DE102010046475A1

DE102010046475A1 - Prüfstand und Verfahren zum Prüfen des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102010046475A1
Application number: DE201010046475
Authority: DE
Inventors: Carsten Hudec; Christian Kunze
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2012-03-29

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Prüfstand zum Prüfen eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem steuerbaren Stellglied, welches dazu ausgebildet ist, ein Pedal eines Kraftfahrzeugs zu betätigen, mit einer ersten Messeinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, einen Momentanwert eines physikalischen Parameters des Antriebsstrangs zu erfassen, wobei der physikalische Parameter eine Funktion der Pedalposition ist, mit einer Steuereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, das Stellglied zumindest gemäß dem Momentanwert und einem ersten Vorgabewert, welcher einen minimalen Wert für den physikalischen Parameter vorgibt, zu steuern. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines Antriebsstrangs 120 eines Kraftfahrzeugs.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen Prüfstand und ein Verfahren zum Prüfen des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs und dabei insbesondere des Kupplungssystems.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Die Erfindung befindet sich im Umfeld von Prüfständen von Kraftfahrzeugen und insbesondere von Getriebe- und Kupplungsprüfständen. Als Prüfstand wird im Allgemeinen ein Gerät oder eine Vorrichtung bezeichnet, mit dem ein technischer Gegenstand reproduzierbar geprüft werden kann. Solche Prüfstände sind allgemein bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung. Dabei unterscheidet man Prüfstände nach ihrer Funktion oder nach der Art der jeweiligen Prüflinge, also der zu prüfenden Gegenstände. Normalerweise wird ein Prüfstand von einem Computer gesteuert, welcher physikalische Parameter, wie im Falle eines Getriebe- und Kupplungsprüfstandes zum Beispiel eine Drehzahl einer Brennkraftmaschine, vorgibt und die Reaktion des Prüflings auf diese Parameter aufnimmt. Die so aufgenommenen Messwerte können für eine einfache Auswertung grafisch dargestellt und zur späteren Weiterverarbeitung gespeichert werden.
In der Automobilindustrie wird eine Vielzahl von Prüfständen eingesetzt, je nachdem welche physikalischen Parameter geprüft werden sollen. Eine der wichtigsten Arten von Prüfständen sind die Prüfstände für Komponenten des Antriebsstrangs, wie etwa werden sollen. Eine der wichtigsten Arten von Prüfständen sind die Prüfstände für Komponenten des Antriebsstrangs, wie etwa der Fahrzeugkupplung. Mit solchen Prüfständen wird der gesamte Antriebsstrang, inklusive der Fahrzeugpedale, untersucht.
Insbesondere im Bereich der Prüfung von Antriebsstrangkomponenten sind intensive und meist langwierige Prüfverfahren und Testreihen vorgesehen, die mit einer Vielzahl von Prüfmustern durchlaufen werden. Nach jedem Prüfdurchlauf ist ein zeit- und arbeitsintensiver Umbau des Prüfstands erforderlich. Dazu müssen im Allgemeinen für jeden Prüfling Kennlinien, Grenzwerte und/oder Betriebsbereiche bestimmt werden und das Prüfprogramm muss an den jeweiligen Prüfling angepasst werden. Dies ist u. a. notwendig, um konstruktionsbedingte Toleranzen der unterschiedlichen Prüflinge auszugleichen.
Zusätzlich können während einer Prüfung aber auch äußere Parameter, zum Beispiel die Temperatur eines Prüflings, variieren. Diese Variation kann die Prüfung und in der Folge die Verlässlichkeit der Prüfergebnisse negativ beeinflussen. Da ein Prüfprogramm für die Dauer der Prüfung meist fest vorgegeben ist und das Prüfen des Prüflings mit der dazugehörigen Anpassung des Prüfprogramms nur produktionsbedingte Toleranzen des Prüflings ausgleicht, bedeutet dies, dass die Prüfergebnisse verfälscht werden können. Dies macht bisweilen ein manuelles Eingreifen in die Prüfung erforderlich. Damit wird die Prüfung aufwändiger und teurer. Dies ist ein Zustand, den es verständlicherweise zu vermeiden gilt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine verbesserte Prüfung des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs bereit zu stellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Prüfstand mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen und ein Verfahren mit den im Patentanspruch 8 genannten Merkmalen gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen:

– Ein Prüfstand zum Prüfen eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, mit einem steuerbaren Stellglied, welches dazu ausgebildet ist, ein Pedal eines Kraftfahrzeugs zu betätigen, mit einer ersten Messeinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, einen Momentanwert eines physikalischen Parameters des Antriebsstrangs zu erfassen, wobei der physikalische Parameter eine Funktion der Pedalposition ist, mit einer Steuereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, das Stellglied zumindest gemäß dem Momentanwert und einem ersten Vorgabewert, welcher einen minimalen Wert für den physikalischen Parameter vorgibt, zu steuern.
– Ein Verfahren zum Prüfen eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, insbesondere mittels eines erfindungsgemäßen Prüfstands, mit den Schritten: Festlegen eines ersten Vorgabewertes, welcher einen minimalen Wert für einen physikalischen Parameter des Antriebsstrangs vorgibt; Betätigen eines Pedals mittels zumindest eines Stellgliedes; Erfassen eines Momentanwerts eines physikalischen Parameters, wobei der physikalische Parameter eine Funktion der Pedalposition ist. Steuern des Stellglieds zumindest gemäß dem festgelegten ersten Vorgabewert und dem erfassten Momentanwert.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass die zum Beispiel mit der Temperaturänderung oder dem mechanischen Verschleiß des Prüflings einhergehenden Veränderungen der physikalischen Parameter des Prüflings, wie zum Beispiel die Änderung des Schleifpunkts einer Kupplung, bislang nicht berücksichtigt werden, obgleich sie einen nicht vernachlässigbaren Einfluss auf die Prüfung haben.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht nun darin, einen von einer Position eines Fahrzeugpedals abhängigen physikalischen Parameter des Prüflings, zum Beispiel das Drehmoment am Getriebeausgang, zu erfassen und auf einen bestimmten Wert zu regeln. Dazu wird die Position des Fahrzeugpedals durch ein Stellglied angepasst. Das Stellglied wird zu diesem Zweck in Abhängigkeit von dem Momentanwert des physikalischen Parameters und einem ersten Vorgabewert, welcher einen minimalen Wert für den physikalischen Parameter vorgibt, gesteuert. Auf diese Weise kann eine einfache, verlässliche und schnelle und damit auch kosteneffiziente Prüfung des Prüflings erfolgen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, das Stellglied zusätzlich gemäß einem zweiten Vorgabewert, welcher einen maximalen Wert für den physikalischen Parameter vorgibt, zu steuern. Die Einbeziehung eines zweiten Vorgabewertes stellt sicher, dass ein Bereich definiert werden kann, in dem sich der Wert des physikalischen Parameters bewegen soll. Auf diese Weise kann eine einfache, verlässliche und schnelle und damit auch kosteneffiziente Prüfung des Prüflings erfolgen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine zweite Messeinrichtung vorgesehen, welche eine aktuelle Kupplungsprimärseitendrehzahl und eine aktuelle Getriebeausgangsdrehzahl erfasst. Ferner ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, das Stellglied gemäß einem dritten Vorgabewert zu steuern, welcher eine Abbruchbedingung definiert, welche auf der erfassten aktuellen Kupplungsprimärseitendrehzahl und der erfassten aktuellen Getriebeausgangsdrehzahl basiert. Damit wird sichergestellt, dass bei Erreichen des gewünschten Drehzahlverhältnisses zwischen Kupplungsprimärseitendrehzahl und Getriebeausgangsdrehzahl die Regelung des Stellglieds beendet wird und keine weiteren Eingriffe durch das Stellglied stattfinden, zumindest nicht solange, bis das Prüfprogramm dies erneut fordert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung bezeichnet der physikalische Parameter ein Drehmoment an zumindest einer der Fahrzeugachsen. Der physikalische Parameter kann auch eine Drehzahl einer Brennkraftmaschine sein. Denkbar wären auch andere physikalische Parameter, wie etwa ein Bremsmoment an einer der Fahrzeugachsen, das Drehmoment der Brennkraftmaschine, etc.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung in Form eines Programmmoduls in einem Leitrechner des Prüfstands implementiert. Dadurch können ohnehin vorhandene Ressourcen des Leitrechners genutzt und die Komplexität sowie die Kosten für die Beschaffung des Prüfstands so gering wie möglich gehalten werden. Insgesamt gestaltet sich dadurch die gesamte Prüfung sehr kosteneffizient.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Stellglied eine als Linearmotor oder als Rotationsmotor ausgebildete elektrische Maschine auf. Diese elektrische Maschine ist dazu ausgebildet, das Pedal gemäß einer Vorgabe durch die Steuereinrichtung zu betätigen. Mittels eines Linearmotors oder eines Rotationsmotors lassen sich eine Vielzahl unterschiedlich ausgestalteter und gearteter Pedale, z. B. das Kupplungspedal, Bremspedal, Gaspedal (auch als Beschleunigungspedal bezeichnet), etc., betätigen. Denkbar wären auch andere Arten und Typen von Aktuatoren, wie etwa ein Servomotor. Im Fall des Gaspedals kann die funktionale Einrichtung aus Stellglied und Gaspedal auch durch einen rein elektrischen/elektronischen Aufbau realisiert sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Prüfstand zumindest zwei Stellglieder auf. Über ein erstes Stellglied ist das Drehmoment an zumindest einer der Fahrzeugachsen und über ein zweites Stellglied ist die Drehzahl der Brennkraftmaschine beeinflussbar. Damit ist es möglich, an einem Prüfstand komplexe Prüfprogramme zu realisieren, um die Wechselwirkung zwischen verschiedenen physikalischen Parametern des Prüflings zu untersuchen. Denkbar wäre auch die Verwendung von mehr als zwei Stellgliedern, die zusätzlich oder alternativ andere physikalische Parameter beeinflussen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung beinhaltet das Verfahren ferner zumindest einen der folgenden Schritte: Erhöhen einer Stellgröße für das Stellglied um einen ersten Betrag, wenn der Momentanwert des physikalischen Parameters kleiner oder gleich dem ersten Vorgabewert ist; Verringern der Stellgröße um einen zweiten Betrag, wenn der Momentanwert des physikalischen Parameters größer dem zweiten Vorgabewert ist; Erfassen der aktuellen Kupplungsprimärseitendrehzahl (= Verbrennungsmotordrehzahl), Erfassen der aktuellen Getriebeausgangsdrehzahl und Abbrechen der Regelung des Stellglieds, wenn das Verhältnis zwischen der erfassten aktuellen Kupplungsprimärseitendrehzahl und der erfassten aktuellen Getriebeausgangsdrehzahl kleiner einem dritten Vorgabewert ist.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens entspricht der dritte Vorgabewert dem Übersetzungsverhältnis der Getriebe-Kupplungseinheit des Antriebsstrangs zuzüglich oder abzüglich eines frei wählbaren Betrags von z. B. 1%–10% des nominellen Übersetzungsverhältnisses des eingestellten Fahrzeuggangs. Besonders bevorzugter Weise entspricht der dritte Vorgabewert dem Übersetzungsverhältnis des am Getriebe des Antriebsstrangs eingestellten Fahrzeuggangs zuzüglich oder abzüglich eines Betrags von 2%–7% des nominellen Übersetzungsverhältnisses des eingestellten Fahrzeuggangs. Dabei entspricht ein nominelles Übersetzungsverhältnis dem Übersetzungsverhältnis eines Fahrzeuggangs, das dieser theoretisch oder rechnerisch, d. h. ohne jegliche Toleranzen, aufweist. Dadurch wird sichergestellt, dass auch mit einer toleranzbehafteten Messung der Kupplungsprimärseitendrehzahl und/oder Getriebeausgangsdrehzahl, also einer geringfügig höher oder niedriger erfassten Kupplungsprimärseitendrehzahl und/oder Getriebeausgangsdrehzahl als der momentanen Kupplungsprimärseitendrehzahl und/oder Getriebeausgangsdrehzahl, die Abbruchbedingung noch sicher erkannt wird.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
INHALTSANGABE DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines ersten, allgemeinen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Prüfstandes;
2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Prüfstandes;
3 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Prüfstandes;
4 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines ersten erfindungsgemäßen Verfahrens;
5 ein Ablaufdiagramm zu Erläuterung eines zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens;
6 ein Ablaufdiagramm zu Erläuterung des Steuervorgangs des Stellglieds;
7 ein Signal-Zeit-Diagramm zur Erläuterung des Verlaufs des Momentanwerts des physikalischen Parameters.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche und funktionsgleiche Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts Anderes ausgeführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines ersten, allgemeinen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Prüfstandes. In 1 ist mit Bezugszeichen 100 ein erfindungsgemäßer Prüfstand bezeichnet. Der Prüfstand 100 weist eine Steuereinrichtung 111, eine erste Messeinrichtung 112 und ein steuerbares Stellglied 110 auf. Die erste Messeinrichtung 112 ist mit der Steuereinrichtung 111 gekoppelt. Die Steuereinrichtung 111 ist mit dem Stellglied 110 gekoppelt. Mit Bezugszeichen 120 ist ferner ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Der Antriebsstrang 120 weist ein Pedal 121 und eine Komponente 122, welche einen messbaren physikalischen Parameter umfasst, auf. Die Komponente 122 ist mit der ersten Messeinrichtung 112 gekoppelt. Das Pedal 121 ist mit der Komponente 122 und dem Stellglied 110 gekoppelt.
Die erste Messeinrichtung 112, die als direkt messende Messeinrichtung ausgebildet sein kann, ist über eine diskrete Verbindung mit der Steuereinrichtung 111 gekoppelt und dazu ausgebildet, einen Momentanwert M eines physikalischen Parameters der Komponente 122 des Antriebsstrangs 120 zu erfassen. Ferner ist die Messeinrichtung 112 dazu ausgebildet, der Steuereinrichtung 111 ein Signal Si2 zur Verfügung zu stellen, welches eine Information über den Momentanwert M beinhaltet. In einer alternativen Ausgestaltungsform kann die Messeinrichtung 112 auch als indirekt messende Vorrichtung ausgeführt sein. Sie kann eine Drehzahl einer Achse zum Beispiel von weiteren physikalischen Parametern des Antriebsstrangs, wie zum Beispiel der Getriebeausgangsgeschwindigkeit, ableiten. Darüber hinaus kann die Messeinrichtung 112 über eine digitale Schnittstelle, wie zum Beispiel einem Datennetzwerk mit der Steuereinrichtung 111 gekoppelt sein. Das Datennetzwerk kann beispielsweise ein Profibus-Netzwerk sein.
Die Steuereinrichtung 111, welche mit dem Stellglied 110 über eine Leistungsschnittstelle gekoppelt ist, erzeugt basierend auf der Information über den erfassten Momentanwert M und dem ersten Vorgabewert V1 ein Steuersignal Si1, welches die Steuereinrichtung 111 dem Stellglied 110 zur Verfügung stellt. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 111 das Steuersignal Si1 basierend auf dem Momentanwert M, dem ersten Vorgabewert V1 und einem zweiten Vorgabewert V2 bilden.
Das Stellglied 110 weist im vorliegenden Beispiel eine elektrische Maschine, insbesondere einen Linearmotor auf und ist flexibel mit einem Bestandteil des Pedals 121 gekoppelt. Über die Leistungsschnittstelle empfängt das Stellglied 110 Steuersignale von der Steuereinrichtung 111 und wandelt diese in entsprechende Stellbewegungen an dem Pedal 121 um. In einer alternativen Ausgestaltungsform kann das Stellglied 110 auch lose mit einem Bestandteil des Pedals 121 gekoppelt sein. Dies bedeutet, dass das Stellglied 110 das Pedal 121 nicht berührt, wenn es in einer Stellung steht, die einem Punkt über dem mechanischen Anschlag des Pedals 121 in gelöster Stellung entspricht. Ferner kann die elektrische Maschine auch als Rotationsmotor oder als eine andere Art einer elektrischen Maschine, zum Beispiel als Servomotor, ausgebildet sein. Darüber hinaus kann das Stellglied auch eine eigene Steuereinrichtung 111 und eine digitale Schnittstelle aufweisen, über die es mit der Steuereinrichtung 111 gekoppelt ist. In einem solchen Fall empfängt die Steuereinrichtung 111 des elektrischen Stellgliedes 110 digitale Stellbefehle von der Steuereinrichtung 111 und setzt diese in entsprechende Steuersignale einer Leistungsschnittstelle für die elektrische Maschine um. Die digital Schnittstelle kann eine direkte Verbindung in Form einer seriellen oder parallelen Datenschnittstelle oder eine Schnittstelle zu einem Datennetzwerk, wie zum Beispiel einem Profibus-Netzwerk, aufweisen.
Das Pedal 121 ist dazu ausgebildet, den physikalischen Parameter der Komponente 122 des Antriebsstrangs 120 basierend auf einer Pedalstellung, welche durch das Stellglied 110 vorgegeben wird, zu beeinflussen. Das Pedal 121 kann zum Beispiel das Kupplungspedal oder das Gaspedal des Antriebsstrangs 120 sein. Es kann aber auch ein anderes Pedal, zum Beispiel das Bremspedal sein.
Die Komponente 122 des Antriebsstrangs 120 ist dazu ausgebildet einen physikalischen Parameter in Abhängigkeit von der Pedalstellung des Pedals 121 zu ändern. Der physikalische Parameter kann zum Beispiel ein Drehmoment an einer oder mehreren Fahrzeugachsen, eine Drehzahl einer Brennkraftmaschine oder ein Bremsmoment bezeichnen. In einer alternativen Ausgestaltung kann der physikalische Parameter aber auch ein indirekt durch das Pedal beeinflusster Parameter, wie z. B. die Abgastemperatur sein.
2 zeigt ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Prüfstandes. Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, ist eine zweite Messeinrichtung 113 vorgesehen, welche mit der Steuereinrichtung 111 über eine diskrete Schnittstelle gekoppelt ist. Die zweite Messeinrichtung 113 ist dazu ausgebildet, eine aktuelle Kupplungsprimärseitendrehzahl und/oder eine aktuelle Getriebeausgangsdrehzahl mit Hilfe eines Encoders zu erfassen und der Steuereinrichtung 111 ein Signal zur Verfügung zu stellen, welches eine Information über die erfasste aktuelle Kupplungsprimärseitendrehzahl und/oder die erfasste aktuelle Getriebeausgangsdrehzahl beinhaltet. Darüber hinaus kann die zweite Messeinrichtung 113 eine aktuelle Kupplungsprimärseitendrehzahl und/oder eine aktuelle Getriebeausgangsdrehzahl zum Beispiel mit einem Impulsgeber, welcher einen Impuls pro Umdrehung erzeugt, erfassen. Ferner kann die zweite Messeinrichtung 113 über eine digitale Schnittstelle, wie zum Beispiel einem Datennetzwerk mit der Steuereinrichtung 111 gekoppelt sein. Das Datennetzwerk kann beispielsweise ein Profibus-Netzwerk sein.
In diesem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Prüfstandes leitet die Steuereinrichtung 111 aus der Information über die erfasste aktuelle Kupplungsprimärseitendrehzahl und/oder die erfasste aktuelle Getriebeausgangsdrehzahl eine Abbruchbedingung für die Steuerung des Stellglieds 110 ab.
3 zeigt ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Prüfstandes. Im Unterschied zu dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in dem Prüfstand 100 eine dritte Messeinrichtung 115 und ein zweites Stellglied 114 und in dem Antriebsstrang 120 ein zweites Pedal 123 und eine zweite Komponente 124 vorgesehen. Die dritte Messeinrichtung 115 ist mit der zweiten Komponente 124 und der Steuereinrichtung 111 gekoppelt. Das zweite Stellglied 114 ist mit der Steuereinrichtung 111 und dem zweiten Pedal 123 gekoppelt. Das zweite Pedal 123 ist mit der zweiten Komponente 124 gekoppelt.
Die dritte Messeinrichtung 115 ist dazu ausgebildet, den Momentanwert N eines physikalischen Parameters der zweiten Komponente 124 zu erfassen und der Steuereinrichtung 111 ein Signal zur Verfügung zu stellen, welches eine Information über den erfassten Momentanwert N enthält.
Die Steuereinrichtung 111, welche mit dem zweiten Stellglied 114 über eine Leistungsschnittstelle gekoppelt ist, erzeugt basierend auf der Information über den erfassten Momentanwert N und einem dritten Vorgabewert V3 ein Steuersignal Si5, welches diese dem Stellglied 114 zur Verfügung stellt. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 111 das Steuersignal Si5 basierend auf dem erfassten Momentanwert N, dem dritten Vorgabewert V3 und einem vierten Vorgabewert V4 bilden.
Das Stellglied 114 weist im vorliegenden Beispiel eine elektrische Maschine, insbesondere einen Linearmotor, auf und ist flexibel mit einem Bestandteil des Pedals 123 gekoppelt. Über die Leistungsschnittstelle empfängt das Stellglied 114 Steuersignale von der Steuereinrichtung 111 und wandelt diese in entsprechende Stellbewegungen an dem Pedal 123 um. In einer alternativen Ausgestaltungsform kann das Stellglied 114 auch lose mit einem Bestandteil des Pedals 123 gekoppelt sein. Dies bedeutet, dass das Stellglied 114 das Pedal 123 nicht berührt, wenn es in einer Stellung steht, die einem Punkt über dem mechanischen Anschlag des Pedals 123 in gelöster Stellung entspricht. Ferner kann die elektrische Maschine auch als Rotationsmotor oder als eine andere Art einer elektrischen Maschine, zum Beispiel als Servomotor, ausgebildet sein. Darüber hinaus kann das Stellglied 114 auch eine eigene Steuereinrichtung 111 und eine digitale Schnittstelle aufweisen, über die es mit der Steuereinrichtung 111 gekoppelt ist. In einem solchen Fall empfängt die Steuereinrichtung 111 des elektrischen Stellgliedes 114 digitale Stellbefehle von der Steuereinrichtung 111 und setzt diese in entsprechende Steuersignale einer Leistungsschnittstelle für die elektrische Maschine um. Die digitale Schnittstelle kann eine direkte Verbindung in Form einer seriellen oder parallelen Datenschnittstelle oder eine Schnittstelle zu einem Datennetzwerk, wie zum Beispiel einem Profibus-Netzwerk, aufweisen.
Das Pedal 123 ist dazu ausgebildet, den physikalischen Parameter der Komponente 124 des Antriebsstrangs 120 basierend auf einer Pedalstellung, welche durch das Stellglied 114 vorgegeben wird, zu beeinflussen. Das Pedal 123 kann zum Beispiel das Kupplungspedal oder das Gaspedal des Antriebsstrangs 120 sein. Es kann aber auch ein anderes Pedal, zum Beispiel das Bremspedal sein.
Die Komponente 124 des Antriebsstrangs 120 ist dazu ausgebildet einen physikalischen Parameter in Abhängigkeit von der Pedalstellung des Pedals 123 zu ändern. Der physikalische Parameter kann zum Beispiel ein Drehmoment an einer oder mehreren Fahrzeugachsen, eine Drehzahl einer Brennkraftmaschine oder ein Bremsmoment bezeichnen. In einer alternativen Ausgestaltung kann der physikalische Parameter aber auch ein indirekt durch das Pedal beeinflusster Parameter, wie z. B. die Abgastemperatur sein.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines ersten erfindungsgemäßen Verfahrens, welches durch eine Vorrichtung gemäß 1 durchgeführt werden kann. Dabei wird in einem ersten Schritt S1 ein erster Vorgabewert V1 festgelegt, der einem minimalen Wert für den physikalischen Parameter der Komponente 122 des Antriebsstrangs 120 entspricht. Der erste Vorgabewert V1 entspricht einem Wert zwischen dem minimal möglichen und dem maximal möglichen Wert für den physikalischen Parameter der Komponente 122.
In einem zweiten Schritt S2 erfasst eine erfindungsgemäße Messeinrichtung 112 den Momentanwert M des physikalischen Parameters der Komponente 122 des Antriebsstrangs und stellt der Steuereinrichtung 111 ein Signal zur Verfügung, das den Momentanwert M beinhaltet
In einem dritten Schritt S3 wird das Stellglied 110 durch die Steuereinrichtung 111 gemäß dem Momentanwert M und dem ersten Vorgabewert V1 gesteuert.
In einem vierten Schritt S4 wird das Pedal 121 durch das Stellglied 110 gestellt.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm zu Erläuterung eines zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens, welches durch eine Vorrichtung gemäß 1 durchgeführt werden kann. Im Unterschied zu dem in 4 dargestellten Verfahren, ist hier ein Schritt S5 vorgesehen ist, in dem ein zweiter Vorgabewert V2 festgelegt wird, der einem maximalen Wert für einen physikalischen Parameter der Komponente 122 des Antriebsstrangs 120 entspricht. Der zweite Vorgabewert V2 ist größer als der erste Vorgabewert V1 und entspricht einem Wert zwischen dem minimal möglichen und dem maximal möglichen Wert für den physikalischen Parameter der Komponente 122.
In diesem Fall wird im Schritt S3 das Stellglied 110 durch die Steuereinrichtung 111 gemäß dem Momentanwert M, dem ersten Vorgabewert V1 und dem zweiten Vorgabewert V2 gesteuert.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm zu Erläuterung des Vorgangs des Regelns des Stellglieds basierend auf dem Momentanwert M des physikalischen Parameters, dem ersten Vorgabewert V1 und dem zweiten Vorgabewert V2, welches durch eine Vorrichtung gemäß 1 durchgeführt werden kann. Ein Block S2 ist mit einem ersten Entscheidungsblock S3a gekoppelt. Der Entscheidungsblock S3a ist an einem ersten Zweig mit einem Block S3b und einem zweiten Zweig mit einem zweiten Entscheidungsblock S3c gekoppelt. Der Entscheidungsblock S3c ist an einem ersten Zweig mit einem Block S3d und an einem zweiten Zweig mit dem Block S3e gekoppelt. Der Block S3b und der Block S3d sind mit dem Block S3e gekoppelt.
In 6 ist mit Bezugszeichen S2 der Schritt des Erfassens des Momentanwerts des physikalischen Parameters der Komponente 122 dargestellt. In einem nächsten Schritt S3a wird untersucht, ob der Momentanwert M kleiner dem ersten Vorgabewert V1 ist. Ist der Momentanwert M kleiner dem ersten Vorgabewert V1 wird der Schritt S3b durchgeführt. Ist der Momentanwert M größer dem ersten Vorgabewert V1 wird der Schritt S3c durchgeführt. In dem Schritt S3b wird ein erster Betrag a zu der Stellgröße für das Stellglied 110 hinzuaddiert, der folgende Schritt ist der Schritt S3e. In Schritt S3c wird untersucht, ob der Momentanwert M größer dem zweiten Vorgabewert V2 ist. Ist der Momentanwert M größer dem zweiten Vorgabewert V2 wird der Schritt S3d durchgeführt. Ist der Momentanwert M kleiner dem zweiten Vorgabewert V2 wird der Schritt S3e durchgeführt. In dem Schritt S3d wird ein zweiter Betrag b von der Stellgröße für das Stellglied 110 subtrahiert, der folgende Schritt ist der Schritt S3e. Im Schritt S3e wird die Stellgröße an das Stellglied 110 übermittelt. Der Schritt S3e stellt das Ende eines Steuerzyklus dar.
Dieser Vorgang wiederholt sich zyklisch, bis eine Abbruchbedingung basierend auf der aktuellen Kupplungsprimärseitendrehzahl und der aktuellen Getriebeausgangsdrehzahl erkannt wird. Die Abbruchbedingung kann aber auch durch die aktuelle Pedalposition des Pedals 121 definiert sein. Mit den hier aufgezeigten Schritten wird die Stellgröße so lange angepasst, bis der Momentanwert M des physikalischen Parameters der Komponente 122 einen Wert zwischen dem ersten Vorgabewert V1 und dem zweiten Vorgabewert V2 annimmt. Der erste Betrag a und der zweite Betrag b können zum Beispiel ein Pedalhub in mm oder eine Spannung in Volt, welche einer Pedalposition oder einer Stellung des Stellglieds 110 entspricht, sein. Dabei können der Betrag a und der Betrag b unterschiedliche Werte annehmen. Alternativ können diese aber auch den gleichen Wert annehmen.
7 zeigt ein Signal-Zeit-Diagramm zur Erläuterung des Verlaufs des Momentanwerts M des physikalischen Parameters der Komponente 122 des Antriebsstrangs. Die Abszissenachse bezeichnet die lineare Zeitachse und die Punkte t1 bis t10 kennzeichnen festgelegte Zeitpunkte auf dieser Zeitachse. Die Ordinatenachse stellt den Verlauf der Vorgabewerte V1 und V2, des Momentanwerts M und des Steuersignals Si1 über Zeit dar.
Ab dem Zeitpunkt 0 hat der Vorgabewert V1 einen festgelegten Wert und der Vorgabewert V2 einen Wert größer V1. Der Momentanwert M der physikalischen Größe der Komponente 122 ist bei t = 0 kleiner als V1. Zu den Zeitpunkten t1 und t2 wird das Steuersignal Si1 jeweils um den Betrag c erhöht. Darauf reagiert das Stellglied 110 und stellt das Pedal 121 entsprechend. Dies führt dazu dass dem Momentanwert M der Komponente 122 höhere Werte annimmt. Ab dem Zeitpunkt t2 ist der Momentanwert M größer als V1 aber kleiner als V2. Zum Zeitpunkt t3 werden die Vorgabewerte V1 und V2 erhöht. Zum den Zeitpunkten t4, t5, t6 und t7 wird das Steuersignal Si1 jeweils um den Betrag c erhöht und der Momentanwert M steigt jeweils an, bis er wieder größer als V1 aber kleiner als V2 ist. Zum Zeitpunkt t8 sinken die Vorgabewerte V1 und V2 beide um den gleichen Wert ab. Zu den Zeitpunkten t9 und t10 wird das Steuersignal Si1 jeweils um den Betrag d verringert. Dadurch sinkt der Momentanwert M ab und ist ab dem Zeitpunkt t10 kleiner als V2 und größer als V1.
Es ist zu erkennen, dass das Steuersignal jeweils um einen ersten Betrag c erhöht wird, solange der Momentanwert M kleiner dem ersten Vorgabewert V1 ist und um einen zweiten Betrag d verkleinert wird, solange der Momentanwert M größer dem zweiten Vorgabewert V2 ist. Befindet sich der Momentanwert zwischen dem ersten Vorgabewert V1 und dem zweiten Vorgabewert V2 wird Si1 nicht verändert. Der physikalische Parameter des Antriebsstrangs kann z. B. das Summendrehmoment an den beiden Achswellen oder die Kupplungsprimärseitendrehzahl sein. In einer alternativen Ausgestaltung können zwei Momentanwerte zweier physikalischer Parameter gleichzeitig beeinflusst werden, wobei 7 für jeden physikalischen Parameter einzeln Gültigkeit besitzt.
Der Betrag c In 7 entspricht vorzugsweise dem Betrag a aus 6. Der Betrag d In 7 entspricht vorzugsweise dem Betrag b aus 6.
Bezugszeichenliste

100: Prüfstand für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs
110: Stellglied
111: Steuereinrichtung
112: Messeinrichtung
113: Messeinrichtung
114: Stellglied
115: Messeinrichtung
120: Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs
121: Pedal
122: Komponente mit physikalischem Parameter
123: Pedal
124: Komponente mit physikalischem Parameter
c: Betrag
d: Betrag
M: Momentanwert
S1–S5: Verfahrensschritte
S3a–S3e: Verfahrensschritte
t1–t10: Zeitpunkte
V1, V2: Vorgabewerte

Claims

Prüfstand zum Prüfen eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, mit einem steuerbaren Stellglied, welches dazu ausgebildet ist, ein Pedal eines Kraftfahrzeugs zu betätigen, mit einer ersten Messeinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, einen Momentanwert eines physikalischen Parameters des Antriebsstrangs zu erfassen, wobei der physikalische Parameter eine Funktion der Pedalposition ist, mit einer Steuereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, das Stellglied zumindest gemäß dem Momentanwert und einem ersten Vorgabewert, welcher einen minimalen Wert für den physikalischen Parameter vorgibt, zu steuern.
Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, das Stellglied zusätzlich gemäß einem zweiten Vorgabewert, welcher einen maximalen Wert für den physikalischen Parameter vorgibt, zu steuern.
Prüfstand nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Messeinrichtung vorgesehen ist, welche eine aktuelle Kupplungsprimärseitendrehzahl und eine aktuelle Getriebeausgangsdrehzahl erfasst, und dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, das Stellglied gemäß einem dritten Vorgabewert zu steuern, wobei der dritte Vorgabewert eine Abbruchbedingung definiert, welche aus der Kupplungsprimärseitendrehzahl und der Getriebeausgangsdrehzahl abgeleitet ist.
Prüfstand nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der physikalische Parameter ein Drehmoment an zumindest einer der Fahrzeugachsen und/oder eine Drehzahl einer Brennkraftmaschine des Antriebsstrangs bezeichnet.
Prüfstand nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung in Form eines Programmmoduls in einem Leitrechner des Prüfstands implementiert ist.
Prüfstand nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied eine als Linearmotor oder Rotationsmotor ausgebildete elektrische Maschine aufweist, welche das Pedal gemäß einer Vorgabe der Steuereinrichtung betätigt.
Prüfstand nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstand zumindest zwei Stellglieder aufweist, wobei über ein erstes Stellglied das Drehmoment an zumindest einer der Fahrzeugachsen und über ein zweites Stellglied die Drehzahl der Brennkraftmaschine beeinflussbar ist.
Verfahren zum Prüfen eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, insbesondere mittels eines Prüfstands nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit den Schritten: Festlegen eines ersten Vorgabewertes, welcher einen minimalen Wert für einen physikalischen Parameter des Antriebsstrangs vorgibt; Betätigen eines Pedals mittels zumindest eines Stellgliedes; Erfassen eines Momentanwerts eines physikalischen Parameters, wobei der physikalische Parameter eine Funktion der Pedalposition ist; Steuern des Stellglieds zumindest gemäß dem festgelegten ersten Vorgabewert und dem erfassten Momentanwert.
Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: Festlegen eines zweiten Vorgabewerts, welcher einen maximalen Wert für den physikalischen Parameter des Antriebsstrangs vorgibt; Steuern des Stellgliedes zusätzlich gemäß dem zweiten Vorgabewert.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung das Stellglied gemäß einem dritten Vorgabewert steuert, wobei der dritte Vorgabewert eine Abbruchbedingung definiert, welche aus der Kupplungsprimärseitendrehzahl und der Getriebeausgangsdrehzahl abgeleitet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einen der weiteren Schritte: Erhöhen einer Stellgröße für das Stellglied um einen ersten Betrag, wenn der Momentanwert des physikalischen Parameters kleiner oder gleich dem ersten Vorgabewert ist; Verringern der Stellgröße um einen zweiten Betrag, wenn der Momentanwert des physikalischen Parameters größer dem zweiten Vorgabewert ist; Erfassen der aktuellen Kupplungsprimärseitendrehzahl, Erfassen der aktuellen Getriebeausgangsdrehzahl und Abbrechen der Steuerung des Stellglieds, wenn das Verhältnis zwischen der Kupplungsprimärseitendrehzahl und der Getriebeausgangsdrehzahl kleiner einem dritten Vorgabewert ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Vorgabewert dem Übersetzungsverhältnis des am Getriebe des Antriebsstrangs eingestellten Fahrzeuggangs zuzüglich oder abzüglich eines Betrags von 1%–10%, bevorzugter Weise 2%–7%, des nominellen Übersetzungsverhältnisses des eingestellten Fahrzeuggangs, entspricht.
Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Stellglieder gleichzeitig abhängig von einem aktuellen Drehmoment an mindestens einer der Fahrzeugachsen und einer aktuellen Drehzahl der Brennkraftmaschine gesteuert werden.