CN109716337A - 用于对机动车进行基于仿真的分析的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对机动车进行基于仿真的分析和/或优化的方法，优选具有如下工作步骤：‑基于模型(M)仿真(S101)机动车(1)的行驶运行以获得至少一个被仿真的变量的值，所述模型具有至少一个操纵变量，所述被仿真的变量适合于表征机动车(1)的整体车辆特性，尤其是驾驶性能，其中所述模型具有至少一个子模型，尤其转矩模型，和其中所述至少一个子模型基于函数并且优选表征机动车(1)的至少一个部件尤其是内燃机的运行；以及‑输出(S103)所述至少一个被仿真的变量的值。

Description

用于对机动车进行基于仿真的分析的方法
技术领域
本发明涉及一种用于对机动车进行基于仿真的分析和/或优化的方法，其中基于模型来仿真机动车的行驶运行，确定行驶运行状态参数，所述行驶运行状态参数关于至少一个被仿真的变量的一个或多个值和/或至少一个操纵变量限定并且适合于表征机动车的至少一个行驶运行状态，尤其是行驶状态。
背景技术
数量增加的操纵变量或输入变量和输出变量、客户对机动车的行驶性能提高的要求以及立法机构对车辆的排放和消耗提高的要求极大地提高了机动车的校准开销。
尤其是，发动机例如内燃机的设计和其控制的参数(Bedatung)是费事的并且实际可以当机动车作为原型存在时关于标准如行驶性能、排放和消耗来优化。同时，作用于汽车制造商的缩短新机动车的开发时间的压力由于技术更新和更短的生产周期而增加。
为了满足两个相反的开发，需要改进的开发方法，所述开发方法能够实现足够精确地预测各个部件的设计对整体车辆特性的影响。
在印刷物EP 0 846 945 B1中公开了一种用于分析机动车的行驶性能的方法，其具有如下步骤：
-创建用于车辆的仿真模型，用以将车辆映射在动态试验台上；
-在试验台上执行测量，以获得关于被仿真的车辆的行驶性能的测量变量；
-连续地检验是否预定的触发条件即测量变量的集合(Konstellation)，所述触发条件对应于机动车的预定的行驶状态；
-只有当满足其中一个触发条件时，才从一个或多个测量变量中根据预定的与载体条件有关的函数计算至少一个评估变量，所述评估变量表示车辆的驾驶性能；
-输出评估变量。
在印刷物EP 1 623 284 A1中公开了一种用于优化机动车和驱动这种车辆的发动机的方法，其具有如下步骤：
-从车辆在道路或底盘试验台上实际运行中执行测量或在发动机试验台上执行对发动机的测量；
-参数化仿真模型，所述仿真模型描述车辆或发动机，以便能够以计算机方式确定关于通过测量得到的测量值的诊断。
-通过使用仿真模型来仿真车辆，其中也计算至少一个驾驶性能指数，所述驾驶性能指数由于经验所确定的函数从多个测量值得出并且驾驶性能指数说明了在确定的行驶状态中车辆的驾驶性能；
-在上述仿真期间优化对车辆的设定，其中至少一个驾驶性能指数输入到优化的边界条件或目标函数中。
发明内容
本发明的任务是改进的用于对机动车进行基于仿真的分析和/或优化的方法和对应的系统。尤其是，本发明的任务是提供这样的方法和系统，其可以执行自动化的优化过程。
该任务通过根据权利要求1所述的方法和根据权利要求24的系统来解决。有利的设计方案在从属权利要求中予以保护。权利要求的措辞由此变成说明书的内容。
本发明的第一方面涉及一种用于对机动车进行基于仿真的分析和/或优化的方法，优选具有如下工作步骤：
-基于模型仿真机动车的行驶运行以获得至少一个被仿真的变量的值，所述模型具有至少一个操纵变量，被仿真的变量适合于表征机动车的整体车辆特性，尤其是驾驶性能，其中所述模型具有至少一个子模型，和其中所述至少一个子模型基于函数并且优选表征机动车的至少一个部件尤其是内燃机的运行；
-确定行驶运行状态参数，其关于至少一个被仿真的变量和/或至少一个操纵变量的一个或多个值定义和适合于表征机动车的至少一个行驶运行状态，尤其行驶状态；以及
-结合相应所属的行驶运行状态参数，输出至少一个被仿真的变量的值，适合于表征整体车辆特性。
本发明的第二方面涉及一种用于对机动车进行基于仿真的分析和/或优化的系统，所述系统构成为，执行根据本发明的第一方面所述的方法和/或优选具有如下装置：
-构成为基于模型仿真机动车的行驶运行以获得至少一个被仿真的变量的值的装置，所述模型具有至少一个操纵变量，被仿真的变量适合于表征机动车的整体车辆特性尤其驾驶性能，其中模块具有至少一个子模型，和其中至少一个子模型基于函数并且优选表征机动车的至少一个部件尤其内燃机的运行；以及装置，构成为确定行驶运行状态参数，其通过至少一个被仿真的变量和/或至少一个操纵变量的值定义和适合于表征机动车的至少一个行驶运行状态，尤其行驶状态；以及
-构成为结合相应所属的行驶运行状态参数，输出至少一个被仿真的变量的值，适合于表征整体车辆特性的装置。
优选地，所述装置与第一和第二模块关联，所述第一模块和第二模块经由第一数据接口连接。
本发明的第三方面涉及一种用于对机动车进行基于仿真的分析和/或优化的方法，优选具有如下工作步骤：
-基于模型仿真机动车的行驶运行以获得至少一个被仿真的变量的值，所述模型具有至少一个操纵变量，被仿真的变量适合于表征机动车的整体车辆特性，尤其是驾驶性能，其中所述模型具有至少一个子模型尤其是转矩模型，和其中所述至少一个子模型基于函数并且优选表征机动车的至少一个部件尤其是内燃机的运行；以及
-输出至少一个被仿真的变量的值。
本发明的第四方面涉及一种用于对机动车进行基于仿真的分析和/或优化的系统，所述系统构成为，执行根据本发明的方法和/或优选具有：
-构成为基于模型仿真机动车的行驶运行以获得至少一个被仿真的变量的值的装置，所述模型具有至少一个操纵变量，被仿真的变量适合于表征机动车的整体车辆特性，尤其是驾驶性能，其中所述模型具有至少一个子模型，尤其转矩模型，和其中所述至少一个子模型基于函数并且优选表征机动车的至少一个部件尤其是内燃机的运行；以及
-构成为输出至少一个被仿真的变量的值的装置。
优选地，所述装置与第一和第二模块关联，所述第一模块和第二模块经由第一数据接口连接。
本发明的其他方面涉及计算机程序和计算机可读的介质。
本发明的第一方面的有利设计方案的后续所描述的特征和优点相应地也适合于本发明的第二方面和其他方面的有利的设计方案，反之亦然。有利的设计方案在此可以任意彼此组合，在这并未明确排出在外的情况下。
本发明意义下的变量是仿真的变量，所述变量尤其是具有至少一个操纵或输入变量和至少一个被仿真的“测量变量”或输出变量。优选地，变量是物理变量。
本发明意义下的条件是多个变量的值的一个或多个集合和/或一个或多个变量的值的曲线。
本发明意义下的模型是真实性的尤其简化的描述。根据本发明的模型也可以称作用于装置的运行的替代模型。优选地，所述模型又可以具有子模型和/或底一级的模型，其模型化该装置的各个部件。这种模型在此情况下可以是基于特征曲线的模型和/或基于函数的模型，尤其是作为子模型。在利用基于特征曲线的模型进行仿真时，保存特征曲线，所述特征曲线将输入变量的值与输出变量的值关联。在借助基于函数的模型进行仿真时，保存具有函数参数或系数和变量的函数，其将输入变量的值与输出变量的值关联。
本发明意义下的函数参数或还有函数的参数是所谓的形状参量，其对于刚刚所观察的情况是恒定的，但对于接下来的情况可以变化。在此，函数参数是单个值或单个函数并且尤其可以是系数。
本发明意义下的输出是提供用于进一步处理，尤其在该方法中或在其他方法中，或在另一方法中，或通过用户接口再现。
本发明意义下的整体车辆特性是车辆在运动中或在行驶运行中的至少一个特性，尤其是选自后续的组：辅助驾驶系统的的函数、安全感觉、行驶舒适性、敏捷性、可行驶性/驾驶性能、排放、效率、NVH舒适性、机动车的加速性/关于机动车，尤其在整体背景情况下。
本发明意义下的驾驶性能是瞬态的运行状态中的车辆的特性，其通过驾驶员的或驾驶员辅助系统的动作来实现。
本发明意义下的行驶运行状态表征机动车在一个时间点或在一个持续时间中的运行并且在简单形式中可以是行驶状态。尤其是，行驶运行状态是车辆的整体运行状态，该整体运行状态表征车辆的行驶状态以及用于车辆的推进的机组和辅助机组的运行状态。
本发明意义下的运行状态是设备的每个运行可能性。在内燃机的示例中，运行状态优选不仅表示处于静止状态中的内燃机的运行即例如在空转中的运行或在车辆中以恒定速度和恒定负载运行而且表示在静止或瞬态状态中的运行，例如内燃机的加速。运行状态在此优选不仅限定变量的值的集合以及替选地变量的值的时间曲线，例如加速踏板位置，或者其替选地也通过变量的值的初始和结束点，例如通过具有节气门的预定的开度的速度值定义。
本发明意义下的值是数量、数量的集合抑或表示式。
本发明意义下的运行特性是运行状态的序列。
本发明意义下的行驶状态表征机动车在运动中或在行驶运行中的动态特性。用于行驶状态的示例优选是内燃机在行驶运行中的起动过程(v机动车>0)，加速、轻踩油门、轻轻松油门，减速，换挡，在恒定速度下滑行，滑出，在行驶运行中怠速(v机动车>0)，在行驶运行中发动机停止(v机动车>0)。行驶状态也可以更精细地划分成子行驶状态。在极端情况下，变量的值的任何组合关联有子行驶状态。行驶状态在此优选是行驶运行的稳态的和瞬态的或非瞬态的状态，所述状态表示从第一静止行驶状态到第二静止行驶状态的过渡。
本发明意义下的效率是达到固定的使用的能量消耗的量度。当实现具有最小能量消耗的特定的利用时，过程尤其是高效的。优选地，有效程度是效率的至少一个组成部分。
本发明意义下的排放特性是在预设的持续时间中的排放曲线或在预设的路程上的排放曲线，其中时间和路程尤其通过速度曲线相关联。
本发明意义下的模块是根据本发明的系统的组件或器件。各个模块可以在技术上实现为硬件和/或软件并且经由接口连接。
本发明意义下的装置可以在技术上构成为硬件和/或软件，尤其是优选存储器和/或总线系统进行数据或信号连接的、尤其是数字处理单元尤其微处理器单元(CPU)和/或具有一个或多个程序。CPU为此可以选择来处理实施为保存在存储器系统中的程序的指令，从数据总线检测输入信号和/或将输出信号输出给数据总线。存储器系统可以具有一个或多个尤其不同的存储器介质尤其光学的、磁性的、固态的和/或其他非易失性的介质。程序可以获得为，使得其能够具体化或执行这里所描述的方法，使得CPU可以执行属于这种方法的步骤并且由此尤其可以控制和/或监控往复式发动机。
本发明意义下的机动车是通过驱动装置运行的车辆。机动车尤其是陆地交通工具、水上交通工具或空中交通工具。优选地，机动车是载人车辆、载重车辆、巴士或摩托车。
本发明尤其基于如下方案，在纯仿真中能够分析和能够优化整体车辆特性尤其机动车的驾驶性能。机动车的行驶运行在此情况下通过模型来仿真，使得既不对真实的机动车也不对试验台执行测量来获得要观测的变量的值。
描绘机动车的模型在此情况下要么是完全基于函数的模型要么至少对于要以方法流程设计的部件具有基于函数的子模型，所述子模型描绘了所述部件。在此情况下，车辆的其他部件也可以作为基于特征曲线的子模型包含在模型中，以便实施仿真。
优选地，将所仿真的变量的值与机动车的行驶运行状态尤其行驶状态相关。因此，根据本发明，行驶运行状态参数根据借助模型被仿真的变量来确定。以此方式可以附加地改进对整体车辆特性的预测。
于是，被仿真的变量的和必要时相应的行驶运行状态参数的值优选被输出，例如经由用户界面向用户显示或提供建模算法，所述建模算法能够改变模型尤其是模型的基于函数的组成部分，尤其是进一步优化。以此方式，借助本发明在预设边界条件的情况下关于特定的标准优化各个部件或整个机动车的模型。于是基于所获得的模型可以设计各个部件或整个车辆。
尤其是，通过该方法会可以根据相应存在的行驶运行状态参数不同地评估变量的相同的值或值集合。
在一个有利的设计方案中，行驶运行状态参数通过至少一个预设的条件关于至少一个操纵变量和/或至少一个被仿真的变量来定义。对条件的检验尤其能够实现预定义行驶运行状态或行驶状态并且只有当这种预定义的行驶运行状态或行驶状态实际存在时才输出行驶运行状态参数。在此情况下，该方法也优选只有当预定义的行驶运行状态或行驶状态存在时才继续，尤其是仅仅在此情况下计算评估参数。由此，可以节约数据处理装置的所占用的存储器容量和计算容量。
在根据本发明的方法的另一有利的设计方案中，针对试验设计尤其是统计试验设计的改变点进行仿真的工作步骤，所述改变点预设模型的输入变量或操纵变量的值。根据已知的数学方法能够产生的统计试验设计的应用能够实现显著地减小改变点的数量，所述改变点对于机动车的行驶运行的仿真是必需的，特别与所谓的栅格测量(Rastervermessung)有关。
在另一有利的设计方案中，根据本发明的方法还具有如下工作步骤：
-基于关联规则尤其函数根据至少一个输出的被仿真的变量和行驶运行状态参数确定至少一个评估参数的值，所述评估参数说明机动车的整体车辆特性；以及
-输出至少一个评估参数的值。
相应地，在一个有利的设计方案中根据本发明的系统具有：
-构成为基于关联规则尤其是函数根据至少一个输出的所仿真的变量和行驶运行状态参数确定至少一个评估参数的装置，所述评估参数说明机动车的整体车辆特性，其中用于输出的装置还构成为输出所述至少一个评估参数。
与被仿真的变量和行驶运行状态参数有关的评估算法的应用能够实现根据优选具体化的评估量度例如评分(Noten)量化所仿真的机动车的整体车辆特性，其中优选分别观测行驶运行状态参数的值，所述行驶运行状态参数在出现至少一个被仿真的变量的值时存在。
尤其可以是函数或关联表的关联规则在此情况下优选根据被仿真的变量和行驶运行状态参数将整体车辆特性与评估参数的值关联。关联规则在此情况下优选可以基于普遍认可的相关关系或也可以基于相关性，其已借助一个或优选多个参考车辆来建立。尤其是，关联规则在此可以考虑车辆乘客的主观感受，其由被仿真的变量和行驶运行状态参数的不同的集合得到。
这里特别重要的一个方面是，被仿真的变量根据行驶状态参数即尤其是存在的行驶状态被不同地评价，以便确定说明车辆的整体车辆特性的评估参数。通过建立这种相关关系可以进行预测：至少一个用于评估的被仿真的变量的值或曲线是好的还是差的。
尤其是当车辆乘客的主观感受对于在整体车辆特性的范围中机动车的要评估的特性而言是决定性的时，以此方式可以实现在通过试验人员的评价与根据本发明的方法的评价之间非常好的相协调。
而如果按照根据本发明的方法和系统评估与车辆乘客的主观感受无关的标准，根据行驶状态参数相对简单地将被仿真的变量转换成优选客观的评估参数。这例如是排放和效率标准的情况。
对于与车辆乘客的主观感受有关的标准如例如驾驶性能、安全感觉、行驶舒适性、敏捷性，优选需要在被仿真的变量、行驶运行状态和相应的乘客的感受之间建立关系。优选地为此设置用于系统的第二模块的训练阶段，其至少基本上类似于开头提到的EP 0 846945B1中描述的系统训练。
在系统训练中，在第一工作步骤中，车辆乘客尤其是试验驾驶员在真实的车辆中接受测试运行，其中必须遵守本身未预定义的行驶周期。优选地，在试验中执行的行驶周期基本上对应于正常行驶运行。与驱动装置有关的和与车辆有关的数据在此优选作为在行驶运行期间的时间序列记录。与驱动装置有关的数据尤其是发动机转速、发动机转矩、所要求的功率、在内燃机尤其节气门位置或加速踏板位置、进气歧管负压、冷却剂温度、点火时刻、喷射量、拉姆达值(λ值)、排气回馈率和排气温度。与车辆有关的数据尤其是车辆速度、车辆纵向加速度、车辆横向加速度、滚动、摇摆、前倾。
在第二工作步骤中，根据之前定义的条件已知了不同的行驶运行状态，尤其是经由行驶运行状态参数的输出。
例如，用“轻踩油门”可以将行驶状态定义为行驶运行状态，其中，从低转速和小负荷的状态开始，突然打开节气门。对于每个要区分的行驶运行状态而言定义条件，在此情况下针对测量变量定义，在出现所述测量变量时推断出存在分别通过所述条件定义的行驶运行状态。
所述条件在此情况下与如下条件相同，所述条件之后在根据本发明的方法中确定行驶运行状态参数或行驶运行状态。
在分析来自测量变量的测量序列的所记录的测量数据时，因此可以将各个时间点与确定的行驶运行状态的存在关联。例如以此方式可以确定：在试验行驶的哪个时间点呈现轻踩油门的行驶运行状态。在每个所述时间点，优选基于一个或多个所测量的变量定义评估参数。
为了在系统训练时在评估参数与机动车的乘客的主观感受之间建立相关关系，试验人员优选就车辆的整体车辆特性被询问。评估参数于是优选以该方式确定或相关，使得其尽可能好地反映通过一个或多个试验人员的评估。在此情况下，多个试验人员对机动车的整体行驶性能的预测优选利用统计手段来评估。
以此方式获得的关联规则优选可以用于确定评估参数。
在另一有利的设计方案中，根据本发明的方法还具有如下工作步骤：
-将至少一个被仿真的代表相应行驶运行状态参数的变量的值或至少一个评估参数的值与预设的期望值范围尤其是用于设计机动车的目标值比较；以及
-如果至少一个被仿真的变量的值或至少一个评估参数的值位于期望值范围之外，则基于该比较改变至少一个子模型的用于仿真的函数的至少一个函数参数；或
-如果至少一个被仿真的变量的值或至少一个评估参数的值处于期望值范围之内，则输出至少一个子模型的用于仿真的函数的至少一个函数参数的值。
相应地，在一个有利的设计方案中根据本发明的系统具有：
-构成为将至少一个被仿真的代表相应行驶运行状态参数的变量的值或至少一个评估参数的值与预设的期望值范围尤其是用于设计机动车的目标值比较的装置；
-构成为如果至少一个被仿真的变量的值或至少一个评估参数的值位于期望值范围之外，则基于该比较改变至少一个子模型的用于仿真的函数的至少一个函数参数，其中该方法优选重新执行仿真行驶运行的工作步骤的装置；和
-用于如果至少一个被仿真的变量的值或至少一个评估参数的值处于期望值范围之内，则输出至少一个子模型的用于仿真的函数的至少一个函数参数的值的装置。
根据本发明的有利的设计方案能够实现，关于对于整体车辆特性决定性的标准尤其自动化地优化机动车的部件的子模型或用于仿真的函数。为此，被仿真的变量的值在考虑到行驶运行状态参数的相应存在的值的情况下与期望值范围比较，所述期望值范围例如借助基准车辆来确定。
替选地或附加地，将评估参数与用于该评估参数的期望值范围比较，在所述评估参数中例如根据多个基准车辆已经包含具体化的评估。相应的期望值范围在此情况下反映了用于设计机动车的至少一个部件的目标值。
如果被仿真的结果还没有达到所期望的目标值，则改变机动车的部件的用于仿真的函数或子模型，尤其通过如下方式：改变至少一个子模型的函数参数或用于仿真的系数。为此，尤其是使用优化算法，如其在现有技术中已知的那样。
优选地，在这样的优化算法中根据行驶运行状态参数的至少一个被仿真的变量的值和/或评估参数的值以及用于仿真的函数的函数参数或系数作为变量输入。变量的相关性于是通过多项式模型来描绘并且必要时通过不同类型的神经网络算法来扩展，尤其是考虑在各个多项式模型之间的相互关系。优选地，所述模型算法并不说明局部模型而是说明全局模型。全局模型算法于是描述了要设计的部件在整体运行范围上与所仿真的函数的函数参数有关的特性。优选地，借助所述全局模型算法创建(另一)试验设计，所述试验设计说明了关于用于仿真的一个或多个函数的函数参数的改变点。
根据所述试验设计于是重新执行行驶运行的仿真的工作步骤并且该方法可以以此方式迭代地延续。
优选地，在用于优化的模型算法中输入不同于整体车辆特性的标准的或另外的边界条件，例如法律上的安全预设，例如在道路交通中的最小间距，或还有法律上的排放预设。
如果与行驶运行状态参数有关被仿真的变量的值或评估参数的值处于目标值的通道(Korridor)中，则输出车辆部件的子模型的用于仿真的函数，尤其是在此情况下输出提示，机动车的具有用于仿真的函数的整体车辆特性满足预设的目标值。
此后，机动车的通过基于函数的子模型代表的部件可以以此方式来设计或构建，使得部件的运行反映用于仿真的函数。
根据本发明的受仿真支持的方法实现非常早地在新机动车的概念和设计阶段中以有针对性的方式足够精确地预测设计相关的整体车辆特性，在所述概念和设计阶段中还没有要测试的车辆试验载体可供使用。附加地，通过应用优化算法尤其结合以设计目标指标(Auslegungszielmetrik)即评估参数，生成用于与设计有关的机动车和发动机部件的硬件规范。根据本发明的受仿真支持的方法在此尤其通过如下方式实现：基于特征曲线的模型(其正常情况下用于仿真机动车或其部件)至少部分通过基于函数的模型替代。例如，针对内燃机，当前在曲轴上存在的发动机转矩根据本发明通过对应的基于函数的模型反映，所述发动机转矩在基于特征曲线的模型中通常在每个仿真时间步长中根据负荷或加速踏板位置和发动机转速来说明。
利用这样的根据本发明的基于函数的或者参数形式的转矩模型可以经由具有一些函数参数的数学函数描绘内燃机尤其被装载的内燃机的稳态的和瞬态的转矩特征。由此，尤其是也可以足够精确地仿真机动车的瞬态的行驶运行状态如全负荷加速、低端部扭矩、轻踩油门(正的负荷变换)、轻轻松油门(负的负荷变换)、加速等。
在根据本发明的方法的另一有利的设计方案中，基于优化算法进行改变和用于仿真的函数的至少一个函数参数在优化算法中作为部件或机动车的操纵变量尤其是几个操纵变量或变量来处理。
在另一种有利的设计方案中，根据本发明的方法还具有如下工作步骤：
-尤其基于优化算法生成另一试验设计，其具有关于用于仿真的函数的至少一个函数参数的改变点，其中所述仿真的工作步骤基于另一试验设计进行。
相应地，在一个有利的设计方案中根据本发明的系统具有：
-构成为尤其基于优化算法生成另一试验设计的装置，该另一试验设计具有关于用于仿真的函数的至少一个函数参数的改变点，其中所述仿真的工作步骤基于另一试验设计进行。
在另一种有利的设计方案中，根据本发明的方法还具有如下工作步骤：
-基于用于仿真的函数或其至少一个函数参数的值定义用于至少一个部件和/或机动车的第二规范。
在另一种有利的设计方案中，根据本发明的方法还具有如下工作步骤：
-基于用于仿真的函数或者其至少一个函数参数的值改变部件和/或机动车的构造和/或控制或调节。
根据本发明的方法的其他实施形式尤其涉及如下实施形式，其中所述部件是驱动设备尤其是内燃机。相应地，根据本发明的方法还具有如下有利的设计方案：
在根据本发明的方法的另一有利的设计方案中，子模型是机动车的驱动设备尤其是内燃机的转矩模型，其中所述子模型具有如下底一级的模型中的至少一个：
-全负荷模型，其基于全负荷函数；
-部分负荷模型，其基于部分负荷函数；
-转矩梯度模型，其基于转矩梯度函数；和
-吸力矩模型(Saugmomentmodell)，其基于吸力矩函数。
为了完整地描绘驱动设备的运行，需要描绘稳态的和瞬态的转矩特征。这借助全负荷模型和部分负荷模型实现。此外，例如在负载或加速踏板位置突然改变之后必须形成瞬态的转矩增加(Drehmomentaufbau)，这通过转矩梯度模型实现。
在根据本发明的方法的另一有利的设计方案中，转矩模型至少具有全负荷模型并且全负荷函数通过三个子函数描述了全负荷特征曲线：
-在低转速时的全负荷函数；
-在中等转速时的全负荷函数；以及
-在最大功率时的全负荷函数。
全负荷特征曲线尤其是内燃机的全负荷特征曲线并不完全可微而是具有拐点，使得全负荷特征曲线优选完全优选通过划分成三个不同函数范围可以描述。这根据本发明通过所述区域实现低转速、中等转速和最大功率，其中在低转速和中等转速时经由转矩近似全负荷函数，而优选在最大功率时经由功率曲线近似所述函数。针对每个子范围的函数优选可以通过仅仅两个函数参数来定义。
在根据本发明的方法的另一有利的设计方案中，部分负荷函数基于全负荷和踏板特征曲线函数来计算，所述踏板特征曲线说明了在变量“转矩”和变量“踏板或节气门位置”之间的相关关系。所述函数也可以仅仅经由两个函数参数来定义。
在根据本发明的方法的另一有利的设计方案中，踏板特征曲线函数具有第一函数参数和第二函数参数，其两者都与转速有关并且其中第一函数参数说明了因数而第二函数参数说明了偏移。由此，得到踏板特征曲线函数的特别简单的结构，其简化了在优化算法中的使用。
在根据本发明的方法的另一有利的设计方案中，转矩梯度函数具有线性的和三次方的分量，其中函数参数说明了线性和三次方的分量的方向。转矩梯度函数因此也同样可以用仅仅三个函数参数来描述。
在此情况下，要注意的是，小数量的函数参数也意味着在优化算法的多项式模型中的小数量的要改变的变量。以此方式，已经通过模型化可以将试验设计的变化点的数量保持得尽可能小。
在根据本发明的方法的另一有利的设计方案中，至少一个子模型分别说明至少一个部件的稳态的和/或瞬态的运行。
在根据本发明的另一有利的设计方案中，至少一个部件是内燃机、充电系统、转向系统、驱动系、底盘系统、传动系统或驾驶员辅助系统。
在一个有利的设计方案中，该方法的一个或多个尤其所有步骤完全或部分自动化地执行，尤其是通过系统或其装置执行。
在下文中说明了本发明的其他有利的设计方案，尤其是与本发明的第三和第四方面。
在另一种有利的设计方案中，该方法还具有如下工作步骤：
-确定行驶运行状态参数，其关于至少一个被仿真的变量和/或至少一个操纵变量的一个或多个值定义和适合于表征机动车的至少一个行驶运行状态，尤其行驶状态；以及其中所述至少一个被仿真的变量的值结合于相应相关的行驶运行状态参数输出。
在该方法的另一有利的设计方案中，基于函数的子模型具有至少一个函数参数，通过其改变可以改变机动车的仿真的行驶运行的改变。
在该方法的另一有利的设计方案中，行驶运行状态参数通过至少一个预设的关于至少一个操纵变量和/或至少一个被仿真的变量的条件来定义。
在该方法的另一有利的设计方案中，进行针对试验设计尤其统计试验设计的改变点的仿真的工作步骤。
在另一种有利的设计方案中，该方法还具有如下工作步骤：
-基于关联规则尤其是函数根据至少一个输出的被仿真的变量和/或行驶状态参数确定至少一个评估参数的值，所述评估参数说明了机动车的整体车辆特性；以及
-输出至少一个评估参数的值。
在另一种有利的设计方案中，该方法还具有如下工作步骤：
-提供关于机动车的行驶运行的第一规范或至少一个评估参数的值，所述第一规范对应于至少一个被仿真的变量的至少一个期望值范围，尤其针对相应的行驶运行状态参数，所述评估参数对应于用于设计机动车的标准的目标值，优选整体车辆特性的目标值，还优选驾驶性能的目标值。
在另一种有利的设计方案中，该方法还具有如下工作步骤：
-关于至少一个被仿真的变量的期望值范围，尤其是针对相应的行驶运行状态参数，优化基于函数的子模型，或优化至少一个评估参数，所述评估参数对应于设计机动车的标准的目标值，优选整体车辆特性的目标值，还优选驾驶性能的目标值。
在另一种有利的设计方案中，该方法还具有如下工作步骤：
-将至少一个被仿真的变量的值，特别是对于相应的行驶运行状态参数的变量的值，或至少一个评估参数的值与预设的期望值范围尤其是用于设计机动车的标准的目标值比较；以及
-如果至少一个被仿真的变量的值或至少一个评估参数的值位于期望值范围之外，则基于该比较改变至少一个子模型的用于仿真的函数的至少一个函数参数；或
-如果至少一个被仿真的变量的值或至少一个评估参数的值处于期望值范围之内，则输出至少一个子模型的用于仿真的函数的至少一个函数参数的值。
在该方法的另一有利的设计方案中，基于优化算法进行改变和用于仿真的函数的至少一个函数参数在优化算法中作为部件或机动车的操纵变量尤其是几个操纵变量或变量来处理。
在另一种有利的设计方案中，该方法还具有如下工作步骤：
-尤其基于优化算法生成另一试验设计，其具有关于用于仿真的函数的至少一个函数参数的改变点，其中所述仿真的工作步骤基于另一试验设计进行。
在另一种有利的设计方案中，该方法还具有如下工作步骤：
-基于用于仿真的函数或其至少一个函数参数的值定义用于至少一个部件和/或机动车的第二规范。
在该方法的另一有利的设计方案中，至少一个子模型表征车辆的设备，此外具有如下工作步骤：
-基于用于仿真的函数或者其至少一个函数参数的值设计或改变机动车的和/或部件的构造和/或控制或调节。
在该方法的另一有利的设计方案中，至少一个子模型是机动车的驱动设备尤其是内燃机的转矩模型，和所述子模型具有如下底一级的模型中的至少一个：
-全负荷模型，其基于全负荷函数；
-转矩梯度模型，其基于转矩梯度函数；和
-部分负荷模型，其基于部分负荷函数；
-吸力矩模型，其基于吸力矩函数。
在该方法的另一有利的设计方案中，转矩模型至少具有全负荷模型并且全负荷函数通过三个子函数描述了全负荷特征曲线：
-在低转速时的全负荷函数；
-在中等转速时的全负荷函数；
-在最大功率时的全负荷函数。
在该方法的另一有利的设计方案中，部分负荷函数基于全负荷函数和踏板特征曲线函数来计算，所述踏板特征曲线说明了在变量“转矩”和变量“踏板或节气门位置”之间的相关关系。
在该方法的另一有利的设计方案中，踏板特征曲线函数具有第一函数参数和第二函数参数，其两者都与转速有关并且其中第一函数参数说明了因数而第二函数参数说明了偏移。
在该方法的另一有利的设计方案中，转矩梯度函数具有线性的和三次方的分量，其中函数参数说明了线性和三次方的分量的权重。
在该方法的另一有利的设计方案中，行驶运行状态参数和/或评估参数根据车辆参数优选质量和机动车的发动机特征尤其是最大功率、最大转矩和/或最大转速来确定。
在该方法的另一有利的设计方案中，该模型作为其他子模型具有车辆模型，其构成为，至少部分表征机动车的行驶性能。
在另一种有利的设计方案中，该方法还具有如下工作步骤：
-基于机动车的行驶运行提供关于机动车的车辆参数，尤其借助车辆模型仿真；
在该系统的另一有利的设计方案中，第二模块还具有：
构成为确定行驶运行状态参数的装置，该行驶运行状态参数关于至少一个被仿真的变量和/或至少一个操纵变量的一个或多个值定义和适合于表征机动车的至少一个行驶运行状态，尤其行驶状态；以及其中所述至少一个被仿真的变量的值结合于相应相关的行驶运行状态参数输出。
在该系统的另一有利的设计方案中，基于函数的子模型具有至少一个函数参数，通过其改变可以改变机动车的仿真的行驶运行的改变。
在该系统的另一有利的设计方案中，第一数据接口构成为，从第一模块将车辆参数、至少一个操纵变量的值和/或至少一个被仿真的变量的值提供给第二模块，并且从第二模块将函数参数的值和改变点提供给第一模块。
在该系统的另一有利的设计方案中，第二模块还具有：
-构成为基于关联规则尤其是函数根据至少一个输出的被仿真的变量和/或行驶运行状态参数确定至少一个评估参数的装置，所述评估参数说明机动车的整体车辆特性，其中用于输出的装置还构成为输出所述至少一个评估参数。
在该系统的另一有利的设计方案中，第二模块还具有：
-构成为提供关于机动车的行驶运行的第一规范或至少一个评估参数的值的装置，所述第一规范对应于至少一个被仿真的变量的至少一个期望值范围，尤其针对相应的行驶运行状态参数，所述评估参数对应于用于设计机动车的标准的目标值，优选整体车辆特性的目标值，还优选驾驶性能的目标值。
在该系统的另一有利的设计方案中，第二模块还具有：
-构成为关于至少一个被仿真的变量的期望值范围，尤其针对相关的行驶运行状态参数优化基于函数的子模型，或者优化至少一个评估参数的值的装置，所述评估参数对应于用于设计机动车的标准的目标值，优选整体车辆特性的目标值，还优选驾驶性能的目标值。
在该系统的另一有利的设计方案中，第二模块还具有：
-构成为将至少一个所输出的仿真的代表相应行驶运行状态参数的变量的值与预设的期望值范围尤其是用于设计机动车的目标值比较的装置；
-构成为如果至少一个所输出的仿真的变量的值位于期望值范围之外，则基于该比较改变至少一个子模型的用于仿真的函数的至少一个函数参数的装置，其中优选重新执行仿真行驶运行的工作步骤；和
-用于如果至少一个所输出的仿真的变量的值处于期望值范围之内，则输出至少一个函数参数的值的装置。
在另一有利的设计方案中，该系统还包括第三模块，其中第三模块与第二模块经由第二数据接口连接和与第一模块经由第三数据接口连接并且具有：
-构成为将至少一个评估参数与预设的期望值范围尤其是用于设计机动车的目标值比较的装置；
-构成为如果至少一个评估参数位于期望值范围之外，则基于该比较改变至少一个子模型的用于仿真的函数的至少一个函数参数的装置，其中优选地重新执行仿真行驶运行的工作步骤；以及
-用于如果至少一个评估参数处于期望值范围之内则输出至少一个函数参数的值的装置。
在该系统的另一有利的设计方案中，第二数据接口构成为，从第二模块将评估参数的值提供给第三模块，并且第三数据接口构成为，从第三模块将函数参数的值和改变点提供给第一模块。
在该系统的另一有利的设计方案中，第二模块或第三模块还具有：
-构成为尤其基于优化算法生成试验设计，其具有关于用于仿真的函数的至少一个函数参数的改变点的装置，其中所述仿真的工作步骤基于另一试验设计进行。
附图说明
本发明的其他特征和优点从以下结合附图对实施例的描述中得到。
为此，至少部分示意性地示出：
图1示出了根据本发明的系统的第一实施例；
图2示出了根据本发明的系统的第二实施例；
图3至图6示出了根据本发明将内燃机的全负荷特征曲线划分成三个范围；
图7示出了具有附带的近似函数的全负荷特征曲线；
图8示出了转矩梯度近似函数；
图9和图10示出了部分负荷模型的踏板特征曲线近似函数；
图11示出了附带的部分负荷近似函数的全负荷特征曲线；以及
图12示出了根据本发明的方法的实施例的流程图。。
具体实施方式
参照图1和图2在下文中阐述了根据本发明的用于对机动车进行基于仿真的分析和/或优化的系统10和相关的根据本发明的方法100。
根据本发明的系统10在此情况下优选具有三个模块11、12、13，所述模块经由数据接口分别连接用于传输数据。尤其是在此，如在图1中通过箭头表示的那样，从第一模块11将数据经由第一数据接口14传输到第二模块12，从第二模块12经由第二数据接口15传输到第三模块13和从第三模块13经由第三数据接口16又传输到第一模块11。
在第一模块11中，保存模型M，利用该模型可以仿真机动车1的行驶运行。该模型M可以如用箭头所表示的那样经由接口从外部读入或写入到模块11中。但优选地，模型M也可以从模块11中读出。
为了执行仿真S101的工作步骤一次，在第一模块11中优选保存预定的行驶周期，该行驶周期描述了用于机动车1的行驶运行状态的序列。该行驶周期优选基于试验工程师的经验创建并且包括负荷点，所述负荷点根据本发明对于校准机动车1在此实施例中为机动车1的驱动装置或内燃机所必需的。
为了仿真内燃机1的运行，模型M具有子模型。该子模型基于函数，即通过函数描述，所述函数具有函数参数尤其系数和变量，尤其操纵变量如例如转速和加速踏板位置。函数在此情况下反映了关联规则，其连续地将操纵变量的值的集合与一个或多个被仿真的变量的值关联。
优选地，模型M的其他子模型描述了车辆的其他部件的函数。如果其他部件不应同样地利用根据本发明的方法100来分析或优化，则其他子模型优选基于特征曲线，即子模型内在的关联规则并不作为函数而是作为特征曲线保存，所述特征曲线将在每个仿真时间步长中的操纵变量的值的集合直接与一个或多个被仿真的变量的值关联。
尤其是，模型M可以作为其他子模型具有车辆模型，其构成为，仿真机动车1的行驶性能。输入这样的车辆模型中的车辆参数尤其是车辆的重量和/或尺寸或重心。
车辆模型以本身已知的方式来创建，以便能够仿真行驶运行。第一模块12在此优选仿真两个或多个质量振动体，以便反映机动车1的质量、驱动系的刚性和轮胎的传输特性。此外优选地，也可以基于车辆模型仿真阻尼。阻尼值尤其与车辆的运行状态有关。
此外，这样的车辆模型可以具有其他子模型，如例如轮胎模型，车轮悬挂模型(弹簧/阻尼)、底盘几何形状模型、行驶阻力模型、转向模型、离合模型、传动模型和/或弹性模型(多质量系统或多质量振动体)。
利用仿真的工作步骤S101，产生模型M的被仿真的变量的值，其方式是：预定的行驶周期利用通过模型M表征的车辆1执行。用于仿真的函数的函数参数或系数的初始值在此情况下优选基于试验工程师的经验来选择。此外优选地，所述值也可以初始如在下文中参照以后的迭代实施的那样通过第三模块13预设，优选呈试验设计的改变点形式。对机动车1的行驶运行的这种仿真尤其可以利用申请人的系统AVL VSMTM实施。
被仿真的变量中的至少一个变量在此情况下适合于，尤其是与其他被仿真的变量共同作用，以便表征车辆1的整体车辆特性，或者根据所述变量对整体车辆特性进行评估。尤其是，整体车辆特性至少包括驾驶性能。在此情况下，整体车辆特性尤其是驾驶性能用作用于设计车辆1的准则。
被仿真的变量优选转给第二模块12。第二模块12在此情况下优选能够针对预设的条件的存在检验S102被仿真的变量的值。这样的条件尤其是多个被仿真的变量的值的集合和/或一个或多个变量的值的曲线。如果满足这样的条件，则第二模块12可以确定行驶运行状态并且为此确定行驶运行状态参数。
替选地，行驶运行状态参数定义到至少一个被仿真的变量或至少一个操纵变量的一个或多个值上，然而不是独立的值，而是基本上是表征车辆的整体车辆特性的至少一个被仿真的变量的值与表征行驶运行状态的至少一个被仿真的变量的值和/或至少一个操纵变量的值关联。
除了被仿真的变量之外，为了定义行驶运行状态参数也可以使用模型M的操纵变量。为此的示例是加速踏板或节气门位置，由其值可以推断出行驶运行状态。
行驶运行状态参数在此情况下优选是数值或数值的集合或也通过术语定义，所述术语关联有一个或多个值。
为了确定行驶运行状态参数，在第二模块12中尤其可以设置数据库，借助数据库可以通过比较被仿真的和/或操纵变量的值根据行驶运行状态参数来确定当前的行驶运行状态。
在第一模块11与第二模块12之间的数据交换在此情况下优选经由第一接口14进行，所述第一接口可以以软件方式和/或以硬件方式构成。
在该实施例中，至少一个被仿真的变量的值与相应存在的行驶运行状态参数共同作用输出，所述被仿真的变量表征整体车辆特性。优选地，所述值在此情况下直接输出给第三模块13，其尤其是用于将优化算法应用于在仿真时所确定的结果。
此外优选地，所述值输出给第二模块12内的评估算法，利用第二模块可以优选具体化地评估针对机动车1确定的所仿真的变量，所述变量表示整体车辆特性。为此，尤其是使用在至少一个借其可用来表征整体车辆特性的被仿真的变量与相对于评估参数的行驶运行状态参数之间的关联规则，通过人类的试验驾驶员对一个或多个机动车的评估(尤其在基准车辆方面)输入到关联规则中。用于根据可用于表征整体车辆特性的被仿真的变量分配评估参数的这样的关联规则的建立借助关于行驶运行状态方面的实施例在下文中予以阐述。这里，涉及在第二挡中轻踩油门，即随着节气门打开增大的加速过程。
建立用于将评估参数关联于相应的行驶运行状态参数或行驶运行状态的关联规则的实施例在下文中参照所谓的在第二挡中轻踩油门的行驶运行状态(即随着节气门打开增加的加速过程)来阐述。
在试验人员作为车辆乘客的真实的行驶运行中，首先针对行驶运行状态“轻踩油门”与时间有关地测量节气门位置、发动机转速和纵向加速度。并行于此，检测试验人员的主观感受，例如其方式是：试验人员经由用户界面输入其通过评估得到的主观感受。优选，可以将从优秀＝10到极差＝1的十档等级用作评估标准。
实时或在记录数据组之后，执行转速n和纵向加速度的评价。优选地，在此计算转速n和纵向加速度的快速傅里叶变换(FFT)。此外，优选根据如下等式计算在2赫兹和8赫兹之间的频率范围中的颠簸振动的最大值以及出现最大值的频率。
st在此情况下是虚部而a(t)是加速度的时间曲线。
由此，根据如下等式执行试验人员的主观感受与FFT和颠簸振动的最大值的相关。
c1、c2和c3在此情况下是参数，aosc是在2赫兹到8赫兹的范围中的颠簸振动的最大值，以及Dr是所计算的评估参数，在此情况下是针对标准“驾驶性能”的所谓的驾驶性能指数。参数c1、c2和c3可以在自学习的系统中优选自动地找出。优选为此使用迭代循环，其中改变参数直至在容许值Dr和试验人员Dr的主观评价之间的偏差主观上变为最小。这根据如下等式实现：
c1i+1＝c1i+pi，
c2i+1＝c2i+qi，
c3i+1＝c3i+ri.。
在此，表达式pi、qi和ri是改变步长。c1、c2和c3的改变被执行，直至在所计算的评估参数Dr与主观评估参数Drsubj之间的差小于预定的边界值。
在完整系统训练之后，主观评价可以在车辆中完全由颠簸振动的幅度aosc来模仿。所找到的参数c1、c2、c3模仿主观的评价。
所示的用于建立评估参数的关联规则的实施例现在是众多可能性中的一个创建关联规则的可能性。这样，迭代也可以利用其他从数学或统计学中已知的方法执行。
替选地，关联规则也可以是将被仿真的变量与期望值范围进行比较。期望值范围在此情况下对应于用于该标准的目标值。例如，在此情况下可以将在期望值范围上的确定的燃料消耗预设为目标值。根据模型M仿真的燃料消耗于是可以与期望值范围比较并且因此确定，是否存在超过或是否也存在低于，并且模型M的或其中包含的函数参数的改变是否必需。
在此情况下，优化算法优选在第二模块12中设置，该第二模块于是直接根据被仿真的变量在此情况下根据所仿真的消耗针对期望值范围作为目标值创建新的试验设计或函数参数的新的改变点的组。评估参数在此情况下是消耗。利用最新的函数参数于是在第一模块11中又执行S101仿真。
替选地，作为仿真的变量的所仿真的燃料消耗和作为目标值的相关的期望值范围的这种关系也可以转换成评估，该评估通过数值尤其是评分或术语(“过低”、“过高”、“好”)表述为评估参数。优选由第二模块12计算的评估参数于是优选经由第二接口15输出给第三模块13。在此情况下，在第三模块13中保存的优化算法于是尤其基于试验设计、函数参数的改变点来计算以优化消耗。
为了基于关联规则能够确定优化评估参数，还优选设计为，为第二模块12提供关于由第一模块11仿真的机动车1的车辆参数。这优选是质量和发动机特征，尤其是最大功率、最大转矩、在最大功率时的转速、在最大转矩时的转速和被仿真的机动车1的最大转速。此外优选地，这些数据被从第一模块11经由第一数据接口14传输给第二模块12。
如在图1的下部曲线图中所示，评估参数不仅可以包含单个评估而是由多个评估构成。在图1中，对在全负荷时加速的总评估例如由最大期望的力矩、90％的转矩阈值、90％的转矩范围、转矩丰满度、加速性、所期望的加速度和基准加速度。第二模块12在此情况下可以设置多个标准，根据所述标准要执行对用于机动车1的整体车辆特性的评估参数S104的评估或确定。对于这种标准的示例例如是驾驶性能、敏捷性、行驶舒适性、排放、效率、NVH舒适性、加速性、安全感受和驾驶员辅助系统的功能。对整体车辆特性特别进行的评估在此情况下可以实现：这些标准在整个上下文中被评估。
评估参数的借助关联规则确定的值于是对至少一个被仿真的变量替选地结合行驶运行状态参数由第二模块12经由第二数据接口15输出给S105第三模块13。替选地或附加地，评估参数也可以经由用户界面输出。
在第三模块13中优选执行优化算法来改善对整体车辆特性的评估。在该评估算法中在此输入模型M的至少一个子模型的函数参数或函数的系数，作为变量。该变量借助优化算法改变，以便实现S107对该评估参数或一个或多个评估标准的优化。评估的标准在此情况下优选可以不同地加权。
此外优选地，其他边界条件输入优化算法中。这例如可以是特性，其在评估时在第二模块12中未被考虑。这样的边界条件例如可以是所期望的转矩或所期望的功率或也可以如下边界条件，其尽管未表征机动车1的整体车辆特性，但所述边界条件例如与安全相关或作为规定由法律制定者预设。
优选地，在改变至少一个子模型的用于仿真的函数的函数参数之前确定：整体车辆特性是否已经达到S106所期望的评估。为此，尤其是，可用来表征整体车辆特性的至少一个被仿真的变量而针对相应的相关的行驶运行状态参数与期望值范围尤其是与设计机动车1的目标值比较。替选地或附加地，也可以将由第二模块12确定的评估参数与期望值范围比较。
评估算法在此情况下仅仅在还未达到期望值范围的情况下执行。而如果达到期望值范围，则输出S109子模型的用于仿真的函数的至少一个函数参数的最后使用的值，如下文所阐述的那样。
尤其是，子模型的用于仿真的函数的函数参数在优化算法中作为机动车1的部件的或该部件的子模型的函数的操纵变量尤其作为几个操纵变量来处理。
函数参数在此次由第一模块11经由第三数据接口16提供给第三模块13或尤其由用户在执行根据本发明的方法100之前提供，其中在建立优化算法时作为变量定义。
如果还没有达到评估的期望值范围，则由第三模块13根据优化算法优选创建S108试验设计，该优化算法具有在改变域中的其他改变点，改变域由子模型的用于仿真的函数的至少一个函数参数所展开。于是，在这种迭代优化中根据修改的子模型重新执行S101’机动车1的行驶运行，即具有改变的函数参数或系数。
这样的试验设计尤其是借助统计方法创建并且对应于统计的试验设计(经验设计)。这样的试验设计的改变点例如是在图1中示出的“设计点”。
而如果利用在比较时关于评估S106确定评估已经对应于在整体车辆特性方面的所期望的期望值范围，则输出S109子模型的至少一个函数参数或函数的系数的值。
优选地，一个或多个值可以经由用户界面输出，还优选一个或多个值代入用于仿真的函数中。
以此方式获得的函数说明了机动车1的部件的如下运行方式，部件必须具有该运行方式，以得到机动车1的整体车辆特性的确定的评估。
此外，在此情况下存在与机动车1的其他部件的相互作用。为了考虑这样的相互作用，可以使用多变量优化的优选已知的策略。
根据一个或多个获得的函数现在可以创建S110a机动车1的至少一个部件或整个机动车1的规范。尤其是，基于所获得的函数可以匹配S110b机动车1的部件的构造和/或控制或调节。在此情况下，相应的部件优选以此方式构造、设计和控制，使得所输出的函数或函数参数或系数反映真实运行。
在一个特别优选的实施例中，机动车1的至少一个部件或整体机动车1不仅改变，而且完全针对优化的子模型或其函数来优化。
例如，转矩模型如在图3至11中所示那样，参照不同的标准在机动车1的行驶运行方面进行优化。为了达到标准的所期望的目标值如例如所期望的加速度和基准加速度或一定的转矩丰满性或加速性，例如可以证明为必需的是，对机动车的内燃机进行电加载，即附加地或仅仅利用电动机驱动涡轮增压器或甚至进行附加的电驱动，以便达到标准的所期望的功率参数。这能够实现全新的开发方式，其中已经在开发阶段的早期阶段中能够为开发工程师做出预测，机动车1的各个部件如何必须设计具有限定的车辆参数，以便以后满足关于机动车1的行驶运行的标准。
例如，通过技术推动可以建立第一规范，第一规范建立目标值，尤其是关于标准的期望范围，例如前面所述的行车动态性参数或者至少一个评估参数，其代表行驶动态性。根据该规范可以借助根据本发明的方法确定针对部件的第二规范，其能够实现机动车1的部件的至少粗略设计。
图2示出了根据本发明的系统10的第二实施例。
与第一实施例不同，图2中所示的系统10仅具有第一模块11和第二模块12。相应地，也仅仅存在第一数据接口14，在第一模块11与第二模块12之间可以利用第一数据接口交换数据。与第一实施例不同，如已经结合第一实施例所阐述的那样，不计算评估参数。更确切而言，在比较S106的工作步骤中直接将可用来表征整体车辆特性的至少一个被仿真的变量的值针对相应的行驶运行状态参数与行驶运行状态参数的期望值范围比较。
如果没有达到目标值的所期望的期望值范围，则通过使用可能的边界条件改变用于仿真的函数的一个或多个函数参数，而基于优选具体化的关联规则进行评估。
参照图3至11阐述基于函数的发动机模型或还有转矩模型的创建，其可以在根据本发明的方法100中作为子模型用于描绘内燃机的运行方式。
尤其是参照图3至6示出了基于函数的底一级的模型M1的创建，底一级的模型描绘在稳态的和瞬态的运行范围中被加载的内燃机1的转矩特征。
用于发动机的基于函数的子模型的其他底一级的模型是部分负荷模型M3，参见附图，以及是转矩梯度模型M2和优选也是吸力矩模型以及必要时其他底一级的模型。
在现有技术中，基于特征曲线的模型常用地用于描绘发动机的运行方式。这样，为了描绘在所加载的内燃机的稳态的和瞬态的运行中的转矩特征，使用特征曲线，当前施加在曲轴上的发动机转矩在仿真的每个时间步长中根据负荷或节气门位置和发动机转速利用所述特征曲线来确定。为了描绘非稳态的转矩增加例如在负荷或加速踏板位置的突然改变之后，基于涡轮增压器的增压增加根据在负荷改变的时刻时输入参数、加速踏板位置、转速和负荷又使用用于吸力矩和转矩梯度的特征曲线。所加载的内燃机的可自发达到的转矩、所谓的快速转矩可支配性例如吸力矩特性模型化，而显著更慢的转矩增加从吸力矩开始直至达到具有转矩梯度特征曲线的固定的转矩与运行点有关地描述。
利用由基于特征曲线的底一级的模型构成的发动机模型基本上可以足够精确地仿真与评估有关的瞬态的行驶运行状态如例如车辆1的全负荷加速、低端部扭矩、加速性、正的负荷变换(轻踩油门)、加速度和牵引能力。
为了借助优化算法得到自动化的优化的这种基于特征曲线的发动机模型，根据本发明替代基于特征曲线的发动机模型的各个底一级的模型或基于函数的底一级的模型的所有底一级的模型。
由此，要改变的变量的数量即底一级的模型的函数参数或系数的数量对于高效的优化过程而言被显著减小并且各个底一级的模型的函数参数或系数尤其可以在变量优化的过程中彼此无关地改变。
通过使用底一级的模型尤其可以经由具有一些函数参数或系数的数学函数描绘在稳态的和瞬态的运行中的内燃机的转矩特征。
全负荷模型M1
为了形成全负荷模型M1，如在图3中所示，内燃机的全负荷特征曲线在内燃机的转速带内在三个分开的分段中被观察。三个转速分段在图3中用三个不同的阴影表示。直至大约每分钟2000转的分段可以表示为低转速，直至大约每分钟5200转的分段表示为在中等转速时的全负荷分段和直至大约每分钟7000转的分段表示为在最大功率时的全负荷分段。
该划分在此情况下以此方式来选择，以便尽可能好地对应现代的被加载的内燃机尤其柴油发动机的常见的特性。但优选地，其他划分也是可能的，其更好地适合于描绘其他发动机的运行。
全负荷特征曲线的各个分段在此情况下通过转矩或功率的与转速有关的曲线来描述。
参照图4至6提供了各个部段的详细描述，其具有分别所描述的函数参数和数学式子。在此在所述式子中使用如下的通式：
M＝转矩，单位Nm
P…＝功率，单位kW
n...＝转速，单位min-1
在低转速时的全负荷分段
在该分段中的转矩通过如下函数VF1来描述：
功率于是对应地如下得到：
在此情况下如下地限定各个函数参数：
M1000＝在1000min-1时的转矩
kM1＝在该分段中的转矩升高
根据该函数参数M1000和kM1的值，对全负荷特征曲线的近似函数的位置和斜率改变，如在图4中所示。
在中等转速时的全负荷分段
在该分段中的转矩可以通过如下函数VF2来描述：
在此情况下如下定义在该分段中的各个函数参数：
Mmax＝最大转矩
nM＝在该分段中的转速
kM2＝在该分段中的转矩升高
由于在函数参数kM2的正值情况下和在转速大于该式子的nM的情况下可以以计算机方式实现大于限定的最大转矩的转矩，所以将结果限制到Mmax。由此得到的用于在该范围中的转矩的函数如下：
M2(n)＝min(M2(n),Mmax)
基于该函数，类似于低转速分段如下计算功率：
对在第二分段中的转矩特征曲线的近似函数利用函数参数Mmax、nM和kM2在图5中示出。
在最大功率时的全负荷分段
与低的和中等的转速分段不同，在最大功率分段中并未描述转矩特征曲线，而是通过具有函数参数的函数描述功率特征曲线。
功率特征曲线在此情况下在该分段中通过如下函数VF3来描述：
在此情况下如下定义在该分段中的函数参数：
Pmax＝最大功率
nP＝在最大功率时的转速
kP1＝功率曲线的斜率
kP2＝功率曲线的曲率
如在中等转速分段中在此在函数参数kP1的值为正且转速大于nP时根据该函数以计算机方式实现大于内燃机的定义的最大功率的功率。因此，也在该函数方面将结果限定到Pmax。用于描绘在该分段中的功率特征曲线的总函数因此如下得到：
P3(n)＝min(P3(n)，Pmax)
与低的和中等的转速分段相反，现在由功率特征曲线根据如下式子计算内燃机1的力矩特征曲线：
对具有函数参数Pmax、nP、kP1和kP2的功率特征曲线的近似函数在图6中的第三分段中示出。
为了获得完整的基于函数的转矩模型，各个分段的模型部分或基于所述模型部分的近似函数组合成用于描绘整个全负荷曲线的总近似函数。
这优选地通过在各个分段的近似函数之间的交点的标识或经由所谓的最小原理实现：
M(n)＝min(M1(n)，M2(n)，M3(n))
该原理可以借助图7中的图形视图非常好地理解，在该图中示出了各个分段的各个近似函数VF1、VF2、VF3。
转矩梯度模型M2
为了定义所加载的内燃机的瞬态运行特性，需要如下信息，所述信息关于：涡轮增压器能够多快地建立增压压力，其对于提供高的转矩是必要的。相关性根据本发明定义为单位时间的转矩升高并且是与相应存在的转速相关的函数。
转矩梯度根据本发明因此优选通过如下函数描述为转速的函数。
y＝x·(1-prog)+x3·prog
Gradient(n)＝y·(grad5-grad1)+grad1
转矩梯度函数在此情况下通过下面的函数参数定义：
grad1＝在1000min-1时的转矩梯度
grad5＝在5000min-1时的转矩梯度
prog＝渐变因数
x,y＝辅助变量
辅助变量x和y仅仅用于简化计算。
转矩梯度函数的函数参数“prog”可以设定在0到1的范围中并且在上述函数中影响转矩梯度函数以何种比例由线性分量和三次方分量组成。
根据本发明的用于转矩梯度的近似函数在图8中示出。在此情况下，针对每个转速示出了在踏板从0跳变到100％时的转矩梯度的值。同样在图8中示出了函数参数grad1、grad5和prog。关于函数参数prog，借助箭头也可以看到：函数参数的改变如何影响转矩梯度函数的曲线。
部分负荷模型M3
被加载的内燃机的部分负荷范围尤其与内燃机的踏板特征曲线有关。这定义了在加速踏板位置和所要求的转矩之间的关系。
因此，基于函数的部分负荷模型优选从基于函数的踏板特征曲线来确定。这样的基于函数的踏板特征曲线是百分值，借其可以根据踏板位置标度全负荷特征曲线。基于函数的踏板特征曲线根据本发明通过如下函数描述：
offset＝(1-(2x-1)2)·shift
％Moment＝Pedal·linear+sShape·(1-linear)+offset
根据该函数的计算机结果也可以具有低于0％或高于100％的值。因此，结果必须限定在有效的值域上。
此外，真实的踏板特征曲线具有转速相关性。出于该原因，踏板特征曲线函数的两个函数参数“线性”和“偏移”描述为与转速有关的函数。为此，函数参数的值在三个不同的转速情况下被定义并且踏板特征曲线函数的曲线于是经由二次多项式插值。
这种踏板特征曲线函数的曲线在此情况下用函数参数“偏移”和“线性”在图9中示出。
基于函数的踏板特征曲线模型在此情况下具有如下函数参数：
linear＝线性度
shift＝偏移
通过图9中的箭头表示，当函数参数“shift”和“linear”分别改变时踏板特征曲线的近似函数如何移动。作用于加速踏板位置的直接响应特性(直虚线)在此情况下由驾驶员感受为运动，而在下部的加速踏板区域中低转矩请求和在上部的加速踏板位置区域中的高转矩请求的渐进曲线感受为舒适。
在图10中示出踏板特征曲线函数的函数参数的转速相关性，在那里示出了不同的转速的踏板特征曲线函数的不同曲线。
图11最后示出了根据本发明的部分负荷模型M3，其由根据本发明的基于函数的全负荷特征曲线模型和根据本发明的基于函数的踏板特征曲线计算。
为了达到更好的驾驶性能，在低转速时在此情况下为了计算部分负荷近似函数优选并不标度当前全负荷转矩，而是标度最大的转矩。必要时，全负荷特征曲线在大约2000min-1和4000min-1处的拐点也反映在部分负荷特征曲线中。
所示的底一级的模型和其用于全负荷模型M1、转矩梯度模型M2和部分负荷模型M3的模型部分可以相应改变地也传递到未加载的内燃机上。其他子模型可以相应地针对其他驱动类型，例如电动发动机，和针对车辆的其他部件例如转向或传动基于函数来创建，使得其可以利用根据本发明的方法100来优化。
此外，要指出的是，示例性阐述的实施例仅仅涉及如下实例，其并不想要限制本发明的保护范围、应用和结构。更确切地说，对于本领域技术人员而言通过之前的描述得到用于实现至少一个实施例的教导，其中各种改变尤其在所描述的组成部分的功能和布置可以进行，而不离开本发明的保护范围，如其从具有等效特征组合的权利要求中得到。
附图标记表
1 机动车
10 系统
11 第一模块
12 第二模块
13 第三模块
14 第一接口
15 第二接口
16 第三接口
M 模型
M1、M2、M3 子模型。

Claims (34)

1.一种用于对机动车(1)进行基于仿真的分析和/或优化的方法(100)，具有如下工作步骤：
-基于模型(M)仿真(S101)机动车(1)的行驶运行以获得至少一个被仿真的变量的值，所述模型具有至少一个操纵变量，所述被仿真的变量适合于表征机动车(1)的整体车辆特性，尤其是驾驶性能，其中所述模型具有至少一个子模型，尤其是转矩模型，和其中所述至少一个子模型基于函数并且优选表征机动车(1)的至少一个部件、尤其是内燃机的运行；以及
-输出(S103)所述至少一个被仿真的变量的值。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，还具有如下工作步骤：
-确定(S102)行驶运行状态参数，其关于至少一个被仿真的变量和/或至少一个操纵变量的一个或多个值定义且适合于表征机动车(1)的至少一个行驶运行状态，尤其是行驶状态；其中所述至少一个被仿真的变量的值结合相应相关的行驶运行状态参数输出。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，基于函数的子模型具有至少一个函数参数，通过其改变能够改变机动车(1)的被仿真的行驶运行。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(100)，其中，所述行驶运行状态参数通过至少一个预设的条件关于所述至少一个操纵变量和/或至少一个被仿真的变量来定义。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法(100)，其中，所述仿真(S101)的工作步骤针对试验设计、尤其是统计的试验设计的改变点进行。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法(100)，还具有如下工作步骤：
-基于关联规则、尤其是函数根据至少一个输出的被仿真的变量和/或行驶状态参数确定(S104)至少一个评估参数的值，所述评估参数说明了机动车(1)的整体车辆特性；以及
-输出(S105)所述至少一个评估参数的值。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法(100)，还具有如下工作步骤：
提供关于机动车的行驶运行的第一规范或所述至少一个评估参数的值，所述第一规范对应于至少一个被仿真的变量的至少一个期望值范围，尤其针对相应的行驶运行状态参数，所述评估参数对应于用于设计机动车(1)的标准的目标值，优选整体车辆特性的目标值，还优选驾驶性能的目标值。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法(100)，还具有如下工作步骤：
关于至少一个被仿真的变量的期望值范围、尤其在针对相应的行驶运行状态参数或至少一个评估参数优化(S106，S107，S108)基于函数的子模型，所述评估参数对应于用于设计机动车(1)的标准的目标值，优选对应于整体车辆特性的目标值，还优选对应于驾驶性能的目标值。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法(100)，还具有如下工作步骤：
-将至少一个被仿真的变量的值、尤其是针对相应行驶运行状态参数，或至少一个评估参数的值与预设的期望值范围、尤其是用于设计机动车(1)的目标值比较(S106)；以及
-如果所述至少一个被仿真的变量的值或所述至少一个评估参数的值位于期望值范围之外，则基于该比较来改变(S107)所述至少一个子模型的用于仿真的函数的至少一个函数参数，其中所述方法(100)优选重新执行所述行驶运行的仿真(S101)的工作步骤；或
-如果所述至少一个被仿真的变量的值或所述至少一个评估参数的值处于期望值范围之内，则输出(S109)所述至少一个子模型的用于仿真的函数的至少一个函数参数的值。
10.根据权利要求9所述的方法(100)，其中，基于优化算法进行改变(S107)和所述用于仿真的函数的所述至少一个函数参数在优化算法中作为部件或机动车(1)的操纵变量尤其是、唯一的操纵变量或变量来处理。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法(100)，还具有如下工作步骤：
-尤其是基于优化算法生成(S108)另一试验设计，其具有关于用于仿真的函数的至少一个函数参数的改变点，其中所述仿真(S101)的工作步骤基于所述另一试验设计进行。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法(100)，还具有如下工作步骤：
-基于用于仿真的函数或其至少一个函数参数的值定义(S110a)用于所述至少一个部件和/或机动车(1)的第二规范。
13.根据权利要求11或12所述的方法(100)，其中，所述至少一个子模型表征车辆(1)的设备，还具有如下工作步骤：
-基于用于仿真的函数或者其至少一个函数参数的值设计或改变(S110b)机动车(1)的和/或部件的构造和/或控制或调节。
14.根据上述权利要求任一项所述的方法(100)，其中，所述至少一个子模型具有机动车(1)的驱动设备、尤其内燃机的转矩模型，和其中所述子模型具有如下的底一级的模型中的至少一个：
-全负荷模型(M1)，其基于全负荷函数；
-转矩梯度模型(M2)，其基于转矩梯度函数；
-部分负荷模型(M3)，其基于部分负荷函数；
-吸力矩模型，其基于吸力矩函数。
15.根据权利要求14所述的方法(100)，其中，所述转矩模型至少具有全负荷模型(M1)和其中全负荷函数(VF)通过三个子函数描述全负荷特征曲线：
-在低转速时的全负荷函数(VF1)；
-在中等转速时的全负荷函数(VF2)；
-在最大功率时的全负荷函数(VF3)。
16.根据权利要求14或15所述的方法(100)，其中，所述部分负荷函数基于全负荷函数和踏板特征曲线函数计算，其说明了在变量“转矩”和变量“踏板或节气门位置”之间的关系。
17.根据权利要求16所述的方法(100)，其中，所述踏板特征曲线函数具有第一函数参数(线性)和第二函数参数(偏移)，其两者都与转速有关并且其中第一函数参数说明了因数而第二函数参数说明了偏移。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法(100)，其中，转矩梯度函数(DF)具有线性的和三次方的分量，其中函数参数(prog)说明了线性的和三次方的分量的权重。
19.根据上述权利要求中任一项所述的方法(100)，其中，行驶运行状态参数和/或评估参数根据车辆参数、优选机动车(1)的质量和/或发动机特征、尤其是最大功率、最大转矩和/或最大转速来确定(S102；S104)。
20.根据上述权利要求中任一项所述的方法(100)，其中，所述模型作为其他子模型具有车辆模型，其构成为，至少部分表征机动车(1)的行驶性能。
21.根据上述权利要求中任一项所述的方法(100)，还具有如下工作步骤：
基于机动车(1)的行驶运行提供关于机动车(1)的车辆参数，尤其借助车辆模型仿真。
22.一种计算机程序，其包括指令，所述指令当其由计算机执行时让计算机执行根据权利要求1至21中任一项所述的方法的步骤。
23.一种计算机可读的介质，在其上存储有根据权利要求22所述的计算机程序。
24.一种用于对机动车进行基于仿真的分析和/或优化的系统(10)，其构成为，执行根据权利要求1至16中任一项所述的方法和/或包括第一模块(11)和第二模块(12)，其经由第一数据接口(14)连接，其中第一模块(11)具有：
-构成为基于模型(M)仿真(S101)机动车(1)的行驶运行以获得至少一个被仿真的变量的值的装置，所述模型具有至少一个操纵变量，所述被仿真的变量适合于表征机动车的整体车辆特性，尤其是驾驶性能，其中所述模型具有至少一个子模型，尤其是转矩模型，和其中所述至少一个子模型基于函数并且优选表征机动车(1)的至少一个部件、尤其是内燃机的运行，并且
其中所述第二模块(12)具有：
-构成为输出(S103)所述至少一个被仿真的变量的值的装置。
25.根据权利要求24所述的系统(10)，其中，所述第二模块(12)还具有：
构成为确定(S102)行驶运行状态参数的装置，其关于至少一个被仿真的变量和/或至少一个操纵变量的一个或多个值定义且适合于表征机动车(1)的至少一个行驶运行状态，尤其是行驶状态，其中所述至少一个被仿真的变量的值结合于相应相关的行驶运行状态参数输出。
26.根据权利要求24或25所述的系统(10)，其中，基于函数的子模型具有至少一个函数参数，通过其改变能够改变机动车(1)的被仿真的行驶运行。
27.根据权利要求24至26中任一项所述的系统(10)，其中，第一数据接口(14)构成为，从第一模块(11)将车辆参数、所述至少一个操纵变量的值和/或所述至少一个被仿真的变量的值提供给第二模块(12)，并且从第二模块(12)将函数参数的值和改变点提供给第一模块(11)。
28.根据权利要求24至27中任一项所述的系统(10)，其中，所述第二模块(12)还具有：构成为基于关联规则、尤其是函数根据所述至少一个输出的被仿真的变量和/或行驶运行状态参数确定(S104)至少一个评估参数的装置，所述评估参数说明机动车(1)的整体车辆特性，其中用于输出的装置还构成为输出(S105)所述至少一个评估参数。
29.根据权利要求24至28中任一项所述的系统(10)，其中，所述第二模块(12)还具有：构成为提供关于机动车的行驶运行的第一规范或所述至少一个评估参数的值的装置，所述第一规范对应于至少一个被仿真的变量的至少一个期望值范围，尤其针对相应的行驶运行状态参数，所述评估参数对应于用于设计机动车(1)的标准的目标值，优选整体车辆特性的目标值，还优选驾驶性能的目标值。
30.根据权利要求24至29中任一项所述的系统(10)，其中，所述第二模块(12)还具有：构成为关于至少一个被仿真的变量的期望值范围、尤其针对相应的行驶运行状态参数优化(S106，S107，S108)基于函数的子模型或者优化所述至少一个评估参数的值的装置，所述评估参数对应于用于设计机动车(1)的标准的目标值，优选整体车辆特性的目标值，还优选驾驶性能的目标值。
31.根据权利要求24至29中任一项所述的系统(10)，其中，所述第二模块(12)还具有：
-构成为将所述至少一个输出的被仿真的针对相应行驶运行状态参数的变量的值与预设的期望值范围、尤其是用于设计机动车(1)的目标值比较的装置；
-构成为如果所述至少一个所输出的被仿真的变量的值位于期望值范围之外，则基于该比较来改变(S107)所述至少一个子模型的用于仿真的函数的至少一个函数参数的装置，其中优选重新执行仿真(S101)行驶运行的工作步骤；和
-用于如果所述至少一个所输出的被仿真的变量的值处于期望值范围之内，则输出(S109)所述至少一个函数参数的值的装置。
32.根据权利要求24至31中任一项所述的系统(10)，所述系统还包括第三模块(13)，其中，所述第三模块(13)与第二模块(12)经由第二数据接口(15)连接和与第一模块(11)经由第三数据接口(16)连接并且具有：
-构成为将所诉至少一个评估参数与预设的期望值范围、尤其是用于设计机动车(1)的标准的目标值比较(S106)的装置；
-构成为如果所述至少一个评估参数位于期望值范围之外，则基于该比较来改变(S107)所述至少一个子模型的用于仿真的函数的至少一个函数参数的装置，其中优选重新执行仿真(S101)行驶运行的工作步骤；和
-用于如果所述至少一个评估参数处于期望值范围之内，则输出(S109)所述至少一个函数参数的值的装置。
33.根据权利要求32所述的系统(10)，其中，第二数据接口(14)构成为，从第二模块(11)将评估参数的值提供给第三模块(12)，并且第三数据接口(14)构成为，从第三模块(11)将改变点和函数参数的值提供给第一模块(12)。
34.根据权利要求24至33中任一项所述的系统(10)，其中第二模块(12)或第三模块(13)还具有：
-构成为尤其基于优化算法来生成(S108)试验设计的装置，该试验设计具有关于用于仿真的函数的所述至少一个函数参数的改变点，其中所述仿真(101’)的工作步骤基于所述另一试验设计进行。
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