AT518850A1 - Verfahren zur simulationsbasierten Analyse eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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AT518850A1 ATA50628/2016A AT506282016A AT518850A1 AT 518850 A1 AT518850 A1 AT 518850A1 AT 506282016 A AT506282016 A AT 506282016A AT 518850 A1 AT518850 A1 AT 518850A1
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Abstract

Verfahren zur simulationsbasierten Analyse und/oder Optimierung eines Kraftfahrzeugs (1), das folgende Arbeitsschritte aufweist: - Simulieren eines Fahrbetriebs eines Kraftfahrzeugs (1) auf Grundlage eines Modells (M) mit wenigstens einer Stellgröße zur Gewinnung von Werten wenigstens einer simulierten Größe, welche geeignet ist, ein Gesamtfahrzeugverhalten, insbesondere eine Fahrbarkeit, des Kraftfahrzeugs (1) zu charakterisieren, wobei das Modell (M) wenigstens ein Teilmodell aufweist, und wobei das wenigstens eine Teilmodell auf einer Funktion basiert und vorzugsweise den Betrieb wenigstens einer Komponente, insbesondere einer Brennkraftmaschine, des Kraftfahrzeugs (1) charakterisiert; - Ermitteln eines Fahrbetriebszustands-Parameters, welcher in Bezug auf einen oder mehrere Werte wenigstens einer simulierten Größe und/oder wenigstens einer Stellgröße definiert ist und geeignet ist, wenigstens einen Fahrbetriebszustand, insbesondere einen Fahrzustand, des Kraftfahrzeugs (1) zu charakterisieren; und - Ausgeben der Werte der wenigstens einen simulierten Größe, geeignet zum Charakterisieren des Gesamtfahrzeugverhaltens, im Zusammenhang mit dem jeweils zugehörigen Fahrbetriebszustands-Parameter.

Description

Zusammenfassung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur simulationsbasierten Analyse und/oder Optimierung 5 eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise folgende Arbeitsschritte aufweisend:
Simulieren eines Fährbetriebs des Kraftfahrzeugs auf der Grundlage eines Modells mit wenigstens einer Stell-Größe zur Gewinnung von Werten wenigstens einer simulierten Größe, welche geeignet ist, ein Gesamtfahrzeugverhalten, insbesondere eine Fahrbarkeit, des Kraftfahrzeugs zu charakterisieren, wobei das Modell wenigstens ein
Teilmodell aufweist und wobei das wenigstens eine Teilmodell auf einer Funktion basiert und vorzugsweise den Betrieb wenigstens einer Komponente, insbesondere einer Brennkraftmaschine, des Kraftfahrzeugs charakterisiert;
Ermitteln eines Fahrbetriebszustands-Parameters, welcher in Bezug auf einen oder mehrere Werte wenigstens einer simulierten Größe und/oder wenigstens einer Stell15 Größe definiert ist und geeignet ist, wenigstens einen Fahrbetriebszustand, insbesondere einen Fahrzustand, des Kraftfahrzeugs zu charakterisieren; und
- Ausgeben der Werte der wenigstens einen simulierten Größe, geeignet zum Charakterisieren des Gesamtfahrzeugverhaltens, im Zusammenhang mit dem jeweils zugehörigen Fahrbetriebszustands-Parameter.
(Fig. 1)
1/64
AVL List GmbH
12. Juli 2016 PP30714AT
Verfahren zur simulationsbasierten Analyse eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur simulationsbasierten Analyse und/oder Optimierung eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Fährbetrieb des Kraftfahrzeugs auf der Grundlage eines Modells simuliert wird ein Fahrbetriebszustands-Parameter ermittelt wird, welcher in Bezug auf einen oder mehrere Werte wenigstens einer simulierten Größe und/oder wenigstens einer
Stell-Größe definiert ist und geeignet ist, wenigstens einen Fahrbetriebszustand, insbesondere einen Fahrzustand, des Kraftfahrzeugs zu charakterisieren.
Eine zunehmende Anzahl von Stell- bzw. Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen, die erhöhten Anforderungen der Kunden an das Fahrverhalten eines Kraftfahrzeugs sowie des io Gesetzgebers an Emission und Verbrauch von Kraftfahrzeugen erhöhen den
Kalibrierungsaufwand für Kraftfahrzeuge erheblich.
Insbesondere die Auslegung eines Motors, zum Beispiel einer Brennkraftmaschine, und die
Bedatung seiner Steuerung sind aufwändig und können eigentlich erst dann in Bezug auf 15 Kriterien wie Fahrverhalten, Emission und Verbrauch optimiert werden, wenn das
Kraftfahrzeug als Prototyp vorhanden ist. Gleichzeitig nimmt der Druck auf die Autohersteller, die Entwicklungszeiten für neue Kraftfahrzeuge zu verkürzen aufgrund technischer Neuerungen und kürzerer Produktzyklen zu.
Um beiden entgegen gerichteten Entwicklungen gerecht zu werden, sind verbesserte
Entwicklungsmethoden notwendig, die es ermöglichen, den Einfluss der Auslegung einzelner
Komponenten auf die Gesamtfahrzeugeigenschaften ausreichend genau vorherzusagen.
2/64
Aus dem Dokument EP 0 846 945 B1 ist ein Verfahren zur Analyse des Fahrverhaltens von Kraftfahrzeugen mit folgenden Schritten bekannt:
Erstellen eines Simulationsmodells für ein Fahrzeug zur Abbildung des Fahrzeugs auf einem dynamischen Prüfstand;
- Durchführung von Messungen am Prüfstand zur Gewinnung von Messgrößen über das
Fahrverhalten des simulierten Fahrzeugs;
laufende Überprüfung, ob vorbestimmte Triggerbedingungen, d.h. Konstellation von Messgrößen, erfüllt sind, die vorbestimmten Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs entsprechen;
io - nur dann, wenn eine der Triggerbedingungen erfüllt ist, Berechnen mindestens einer Bewertungsgröße, die die Fahrbarkeit des Fahrzeugs ausdrückt, aus einer oder mehreren Messgrößen aufgrund einer vorbestimmten, von der Trägerbedingung abhängigen Funktion;
Ausgeben der Bewertungsgröße.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren und ein entsprechendes System zur simulationsbasierten Analyse und/oder Optimierung eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein solches Verfahren und System bereitzustellen, welches einen automatisierten Optimierungsablauf ausführen kann.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 und das System nach Anspruch 18 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen beansprucht. Der Wortlaut der Ansprüche wird hiermit zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur simulationsbasierten Analyse und/oder Optimierung eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise folgende Arbeitsschritte aufweisend:
Simulieren eines Fährbetriebs des Kraftfahrzeugs auf der Grundlage eines Modells mit wenigstens einer Stell-Größe zur Gewinnung von Werten wenigstens einer simulierten
Größe, welche geeignet ist, ein Gesamtfahrzeugverhalten, insbesondere eine Fahrbarkeit, des Kraftfahrzeugs zu charakterisieren, wobei das Modell wenigstens ein Teilmodell aufweist und wobei das wenigstens eine Teilmodell auf einer Funktion basiert
3/64 und vorzugsweise den Betrieb wenigstens einer Komponente, insbesondere einer Brennkraftmaschine, des Kraftfahrzeugs charakterisiert;
Ermitteln eines Fahrbetriebszustands-Parameters, welcher in Bezug auf einen oder mehrere Werte wenigstens einer simulierten Größe und/oder wenigstens einer Stell5 Größe definiert ist und geeignet ist, wenigstens einen Fahrbetriebszustand, insbesondere einen Fahrzustand, des Kraftfahrzeugs zu charakterisieren; und
- Ausgeben der Werte der wenigstens einen simulierten Größe, geeignet zum Charakterisieren des Gesamtfahrzeugverhaltens, im Zusammenhang mit dem jeweils zugehörigen Fahrbetriebszustands-Parameter.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein System zur simulationsbasierten Analyse und/oder Optimierung eines Kraftfahrzeugs, welches eingerichtet ist, ein Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung auszuführen und/oder aufweist:
- Mittel, eingerichtet zum Simulieren eines Fährbetriebs des Kraftfahrzeugs auf der
Grundlage eines Modells mit wenigstens einer Stell-Größe zur Gewinnung von Werten wenigstens einer simulierten Größe, welche geeignet ist, ein Gesamtfahrzeugverhalten, insbesondere eine Fahrbarkeit, des Kraftfahrzeugs zu charakterisieren, wobei das Modell wenigstens ein Teilmodell aufweist und wobei das wenigstens eine Teilmodell auf einer
Funktion basiert und vorzugsweise den Betrieb wenigstens einer Komponente, insbesondere einer Brennkraftmaschine, des Kraftfahrzeugs charakterisiert; und Mittel, eingerichtet zum Ermitteln eines Fahrbetriebszustands-Parameters, welcher durch Werte wenigstens einer simulierten Größe und/oder wenigstens einer Stell-Größe definiert ist und geeignet ist, wenigstens einen Fahrbetriebszustand, insbesondere einen
Fahrzustand, des Kraftfahrzeugs zu charakterisieren; und
Mittel, eingerichtet zum Ausgeben der Werte der wenigstens einen simulierten Größe, geeignet zum Charakterisieren des Gesamtfahrzeugverhaltens, im Zusammenhang mit dem jeweils zugehörigen Fahrbetriebszustands-Parameter.
Vorzugsweise sind die Mittel einem ersten und einem zweiten Modul zugeordnet, welche über eine erste Datenschnittstelle verbunden sind.
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Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Computerprogramm und ein Computer-lesbares Medium.
Die nachfolgend beschriebenen Merkmale und Vorteile der vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts der Erfindung gelten entsprechend auch für die vorteilhaften Ausgestaltungen des zweiten Aspekts und der weiteren Aspekte der Erfindung und umgekehrt. Die vorteilhaften Ausgestaltungen können dabei beliebig miteinander kombiniert werden, wenn dies nicht ausschließlich ausgeschlossen ist.
Eine Größe im Sinne der Erfindung ist eine Variable einer Simulation, welche insbesondere wenigstens eine Stell- bzw. Eingangsgröße und wenigstens eine simulierte „Messgröße“ bzw. Ausgangsgröße aufweist. Vorzugsweise ist eine Größe eine physikalische Größe.
Eine Bedingung im Sinne der Erfindung ist eine oder mehrere Konstellationen von Werten mehrerer Größen und/oder ein Verlauf von Werten einer oder mehrerer Größen.
Ein Modell im Sinne der Erfindung ist ein, insbesondere vereinfachtes, Abbild der Wirklichkeit. Ein solches Modell kann hierbei ein Kennfeld-basiertes Modell und/oder ein Funktionsbasiertes Modell aufweisen, insbesondere als Teilmodelle. Bei einer Simulation mit einem
Kennfeld-basierten Modell ist ein Kennfeld hinterlegt, welches Werten einer Eingangsgröße Werte einer Ausgangsgröße zuordnet. Bei einer Simulation mittels eines Funktions-basierten Modells ist eine Funktion mit Parametern bzw. Koeffizienten und Variablen hinterlegt, welche Werten von Eingangsgrößen Werte von Ausgangsgrößen zuordnen.
Ein Parameter einer Funktion im Sinne der Erfindung ist eine sogenannte Formvariable, welche für den gerade betrachteten Fall konstant ist, für den nächsten Fall aber variiert werden kann. Dabei ist ein Parameter ein einzelner Wert oder eine einzelne Funktion und kann insbesondere einen Koeffizienten darstellen.
Ausgeben im Sinne der Erfindung ist ein Bereitstellen zur Weiterverarbeitung, insbesondere in dem Verfahren oder in einem anderen Verfahren, oder eine Wiedergabe durch eine Benutzerschnittstelle.
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Ein Gesamtfahrzeugverhalten im Sinne der Erfindung ist wenigstens eine Eigenschaft des Fahrzeugs in Bewegung bzw. im Fährbetrieb, insbesondere ausgewählt aus der nachfolgenden Gruppe: Funktion der Assistenzsysteme, Sicherheitsgefühl, Fahrkomfort, Agilität, Fahrbarkeit/Driveability, Emission, Effizienz, NVH-Komfort, Drehfreudigkeit des
Kraftfahrzeugs/in Bezug auf das Kraftfahrzeug, insbesondere im ganzheitlichen Kontext.
Fahrbarkeit im Sinne der Erfindung ist ein Verhalten eines Kraftfahrzeugs in transienten Betriebszuständen, welches durch eine Aktion eines Fahrers oder Fahrerassistenzsystems bewirkt wird.
Ein Fahrbetriebszustand im Sinne der Erfindung charakterisiert den Betrieb eines Kraftfahrzeugs zu einem Zeitpunkt oder über eine Zeitdauer und kann in einfacher Form ein Fahrzustand sein. Insbesondere ist ein Fahrbetriebszustand ein Gesamtbetriebszustand des Fahrzeugs, welcher den Fahrzustand sowie den Betriebszustand der für den Vortrieb benutzten Aggregate und Nebenaggregate des Fahrzeugs charakterisiert.
Ein Betriebszustand im Sinne der Erfindung ist jede Betriebsmöglichkeit einer Vorrichtung. Im Beispiel einer Brennkraftmaschine bedeutet Betriebszustand vorzugsweise sowohl ein Betrieb der Brennkraftmaschine in einem stationären Zustand, d.h. beispielsweise der Betrieb im Leerlauf oder der Betrieb im Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit und konstanter Last, als auch ein Betrieb in einem stationären bzw. transienten Zustand, d.h. beispielsweise eine Beschleunigung der Brennkraftmaschine. Ein Betriebszustand ist dabei vorzugsweise sowohl eine Momentaufnahme einer Konstellation von Werten der Größen wie auch alternativ ein zeitlicher Verlauf von Werten der Größen, beispielsweise der Fahrpedalstellung, oder dieser ist alternativ auch durch einen Anfangs- und Endpunkt der Werte von Größen, zum Beispiel durch Geschwindigkeitswerte mit einem vorbestimmten Öffnungsgrad der Drosselklappe, definiert.
Ein Wert im Sinne der Erfindung ist eine Zahl, eine Konstellation von Zahlen oder auch ein
Ausdruck.
Ein Betriebsverhalten im Sinne der Erfindung ist eine Abfolge von Betriebszuständen.
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Ein Fahrzustand im Sinne der Erfindung charakterisiert eine Dynamik eines Kraftfahrzeugs in Bewegung bzw. im Fährbetrieb. Beispiele für Fahrzustände sind vorzugsweise Startvorgang einer Brennkraftmaschine im Fährbetrieb (vKraftfahrzeug > 0), Beschleunigung, Tipin, Tip-out, Verlangsamung, Gangwechsel, Gleiten bei konstanter Geschwindigkeit, Segeln,
Leerlauf im Fährbetrieb (VKraftfahrzeug > 0), Motorstopp im Fährbetrieb (VKraftfahrzeug > 0). Ein Fahrzustand kann auch feiner in Unterfahrzustände untergliedert werden. Im Extremfall wird jeder Kombination von Werten der Größen ein Unterfahrzustand zugeordnet. Bei einem Fahrzustand handelt es sich dabei vorzugsweise um stationäre und transiente bzw. instationäre Zustände des Fährbetriebs, welche den Übergang von einem ersten stationären io Fahrzustand in einen zweiten stationären Fahrzustand bezeichnen.
Eine Effizienz im Sinne der Erfindung ist ein Maß für den Energieaufwand zur Erreichung eines festgelegten Nutzens. Ein Vorgang ist insbesondere effizient, wenn ein bestimmter Nutzen mit minimalem Energieaufwand erreicht wird. Vorzugsweise ist ein Wirkungsgrad wenigstens ein Bestandteil der Effizienz.
Ein Emissionsverhalten im Sinne der Erfindung ist ein Verlauf der Emissionen über eine vorgegebene Zeitdauer bzw. ein Verlauf der Emissionen über eine vorgegebene Strecke, wobei Zeit und Strecke insbesondere über einen Geschwindigkeitsverlauf gekoppelt sind.
Ein Modul im Sinne der Erfindung ist ein Baustein bzw. Bauelement des erfindungsgemäßen Systems. Einzelne Module können als Hardware- und/oder Software technisch realisiert sein und sind über Schnittstellen verbunden.
Ein Mittel im Sinne der Erfindung kann als Hard- und/oder Software technisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem Daten- bzw. Signal-verbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere MikroprozessorEinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme aufweisen. Die CPU kann dazu ausgewählt sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, feste und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann
7/64 derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen im Stande ist, so dass die CPU die Schritte zu solchen Verfahren ausführen kann und damit insbesondere eine Hubkolbenmaschine steuern und/oder überwachen kann.
Ein Kraftfahrzeug im Sinne der Erfindung ist ein durch einen Antrieb betriebenes Fahrzeug. Ein Kraftfahrzeug ist insbesondere ein Landfahrzeug, Wasserfahrzeug oder Luftfahrzeug. Vorzugsweise ist dieses ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bus oder Kraftrad.
Die Erfindung basiert insbesondere auf dem Ansatz, das Gesamtfahrzeugverhalten, insbesondere die Fahrbarkeit des Kraftfahrzeugs, in einer reinen Simulation analysierbar und optimierbar zu machen. Der Fährbetrieb des Kraftfahrzeugs wird hierbei durch ein Modell simuliert, so dass weder Messungen an einem realen Kraftfahrzeug noch an einem Prüfstand ausgeführt werden, um Werte von zu beobachtenden Größen zu erhalten.
is Das Modell, welches das Kraftfahrzeug abbildet, ist hierbei entweder ein vollständig Funktions-basiertes Modell oder weist wenigstens für jene Komponente, welche in einem Verfahrensdurchlauf ausgelegt werden soll, ein Funktions-basiertes Teilmodell auf, welches diese Komponente abbildet. In diesem Fall können weitere Komponenten des Fahrzeugs auch als Kennfeld-basiertes Teilmodell in dem Modell enthalten sein, um die Simulation durchzuführen.
Aussagen über das Gesamtfahrzeugverhalten anhand wenigstens einer simulierten Größe sind hierbei vorzugsweise dann möglich, wenn die Werte der simulierten Größe in Beziehung zu einem Fahrbetriebszustand, insbesondere einem Fahrzustand, des Kraftfahrzeugs gesetzt werden. Daher wird erfindungsgemäß ein Fahrbetriebszustand-Parameter anhand der mittels des Modells simulierten Größen bestimmt.
Wertepaare der simulierten Größen und des jeweiligen Fahrbetriebszustand-Parameters werden daraufhin vorzugsweise ausgegeben, beispielsweise um einem Benutzer über eine
Benutzerschnittstelle angezeigt zu werden oder um einem Modellbildungs-Algorithmus bereitgestellt zu werden, welcher das Modell, insbesondere die Funktions-basierten Bestandteile des Modells verändern, insbesondere weiter optimieren, kann.
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Insbesondere können dadurch gleiche Werte oder Wertekonstellationen von Größen in Abhängigkeit von dem jeweils vorliegenden Fahrbetriebszustands-Parameter unterschiedlich bewertet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Fahrbetriebszustands-Parameter durch wenigstens eine vorgegebene Bedingung in Bezug auf die wenigstens eine Stell-Größe und/oder wenigstens eine simulierte Größe definiert. Das Abprüfen einer Bedingung ermöglicht es insbesondere, Fahrbetriebszustände oder Fahrzustände vorzudefinieren und nur dann einen Fahrbetriebszustands-Parameter auszugeben, wenn ein solcher vordefinierter Fahrbetriebszustand oder Fahrzustand tatsächlich vorliegt. Auch wird in diesem Fall das Verfahren vorzugsweise nur dann fortgesetzt, wenn ein vordefinierter Fahrbetriebszustand oder Fahrzustand vorliegt, insbesondere wird nur in diesem Fall ein Bewertungs-Parameter berechnet. Hierdurch kann die belegte Speicherkapazität und Rechenkapazität einer Datenverarbeitungseinrichtung eingespart werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der Arbeitsschritt des Simulierens für Variationspunkte eines Versuchsplans, insbesondere eines statistischen Versuchsplans, welche die Werte der Eingangsgrößen bzw. Stell-Größen des Modells vorgeben. Die Anwendung eines statistischen Versuchsplans, welcher anhand von bekannten mathematischen Methoden erzeugt werden kann, ermöglicht eine wesentliche Reduzierung der Anzahl an Variationspunkten, welche für eine Simulation des Fährbetriebs des Kraftfahrzeugs nötig sind, insbesondere in Bezug auf eine sogenannte Rastervermessung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Verfahren des Weiteren folgende Arbeitsschritte auf:
Ermitteln eines Werts wenigstens eines Bewertungs-Parameters, der das Gesamtfahrzeugverhalten des Kraftfahrzeugs angibt, auf der Grundlage einer Zuordnungsvorschrift, insbesondere einer Funktion, in Abhängigkeit der wenigstens einen ausgegebenen simulierten Größe und des Fahrbetriebszustands-Parameters; und
Ausgeben des Werts des wenigstens einen Bewertungs-Parameters.
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Entsprechend weist in einer vorteilhaften Ausgestaltung das erfindungsgemäße System auf: Mittel, eingerichtet zum Ermitteln wenigstens eines Bewertungs-Parameters, der das Gesamtfahrzeugverhalten des Kraftfahrzeugs angibt, auf der Grundlage einer Zuordnungsvorschrift, insbesondere einer Funktion, in Abhängigkeit der wenigstens einen ausgegebenen simulierten Größe und des Fahrbetriebszustands-Parameters und wobei die Mittel zum Ausgeben des Weiteren eingerichtet sind, den wenigstens einen Bewertungs-Parameters auszugeben.
Das Anwenden eines Bewertungs-Algorithmus, welcher von der simulierten Größe und dem
Fahrbetriebszustands-Parameter abhängt, wobei vorzugsweise jeweils der Wert des Fahrbetriebszustands-Parameters betrachtet wird, welcher bei einem Auftreten eines Wertes der wenigstens einen simulierten Größe vorliegt, ermöglicht eine Quantifizierung des Gesamtfahrzeugverhaltens des simulierten Kraftfahrzeugs anhand eines objektivierten Bewertungsmaßstabs, beispielsweise Noten.
Die Zuordnungsvorschrift, welche insbesondere eine Funktion oder eine Zuordnungstabelle sein kann, ordnet hierbei vorzugsweise in Abhängigkeit der simulierten Größe und des Fahrbetriebszustands-Parameters dem Gesamtfahrzeugverhalten einen Wert eines Bewertungs-Parameters zu. Die Zuordnungsvorschrift kann hierbei vorzugsweise auf allgemein anerkannten Zusammenhängen beruhen oder auch auf Abhängigkeiten, welche anhand eines oder vorzugsweise einer Vielzahl von Referenzfahrzeugen aufgestellt wurden. Insbesondere kann die Zuordnungsvorschrift dabei subjektive Empfindungen eines Fahrzeuginsassen berücksichtigen, welche sich aus verschiedenen Konstellationen von simulierter Größe und Fahrbetriebszustands-Parameter ergeben.
Ein wichtiger Gesichtspunkt ist hierbei insbesondere, dass die simulierten Größen in Abhängigkeit von dem Fahrbetriebszustands-Parameter, d.h. insbesondere dem vorliegenden Fahrzustand, unterschiedlich beurteilt werden, um den Bewertungs-Parameter, der das Gesamtfahrzeugverhalten des Fahrzeugs angibt, zu bestimmen. Durch das
Herstellen dieses Zusammenhangs kann eine Aussage darüber getroffen werden, ob die Werte oder ein Verlauf der wenigstens einen zur Bewertung herangezogenen simulierten Größe gut oder schlecht sind.
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Insbesondere dann, wenn für die zu bewertende Eigenschaft des Kraftfahrzeugs im Rahmen des Gesamtfahrzeugverhaltens ein subjektives Empfinden eines Fahrzeuginsassen maßgeblich ist, können auf diese Weise sehr gute Übereinstimmungen zwischen
Beurteilungen durch Versuchspersonen und dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht werden.
Werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und System dagegen Kriterien bewertet, welche nicht vom subjektiven Empfinden eines Fahrzeuginsassen abhängen, ist die
Umwandlung der simulierten Größe in Abhängigkeit von dem Fahrzustands-Parameter in einen objektiven Bewertungs-Parameter relativ einfach. Dies ist zum Beispiel der Fall für die Kriterien Emission und Effizienz.
Für Kriterien, welche dagegen vom subjektiven Empfinden eines Fahrzeuginsassen abhängen, wie zum Beispiel Fahrbarkeit, Sicherheitsgefühl, Fahrkomfort, Agilität, ist es vorzugsweise notwendig, eine Beziehung zwischen den simulierten Größen, den Fahrbetriebszuständen und der Empfindung des jeweiligen Insassen herzustellen. Vorzugsweise ist hierfür eine Trainingsphase für das zweite Modul des Systems vorgesehen, welche dem in der eingangs erwähnten EP 0 846 945 B1 beschriebenen Systemtraining wenigstens im Wesentlichen ähnlich ist.
Bei dem Systemtraining wird in einem ersten Arbeitsschritt ein Fahrzeuginsasse, insbesondere ein Versuchsfahrer, im realen Fahrzeug einem Testbetrieb unterzogen, wobei an sich kein vordefinierter Fahrzyklus eingehalten werden muss. Vorzugsweise entspricht der im Versuch durchgeführte Fahrzyklus im Wesentlichen einem normalen Fährbetrieb. Antriebsbezogene und fahrzeugbezogene Daten werden dabei vorzugsweise als Zeitreihen während des Fährbetriebs aufgezeichnet. Antriebsbezogene Daten sind insbesondere Motordrehzahl, Motordrehmoment, angeforderte Leistung, bei einer Brennkraftmaschine insbesondere Drosselklappen- bzw. Gaspedalstellung, Saugrohrunterdruck,
Kühlmitteltemperatur, Zündzeitpunkt, Einspritzmenge, Lamdawert, Abgasrückführrate und Abgastemperatur. Fahrzeugbezogene Daten sind insbesondere Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeuglängsbeschleunigung, Fahrzeugquerbeschleunigung, Rollen, Wanken, Nicken.
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In einem zweiten Arbeitsschritt werden anhand von zuvor definierten Bedingungen verschiedene Fahrbetriebszustände, insbesondere über die Ausgabe eines Fahrbetriebszustands-Parameters, bekannt.
Beispielsweise kann mit „Tip-in“ ein Fahrzustand als Fahrbetriebszustand definiert werden, bei dem, ausgehend von einem Zustand niedriger Drehzahl und kleiner Last, eine plötzliche Öffnung der Drosselklappe erfolgt. Für jeden zu unterscheidenden Fahrbetriebszustand sind Bedingungen definiert, in diesem Fall für die Messgrößen, bei deren Auftreten auf das Vorliegen des jeweils durch diese Bedingungen definierten Fahrbetriebszustands geschlossen wird.
Die Bedingungen sind hierbei identisch mit jenen Bedingungen, welche später bei dem erfindungsgemäßen Verfahren den Fahrbetriebszustands-Parameter bzw. die Fahrbetriebszustände festlegen.
Bei einer Analyse der aufgezeichneten Messdaten aus Messreihen der Messgrößen kann daher einzelnen Zeitpunkten das Vorliegen eines bestimmten Fahrbetriebszustands zugeordnet werden. Beispielsweise kann auf diese Weise bestimmt werden, zu welchen Zeitpunkten der Versuchsfahrt ein Tip-in im Fahrbetriebszustand Vorgelegen hat. Zu jedem dieser Zeitpunkte wird vorzugsweise auf Basis einer oder mehrerer gemessener Größen ein Bewertungs-Parameter definiert.
Um bei dem Systemtraining den Zusammenhang zwischen dem Bewertungs-Parameter und dem subjektiven Empfinden eines Insassen des Kraftfahrzeugs herzustellen, werden die
Versuchspersonen vorzugsweise über das Gesamtfahrzeugverhalten des Fahrzeugs befragt. Der Bewertungs-Parameter wird vorzugsweise dann in der Weise festgelegt bzw. korreliert, dass er die Bewertung durch die Versuchsperson oder -personen möglichst gut wiedergibt. Hierbei werde Aussagen von mehreren Versuchspersonen über das Gesamtfahrverhalten des Kraftfahrzeugs vorzugsweise mit statistischen Mitteln ausgewertet.
Eine auf diese Weise erhaltene Zuordnungsvorschrift kann vorzugsweise zur Ermittlung des Bewertungs-Parameters eingesetzt werden.
12/64
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Verfahren des Weiteren folgende Arbeitsschritte auf:
Abgleichen der Werte wenigstens einer simulierten Größe für den jeweiligen Fahrbetriebszustands-Parameter oder des Werts des wenigstens einen Bewertungs5 Parameters mit einem vorgegebenen Sollwert-Bereich, insbesondere mit Zielwerten für eine Auslegung des Kraftfahrzeugs; und
Verändern von wenigstens einem Parameter der zur Simulation benutzten Funktion des wenigstens einen Teilmodells auf der Grundlage des Abgleichens, falls die Werte der wenigstens einen simulierten Größe oder der Wert des wenigstens einen Bewertungs10 Parameters außerhalb des Sollwert-Bereichs liegt/liegen, wobei das Verfahren vorzugsweise erneut den Arbeitsschritt des Simulierens des Fährbetriebs ausführt; oder
- Ausgeben eines Werts des wenigstens einen Parameters der zur Simulation benutzten Funktion des wenigstens einen Teilmodells, falls die Werte der wenigstens einen simulierten Größe oder der Wert des wenigstens einen Bewertungs-Parameters innerhalb des Sollwert-Bereichs liegt/liegen.
Entsprechend weist in einer vorteilhaften Ausgestaltung das erfindungsgemäße System auf: Mittel, eingerichtet zum Abgleichen der Werte wenigstens einer simulierten Größe für den jeweiligen Fahrbetriebszustands-Parameter oder des Werts des wenigstens einen
Bewertungs-Parameters mit einem vorgegebenen Sollwert-Bereich, insbesondere mit Zielwerten für eine Auslegung des Kraftfahrzeugs;
Mittel, eingerichtet zum Verändern von wenigstens einem Parameter der zur Simulation benutzten Funktion des wenigstens einen Teilmodells auf der Grundlage des Abgleichens, falls die Werte der wenigstens einen simulierten Größe oder der Wert des wenigstens einen Bewertungs-Parameters außerhalb des Sollwert-Bereichs liegt/liegen, wobei das Verfahren vorzugsweise erneut den Arbeitsschritt des Simulierens des Fährbetriebs ausführt; und
Mittel zum Ausgeben eines Werts des wenigstens einen Parameters der zur Simulation benutzten Funktion des wenigstens einen Teilmodells, falls die Werte der wenigstens
13/64 einen simulierten Größe oder der Wert des wenigstens einen Bewertungs-Parameters innerhalb des Sollwert-Bereichs liegt/liegen.
Diese vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht es, die zum
Simulieren benutzte Funktion bzw. das Teilmodell einer Komponente des Kraftfahrzeugs bezüglich der für das Gesamtfahrzeugverhalten maßgeblichen Kriterien, insbesondere automatisiert, zu optimieren. Hierfür werden die Werte der simulierten Größen unter Berücksichtigung des jeweils vorliegenden Wertes des Fahrbetriebszustands-Parameters mit einem Sollwert-Bereich, welcher beispielsweise anhand eines Referenzfahrzeugs festgelegt wurde, verglichen.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Bewertungs-Parameter, in dem eine objektivierte Bewertung beispielsweise anhand einer Vielzahl von Referenzfahrzeugen bereits enthalten ist, mit einem Sollwert-Bereich für diesen Bewertungs-Parameter verglichen werden. Der jeweilige Sollwert-Bereich gibt hierbei Zielwerte für die Auslegung der wenigstens einen Komponente des Kraftfahrzeugs wieder.
Erreichen die simulierten Ergebnisse noch nicht die gewünschten Zielwerte, so wird die zum Simulieren benutzte Funktion bzw. das Teilmodell der Komponente des Kraftfahrzeugs verändert, insbesondere indem Parameter bzw. Koeffizienten der zum Simulieren benutzten Funktion des wenigstens einen Teilmodells verändert werden. Hierfür werden insbesondere Optimierungs-Algorithmen eingesetzt, wie sie im Stand der Technik bekannt sind.
Vorzugsweise gehen in einem solchen Optimierungs-Algorithmus die Werte der wenigstens einen simulierten Größe in Abhängigkeit des Fahrbetriebszustands-Parameters und/oder die Werte des Bewertungs-Parameters und die Parameter bzw. Koeffizienten der zur Simulation benutzten Funktion als Variablen ein. Die Abhängigkeit der Variablen wird dann durch polynomische Modelle abgebildet und gegebenenfalls durch verschiede Arten von neuronalen Netzwerk-Algorithmen erweitert, insbesondere um Wechselbeziehungen zwischen einzelnen polynomischen Modellen zu berücksichtigen. Vorzugsweise geben diese Modell-Algorithmen nicht nur lokale Modelle, sondern globale Modelle an. Die globalen Modell-Algorithmen beschreiben dann das Verhalten der auszulegenden Komponente über
14/64 den gesamten Betriebsbereich in Abhängigkeit von den Parametern der simulierten Funktion. Vorzugsweise wird anhand dieser globalen Modell-Algorithmen ein (weiterer) Versuchsplan erstellt, welcher Variationspunkte in Bezug auf die Parameter der zum Simulieren benutzten Funktion oder Funktionen angibt.
Anhand dieses Versuchsplans wird dann erneut der Arbeitsschritt des Simulierens des Fährbetriebs ausgeführt und das Verfahren kann in dieser Weise iterativ fortgesetzt werden.
Vorzugsweise können in den zur Optimierung verwendeten Modell-Algorithmus weitere
Randbedingungen als das Kriterium des Gesamtfahrzeugverhaltens eingehen, beispielsweise gesetzliche Sicherheitsvorgaben, zum Beispiel Mindestabstände im Straßenverkehr oder auch gesetzliche Emissionsvorgaben.
Liegen die Werte der simulierten Größen in Abhängigkeit des Fahrbetriebszustands15 Parameters oder der Wert des Bewertungs-Parameters innerhalb des Korridors für die Zielwerte, so wird die zum Simulieren benutzte Funktion des Teilmodells der Fahrzeugkomponente ausgegeben, insbesondere wird hierbei ein Hinweis ausgegeben, dass das Gesamtfahrzeugverhalten des Kraftfahrzeugs mit der zum Simulieren benutzten Funktion die vorgegebenen Zielwerte erfüllt.
Hiernach kann die Komponente des Kraftfahrzeugs, welche durch das funktionsbasierte Teilmodell repräsentiert wird, in der Weise ausgelegt bzw. konstruiert werden, dass der Betrieb der Komponente die zum Simulieren benutzte Funktion wiedergibt.
Die erfindungsgemäße simulationsgestützte Methodik erlaubt es, sehr früh in der Konzeptund Auslegungsphase eines neuen Kraftfahrzeugs, in der noch keine zu testenden Fahrzeugversuchsträger verfügbar sind, gezielt auslegungsrelevante Gesamtfahrzeugeigenschaften ausreichend genau vorherzusagen. Zusätzlich kann durch die Anwendung eines Optimierungs-Algorithmus, insbesondere im Zusammenhang mit einer
Auslegungszielmetrik, d.h. einem Bewertungs-Parameter, ein Hardware-Lastenheft für auslegungsrelevante Kraftfahrzeug- und Motorkomponenten generiert werden. Die erfindungsgemäße simulationsgestützte Methodik kann dabei insbesondere dadurch umgesetzt werden, dass Kennfeld-basierte Modelle, welche normalerweise zur Simulation
15/64 eines Kraftfahrzeugs bzw. dessen Komponenten eingesetzt werden, wenigstens teilweise durch Funktions-basierte Modelle ersetzt werden. Zum Beispiel wird für eine Brennkraftmaschine das aktuell an der Kurbelwelle anliegende Motordrehmoment, welches in einem Kennfeld-basierten Modell normalerweise in jedem Simulationszeitschritt in
Abhängigkeit von Last bzw. Fahrpedalstellung und Motordrehzahl angegeben ist, erfindungsgemäß durch ein entsprechendes Funktions-basiertes Modell wiedergegeben.
Mit einem solchen erfindungsgemäßen Funktions-basierten bzw. parametrischen Drehmomentmodell können die stationären und transienten Drehmomentcharakteristiken einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, über mathematische Funktionen mit wenigen Parametern abgebildet werden. Hierdurch lassen sich insbesondere auch transiente Fahrbetriebszustände des Kraftfahrzeugs, wie Volllastbeschleunigung, Low-end-Torque, Tip-in (positiver Lastwechsel), Tip-out (negativer Lastwechsel), Beschleunigung etc., ausreichend genau simulieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Verändern auf der Grundlage eines Optimierungs-Algorithmus und der wenigstens eine Parameter der zum Simulieren benutzten Funktion in dem Optimierungs-Algorithmus wird als Stell-Größe der Komponente oder des Kraftfahrzeugs, insbesondere einzige Stell-Größe bzw. Größen, behandelt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Verfahren des Weiteren folgenden Arbeitsschritt auf:
Generieren eines weiteren Versuchsplans, welcher Variationspunkte in Bezug auf den wenigstens einen Parameter der zum Simulieren benutzen Funktion aufweist, insbesondere auf der Grundlage eines Optimierungs-Algorithmus, wobei der Arbeitsschritt des Simulierens auf der Grundlage des weiteren Versuchsplans erfolgt.
Entsprechend weist in einer vorteilhaften Ausgestaltung das erfindungsgemäße System auf:
- Mittel, eingerichtet zum Generieren eines weiteren Versuchsplans, welcher
Variationspunkte in Bezug auf den wenigstens einen Parameter der zum Simulieren benutzen Funktion aufweist, insbesondere auf der Grundlage eines Optimierungs15
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Algorithmus, wobei der Arbeitsschritt des Simulierens auf der Grundlage des weiteren Versuchsplans erfolgt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Verfahren des 5 Weiteren folgenden Arbeitsschritt auf:
Definieren eines Lastenhefts für die wenigstens eine Komponente und/oder das Kraftfahrzeug auf der Grundlage der zum Simulieren benutzen Funktion bzw. des Werts deren wenigstens einen Parameters.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Verfahren des
Weiteren folgenden Arbeitsschritt auf:
- Verändern einer Konstruktion und/oder einer Steuerung oder Regelung der Komponente und/oder das Kraftfahrzeug auf der Grundlage der zum Simulieren benutzen Funktion bzw. des Werts deren wenigstens einen Parameters.
Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens beziehen sich insbesondere auf eine Ausführungsform, bei welcher die Komponente eine Antriebsvorrichtung, insbesondere eine Brennkraftmaschine ist. Dementsprechend weist das erfindungsgemäße Verfahren des Weiteren die folgenden vorteilhaften Ausgestaltungen auf:
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Teilmodell ein Drehmomentmodell der Antriebsvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, des Kraftfahrzeugs, wobei das Teilmodell wenigstens eines der folgenden Untermodelle aufweist:
- Volllastmodell, welches auf einer Vollast-Funktion basiert;
Teillastmodell, welches auf einer Teillast-Funktion basiert;
Drehmomentgradientenmodell, welches auf einer Drehmomentgradienten-Funktion basiert; und
Saugmomentmodell, welches auf einer Saugmoment-Funktion basiert.
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Um den Betrieb einer Antriebsvorrichtung vollständig abzubilden, ist es notwendig, die stationäre und transiente Drehmomentcharakteristik abzubilden. Dies wird mittels des Volllastmodells und des Teillastmodells erreicht. Des Weiteren muss der transiente Drehmomentaufbau, zum Beispiel nach einer sprunghaften Änderung der Last bzw.
Fahrpedalstellung, gebildet werden, was durch das Drehmomentgradientenmodell erreicht wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Drehmomentmodell wenigstens das Volllastmodell auf und die Volllast-Funktion beschreibt eine Volllast-Kennlinie durch drei Teilfunktionen:
Volllast-Funktion bei niedriger Drehzahl;
Volllast-Funktion bei mittlerer Drehzahl; und Volllast-Funktion bei maximaler Leistung.
Die Volllast-Kennlinie, insbesondere die Volllast-Kennlinie einer Brennkraftmaschine, ist nicht vollständig differenzierbar sondern weist Knicke auf, so dass diese sich vorzugsweise vollständig vorzugsweise durch Aufteilen in drei verschiedene Funktionsbereiche darstellen lässt. Dies wird erfindungsgemäß durch die Bereiche niedrige Drehzahl, mittlere Drehzahl und maximale Leistung erreicht, wobei bei niedriger Drehzahl und mittlerer Drehzahl die
Volllast-Funktion über das Drehmoment angenähert wird, während vorzugsweise bei maximaler Leistung die Funktion über die Leistungskurve angenähert wird. Die Funktionen für jeden Teilbereich können vorzugsweise durch nur zwei Parameter definiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die
Teillast-Funktion auf der Grundlage der Volllast-Funktion und einer Pedalkennlinien-Funktion berechnet, welche einen Zusammenhang zwischen der Variablen Drehmoment und der Variablen „Pedal- bzw. Drosselklappenstellung“ angibt. Auch diese Funktion kann lediglich über zwei Parameter definiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Pedalkennlinien-Funktion einen ersten Parameter und einen zweiten Parameter auf, welche beide drehzahlabhängig sind und wobei der erste Parameter einen Faktor und der zweite Parameter einen Offset angibt. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Struktur der
18/64
Pedalkennlinien-Funktion, welche den Einsatz in einem Optimierungs-Algorithmus vereinfacht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die
Drehmomentgradienten-Funktion einen linearen und einen kubischen Anteil auf, wobei ein Parameter die Richtung des linearen und des kubischen Anteils angibt. Auch die Drehmomentgradienten-Funktion lässt sich somit ebenfalls mit lediglich drei Parametern beschreiben.
Hierbei ist zu beachten, dass eine geringe Anzahl an Parametern auch eine geringe Anzahl an zu verändernden Variablen in einem polynominalen Modell eines OptimierungsAlgorithmus bedeutet. Auf diese Weise kann schon durch die Modellierung die Zahl von Variationspunkten eines Versuchsplans so gering wie möglich gehalten werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens gibt das wenigstens eine Teilmodell jeweils den stationären und/oder den transienten Betrieb der wenigstens einen Komponente an.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die wenigstens eine Komponente eine Brennkraftmaschine, ein Aufladungssystem, ein Lenkungssystem, ein Antriebsstrang, ein Fahrwerksystem, ein Getriebesystem oder ein Fahrerassistenzsystem.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte des
Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchgeführt, insbesondere durch das System bzw. seine Mittel.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren.
Hierzu zeigt wenigstens teilweise schematisiert:
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Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des Systems gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung;
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des Systems gemäß dem zweiten
5 Aspekt der Erfindung;
Figuren 3 bis 6 eine erfindungsgemäße Unterteilung einer Volllast-Kennlinie einer Brennkraftmaschine in drei Bereiche;
io Figur 7 eine Volllast-Kennlinie mit angelegter Näherungsfunktion;
Figur 8 eine Drehmomentgradienten-Näherungsfunktion;
Figuren 9 und 10 eine Pedalkennlinien-Näherungsfunktion eines Teillast-Modells;
Figur 11 eine Volllast-Kennlinie mit angelegter Teillast-Näherungsfunktion; und
Figur 12 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.
Anhand der Figuren 1 und 12 wird im Folgenden ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems 10 zur simulationsbasierten Analyse und/oder Optimierung eines Kraftfahrzeugs und ein zugehöriges erfindungsgemäßes Verfahren 100 erläutert.
Das erfindungsgemäße System 10 weist hierbei vorzugsweise drei Module 11, 12, 13 auf, welche über Datenschnittstellen zur Datenübertragung jeweils verbunden sind. Insbesondere werden dabei, wie in Fig. 1 durch die Pfeile angedeutet, Daten von dem ersten Modul 11 zu dem zweiten Modul 12 über eine erste Datenschnittstelle 14 übergeben, von dem zweiten Modul 12 zu dem dritten Modul 13 über eine zweite Datenschnittstelle 15 und von dem dritten
Modul 13 wiederum zu dem ersten Modul 11 über eine dritte Datenschnittstelle 16.
In dem ersten Modul 11 ist ein Modell M hinterlegt, mit welchem der Fährbetrieb eines Kraftfahrzeugs 1 simuliert werden kann. Dieses Modell M kann, wie mit dem Pfeil angedeutet,
20/64 über eine Schnittstelle von außen in das Modul 11 eingelesen oder ein-geschrieben werden. Vorzugsweise kann das Modell M aber auch aus dem Modul 11 wieder ausgelesen werden.
Um einen Arbeitsschritt des Simulierens S101 erstmalig auszuführen, ist in dem ersten Modul
11 vorzugsweise ein vorbestimmter Fahrzyklus hinterlegt, welcher eine Abfolge von
Fahrbetriebszuständen für das Kraftfahrzeug 1 darstellt. Dieser Fahrzyklus wird vorzugsweise auf der Grundlage der Erfahrungen von Versuchsingenieuren erstellt und umfasst Lastpunkte, welche erfahrungsgemäß zur Kalibrierung eines Kraftfahrzeugs 1, im vorliegenden Ausführungsbeispiel des Antriebs bzw. der Brennkraftmaschine des io Kraftfahrzeugs 1, benötigt werden.
Zur Simulation des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 verfügt das Modell M über ein Teilmodell. Dieses Teilmodell ist Funktions-basiert, d.h., es wird durch eine Funktion beschrieben, welche Parameter, insbesondere Koeffizienten, und Variablen, insbesondere
Stell-Größen wie beispielsweise die Drehzahl und die Gaspedalstellung, aufweist. Die Funktion gibt hierbei eine Zuordnungsvorschrift wieder, welche einer Konstellation von Werten von Stell-Größen einen Wert einer oder mehrerer simulierter Größen kontinuierlich zuordnet.
Weitere Teilmodelle des Modells M beschreiben die Funktion von weiteren Komponenten des Fahrzeugs. Sollen diese weiteren Komponenten nicht ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Verfahren 100 analysiert oder optimiert werden, so können die weiteren Teilmodelle vorzugsweise Kennfeld-basiert sein, d.h., die diesen Teilmodellen inhärente Zuordnungsvorschrift ist nicht als Funktion, sondern als Kennfeld hinterlegt, welches einer
Konstellation von Werten von Stell-Größen in jedem Simulationszeitschritt diskret einen Wert einer oder mehrerer simulierter Größen zuordnet.
Mit dem Arbeitsschritt des Simulierens S101 werden Werte von simulierten Größen des Modells M erzeugt, indem der vorbestimmte Fahrzyklus mit dem durch das Modell M charakterisierte Fahrzeug 1 ausgeführt wird. Die anfänglichen Werte der Parameter bzw. Koeffizienten der zum Simulieren benutzen Funktion werden hierbei vorzugweise auf der Grundlage von Erfahrungen eines Versuchsingenieurs gewählt. Weiter vorzugsweise können diese auch anfänglich, wie weiter unten in Bezug auf spätere Iterationen ausgeführt, durch
21/64 das dritte Modul 13 vorgegeben werden, vorzugsweise in Form von Variationspunkten einer Versuchsplanung.
Wenigstens eine der simulierten Größen ist hierbei geeignet, insbesondere im
Zusammenspiel mit anderen simulierten Größen, um ein Gesamtfahrzeugverhalten des Fahrzeugs 1 zu charakterisieren bzw. anhand dieser Größe eine Bewertung des Gesamtfahrzeugverhaltens vorzunehmen. Insbesondere umfasst das Gesamtfahrzeugverhalten wenigstens die Fahrbarkeit.
io Die simulierten Größen werden an das zweite Modul 12 weitergereicht. Das zweite Modul 12 ist hierbei in der Lage, die Werte der simulierten Größen auf das Vorliegen einer vorgegebenen Bedingung abzuprüfen S102. Eine solche Bedingung ist insbesondere eine Konstellation der Werte mehrerer simulierter Größen und/oder auch der Verlauf von Werten einer oder mehrerer Größen. Wird eine solche Bedingung erfüllt, so stellt das zweite Modul
12 einen Fahrbetriebszustand fest und ermittelt hierfür einen FahrbetriebszustandsParameter.
Alternativ ist der Fahrbetriebszustands-Parameter auf einen oder mehrere Werte wenigstens einer simulierten Größe oder wenigstens einer Stell-Größe definiert, stellt jedoch keinen separaten Wert dar, sondern ist im Wesentlichen eine Zuordnung von Werten wenigstens einer simulierten Größe, welche das Gesamtfahrzeugverhalten des Fahrzeugs charakterisiert zu den Werten wenigstens einer simulierten Größe und/oder wenigstens einer Stell-Größe, welche den Fahrbetriebszustand charakterisieren.
Zusätzlich zu simulierten Größen können zur Definition des FahrbetriebszustandsParameters auch Stell-Größen des Modells M herangezogen werden. Ein Beispiel hierfür ist die Gaspedal- bzw. Drosselklappenstellung, von deren Wert auf einen Fahrbetriebszustand geschlossen werden kann.
Der Fahrbetriebszustands-Parameter ist hierbei vorzugsweise ein numerischer Wert oder eine Konstellation von numerischen Werten oder auch durch einen Begriff definiert, welcher dem Wert oder den Werten zugeordnet wird.
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Zur Ermittlung des Fahrbetriebszustands-Parameters kann in dem zweiten Modul 12 insbesondere eine Datenbank vorgesehen sein, anhand welcher durch Abgleich von Werten der simulierten und/oder Stell-Größen der momentane Fahrbetriebszustands anhand des Fahrbetriebszustands-Parameters bestimmt werden kann.
Der Datenaustausch zwischen dem ersten Modul 11 und dem zweiten Modul 12 findet hierbei vorzugsweise über die erste Schnittstelle 14 statt, welche Software- und/oder hardwaremäßig ausgebildet sein kann.
io In den vorliegenden Ausführungsbeispielen werden die Werte der wenigstens einen simulierten Größe, welche das Gesamtfahrzeugverhalten charakterisiert im Zusammenhang mit dem jeweils vorliegenden Fahrbetriebszustands-Parameter ausgegeben. Vorzugsweise werden die Werte hierbei direkt an ein drittes Modul 13 ausgegeben, welches insbesondere zur Anwendung eines Optimierungs-Algorithmus auf die beim Simulieren ermittelten
Ergebnisse dient.
Weiter vorzugsweise werden die Werte an einen Bewertungs-Algorithmus innerhalb des zweiten Moduls 12 ausgegeben, mit welchem die für das Kraftfahrzeug 1 ermittelten simulierten Größen, welche das Gesamtfahrzeugverhalten ausdrücken, objektiviert bewertet werden können. Hierfür kommt insbesondere eine Zuordnungsvorschrift zwischen wenigstens einer simulierten Größe, durch welche das Gesamtfahrzeugverhalten charakterisierbar ist, und des Fahrbetriebszustands-Parameters zu dem BewertungsParameter zum Einsatz, in welche die Bewertung eines oder einer Vielzahl von Kraftfahrzeugen durch menschliche Versuchsfahrer, insbesondere in Bezug auf
Referenzfahrzeuge, eingeht. Das Aufstellen einer solchen Zuordnungsvorschrift zum Ordnen eines Bewertungs-Parameters in Abhängigkeit einer simulierten Größe, durch welche das Gesamtfahrzeugverhalten charakterisierbar ist, wird anhand eines Ausführungsbeispiels in Bezug auf den Fahrbetriebszustand im Folgenden erläutert. Hier anbei handelt es sich um einen Tip-in im zweiten Gang, also ein Beschleunigungsvorgang mit zunehmender
Drosselklappenöffnung.
Ein Ausführungsbeispiel für das Aufstellen einer Zuordnungsvorschrift zum Zuordnen eines Bewertungs-Parameters zu einem jeweiligen Fahrbetriebszustands-Parameter bzw.
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Fahrbetriebszustand wird im Folgenden anhand des Fahrbetriebszustands eines sogenannten Tip-in im zweiten Gang, also einem Beschleunigungsvorgang mitzunehmender Drosselklappenöffnung, erläutert.
In einem realen Fährbetrieb mit einer Versuchsperson als Fahrzeuginsassen wird zunächst für einen Fahrbetriebszustand Tip-in die Drosselklappenstellung, die Motordrehzahl und die Längsbeschleunigung zeitabhängig gemessen. Parallel hierzu werden die subjektiven Empfindungen der Versuchsperson erfasst, beispielsweise indem die Versuchsperson ihre subjektive Empfindung durch eine Bewertung über eine Benutzerschnittstelle eingibt. Als
Bewertungskriterien kann vorzugsweise eine zehnteilige Skala von ausgezeichnet = 10 bis äußerst schlecht = 1 dienen.
In Echtzeit oder nach Aufzeichnen eines Datensatzes wird eine Auswertung der Drehzahl n und der Längsbeschleunigung durchgeführt. Vorzugsweise wird dabei eine Fast Fourier
Transformation (FFT) der Drehzahl n und der Längsbeschleunigung berechnet. Des Weiteren wird vorzugsweise ein Maximalwert von Ruckeischwingung im Frequenzbereich zwischen 2 und 8 Hertz sowie die Frequenz, bei der der Maximalwert auftritt, nach folgender Gleichung berechnet:
CO a(s)= — CO st stellt hierbei den imaginären Anteil und a(t) den zeitlichen Verlauf der Beschleunigung dar.
Hieraus wird eine Korrelation von subjektivem Empfinden der Versuchsperson und den FFT und den Maximalwerten von Ruckeischwingung nach folgender Gleichung durchgeführt:
cl
Dr = — c3 yjc2*aosc c1, c2 und c3 sind hierbei Parameter, a0Sc der Maximalwert der Ruckeischwingung im Bereich von 2 bis 8 Hertz und Dr der berechnete Bewertungs-Parameter, im vorliegenden Fall ein sogenannter Driveability-Index für das Kriterium Fahrbarkeit. Die Parameter c1, c2 und c3
24/64 können in einem selbstlernenden System vorzugsweise automatisch gefunden werden. Vorzugsweise werden hierfür Iterationsschleifen eingesetzt, in denen die Parameter so lange geändert werden, bis die Abweichung zwischen dem berechtigten Wert Dr und der subjektiven Beurteilung der Versuchsperson Dr subjektiv ein Minimum wird. Dies geschieht nach den folgenden Gleichungen:
c1 i+i = c1 i + pi, c2i+i = c2i + q,, c3, i+i = c3i + n..
Dabei stellen die Ausdrücke p,, q, und n Variationsschrittweiten dar. Die Variation von c1, c2 und c3 wird so lange durchgeführt, bis die Differenz zwischen dem berechneten BewertungsParameter Dr und dem subjektiven Bewertungs-Parameter DrSUbj kleiner als ein vordefinierter Grenzwert ist.
Nach vollständigem Systemtraining kann die subjektive Beurteilung im Fahrzeug vollständig aus den Amplituden a0Sc der Ruckeischwingung nachgebildet werden. Die gefundenen Parameter c1, c2, c3 bilden die subjektive Beurteilung nach.
Das gezeigte Ausführungsbeispiel zum Aufstellen der Zuordnungsvorschrift für den Bewertungs-Parameter ist nur eine von zahlreichen Möglichkeiten, diese Zuordnungsvorschrift zu erstellen. So kann die Iteration auch mit anderen aus der Mathematik bzw. Statistik bekannten Verfahren durchgeführt werden.
Um den Bewertungs-Parameter auf der Grundlage der Zuordnungsvorschrift bestimmen zu können, ist des Weiteren vorzugsweise vorgesehen, dass dem zweiten Modul 12 FahrzeugParameter in Bezug auf das von dem ersten Modell 11 simulierte Kraftfahrzeug 1 bereitgestellt werden. Dies sind vorzugsweise die Masse und die Motorcharakteristik, insbesondere maximale Leistung, maximales Drehmoment, Drehzahl bei maximaler
Leistung, Drehzahl bei maximalem Drehmoment und maximale Drehzahl des simulierten Kraftfahrzeugs 1. Weiter vorzugsweise werden diese Daten von dem ersten Modul 11 über die erste Datenschnittstelle 14 an das zweite Modul 12 übertragen.
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Wie in dem unteren Diagramm in Figur 1 gezeigt, kann der Bewertungs-Parameter nicht nur eine einzelne Bewertung enthalten, sondern aus mehreren Bewertungen bestehen. In Fig. 1 besteht eine Gesamtbewertung für die Beschleunigung bei Volllast beispielsweise aus einem maximal erwarteten Moment, einer 90% Drehmomentschwelle, einer 90%
Drehmomentspanne, einer Drehmomentfülligkeit, einer Drehfreudigkeit, einer erwarteten Beschleunigung und einer Referenzbeschleunigung. Dem zweiten Modul 12 können hierbei eine Vielzahl von Kriterien vorgegeben werden, anhand welcher die Bewertung bzw. das Ermitteln des Bewertungs-Parameters S104 für das Gesamtfahrzeugverhalten des Kraftfahrzeugs 1 durchgeführt werden soll. Beispiele für solche Kriterien sind beispielsweise io Fahrbarkeit, Agilität, Fahrkomfort, Emission, Effizienz, NVH-Komfort, Drehfreudigkeit, Sicherheitsgefühl und Funktion der Fahrassistenzsysteme. Eine besonders treffende Bewertung des Gesamtfahrzeugverhaltens kann hierbei erreicht werden, wenn diese
Kriterien in einem ganzheitlichen Kontext bewertet werden.
Ein mittels der Zuordnungsvorschrift ermittelter Wert des Bewertungs-Parameters wird hierauf, alternativ zu wenigstens einer simulierten Größe im Zusammenhang mit dem Fahrbetriebszustands-Parameter, von dem zweiten Modul 12 über eine zweite Datenschnittstelle 15 an das dritte Modul 13 ausgegeben S105. Alternativ oder zusätzlich kann der Bewertungs-Parameter auch über eine Benutzerschnittstelle ausgegeben werden.
In dem dritten Modul 13 wird vorzugsweise ein Optimierungs-Algorithmus zur Verbesserung der Bewertung des Gesamtfahrzeugverhaltens ausgeführt. In diesem BewertungsAlgorithmus gehen dabei Parameter bzw. Koeffizienten der Funktion des wenigstens einem Teilmodells des Modells M als Variablen ein. Diese Variablen werden anhand des
Optimierungs-Algorithmus variiert, um eine Optimierung des Bewertungs-Parameters bzw. das eine oderden mehreren Bewertungskriterien zu erreichen S107. Die Bewertungskriterien können hierbei vorzugsweise unterschiedlich gewichtet werden. Weiter vorzugsweise gehen weitere Randbedingungen in den Optimierungs-Algorithmus ein. Dies können beispielsweise Kriterien sein, welche bei der Bewertung in dem zweiten Modul 12 nicht berücksichtigt wurden oder auch Randbedingungen, die zwar nicht das Gesamtfahrzeugverhalten des Kraftfahrzeugs 1 charakterisieren, welche jedoch beispielsweise sicherheitsrelevant sind oder als Vorschrift vom Gesetzgeber vorgegeben sind.
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Vorzugsweise wird vor dem Verändern der Parameter der zur Simulation benutzten Funktion des wenigstens einen Teilmodells festgestellt, ob das Gesamtfahrzeugverhalten bereits eine gewünschte Bewertung erreicht hat S106. Hierfür werden insbesondere Werte der wenigstens einen simulierten Größe, durch welche das Gesamtfahrzeugverhalten charakterisierbar ist, für die jeweiligen, dazugehörigen Fahrbetriebszustands-Parameter mit einem Sollwertbereich, insbesondere mit Zielwerten für eine Auslegung des Kraftfahrzeugs 1, verglichen. Alternativ oder zusätzlich kann auch der von dem zweiten Modul 12 ermittelte Bewertungs-Parameter mit einem Sollwertbereich verglichen werden.
io Der Bewertungs-Algorithmus wird in diesem Fall nur dann ausgeführt, wenn ein SollwertBereich noch nicht erreicht wurde. Wird dagegen der Sollwert-Bereich erreicht, wird der zuletzt benutzte Wert des wenigstens einen Parameters der zum Simulieren benutzten Funktion des Teilmodells ausgegeben S109, wie nachfolgend erläutert wird.
Insbesondere werden die Parameter der zum Simulieren benutzten Funktionen des Teilmodells in dem Optimierungs-Algorithmus als Stell-Größen der Komponente des Kraftfahrzeugs 1 bzw. der Funktion des Teilmodells dieser Komponente, insbesondere als einzige Stell-Größen, behandelt.
Die Parameter werden dem dritten Modul 13 hierbei von dem ersten Modul 11 über die dritte Datenschnittstelle 16 bereitgestellt oder werden insbesondere von einem Nutzer vor Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 in das bei der Aufstellung des Optimierungs-Algorithmus als Variable definiert.
Ist der Sollwert-Bereich der Bewertung noch nicht erreicht, so wird von dem dritten Modul 13 vorzugsweise ein Versuchsplan anhand des Optimierungs-Algorithmus erstellt S108, welcher weitere Variationspunkte in einem Variationsraum, welcher von dem wenigstens einen Parameter der zum Simulieren benutzten Funktion des Teilmodells aufgespannt wird, aufweist. Hierauf wird in der Art einer iterativen Optimierung erneut der Fährbetrieb des
Kraftfahrzeugs 1 anhand dem modifizierten Teilmodell, d.h. mit veränderten Parametern bzw. Koeffizienten, durchgeführt S101
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Ein solcher Versuchsplan wird insbesondere anhand von statistischen Methoden aufgestellt und entspricht einem statistischen Versuchsplan (design of experiment). Variationspunkte eines solchen Versuchsplans sind beispielsweise in Fig. 1 dargestellt design points.
Wird mit dem beim Abgleich in Bezug auf die Bewertung S106 dagegen festgestellt, dass die Bewertung bereits einen gewünschten Sollwert-Bereich in Bezug auf das Gesamtfahrzeugverhalten entspricht, so wird der Wert des wenigstens einen Parameters bzw. Koeffizient der Funktion des Teilmodells ausgegeben S109.
io Vorzugsweise kann der Wert oder die Werte über eine Benutzerschnittstelle ausgegeben werden, weiter vorzugsweise werden der Wert oder die Werte in die zum Simulieren benutzte Funktion eingesetzt.
Die auf diese Weise erhaltene Funktion gibt jene Betriebsweise der Komponente des
Kraftfahrzeugs 1 an, welche diese haben müsste, um eine bestimmte Bewertung des Gesamtfahrzeugverhaltens des Kraftfahrzeugs 1 zu erreichen.
Unter Umständen bestehen hierbei Wechselwirkungen mit anderen Komponenten des Kraftfahrzeugs 1. Um eine solche Wechselwirkung zu berücksichtigen, können vorzugsweise bekannte Strategien der Mehrvariablen-Optimierung zum Einsatz kommen.
Anhand der erhaltenen Funktion oder Funktionen kann nunmehr ein Lastenheft für die wenigstens eine Komponente des Kraftfahrzeugs 1 oder des gesamten Kraftfahrzeugs 1 erstellt werden S110a. Insbesondere können auf der Grundlage der erhaltenen Funktionen die Konstruktionen und/oder die Steuerung oder die Regelung der Komponente des Kraftfahrzeugs 1 angepasst werden S110b. Hierbei wird die jeweilige Komponente vorzugsweise in der Weise konstruiert, ausgelegt und gesteuert, dass der eine reale Betrieb die ausgegebene Funktion bzw. die Parameter bzw. Koeffizienten widerspiegelt.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems 10.
Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist das in Fig. 2 gezeigte System 10 nur ein erstes Modul 11 und ein zweites Modul 12 auf. Entsprechend gibt es auch nur die erste
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Datenschnittstelle 14, mit welcher Daten zwischen dem ersten Modul 11 und dem zweiten Modul 12 ausgetauscht werden können. Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel wird, wie bereits im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert, kein Bewertungs-Parameter berechnet. Vielmehr werden in dem Arbeitsschritt des Abgleichens
S106 direkt die Werte der wenigstens einen simulierten Größe, durch welche das
Gesamtfahrzeugverhalten charakterisierbar ist, für den jeweiligen FahrbetriebszustandsParameter mit einem Sollwert-Bereich für diesen Fahrbetriebszustands-Parameter verglichen.
io Wird der gewünschte Sollwertbereich der Zielwerte nicht erreicht, so werden der oder die Parameter der zur Simulation benutzten Funktionen unter Heranziehung von etwaigen Randbedingungen geändert, ohne eine Bewertung auf der Grundlage einer objektivierten Zuordnungsvorschrift vorzunehmen.
Anhand der Fig. 3 bis 11 wird die Erstellung eines Funktions-basierten Motormodells erläutert, welches als Teilmodell zur Abbildung der Betriebsweise einer Brennkraftmaschine in dem erfindungsgemäßen Verfahren 100 eingesetzt werden kann.
Insbesondere wird in Bezug auf die Fig. 3 bis 6 die Erstellung eines Funktions-basierten
Untermodells M1 dargestellt, welches die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine 1 im stationären und transienten Betriebsbereich abbildet.
Weitere Untermodelle des Funktions-basierten Teilmodells für den Motor sind ein Teillastmodell M3, siehe Fig., sowie ein Drehmomentgradientenmodell M2 und vorzugsweise auch ein Saugmomentmodell sowie gegebenenfalls weitere Untermodelle.
Im Stand der Technik werden zur Abbildung der Funktionsweise eines Motors Kennfeldbasierte Modelle verwendet. So wird zur Abbildung der Drehmomentcharakteristik im stationären und transienten Betrieb einer aufgeladenen Brennkraftmaschine ein Kennfeld eingesetzt, mit welchem das aktuell an der Kurbelwelle anliegende Motordrehmoment in jedem Zeitschritt einer Simulation in Abhängigkeit von Last bzw. Drosselklappenstellung und Motordrehzahl bestimmt wird. Zur Abbildung des instationären Drehmomentaufbaus, zum Beispiel nach einer sprunghaften Änderung der Last bzw. Fahrpedalstellung, werden
29/64 wiederum Kennfelder für das Saugmoment und für den Drehmomentgradienten aufgrund des Ladedruckaufbaus des Turboladers in Abhängigkeit von den Eingangs-Parametern Fahrpedalstellung, Drehzahl und Last zum Zeitpunkt der Laständerung verwendet. Ein spontan erreichbares Drehmoment einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, die sogenannte schnelle Drehmomentverfügbarkeit, wird mit einem Saugmomentkennfeld modelliert, während der wesentlich langsamere Drehmomentaufbau ausgehend vom Saugmoment bis zum Erreichen des stationären Drehmoments mit einem Drehmomentgradientenkennfeld betriebspunktabhängig abgebildet wird.
Mit einem aus diesen Kennfeld-basierten Untermodellen bestehenden Motormodell lassen sich grundsätzlich bewertungsrelevante transiente Fahrbetriebszustände wie beispielsweise Volllastbeschleunigung, Low-end Torque, Drehfreude, positiver Lastwechsel (Tip-in), Beschleunigungs- und Durchzugsvermögen eines Kraftfahrzeugs 1 ausreichend genau simulieren.
Um ein solches Kennfeld-basiertes Motormodell einer automatisierten Optimierung mittels eines Optimierungs-Algorithmus zugänglich zu machen, werden erfindungsgemäß einzelne Untermodelle des Kennfeld-basierten Motormodells oder sogar alle Untermodelle durch Funktions-basierte Untermodelle ersetzt.
Hierdurch kann die Anzahl der zu variierenden Variablen, also der Parameter bzw. Koeffizienten der Untermodelle, für einen effizienten Optimierungsprozess wesentlich reduziert werden und die Parameter bzw. Koeffizienten der einzelnen Untermodelle können, insbesondere im Rahmen einer Variablenoptimierung, unabhängig voneinander verändert werden.
Durch den Einsatz von Untermodellen kann insbesondere die Drehmomentcharakteristik der Brennkraftmaschine im stationären und transienten Betrieb über mathematische Funktionen mit wenigen Parametern bzw. Koeffizienten abgebildet werden.
Volllastmodell M1
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Um ein Volllastmodell M1 zu bilden, wie in Fig. 3 gezeigt, wird die Volllastkennlinie einer Brennkraftmaschine innerhalb eines Drehzahlbands der Brennkraftmaschine in drei getrennten Segmenten betrachtet. Die drei Drehzahlsegmente sind in Fig. 3 mit drei verschiedenen Schraffuren gekennzeichnet. Das Segment bis etwa 2000 Umdrehungen pro
Minute kann als Volllastsegment bei niedriger Drehzahl, das Segment bis etwa 5200 Umdrehungen pro Minute als Volllastsegment bei mittlerer Drehzahl und das Segment bis etwa 7000 Umdrehungen pro Minute als Volllastsegment bei maximaler Leistung bezeichnet werden.
io Diese Einteilung wurde in diesem Fall in der Weise gewählt, um dem üblichen Verhalten moderner aufgeladener Brennkraftmaschinen, insbesondere Ottomotoren, möglichst gut zu entsprechen. Vorzugsweise sind aber auch andere Einteilungen möglich, welche sich zur Abbildung des Betriebs anderer Motoren besser eignen.
Die einzelnen Segmente der Volllastkennlinie werden hierbei über den drehzahlabhängigen Verlauf von Drehmoment oder Leistung beschrieben.
Anhand der Fig. 4 bis 6 wird eine detaillierte Beschreibung der einzelnen Segmente mit den jeweils beschriebenen Parametern und mathematischen Formeln geliefert. Dabei werden in den Formeln allgemeine Formelzeichen wie folgt verwendet:
M = Drehmoment in Nm P .. = Leistung in kW n .. = Drehzahl in min'1
Volllastseqment bei niedriger Drehzahl
Das Drehmoment in diesem Segment wird durch folgende Funktion VF1 beschrieben:
n — 1000 30 M^n) = M1000 -I iqqq—
Die Leistung ergibt sich dann entsprechend wie folgt:
31/64
ΡΥη) = Μ Υη)
30000
Hierbei sind die einzelnen Parameter wie folgt definiert:
M1000 = Drehmoment bei 1000min'1 kMi = Drehmomentanstieg in diesem Segment
In Abhängigkeit der Werte dieser Parameter M1000 und kMi verändert sich die Lage und Steigung der Näherungsfunktion an die Volllastkennlinie, wie in Fig. 4 dargestellt ist.
Volllastseqment bei mittlerer Drehzahl
Das Drehmoment in diesem Segment kann durch folgende Funktion VF2 beschrieben werden:
n — nM 15 ^2(41) 3 1000 ' ^^2
Hierbei sind die einzelnen Parameter in diesem Segment wie folgt definiert:
Mmax = maximales Drehmoment 20 πμ = Drehzahl bei maximalem Drehmoment kM2 = Drehmomentanstieg in diesem Segment
Da bei positiven Werten des Parameters kM2 und bei Drehzahlen größer als πμ mit dieser Formel rechnerisch Drehmomente möglich sind, die größer als das definierte maximale
Drehmoment sind, wird das Ergebnis auf Mmax begrenzt. Die sich hieraus ergebene Funktion für das Drehmoment in diesem Bereich ist wie folgt:
M2(n) = min(M2(n),Mmax)
Basierend auf dieser Funktion wird, analog zu dem niedrigen Drehzahlsegment, die Leistung 30 wie folgt berechnet:
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Die Näherungsfunktion an die Drehzahlkennlinie im zweiten Segment wird mit den Parametern Mmax, πμ und kM2 in Fig. 5 dargestellt.
Volllastsegment bei maximaler Leistung
Im Unterschied zu dem niedrigen und dem mittleren Drehzahlsegment wird im maximalen Leistungssegment nicht die Drehmomentkennlinie, sondern die Leistungskennlinie durch eine Funktion mit Parametern beschrieben.
Die Leistungskennlinie kann hierbei in diesem Segment durch die folgende Funktion VF3 beschrieben werden:
n — rip ,n — nP\2
P3(jl) = Pmax + 1000 PI ~ ( 1000 ) P2
Hierbei sind die Parameter in diesem Segment wie folgt definiert:
P max = maximale Leistung np = Drehzahl bei maximaler Leistung kpi = Steigung der Leistungskurve kp2 = Krümmung der Leistungskurve
Wie in dem mittleren Drehzahlsegment werden auch hier bei positiven Werten des Parameters kpi und Drehzahlen größer als np anhand der Funktion rechnerisch Leistungen möglich, die größer sind als die definierte maximale Leistung der Brennkraftmaschine. Daher wird auch in Bezug auf diese Funktion das Ergebnis auf Pmax begrenzt. Die Gesamtfunktion zur Abbildung der Leistungskennlinie in diesem Segment ergibt sich daher wie folgt:
P3(n) = min(P3(n),Pmax)
Umgekehrt zu dem niedrigen und dem mittleren Drehzahlsegment wird nunmehr die 30 Momentenkennlinie der Brennkraftmaschine 1 aus der Leistungskennlinie anhand der folgenden Formel berechnet:
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M3(n) =P3W
30000
Die Näherungsfunktion an die Leistungskennlinie mit den Parametern Pmax, np, kpi und kp2 wird im dritten Segment in Fig. 6 dargestellt.
Um das vollständige Funktions-basierte Drehmomentmodell zu erhalten, werden die Modellteile der einzelnen Segmente bzw. die den Modellteilen zugrunde liegenden Näherungsfunktionen zu einer Gesamtnäherungsfunktion zur Abbildung der gesamten Volllastkurve zusammengefügt.
Dies geschieht vorzugsweise über eine Identifikation von Schnittpunkten zwischen Näherungsfunktionen der einzelnen Segmente bzw. über das sogenannte Minimumprinzip:
M(n) = M2(n), M3(n))
Dieses Prinzip lässt sich anhand der grafischen Darstellung in Fig. 7, in welcher die einzelnen Näherungsfunktionen VF1, VF2, VF3 der einzelnen Segmente dargestellt sind, sehr gut nachvollziehen.
Drehmomentqradientenmodell M2
Um das transiente Betriebsverhalten einer aufgeladenen Brennkraftmaschine zu definieren, wird Information darüber benötigt, wie schnell ein Turbolader einen Ladedruck aufbauen kann, der zur Bereitstellung eines hohen Drehmoments nötig ist. Die Abhängigkeit wird erfindungsgemäß als Drehmomentanstieg pro Zeiteinheit definiert und ist eine Funktion in Abhängigkeit von der jeweils vorliegenden Drehzahl.
Der Drehmomentgradient wird erfindungsgemäß daher vorzugsweise als Funktion der Drehzahl durch folgende Funktionen beschrieben:
1000 x =
4000
34/64 y = x · (1 — prog) + x3 prog
Gradienten) = y {grade, — grad±) + grad±
Die Drehmomentgradientenfunktion wird hierbei durch die folgenden Parameter definiert:
gradi = Drehmomentgradient bei 1000 min1 grads = Drehmomentgradient bei 5000 min1 prog = Progressionsfaktor x, y = Hilfsvariablen
Die Hilfsvariablen x und y dienen lediglich zur Vereinfachung der Berechnung.
Der Parameter „prog“ der Drehmomentgradientenfunktion kann in einem Bereich von 0 bis 1 verstellt werden und beeinflusst in den obigen Funktionen, zu welchen Anteilen sich die
Drehmomentgradientenfunktion aus einem linearen Anteil und einem kubischen Anteil zusammensetzt.
Eine erfindungsgemäße Näherungsfunktion für den Drehmomentgradienten wird in Fig. 8 dargestellt. Hierbei wird für jede Drehzahl der Wert des Drehmomentgradienten bei einem
Pedalsprung von 0 auf 100% dargestellt. Ebenfalls in Fig. 8 sind die Parameter gradi, grads und prog dargestellt. In Bezug auf den Parameter prog ist auch anhand der Pfeile ersichtlich, wie eine Veränderung dieses Parameters sich auf den Verlauf der Drehmomentgradientenfunktion auswirkt.
Teillastmodell M3
Der Teillastbereich einer aufgeladenen Brennkraftmaschine hängt insbesondere von der Pedalkennlinie der Brennkraftmaschine ab. Diese definiert den Zusammenhang zwischen einer Fahrpedalstellung und einem angeforderten Drehmoment.
Daher wird ein Funktions-basiertes Teillastmodell vorzugsweise ausgehend von einer Funktions-basierten Pedalkennlinie bestimmt. Eine solche funktions-basierte Pedalkennlinie
35/64 ist ein Prozentwert, mit dessen Hilfe die Volllastkennlinie entsprechend der Pedalstellung skaliert werden kann. Die Funktions-basierte Pedalkennlinie wird erfindungsgemäß durch folgende Funktionen beschrieben:
Pedal
100 sShape =
Figure AT518850A1_D0001
!)5 - |· (2x - l)3 +y (2x
1)+1-50 offset = (1 — (2x — l)2) shift %Moment = Pedal linear + sShape (1 — linear) + offset
Das rechnerische Ergebnis gemäß dieser Funktion kann auch Werte unter 0% oder über io 100% annehmen. Daher muss das Ergebnis auf einen gültigen Wertebereich begrenzt werden.
Eine reale Pedalkennlinie weist des Weiteren eine Drehzahlabhängigkeit auf. Aus diesem Grund werden die zwei Parameter der Pedalkennlinienfunktion „linear“ und „shift“ als drehzahlabhängige Funktionen beschrieben. Hierfür werden die Werte der Parameter bei drei verschiedenen Drehzahlen definiert und der Verlauf der Pedalkennlinienfunktion dann über ein quadratisches Polynom interpoliert.
Der Verlauf einer solchen Pedalkennlinienfunktion ist hierbei mit den Parametern „shift“ und „linear“ in Fig. 9 dargestellt.
Das Funktions-basierte Pedalkennlinienmodell weist hierbei folgende Parameter auf:
linear = Linearität shift = Shift
Durch die Pfeile in Fig. 9 ist angedeutet, wie sich die Näherungsfunktion der Pedalkennlinie verschiebt, wenn die Parameter „shift“ und „linear“ jeweils verändert werden. Ein direktes Ansprechverhalten auf eine Fahrpedalstellung (gerade gestrichelte Linie) wird hierbei von
36/64 einem Fahrer als eher sportlich empfunden, eine eher progressive Kurve niederer Drehmomentanforderung im unteren Fahrpedalstellungsbereich und hoher Drehmomentanforderung im oberen Fahrpedalstellungsbereich wird dagegen als eher gemütlich empfunden.
Die Drehzahlabhängigkeit der Parameter der Pedalkennlinienfunktion ist in Fig. 10 dargestellt, wo der unterschiedliche Verlauf der Pedalkennlinienfunktion für unterschiedliche Drehzahlen dargestellt ist.
Fig. 11 zeigt schließlich ein erfindungsgemäßes Teillastmodell M3, welches aus dem erfindungsgemäßen Funktions-basierten Volllastkennlinienmodell und dem erfindungsgemäßen Funktions-basierten Pedalkennlinienmodell errechnet wurde.
Um eine bessere Fahrbarkeit zu erreichen, wird bei niedrigen Drehzahlen hierbei zur
Berechnung der Teillastnäherungsfunktion vorzugsweise nicht das aktuelle Volllastdrehmoment, sondern das maximale Drehmoment skaliert. Andernfalls würden sich die Knicke der Volllastkennlinie bei etwa 2000 min'1 und 4000 min-1 auch in den Teillastkennlinien widerspiegeln.
Die dargestellten Untermodelle und deren Modellteile für Volllastmodelle M1, Drehmomentgradientenmodelle M2 und Teillastmodelle M3 lassen sich entsprechend abgeändert auch auf nicht aufgeladene Brennkraftmaschinen übertragen. Andere Teilmodelle lassen sich entsprechend für andere Antriebsarten, beispielsweise Elektromotoren, und für andere Komponenten des Fahrzeugs, beispielsweise die Lenkung oder das Getriebe, Funktions-basiert erstellen, so dass diese mit dem erfindungsgemäßen Verfahren 100 optimiert werden können.
Darüber hinaus wird darauf hingewiesen, dass es sich bei den dargestellten Ausführungsbeispielen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die
Anwendung und den Aufbau der Erfindung in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einem Ausführungsbeispiel gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere im Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile,
37/64 vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen mit diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
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Bezugszeichenliste
Kraftfahrzeug
System erstes Modul zweites Modul drittes Modul erste Schnittstelle zweite Schnittstelle dritte Schnittstelle
Modell
M3 Teilmodell
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Claims (4)

  1. Patentansprüche
    1. Verfahren (100) zur simulationsbasierten Analyse und/oder Optimierung eines Kraftfahrzeugs (1), folgende Arbeitsschritte aufweisend:
    5 - Simulieren (S101) eines Fährbetriebs des Kraftfahrzeugs (1) auf der Grundlage eines Modells (M) mit wenigstens einer Stell-Größe zur Gewinnung von Werten wenigstens einer simulierten Größe, welche geeignet ist, ein Gesamtfahrzeugverhalten, insbesondere eine Fahrbarkeit, des Kraftfahrzeugs (1) zu charakterisieren, wobei das Modell wenigstens ein Teilmodell aufweist und io wobei das wenigstens eine Teilmodell auf einer Funktion basiert und vorzugsweise den Betrieb wenigstens einer Komponente, insbesondere einer
    Brennkraftmaschine, des Kraftfahrzeugs (1) charakterisiert;
    - Ermitteln (S102) eines Fahrbetriebszustands-Parameters, welcher in Bezug auf einen oder mehrere Werte wenigstens einer simulierten Größe und/oder
    15 wenigstens einer Stell-Größe definiert ist und geeignet ist, wenigstens einen
    Fahrbetriebszustand, insbesondere einen Fahrzustand, des Kraftfahrzeugs (1) zu charakterisieren; und
    - Ausgeben (S103) der Werte der wenigstens einen simulierten Größe, geeignet zum Charakterisieren des Gesamtfahrzeugverhaltens, im Zusammenhang mit
    20 dem jeweils zugehörigen Fahrbetriebszustands-Parameter.
  2. 2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei der Fahrbetriebszustands-Parameter durch wenigstens eine vorgegebene Bedingung in Bezug auf die wenigstens eine StellGröße und/oder wenigstens eine simulierte Größe definiert ist.
  3. 3. Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Arbeitsschritt des Simulierens (S101) für Variationspunkte eines Versuchsplans, insbesondere eines statistischen Versuchsplans, erfolgt.
    40/64
    Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, des Weiteren folgende Arbeitsschritte aufweisend:
    - Ermitteln (S104) eines Werts wenigstens eines Bewertungs-Parameters, der das Gesamtfahrzeugverhalten des Kraftfahrzeugs (1) angibt, auf der Grundlage einer Zuordnungsvorschrift, insbesondere einer Funktion, in Abhängigkeit der wenigstens einen ausgegebenen simulierten Größe und des Fahrbetriebszustands-Parameters; und
    - Ausgeben (S105) des Werts des wenigstens einen Bewertungs-Parameters.
    ίο 5.
    6.
    Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, des Weiteren folgende Arbeitsschritte aufweisend:
    - Abgleichen (S106) der Werte wenigstens einer simulierten Größe für den jeweiligen Fahrbetriebszustands-Parameter oder des Werts des wenigstens einen Bewertungs-Parameters mit einem vorgegebenen Sollwert-Bereich, insbesondere mit Zielwerten für eine Auslegung des Kraftfahrzeugs (1); und
    - Verändern (S107) von wenigstens einem Parameter der zur Simulation benutzten Funktion des wenigstens einen Teilmodells auf der Grundlage des Abgleichens, falls die Werte der wenigstens einen simulierten Größe oder der Wert des wenigstens einen Bewertungs-Parameters außerhalb des Sollwert-Bereichs liegt/liegen, wobei das Verfahren (100) vorzugsweise erneut den Arbeitsschritt des Simulierens (S101) des Fährbetriebs ausführt; oder
    - Ausgeben (S109) eines Werts des wenigstens einen Parameters der zur Simulation benutzten Funktion des wenigstens einen Teilmodells, falls die Werte der wenigstens einen simulierten Größe oder der Wert des wenigstens einen Bewertungs-Parameters innerhalb des Sollwert-Bereichs liegt/liegen.
    Verfahren (100) nach Anspruch 5, wobei das Verändern (S107) auf der Grundlage eines Optimierungs-Algorithmus erfolgt und der wenigstens eine Parameter der zum Simulieren benutzten Funktion in dem Optimierungs-Algorithmus als Stell-Größe der
    41/64
    Komponente oder des Kraftfahrzeugs (1), insbesondere einzige Stell-Größe bzw. Größen, behandelt wird.
    7.
    8.
    9.
    25 1
    Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, des Weiteren folgenden Arbeitsschritt aufweisend:
    - Generieren (S108) eines weiteren Versuchsplans, welcher Variationspunkte in Bezug auf den wenigstens einen Parameter der zum Simulieren benutzen Funktion aufweist, insbesondere auf der Grundlage eines OptimierungsAlgorithmus, wobei ein Arbeitsschritt des Simulierens (S101) auf der Grundlage des weiteren Versuchsplans erfolgt.
    Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, des Weiteren folgenden Arbeitsschritt aufweisend:
    - Definieren (S110a) eines Lastenhefts für die wenigstens eine Komponente und/oder das Kraftfahrzeug (1) auf der Grundlage der zum Simulieren benutzen Funktion bzw. des Werts deren wenigstens einen Parameters.
    Verfahren (100) nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Teilmodell (M) eine Vorrichtung des Fahrzeugs (1) charakterisiert, des Weiteren folgende Arbeitsschritte aufweisend:
    - Verändern (S110b) einer Konstruktion und/oder einer Steuerung oder Regelung der Komponente und/oder das Kraftfahrzeug (1) auf der Grundlage der zum Simulieren benutzen Funktion bzw. des Werts deren wenigstens einen Parameters.
    Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Teilmodell ein Drehmomentmodell einer Antriebsvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, des Kraftfahrzeugs (1) ist, wobei das Teilmodell wenigstens eines der folgenden Untermodelle aufweist:
    - Volllastmodell (M1), welches auf einer Vollast-Funktion basiert;
    42/64
    - Drehmomentgradientenmodell (M2), welches auf einer DrehmomentgradientenFunktion basiert;
    - Teillastmodell (M3), welches auf einer Teillast-Funktion basiert;
    - Saugmomentmodell, welches auf einer Saugmoment-Funktion basiert.
    11. Verfahren (100) nach Anspruch 10, wobei das Drehmomentmodell wenigstens das Volllastmodell (M1) aufweist und wobei die Vollast-Funktion (VF) eine Vollastkennlinie durch drei Teilfunktionen beschreibt:
    - Volllastfunktion (VF1) bei niedriger Drehzahl;
    io - Volllastfunktion (VF2) bei mittlerer Drehzahl;
    - Vollastfunktion (VF3) bei maximaler Leistung.
    12. Verfahren (100) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Teillastfunktion auf der Grundlage der Volllastfunktion und einer Pedalkennlinien-Funktion berechnet wird,
    15 welche einen Zusammenhang zwischen einer Variablen „Drehmoment“ und einer
    Variablen „Pedal- bzw. Drosselklappenstellung“ angibt.
    13. Verfahren (100) nach Anspruch 12, wobei die Pedalkennlinien-Funktion einen ersten Parameter (linear) und einen zweiten Parameter (shift) aufweist, welche beide
    20 drehzahlabhängig sind, und wobei der erste Parameter einen Faktor und die zweite
    Parameter einen Offset angibt.
    14. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Drehmomentgradienten-Funktion (DF) einen linearen und einem kubischen Anteil
    25 aufweist, wobei ein Parameter (prog) die Gewichtung des linearen und des kubischen
    Anteils angibt.
    15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fahrbetriebszustands-Parameter und/oder der Bewertungs-Parameter in
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    Abhängigkeit eines Kraftfahrzeug-Parameters, vorzugsweise Masse und/oder Motorcharakteristik des Kraftfahrzeugs (1), insbesondere maximale Leistung, maximales Drehmoment und/oder maximale Drehzahl, ermittelt wird (S102; S104).
  4. 5 16. Computerprogramm, das Anweisungen umfasst, welche, wenn sie von einem
    Computer ausgeführt werden, diesen dazu veranlassen, die Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 auszuführen.
    17. Computer-lesbares Medium, auf dem ein Computerprogramm nach Anspruch 16 io gespeichert ist.
    18. System (10) zur simulationsbasierten Analyse und/oder Optimierung eines
    Kraftfahrzeugs, welches eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 auszuführen und/oder ein erstes Modul (11) und ein zweites Modul (12)
    15 umfasst, welche über eine erste Datenschnittstelle (14) verbunden sind, wobei das erste Modul (11) aufweist:
    - Mittel, eingerichtet zum Simulieren (S101) eines Fährbetriebs des Kraftfahrzeugs (1) auf der Grundlage eines Modells (M) mit wenigstens einer Stell-Größe zur Gewinnung von Werten wenigstens einer simulierten Größe, welche geeignet ist,
    20 ein Gesamtfahrzeugverhalten, insbesondere eine Fahrbarkeit, des Kraftfahrzeugs (1) zu charakterisieren, wobei das Modell wenigstens ein Teilmodell aufweist und wobei das wenigstens eine Teilmodell auf einer Funktion basiert und vorzugsweise den Betrieb wenigstens einer Komponente, insbesondere einer Brennkraftmaschine, des Kraftfahrzeugs (1) charakterisiert; und
    25 wobei das zweite Modul (12) aufweist:
    - Mittel, eingerichtet zum Ermitteln (S102) eines Fahrbetriebszustands-Parameters, welcher durch Werte wenigstens einer simulierten Größe und/oder wenigstens einer Stell-Größe definiert ist und geeignet ist, wenigstens einen Fahrbetriebszustand, insbesondere einen Fahrzustand, des Kraftfahrzeugs (1) zu
    30 charakterisieren; und
    44/64
    - Mittel, eingerichtet zum Ausgeben (S103) der Werte der wenigstens einen simulierten Größe, geeignet zum Charakterisieren des Gesamtfahrzeugverhaltens, im Zusammenhang mit dem jeweils zugehörigen Fahrbetriebszustands-Parameter.
    19. System (10) nach Anspruch 18, wobei die erste Datenschnittstelle (14) eingerichtet ist, Fahrzeug-Parameter aus dem ersten Modul (11) an das zweite Modul (12) bereitzustellen.
    io 20. System (10) nach Anspruch 18 oder 19, wobei das zweite Modul (12) des Weiteren aufweist:
    - Mittel, eingerichtet zum Ermitteln (S104) wenigstens eines BewertungsParameters, der das Gesamtfahrzeugverhalten des Kraftfahrzeugs (1) angibt, auf der Grundlage einer Zuordnungsvorschrift, insbesondere einer Funktion, in
    15 Abhängigkeit der wenigstens einen ausgegebenen simulierten Größe und des
    Fahrbetriebszustands-Parameters und wobei die Mittel zum Ausgeben des Weiteren eingerichtet sind, den wenigstens einen Bewertungs-Parameters auszugeben (S105).
    20 21. System (10) nach Anspruch 18 oder 19, wobei das zweite Modul (12) des Weiteren aufweist:
    - Mittel, eingerichtet zum Abgleichen (S106) der Werte der wenigstens einen ausgegebenen simulierten Größe für den jeweiligen FahrbetriebszustandsParameter mit einem vorgegebenen Sollwert-Bereich, insbesondere mit
    25 Zielwerten für eine Auslegung des Kraftfahrzeugs (1);
    - Mittel, eingerichtet zum Verändern (S107) von wenigstens einem Parameter der zur Simulation benutzten Funktion des wenigstens einen Teilmodells auf der Grundlage des Abgleichens, falls die Werte der wenigstens einen ausgegebenen simulierten Größe außerhalb des Sollwert-Bereichs liegt/liegen, wobei das
    45/64
    Verfahren (100) vorzugsweise erneut den Arbeitsschritt des Simulierens (S101) des Fährbetriebs ausführt; und
    - Mittel zum Ausgeben (S109) eines Werts des wenigstens einen Parameters, falls die Werte der wenigstens einen ausgegebenen simulierten Größe innerhalb des
    5 Sollwert-Bereichs liegt/liegen.
    22. System (10) nach Anspruch 20, welches des Weiteren ein drittes Modul (13) umfasst, wobei das dritte Modul (13) mit dem zweiten Modul (12) über eine zweite Datenschnittstelle (15) und mit dem ersten Modul (11) über eine dritte io Datenschnittstelle (16) verbunden ist und aufweist:
    - Mittel, eingerichtet zum Abgleichen (S106) des wenigstens einen BewertungsParameters mit einem vorgegebenen Sollwert-Bereich, insbesondere mit Zielwerten für eine Auslegung des Kraftfahrzeugs (1);
    - Mittel, eingerichtet zum Verändern (S107) von wenigstens einem Parameter der
    15 zur Simulation benutzten Funktion des wenigstens einen Teilmodells auf der
    Grundlage des Abgleichens, falls der wenigstens einen Bewertungs-Parameter außerhalb des Sollwert-Bereichs liegt/liegen, wobei das Verfahren (100) vorzugsweise erneut den Arbeitsschritt des Simulierens (S101) des Fährbetriebs ausführt; und
    20 - Mittel zum Ausgeben (S109) eines Werts des wenigstens einen Parameters, falls der wenigstens einen Bewertungs-Parameter innerhalb des Sollwert-Bereichs liegt/liegen.
    23. System (10) nach Anspruch 21 oder 22, wobei das zweite Modul (12) oder das dritte
    25 Modul (13) des Weiteren aufweist:
    - Mittel, eingerichtet zum Generieren (S108) eines weiteren Versuchsplans, welcher Variationspunkte in Bezug auf den wenigstens einen Parameter der zum Simulieren benutzen Funktion aufweist, insbesondere auf der Grundlage eines Optimierungs-Algorithmus, wobei ein Arbeitsschritt des Simulierens (101 ‘) auf der
    30 Grundlage des weiteren Versuchsplans erfolgt.
    46/64
    PP30714AT
    M1 M2 M3
    Fig. 1
    47/64
    PP30714AT
    Μ
    Modell
    Parameter
    Kriterium
    Randbedingungen
    Fig. 2
    48/64
    PP30714AT
    VF1
    49/64
    PP30714AT
    1000 0000 '3000 4000 5000 0000 7000
    Orehsshl (rwl
    Fig. 5
    1000 2000 3000 4000 5000 5000 7000
    Ofehish; frpro]
    Fig. 6
    50/64
    PP30714AT
    Fig.8
    51/64
    PP30714AT
    Fig. 9
    Fig. 10
    52/64
    PP30714AT
    100
    Fig. 12
    53/64 österreichisches patentamt
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