DE102007016420B4 - Test bench and procedure for testing a drive train - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Prüfen eines Antriebsstrangs (12) eines Kraftfahrzeugs auf einem Prüfstand (10), wobei ein Abtrieb (21, 23, 25, 27) des Antriebsstrangs (12) mit wenigstens einer ersten elektrischen Maschine (28, 30, 32, 34) gekoppelt ist, die so gesteuert wird, dass sie an dem Abtrieb (21, 23, 25, 27) vorgegebene Belastungsdrehmomente erzeugt, wobei Sollwerte der Belastungsdrehmomente durch ein erstes Modell (42) als Funktion vorgegebener Eigenschaften des Kraftfahrzeugs und einer Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs vorgegeben werden, wobei ein Antrieb (38) des Antriebsstrangs (12) mit einer zweiten elektrischen Maschine (36) gekoppelt ist, die an dem Antrieb (38) Antriebsdrehmomente erzeugt und die so gesteuert wird, dass die erzeugten Antriebsdrehmomente Sollwerten (SW_M_A) entsprechen, die durch ein zweites Modell (44) erzeugt werden, das ein durch einen Verbrennungsmotor erzeugbares, im Antriebsstrang (12) wirksames Drehmoment simuliert, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Maschine (36) an eine Sekundärmasse (50) eines Zweimassenschwungrades (46) gekoppelt ist und die von dem zweiten Modell...Method for testing a drive train (12) of a motor vehicle on a test stand (10), wherein an output (21, 23, 25, 27) of the drive train (12) is coupled to at least one first electrical machine (28, 30, 32, 34) which is controlled so as to generate predetermined load torques on the output (21, 23, 25, 27), nominal values of the load torques being predetermined by a first model (42) as a function of predetermined properties of the motor vehicle and a travel distance of the motor vehicle, wherein a drive (38) of the drive train (12) is coupled to a second electric machine (36) which generates drive torques on the drive (38) and which is controlled such that the generated drive torques correspond to setpoint values (SW_M_A) which are determined by a second model (44) can be generated, which simulates a producible by an internal combustion engine, in the drive train (12) effective torque, characterized in that the second elektrisc he machine (36) is coupled to a secondary mass (50) of a dual mass flywheel (46) and that of the second model ...

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Prüfstand nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.The invention relates to a method for checking a drive train of a motor vehicle according to the preamble of claim 1 and to a test stand according to the preamble of claim 8.

Dabei wird unter einem Antriebstrang hier die Summe oder ein Teil der Summe von Komponenten verstanden, mit denen bei einem Kraftfahrzeug die Kraft und das Drehmoment eines Verbrennungsmotors auf die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs übertragen werden. Typische Komponenten sind Wechselgetriebe, Verteilergetriebe, Kardanwellen, Differenziale und Achswellen. In diesem Sinne wird zum Beispiel auch bereits ein Wechselgetriebe als Antriebsstrang verstanden.Here, a powertrain is understood here to be the sum or a part of the sum of components with which in a motor vehicle the force and the torque of an internal combustion engine are transmitted to the drive wheels of the motor vehicle. Typical components are gearboxes, transfer cases, cardan shafts, differentials and axle shafts. In this sense, for example, a change gear is already understood as a drive train.

Für eine Unterscheidung zwischen einem Antrieb und einem Abtrieb wird in dieser Anmeldung von einem Kraftfluss vom Verbrennungsmotor zu den Rädern ausgegangen, obwohl der physikalische Kraftfluss im Schiebebetrieb auch in umgekehrter Richtung verlaufen kann. Mit anderen Worten: Betrachtet man eine Komponente des Antriebsstrangs, die eine dem Verbrennungsmotor zugewandte erste Seite und eine einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs zugewandte zweite Seite aufweist, so stellt die erste Seite den Antrieb und die zweite Seite den Abtrieb dar.For a distinction between a drive and an output is assumed in this application of a power flow from the engine to the wheels, although the physical power flow in the push mode can also run in the opposite direction. In other words: If one considers a component of the drive train which has a first side facing the internal combustion engine and a second side facing a drive wheel of the motor vehicle, then the first side represents the drive and the second side represents the output.

Aus der US 2003/0167143 A1 ist ein Prüfstand zum Prüfen eines Antriebsstrangs bekannt, bei dem eine erste elektrische Maschine vorgegebene Belastungsdrehmomente an einem Abtrieb des zu prüfenden Antriebsstrangs erzeugt, während eine zweite elektrische Maschine mit dem Antrieb des Antriebsstrangs koppelbar ist und die erzeugten Antriebsdrehmomente vorgegebenen Sollwerten entsprechen.From the US 2003/0167143 A1 a test stand for testing a drive train is known, in which a first electric machine generates predetermined load torques at an output of the drive train to be tested, while a second electric machine can be coupled to the drive of the drive train and the generated drive torques correspond to predetermined target values.

Die DE 43 28 537 A1 offenbart ebenfalls einen Prüfstand und ein Verfahren zum Überprüfen eines Antriebsstrangs, bei dem ein Zweimassenschwungrad zwischen Motor und Getriebe mittels einer Steuerung in seiner Wirkungsweise simuliert werden kann.The DE 43 28 537 A1 also discloses a test stand and a method for testing a drive train in which a dual-mass flywheel between engine and transmission can be simulated by means of a control in its mode of action.

Ein gattungsgemäßes Verfahren und ein gattungsgemäßer Prüfstand ist jeweils aus der EP 1 037 030 B1 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren und Prüfstand wird der Antriebsstrang von einem Verbrennungsmotor angetrieben. Die bei einem bestimmten Fahrzeug und Fahrprofil von einer Straße über Räder des Fahrzeugs in den Antriebsstrang einwirkenden Drehmomente werden dabei durch Elektromotoren als elektrische Maschinen aufgebracht, die anstelle der Räder an den Antriebsstrang angekoppelt sind. Die Steuerung der Elektromotoren erfolgt so, dass jede elektrische Maschine an dem Abtrieb vorgegebene Belastungsdrehmomente erzeugt. Dabei werden Sollwerte der Belastungsdrehmomente durch ein erstes Modell als Funktion vorgegebener Eigenschaften des Kraftfahrzeugs und einer Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs so vorgegeben, dass die im realen Fahrbetrieb auf den Antriebsstrang einwirkenden Radmomente möglichst realistisch nachgebildet werden. Bei dem bekannten Gegenstand wird bereits ein Reifenschlupf bei der Steuerung der ersten elektrischen Maschinen auf der Abtriebsseite des Antriebsstrangs berücksichtigt.A generic method and a generic test stand is in each case from EP 1 037 030 B1 known. In the known method and test stand, the drive train is driven by an internal combustion engine. The torques acting on a particular vehicle and driving profile from a road via wheels of the vehicle in the drive train are applied by electric motors as electric machines, which are coupled instead of the wheels to the drive train. The control of the electric motors is such that each electric machine generates predetermined load torques at the output. In this case, setpoint values of the load torques are predetermined by a first model as a function of predefined properties of the motor vehicle and a travel distance of the motor vehicle such that the wheel torques acting on the drive train in real driving operation are reproduced as realistically as possible. In the known subject matter, tire slip is already taken into account in the control of the first electric machines on the output side of the drive train.

Solche Antriebsstrangprüfstände werden zum Beispiel in der Entwicklung eines Wechselgetriebes eingesetzt, um das Wechselgetriebe im Verbund mit den anderen Komponenten des Antriebsstrangs und dem Verbrennungsmotor erproben zu können.Such powertrain test stands are used, for example, in the development of a gearbox to be able to test the change gear in conjunction with the other components of the drive train and the internal combustion engine.

Zur Verkürzung der gesamten Entwicklungszeit eines Kraftfahrzeugs und/oder eines Antriebsstrangs des Kraftfahrzeuges wird eine parallel verlaufende Entwicklung von Verbrennungsmotor und Wechselgetriebe angestrebt. In einem frühen Entwicklungsstadium wird der Verbrennungsmotor jedoch mit Blick auf seine Leistungsdaten und Standfestigkeit noch keinen markttauglichen Reifegrad besitzen. Eine Dauererprobung eines Wechselgetriebes erfordert dann unter Umständen mehrere Verbrennungsmotoren. Diese sind sehr teuer, weil sie in dem frühen Entwicklungsstadium noch nicht als Serienprodukte zur Verfügung stehen und einen hohen Arbeitsaufwand zu ihrer Fertigung erfordern. Als Folge werden die Kosten für eine Dauerprüfung des Wechselgetriebes in die Höhe getrieben.To shorten the entire development time of a motor vehicle and / or a drive train of the motor vehicle, a parallel development of internal combustion engine and change gear is desired. However, at an early stage of development, the internal combustion engine will still not have a marketable maturity in terms of performance and durability. A long-term testing of a change gear may then require several internal combustion engines. These are very expensive because they are not yet available in the early stage of development as series products and require a lot of work to produce them. As a result, the costs for a durability test of the gearbox are driven up.

Dieser unerwünschte Effekt wird durch Stillstandszeiten für Auswechslungen des Verbrennungsmotors auf dem Prüfstand und Reparaturen noch vergrößert. Wartet man dagegen ab, bis ausreichend standfeste Verbrennungsmotoren mit der angestrebten Leistungsfähigkeit in größerer Stückzahl zur Verfügung stehen, verlängert sich unter Umständen die Gesamtentwicklungszeit für das gesamte Fahrzeug.This undesirable effect is further increased by downtimes for replacement of the internal combustion engine on the test bench and repairs. If, on the other hand, one waits until sufficiently stable internal combustion engines with the desired performance are available in larger numbers, the overall development time for the entire vehicle may be extended.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Verfahrens und eines Prüfstandes, das die genannten Nachteile eines hohen Kostenaufwandes und/oder einer verlängerten Gesamtentwicklungszeit für ein Fahrzeug verringert.Against this background, the object of the invention is to provide a method and a test stand which reduces the mentioned disadvantages of a high cost and / or a prolonged overall development time for a vehicle.

Diese Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen eines der unabhängigen Ansprüche gelöst.This object is achieved in each case with the features of one of the independent claims.

Bei der Erfindung wird der Verbrennungsmotor bei Antriebsstrangprüfstandsläufen durch die zweite elektrische Maschine ersetzt. Diese erzeugt an dem Antrieb des Antriebsstrangs Antriebsdrehmomente und wird dazu so gesteuert, dass ein durch einen Verbrennungsmotor erzeugbares, im Antriebsstrang wirksames Drehmoment nachgebildet wird. Dabei werden Sollwerte der Antriebsdrehmomente durch ein zweites Modell erzeugt, das die Drehmomentabgabe eines Verbrennungsmotors simuliert.In the invention, the internal combustion engine is replaced in powertrain test runs by the second electric machine. This generates drive torques on the drive of the drive train and is controlled in such a way that a torque that can be generated by an internal combustion engine and that is effective in the drive train is reproduced. In this case, setpoint values of the drive torques are generated by a second model, which simulates the torque output of an internal combustion engine.

Die Erfindung bietet die Möglichkeit einen Antriebsstrang unter dynamischen Dauerlaufbedingungen auch schon dann zu prüfen, wenn ein Motor mit entsprechendem Reifegrad noch nicht zur Verfügung steht. Die dadurch geschaffene Unabhängigkeit vom Entwicklungsprozess des Motors resultiert einerseits in einer erwünschten Straffung des gesamten Fahrzeugentwicklungsprozesses. Andererseits kommt sie auch der Qualität zugute, da Komponenten des Antriebsstrangs von Anfang an mit lastenheftkonformen Leistungsdaten erprobt werden können. Außerdem führt diese Methode zu einer erheblichen Kostenreduktion durch Einsparen teurer Prototypenmotoren und zu einer Verringerung von Stillstandszeiten durch Reparaturarbeiten.The invention also makes it possible to test a drive train under dynamic endurance conditions even when an engine with the corresponding degree of maturity is not yet available. The resulting independence from the development process of the engine results in a desired streamlining of the entire vehicle development process. On the other hand, it also benefits the quality, since components of the powertrain can be tested from the outset with load specification data. In addition, this method leads to a significant cost reduction by saving expensive prototype engines and reducing downtime through repair work.

Darüber hinaus werden durch die Flexibilität des elektrischen Antriebs Untersuchungen ermöglicht, die mit Verbrennungsmotoren nicht denkbar wären wie z. B. Rasseltests. Hierbei kann sowohl die Ungleichförmigkeit in Frequenz und Amplitude als auch Drehzahl und Drehmoment unabhängig voneinander vorgegeben werden um gezielt beliebige Betriebspunkte zu simulieren. Für diese Art von Versuch wäre sonst ein eigener Prüfstand erforderlich.In addition, investigations are made possible by the flexibility of the electric drive, which would not be conceivable with internal combustion engines such. B. rattle tests. Here, both the non-uniformity in frequency and amplitude and speed and torque can be specified independently to simulate targeted any operating points. Otherwise, a separate test bench would be required for this type of experiment.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite elektrische Maschine an eine Sekundärmasse eines Zweimassenschwungrades gekoppelt ist und die von dem zweiten Modell erzeugten Sollwerte einem Drehmoment entsprechen, das von einer elastischen Kopplung der Sekundärmasse mit einer Primärmasse des Zweimassenschwungrades auf die Sekundärmasse ausgeübt werden würde.The invention is characterized in that the second electric machine is coupled to a secondary mass of a dual-mass flywheel and the desired values generated by the second model correspond to a torque that would be exerted on the secondary mass by an elastic coupling of the secondary mass with a primary mass of the dual-mass flywheel.

Dadurch wird gewissermaßen die Primärmasse und die elastische Kopplung in die Modellierung übernommen. Bei den Versuchen auf dem Prüfstand treibt die elektrische Maschine dann nicht die Primärmasse, sondern direkt die Sekundärmasse des Zweimassenschwungrades an. Wie weiter unten noch näher erläutert wird, muss die die elektrische Maschine dann nur noch einen Wechselanteil mit verringerter Amplitude erzeugen. Als Folge kann eine kleinere elektrische Maschine mit einem kleineren Trägheitsmoment verwendet werden. Als weiterer Vorteil ergibt sich die Möglichkeit, auch Drehmomente von Verbrennungsmotoren zu simulieren, deren Massenträgheitsmoment deutlich unter dem des eingesetzten elektrischen Antriebs liegt.As a result, the primary mass and the elastic coupling are taken over into the modeling as it were. During the tests on the test bench, the electric machine then drives not the primary mass, but directly the secondary mass of the dual-mass flywheel. As will be explained in more detail below, the electric machine then only has to generate an alternating component with a reduced amplitude. As a result, a smaller electric machine with a smaller moment of inertia can be used. Another advantage is the ability to simulate torques of internal combustion engines whose mass moment of inertia is significantly lower than that of the electric drive used.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.Further advantages will be apparent from the dependent claims, the description and the attached figures.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. In each case, in schematic form:

1 eine Übersichtsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Prüfstands; 1 an overview of an embodiment of a test bench according to the invention;

2 eine Struktur einer Steuerung des Prüfstands, 2 a structure of control of the test bench,

3 eine Darstellung eines kompletten Zweimassenschwungrades und eines Teils davon, das in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verwendet wird; und 3 a representation of a complete dual-mass flywheel and a part thereof, which is used in a preferred embodiment of the invention; and

4 ein Blockschaltbild eines zweiten Modells, das Verfahrensaspekte der Erfindung offenbart. 4 a block diagram of a second model, the method aspects of the invention disclosed.

Im Einzelnen zeigt die 1 einen Prüfstand 10, auf den ein Antriebsstrang 12 eines Kraftfahrzeugs montiert ist. In der Ausgestaltung der 1 weist der Antriebsstrang 12 ein Wechselgetriebe 14 mit einem Verteilergetriebe und einem Vorderachsdifferenzial, einer Kardanwelle 16, einem Hinterachsdifferenzial 18 und Antriebswellen 20, 22, 24, 26 mit Abtrieben 21, 23, 25 und 27 auf. Bei einem Einsatz in einem Kraftfahrzeug sind die Abtriebe 21 bis 27 mit Rädern des Kraftfahrzeugs verbunden. Für die Prüfung des Antriebstrangs 12 auf dem Prüfstand 10 sind die Abtriebe 21, 23, 25, 27 jeweils an eine erste elektrische Maschine 28, 30, 32, 34 gekoppelt. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch Antriebsstränge in anderen Ausgestaltungen, zum Beispiel bei einem Frontantrieb, einem Heckantrieb mit Frontmotor, Mittelmotor oder Heckmotor und entsprechenden Allradvarianten anwendbar ist.In detail, the shows 1 a test bench 10 on which a powertrain 12 a motor vehicle is mounted. In the embodiment of 1 indicates the drive train 12 a change gear 14 with a transfer case and a front axle differential, a cardan shaft 16 , a rear axle differential 18 and drive shafts 20 . 22 . 24 . 26 with power take-offs 21 . 23 . 25 and 27 on. When used in a motor vehicle are the outputs 21 to 27 connected to wheels of the motor vehicle. For testing the powertrain 12 on the test bench 10 are the outputs 21 . 23 . 25 . 27 each to a first electric machine 28 . 30 . 32 . 34 coupled. It is understood, however, that the invention also drive trains in other embodiments, for example in a front-wheel drive, a rear-wheel drive with front engine, mid-engine or rear engine and corresponding four-wheel variants is applicable.

Die Simulation der radseitigen Belastungen erfolgt bereits auf vorhandenen Antriebsstrangprüfständen in hinreichender Genauigkeit und entspricht dem Stand der Technik, zum Beispiel nach der eingangs genannten EP 1 037 030 B1 .The simulation of the wheel-side loads already takes place on existing powertrain test stands with sufficient accuracy and corresponds to the state of the art, for example according to the aforementioned EP 1 037 030 B1 ,

Bei dem Prüfstand 12 nach der 1 ist der antreibende Motor kein Verbrennungsmotor, sondern als zweite elektrische Maschine 36 realisiert, die mit einem Antrieb 38 des Antriebsstrangs 12 verbunden ist. Die ersten und zweiten elektrischen Maschinen 28 bis 34 und 36 können bevorzugt alternativ als Elektromotoren oder Generatoren betrieben werden, um sowohl antreibende als auch abbremsende Drehmomente an den Abtrieben 21 bis 27 und dem Antrieb 38 erzeugen zu können.At the test bench 12 after 1 the driving motor is not a combustion engine, but as a second electric machine 36 realized with a drive 38 of the powertrain 12 connected is. The first and second electric machines 28 to 34 and 36 may alternatively be operated as electric motors or generators to both driving and decelerating torques on the drives 21 to 27 and the drive 38 to be able to produce.

Die elektrischen Maschinen 28 bis 34 und 36 werden von einer Steuerung 40 gesteuert. Die Steuerung 40 ist insbesondere dazu eingerichtet, wenigstens eine der ersten elektrischen Maschinen 28 bis 34 so zu steuern, dass diese vorgegebene Belastungsdrehmomente an den angekoppelten Abtrieben 21 bis 27 erzeugen. Darüber hinaus ist die Steuerung 40 dazu eingerichtet, die zweite elektrische Maschine 36 so zu steuern, dass die erzeugten Antriebsdrehmomente einem Drehmoment entsprechen, das ein Verbrennungsmotor in dem Antriebsstrang 12 erzeugen würde.The electrical machines 28 to 34 and 36 be from a controller 40 controlled. The control 40 is particularly adapted to at least one of the first electric machines 28 to 34 to control so that these predetermined load torques on the coupled drives 21 to 27 produce. In addition, the controller 40 set up the second electric machine 36 so that the generated drive torques correspond to a torque that is an internal combustion engine in the drive train 12 would produce.

Wie die schematische Darstellung der Steuerung 40 in der 2 verdeutlicht, ist die Steuerung 40 insbesondere dazu eingerichtet, Sollwerte SW_M_B der Belastungsdrehmomente durch ein erstes Modell 42 als Funktion von Fahrzeugparametern FP1, ... FPn, also als Funktion von Eigenschaften eines Kraftfahrzeugs, und als Funktion einer Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs, also als Funktion von Streckenparametern SP1, ..., SPm, vorzugeben. Dabei zeichnet sich eine bevorzugte Ausgestaltung dadurch aus, dass die Sollwerte der Belastungsdrehmomente durch das erste Modell unter Berücksichtigung eines Reifenschlupfes vorgegeben werden. Typische Fahrzeugparameter sind zum Beispiel Radstand, Spurweite, Reifenparameter wie Reibbeiwerte und Fahrzeugmasse. Typische Streckenparameter sind zum Beispiel Kurvenradien, Steigungswinkel und Reibbeiwerte der Fahrbahn, wobei die Aufzählung jeweils nicht abschließend gemeint ist.Like the schematic representation of the controller 40 in the 2 clarifies, is the controller 40 in particular set to setpoints SW_M_B the load torque through a first model 42 as a function of vehicle parameters FP1,... FPn, ie as a function of properties of a motor vehicle, and as a function of a travel distance of the motor vehicle, ie as a function of distance parameters SP1,..., SPm. Here, a preferred embodiment is characterized in that the desired values of the load torques are predetermined by the first model taking into account a tire slip. Typical vehicle parameters include wheelbase, gauge, tire parameters such as coefficients of friction and vehicle mass. Typical route parameters are, for example, curve radii, pitch angles and coefficients of friction of the roadway, the list in each case not being meant exhaustively.

Darüber hinaus ist die Steuerung 40 dazu eingerichtet, Sollwerte SW_M_A der Antriebsdrehmomente durch ein zweites Modell 44 zu erzeugen, dass ein durch den Verbrennungsmotor erzeugbares, im Antriebsstrang 12 wirksames Drehmoment nachbildet. Dazu verarbeitet das zweite Modell 44 in einer Ausgestaltung ein Signal FW, das eine Drehmomentanforderung eines Fahrers repräsentiert und ein Signal n_36, das eine Rotordrehzahl der zweiten elektrischen Maschine 36 repräsentiert. Blöcke 43 und 44 in der Steuerung 40 repräsentieren die Bildung von Ansteuersignalen, mit denen die ersten elektrischen Maschinen 28, 30, 32, 34 und die zweite elektrische Maschine 36 in Abhängigkeit von den Sollwerten SW_M_B und SW_M_A angesteuert werden, um der jeweiligen Sollwertvorgabe entsprechende Drehmomente zu erzeugen.In addition, the controller 40 set to setpoint values SW_M_A the drive torque through a second model 44 to generate that in the drive train producible by the internal combustion engine 12 simulates effective torque. The second model processes this 44 In one embodiment, a signal FW, which represents a torque request of a driver and a signal n_36, the rotor speed of the second electric machine 36 represents. blocks 43 and 44 in the controller 40 represent the formation of drive signals to which the first electric machines 28 . 30 . 32 . 34 and the second electric machine 36 be controlled in response to the setpoint values SW_M_B and SW_M_A in order to generate corresponding torques for the respective setpoint specification.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die zweite elektrische Maschine 36 an eine Sekundärmasse eines Zweimassenschwungrades als Antrieb 38 des Antriebsstrangs 12 gekoppelt.In a preferred embodiment, the second electric machine 36 to a secondary mass of a dual mass flywheel as a drive 38 of the powertrain 12 coupled.

Ein solches Zweimassenschwungrad 46 ist in der 3a schematisch dargestellt und besitzt eine elastische Kopplung 52 zwischen einer Primärmasse 48 und einer Sekundärmasse 50. Die Primärmasse 48 besitzt ein Trägheitsmoment JP und ist bei einem Einsatz in einem Kraftfahrzeug drehfest mit der Kurbelwelle 49 des Verbrennungsmotors verbunden. Die elastische Kopplung 52 besitzt eine Federkonstante C_PS und überträgt das Drehmoment der Primärmasse 48 auf die Sekundärmasse 50, die ein Trägheitsmoment JS aufweist. Die Sekundärmasse 50 ist über eine weitere elastische Kopplung 54, die eine Federkonstante C_SG aufweist, mit einer Getriebeeingangswelle 55 verbunden. In dieser Konstellation wird das Zweimassenschwungrad 46 in einem Triebstrang 12 verwendet, wenn dieser in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist.Such a dual mass flywheel 46 is in the 3a shown schematically and has an elastic coupling 52 between a primary mass 48 and a secondary mass 50 , The primary mass 48 has a moment of inertia JP and is rotationally fixed to the crankshaft when used in a motor vehicle 49 connected to the internal combustion engine. The elastic coupling 52 has a spring constant C_PS and transmits the torque of the primary mass 48 on the secondary mass 50 which has an inertia moment JS. The secondary mass 50 is about another elastic coupling 54 having a spring constant C_SG with a transmission input shaft 55 connected. In this constellation is the dual mass flywheel 46 in a drive train 12 used when installed in a motor vehicle.

In einer bevorzugten Ausgestaltung, die in 3b dargestellt ist, wird die zweite elektrische Maschine 36 bei Prüfstandsversuchen an die Sekundärmasse 50 des Zweimassenschwungrades gekoppelt und die Wirkung der Primärmasse 48 und der elastischen Kopplung 52 wird durch das zweite Modell 44 simuliert. Mit anderen Worten: Diese Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die mit dem zweiten Modell 44 erzeugten Sollwerte SW_M_A einem Drehmoment entsprechen, das von einer elastischen Kopplung 52 der Primärmasse 48 mit der Sekundärmasse 50 auf die Sekundärmasse 50 ausgeübt werden würde.In a preferred embodiment, the in 3b is shown, the second electric machine 36 in test bench tests on the secondary mass 50 coupled to the dual mass flywheel and the effect of the primary mass 48 and the elastic coupling 52 gets through the second model 44 simulated. In other words, this embodiment is characterized in that the with the second model 44 generated setpoints SW_M_A correspond to a torque that of an elastic coupling 52 the primary mass 48 with the secondary mass 50 on the secondary mass 50 would be exercised.

Die Vorteile dieser Ausgestaltung werden vor dem folgenden Hintergrund deutlich:
Bekanntlich bildet sich die diskontinuierliche Arbeitsweise eines herkömmlichen Verbrennungsmotors im zeitlichen Verlauf seiner Drehzahl und seines Drehmoments ab. Dabei bilden sich insbesondere die Arbeitstakte jedes Zylinders mit der Zündfrequenz ab, so dass die Drehzahl- und Drehmomentverläufe jeweils einen in der Höhe schwankenden Gleichanteil (Mittelwert) und einen mit der Zündfrequenz oder einem Vielfachen der Zündfrequenz schwingenden Wechselanteil besitzen.
The advantages of this embodiment are clear from the following background:
As is known, the discontinuous mode of operation of a conventional internal combustion engine forms in the time course of its speed and its torque. In particular, the working cycles of each cylinder with the ignition frequency are formed, so that the speed and torque curves each have a fluctuating DC component (mean value) and one oscillating with the ignition frequency or a multiple of the ignition frequency alternating component.

Eine elektrische Maschine, die solche Verläufe möglichst realistisch nachbilden soll, muss insbesondere den Gleichanteil erzeugen können und zusätzlich dazu in der Lage sein, den Wechselanteil zu erzeugen.An electrical machine, which should simulate such courses as realistically as possible, must be able to generate in particular the DC component and in addition to be able to generate the AC component.

Letzteres erfordert zum Beispiel vergleichsweise schnelle Drehimpulsänderungen (eine hohe Dynamik) mit den dafür notwendigen vergleichsweise großen Drehmomentwerten. Eine elektrische Maschine, die zur Erzeugung solcher Drehmomente in der Lage ist, weist jedoch in der Regel ein wesentlich größeres Trägheitsmoment als ein Verbrennungsmotor gleicher Leistung auf.The latter requires, for example, comparatively fast angular momentum changes (high dynamics) with the comparatively large torque values required for this purpose. However, an electric machine capable of producing such torques usually has a substantial greater moment of inertia than a combustion engine of equal power.

Ein solches größeres Trägheitsmoment ist aber nachteilig, weil eine realistische Nachbildung des Wechselanteils möglichst ähnliche Trägheitsmomente der jeweils zu beschleunigenden und abzubremsenden Massen erfordert. Das Trägheitsmoment der zweiten elektrischen Maschine 36 sollte dem Trägheitsmoment des Verbrennungsmotors möglichst nahe kommen.However, such a larger moment of inertia is disadvantageous because a realistic replica of the alternating component requires as similar moments of inertia of the respective masses to be accelerated and braked. The moment of inertia of the second electric machine 36 should come as close as possible to the moment of inertia of the internal combustion engine.

Ferner gilt, dass die Beschleunigungsmomente, die bei dynamischen Vorgängen von der zweiten elektrischen Maschine 36 bereits zu ihrer eigenen Beschleunigung aufgebracht werden müssen und daher an der Schnittstelle zum übrigen Antriebsstrang 12 nicht mehr zur Verfügung stehen, proportional zum Trägheitsmoment der zweiten elektrischen Maschine 36 sind. Das bei gleicher Leistung prinzipiell größere Trägheitsmoment der zweiten elektrischen Maschine 36 erfordert daher ein großes Drehmoment zur Eigenbeschleunigung, was den Unterschied zum kleineren Trägheitsmoment eines Verbrennungsmotors unerwünscht vergrößert. Da eine hohe Dynamik gefordert ist (d. h.: eine Nachbildung von Schwingungen bis 450 Hz) ist ein möglichst geringes Trägheitsmoment der zweiten elektrischen Maschine 36 erwünscht.Furthermore, it applies that the acceleration torques resulting from dynamic processes of the second electric machine 36 already have to be applied to their own acceleration and therefore at the interface to the rest of the powertrain 12 are no longer available, proportional to the moment of inertia of the second electric machine 36 are. The same power in principle larger moment of inertia of the second electric machine 36 therefore requires a large torque for self-acceleration, which undesirably increases the difference to the smaller moment of inertia of an internal combustion engine. Since a high dynamics is required (ie: a simulation of vibrations up to 450 Hz) is the lowest possible moment of inertia of the second electric machine 36 he wishes.

In diesem Zusammenhang liefert die Ausgestaltung folgende Vorteile: Dadurch, dass die von der zweiten elektrischen Maschine 36 zu erzeugenden Drehmomente einem Drehmoment entsprechen, das von einer elastischen Kopplung 52 der Sekundärmasse 50 mit einer Primärmasse 48 des Zweimassenschwungrades 46 auf die Sekundärmasse 50 ausgeübt werden würde, verringert sich die Anforderung an das maximale Drehmoment, das von der zweiten elektrischen Maschine 36 bereitzustellen ist. Dafür gibt es zwei Gründe:
Einerseits fällt das physikalische Trägheitsmoment JP der Primärmasse 48 des Zweimassenschwungrades 46 weg. Es wird bei dem Prüfstandsversuch nicht verwendet und braucht daher weder abgebremst noch beschleunigt zu werden. Mit anderen Worten: Die physikalisch reale Ankopplung der zweiten elektrischen Maschine 36 an die Sekundärmasse 50 bedeutet, dass die reale Primärmasse 48 und die Mittel (Federn) zur elastischen Kopplung 52 zwischen Primärmasse 48 und Sekundärmasse 50 beim Antrieb durch die zweite elektrische Maschine 36 weggelassen werden.
In this context, the design provides the following advantages: the fact that the second electric machine 36 torques to be generated correspond to a torque, that of an elastic coupling 52 the secondary mass 50 with a primary mass 48 of the dual mass flywheel 46 on the secondary mass 50 would be exercised, the requirement for the maximum torque from the second electric machine decreases 36 is to provide. There are two reasons:
On the one hand, the physical moment of inertia JP of the primary mass falls 48 of the dual mass flywheel 46 path. It is not used in the bench test and therefore does not need to be slowed down or accelerated. In other words: The physically real coupling of the second electric machine 36 to the secondary mass 50 means that the real primary mass 48 and the means (springs) for the elastic coupling 52 between primary mass 48 and secondary mass 50 when driven by the second electric machine 36 be omitted.

Dadurch ergibt sich eine erwünschte Angleichung der relevanten Trägheitsmomente: Betrachtet man die vor dem Wechselgetriebe 14 angeordneten Trägheitsmomente, so ergibt sich für den Fall des Antriebs durch den Verbrennungsmotor die Summe der Trägheitsmomente des Verbrennungsmotors, der Primärmasse 48 und der Sekundärmasse 50 als relevantes Trägheitsmoment. Dagegen ergibt sich im Fall des Antriebs durch die zweite elektrische 36 Maschine die Summe der Trägheitsmomente der zweiten elektrischen Maschine 36 und der Sekundärmasse 50 als relevantes Trägheitsmoment.This results in a desired approximation of the relevant moments of inertia: Looking at the before the change gear 14 arranged moments of inertia, the result is in the case of the drive by the internal combustion engine, the sum of the moments of inertia of the engine, the primary mass 48 and the secondary mass 50 as a relevant moment of inertia. In contrast, in the case of the drive by the second electrical 36 Machine is the sum of the moments of inertia of the second electric machine 36 and the secondary mass 50 as a relevant moment of inertia.

Durch die Angleichung der relevanten Trägheitsmomente wird die Ähnlichkeit der von der zweiten elektrischen Maschine 36 erzeugten Wechselwirkung mit dem übrigen Triebstrang 12 mit der durch den Verbrennungsmotor erzeugten Wechselwirkung weiter verbessert, so dass beim Prüfstandsversuch ein realistisches Schwingungsverhalten mit einem Minimum an Regeleingriffen erzielt werden kann.By aligning the relevant moments of inertia, the similarity of the second electrical machine 36 generated interaction with the rest of the drive train 12 further improved with the interaction generated by the internal combustion engine, so that a realistic vibration behavior can be achieved with a minimum of control intervention in the test bench trial.

Darüber hinaus erzeugt eine real vorhandene Primärmasse 48 eine gewisse Tiefpasswirkung in Bezug auf den Wechselanteil. Das heißt, dass bei einer real vorhandenen Primärmasse 48 der Wechselanteil vor der Primärmasse 48 eine größere Amplitude besitzt als hinter der Einheit aus Primärmasse 48 und elastischer Kopplung 52, also vor der Sekundärmasse 50.It also creates a real primary mass 48 a certain low-pass effect in relation to the alternating component. This means that for a real existing primary mass 48 the alternating component before the primary mass 48 has a larger amplitude than behind the unit of primary mass 48 and elastic coupling 52 that is, before the secondary mass 50 ,

Durch das Weglassen der Primärmasse 48 muss die zweite elektrische Maschine 36 nur noch die kleineren Amplituden erzeugen, die bei einem kompletten Antriebsstrang 12 vor der Sekundärmasse 50 auftreten. Mit anderen Worten: Dadurch, dass die Ausgestaltung das an der Sekundärmasse 50 auftretende Drehmoment nachbildet, muss die zweite elektrische Maschine 36 nur noch einen Wechselanteil mit entsprechend verringerter Amplitude erzeugen.By omitting the primary mass 48 must be the second electric machine 36 only produce the smaller amplitudes, which in a complete powertrain 12 in front of the secondary mass 50 occur. In other words, the fact that the design of the secondary mass 50 simulating occurring torque, the second electric machine must 36 only generate an alternating component with correspondingly reduced amplitude.

Als Folge kann eine kleinere elektrische Maschine 36 mit einem kleineren Trägheitsmoment verwendet werden, das dem Trägheitsmoment des Verbrennungsmotors ähnlicher ist.As a result, a smaller electric machine 36 be used with a smaller moment of inertia, which is more similar to the moment of inertia of the internal combustion engine.

Als weiterer Vorteil ergibt sich die Möglichkeit, auch Drehmomente von Verbrennungsmotoren zu simulieren, deren Massenträgheitsmoment deutlich unter dem des eingesetzten elektrischen Antriebs liegt.Another advantage is the ability to simulate torques of internal combustion engines whose mass moment of inertia is significantly lower than that of the electric drive used.

4 zeigt ein Blockschaltbild des zweiten Modells 44. Ein Ziel der Nachbildung der Drehmomentwerte des Verbrennungsmotors mit dem zweiten Modell 44 besteht insbesondere darin, alle für eine mögliche Schädigung des Wechselgetriebes 14 relevanten Belastungen nachzubilden. Diese bestehen antriebsseitig im Wesentlichen aus dem vom Verbrennungsmotor abgegebenen mittleren Drehmoment und den Drehschwingungen, die der Verbrennungsmotor über das Zweimassenschwungrad 46 in den Antriebstrang 12 einbringt. 4 shows a block diagram of the second model 44 , A goal of simulating the torque values of the internal combustion engine with the second model 44 in particular, is all for possible damage to the transmission 14 to simulate relevant burdens. On the drive side, these consist essentially of the average torque output by the internal combustion engine and the torsional vibrations which the internal combustion engine transmits via the dual mass flywheel 46 in the drive train 12 brings.

Das zweite Modell 44 setzt sich aus drei Teilmodellen 56, 58 und 60 zusammen, die den Verbrennungsmotor mit seinem ungleichförmig abgegebenen Drehmoment und die mechanische Übertragungsstrecke bis zum Getriebeeingang beschreiben. Im Folgenden wird zunächst die physikalische Struktur des zweiten Modells 44 erläutert, bevor auf Einzelheiten des Verbrennungsmotormodells 56 eingegangen wird.The second model 44 consists of three submodels 56 . 58 and 60 together, who the Describe internal combustion engine with its nonuniform output torque and the mechanical transmission path to the transmission input. The following is the physical structure of the second model 44 explained before on details of the engine model 56 will be received.

Mit dem Verbrennungsmotormodell 56 wird das Drehmoment M_VM des Verbrennungsmotors nachgebildet. Dabei wird ein Drehmoment-Mittelwert (Gleichanteil M_DC) und ein Mittelwert-freier Wert (Wechselanteil M_AC) gebildet.With the combustion engine model 56 the torque M_VM of the internal combustion engine is simulated. In this case, a mean torque value (DC component M_DC) and an average-free value (AC component M_AC) are formed.

Beide Werte werden in einer Verknüpfung 62 addiert. Der Block 64 repräsentiert die Bildung des Drehmoment-Mittelwerts M_DC als Funktion eines Fahrerwunsches FW, einer Motordrehzahl n und eines CAN-Bus-Eingriffs. Im Fahrerwunsch und im CAN-Bus-Eingriff bilden sich jeweils Drehmomentanforderungen ab. Die Motordrehzahl n wäre auch die (fiktive) Drehzahl der (imaginären, auf dem Prüfstand 10 nicht real vorhandenen) Primärmasse 48, die noch die volle, ungedämpfte Welligkeit aufweist.Both values are in a link 62 added. The block 64 represents the formation of the torque average M_DC as a function of a driver's request FW, an engine speed n and a CAN bus engagement. In the driver's request and in the CAN bus intervention, torque requirements are formed. The engine speed n would also be the (fictitious) speed of the (imaginary, on the test bench 10 not real existing) primary mass 48 , which still has the full, undamped ripple.

Der Wechselanteil M_AC wird im Block 66 im Wesentlichen als Funktion der Drehzahl n und einem Maß F für die Brennraumfüllung gebildet. Als Maß F kommt zum Beispiel ein Öffnungswinkel einer Drosselklappe in Frage.The alternating component M_AC is displayed in the block 66 formed essentially as a function of the rotational speed n and a dimension F for the combustion chamber filling. As a measure F, for example, an opening angle of a throttle in question.

Dann wird im Block 58, der den Einfluss der nicht vorhandenen Primärmasse 48 berücksichtigt, die Drehzahl n des Verbrennungsmotors modelliert. Diese Drehzahl n würde beim Antrieb durch einen realen Verbrennungsmotor der Drehzahl der Primärmasse 48 des Zweimassenschwungrades 46 entsprechen. Nach der Bewegungsgleichung für eine rotierende Masse ist ihre Drehzahl oder Kreisfrequenz proportional zum Zeitintegral der Summe der einwirkenden Drehmomente. Auf die Primärmasse 48 würde die Summe des Drehmomentes M_VM des Verbrennungsmotors und des vom Antriebsstrang über die elastische Kopplung 52 zwischen Sekundärmasse 50 und Primärmasse 48 auf die Primärmasse 48 ausgeübten Drehmoments M_ZMS einwirken. Im Block 58 wird die fiktive Kreisfrequenz einer imaginären Primärmasse 48 eines Zweimassenschwungrades 46 durch Normierung des genannten Integrals auf ein fiktives Trägheitsmoment JP der imaginären Primärmasse 48 gebildet.Then in the block 58 that influences the non-existent primary mass 48 considered, the speed n of the internal combustion engine modeled. This speed n would be the drive of a real combustion engine, the speed of the primary mass 48 of the dual mass flywheel 46 correspond. According to the equation of motion for a rotating mass, its speed or angular frequency is proportional to the time integral of the sum of the acting torques. On the primary mass 48 would be the sum of the torque M_VM of the internal combustion engine and of the drive train via the elastic coupling 52 between secondary mass 50 and primary mass 48 on the primary mass 48 applied torque M_ZMS act. In the block 58 becomes the fictitious angular frequency of an imaginary primary mass 48 a dual mass flywheel 46 by normalizing said integral to a fictitious moment of inertia JP of the imaginary primary mass 48 educated.

Die sich daraus ergebende (fiktive) Drehzahl n der imaginären Primärmasse 48, die bei einem Antriebsstrang 12 im Kraftfahrzeug der Drehzahl n des Verbrennungsmotors entsprechen würde, wird als Eingangsgröße für das Verbrennungsmotormodell 56 zurückgeführt.The resulting (fictitious) speed n of the imaginary primary mass 48 involved in a powertrain 12 in the motor vehicle would correspond to the speed n of the internal combustion engine, is used as an input to the engine model 56 recycled.

Ferner wird diese fiktive Drehzahl n im folgenden Block 60 dazu benutzt, ein von der fiktiven Primärmasse 48 über eine elastische Kopplung 52 auf die real vorhandene Sekundärmasse 50 übertragenes Drehmoment M_ZMS zu modellieren.Furthermore, this fictitious speed n in the following block 60 used to, one of the fictitious primary mass 48 via an elastic coupling 52 on the real existing secondary mass 50 to transmit transmitted torque M_ZMS.

Das zuletzt genannte Drehmoment M_ZMS würde bei einem realen Antriebsstrang 12 in einem Kraftfahrzeug die Primärmasse 48 und die Sekundärmasse 50 des Zweimassenschwungrades 46 gegen elastische Rückstellmomente gegeneinander verdrehen, wobei sich der Verdrehwinkel als Zeitintegral der Summe der Kreisfrequenzen von Primärmasse 48 und Sekundärmasse 50 des Zweimassenschwungrades 46 ergibt. Die zur Kreisfrequenz der Sekundärmasse 50 proportionale Drehzahl der Sekundärmasse 50 entspricht beim Antrieb der Sekundärmasse 50 durch die zweite elektrische Maschine 36 ihrer Rotordrehzahl n_36 und wird als solche gemessen oder ist auf andere Weise, zum Beispiel aus der Ansteuerung der zweiten elektrischen Maschine 36, bekannt.The last-mentioned torque M_ZMS would be in a real drive train 12 in a motor vehicle, the primary mass 48 and the secondary mass 50 of the dual mass flywheel 46 against elastic restoring moments rotate against each other, wherein the angle of rotation as a time integral of the sum of the angular frequencies of the primary mass 48 and secondary mass 50 of the dual mass flywheel 46 results. The to the angular frequency of the secondary mass 50 proportional speed of the secondary mass 50 corresponds to the drive of the secondary mass 50 through the second electric machine 36 its rotor speed n_36 and is measured as such or is otherwise, for example, from the control of the second electric machine 36 , known.

Das Zeitintegral der Differenz der realen Rotordrehzahl n_36 und der fiktiven Drehzahl n, beziehungsweise der dazu proportionalen Kreisfrequenz, liefert nach einer Multiplikation mit der Federkonstanten C_PS der Kopplung zwischen der Primärmasse 48 und Sekundärmasse 50 das letztlich auf die Sekundärmasse 50 ausgeübte Drehmoment M_ZMS, das von der zweiten elektrischen Maschine 36 bereitzustellen ist. Das so berechnete Drehmoment M_ZMS stellt also den gewünschten Sollwert SW_M_A für das Drehmoment dar, das von der zweiten elektrischen Maschine 36 auf die real vorhandene Sekundärmasse 50 des Zweimassenschwungrades 46 ausgeübt werden soll.The time integral of the difference between the real rotor speed n_36 and the notional speed n, or the angular frequency proportional thereto, after a multiplication by the spring constant C_PS, supplies the coupling between the primary mass 48 and secondary mass 50 that ultimately on the secondary mass 50 applied torque M_ZMS, that of the second electric machine 36 is to provide. The torque M_ZMS thus calculated thus represents the desired set value SW_M_A for the torque that is generated by the second electric machine 36 on the real existing secondary mass 50 of the dual mass flywheel 46 should be exercised.

Bei der Modellierung des Sollwertes SW_M_A = M_ZMS wurde davon ausgegangen, dass das Drehmoment über eine rotierende Primärmasse 48 des Zweimassenschwungrades 46 übertragen wurde. Dabei wurde in einem Zwischenschritt der Modellierung die Summe der auf die Primärmasse 48 einwirkenden Drehmomente betrachtet. Dort geht der die Sekundärmasse 52 berechnete Sollwert M_ZMS mit umgekehrtem Vorzeichen als das vom Antriebsstrang 12 über die elastische Kopplung 52 zwischen Sekundärmasse 50 und Primärmasse 48 auf die Primärmasse 48 zurückwirkende Drehmoment ein.When modeling the setpoint SW_M_A = M_ZMS, it was assumed that the torque was transmitted via a rotating primary mass 48 of the dual mass flywheel 46 was transferred. In an intermediate step of the modeling, the sum of the on the primary mass was 48 considered acting torques. There goes the secondary mass 52 calculated setpoint M_ZMS with opposite sign than that of the drive train 12 over the elastic coupling 52 between secondary mass 50 and primary mass 48 on the primary mass 48 retroactive torque.

Der auf diese Weise bestimmte Sollwert SW_M_A = M_ZMS wird für die Ansteuerung der zweiten elektrischen Maschine 36 verwendet. Das von der zweiten elektrischen Maschine 36 auf den Antriebsstrang 12 ausgeübte Drehmoment entspricht dann weitgehend dem Drehmoment, das der Verbrennungsmotor auf den Antriebsstrang 12 ausüben würde.The desired value SW_M_A = M_ZMS determined in this way is used to control the second electrical machine 36 used. That of the second electric machine 36 on the drive train 12 applied torque then largely corresponds to the torque that the internal combustion engine on the drive train 12 would exercise.

Das Zweimassenschwungrad-Modell aus den Blöcken 58 und 60 bildet das Massenträgheitsmoment des Verbrennungsmotors und der Primärmasse 48 des Zweimassenschwungrades 46 sowie den Einfluss der elastischen Kopplung 52 zwischen der Primärmasse 48 und der Sekundärmasse 50 des Zweimassenschwungrades 46 nach.The two-mass flywheel model from the blocks 58 and 60 forms the mass moment of inertia of the internal combustion engine and the primary mass 48 of the dual mass flywheel 46 as well as the influence of elastic coupling 52 between the primary mass 48 and the secondary mass 50 of the dual mass flywheel 46 to.

Durch diese Modellierung des Zweimassenschwungrades 46 können auch Verbrennungsmotoren simuliert werden, deren Massenträgheitsmoment deutlich unter dem des eingesetzten elektrischen Antriebs liegt.Through this modeling of the dual mass flywheel 46 can also be simulated internal combustion engines whose mass moment of inertia is significantly lower than that of the electric drive used.

Das im Block 64 des Verbrennungsmotormodells 56 nachgebildete (simulierte) mittlere abgegebene Drehmoment M_DC wird hauptsächlich durch den Fahrerwunsch FW (Drehmomentanforderung durch den Fahrer) und die Drehzahl n bestimmt. Wichtig sind außerdem auch dynamische Einflüsse infolge von Eigenbeschleunigung und Verbrennungsaufbau (Ansprechzeit), wie sie bei Lastwechseln auftreten. Unter der Voraussetzung gleicher Randbedingungen und eines identischen Sollwertverlaufs kann das mittlere Drehmoment M_DC durch einen direkten Vergleich mit Messungen von verbrennungsmotorischen Prüfständen abgeglichen werden.That in the block 64 of the combustion engine model 56 mimicked (simulated) average output torque M_DC is determined mainly by the driver's request FW (torque demand by the driver) and the speed n. Also important are dynamic influences due to self-acceleration and combustion build-up (response time), as they occur during load changes. Assuming identical boundary conditions and an identical setpoint course, the mean torque M_DC can be adjusted by a direct comparison with measurements of internal combustion engine test benches.

Das mittlere Drehmoment M_DC des Verbrennungsmotors kann daher wahlweise einem Kennfeld (Fahrerwunsch, Drehmomentanforderungen anderer Steuergeräte oder Funktionen, repräsentiert durch einen CAN-Bus-Eingang) entnommen oder von einem vollständigeren thermodynamischen Echtzeitmodell berechnet werden, das auch andere Einflussgrößen wie Zündzeitpunkte und oder Lambdawerte von Brennraumfüllungen des Verbrennungsmotors berücksichtigt. Bei einem solchen Echtzeitmodell wird das mittlere Drehmoment nach den thermodynamischen Gesetzmäßigkeiten berechnet. Es ist dann nicht nur für einen Motor im Serieneinsatz sondern auch für einen Motor in einer früheren Entwicklungsphase relativ genau. Die Parametrierung des Motormodells ist mit den physikalischen Motorgrunddaten relativ einfach.The mean torque M_DC of the internal combustion engine can therefore optionally be taken from a characteristic map (driver request, torque requirements of other control devices or functions, represented by a CAN bus input) or calculated from a more complete thermodynamic real-time model, which also includes other factors such as ignition times and or lambda values of combustion chamber fillings considered the internal combustion engine. In such a real-time model, the average torque is calculated according to the thermodynamic laws. It is then relatively accurate not only for an engine in series production but also for a motor in an earlier development phase. The parameterization of the motor model is relatively simple with the basic physical motor data.

Der CAN-Bus Eingang dient zur Berücksichtigung von Drehmomentanforderungen anderer Steuergeräte. Erwünscht ist, dass alle Funktionen, die direkte Auswirkungen auf die Belastung des Antriebsstrangs haben, nachgebildet werden. Das sind einerseits Funktionen zur Reaktion auf Anforderungen anderer Steuergeräte (z. B. Drehmomentreduktion während eines Schaltvorgangs in einem automatisch schaltenden Wechselgetriebe), andererseits Funktionen, die den Momentaufbau und das abgegebene Drehmoment selbständig beeinflussen (z. B. eine Lastwechselschlagdämpfung).The CAN bus input is used to take into account torque requirements of other ECUs. It is desirable that all functions that directly affect the drivetrain load be replicated. These are, on the one hand, functions for responding to the requirements of other control devices (eg torque reduction during a shift in an automatically shifting change gearbox), on the other hand, functions that independently influence the torque build-up and the torque output (eg a load cycle shock absorption).

Dem mittleren Motormoment M_DC werden mittelwertfreie Gas- und Massendrehmomentverläufe zur Abbildung des verbrennungsmotorischen Wechselanteils M_AC am gesamten Drehmoment M_VM überlagert, die im Block 66 gebildet werden.Mean-engine-free gas and mass torque curves for mapping the internal combustion engine alternating component M_AC are superimposed on the mean engine torque M_DC over the entire torque M_VM, which is shown in block 66 be formed.

Der Wechselanteil M_AC ergibt sich als Folge seines diskontinuierlichen Verbrennungsprozesses, der kinematischen Bedingungen zwischen Kolben- und Kurbelwellenbewegung, also der Gas- und Massendrehkraftverläufe und bildet eine Ursache für Drehschwingungen im Antriebsstrang. Diese sind für kontinuierlich belastete Bauteile wie Wellen der kritisch, da sie die Lastspielzahl drastisch erhöhen. Daher ist es wichtig, den Wechselanteil M_AC bei der Simulation zu berücksichtigen. Die Amplitude des Gasmoments hängt von den Druckverläufen der einzelnen Zylinder ab, wohingegen die Amplitude des Massenmoments drehzahlabhängig ist. Mit zunehmender Drehzahl nimmt der Anteil des Massenmomentes am Gesamtmotormoment zu.The alternating component M_AC results as a result of its discontinuous combustion process, the kinematic conditions between piston and crankshaft movement, ie the gas and mass torque curves and forms a cause for torsional vibrations in the drive train. These are critical for continuously loaded components such as shafts because they dramatically increase the number of cycles. Therefore, it is important to consider the AC component M_AC in the simulation. The amplitude of the gas torque depends on the pressure curves of the individual cylinders, whereas the amplitude of the mass moment is speed-dependent. As the speed increases, the proportion of the mass momentum in the total engine torque increases.

Um die Modellbildung in Echtzeit durchführen zu können, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung ein Kennlinienmodell 66 vor, das mit der Prämisse einer starren Kurbelwelle arbeitet. Um der betriebszustandsabhängigen Gewichtung von Gas- und Massenkrafteinflüssen Rechnung zu tragen, werden diese bevorzugt in getrennten Kennlinien modelliert und anschließend überlagert. Die Amplituden werden jeweils separat in Kennfeldern über Drehzahl bzw. Drosselklappe und Drehzahl definiert, die eigentliche Schwingung wird als normierter Zeitverlauf über 720° Kurbelwinkel vorgegeben.In order to be able to carry out the modeling in real time, a preferred embodiment sees a characteristic model 66 that works with the premise of a rigid crankshaft. In order to take account of the operating state-dependent weighting of gas and mass-flow influences, these are preferably modeled in separate characteristic curves and then superimposed. The amplitudes are each defined separately in maps via speed or throttle and speed, the actual vibration is given as a normalized time course over 720 ° crank angle.

Ein bevorzugtes Verbrennungsmotormodell 56 berücksichtigt Ladungswechselvorgänge und bietet somit die gerade bei dynamischen Vorgängen wichtige Zeitabhängigkeit. Da die Ungleichförmigkeit aus Massen- und Gaskräften zu dem mittleren Drehmoment addiert wird, ist eine hohe Flexibilität bei der Parametrisierung gegeben.A preferred internal combustion engine model 56 takes account of charge-switching processes and thus offers the time dependency, which is particularly important in dynamic processes. Since the nonuniformity of mass and gas forces is added to the mean torque, there is a high degree of flexibility in the parameterization.

Claims (9)

Verfahren zum Prüfen eines Antriebsstrangs (12) eines Kraftfahrzeugs auf einem Prüfstand (10), wobei ein Abtrieb (21, 23, 25, 27) des Antriebsstrangs (12) mit wenigstens einer ersten elektrischen Maschine (28, 30, 32, 34) gekoppelt ist, die so gesteuert wird, dass sie an dem Abtrieb (21, 23, 25, 27) vorgegebene Belastungsdrehmomente erzeugt, wobei Sollwerte der Belastungsdrehmomente durch ein erstes Modell (42) als Funktion vorgegebener Eigenschaften des Kraftfahrzeugs und einer Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs vorgegeben werden, wobei ein Antrieb (38) des Antriebsstrangs (12) mit einer zweiten elektrischen Maschine (36) gekoppelt ist, die an dem Antrieb (38) Antriebsdrehmomente erzeugt und die so gesteuert wird, dass die erzeugten Antriebsdrehmomente Sollwerten (SW_M_A) entsprechen, die durch ein zweites Modell (44) erzeugt werden, das ein durch einen Verbrennungsmotor erzeugbares, im Antriebsstrang (12) wirksames Drehmoment simuliert, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Maschine (36) an eine Sekundärmasse (50) eines Zweimassenschwungrades (46) gekoppelt ist und die von dem zweiten Modell (44) erzeugten Sollwerte (SW_M_A) einem Drehmoment (M_ZMS) entsprechen, das von einer elastischen Kopplung (52) der Sekundärmasse (50) mit einer Primärmasse (48) des Zweimassenschwungrades (46) auf die Sekundärmasse (50) ausgeübt werden würde.Method for testing a drive train ( 12 ) of a motor vehicle on a test bench ( 10 ), whereby an output ( 21 . 23 . 25 . 27 ) of the drive train ( 12 ) with at least one first electrical machine ( 28 . 30 . 32 . 34 ), which is controlled so as to be at the output ( 21 . 23 . 25 . 27 ) generates predetermined load torques, wherein setpoint values of the load torques are generated by a first model ( 42 ) as a function of predetermined properties of the motor vehicle and a driving distance of the motor vehicle are predetermined, wherein a drive ( 38 ) of the drive train ( 12 ) with a second electric machine ( 36 ) coupled to the drive ( 38 ) Generates driving torques and which is controlled so that the generated Drive torques correspond to setpoint values (SW_M_A) which are determined by a second model ( 44 ), which can be generated by an internal combustion engine, in the drive train ( 12 ) simulates effective torque, characterized in that the second electric machine ( 36 ) to a secondary mass ( 50 ) of a dual mass flywheel ( 46 ) and that of the second model ( 44 ) correspond to a torque (M_ZMS) that is dependent on an elastic coupling (SW_M_A) 52 ) of the secondary mass ( 50 ) with a primary mass ( 48 ) of the dual mass flywheel ( 46 ) on the secondary mass ( 50 ) would be exercised. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem zweiten Modell (44) erzeugten Sollwerte (SW_M_A) unter Berücksichtigung einer Summe aus einem mittleren Drehmoment (M_DC) des Verbrennungsmotors und eines Wechselanteils (M_AC) am Drehmoment (M_VM) des Verbrennungsmotors gebildet werden.Method according to claim 1, characterized in that that of the second model ( 44 ) generated setpoints (SW_M_A) taking into account a sum of an average torque (M_DC) of the internal combustion engine and an AC component (M_AC) to the torque (M_VM) of the internal combustion engine. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Eingangsgrößen für das zweite Modell (44) eine Drehzahl (n) des Verbrennungsmotors, eine Drehmomentanforderung (FW) durch einen Fahrer und eine Drehmomentanforderung durch Funktionen des Antriebsstrangs verwendet werden.Method according to claim 2, characterized in that as input variables for the second model ( 44 a speed (n) of the internal combustion engine, a torque request (FW) by a driver and a torque request by functions of the powertrain are used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwerte der Belastungsdrehmomente durch das erstes Modell (42) als Funktion vorgegebener Eigenschaften des Kraftfahrzeugs und einer Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung eines Reifenschlupfes vorgegeben werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the setpoint values of the load torques by the first model ( 42 ) are given as a function of predetermined properties of the motor vehicle and a driving distance of the motor vehicle, taking into account a tire slip. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erzeugung der Sollwerte durch das zweite Modell (44) in einem Zwischenschritt der Wert eines Drehmomentes (M_VM) modelliert wird, das vom Verbrennungsmotor auf eine Primärmasse (48) eines Zweimassenschwungrades (46) ausgeübt werden würde.A method according to claim 1, characterized in that in the generation of the desired values by the second model ( 44 ) is modeled in an intermediate step, the value of a torque (M_VM), the engine from the internal combustion engine to a primary mass ( 48 ) of a dual mass flywheel ( 46 ) would be exercised. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zwischenschritt eine Drehzahl (n) modelliert wird, mit der die Primärmasse (48) des Zweimassenschwungrades (46) bei einem Antrieb durch den Verbrennungsmotor rotieren würde.A method according to claim 5, characterized in that in an intermediate step, a speed (n) is modeled, with the primary mass ( 48 ) of the dual mass flywheel ( 46 ) would rotate when driven by the internal combustion engine. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die modellierte Drehzahl (n) als Eingangswert für ein Verbrennungsmotormodell (56) und zusätzlich, zusammen mit einem Messwert für eine Drehzahl (n_ZMS) der Sekundärmasse (50), als Eingangsgröße für die Erzeugung der Sollwerte des Drehmoments (M_ZMS) dienen, das in der elastischen Kopplung (52) der Sekundärmasse (50) mit der Primärmasse (48) des Zweimassenschwungrades (46) wirksam wäre.Method according to Claim 6, characterized in that the modeled rotational speed (n) is used as the input value for an internal combustion engine model ( 56 ) and additionally, together with a measured value for a rotational speed (n_ZMS) of the secondary mass ( 50 ), serve as an input quantity for the generation of the setpoint values of the torque (M_ZMS), which in the elastic coupling ( 52 ) of the secondary mass ( 50 ) with the primary mass ( 48 ) of the dual mass flywheel ( 46 ) would be effective. Prüfstand (10) zum Prüfen eines Antriebsstrangs (12) eines Kraftfahrzeugs, mit einer ersten elektrischen Maschine (28, 30, 32, 34) und mit einer Steuerung (40), die dazu eingerichtet ist, die erste elektrische Maschine (28, 30, 32, 34) so zu steuern, dass sie vorgegebene Belastungsdrehmomente an einem Abtrieb (21, 23, 25, 27) eines zu prüfenden Antriebsstrangs (12) erzeugt, wobei die Steuerung (40) ferner dazu eingerichtet ist, Sollwerte der Belastungsdrehmomente durch ein erstes Modell (42) als Funktion vorgegebener Eigenschaften des Kraftfahrzeugs und einer Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs vorzugeben, wobei der Prüfstand (10) eine zweite elektrische Maschine (36) aufweist, die mit einem Antrieb (38) des Antriebsstrangs (12) koppelbar ist, und die Steuerung (40) dazu eingerichtet ist, die zweite elektrische Maschine (36) so zu steuern, dass die erzeugten Antriebsdrehmomente Sollwerten (SW_M_A) entsprechen, die durch ein zweites Modell (44) erzeugt werden, das ein durch einen Verbrennungsmotor erzeugbares, im Antriebsstrang (12) wirksames Drehmoment nachbildet, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Maschine (36) an eine Sekundärmasse (50) eines Zweimassenschwungrades (46) gekoppelt ist und der Prüfstand (10) dazu eingerichtet ist, mit dem zweiten Modell (44) Sollwerte (SW_M_A) zu erzeugen, die einem Drehmoment entsprechen, das von einer elastischen Kopplung (52) der Sekundärmasse (50) mit einer Primärmasse (48) des Zweimassenschwungrades (46) auf die Sekundärmasse (50) ausgeübt werden würde.Test bench ( 10 ) for testing a drive train ( 12 ) of a motor vehicle, with a first electrical machine ( 28 . 30 . 32 . 34 ) and with a controller ( 40 ), which is adapted to the first electric machine ( 28 . 30 . 32 . 34 ) so that they have predetermined load torques at an output ( 21 . 23 . 25 . 27 ) of a powertrain to be tested ( 12 ), the controller ( 40 ) is further adapted to set values of the load torques by a first model ( 42 ) as a function of predetermined properties of the motor vehicle and a driving distance of the motor vehicle, the test bench ( 10 ) a second electric machine ( 36 ) provided with a drive ( 38 ) of the drive train ( 12 ), and the controller ( 40 ) is adapted to the second electric machine ( 36 ) such that the generated drive torques correspond to setpoint values (SW_M_A) which are determined by a second model ( 44 ), which can be generated by an internal combustion engine, in the drive train ( 12 ) simulates effective torque, characterized in that the second electrical machine ( 36 ) to a secondary mass ( 50 ) of a dual mass flywheel ( 46 ) and the test bench ( 10 ) is set up with the second model ( 44 ) To generate setpoint values (SW_M_A) corresponding to a torque that is dependent on an elastic coupling ( 52 ) of the secondary mass ( 50 ) with a primary mass ( 48 ) of the dual mass flywheel ( 46 ) on the secondary mass ( 50 ) would be exercised. Prüfstand (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstand (10) dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7 durchzuführen.Test bench ( 10 ) according to claim 8, characterized in that the test bench ( 10 ) is adapted to perform a method according to one of claims 2 to 7.
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