Anlage 5 VO (EG) 2008/692

Überprüfung der Fahrtdynamikbedingungen mit Methode 1 (gleitendes Mittelungsfenster)

1.
EINLEITUNG

Die Methode des gleitenden Mittelungsfensters ermöglicht die Untersuchung der Emissionen im praktischen Fahrbetrieb (real-driving emissions — RDE), die während der Prüfung bei einem vorgegebenen Maßstab auftreten. Die Prüfung ist in Teilabschnitte (Fenster) unterteilt, und mit der anschließenden statistischen Aufbereitung soll festgestellt werden, welche Fenster zur Bewertung der RDE-Leistung des Fahrzeugs geeignet sind. Die „Normalität” der Fenster wird durch einen Vergleich ihrer entfernungsabhängigen CO2-Emissionen(1) mit einer Bezugskurve ermittelt. Die Prüfung ist vollständig durchgeführt, sobald sie eine ausreichende Anzahl normaler Fenster umfasst, die bestimmte Geschwindigkeitsbereiche (Stadt, Landstraße und Autobahn) abdecken.
Schritt 1.
Segmentierung der Daten und Ausschluss der Emissionen bei Kaltstart
Schritt 2.
teilmengen- oder fensterweise Berechnung der Emissionen (Nummer 3.1)
Schritt 3.
Ermittlung der normalen Fenster (Nummer 4)
Schritt 4.
Überprüfung der Prüfung auf Vollständigkeit und Normalität (Nummer 5)
Schritt 5.
Berechnung der Emissionen anhand der normalen Fenster (Nummer 6)

2.
SYMBOLE, PARAMETER UND EINHEITEN

Der Index (i) verweist auf den Zeitabschnitt. Der Index (j) verweist auf das Fenster. Der Index (k) verweist auf die Kategorie (t = total (insgesamt), u = urban (Stadt), r = rural (Landstraße), m = motorway (Autobahn)) oder auf die charakteristische Kurve (characteristic curve — cc) für CO2. Der Index „Gas” verweist auf limitierte Abgasbestandteile (z. B. NOx, CO, P).
Δ—
Differenz
≥—
größer oder gleich
#—
Anzahl
%—
Prozent
≤—
kleiner oder gleich
a1, b1
Koeffizienten der charakteristischen Kurve für CO2
a2, b2
Koeffizienten der charakteristischen Kurve für CO2
dj
je Fenster j zurückgelegte Entfernung [km]
fk
Gewichtungsfaktoren für die Anteile Stadt, Landstraße und Autobahn
h
Abstand der Fenster zur charakteristischen Kurve für CO2 [%]
hj
Abstand des Fensters j zur charakteristischen Kurve für CO2 [%]
hk
Gewichtungsindex für die Anteile Stadt, Landstraße und Autobahn sowie für die gesamte Fahrt
k11, k12
Koeffizienten der Gewichtungsfunktion
k21, k21
Koeffizienten der Gewichtungsfunktion
MCO2,ref
CO2-Bezugsmasse [g]
Mgas
Masse oder Partikelzahl des Abgasbestandteils „Gas” [g] oder [#]
Mgas,j
Masse oder Partikelzahl des Abgasbestandteils „Gas” im Fenster j [g] oder [#]
Mgas,d
entfernungsabhängige Emission für den Abgasbestandteil „Gas” [g/km] oder [Anzahl/km]
Mgas,d,j
entfernungsabhängige Emission für den Abgasbestandteil „Gas” im Fenster j [g/km] oder [Anzahl/km]
Nk
Anzahl der Fenster für die Anteile Stadt, Landstraße und Autobahn
P1, P2, P3
Bezugspunkte
t—
Zeit [s]
t1,j
erste Sekunde des j-ten Mittelungsfensters [s]
t2,j
letzte Sekunde des j-ten Mittelungsfensters [s]
ti
Gesamtdauer in Schritt i [s]
ti,j
Gesamtdauer in Schritt i in Bezug auf Fenster j [s]
tol1
primäre Toleranz für die charakteristische CO2-Kurve eines Fahrzeugs [%]
tol2
sekundäre Toleranz für die charakteristische CO2-Kurve eines Fahrzeugs [%]
tt
Dauer einer Prüfung [s]
v
Fahrzeuggeschwindigkeit [km/h]
v
Durchschnittsgeschwindigkeit in Fenstern [km/h]
vi
tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit im Zeitabschnitt i [km/h]
vj
durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit im Fenster j [km/h]
vP119 kmh
Durchschnittsgeschwindigkeit für die Phase des WLTP-Zyklus mit niedriger Geschwindigkeit
vP256,6 kmh
Durchschnittsgeschwindigkeit für die Phase des WLTP-Zyklus mit hoher Geschwindigkeit
vP392,3 kmh
Durchschnittsgeschwindigkeit für die Phase des WLTP-Zyklus mit sehr hoher Geschwindigkeit
w
Gewichtungsfaktor für Fenster
wj
Gewichtungsfaktor für Fenster j

3.
GLEITENDE MITTELUNGSFENSTER

3.1.
Definition der Mittelungsfenster

Die gemäß Anlage 4 berechneten momentanen Emissionen werden mithilfe einer Methode des gleitenden Mittelungsfensters auf der Grundlage der CO2-Bezugsmasse integriert. Dies geschieht nach folgendem Berechnungsprinzip: Die Emissionsmassen werden nicht für den gesamten Datensatz, sondern für Teildatensätze des gesamten Datensatzes berechnet, wobei die Länge dieser Teildatensätze so festgesetzt wird, dass sie der CO2-Masse entspricht, die das Fahrzeug während des Bezugsfahrzyklus im Labor ausstößt. Die Berechnungen des gleitenden Mittelwerts werden mit einem Zeitinkrement entsprechend der Datenerfassungsfrequenz durchgeführt. Diese zur Ermittlung des Durchschnitts der Emissionen benutzten Teildatensätze werden als Mittelungsfenster bezeichnet. Der unter dieser Nummer beschriebene Rechenweg kann vom letzten Punkt aus (rückwärts) oder vom ersten Punkt aus (vorwärts) durchlaufen werden. Die folgenden Daten werden bei der Berechnung der CO2-Masse, der Emissionen und des Abstands der Mittelungsfenster außer Acht gelassen:

die Überprüfung der Instrumente in regelmäßigen Abständen und/oder nach der Überprüfung der Nullpunktdrift

die Emissionen bei Kaltstart im Sinne von Anlage 4 Nummer 4.4

die Fahrzeuggeschwindigkeit über dem Boden < 1 km/h

jeder Abschnitt der Prüfung, während dessen der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist

Die Masse (bzw. die Partikelzahl) der Emissionen Mgas,j wird durch Berechnung nach der Vorschrift in Anlage 4 durch Integration der momentanen Emissionen in g/s (oder Anzahl/s für P) bestimmt.

Abbildung 1

Abbildung 2

Die Dauer (t2,j– t1,j) des j-ten Mittelungsfensters wird festgelegt durch:MCO2t2,jMCO2t1,jMCO2,ref Dabei gilt: MCO2ti,j ist die CO2-Masse [g], die zwischen dem Beginn der Prüfung und dem Zeitpunkt (ti,j), gemessen wurde. MCO2,ref ist die Hälfte der CO2-Masse [g], die das Fahrzeug während des WLTP-Zyklus (Prüfung Typ 1, einschließlich Kaltstart) ausstößt. t2,j muss so gewählt werden, dassMCO2t2,jΔtMCO2t1,jMCO2,refMCO2t2,jMCO2t1,j Wobei Δt der Datenerfassungszeitraum ist. Die CO2-Massen in den Fenstern werden durch Integration der gemäß Anlage 4 dieses Anhangs errechneten momentanen Emissionen berechnet.

3.2.
Berechnung von Fensteremissionen und Durchschnitten

Die folgenden Werte werden für jedes nach Nummer 3.1 bestimmte Fenster berechnet:

die entfernungsabhängigen Emissionen Mgas,d,j für alle in diesem Anhang angegebenen Schadstoffe

die entfernungsabhängigen CO2-Emissionen MCO2,d,j;

die durchschnittliche Fahrgeschwindigkeit vj

4.
BEWERTUNG VON FENSTERN

4.1.
Einleitung

Die Bezugsbedingungen für die Dynamik des Prüffahrzeugs werden anhand der CO2-Emissionen des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der zum Zeitpunkt der Typgenehmigung gemessenen Durchschnittsgeschwindigkeit dargestellt und als charakteristische Kurve des Fahrzeugs hinsichtlich CO2 bezeichnet. Zur Bestimmung der entfernungsabhängigen CO2-Emissionen wird das Fahrzeug mit den Fahrwiderstandseinstellungen gemäß der UNECE Global Technical Regulation No. 15 — Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure globale technische Regelung Nr. 15 der UNECE — weltweit harmonisierter Prüfzyklus für Personenkraftwagen und leichte Nutzfahrzeuge — WLTP (ECE/TRANS/180/Add.15) geprüft.

4.2.
Bezugspunkte der charakteristischen Kurve für CO2

Die zur Festlegung der Kurve erforderlichen Bezugspunkte P1, P2 und P3 werden wie folgt bestimmt:

4.2.1.
Punkt P1

vP119 kmh (Durchschnittsgeschwindigkeit für die Phase des WLTP-Zyklus mit niedriger Geschwindigkeit) MCO2,d,P1 = CO2-Emissionen des Fahrzeugs während der Phase des WLTP-Zyklus mit niedriger Geschwindigkeit × 1,2 [g/km]

4.2.2.
Punkt P2

4.2.3. vP256,6 kmh (Durchschnittsgeschwindigkeit für die Phase des WLTP-Zyklus mit hoher Geschwindigkeit) MCO2,d,P2 = CO2-Emissionen des Fahrzeugs während der Phase des WLTP-Zyklus mit hoher Geschwindigkeit × 1,1 [g/km]

4.2.4.
Punkt P3

4.2.5. vP392,3 kmh (Durchschnittsgeschwindigkeit für die Phase des WLTP-Zyklus mit sehr hoher Geschwindigkeit) MCO2,d,P3 = CO2-Emissionen des Fahrzeugs während der Phase des WLTP-Zyklus mit sehr hoher Geschwindigkeit × 1,05 [g/km]

4.3.
Festlegung der charakteristischen Kurve für CO2

Die CO2-Emissionen entsprechend der charakteristischen Kurve werden anhand der in Nummer 4.2 definierten Bezugspunkte als Funktion der Durchschnittsgeschwindigkeit unter Verwendung zweier linearer Abschnitte (P1, P2) und (P2, P3) berechnet. Der Abschnitt (P2, P3) wird auf der Achse der Fahrzeuggeschwindigkeit auf 145 km/h begrenzt. Die charakteristische Kurve wird wie folgt durch Gleichungen bestimmt:

    Für den Abschnitt (P1, P2):

    MCO2,d,CCva1vb1

      mit:a1MCO2,d,P2MCO2,d,P1vP2vP1

      und:b1MCO2,d,P1a1vP1

    Für den Abschnitt (P2, P3):

    MCO2,d,CCva2vb2

      mit:a2MCO2,d,P3MCO2,d,P2vP3vP2

      und:b2MCO2,d,P2a2vP2

Abbildung 3

4.4.
Fenster für Stadt, Landstraße und Autobahn

4.4.1. Für Stadt-Fenster sind durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeiten über dem Boden vj unter 45 km/h charakteristisch,

4.4.2. für Landstraßen-Fenster sind durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeiten über dem Boden vj gleich oder größer 45 km/h und unter 80 km/h charakteristisch.

4.4.3. Für Autobahn-Fenster sind durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeiten über dem Boden vj gleich oder größer 80 km/h und unter 145 km/h charakteristisch.

Abbildung 4

5.
NACHPRÜFUNG DER VOLLSTÄNDIGKEIT UND NORMALITÄT DER FAHRT

5.1.
Toleranzen oberhalb und unterhalb der charakteristischen Kurve für CO2

Die primäre Toleranz und die sekundäre Toleranz der charakteristischen Kurve des Fahrzeugs für CO2 sind tol1= 25 % bzw. tol2 = 50 %.

5.2.
Nachprüfung der Prüfung auf Vollständigkeit

Die Prüfung ist abgeschlossen, wenn von der Gesamtzahl der Fenster jeweils wenigstens 15 % Fenster für Stadt, Landstraße und Autobahn sind.

5.3.
Nachprüfung der Prüfung auf Normalität

Die Prüfung ist normal, wenn wenigstens 50 % der Fenster für Stadt, Landstraße und Autobahn innerhalb des für die charakteristische Kurve festgelegten Bereichs der primären Toleranz liegen. Wird die Mindestanforderung von 50 % nicht erfüllt, kann die obere positive Toleranz tol1 in Schritten von 1 % erhöht werden, bis die Vorgabe von 50 % normaler Fenster erreicht ist. Bei der Anwendung dieses Verfahrens darf tol1 niemals 30 % übersteigen.

6.
BERECHNUNG DER EMISSIONEN

6.1.
Berechnung gewichteter entfernungsabhängiger Emissionen

Die Emissionen werden als gewichteter Durchschnitt der entfernungsabhängigen Emissionen der Fenster berechnet, und zwar gesondert für die Kategorien Stadt, Landstraße und Autobahn sowie für die gesamte Fahrt.Mgas,d,kwjMgas,d,jwjku,r,m Der Gewichtungsfaktor wj für jedes Fenster wird wie folgt bestimmt: Wenn ist, MCO2,d,CCvj1tol1100MCO2,d,jMCO2,d,CCvj1tol1100 dann ist wj = 1. Wenn ist,MCO2,d,CCvj1tol1100MCO2,d,jMCO2,d,CCvj1tol2100 dann ist wj = k11hj + k12 Dabei sind k11 = 1/(tol1 – tol2) und k12: tol2/(tol2 – tol1) Wenn ist,MCO2,d,CCvj1tol2100MCO2,d,jMCO2,d,CCvj1tol1100 dann ist wj = k21hj + K22 mit k21 = 1/(tol2 – tol1) und k22 = k21 = tol2/(tol2 – tol1) WennMCO2,d,jvjMCO2,d,CCvj1tol2100 oder ist,MCO2,d,jvjMCO2,d,CCvj1tol2100 dann ist wj = 0. Dabei gilt:hj100MCO2,d,jMCO2,d,CCvjMCO2,d,CCvj

Abbildung 5

6.2.
Berechnung der Gewichtungsindizes

Die Indizes der Strenge werden gesondert für die Kategorien Stadt, Landstraße und Autobahn berechnethk1Nkhjku,r,m sowie für die gesamte Fahrt:htfuhufrhrfmhmfufrfm Dabei sind, fu, fr fm jeweils gleich 0,34, 0,33 und 0,33.

6.3.
Berechnung der Emissionen für die gesamte Fahrt

Anhand der in Nummer 6.1 berechneten gewichteten entfernungsabhängigen Emissionen werden die entfernungsabhängigen Emissionen in [mg/km] für die gesamte Fahrt und jeden gasförmigen Schadstoff wie folgt berechnet:Mgas,d,t1000fuMgas,d,ufrMgas,d,rfmMgas,d,mfufrfm und für die Partikelzahl:MPN,d,tfuMPN,d,ufrMPN,d,rfmMPN,d,mfufrfm Dabei sind, fu, fr fm jeweils gleich 0,34, 0,33 und 0,33.

7.
ZAHLENBEISPIELE

7.1.
Berechnung der Mittelungsfenster

Tabelle 1

Die wichtigsten Vorgaben für die Berechnung

MCO2ref[g]610
Richtung bei der Berechnung der MittelungsfensterVorwärts
Erfassungsfrequenz [Hz]1
Abbildung 6 ist zu entnehmen, wie die Mittelungsfenster auf der Grundlage von Daten festgelegt werden, die bei einer mit einem PEMS durchgeführten Prüfung auf der Straße aufgezeichnet wurden. Im Interesse der Übersichtlichkeit werden im Folgenden nur die ersten 1200 Sekunden der Fahrt wiedergegeben. Die Sekunden 0 bis 43 sowie die Sekunden 81 bis 86 werden wegen Betriebs mit der Fahrzeuggeschwindigkeit Null ausgeschlossen. Das erste Mittelungsfenster beginnt bei t1,1 = 0 s und endet bei Sekunde t2,1 = 524 s (Tabelle 3). In Tabelle 4 sind für das jeweilige Fenster die durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit sowie die integrierten Massen von CO und NOx [g] aufgeführt, die ausgestoßen wurden und den gültigen Daten im Verlauf des ersten Mittelungsfensters entsprechen.MCO2,d,1MCO2,1d1610,2174,977122,61 gkmMCO2,d,1MCO,1d12,254,980,45 gkmMNOx,d,1MNOx,1d13,514,980,71 gkm

Abbildung 6

7.2.
Bewertung von Fenstern

Tabelle 2

Berechnung der Vorgaben für die charakteristische Kurve für CO2

CO2 Niedrige Geschwindigkeit WLTC (P1) [g/km]154
CO2 Hohe Geschwindigkeit WLTC (P2) [g/km]96
CO2 Sehr Hohe Geschwindigkeit WLTC (P3) [g/km]120
Bezugspunkt
P1v P119,0 kmhMCO 2,d,P 1154 gkm
P2v P256,6 kmhMCO 2,d,P 296 gkm
P3v P392,3 kmhMCO 2,d,P 3120 gkm
Die charakteristische Kurve für CO2 ist wie folgt definiert: Für den Abschnitt (P1, P2):MCO2,dva1vb1 dabei gilta19615456,619,05837,61,543 und: b1 = 154 – (– 1,543) × 19,0 = 154 + 29,317 = 183,317 Für den Abschnitt (P2, P3):MCO2,dva2vb2 mita21209692,356,62435,70,672 und: b2 = 96 – 0,672 × 56,6 = 96 – 38,035 = 57,965 Im Folgenden sind Beispiele für die Berechnung der Gewichtungsfaktoren sowie für die Zuordnung der Fenster zu den Kategorien Stadt, Landstraße oder Autobahn wiedergegeben: Für Fenster Nr. 45:MCO2,d,45122,62 gkmv4538,12 kmh Für die charakteristische Kurve:MCO2,d,CCv45a1v45b11,54338,12183,317124,498 gkm Nachprüfung von:MCO2,d,CCvj1tol1100MCO2,d,jMCO2,d,CCvj1tol1100MCO2,d,CCv451tol1100MCO2,d,45MCO2,d,CCv451tol1100 124,498 × (1 – 25/100) ≤ 122,62 ≤ 124,498 × (1 + 25/100) 93,373 ≤ 122,62 ≤ 155,622 Ergibt: w45= 1 Für Fenster Nr. 556:MCO2,d,55672,15gkmv55650,12kmh Für die charakteristische Kurve:MCO2,d,CCv556a1v556b11,54350,12183,317105,982gkm Nachprüfung von:MCO2,d,CCvj1tol2100MCO2,d,jMCO2,d,CCvj1tol1100MCO2,d,CCv5561tol2100MCO2,d,556MCO2,d,CCv5561tol1100 105,982 × (1 – 50/100) ≤ 72,15 ≤ 105,982 × (1 + 25/100) 52,991 ≤ 72,15 ≤ 79,487 Ergibt:h556100MCO2,d,556MCO2,d,CCv556MCO2,d,CCv55610072,15105,982105,98231,922 w556 = k21h556 + k22 = 0,04 · (– 31,922) + 2 = 0,723 mit k21 = 1/(tol2tol1) = 1/(50 – 25) = 0,04 und k22 = k21 = tol2/(tol2tol1) = 50/(50 – 25) = 2

Tabelle 3

Numerische Emissionsdaten

Fenster [Nr.]

t1,j

[s]

t2,j – Δt

[s]

t2,j

[s]

M CO 2t2,jΔtM CO 2t 1,jM CO 2,ref

[g]

M CO 2t 2,jM CO 2t 1,jM CO 2,ref

[g]

10523524609,06610,22
21523524609,06610,22
4342523524609,06610,22
4443523524609,06610,22
4544523524609,06610,22
4645524525609,68610,86
4746524525609,17610,34
10099563564609,69612,74
200199686687608,44610,01
47447310241025609,84610,60
47547410291030609,80610,49
55655511731174609,96610,59
55755611741175609,09610,08
55855711761177609,09610,59
55955811801181609,79611,23

Tabelle 4

Numerische Emissionsdaten

Fenster [Nr.]t1,j [s]t2,j [s]dj [km]

v j

[km/h]

MCO2,j

[g]

MCO,j

[g]

MNOx,j

[g]

MCO2,d,j

[g/km]

MCO,d,j

[g/km]

MNOx,d,j

[g/km]

MCO2,d,cc(v j)

[g/km]

Fenster (S/L/A)

h

[%]

wj

[%]

105244,9838,12610,222,253,51122,610,450,71124,51STADT– 1,531,00
215244,9838,12610,222,253,51122,610,450,71124,51STADT– 1,531,00
43425244,9838,12610,222,253,51122,610,450,71124,51STADT– 1,531,00
44435244,9838,12610,222,253,51122,610,450,71124,51STADT– 1,531,00
45445244,9838,12610,222,253,51122,620,450,71124,51STADT– 1,511,00
46455254,9938,25610,862,253,52122,360,450,71124,30STADT– 1,571,00
100995645,2541,23612,742,003,68116,770,380,70119,70STADT– 2,451,00
2001996876,1746,32610,012,074,3298,930,340,70111,85LANDSTRASSE– 11,551,00
47447310257,8252,00610,602,054,8278,110,260,62103,10LANDSTRASSE– 24,241,00
47547410307,8751,98610,492,064,8277,570,260,61103,13LANDSTRASSE– 24,791,00
55655511748,4650,12610,592,234,9872,150,260,59105,99LANDSTRASSE– 31,930,72
55755611758,4650,12610,082,234,9872,100,260,59106,00LANDSTRASSE– 31,980,72
55855711778,4650,07610,592,234,9872,130,260,59106,08LANDSTRASSE– 32,000,72
55955811818,4849,93611,232,235,0072,060,260,59106,28LANDSTRASSE– 32,200,71

7.3.
Fenster für Stadt, Landstraße und Autobahn — Vollständigkeit der Fahrt

In diesem Zahlenbeispiel besteht die Fahrt aus 7036 Mittelungsfenstern. In Tabelle 5 ist die Anzahl der Fenster aufgeführt, die entsprechend der in ihnen erreichten Durchschnittsfahrzeuggeschwindigkeit der Kategorie Stadt, Landstraße oder Autobahn zugeordnet und gemäß ihrem Abstand von der charakteristischen Kurve in CO2-Bereiche aufgeteilt wurden. Die Fahrt ist abgeschlossen, da von der Gesamtzahl der Fenster jeweils wenigstens 15 % Fenster für Stadt, Landstraße und Autobahn sind. Die Fahrt wird als normal eingestuft, da wenigstens 50 % der Fenster für Stadt, Landstraße und Autobahn innerhalb des für die charakteristische Kurve festgelegten Bereichs der primären Toleranzen liegen.

Tabelle 5

Überprüfung der Vollständigkeit und Normalität der Fahrt

Alle FensterNormale Fenster
FahrbedingungenAnzahlFenster in %
Stadt19091909 / 7036 × 100 = 27,1 > 15
Landstraße20112011 / 7036 × 100 = 28,6 > 15
Autobahn31163116 / 7036 × 100 = 44,3 > 15
Insgesamt1909 + 2011 + 3116 = 7036
Stadt15141514 / 1909 × 100 = 79,3 > 50
Landstraße13951395 / 2011 × 100 = 69,4 > 50
Autobahn27082708 / 3116 × 100 = 86,9 > 50
Insgesamt1514 + 1395 + 2708 = 5617

Fußnote(n):

(1)

Bei Hybridfahrzeugen wird der Gesamtenergieverbrauch in CO2 umgerechnet. Die Regeln für diese Umrechnung werden in einem zweiten Schritt eingeführt.

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Tipp: Verwenden Sie die Pfeiltasten der Tastatur zur Navigation zwischen Normen.