dass das Fahrzeug, bzw. Fahrzeugmonitorsystem 20 festgestellt hat, dass eine Betankung mit einem eFuel Kraftstoff notwendig wird. Der Datenaustausch vom Fahrzeug 3 an die Zapfsäule 2 fordert somit eFuel an und kann so vor einer Falschbetankung schützen.

Auch eine automatische Abrechnung der Tankkosten über Daten, die das Fahrzeug übermittelt hat, ist möglich.

Die von der Zapfsäule übermittelten Daten werden im Fahrzeugmonitorsystem 20 verarbeitet und für den Fahrer bzw. für die Auslesung der Daten durch Behörden bereitgestellt.

Die Informationen werden in erster Linie für das Fahrzeugmonitorsystem 20 bereitgestellt, damit das CO2 Reduktions-Potential von synthetischen Kraftstoffen berücksichtigt werden kann. Der Fahrer ist so in der Lage, den aus dem WLTP ermittelte spezifische CO2-Emission zu erreichen, indem nach Vorgabe durch den Bordcomputer des Fahrzeugs 3 in geeigneter Weise eFuels nachgetankt wird.

Des Weiteren kann das detailliertere Wissen über den Kraftstoff in der Regelung des Verbrennungsmotor genutzt werden. Das System erlaubt auch eine aktuelle Ausgabe der im Fahrzeugmonitorsystem

20 gespeicherten und verarbeiteten Informationen an den Fahrer. Dazu ist ein Anzeigesystem im Fahrzeug vorgesehen oder die Übermittlung an eine Smartphone App. Damit wird über den Status des CO2 Status informiert und die Auswirkungen von alternativen Kraftstoffen oder Einsatz von elektrischer Energie aufgezeigt. Dem Fahrer können auch gezielt Vorschläge für CO2-Äquivalent günstige Stopps zum Nachladen und Nachtanken unterbreitet werden.

Mit der Bereitstellung der Daten im Fahrzeug und der vorgeschriebenen Funkverbindung des elektronischen Notrufs, ist ein Zugriff auf die Daten durch eine Aufsichtsbehörde ohne weiteres möglich.

Die Vorrichtung und das Verfahren beschränkt sich nicht auf Hybridfahrzeuge. Auch konventionelle Verbrennerfahrzeuge können den CO2 Ausstoß senken, wenn sie mit e-Fuels getankt werden. Und so einen positiven Beitrag leisten Auch bei rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen wird zukünftig die CO2 Belastung durch die Art der Stromerzeugung interessant werden und sollte somit in einer CO2 Monitoring berücksichtigt werden.

In Zukunft wird es einen Unterschied machen, ob man sein Fahrzeug an einer Ladesäule mit Strom aus kalorischen Kraftwerken oder an einer Ladesäule mit Strom aus nachhaltiger Herstellung lädt.