CN109073507B - 用于对测试对象执行测试运行的方法和测试台 - Google Patents

Abstract

为了使测试对象在测试运行期间在测试台上经受真实的环境和/或周围条件，特别是热条件，提供了：在测试台(1)上的测试运行期间在测量点(MSi)处测量至少一个温度作为测量变量(MGi)，且测试对象(2)的至少一个测试对象组件(PKi)被细分为多个段(Si)，而至少一个段(Si)与车辆的环境的热相互作用在测试运行期间通过模拟模型(22)的热模拟模型(23)模拟，且热模拟模型(23)计算被提供给至少一个段(Si)或从至少一个段(Si)消散的段热流量

并且其中此段热流量

作为至少一段(Si)上的测试台(1)处的测量温度的函数借助使测试对象(2)经受热流量

的多个热流致动器(15_j)被调整。

Description

用于对测试对象执行测试运行的方法和测试台

本发明涉及一种在测试台上进行测试运行的方法和测试台，其中在测试台上实际设置和操作车辆或车辆组件形式的测试对象，并且具有模拟模型的模拟单元模拟所述测试运行。

测试、试验或实验是被用于确定一个(或几个)技术组件(机械设置、硬件或软件)(该技术组件一般性地被称为测试对象)在特定框架条件的上下文中是否运作，和/或是否存在特定特征的活动。因此，测试对象是必须被测试的技术系统。所述测试对象可以是整个系统(例如，车辆)或整个系统的一部分(例如，内燃机、驱动系统、排气系统或机动车辆的排气后处理系统)。

一些测试被用于检查测试件所经受的实际(通常是瞬态的)过程。测试通常在再现环境(即模拟环境)中进行。专用测试台通常被用于这些活动，诸如举例而言引擎测试台、传动系测试台或滚轮测试台。这些测试台允许系统地使测试对象经受指定环境条件，这意味着在所述环境条件下测试对象被测试，且从而实现测试过程的可再现性。但是测试台也被用于其它目的，诸如用于在对于测试对象无法实际被再现的环境中，或者仅通过非常耗时且昂贵的过程可被再现的环境中验证新的或未知的过程。由于测试环境始终是实际环境的不完整表示，因此必须始终在考虑测试环境(即测试台和模拟环境)的质量的情况下分析从测试获得的任何结果。

例如，测试台的所述目的通常是模拟机动车辆的真实或虚构(即，虚拟)测试运行。在下文中，这些运行将被称为虚拟测试运行。例如，引擎测试台上的内燃机或传动系测试台上的传动系受到接口变量的影响，这些接口变量可通过合适的接口(实际可用的测试台与模拟之间的接口)随时间变化且在(例如在Groβglockner高山公路上行驶的真实车辆的)实际测试驾驶期间将作为整个系统车辆/驾驶员/环境的组件由测试对象经历。类似地，使测试台上的测试对象经受接口变量可能是有趣的，所述变量随时间变化并且可以在任意的、也可以是虚构的并且在现实中不一定有代表性的路线中进行。可以借助不同过程生成这种虚拟测试运行。例如，它们可以在实际测试运行期间被测量，或者它们部分被预定义和/或标准化(例如，标准化消耗循环)。然而，也可以借助虚拟环境(所谓的X-in-the-loop(循环中的X)测试运行，其中“X”表示测试对象，例如内燃机、传动系等)实时或近似实时(即，在线)以足够好的质量计算这样的运行。在执行虚拟测试运行期间，可以在测试台上进行不同的测量。为此，待检查的测试对象(内燃机、传动系、电池、车辆等，或其组件)通常由负载单元(致动器)(诸如举例而言，测力计(机械致动器)或电池测试器(电动致动器))装载在接口处，由此测试对象经受由虚拟测试运行带来的机械或电气负载。在测试台上进行的这种测试使得能够执行特别是对位于测试台上的测试对象的开发或测试工作，而不需要必须设置其中测试对象通常作为整个系统的一部分被合并整个系统(例如，物理整车)，并且不需要完成首先必须借助真实车辆的真实测试来执行的测试。此外，测试台上的这种测试具有良好的可再现性且从而具有更好的结果可比性的益处。

然而，由于系统限制，测试台不能以绝对精确的方式再现实际测试运行的条件，而仅是带某些限制。但是，并不总是希望，也不要求测试对象在所有情况下都要经受这些精确的条件。在某些情况下，测试对象可仅经受设想的、假设的条件。根据现有技术，例如，测试台上的当前工作基本上集中在例如虚拟和真实测试运行之间的机械和电力流的高度一致性上。尽管具有在测试台上对特定测量变量随时间的良好对应性，但是随着时间的推移，关于一些其它测量变量通常存在相当大的差异。例如，据发现，尽管在机械力流的一致性(例如，速度和扭矩)方面具有良好的质量，并且尽管在传动系测试台和滚轮测试台上虚拟测试运行期间使用相同的测量技术来进行排放测量，然而当将结果与物理车辆的真实测试结果进行比较时，排放测量(CO、NOx、......)(特别是在部分负载范围内)不产生相同的结果。原因通常在于不同的热学和热动力学条件，即在于神经元车辆组件上的不同温度和热通量密度场。除了其它原因之外，所述差异是由于测试对象所经受的不同介质流(例如，空气、水、油等)。

真实车辆包含可被暴露于不同热负载的组件和/或结构部件。相关示例是具有涡轮增压器和排气系统的内燃机。诸如催化转化器或颗粒过滤器之类的组件也可被布置在排气系统中。在两种情况下(真实或虚拟测试运行)在所述组件和部件组件的表面上的热能流都发生。混合动力车辆的电能存储是另一示例。此组件还与其环境/周围环境进行热相互作用，并且其自身受到来自环境/周围环境(“条件”)的影响因素的影响。相应地，取决于条件和/或周围条件，车辆的引擎缸体或排气系统将以不同方式参与与其环境的热交换。结果是，在组件内部和组件表面上相应地存在不同的瞬态组件-温度场和热通量密度(热能流)。例如，在类似冬季的环境条件下，内燃机将比在类似夏季的环境条件(热路条件、热环境空气)下辐射更多的热量(冷路条件、冷环境空气)。基于热传导、热通量(对流)和热辐射的物理机制，测试对象与环境之间的热传递(热通量密度)发生。

在使用真实车辆沿真实路线进行的真实测试期间，热传递过程实际上是在测试对象和/或测试对象的一部分的表面上。改变的环境和/或周围条件实际上被例如气压、湿度或温度来表征，从而导致诸如喷淋水对测试对象的影响等。然而，不同环境条件实际上在测试台处，这是来自测试台上的虚拟测试运行的结果偏离实际测试运行的一个原因。在任意给定条件下——测试台处的热传递过程的生成(模拟和/或仿真)迄今为止没有引起兴趣和/或迄今为止受到的关注不足。

例如，通常在测试台上用于在测试对象上产生气流的冷却空气鼓风机，以及测试台调节器(例如，测试台空间中的温度调整)通常不足以在测试台上精确地仿真真实环境条件。冷却空气鼓风机主要用于再现引擎冷却相对于逆风速度的影响。这就是为什么所述冷却空气鼓风机的尺寸通常不充分，和/或它们不能提供所需的自由度。例如，冷却空气鼓风机的速度往往仅作为行进速度的函数来控制。通过在测试台空间中提供空气调节器，调整测试台环境中的空气温度和湿度是可能的。

进一步已知的是针对测试台处的介质(诸如进气、冷却剂、油和增压空气)使用调节装备进气。所述装备大部分在组件测试台(引擎、传动系、电池测试台等)上使用。借助于这种装备，介质的相应温度受到影响和/或控制。此外，用于进气的调节装备可影响空气的湿度和压强。

冷却空气鼓风机和测试室空气调节器以及介质调节器从测试台自动化系统接收针对诸如举例而言温度、湿度和压强的设定点设置。设定点以随着时间变化的相应变量(例如，温度)的形式被一次性设置，并且没有对测试对象的虚拟环境的追溯效果的形式的相互作用(在X在环(X-in-the-loop)模拟的意义上)，其中该环境也可以是预期的未来环境。此外，存在找到设定点的问题，即，以接近现实的方式设置反映测试对象的虚拟环境条件的设定点的问题。

在本领域中还已知的是具有热封装的测试对象部件(诸如举例而言，引擎测试台上的引擎)的测试台装置，以便更好地仿真热条件。此类装置可例如从

等人的“Verlagerung von Rollentests aufdenMotorenprüfstand”，MTZ-MotortechnischeZeitschrift，2015年，76(3)，第36-41页中导出。在引擎测试台上模拟汽车车身，因为引擎被布置在封闭的引擎封装内，并且排气系统在封闭的车身底部封装内，以模拟引擎舱和/或车身底部内的热条件。外壳分别被提供在装有鼓风机的隔离壳体(引擎封装、车身底部封装)中。引擎和车身底部封装中的温度由鼓风机控制。因此，本文介绍的解决方案允许比较来自引擎测试台上的排放物的测量的结果和来自滚轴测试台的结果。然而，这不足以实现环境条件的真实再现，因为一方面，全局温度是在引擎和车身底部封装中被调整的，且另一方面，关于正确设定点设置的问题仍然存在。因此，测试对象的各种组件，诸如举例而言引擎缸体、涡轮增压器、冷却器、排气系统等和/或其部件，在其表面上具有与真实或期望的温度分布不一致的温度分布。尽管如此，这些组件的温度不仅对热能通量(“热流量”)形式的传传递过程具有决定性影响，而且它们还影响例如引擎的排放行为(例如，NOx、CO等)，由此导致真实和虚拟测试运行之间的不期望的差异。这意味着所描述的方法没有解决再现和/或预测测试对象在真实测试运行期间的热行为的问题。

因此，专利DE 10 2013 213 863 B3已经描述了一种用于诸如内燃机之类的组件的冷却系统，其能够调整组件上的温度，因为组件通过由多个个体鼓风机组成的鼓风机矩阵进行通风。其中的冷却系统使得能够调整组件上的不同温度区域(温度场)。个别点的目标温度被预设为设定点值，其从一开始(意味着早在测试运行开始时)就以时间曲线的形式已知，该时间曲线由控制器单元经由鼓风机矩阵调整，以检查例如组件或其部件的热强度。与传统测试台装置相比，这是一种改进，特别是在测试台实验的热条件方面，并且其可能通常是足够的。然而，作为用于控制测试台上的条件的目标变量的组件温度忽略了在不同测试环境中的真实测试对象的热能通量形式的热传递过程。因此，没有考虑在测试对象(物理车辆)的组件处起重要作用的诸如对流、热辐射等的对测试台的影响。如DE 10 2013 213863 B3中所述，提供测试对象的表面和/或测试对象本身的温度场忽略了热传递过程，且因此以测试台上的虚拟测试运行的形式进行真实测试台实验通常是不足的。

相应地，专利DE 10 2013 213 863 B3基于非常限制性的假设，即所选测量点上的目标温度被称为随时间变化的函数(即，它们可被预先预设为控件的命令变量)。必须预先定义所述值，然而，这种任意确定不允许产生真实环境条件，或者必须在昂贵和复杂的真实测试运行的过程中预先建立所述值。专利DE 10 2013 213 863 B3没有解决与设定点的确定有关的问题。

因此，本发明的目的是提供一种用于执行例如具有热X-in-the-loop测试运行形式的测试运行的方法，以及相关联的测试台，其具有位于测试台上的测试对象，该测试台使得能够使测试对象在测试运行期间经受真实环境和/或周围条件和/或基于虚拟环境的热学热传递定律得到的条件。

根据本发明，此目的通过引言中指定的方法以及引言中提到的测试台以相同的方式实现，因为：至少一个温度在测试运行期间在测试台上的测量点处作为测量变量被测量，并且其中测试对象的至少一个测试对象组件被细分为多个段，而通过模拟模型的热模拟模型在测试运行期间模拟至少一个段与车辆环境的热相互作用，其中热模拟模型计算供应到至少一个段或从至少一个段消散的段热流量，并且其中通过多个热流致动器在该至少一个段上根据测试台处的测量温度来调整此段热流量，所述热流致动器使测试对象经受热流量。

由于本发明，因此使测试对象经受特定热环境条件，并且从而在测试台上创建接近现实的条件是可能的。这些热环境条件以热传递过程的形式与测试对象相互作用，并且它们可以接近现实(即，它们实际上可在测试对象的后期现实中发生，作为在现实中使用的车辆的一部分——示例：穿越死亡谷的车辆)或者它们可以是虚构的(即，假想的但仍然对应于真实的物理条件——示例：在60℃的外部温度下穿越死亡谷的车辆)。除了热负荷之外，通过机械和电气负载和/或经由质量和信息流(例如，CAN通信)在测试台上使测试对象频繁地额外受到应力。

基于热模拟模型，以特定技术边界内的任何期望方式再现待用模拟环境调整的测试对象和/或测试对象的段的热相互作用是可能的。在其中模拟测试对象的在空间和时间上是可变的并且对应于真实条件的热传递过程是可能的。使用热流致动器，对测试对象在测试台上调整这些热传递过程是可能的，从而在真实条件或虚构条件下的测试运行期间，测试台上的测试对象基本上受到与整体系统(例如车辆)的部分组件相同或足够相似的热条件，然而所述虚构条件仍旧与现实一致(示例：在两小时内从死亡谷的热条件行进到南极处的热条件)。

优选地，如果模拟模型另外包括一个或多个以下模型，则可进一步提高模拟的质量：车辆模型、驾驶员模型、道路或路线模型、车轮模型、环境模型。此外，附加部分模型适合于增加灵活性，从而在测试运行期间考虑最多变化的影响是可能的。

有利地，在模拟模型中检测和处理至少一个附加测量变量。同样有利的是在模拟模型中检测并处理测试对象的测试对象环境的至少一个附加的另外测量变量。

作为本说明书的主题，本发明将在下面参考图1到6进一步详细描述，其本质上是示例性的、示意性的并且不限于根据本发明的所述有利实施例。附图如下：

图1示出根据现有技术的用于车辆的滚轴测试台；

图2示出根据本发明的滚轴测试台；

图3示出根据本发明的引擎测试台；

图4示出根据本发明的测试对象的段上的热流量的控制；

图5示出模拟单元的实施例；以及

图6示出根据本发明的用于操作测试台的方法的实现中的信息流。

图1描绘了用于测试对象2的传统测试台1。在所示实施例中，测试对象2是机动车辆，且测试台1是滚轴测试台。应当理解，测试对象2也可以是机动车辆的任何部分系统，诸如举例而言传动系、内燃机、驱动电池(动力单元)、涡轮增压器、催化转换器等，并且测试台1可是任何匹配的测试台，诸如举例而言传动系测试台、引擎测试台、动力单元测试台、涡轮增压器测试台、催化转换器测试台等。

在测试台1上提供测试台自动化，其采用测试台自动化单元3的形式，其控制将在测试台上执行的虚拟测试运行(＝测试运行)并因此根据测试运行的要求致动为此目的所需的测试台1的所有设备(即，特别是致动器)。测试台自动化单元3尤其也可致动测试对象2。例如，如果测试对象2是机动车辆，则可在车辆内部布置已知的驾驶员机器人，其通过测试台自动化单元3实现控制命令，诸如换挡、加速等。替代地或附加地，测试台自动化单元3可例如经由测试对象控制单元(诸如举例而言车辆控制单元(ECU)、变速器控制单元(TCU)，混合控制单元、电池管理系统等)来直接致动测试对象2，。在内燃机是测试对象2的情况下，测试台自动化单元3可致动例如扼流阀位置α(见图3)或燃油喷射。

借助于负载机器(通常是致动器)5将负载施加到测试对象2(在当前情况下是机械地施加(测试对象和环境之间的机械动力流))。在滚轴测试台的情况下，(机械)负载机器5是测试台滚轴的输入和/或输出，如图1所指示的。在内燃机或传动系作为测试对象2的情况下，机械负载机器5将是例如连接到内燃机或传动系的功率计或电动功率计。在电池是测试对象2的情况下，负载机器5将是电气的，例如，以电池测试器的形式。用于不同测试对象2合适的负载机器在本领域中是公知的，这就是为什么目前不需要对它们进行任何进一步讨论的原因。

负载机器5通常由致动器控制器4控制，致动器控制器4又接收来自测试台自动化单元3的设定点，用于调整例如特定且通常是瞬时的负载力矩M或测试对象2的特定且通常是瞬时的速度n。测试台1通常还提供扭矩测量设备6和/或速度测量设备7，其建立负载力矩M和测试对象2的速度n的相应实际值，并且使这些值对测试台自动化单元3可用。可以理解，其它或附加的测量变量可被用于其它测试对象2和/或测试台类型，诸如举例而言电流或电压，其被测量并提供给测试台自动化单元3。

此外，在测试台1上的测试运行期间例如借助排气测量系统14来测量排放。当然，可以理解，取决于测试对象2，可进行其它或附加测量，特别是在测试对象的开发中必需的测量，诸如举例而言关于消耗、电能流等的测量。测试运行的基本目标在于检测和分析测试对象2的至少一个输出变量，其例如为排放、消耗、功率等，以基于其得出用于测试对象2的开发的发现。在这些努力中，期望测试对象2在测试台1上和在它被并入在物理车辆中时基本上在行为上等同。

在测试台1上通常还提供至少一个调节(conditioning)单元16，用于调节测试对象2的测试对象环境和/或测试对象2。特别是，以这种方式，使测试对象2经受在空间和时间方面可变、并且测试台1上的测试对象2与其测试环境交换的特定(例如，期望的)热传递是可能的。热传递可被耦合到特定材料传递，例如，与空气流或另一种材料流的热传递。因此，热传递还包括作为热传递的等同的此类材料传递。用于调整测试环境中的环境温度、湿度等的测试台空气调节装置通常作为调节单元16被提供。此外，调节单元16还可包括用于模拟例如逆风的鼓风机8。但是鼓风机8也可作为单独的安装件与测试台1上的调节单元16分开提供。此类鼓风机8有助于使测试对象2经受在空间和时间方面可变、并且测试对象2与测试环境交换的特定(例如，期望的)热传递过程。在此还应理解，往往，将不同的调节单元16用于不同类型的测试台是可能的。在所示实施例中，调节单元16包括鼓风机8，鼓风机8使测试对象2经受特定空气流场9。

此外，以本领域已知的方式，用于调节测试对象2的测试台1处的调节单元16还可包括介质调节单元，例如，进气调节、增压空气调节、油调节或冷却剂调节。前者未在图1中示出以改善附图的清楚度。这些致动器也有助于使测试对象2经受在空间和时间上可变的特定(通常是期望的)热传递过程。

适合与鼓风机8和/或介质调节单元一起使用的调节单元16通常从测试台自动化单元3接收由调节单元16和/或鼓风机8或介质调节单元调整的特定设定点(温度、湿度、质量流......)。如引言中所概述的，具有鼓风机8和/或具有经典介质调节单元的这种调节单元16根本不能或者-鉴于要完成的测试任务-仅不充分地模拟测试对象2或测试对象组件上的期望的(例如，接近现实的)热传递过程。

为了能够按照测试对象2的热条件在测试运行期间与预设或期望条件(特别是还有模拟现实的条件(在测试台上的真实测试运行的“跟踪运行”的意义上))一致的方式来在测试台1上实现测试运行，根据本发明，提供了根据这些要求再现测试对象2的热条件。下面将基于图2和滚轴测试台作为测试台1且机动车辆作为测试对象2的示例，并基于图3和引擎测试台作为测试台1和内燃机作为测试对象2的示例，来解释这一点。省略了图1中的测试台1的一些组件，以提高附图的清楚度。

测试对象2包括多个测试对象组件PKi，i＝1，...，m，其中测试对象组件PKi可以是测试对象2的整个组装件，诸如内燃机10、排气系统11或排气后处理单元12、13，诸如催化转化器或排气系统11内的颗粒过滤器。但是，测试对象组件PKi也可以是测试对象2的组件或测试对象2的组装件的一部分，诸如举例而言排气系统11的排气管区段。然而，例如，当测试对象2是可充电电池时，整个测试对象2代表测试对象组件PKi(i＝1)也是可能的。本发明提供至少一种此类测试对象组件PKi的存在。本发明意义上的测试对象组件特别是测试对象2的经受在空间和时间上可变、并且测试对象2与其测试对象环境交换的热相互作用(热传递、热通量密度)的一部分。因此，特别是这些部件适合作为测试对象组件PKi，其行为或性质是热负载的函数。以这种方式，影响测试对象2的特定性质是可能的。例如，性质“NOx排放”尤其是测试对象组件“催化转化器”的热负载的函数。

在n个测量点MSi，i＝1，...，n处，其中，根据本发明，至少一个测量点MS1是必需的，测量单元MEi，i＝1，...，n被布置，通过该测量单元测试对象2的测量变量MGi，i＝1，...，n被测量。为了测量不同的测量变量MGi的目的，在一个测量点MSi处提供不同的测量单元MEi也是可能的。其中的至少一个测量变量MGi是温度，或基于其计算或估计温度成为可能的测量变量。因此，至少一个测量单元MEi例如是简单的温度传感器，其用于在测量点MSi处测量测试对象2的温度。用于检测温度的测量单元MEi例如可检测介质的温度，诸如排气或流体的温度、组装件温度和/或组件温度或表面温度。原则上，借助作为测量单元MEi的热图像相机或通过使用其它方法来测量测试对象2、测试对象组件PKi或其一部分的复杂三维温度场也是可能的。

应用合适的数学/物理方法，基于对测试对象2进行的一些温度测量，导出测试对象2或测试对象组件PKi或其部分(例如，测试对象组件PKi的表面)的整个温度场(意味着空间温度分布)是可能的。这种类型的方法可利用例如经由样条函数的已知插值或有限元的方法，以便估计测量点MSi之间的温度和/或空间温度曲线。

在测试对象2上使用测量单元MEi，测量介质流量(诸如通过排气系统11的排气排气流量或进气流量)也是可能的。可进行的其它可能测量是可在各个点处建立的介质压强，例如排气压强。

类似地，利用测试台1上的测量单元MEi，附加地，测量测试对象2的测试对象环境(优选地在测试对象2的紧邻处)的测量变量MGi也是可能的。测试对象环境的测量变量MGi可以是例如气压、环境温度、湿度等。并非所有测量点Msi、测量单元MEi和测量变量MGi都已在图2和图3中被指定，以改进附图的清楚度。

为了能够在测试台1上的测试对象组件PKi上以期望的或规定的方式模拟热传递过程，提供至少一个热流致动器15_j，j＝1，...，k。借助于该至少一个热流致动器15_j，在测试对象组件PKi上生成期望的热传递过程(特别是以热流量

或热通量密度

的形式)，其优选地在空间(x)和时间(t)方面可变。出于简化的原因，在下面仅使用

和

热流量

是热通量密度

的积分，并且这两个变量可以等效方式使用。因此，下面仅使用术语热流量

其中这还应理解为以等效方式包括热通量密度

或等效于热流量

的任何其它变量。

热流致动器15_j可表示散热器、热源或两者。可设想各种设备作为热流致动器15_j，其传递热量(在任何方向上)，或者具有使测试对象组件PKi特别经受热流量

的能力。可设想的设备例如是水或空气热交换器、流体流设备(例如，鼓风机、文丘里流(venturi flow)设备)、珀耳帖元件(Peltier element)、用于喷射诸如水之类的流体的喷嘴等。因此，这意味着甚至是用于测试台调节的传统调节单元16原则上也可用作热流致动器15_j，如图2和3所指示的。以相同的方式，使用测试台1的鼓风机8或调节单元16的介质调节单元(诸如，举例而言，内燃机10的进气调节、增压空气调节、油调节或冷却剂调节)作为热流致动器15_j，如图3中用热流致动器15₁、15₂和15₃所指示的。这种类型的介质调节单元通常被配置为用于相应介质的热交换器。因此，这意味着测试对象2和/或测试对象组件PKi经受特定的、优选为预设的热传递，该热传递在空间和时间上是可变的且是测试对象2与测试对象环境借助热流致动器15_j和热流量

交换的。

热流致动器15_j的精确配置对于本发明的目的是次要的。对热流致动器15_j指定的唯一要求是产生到测试对象2的测试对象组件PKi的热流量

和/或远离测试对象2的测试对象组件PKi的热流量

或两者，的能力。这意味着任何热流致动器15_j都可向测试对象2供热和/或从测试对象2散热。

使用测量单元MEi，当热流致动器15_j是鼓风机8时检测热流致动器15_j的测量变量(诸如举例而言鼓风机速度或空气的流速)(如图2所示，通过测量单元MEn)或当热流致动器15_j是热交换器时检测热交换器流体(空气、水等)的流体流量是可能的。

至少一个热流控制器17处理热流致动器15_j的致动，以调整期望的热流量

热流控制器17的实现可作为测试台1上的单独单元(如图3中所见)和/或集成在热流致动器15_j中，和/或作为测试台自动化单元3的一部分(如图2中所见)来实现。

因此，借助于(诸)热流控制器17控制热流致动器15_j是多变量控制，其处理至少一个测量变量MGi，特别是至少测试对象2上的测量点MSi处的温度，其目的是产生特定热流量

如果还需要用于检测实际变量的测量单元MEi来控制热流致动器15_j，则必须提供相应的测量单元MEi。在替代方案中，基于其它测量变量MGi计算必需的实际变量也是可能的。可在热流控制器17中实现任何合适的控制定律，其中控制定律的具体实现对于本发明的目的是次要的。

测量单元MEi将它们的测量变量MGi提供给热流控制器17，热流控制器17处理相应的测量变量MGi，并且如果需要，测量单元MEi也将所述变量提供给测试台自动化单元3或模拟单元20。

热流致动器15_j对必须被调节的各个别测试对象组件PKi的影响通常是耦合的。这意味着热流致动器15_j同时作用在多个测试对象组件PKi上，或反之亦然，因为测试对象组件PKi同时受到多个热流致动器15_j影响。因此，为了控制热流致动器15_j的目的，将各个别热流致动器15_j解耦是有利的。在描述本领域相关已知方法的文献中找到了充分的参考文献(例如，JK Hedrick、A.Girard的“Control of Nonlinear Dynamic Systems：Theory andApplications(非线性动态系统的控制：理论和应用)”2005；此处：特别是第8章和S.Skogestad、I.Postlethwaite的“Multivariable Feedback Control–Analysis andDesign(多变量反馈控制-分析与设计)，第2版，2001；这里：特别是第9章，第10章和第3.4.1节)，这就是为什么不应进一步详细讨论此方面的原因。

在不同测试对象组件PKi和分别分配的热流致动器15_j之间不存在耦合的情况下，即使没有解耦，利用独立的热流控制器17实现去中心化的控制也是可能的。

各热流致动器15_j共同在测试对象2上产生时间上和空间上可变的热通量场

或类似地，热通量密度场

其作用在测试对象组件PKi上。当热流致动器15_j被解耦时，这在被调节的测试对象组件PKi上产生热通量场

或类似地，热通量密度场

测试对象组件PKi有利地被细分为i＝1，...，s有限段Si。段Si中的所述细分可借助对于要求或应用而言足够的粒度来实现。段Si可以是完整的测试对象组件PKi，例如，排气系统11或排气系统11的排气后处理单元12、13。仍然，段Si可以相同的方式被细分为更精细的段，例如，测试对象组件PKi可被细分为多个段Si。例如，排气系统11可被细分为十个段Si。然而，原则上，整个测试对象2(诸如举例而言电池)也可以是段Si。在本发明的上下文中，段Si的特定细分是次要的。然而，重要的是要注意，热流致动器15_j的数量i＝1，...，k不必与段Si的数量i＝1，...，s相匹配。事实上，其通常不匹配。归因于热流致动器15_j产生的热通量场

相应地导致段热流量

这意味着从测试对象环境到相应的段Si或来自测试对象环境中的相应段Si的热流量。图4是其示意图，其中在此实施例中，测试对象组件PKi已被细分为六个段Si。

热流致动器15_j产生到测试对象组件PKi和/或来自测试对象组件PKi的热流量

如前所述，测量单元Mei被提供在测试对象2上的特定测量点MSi处，并且如果需要，也在测试对象2的环境中，由此至少在测试对象2上测量温度。使用测量单元MEi，检测测试对象2和/或测试对象组件PKi的测量变量MGi是可能的，但是检测测试对象2的测试对象环境的测量变量MGi(诸如举例而言，测试空间中的气压或湿度)或热流致动器15_j的测量变量MGi(诸如举例而言流速)也是可能的。借助于测量单元MEi检测的测量变量MGi被提供给热流控制器17，热流控制器17现在根据所实现的控制定律计算热流致动器15_j的操纵变量，以便调节期望的段热流量

(设定点设置)。。因此，以有针对性的方式调整段S_i上的段热流量

是可能的，该段热流量尽可能地对应于要求，诸如举例而言，物理车辆所进行的真实测试运行的真实场景。自然地，热流致动器15_j以这样的方式被布置在测试台1上，以便于促成段热流量

的调整。

因此，已经描述了一种灵活、开放且可扩展的通用IO系统(传感器和致动器，包括控件)，用于使测试台1上的测试对象2经受在空间和时间上可变并且提供与各自的测试运行和测试任务相对应的足够的质量和动态水平的热通量场

根据本发明，提供模拟单元20(以合适的模拟硬件和/或模拟软件的形式)用于所述热通量场

的设定点设置，以产生段热流量

基于具有“实时能力”的至少一个合适的模拟模型22，此模拟单元20产生经由热通量场

调整的段热流量

的形式的设定点，该热通量场

在空间和时间上是可变的。

这现在允许例如用于执行虚拟试运行(测试运行)，其中真实测试对象2被合并到整个车辆的虚拟世界中并且在其环境中被模拟(X-in-the-loop模拟)。这意味着例如模拟模型22将虚拟车辆穿过虚拟世界移动。模拟单元20也可在测试台自动化单元3中被实现。用于测试台1上的虚拟测试运行的模拟优选地是实时的。即，为每个时间增量计算当前设定值，诸如举例而言，在毫秒到分钟范围内，以用于使用热流致动器15_j产生所需的热通量场

模拟模型22包括至少一个热模拟模型23，如图4和5所示，其模拟在测试对象2或测试对象组件PKi被并入物理车辆中并且所述车辆沿着规定的路线移动的情况下测试对象2和/或测试对象组件PKi如何与环境相互作用。测试对象组件PKi的这种环境由在测试台上实际上不可用的车辆组件(例如相邻的车辆组装件或组件)和车辆的环境(例如，气流、路面，......)组成。因此，热模拟模型23特别模拟实际上不存在于测试台1上的车辆组件(如果需要，还有合并到测试台上的组件)和环境(气流、路面等，例如以引擎舱和车身底部模型的形式)的热行为。此热相互作用表现为借助于热流致动器15在测试台1上模拟的热流量。

此外，在模拟模型22中实现车辆模型24、驾驶员模型25、道路或路线模型26、车轮模型27等也是可能的，该模拟模型已经在图5中以示例性方式示出。此外，实现模拟车辆的环境的环境模型也是可能的。模拟模型22的不同部分模型在其中一起工作以执行测试运行，同时考虑测试对象2与车辆环境的热相互作用。利用模拟模型22，还模拟其它影响也是可能的，诸如各种驾驶员行为(保守、激进等)、道路条件(例如，滑水、冰、不同的道路覆盖物等)或轮胎。因此，热通量场

由考虑特定环境条件的模拟驾驶情况得到也是可能的。例如，可设想，运动型驾驶员将横穿曲线，并且从而驾驶越过路上的冰块或穿过水坑(例如，水喷头)，而另一方面，保守的驾驶员将沿着曲线的线条行驶并且因此避免冰块或水坑。这对测试对象2上的热传递过程具有直接影响。甚至可能的是：就在测试台1上提供可用于在测试运行中主动地干预的针对车辆的真实控制元件，诸如，举例而言方向盘、油门踏板、制动踏板、换档器等。模拟优选地实时地且以所需的时间分辨率运行。

代替不同的部分模型(车辆模型24、驾驶员模型25、道路或路线模型26、车轮模型27、作为热模拟模型23的一部分的发动机舱和车身底部模型等)，以不同的方式提供测试运行是可能的，例如以常规的基于时间或基于路径的速度设定的形式。在部分模型或基于时间或路径的设定的基础上确定具体测试运行，其中通过热模拟模型23模拟测试对象2与环境的热相互作用。

模拟单元20还包括接口21(图5)，通过该接口可向模拟模型22提供必需的测量变量MGi，但也可提供测试对象2的实际变量(诸如一个或多个实际速度n_ist,x)或负载机器5的实际变量(诸如一个或多个实际扭矩M_ist,z)，并且借助这些，模拟模型22输出用于控制测试对象2的计算的设定值(例如，扼流位置α_soll)和/或测试台1的计算的设定值(例如，负载机器5的设定点扭矩M_soll和/或设定点速度n_soll，或多个负载机器的多个设定点扭矩和/或设定点速度)，和/或特别是热流致动器15_j的测试运行的计算的设定值。如果需要，接口21提供必需的信号处理机制，例如，针对测量变量MGi的过滤器。通过为模拟单元20提供测量变量MGi，“模拟环”被关闭，并且测试对象2实际上并入虚拟现实世界的“环中”。

再现测试对象组件PKi与环境的热相互作用的热模拟模型23可以任何方式设计，例如，以物理模型、经验模型或经训练模型(神经网络、线性模型网络等)的形式。此外，热模拟模型23可再现在测试台1上实际存在的测试对象组件PKi的行为，并且将被检查以便重建例如未被测量的或不可测量的变量(例如温度)(例如借助控制观察者)。在每个预设时间增量中，热模拟模型23确定测试对象2的至少一个段Si，优选地每个段Si，的段热流量

的设定点。为此，热模拟模型23处理由测量单元MEi在相关联的测量点MSi处测量的至少一个温度(或另一等效物理变量)。可理解，热模拟模型23还可处理其它测量变量MGi，诸如举例而言质量或体积流量、气压、环境温度等。确实需要什么测量变量MGi将取决于热模拟模型23的相应实现，并且如果需要，取决于模拟模型22的其它模型的相应实现。以下也是可能的：对于热模拟模型23而言必要的测量变量MGi不基于直接测量而获得，而是基于例如经由合适的观察者或通过计算它们的其它测量变量MGi被估计。使用排气系统11的示例，例如，以下是可能的：基于进出排气系统11的排气的输入和输出温度的测量以及流过排气系统11的排气质量流量的测量来计算排气系统11上的不同位置处的表面温度。

热模拟模型23可进一步处理测试运行本身的变量，例如从模拟模型22的其它模型获得的变量或者从设定点速度获得的变量，诸如举例而言车辆速度。优选地，测试运行还将预设可被包括在模拟模型23中的环境条件，诸如空气温度、湿度等。但也可预设事件，例如，雷暴、车辆的停工时间或者驶过水坑，这些也可被包括在热模拟模型23中。

经由接口21，例如数值地或基于模型确定的段热流量

的设定点被提供给热流控制器17，该热流控制器17借助多个热流致动器15_j在控件的每个预设时间增量中以特定质量水平调整这些设定点，其中至少一个热流致动器15_j被提供在至少一个段Si上，优选地被提供在所有段Si上。除其它因素外，其中的质量取决于热流致动器15_j的具体实现。为此，根据所实现的控制定律，基于热流控制器17中的段热流量

的设定点计算可用的j个热流致动器15_j的操纵变量，并且为产生相应的热流量

和/或热通量场

的热流致动器15_i预设这些操纵变量。

以下示例旨在说明根据本发明的方法：测试对象2被并入在真实车辆中并且在真实试运行的情况下在真实测试地形上移动。这将导致在测试对象2上定义的段Si中的特定真实段热流量

目的现包括生成在测试台1上的虚拟试运行(即在测试运行中)中的真实试运行期间发生的这些真实段热流量

作为来自合适的热模拟模型23的设定点。根据物理定律，所述段热流量

显著地取决于在测试对象2上产生的温度场，该温度场经由测量点MSi来检测，例如借助热传导、对流、热辐射。为此，在n个测量点MSi上以每个时间增量测量测试对象2的温度，并且基于热模拟模型23，在测试台1处借助热流控制器17和热流致动器15_j来计算并调整段热流量

还必须注意的是，一般而言，在测量点MSi和段Si之间不必存在1:1对应关系。例如，对于各个别段，多次测量温度是可能的，而另一方面，对于其它段Si，根本不要求温度测量。在这些段上，仅在这些情况下估计温度场。

用于控制段热流量

的信息流再次以图6中的通用形式示出。使用测量单元MEi在测试对象2上的特定测量点MSi处检测多个测量变量MGi。至少在其中的测试对象2上的一个测量点MSi处检测温度(或等效物理变量)。此外，如上所解释的，测量其它测量变量MGi，诸如举例而言环境变量(环境温度、湿度、气压等)、以及质量或体积流量，也是可能的。经由接口21，测量变量MGi被提供给模拟单元20中的模拟模型22的热模拟模型23，可能还被提供给模拟模型22的其它模型。基于测量变量MGi，热模拟模型23确定段Si上的段热流量

的设定点。段热流量

的这些设定点被提供给热流控制器17，以借助热流致动器15_j进行调整。热流致动器15_j产生必要的相关热流量

其作用在测试对象组件PKi上或作用在待调节的段Si上。

在段热流量

以连续时间增量快速变化的情况下，例如当驶过水坑时，例如，来自水坑的大量水在排气系统11的热消声器上蒸发，可能发生以下情况：热流致动器15_j由于其有限的动态特性而不能调整段热流量

的这种快速变化。在这种情况下，可能提供：至少该段热流量

在适当的所选时间窗口(例如1分钟)内被调整为积分平均值，使得整体交换的热量将在更长时间段内与测试运行一致。

为了根据测试运行借助负载机器5调整测试台1上的测试对象2的负载状态，模拟单元20还可与测试台自动化单元3和/或致动器控制器4交换信息。

尽管已经基于排气系统11的示例描述了本发明，但是使用车辆的其它和不同的测试对象组件PKi显然是可能的。特别令人感兴趣的是，例如，使用内燃机、散热器或混合动力车辆的动力单元作为测试对象组件PKi，在每个实例中，在所述测试对象组件PKi上也可提供多个段Si。因此，利用本发明实现了X-in-the-loop测试台1，其中对于特定车辆组件(“X”)，物理上真实的硬件被并入测试台1(测试对象2)中，并且其中，作为测试运行，在模拟单元20中通过其中并入了测试对象2的车辆来模拟试运行。将整个车辆视为车辆组件是可能的。该模拟对测试对象2与其环境的热传递过程的形式的热相互作用进行模拟，测试对象2将在真实试运行过程中经历该热传递过程。然而，预设任何其它的、特别是虚构的热传递过程并在测试运行过程中使用该热传递过程也是可能的。借助于热流致动器15_j在测试台1处调整由此模拟得到的热传递过程。测试台1上的所得到的测试运行非常接近现实。

Claims (8)

1.一种用于在测试台(1)上执行测试运行的方法，其中车辆或车辆的组件的形式的测试对象(2)在测试台(1)上被物理地设置和操作，并且具有模拟模型(22)的模拟单元(20)模拟所述测试运行，其特征在于：在所述测试台(1)上的所述测试运行期间在所述测试对象(2)上的测量点(MSi)处测量至少一个温度作为测量变量(MGi)，并且所述测试对象(2)的至少一个测试对象组件(PKi)被细分为多个段(Si)，在所述测试运行期间，至少一个段(Si)与所述车辆的环境的热相互作用借助所述模拟模型(22)的热模拟模型(23)被模拟，其中所述热模拟模型(23)计算被提供给所述至少一个段(Si)或从所述至少一个段(Si)消散的段热流量

并且作为测量温度的函数借助多个热流致动器(15_j)在所述至少一个段(Si)上调整所述段热流量

所述热流致动器使所述测试对象(2)经受热流量

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模拟模型(22)还包括以下模型中的一个或多个：车辆模型(24)、驾驶员模型(25)、道路或路线模型(26)、车轮模型(27)、环境模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，附加地，在所述模拟模型(22)中检测并处理所述测试对象(2)的至少一个其它测量变量(MGi)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，附加地，在所述模拟模型(22)中检测并处理所述测试对象(2)的测试对象环境的至少一个其它测量变量(MGi)。

5.一种用于执行测试运行的测试台，其中车辆或车辆的组件的形式的测试对象(2)在测试台(1)上被物理地设置，并且其中具有模拟模型(22)的模拟单元(20)模拟所述测试运行，其特征在于：在所述测试台(1)上在所述测试对象(2)上提供至少一个测量单元(MEi)，至少一个测量单元(MEi)检测所述测试台(1)上的温度作为测量变量(MGi)，在所述模拟单元(20)中实现热模拟模型(23)，所述热模拟模型(23)在所述测试运行期间模拟所述测试对象(2)的测试对象组件(PKi)的至少一个段(Si)与所述车辆的环境的热相互作用，所述热模拟模型(23)计算被提供给所述至少一个段(Si)或从所述至少一个段(Si)消散的段热流量

以及至少一个热流致动器(15_j)被提供在所述测试台(1)上，所述热流致动器(15_j)使所述测试对象(2)经受热流量

且此外还提供热流控制器(17)，所述热流控制器(17)控制所述至少一个热流致动器(15_j)的热流量

以从而作为测量温度的函数调整所述至少一个段(Si)处的段热流量

6.根据权利要求5所述的测试台，其特征在于，附加地在所述模拟模型(22)中实现以下模型中的一个或多个：车辆模型(24)、驾驶员模型(25)、道路或路线模型(26)、车轮模型(27)、环境模型。

7.根据权利要求5所述的测试台，其特征在于，在所述测试台(1)上提供至少一个其它测量单元(MEi)，所述至少一个其它测量单元(MEi)检测所述测试对象(2)的其它测量变量(MGi)，所述其它测量变量(MGi)由所述模拟模型(22)处理。

8.根据权利要求5所述的测试台，其特征在于，在所述测试台(1)上提供至少一个其它测量单元(MEi)，所述至少一个其它测量单元(MEi)检测所述测试对象(2)的环境的其它测量变量(MGi)，所述其它测量变量(MGi)由所述模拟模型(22)处理。

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