CN113167679A - 具有试验件模型的试验台 - Google Patents

Abstract

根据本发明，为了提出一种实现更灵活和可靠地监视极限值的试验台，在试验运行期间在试验件模型(3)中计算用于模拟至少一个实际操作参数(20)的至少一个模型操作参数(M)；计算从至少一个模型操作参数(M)的值延伸到至少一个预先给定的模型极限值(G_u、G_o)的容差范围(B)；将该至少一个实际操作参数(20)的值与该容差范围(B)进行比较；以及在该至少一个实际操作参数(20)的值脱离该容差范围(B)的情况下触发动作(A)。

Description

具有试验件模型的试验台

本发明涉及一种用于在具有试验件的试验台上执行试验运行的方法以及用于执行试验运行的试验台，该试验件具有至少一个实际操作参数，其中设有控制单元，该控制单元预先给定用于控制试验件的控制变量，并且设有测量单元，以便在试验运行期间确定试验件的测量变量。

存在对车辆允许的污染物排放(尤其是CO2、CO、Nox和颗粒数)的法律规定(例如，欧洲议会和理事会条例(EG)Nr.715/2007，其中定义了欧5和欧6标准)。因此，在试验台上检验或研发车辆是否遵循这些法律规定。对此，在试验台处取出测试周期期间产生的废气并且进行检查，以便利用便携式排放测量系统(PEMS)来测量和检验车辆在真实路径上的真实行驶期间的污染物排放。因此，不再有标准化的测试周期，因为在交通正常的公共道路上行驶总是受到随机影响。法规制定者的目标是车辆在正常操作条件下而不仅仅是在试验台处遵循污染物排放的极限值。法规制定者还针对在测试行驶之后评估污染物排放作出规定(例如，使用特定的数据分析工具)。

因此，对于实际行驶操作中的排放测试，在真实测试行驶期间记录车辆的真实速度和真实位置作为参考时间上的参考速度和参考位置，以便作为行驶机动性的参考。这些参考值在试验台上执行仿真单元期间由参考单元提供，并且也可以在执行仿真之前进行处理。当在试验台上进行仿真时，车辆模型的特定部件(例如，发动机或传动系)也可以在试验台上通过相应的部件来替换。

在试验之前，通常借助试验运行来预先确定对于试验件而言决定性的极限值。通常在不同的极限值组之间进行区分。系统范围的极限值通常描述试验台本身。绝对极限值表示可损坏试验件的极限值(例如，不得超过的最高温度)。针对特定的工作点/工作范围设有因阶段而异的或因工作点而异的/因工作范围而异的极限值，并且这些极限值可以根据工作点/工作范围而变化或调整。连续极限值可被设置为围绕理论值(例如，试验周期中的车速)的容差带。极限值通常独立于其分类地在试验运行开始时由操作人员预先给定。随后在执行试验运行期间确定试验件的实际操作参数的值，并且将该值与相应的极限值进行比较。由于任何极限值通常在执行试验运行之前手动确定，因此存在确定错误的极限值的风险。也可能单纯忘记确定极限值。

本发明的任务在于，提出一种实现更灵活和可靠地监视极限值的方法和试验台。

根据本发明，该任务通过如下方式来解决：在试验运行期间在试验件模型中计算用于模拟至少一个实际操作参数的至少一个模型操作参数；计算从模型操作参数的值延伸到至少一个预先给定的模型极限值的容差范围；将该至少一个实际操作参数的值与该容差范围进行比较；以及在该至少一个实际操作参数的值脱离该容差范围的情况下触发动作。

该任务还通过一种试验台来解决，在该试验台上设有试验件模型，该试验件模型被构造为通过至少一个模型操作参数来模拟至少一个实际操作参数，并且计算从至少一个模型操作参数的值延伸到至少一个预先给定的模型极限值的容差范围，其中设有比较单元，该比较单元被构造为将该至少一个实际操作参数的值与该容差范围进行比较，并且在该至少一个实际操作参数的值脱离该容差范围的情况下在试验台处触发动作。例如，可以在试验台上执行耐久性试验运行、固定的校准试验运行和/或其他类型的试验运行。因此，可以将实际操作参数模拟为模型操作参数。多个实际操作参数也可以通过多个模型操作参数来模拟，其中恰好一个实际操作参数有利地分配给恰好一个模型操作参数。

因此，根据本发明，计算并且在与试验件平行的试验台上操作试验件模型(例如，针对作为试验件的内燃机的发动机模型)。试验件模型被构造为至少部分地模拟试验件。在试验件模型处计算至少一个模型操作参数，该至少一个模型操作参数在正常操作时分别相当于试验件的相应的实际操作参数。因此，该至少一个模型操作参数的值在正常操作时在每个时间点处对应于相应的实际参数的值。

试验件的至少一个实际操作参数可以表示实际测得的变量或者也可以表示计算出的变量或其推导量。当然，这不排除在试验台处附加地处理其他实际操作参数和/或将其与极限值进行比较。

迄今，已经针对试验件手动预先给定针对实际操作参数的极限值。然而，根据本发明，在试验件模型处预先给定至少一个模型极限值。

该至少一个模型极限值优选地存储在试验件模型处。例如，还可以在试验件模型处(例如，从模型操作参数的当前值出发)计算该至少一个模型极限值。因此，不需要手动预先给定极限值，并且由此可以避免预先给定错误的极限值。也不会忘记预先给定极限值，因为该至少一个模型极限值对于试验件模型是已知的。由此取消了在试验运行开始之前参数化试验件的极限值。当然，也可以在试验运行期间预先给定或调整该至少一个模型极限值。

例如，对试验件的实际油压进行建模的模型油压、对试验件的实际发动机或变速器油温进行建模的模型温度、冷却水温度、冷却水压力、燃油压力、燃油温度、气缸压力、输出功率、废气管道的不同位置处的温度、燃烧空气比、进气压力温度、发动机扭矩、发动机转速、电池电压、电池充电状态、工作液液位、最大充电/放电电流和电压、电池单元工作值、电气/电子元件中的电流、电动机的绕组和/或线圈中的电流、虚拟车辆距离、转向角、弹簧行程、制动力等可被用作至少一个模型操作参数。

试验件通常在试验运行期间获取控制变量，例如，节气门位置α、燃料量k、扭矩要求、力要求、制动踏板位置、离合器位置、接合档位、所指示的平均压力、行驶阻力等。因此，在试验运行期间还可以将控制变量传送给试验件模型，以便实现对该至少一个模型操作参数的建模。

如果试验件没有发生故障并且试验件模型足够准确，则该至少一个模型操作参数的值基本对应于该至少一个实际操作参数的值。如果该至少一个实际操作参数的值脱离容差范围，则触发动作。

优选地，将该至少一个实际操作参数的值在试验运行的每个时间点处与容差范围进行比较。

可以形成具有比该至少一个模型操作参数的值更低的值的模型下限值，由此容差范围从模型下限值延伸到该至少一个模型操作参数的值。

还可以形成具有比该至少一个模型操作参数的值更高的值的模型上限值，由此容差范围从该至少一个模型操作参数的值延伸到模型上限值。

如果设有模型下限值和模型上限值，则容差范围包括从模型下限值到模型上限值的容差带。

例如，由于故障而可能出现该至少一个实际操作参数的异常高的值，例如，由于油位太低而导致的油温过高。因此，该至少一个实际操作参数的值当然不再对应于该至少一个模型操作参数的值，因为在试验件模型处不会发生故障。当然，在故障情况下，根据故障类型和操作参数，该至少一个实际操作参数的值也可以低于该至少一个模型操作参数的值。

一旦该至少一个实际操作参数的值脱离容差范围，即，超过模型上限值或低于模型下限值，则触发动作。例如，紧急停止、使试验件和/或试验台静止、使试验件(尤其是内燃机)空转、调用特殊试验程序、声学或光学显示等可被设为动作。

在试验运行开始时，可以向试验件模型预先给定用于对试验件模型进行建模并且计算模型操作参数的至少一个特征值。例如，试验件的排量、气缸数、气缸高度和直径、废气催化转换器类型和尺寸、额定转速、额定扭矩、电池容量、电池单元数、额定电流和额定电压、短路强度、传感器总线速度、进气质量流量、增压空气压缩、增压空气冷却、压缩比、连杆曲柄比、活塞冲程、气门升程、气门开启、燃油量、气缸盖热流、发动机冷却、水套容积、废气后处理的容积、排气背压等可被用作至少一个特征值。

该至少一个特征值可以标明特殊的试验件，由此可在试验运行开始时使试验件模型与特定的试验件相匹配。该至少一个特征值可以手动或自动记入试验件模型中。

可以在试验运行期间多次、优选地永久确定该至少一个实际操作参数的值并且将该值与容差范围进行比较。在该至少一个实际操作参数的值与容差范围有较大和/或不可信的和/或重复偏差的情况下，还可以得出关于建模错误的结论。因此，可以通过试验件模型来验证对试验件的正确建模，并且可以纠正试验件模型中的错误，由此实现对试验件的更好建模。

优选地，以下动作被设为动作：紧急停止、使试验件和/或试验台静止、使试验件空转、调用特殊试验程序、声学或光学显示。

有利地，在试验运行开始之前执行初始化试验运行。在初始化试验运行开始时，向试验件模型预先给定试验件的至少一个特征值。在初始化试验运行期间，确定该至少一个实际操作参数的值并且将该值与该至少一个模型操作参数的值进行比较。根据比较结果来再调整试验件模型。因此，在执行试验运行之前已经确保试验件模型正确模拟试验件，并且尤其是该至少一个模型操作参数正确模拟该至少一个实际操作参数。可以优选地多次并且尤其是在整个初始化试验运行期间执行对该至少一个实际操作参数的值的确定和与该至少一个模型操作参数的值的比较、以及对试验件模型的再调整。当然，也可以在初始化试验运行期间再调整模型极限值。初始化试验运行也可以基于该至少一个实际操作参数的记录值离线进行，以便校准试验件模型。

在下文中将参照图1和图2更详细地阐释本发明，图1和图2示例地、示意性地且非限制地示出本发明有利的设计构造。附图中示出：

图1示出了根据现有技术的试验台，

图2示出了具有根据本发明的试验件模型的试验台。

在图1中示出了用于试验件2的典型试验台1。在此，作为车辆的一部分的内燃机作为试验件2在试验台1处物理地构造。在试验台1处根据试验尝试以仿真规定来操作试验件。但是，试验件2也可包括传动系、整车或其他待测试的组件。在此，试验件2例如通过连接轴与加载机器4相连接，如图1所示。相应地，试验台1也可以是传动系试验台或转鼓试验台，其中还可设有多于一台加载机器4(例如，每驱动半轴或每轴一台加载机器4)。还可以在转鼓试验台上设有驾驶机器人，该驾驶机器人根据要执行的试验尝试的规定来操纵车辆的操作元件，例如加速踏板、制动踏板、换档。试验尝试的执行是众所周知的并且通常被称为“X在环(X-In-The-Loop)”测试，其中“X”代表实际存在的相应试验件2。这种类型的试验尝试的执行是非常灵活的，并且非常接近真实车辆的真实测试行驶的特征。

因此，根据试验运行的规定在试验台1处操作试验件2，以便获得关于特定测量变量x的信息。污染物排放、(燃料)消耗、车辆的声学行为等可被视为测量变量x。根据测量变量x，可以在试验台1处设有相应的测量单元(例如，排放测量单元6，该测量单元获得内燃机所馈送的废气)。排放测量单元6测量至少一种污染物(例如，CO2、CO、NOx和/或碳氢化合物(THC)总质量和/或颗粒数(如烟尘颗粒))的排放。测量内燃机的燃料消耗的消耗测量单元7也可被设为测量单元。

在试验台处设有仿真单元5，在该仿真单元5上对在试验路径上移动的车辆进行仿真。仿真单元5包括仿真硬件和/或仿真软件，利用该仿真硬件和/或仿真软件来对车辆的试验行驶进行仿真。对此，在仿真单元5中实现仿真模型，该仿真模型包括例如驾驶员模型、车辆模型和环境模型。还可以实现其他模型(例如，轮胎模型、道路模型等)。在仿真单元5中，在仿真范围内确定理论值T(例如，扭矩)。但是，还可以预先给定恒定的至少一个理论值T，这在固定校准中是常见的。

从仿真单元向控制单元ECU传递该至少一个理论值T。

如图1所示，仿真单元5可被实施为独立的单元，也可以集成到控制单元ECU中。

控制单元ECU利用控制变量基于该至少一个预先给定的理论值T来控制试验件2。为了产生所需的至少一个理论值T，在此被实施为发动机控制单元的控制单元ECU可以向试验件2预先给定节气门位置α和/或燃料量k作为控制变量。仿真单元5还可以通过另外的至少一个控制变量来控制加载机器4(例如通过向加载机器预先给定转速n)，如图1所示。在此，加载机器4的实际转速n_ist从加载机器4经由轴作用在试验件2上。加载机器4的当前值(如当前扭矩T_ist或当前转速n_ist)可被传送到仿真单元5。

在试验台1处设有测量传感器，利用这些测量传感器来获取例如试验件的至少一个实际操作参数20的当前值(例如，当前油温、冷却水温、进气温度、废气温度、油压和其他变量)。在试验件2处或在加载机器4处的当前扭矩T_ist或当前转速n_ist也可被获取为实际操作参数20。该至少一个实际操作参数20还可被传送到仿真单元5以用于执行仿真。

在表示现有技术的图1中，该至少一个实际操作参数20的值对于试验件2而言是已知的。该至少一个实际操作参数20在每个时间点处具有一值，该值与相应的且先前定义的极限值200进行比较，优选地在每个时间点处进行比较。

作为对比，在图2中可以看到，在试验台1处设有根据本发明的试验件模型3，该试验件模型3对试验件2进行建模。对此，至少一个控制变量的当前值也从控制单元ECU被传送到试验件模型3。然而，至少一个控制变量的值也可以从加载机器4被传送到试验件模型3。在试验件模型3处计算至少一个模型操作参数M，该至少一个模型操作参数M模拟待建模的试验件2的至少一个实际操作参数20。该至少一个模型参数M优选地如至少一个实际操作参数20那样在试验运行的每个时间点处具有一值。

该至少一个模型操作参数M的值优选地在试验运行的每个时间点处设有容差范围B。因此，容差范围B从该至少一个模型操作参数M的值延伸到模型极限值G_u、G_o。在此，容差范围B例如从模型下限值G_u延伸到模型上限值G_o，其中容差范围B优选地在试验运行的每个时间点处形成围绕该至少一个模型操作参数M的相应值的容差带。

随后在比较单元V中优选地在试验运行的每个时间点处将该至少一个实际操作参数20的值与容差范围B进行比较。如果该至少一个实际操作参数20的值偏离容差范围B(例如，因为该至少一个实际操作参数20的值超过模型上限值G_O或低于模型下限值G_u)，则在试验台1处触发动作A。比较单元V当然也可以是试验件模型3的集成组成部分。

根据本发明，试验件模型3主要用于将该至少一个实际操作参数20的值与容差范围B进行比较，而不是将该至少一个实际操作参数20的值与预先给定的极限值200进行比较。当然，这不排除将该至少一个实际操作参数20的值附加地与极限值200进行比较。

因此，可以根据试验件2的类型针对试验台1处的试验件2使用单独的试验件模型3，该试验件模型3与特定的试验件2相匹配并且优选地存储有相应的模型极限值G_u、G_o。

在试验运行开始时，可以向试验件模型3预先给定试验件2的至少一个特征值，该特征值可被用于对试验件模型3进行建模并且计算该至少一个模型操作参数M。该至少一个模型极限值G_u、G_o可被预先定义或者连同该至少一个特征值被传递给试验件模型3。该至少一个模型极限值G_u、G_o也可以在试验运行期间由试验件模型3或操作者改变或调整。

例如，(发动机或变速器的)油压、温度(例如，油温)可被用作至少一个实际操作参数20，其中相应地，经建模的油压、经建模的温度(油温)被建模为至少一个模型操作参数M。随后，最大和/或最小模型油压、模型温度(油温)等相应地被用作至少一个模型极限值G_u、G_o。

为了在试验运行开始之前使试验件模型3与试验件2相匹配，可以执行初始化试验运行。在此，在初始化试验运行开始时，向试验件模型3预先给定试验件2的至少一个特征值，基于该至少一个特征值来调整该至少一个模型操作参数M的计算。

例如，在初始化试验运行期间，可以测量至少一个实际操作参数20的值，将该值与相应的模型操作参数M的值进行比较，并且根据比较结果来再调整试验件模型3。初始化试验运行也可以离线进行，其中代替测量该至少一个实际操作参数20的值，可以使用该至少一个实际操作参数20的先前记录的值。

可以确保为试验件2创建且必要时调整的试验件模型3，优选地连同模型极限值G_u、G_o。在利用相同的或不同的/相似的试验件2来执行试验运行时，可以调用且根据本发明使用所确保的试验件模型3。由此可以创建试验件模型3的数据库，这些试验件模型3可各自被用于相应的试验件2。

Claims (10)

1.一种用于在具有试验件(2)的试验台(1)上执行试验运行的方法，所述试验件(2)具有至少一个实际操作参数(20)，其特征在于，在试验运行期间在试验件模型(3)中计算用于模拟所述至少一个实际操作参数(20)的至少一个模型操作参数(M)；计算从所述至少一个模型操作参数(M)的值延伸到至少一个预先给定的模型极限值(G_u、G_o)的容差范围(B)；将所述至少一个实际操作参数(20)的值与所述容差范围(B)进行比较；以及在所述至少一个实际操作参数(20)的值脱离所述容差范围(B)的情况下触发动作(A)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个模型极限值(G_u、G_o)被存储在所述试验件模型(3)处。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述试验运行的每个时间点处将所述至少一个实际操作参数(20)的值与所述容差范围(B)进行比较。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，形成具有比所述至少一个模型操作参数(M)更低的值的模型下限值(G_u)，并且所述容差范围(B)从所述模型下限值(G_u)延伸到所述至少一个模型操作参数(M)的值。

5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，形成具有比所述至少一个模型操作参数(M)更高的值的模型上限值(G_o)，并且所述容差范围(B)从所述至少一个模型操作参数(M)的值延伸到所述模型上限值(G_o)。

6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述试验运行开始时向所述试验件模型(3)预先给定所述试验件(2)的用于对所述试验件模型(3)进行建模并且计算所述至少一个模型操作参数(M)的至少一个特征值。

7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个实际操作参数(20)在整个试验运行期间多次、优选地在每个时间点处被确定并且与所述容差范围(B)进行比较。

8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，在所述试验运行开始之前执行初始化试验运行，并且在所述初始化试验运行开始时，向所述试验件模型(3)预先给定所述试验件(2)的至少一个特征值，在所述初始化试验运行期间，所述至少一个实际操作参数(20)的值优选地多次、尤其优选地在整个初始化试验运行期间被确定并且与所述至少一个模型操作参数(M)的值进行比较，以及根据比较结果来再调整所述试验件模型(3)。

9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，以下动作被设为所述动作(A)：紧急停止、使所述试验件(2)和/或所述试验台静止、使所述试验件(2)空转、调用特殊试验程序、声学和/或光学显示。

10.一种用于执行试验运行的具有试验件(2)的试验台(1)，其中设有控制单元(ECU)，所述控制单元预先给定用于控制所述试验件(2)的控制变量，并且设有测量单元(6、7)，以便在所述试验运行期间确定所述试验件(2)的测量变量(x)，其特征在于，设有试验件模型(3)，所述试验件模型被构造为通过至少一个模型操作参数(M)来模拟至少一个实际操作参数(20)，并且计算从所述至少一个模型操作参数(M)的值延伸到至少一个预先给定的模型极限值(G_u、G_o)的容差范围(B)；以及设有比较单元(V)，所述比较单元被构造为将所述至少一个实际操作参数(20)的值与所述容差范围(B)进行比较，并且在所述至少一个实际操作参数(20)的值脱离所述容差范围(B)的情况下在所述试验台(1)处触发动作(A)。

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