DE102010047413A1

DE102010047413A1 - Verfahren zur direkten Ermittlung einer Verlustleistung eines Fahrzeuggetriebes an einem Prüfstand

Info

Publication number: DE102010047413A1
Application number: DE201010047413
Authority: DE
Inventors: Werenfrid Dipl.-Ing. 70734 Döpper
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-10-02
Filing date: 2010-10-02
Publication date: 2011-06-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur direkten Ermittlung einer Verlustleistung eines Fahrzeuggetriebes (2) mittels eines Prüfstands (1). Erfindungsgemäß wird an einer Eingangswelle (12) des Fahrzeuggetriebes (2) eine erste Elektromaschine (3) unter Zwischenschaltung eines ersten Drehmomentsensors (5) angeflanscht und an einer Ausgangswelle (13) des Fahrzeuggetriebes (2) wird eine zweite Elektromaschine (6) unter Zwischenschaltung eines zweiten Drehmomentsensors (8) angeflanscht, wobei eine von der ersten Elektromaschine (3) abgegebene Leistung als Eingangsleistung des Fahrzeuggetriebes (2) und eine von der zweiten Elektromaschine (6) abgegebene Leistung als Ausgangsleistung des Fahrzeuggetriebes (2) ermittelt wird und aus einer Differenz zwischen Eingangsleistung des Fahrzeuggetriebes (2) und Ausgangsleistung des Fahrzeuggetriebes (2) eine Verlustleistung des Fahrzeuggetriebes (2) ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur direkten Ermittlung einer Verlustleistung eines Fahrzeuggetriebes an einem Prüfstand gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Im Stand der Technik wird eine Ausrollkurve eines Fahrzeugs oder eines Antriebsstrangs bestimmt, indem bei einer festgelegten Geschwindigkeit im Getriebe der Leerlauf eingestellt wird und das Ausrollverhalten, beispielsweise ein Geschwindigkeitsverlauf des Fahrzeugs oder des Antriebsstrangs gemessen wird. Aus der Ausrollkurve werden mit festgelegten Methoden die Einstell-Parameter für die Rollenprüfstände für eine Abgas- und Verbrauchsmessungen des Gesamtfahrzeugs bestimmt.
Ein weiteres typisches Verfahren im Stand der Technik ist das Ermitteln von Ausrollkurven des Fahrzeugs und eine anschließende, so genannte Strip-Messung des Antriebsstrangs zur Ermittlung der Einzelverluste der Komponenten des Antriebsstrangs. Prinzipbedingter Nachteil des Verfahrens ist die lediglich indirekte Zuordnung der Einzelverluste zu den einzelnen Komponenten des Antriebsstrangs.
Darüber hinaus ist Stand der Technik, dass Einzelkomponenten des Antriebsstrangs stationär auf Wirkungsgrad und Verlustleistung hin untersucht werden, die ermittelten Ergebnisse werden dann rechnerisch zur Abschätzung des Kraftstoffverbrauchs zusammengefasst.
In der DE 38 12 824 A1 ist ein Prüfstand zum Testen des Antriebsstranges eines Fahrzeuges beschrieben, wobei mindestens zwei voneinander unabhängig momentengeregelte elektrische Belastungsmaschinen direkt an die Wellen des zu prüfenden Antriebsstranges angeflanscht sind. Über einen Simulationsrechner erfolgt eine Simulation der Fahrwiderstände, der Räder und des Fahrzeug-Beschleunigungsverhaltens ausschließlich der real als Fahrzeugkomponenten vorhandenen Teile, wie Hauptantriebsstrang, Achsgetriebe, Wellen, Kupplung, Getriebe, Verbrennungsmotor. Es sind Simulationen einer Kurvenfahrt, von durchdrehenden Rädern, von unterschiedlichen Radradien und von durchdrehenden oder blockierenden Rädern möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes, insbesondere effizienteres und exakteres Verfahren zur direkten Ermittlung einer Verlustleistung eines Fahrzeuggetriebes an einem Prüfstand anzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Beim Verfahren zur direkten Ermittlung einer Verlustleistung eines Fahrzeuggetriebes an einem Prüfstand wird erfindungsgemäß an einer Eingangswelle des Fahrzeuggetriebes eine erste Elektromaschine unter Zwischenschaltung eines ersten Drehmomentsensors angeflanscht und an einer Ausgangswelle des Fahrzeuggetriebes wird eine zweite Elektromaschine unter Zwischenschaltung eines zweiten Drehmomentsensors angeflanscht. Dabei wird eine von der ersten Elektromaschine abgegebene Leistung als Eingangsleistung des Fahrzeuggetriebes und eine von der zweiten Elektromaschine abgegebene Leistung als Ausgangsleistung des Fahrzeuggetriebes ermittelt und aus einer Differenz zwischen Eingangsleistung des Fahrzeuggetriebes und Ausgangsleistung des Fahrzeuggetriebes wird eine Verlustleistung des Fahrzeuggetriebes ermittelt. Dadurch ist eine direkte Messung der Eingangsleistung sowie der Ausgangsleistung des Fahrzeuggetriebes ermöglicht.
Durch diese Messung der Eingangsleistung sowie der Ausgangsleistung des Fahrzeuggetriebes werden exakte Rückschlüsse auf die Verlustleistung des Fahrzeuggetriebes unter realen Betriebsbedingungen ermöglicht. Somit ist auch ein im Betrieb des Fahrzeuggetriebes auftretender realer Wirkungsgrad ermittelbar.
Weiterhin ist ein Wirkungsgrad einzelner Komponenten des Antriebsstrangs, welcher unter anderem aus einer Vielzahl einzelner Getriebe, beispielsweise Automatikgetriebe, manuelles Schaltgetriebe, Achsgetriebe, Längsdifferentialgetriebe, gebildet ist, exakt ermittelbar und somit ein Einfluss einzelner Komponenten des Antriebstrangs auf den Kraftstoffverbrauch des gesamten Fahrzeugs darstellbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 schematisch einen Prüfstand mit einem Fahrzeuggetriebe.
In 1 ist schematisch ein Prüfstand 1 für ein Fahrzeuggetriebe 2 dargestellt. Der Prüfstand 1 umfasst zumindest eine erste Elektromaschine 3 mit einer Abtriebswelle 4 und einem daran angeordneten ersten Drehmomentsensor 5, eine zweite Elektromaschine 6 mit einer Abtriebswelle 7 und einem daran angeordneten zweiten Drehmomentsensor 8, eine Prüfstandssteuereinheit 9 und eine Ölversorgungsvorrichtung 10.
Am oder im Prüfstand 1 ist das Fahrzeuggetriebe 2 angeordnet und mit dem Prüfstand 1 gekoppelt, welchem eine Getriebesteuereinheit 11 zugeordnet ist. Eine Eingangswelle 12 des Fahrzeuggetriebes 2 ist an die Abtriebswelle 4 der ersten Elektromaschine 3 unter Zwischenschaltung des ersten Drehmomentsensors 5 angeflanscht. Eine Ausgangswelle 13 des Fahrzeuggetriebes 2 ist an die Abtriebswelle 7 der zweiten Elektromaschine 6 unter Zwischenschaltung des zweiten Drehmomentsensors 8 angeflanscht.
Das Fahrzeuggetriebe 2 wird mittels der Ölversorgungsvorrichtung 10 mit dem zum Betrieb des Fahrzeuggetriebes 2 notwendigem Drucköl entsprechender Konditionierung und Temperierung beaufschlagt. Somit lässt sich die Getriebeöltemperatur einstellen und es kann ein Einfluss unterschiedlicher Getriebeöltemperaturen auf den Wirkungsgrad des Fahrzeuggetriebes 2 mittels des Prüfstands 1 ermittelt werden.
Die Elektromaschinen 3 und 6 sind vorzugsweise als herkömmliche Elektromotoren ausgebildet.
Die Drehmomentsensoren 5 und 8 sind beispielsweise als herkömmliche Drehmomentsensoren, Drehmomentmessnaben, Drehmomentmesswellen oder als so genannte Pendelmaschinen mit Kraftmessdosen ausgeformt.
Die Prüfstandssteuereinheit 9 ist elektrisch mit den Drehmomentsensoren 5 und 8, den Elektromaschinen 3 und 6, der Ölversorgungsvorrichtung 10 und Getriebesteuereinheit 11 gekoppelt. Diese Koppelung erfolgt beispielsweise mittels eines herkömmlichen Bussystems 14.
Am Prüfstand 1 sind vorteilhafterweise alle Arten von Fahrzeuggetrieben 2 anordenbar und somit ist eine Verlustleistung aller Arten von Fahrzeuggetrieben 2 ermittelbar. Das Fahrzeuggetriebe 2 kann beispielsweise ein Automatikgetriebe, ein automatisiertes Getriebe, ein manuelles Schaltgetriebe, ein Achsgetriebe, ein Längsdifferentialgetriebe, ein Doppelkupplungsgetriebe, ein stufenloses Getriebe, ein Vorschaltgetriebe, ein Verteilergetriebe oder ein Nachschaltgetriebe sein.
Im Betrieb des Verfahrens zur direkten Ermittlung einer Verlustleistung des Fahrzeuggetriebes 2 am Prüfstand 1 wird das Fahrzeuggetriebe 2 in der bereits beschriebenen Art und Weise mit dem Prüfstand 1 gekoppelt. Das Fahrzeuggetriebe 2 wird mit der Ölversorgungsvorrichtung 10 gekoppelt und von dieser mit temperierbarem Drucköl versorgt.
Die erste Elektromaschine 3 wirkt mit einer einstellbaren Drehzahl und einem einstellbaren Drehmoment auf die Eingangswelle 12 des Fahrzeuggetriebes 2 ein. Die von der ersten Elektromaschine 3 abgegebene Drehzahl und das abgegebene Drehmoment werden mittels der Prüfstandssteuereinheit 9 eingestellt und/oder vorgegeben. Somit werden mittels der ersten Elektromaschine 3 die im Betrieb des Fahrzeuggetriebes 2 im Fahrzeug auf das Fahrzeuggetriebe 2 einwirkende Drehzahl und das einwirkende Drehmoment nachgebildet.
Die zweite Elektromaschine 6 wirkt mit einer einstellbaren Drehzahl und einem einstellbaren Drehmoment auf die Ausgangswelle 13 des Fahrzeuggetriebes 2 ein. Die von der zweiten Elektromaschine 6 abgegebene Drehzahl und das abgegebene Drehmoment werden mittels der Prüfstandssteuereinheit 9 eingestellt und/oder vorgegeben. Somit werden mittels der zweiten Elektromaschine 6 die im Betrieb des Fahrzeuggetriebes 2 im Fahrzeug vom Fahrzeuggetriebe 2 abzugebende Drehzahl und das abzugebende Drehmoment nachgebildet.
Mittels des Prüfstands 1 können Wechselbelastungen, d. h. dynamisch wechselnde Drehzahlen und Drehmomente, auf das Fahrzeuggetriebe 2 aufgeprägt werden. Insbesondere können vollständige Prüfzyklen auf das Fahrzeuggetriebe 2 aufgeprägt werden.
Im weiteren Verlauf wird mittels der Prüfstandssteuereinheit 9 aus der abgegebenen Drehzahl und dem abgegebenen Drehmoment der ersten Elektromaschine 3 eine Eingangsleistung des Fahrzeuggetriebes 2 ermittelt. Aus der abgegebenen Drehzahl und dem abgegebenen Drehmoment der zweiten Elektromaschine 6 wird mittels der Prüfstandssteuereinheit 9 eine Ausgangsleistung des Fahrzeuggetriebes 2 ermittelt. Anschließend wird aus der Differenz zwischen der Eingangsleistung und der Ausgangsleistung des Fahrzeuggetriebes 2 eine Verlustleistung des Fahrzeuggetriebes 2 ermittelt.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorteilhafterweise die Verlustleistung des Fahrzeuggetriebes 2 direkt und von anderen Komponenten eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs unbeeinflusst ermittelbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3812824 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur direkten Ermittlung einer Verlustleistung eines Fahrzeuggetriebes (2) mittels eines Prüfstands (1), dadurch gekennzeichnet, dass an einer Eingangswelle (12) des Fahrzeuggetriebes (2) eine erste Elektromaschine (3) unter Zwischenschaltung eines ersten Drehmomentsensors (5) angeflanscht wird und an einer Ausgangswelle (13) des Fahrzeuggetriebes (2) eine zweite Elektromaschine (6) unter Zwischenschaltung eines zweiten Drehmomentsensors (8) angeflanscht wird, wobei eine von der ersten Elektromaschine (3) abgegebene Leistung als Eingangsleistung des Fahrzeuggetriebes (2) und eine von der zweiten Elektromaschine (6) abgegebene Leistung als Ausgangsleistung des Fahrzeuggetriebes (2) ermittelt wird und aus einer Differenz zwischen Eingangsleistung des Fahrzeuggetriebes (2) und Ausgangsleistung des Fahrzeuggetriebes (2) eine Verlustleistung des Fahrzeuggetriebes (2) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektromaschine (3) mit einer Drehzahl und einem Drehmoment auf die Eingangswelle (12) des Fahrzeuggetriebes (2) einwirkt, wobei mittels der ersten Elektromaschine (3) eine im Betrieb des Fahrzeuggetriebes (2) im Fahrzeug auf das Fahrzeuggetriebe (2) einwirkende Drehzahl und ein einwirkendes Drehmoment nachgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektromaschine (6) mit einer Drehzahl und einem Drehmoment auf die Ausgangswelle (13) des Fahrzeuggetriebes (2) einwirkt, wobei mittels der zweiten Elektromaschine (6) eine im Betrieb des Fahrzeuggetriebes (2) im Fahrzeug vom Fahrzeuggetriebe (2) abzugebende Drehzahl und ein abzugebendes Drehmoment nachgebildet werden.