DE102017106943A1

DE102017106943A1 - Verfahren und Anordnung zur Simulation von Fahrversuchen

Info

Publication number: DE102017106943A1
Application number: DE102017106943.7A
Authority: DE
Inventors: Imre Pörgye; Jarno Laponder; Simon Keckstein; Vera Gimeno; Ahmed Hafsi
Original assignee: FEV Europe GmbH
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2017-05-24

Abstract

Verfahren zur Simulation von Fahrversuchen mit einem Fahrzeug, wobei eine erste Anzahl von Messfahrzyklen mit dem Fahrzeug bei Fahrversuchen gefahren wird, wobei bei den Fahrversuchen Bewertungsparameter an dem Fahrzeug gemessen werden, sowie Anordnung zur Simulation von Fahrversuchen mit einem Fahrzeug nach dem Verfahren, mit einer Simulationshardware, wobei auf die Simulationshardware eine in Software implementierte Simulationsumgebung zur Durchführung der simulierten Fahrversuche geladen ist, mit einer Parameterdatenbank und mit einer Fahrversuchseinrichtung zur Durchführung der Fahrversuche mit dem Fahrzeug und der Messung der Bewertungsparameter.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Simulation von Fahrversuchen mit einem Fahrzeug, wobei eine erste Anzahl von Messfahrzyklen mit dem Fahrzeug bei Fahrversuchen gefahren wird, wobei bei den Fahrversuchen Bewertungsparameter an dem Fahrzeug gemessen werden, sowie eine Anordnung zur Simulation von Fahrversuchen mit einem Fahrzeug nach dem Verfahren, mit einer Simulationshardware, wobei auf die Simulationshardware eine in Software implementierte Simulationsumgebung zur Durchführung der simulierten Fahrversuchen geladen ist, mit einer Parameterdatenbank und mit einer Fahrversuchseinrichtung zur Durchführung der Fahrversuche mit dem Fahrzeug und der Messung der Bewertungsparameter.
Moderne Fahrzeuge und insbesondere die Verbrennungsmotoren von Fahrzeugen werden durch Computer gesteuert, die in der Regel als Steuergerät bezeichnet werden und mit Hilfe einer Software Signale auswerten, die durch Sensoren gemessen werden. Das Steuergerät ermittelt Stellpositionen der Aktuatoren des Motors und generiert daraus entsprechende Signale. Bei dieser Auswertung wird aus den ermittelten Signalen der Soll-Betrieb des Verbrennungsmotors bestimmt und durch Einstellen der Aktuatoren eingeregelt. Die Software verwendet Berechnungsvorschriften, die die gemessenen Signale mit Parametern verrechnen. Die Berechnungsvorschriften sind im Allgemeinen für verschiedene Verbrennungsmotoren in unterschiedlichen Maschinen, wie z.B. verschiedenen Fahrzeugmodellen, verwendbar. Eine Anpassung an die jeweilige Anwendung – das heißt Verwendung eines bestimmten Verbrennungsmotors in einer bestimmten, angetriebenen Maschine für einen bestimmten Verwendungszweck – geschieht durch Abstimmung der Parameter auf die entsprechende Anwendung. Der Vorgang zur Abstimmung der Parameter wird Bedatung genannt und herkömmlicherweise in technisch und zeitlich aufwendigen, und daher kostenintensiven, Versuchen an Motorprüfständen und im realen Betrieb des Verbrennungsmotors in der entsprechenden Maschine und ggf. der entsprechenden Umgebung ermittelt. Bei den immer komplexeren Motormanagementsystemen steigt die Anzahl der zu optimierenden Bedatungsparameter, wie Kennlinien und Kennfelder, für die Steuerung des Verbrennungsmotors stetig an. Gleichzeitig wird eine Verringerung der Entwicklungszeiten und -kosten angestrebt. Motorabstimmungen mit beispielsweise hohem Fahrkomfort, großer Dynamik und niedrigen Emissionen lassen sich mit hergebrachten Bedatungsverfahren nicht mehr umsetzen.
Die Druckschrift DE 10 2013 003 493 A1 betrifft ein Verfahren zum Bedaten eines Steuergeräts eines Kraftfahrzeugs, bei dem computergestützte Methoden zur Anwendung kommen. Nach einem erstmaligen Bedaten des Steuergeräts mit einem ersten Steuergerät-Datensatz werden Betriebsdaten im Steuergerät unter Durchführung von Fahrversuchen mit dem Kraftfahrzeug und dem darin verbauten Steuergerät aufgezeichnet, wobei das Steuergerät unter Verwendung des ersten Steuergerät-Datensatzes betrieben wird. Nach einem erneuten Bedaten des Steuergeräts mit einem vom ersten Steuergerät-Datensatz wenigstens teilweise abweichenden, zweiten Steuergerät-Datensatz erfolgt eine Simulation von Fahrversuchen im Steuergerät ohne Verwendung des Kraftfahrzeugs und mit den aufgezeichneten Betriebsdaten, wobei das Steuergerät unter Verwendung des zweiten Steuergerät-Datensatzes betrieben wird.
Die dennoch erforderlichen Fahrversuche sind besonders bei Verbrennungsmotoren zum Antrieb von Fahrzeugen weiterhin sehr zahlreich durchzuführen, da ein Fahrzeugmodell potentiell in vielen verschiedenen Umgebungsbedingungen fährt und unter völlig unterschiedlichen Voraussetzungen von individuell unterschiedlichen Fahrern gefahren wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Bewertung eines Fahrzeugs oder einer Fahrzeugkomponente mit Hilfe eines Simulations-Verfahrens unter statistischer Betrachtung von Fahrertypen durchzuführen.
Die Aufgabe wir durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und eine Anordnung gemäß Patentanspruch 13 gelöst. In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Simulation von Fahrversuchen mit einem Fahrzeug, wobei in einem ersten Schritt eine erste Anzahl von Messfahrzyklen mit dem Fahrzeug bei Fahrversuchen gefahren wird, wobei bei den Fahrversuchen Bewertungsparameter an dem Fahrzeug gemessen werden und eine Aufzeichnung der gemessenen Bewertungsparameter dem jeweils zugehörigen Messfahrzyklus zugeordnet und in einer Parameterdatenbank gespeichert wird.
Bevorzugt werden in dem ersten Schritt die Bewertungsparameter an dem Fahrzeug bei dem Durchfahren einer Vielzahl verschiedener Messfahrzyklen bei bestimmten Randbedingungen gemessen. Eine Vielzahl ist hier im Sinne einer Pluralität zu verstehen, also werden mindestens zwei Messfahrzyklen durchfahren. In der Regel werden fünf bis zehn Messfahrzyklen durchfahren, multipliziert mit beispielsweise vier verschiedenen Randbedingungen ergeben sich daraus 20 bis 40 durchfahrene Fahrzyklen. Der Begriff des Fahrzyklus ist beispielsweise aus dem Bereich der Testzyklen zur Ermittlung von Abgaswerten bekannt, die teils konkrete Geschwindigkeitsprofile einer Fahrt vorgeben oder lediglich Parameter angeben, innerhalb derer eine Geschwindigkeitsprofil beliebig wählbar ist. Im Sinne der Erfindung wird jeder Messfahrzyklus dazu verwendet, Bewertungsparameter an dem Fahrzeug über den Verlauf des Messfahrzyklus zu messen und die zeitlichen Verläufe des Messfahrzyklus und der Bewertungsparameter einander zuzuordnen und zu speichern. Der erste Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens dient vorteilhaft zur Erstellung der Datenbank für eine spätere Simulation von Fahrversuchen mit dem Fahrzeug.
In einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine zweite Anzahl von Simulationsfahrzyklen zur Simulation von Fahrversuchen vorgegeben, wobei die gespeicherten Messfahrzyklen in Teilzyklen aufgeteilt werden und jeder Simulationsfahrzyklus durch kombinieren von Teilzyklen nachgebildet wird. In jedem simulierten Fahrversuch läuft dann der nachgebildete Simulationsfahrzyklus ab und dabei werden die den jeweiligen Teilzyklen zugeordneten Bewertungsparameter aus der Parameterdatenbank abgerufen. Die Simulation der Fahrversuche ersetzt so tatsächliche Fahrversuche mit dem Fahrzeug und erlaubt vorteilhafterweise dennoch Erkenntnisse, wie bei einem realen Fahrversuch, zu erlangen.
Der Begriff Simulationsfahrzyklus wird im Sinne der Erfindung als konkret vorgegebener Fahrzyklus mit festgelegtem Geschwindigkeitsprofil verwendet, wobei jeder Simulationsfahrzyklus bevorzugt eine repräsentative Fahrt darstellt, die dahingehend als repräsentativ bezeichnet wird, dass sie auf einer statistischen Auswertung von Fahrten mit mindestens einem gemeinsamen Merkmal beruht, wie eine Fahrtstrecke, oder allgemeiner ein Ort, an dem die Fahrten durchgeführt werden, oder eine bestimmte Fahrergruppe, wie Berufskraftfahrer, berufliche Vielfahrer, Fahranfänger etc. Die Fahrstile verschiedener Fahrer unterscheiden sich nach Berufsgruppe, Fahrzweck, Fahrerfahrung, Fahrtstrecke oder Herkunft des Fahrers. Statistische Auswertungen erlauben daher das Erstellen typischer Fahrzyklen für bestimmte Fahrergruppen bzw. Fahrsituationen.
Unabhängig von den Messfahrzyklen und Simulationsfahrzyklen im Sinne der Erfindung sind Umweltbedingungen, wie Temperatur, Luftfeuchte, barometrische Höhe etc., die somit als Randbedingungen vorgegeben werden und mit den Messfahrzyklen und den Simulationsfahrzyklen kombiniert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass die Fahrversuche unter definierten Randbedingungen gefahren werden, wobei den gemessenen Bewertungsparametern und dem zugehörigen Messfahrzyklus die jeweiligen Randbedingungen des Fahrversuchs zugeordnet und in der Parameterdatenbank gespeichert werden.
Die Fahrversuche nach den Messfahrzyklen können beispielsweise auf einer Straße oder einer Teststrecke erfolgen, wobei in dem Fall die Messbedingungen erschwert sind und die gegebenen Randbedingungen der Fahrt nicht beeinflussbar sind. In der Regel werden die Fahrversuche anhand der Messfahrzyklen zur Messung der Bewertungsparameter an dem Fahrzeug vorzugsweise auf einem Rollenprüfstand durchgeführt. Dabei lassen sich die entsprechenden Randbedingungen optimal einstellen und alle gewünschten Messwerte der Bewertungsparameter unter Laborbedingungen messen. Gemäße einer alternativen, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform, dass die Messfahrzyklen virtuell anhand eines Fahrzeugmodells gefahren werden, gegebenenfalls anhand eines zumindest teilweise modellierten Fahrzeugs. Die fortschreitende Modellierung von Teilsystemen von Fahrzeugen, erlaubt vorteilhaft realitätsnahe Fahrversuche bereits vor der Herstellung von Prototypen zu Testzwecken. Insbesondere anhand eines Motormodells oder eines Modells, das Motor und Abgasnachbehandlungssystem simuliert, lassen sich die Bewertungsparameter in guter Näherung vorhersagen, wobei die Näherung sich mit der Verbesserung der Modelle in Zukunft den realen Werten weiter annähern wird.
Die gemessenen Bewertungsparameter werden mit den zugehörigen Messfahrzyklen und vorzugsweise den Randbedingungen in einer Datenbank gespeichert. Die gemessenen Bewertungsparameter werden während des Fahrversuchs nach dem Messfahrzyklus laufend gemessen und mit Bezug auf den Messfahrzyklus gespeichert, so dass später zu jedem Zeitpunkt des Messfahrzyklus die gemessenen Bewertungsparameter abrufbar sind. Dazu können die gespeicherten Messwerte der Bewertungsparameter beispielsweise mit einem Zeitindex versehen sein, welcher mit dem Zeitverlauf des Messfahrzyklus synchronisiert ist. Als Bewertungsparameter kommen Messwerte und Kennwerte in Frage, welche einen Rückschluss auf die Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs oder eines Fahrzeugteilsystems erlauben. Im Vordergrund stehen dabei den Motor und das Abgasnachbehandlungssystem betreffende Werte, insbesondere Verbrauchswerte von Betriebsstoffen und Schadstoff-Emissionswerte. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Bewertungsparameter einen oder mehrere der folgenden Werte umfassen können: Abgasemissionsmengen, Temperaturen, Drücke, Ölverdünnung, Rußanteil in Öl, Harnstoffverbrauch und Statistiken, wie Durchschnittsgeschwindigkeit, Beschleunigung, Regenerations-Häufigkeit des Diesel-Partikelfilters, Regenerationsdauer, NSK-Fettbetriebs- und Entschwefelungs-Häufigkeit, Effizienz.
Es werden erfindungsgemäß die gespeicherten Messfahrzyklen in Teilzyklen aufgeteilt und die Simulationsfahrzyklen jeweils aus einer Auswahl von Teilzyklen kombiniert, wobei im Sinne der Erfindung die zu kombinierenden Teilzyklen dabei von einer Momentaufnahme aus einem Messfahrzyklus bis zu einem vollständigen Messfahrzyklus umfassen können.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass aus den gespeicherten Messfahrzyklen eine weit größere Anzahl an Simulationsfahrzyklen geschaffen werden und als simulierter Fahrversuch durchgeführt werden kann, wobei das Fahrzeug bei jedem simulierten Durchlauf eines Simulationsfahrzyklus anhand der gespeicherten Bewertungsparameter realitätsnah bewertet werden kann, als ob das Fahrzeug ein solches Fahrprofil tatsächlich durchfahren würde.
Die Simulationsfahrzyklen, die durch Kombination erhalten werden, lassen sich dabei vorteilhaft zum Beispiel nach Bedarf erstellen, indem ein gewünschtes Profil vorgegeben wird und dieses möglichst genau durch Kombination der Teilzyklen nachgestellt wird. Eine größere Anzahl an gespeicherten Profilen erlaubt folglich eine genauere Anpassung an gewünschte Fahrprofile und somit auch genauere Bewertungsparameter. Ein Beispiel für einen gewünschten Simulationsfahrzyklus kann ein bestimmter gesetzlich vorgeschriebener Fahrzyklus zur Ermittlung der Schadstoffemissionen sein, dessen Ergebnisse mit dem Fahrzeug sich unter verschiedensten Bedingungen anhand des Simulationsfahrzyklus durch Simulation berechnen lassen. Zu den verschiedenen Bedingungen zählen neben den Randbedingungen auch verschiedenen Fahrerprofile.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zweite Anzahl von Simulationsfahrzyklen mindestens ein Fahrerprofil mit typischen Fahrereigenschaften enthält. Ein Fahrerprofil mit typischen Fahrereigenschaften gibt dabei ein bestimmtes Fahrverhalten wieder. Das Fahrverhalten kann sich dabei nach Alter, Beruf, Geschlecht, Herkunft oder ähnlichen Einflussfaktoren unterscheiden. Als Beispiel sei hier ein Rentner mit einer Fahrleistung von 5000 Kilometer pro Jahr einem als Handelsvertreter tätigen Kraftfahrer mit einer Fahrleistung von 50000 Kilometer pro Jahr gegenübergestellt. Bevorzugt wird das Fahrerprofil mit typischen Fahreigenschaften aus für die Fahreigenschaften repräsentativen Fahrzyklen gebildet. Dazu wird besonders bevorzugt eine Fahrzyklendatenbank mit repräsentativen Fahrzyklen für eine Vielzahl von typischen Fahreigenschaften bereitgestellt. Die Datenbank enthält insbesondere nicht lediglich ein Fahrerprofil mit typischen Fahrereigenschaften je Fahrer, sondern eine Vielzahl unterschiedlicher Fahrerprofile, welche alle dieselben typischen Fahrereigenschaften treffen. Dadurch lässt sich vorteilhaft eine Vielzahl von verschiedenen Simulationsfahrzyklen mit denselben typischen Fahrereigenschaften vorgeben.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn die zweite Anzahl von Simulationsfahrzyklen wesentlich größer gewählt wird, als die erste Anzahl von Messfahrzyklen. Mit einer geringen Anzahl an zeitlich, personell und materiell aufwändigen Messfahrzyklen lässt sich eine sehr viel größere Anzahl an günstigen Simulationen von Simulationsfahrzyklen durchführen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Bewertung des Fahrzeugs oder mindestens einer Komponente des Fahrzeugs anhand einer Ausgabe der in den simulierten Fahrversuchen abgerufenen Bewertungsparameter durchgeführt wird. Die Bewertung kann vorteilhaft zur Analyse der Komponente, auch zur vergleichenden Analyse, herangezogen werden. Die Durchführung von Langzeittest ist ebenso möglich, wie eine Optimierung oder Kalibrierung von Komponenten.
Bevorzugt wird eine Bewertung einer Steuerung eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs durchgeführt. Besonders bevorzugt wird eine Optimierung einer Bedatung der Steuerung des Verbrennungsmotors durchgeführt. Eine Bedatung eines Steuergeräts lässt sich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens in besonders vorteilhafter Weise optimieren. Dabei ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass die Steuerung als eine in Software implementierte Simulation innerhalb einer Simulationsumgebung bewertet wird.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung, der die Aufgabe löst, betrifft eine Anordnung zur Simulation von Fahrversuchen mit einem Fahrzeug nach dem zuvor hierin beschriebenen Verfahren, mit einer Simulationshardware, wobei auf die Simulationshardware eine in Software implementierte Simulationsumgebung zur Durchführung der simulierten Fahrversuche geladen ist; mit einer Parameterdatenbank; und mit einer Fahrversuchseinrichtung zur Durchführung der Fahrversuche mit dem Fahrzeug und der Messung der Bewertungsparameter.
Nachfolgend wir die Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Ausführungen beziehen sich gleichermaßen auf das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anordnung.
Es zeigen
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 ein Diagramm eines Messfahrzyklus;
2 ein Diagramm eines Simulationsfahrzyklus;
3 ein Diagramm zum Vergleich der Fahrdynamik verschiedener Fahrzyklen;
4 ein weiteres Diagramm zum Vergleich der Fahrdynamik von Fahrzyklen;
In der 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens als schematisches Flussbild dargestellt, welches auch als eine Illustration der erfindungsgemäßen Anordnung bezeichnet werden kann. Bei dem Verfahren wird eine erste Anzahl von Messfahrzyklen 28 mit dem Fahrzeug 24 auf einer Fahrversuchsanlage 23 bei Fahrversuchen gefahren, bevorzugt auf einem Rollenprüfstand 23, wobei bei den Fahrversuchen Bewertungsparameter 30 an dem Fahrzeug 24 gemessen werden. Es erfolgt eine Aufzeichnung der gemessenen Bewertungsparameter 30, die dem jeweils zugehörigen Messfahrzyklus 28 zugeordnet werden. Die Fahrversuche werden bevorzugt bei bestimmten Randbedingungen 29 durchgeführt. Zu den Randbedingungen 29 zählen zum Beispiel die klimatischen und geographischen Umgebungsbedingungen, die auf dem Rollenprüfstand 23 vorteilhaft von beispielsweise typischen indischen Klimaverhältnissen auf Meereshöhe bis hin zu arktischen Klimabedingungen im Hochgebirge verändert werden können. Die wechselnden Randbedingungen 29 werden mit der ersten Anzahl von verschiedenen Messfahrzyklen 28 kombiniert. Die auf dem Rollenprüfstand 23 gemessenen Bewertungsparameter 30 werden mit den zugehörigen Fahrzyklen 28 und den Randbedingungen 29 in einer Parameterdatenbank 25 gespeichert.
Bei dem Verfahren wird weiterhin eine zweite Anzahl von Simulationsfahrzyklen 27 zur Simulation von Fahrversuchen vorgegeben. Die gespeicherten Messfahrzyklen 28 werden in Teilzyklen 31 aufgeteilt und jeder Simulationsfahrzyklus 27 wird durch kombinieren der Teilzyklen 31 nachgebildet. Auf einer Simulationshardware 20 läuft eine in Software implementierte Simulationsumgebung 21 zur Durchführung der simulierten Fahrversuche nach den Simulationsfahrzyklen 27, die aus den Teilzyklen 31 zusammengesetzt sind. In dem simulierten Fahrversuchen gemäß der nachgebildete Simulationsfahrzyklen 27 werden die den jeweiligen Teilzyklen 31 zugeordneten Bewertungsparameter 30 aus der Parameterdatenbank 25 abgerufen und als Ausgabe 26 in Form von Messergebnissen und Auswertungen des simulierten Fahrversuchs ausgegeben. Die Simulationsfahrzyklen 27 werden einer Fahrzyklendatenbank 22 mit repräsentativen Fahrzyklen für eine Vielzahl von typischen Fahreigenschaften entnommen. So lässt sich eine große Zahl von Simulationsfahrzyklen 27 mit typischen Fahrerprofilen für die simulierten Fahrversuche vorgegeben werden, während die Anzahl der Messfahrzyklen 28 vergleichsweise gering gehalten werden kann. Die Messfahrzyklen 28 können aus derselben Datenbank 22 vorgegeben werden.
In den 2 und 3 sind im Allgemeinen jeweils Diagramme von Fahrzyklen 27, 28 dargestellt, wobei jeweils eine Fahrgeschwindigkeit in Kilometer pro Stunde auf einer Ordinatenachse 2 über einer Zeit in Sekunden auf einer Abszissenachse 1 aufgezeichnet ist. Auf das Verfahren und die verwendeten Bezugszeichen gemäß 1 wird im Folgenden Bezug genommen. Bei der 2 handelt es sich um eine beispielhafte Wiedergabe eines Messfahrzyklus 28, mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 62 Kilometer pro Stunde und einer Fahrdynamik mit einem durchschnittlichen Beschleunigungswert von 0,1079 Meter Sekunde^–2, auf den später noch eingegangen wird. Ebenfalls zur Bewertung der Fahrdynamik wird ein Produkt aus der Fahrgeschwindigkeit und der positiven Beschleunigungswerte (V·Apos) ermittelt, welches hier 13,4 Meter² Sekunde^–3 beträgt. Die gefahrene Zeit beträgt etwa 1100 Sekunden. Der in 2 dargestellte Fahrzyklus 28 ist lediglich beispielhaft für eine Fahrt, bei der die Straßenverhältnisse über längere Zeiträume hohe Fahrgeschwindigkeiten zulassen, wobei es selten zu Brems- und Beschleunigungsvorgängen kommt. Es sind wenige Haltezeiten vorhanden. Die Bewertungsparameter 30 werden beispielsweise an dem Fahrzeug 24 bei Fahrversuchen nach dem Messfahrzyklus 28 gemäß 2 gemessen und in der Datenbank 25 gespeichert. Die in der Datenbank 25 gespeicherten Fahrzyklen 28, von denen ein Beispiel in der 2 gezeigt ist, werden dann in Teilzyklen 31 aufgeteilt, was mit Bezug auf die 2 beispielhaft erläutert wird. Die durchbrochenen Linien in dem Diagramm teilen den Messfahrzyklus 28 in einen Eingangsteilabschnitt 3, einen mittleren Teilabschnitt 4 und einen abschließenden Teilabschnitt 5, wobei jeder Teilabschnitt 3, 4, 5 als Teilzyklus 31 mit anderen Fahrzyklen 28 oder anderen Teilzyklen 31 kombiniert werden kann.
Der Simulationsfahrzyklus 27 wird erfindungsgemäß vorgegeben und mittels einer Software aus einer Auswahl von Teilzyklen 31 kombiniert. In einem sehr vereinfachten Beispiel wird in der 3 ein möglicher Simulationsfahrzyklus 27 dargestellt, der eine Modifikation des Messfahrzyklus 28 aus 2 wiedergibt und aus den Teilzyklen 31 besteht, die als Eingangsteilabschnitt 3 und abschließender Teilabschnitt 5 in 2 bezeichnet sind. Auch wenn das Beispiel sehr vereinfacht ist, entsteht so ein möglicher Simulationsfahrzyklus 27, bei dem die Fahrgeschwindigkeit mit durchschnittlich etwa 51 Kilometer pro Stunde deutlich, die durchschnittliche Beschleunigung mit 0,0989 Meter pro Sekunde² geringfügig und das Produkt aus der Fahrgeschwindigkeit und den positiven Beschleunigungswerten mit 13,2 Meter² Sekunde^–3. kaum von den Werten des Messfahrzyklus 28 abweichen. Die Dauer des Simulationsfahrzyklus 27 beträgt 440 Sekunden.
In der 4 ist ein Diagramm zum Vergleich verschiedener Fahrzyklen hinsichtlich eines Fahrdynamik-Indikators gezeigt, nämlich der durchschnittlichen Beschleunigung in Meter Sekunde^–2, die auf der Ordinatenachse 2 über der Durchschnittsgeschwindigkeit in Kilometer pro Stunde auf der Abszissenachse 1 abgetragen ist. Die Datenpunkte 7, 8 stellen jeweils einen Fahrzyklus dar. Der Datenpunkt 8 repräsentiert den Messfahrzyklus 28 aus 2, während der Datenpunkt 7 den modifizierten Fahrzyklus 27, also den möglichen Simulationsfahrzyklus 27 aus 3 darstellt. Es ist eine untere Grenze 6 für das Verhältnis des Durchschnitts von Beschleunigung zu Fahrgeschwindigkeit als Strichlinie 6 eingezeichnet, welche für die Messung von RDE (Real Drive Emission) Fahrzyklen vorgegeben ist. Bei RDE Fahrzyklen, wie zum Beispiel dem WLTC (Worldwide Harmonized Light-Duty Vehicles Test Cycle) werden nämlich keine festen Geschwindigkeitsprofile vorgegeben, sondern Parameter, wie zum Beispiel, neben dem minimalen Verhältnis des Durchschnitts von Beschleunigung zu Fahrgeschwindigkeit, Gesamtdauer, Stillstandsdauer, Distanz, Stoppanteil, Höchstgeschwindigkeit, Durchschnittsgeschwindigkeit, minimale und maximale Beschleunigung, etc. Aus diesen Parametern lassen sich Geschwindigkeitsprofile für Fahrversuche herleiten. Hier ist erkennbar, dass beide Fahrzyklen 27, 28 die Bedingung für das Verhältnis des Durchschnitts von Beschleunigung zu Fahrgeschwindigkeit erfüllen, wenn der Datenpunkt 7 auch nur geringfügig über dem unteren Grenzwert liegt, der durch die Linie 6 angegeben ist.
In der 5 ist ein weiteres Diagramm zum Vergleich der Fahrdynamik der Fahrzyklen 27, 28 gezeigt, wobei hier ein anderer Wert, nämlich das Produkt aus der Fahrgeschwindigkeit und den positiven Beschleunigungswerten in Meter² Sekunde^–3 auf der Ordinatenachse 2 über der Durchschnittsgeschwindigkeit in Kilometer pro Stunde auf der Abszissenachse 1 aufgezeichnet ist. Die Strichlinie 9 gibt hier den für RDE Fahrzyklen maximalen Wert des Verhältnisses an. Die Datenpunkte 11, 12 entsprechen den in den 2 und 3 dargestellten Fahrzyklen 27, 28. Beide Fahrzyklen 27, 28 erfüllen auch die Bedingung des Kennwerts V·Apos, das Produkt aus der Fahrgeschwindigkeit und den positiven Beschleunigungswerten, für den RDE Zyklus.
In der 6 ist eine alternative schematische Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, in der das gesamte Verfahren in einen ersten Schritt der Simulationsvorbereitung 14, eine zweiten Schritt der Fahrsimulation 15 und einen dritten Schritt der Auswertung 16 aufgeteilt dargestellt ist. Die Simulationsvorbereitung 14 umfasst die Durchführung von Fahrversuchen, mit einer Gesamtdauer von beispielsweis zehn Stunden, nach den Messfahrzyklen 28 mit dem Fahrzeug 24 auf einer Straße oder auf einem Rollenprüfstand 23, wobei bei den Fahrversuchen Bewertungsparameter 30 an dem Fahrzeug 24 gemessen werden. Es erfolgt eine Aufzeichnung der gemessenen Bewertungsparameter 30, der Messfahrzyklen 28 und der Randbedingungen 29 in der Parameterdatenbank 25. In der Fahrzyklendatenbank 22 sind repräsentative Fahrzyklen für eine Vielzahl von typischen Fahreigenschaften gespeichert, beispielsweise 10000 Fahrerprofile aus der ganzen Welt, aus denen die zweite Anzahl von Simulationsfahrzyklen 27 für die simulierten Fahrversuche vorgegeben werden, die aus den Teilzyklen 31 aus der Datenbank 25 zusammengesetzt werden. Die eigentliche Fahrsimulation 15 wird mit Hilfe einer Simulationshardware 20 durchgeführt, auf der eine in Software implementierte Simulationsumgebung 21 läuft, beispielsweise als sogenannte Model-in-the-loop Simulation mit einer eingebetteten Steuergeräte-Software. Im Rahmen des Fahrsimulationsschritts 15 kann eine grundsätzlich unbegrenzte Anzahl an Simulationen durchgeführt werden, in denen die aus den verschiedensten Fahrerprofilen 17 zusammengestellten Simulationsfahrzyklen 27 aus den Teilzyklen 31 der Messfahrzyklen 28 kombiniert werden. Die Ausgabe 26 kann verschiedene Ergebnisse für die Auswertung 16 beinhalten, wie beispielsweise Abgasemissionen, Harnstoffverbrauch, Ruß- und/oder Treibstoffkonzentration im Schmieröl, Regenerationsstatistiken, Ölwechselintervalle, etc. Es sind statistische Auswertungen über ganze Lebenszyklen von Fahrzeugflotten ausführbar.
Bezugszeichenliste

1: Abszissenachse
2: Ordinatenachse
3: Eingangsteilzyklus
4: Mittlerer Teilzyklus
5: Abschließender Teilzyklus
6: Untergrenze
7: Datenpunkt
8: Datenpunkt
9: Obergrenze
11: Datenpunkt
12: Datenpunkt
14: Simulationsvorbereitung
15: Fahrsimulation
16: Auswertung
17: Fahrerprofile
20: Simulationshardware
21: Simulationsumgebung
22: Fahrzyklen-Datenbank
23: Fahrversuchseinrichtung
24: Fahrzeug
25: Parameterdatenbank
26: Ausgabe
27: Simulationsfahrzyklen
28: Messfahrzyklen
29: Randbedingungen
30: Bewertungsparameter
31: Teilzyklen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013003493 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Simulation von Fahrversuchen mit einem Fahrzeug (24), wobei – eine erste Anzahl von Messfahrzyklen (28) mit dem Fahrzeug (24) bei Fahrversuchen gefahren wird, – bei den Fahrversuchen Bewertungsparameter (30) an dem Fahrzeug gemessen werden, – eine Aufzeichnung der gemessenen Bewertungsparameter dem jeweils zugehörigen Messfahrzyklus zugeordnet und in einer Parameterdatenbank (25) gespeichert wird, – eine zweite Anzahl von Simulationsfahrzyklen (27) zur Simulation von Fahrversuchen vorgegeben wird, – die gespeicherten Messfahrzyklen (28) in Teilzyklen aufgeteilt werden und jeder Simulationsfahrzyklus durch kombinieren von Teilzyklen (31) nachgebildet wird, – in einem simulierten Fahrversuch der nachgebildete Simulationsfahrzyklus abläuft und dabei die den jeweiligen Teilzyklen zugeordneten Bewertungsparameter aus der Parameterdatenbank abgerufen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messfahrzyklen (28) mit dem Fahrzeug (24) auf einem Rollenprüfstand (23) gefahren werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messfahrzyklen (28) virtuell anhand eines Fahrzeugmodells gefahren werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrversuche unter definierten Randbedingungen (29) gefahren werden, wobei den gemessenen Bewertungsparametern (30) und dem zugehörigen Messfahrzyklus (28) die jeweiligen Randbedingungen des Fahrversuchs zugeordnet und in der Parameterdatenbank (25) gespeichert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anzahl von Simulationsfahrzyklen (27) mindestens ein Fahrerprofil (17) mit typischen Fahrereigenschaften enthält.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerprofil (17) mit typischen Fahreigenschaften aus für die Fahreigenschaften repräsentativen Fahrzyklen gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrzyklendatenbank (22) mit repräsentativen Fahrzyklen für eine Vielzahl von typischen Fahreigenschaften bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anzahl von Simulationsfahrzyklen (27) wesentlich größer ist, als die erste Anzahl von Messfahrzyklen (28).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewertung des Fahrzeugs (24) oder mindestens einer Komponente des Fahrzeugs anhand einer Ausgabe (26) der in den simulierten Fahrversuchen abgerufenen Bewertungsparameter (30) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewertung einer Steuerung eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Optimierung einer Bedatung der Steuerung des Verbrennungsmotors durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung als eine in Software implementierte Simulation innerhalb einer Simulationsumgebung bewertet wird.
Vorrichtung zur Simulation von Fahrversuchen mit einem Fahrzeug nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einer Simulationshardware (20), wobei auf die Simulationshardware eine in Software implementierte Simulationsumgebung (21) zur Durchführung der simulierten Fahrversuche geladen ist; mit einer Parameterdatenbank (25); und mit einer Fahrversuchseinrichtung (23) zur Durchführung der Fahrversuche mit dem Fahrzeug (24) und der Messung der Bewertungsparameter (30).