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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Prüfverfahren, ein Computerprogramm sowie einen Prüfstand.
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Im Rahmen der Zulassung von Fahrzeugen werden Fahrzyklen verwendet. Diese legen unter anderem fest, unter welchen Bedingungen und mit welchen Geschwindigkeitsabläufen ein Fahrzeug betrieben wird, um eine einheitliche Grundlage für die Ermittlung von Energieverbrauch, CO2-Emissionen etc. zu erzeugen. Für einen Fahrzyklus sind dabei Randbedingungen wie Starttemperatur, ggf. Schaltpunkte, eine bestimmte Zuladung etc. vorgegeben. Es hat sich gezeigt, dass es in modernen Fahrzeugen Funktionen gibt, die erkennen können, ob bzw. wenn ein Fahrzeug einen derartigen Fahrzyklus bzw. Prüfzyklus nachfährt. Hintergrund ist, dass in diesem Fall das Fahrzeug beispielsweise derart betrieben wird, dass die Schadstoffentstehung möglichst gering gehalten wird. Aufgrund der Komplexität heutiger Komponenten und insbesondere Steuerungen besteht außerdem das Risiko, dass bereits während der Entwicklung ungewollt bzw. unerkannt eine Funktion in der Steuerung vorliegt bzw. entsteht, die ein derart unerwünschtes Verhalten hervorruft. Ein derartiges Verhalten bzw. eine derartige Prüfstandserkennung kann im Rahmen von aufwendigen Tests, beispielsweise durch die Messung von Gas-/Partikelemissionen, ermittelt werden. Derartige Tests werden unter anderem von unabhängigen Prüforganisationen (TÜV, Presse, Umweltorganisationen) durchgeführt, um die Einhaltung von Gesetzen, Herstellerangaben bzw. legales Verhalten zu überprüfen. Nachteilig daran ist, dass dieses Vorgehen sehr aufwendig und in der Regel auch nur am Gesamtfahrzeug möglich ist.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Prüfverfahren, ein Computerprogramm sowie einen Prüfstand anzugeben, welche bereits im Entwicklungsstadium eine einfache und effiziente Möglichkeit bieten, etwaiges Fehlverhalten von Komponenten und/oder Fahrzeugen bzw. deren Steuerungen/Regelungen zu erkennen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Prüfverfahren gemäß Anspruch 1, durch ein Computerprogramm gemäß Anspruch 10 sowie durch einen Prüfstand gemäß Anspruch 11 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Erfindungsgemäß umfasst ein Prüfverfahren, insbesondere für Komponenten oder Fahrzeuge, die Schritte:
- - Bereitstellen eines Prüflings, beispielsweise einer Fahrzeugkomponente oder eines Fahrzeugs;
- - Durchführen eines ersten Prüflaufs durch Betreiben des Prüflings an zumindest einem Betriebspunkt unter Vorgabe zumindest einer Eingangsgröße, wobei die zumindest eine Eingangsgröße auf einen Wert aus einem ersten Wertebereich eingestellt ist;
- - Durchführen eines zweiten Prüflaufs an dem zumindest einen Betriebspunkt, wobei die zumindest eine Eingangsgröße auf einen Wert außerhalb des ersten Wertebereichs bzw. aus einem zweiten Wertebereich eingestellt ist;
- - Analyse zumindest einer Betriebsgröße zum Erkennen einer Verhaltensänderung des Prüflings bei den Prüfläufen bzw. zwischen den beiden Prüfläufen.
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Bei dem Prüfling handelt es sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beispielsweise um ein Steuergerät, je nach Anwendungsfall beispielsweise um ein Hauptsteuergerät, ein Motorsteuergerät etc., insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Ein Betriebspunkt ist im Falle eines Fahrzeugs/Motors beispielsweise definiert durch die beiden Größen Drehzahl und Last. Dabei kommt es nicht darauf an, ob es sich um einen verbrennungsmotorischen, einen elektromotorischen oder auch um einen Hybridantrieb etc. handelt. Typische Eingangsgrößen nebst ihren jeweiligen ersten Wertebereichen sind beispielsweise wie folgt:
- - Getriebetemperatur: 20°-30 °C;
- - Lenkwinkel ≤ 1 °;
- - Drehzahl Vorderachse = 0 km/h (Allrad);
- - Rollmodus aktiv (DSC (Dynamic Stability Control) nicht aktiv oder degradiert);
- - Außentemperatur: 20 °-30 ° C.
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Der große Vorteil besteht nun darin, dass im zweiten Prüflauf der Betriebspunkt erneut nachgefahren bzw. angefahren wird, zumindest eine der Eingangsgrößen ist allerdings auf einen Wert außerhalb des ersten Wertebereichs eingestellt ist. Minimal- bzw. Maximalgrenzen für die vorgenannten Eingangsgrößen sind beispielsweise wie folgt:
- - Getriebetemperaturen 0°-125 °C;
- - Lenkwinkel beliebig;
- - Drehzahl Vorderachse > 0 km/h (Allrad);
- - Rollmodus nicht aktiv (DSC aktiv);
- - Außentemperatur 0°-35 ° C.
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Dies bedeutet, dass der zumindest eine Betriebspunkt z. B. unter Vorgabe eines Lenkwinkels von > 1 ° nachgefahren wird, um dann zu überprüfen, ob sich ggf. Betriebsgrößen geändert haben. Anstatt also aufwendige Abgastests etc. durchzuführen, wird zumindest eine Betriebsgröße, mit anderen Worten ein Betriebszustand oder Parameter, welcher sich als Reaktion auf die zumindest eine Eingangsgröße sowie des aktuellen Betriebspunktes einstellt, analysiert. Beispiele für Betriebsgrößen sind unter anderem der Ist-Gang, Schlupf, Status-Wandlerkupplung, Start/Stopp-Funktion an oder aus, Zündwinkel etc. Mit Vorteil ist damit eine frühzeitige Prüfung, insbesondere auch entwicklungsbegleitend, möglich. Das „Übersehen“ von unerwünschtem Verhalten kann frühzeitig erkannt werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass kein komplettes Fahrzeug bzw. Serienfahrzeug benötigt wird. Zudem kann eine aufwendige Messtechnik, z. B. für eine Emissionsmessung, entfallen. Weiters müssen auch nicht alle Funktionen eines Prüflings, wie Sonderfahrprogramme (Berg, Gefälle, Kurve, Nässe/Glätte, Sport etc.) bekannt sein, um auffälliges Verhalten erkennen zu können. Stattdessen kann der Prüfling, insbesondere das Steuergerät, durch die Betrachtung (einfacher) Ergebnisgrößen bzw. Betriebsgrößen geprüft werden. Dadurch ist indirekt ein Rückschluss auf Emissionen, Verbrauch etc. möglich. Insbesondere handelt es sich bei dem Verfahren um ein Verfahren zur Zykluserkennung bzw. um ein Verfahren zur Prüfstandserkennung. Beim ersten Wertebereich handelt es sich entsprechend z. B. um einen Zyklusbereich, beispielsweise also um Randbedingungen, die aus dem NEFZ kommen, bei den Werten außerhalb des ersten Wertebereichs um Werte/Randbedingungen aus dem realen Fahrbetrieb, wie z. B. einem Kundenzyklus.
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Bevorzugt umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Vergleich von Werten der zumindest einen Betriebsgröße in den beiden Prüfläufen zum Identifizieren von Unterschieden.
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Mit Vorteil erfolgt die vorgenannte Analyse also insbesondere durch einen „einfachen“ Werte- oder Größenvergleich von Betriebsgrößen. Diesem Ansatz liegt die Idee zu Grunde, dass durch die Analyse der Vergleichswerte, insbesondere also vor und nach dem Umschalten zwischen Werten aus dem ersten Wertebereich und Werten außerhalb des ersten Wertebereichs, eine Verhaltensänderung erkannt werden kann. Vorteilhafterweise müssen bei einer derartigen Analyse weder spezifische (interne) Eigenschaften oder Kenngrößen der jeweiligen getesteten Komponente oder des Fahrzeugs bekannt sein, noch die genauen, sich einstellenden Werte der Betriebsgrößen. Es werden lediglich die Werte der Betriebsgröße(n) miteinander verglichen. Es kommt also insbesondere auf einen ggf. vorhandenen Unterschied an. Die Plausibilität der sich einstellenden Werte der Betriebsgrößen muss vorteilhafterweise nicht geprüft oder verstanden werden. Ein korrektes bzw. zulässiges Verhalten ist insbesondere dann gegeben, wenn bei unterschiedlichen Eingangsgrößen jeweils gleiche oder nahezu gleiche Betriebsgrößen auftreten.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Prüfen/Auswerten, ob ein Wert bzw. Werte der zumindest einen Betriebsgröße in einem normalen Verhaltensbereich bzw. Normalverhaltensbereich liegen.
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Damit ist insbesondere gemeint, dass eine Abweichung der Betriebsgröße bzw. von Betriebsgrößen bzw. deren Werte/Beträge beispielsweise anhand physikalischer Einflussfaktoren erklärbar sein muss. Mit anderen Worten kann es durchaus vorkommen, dass bei geänderten Werten der Eingangsgrößen unterschiedliche Werte von Betriebsgrößen herauskommen, diese müssen aber physikalisch erklärbar sein. Ist dies nicht der Fall, liegt ggf. ein unzulässiges Verhalten vor.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Durchführen des Verfahrens auf einem HIL-Prüfstand. Hardware in the Loop ist eine Methode zum Testen und Absichern von eingebetteten Systemen, zur Unterstützung während der Entwicklung sowie zur vorzeitigen Inbetriebnahme von Maschinen und Anlagen. Es hat sich als besondere vorteilhaft erwiesen, das Verfahren im Rahmen eines HIL-Verfahrens umzusetzen. Insbesondere erlaubt die Anwendung des Verfahrens auf einem HIL-Prüfstand eine entwicklungsbegleitende Durchführung des Verfahrens und somit die frühzeitige Erkennung etwaiger Unstimmigkeiten.
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Bevorzugt umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Vorgeben eines Fahrzyklus zum Betreiben des Prüflings an einer Vielzahl von Betriebspunkten.
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Mit Vorteil wird nicht nur ein Betriebspunkt überprüft, sondern eine Vielzahl von Betriebspunkten, welche sich durch einen bestimmten Fahrzyklus, wie beispielsweise den NEFZ oder den WLTP etc. ergeben (Neuer Europäischer Fahrzyklus, Word Wide Harmonized Light Vehicles Test Procedure).
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Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren die Schritte:
- - Erzeugen von Kombinationsvarianten durch Vorgeben einer Vielzahl von Eingangsgrößen an dem zumindest einen Betriebspunkt;
- - Variation der Eingangsgrößen durch Vorgeben von Werten innerhalb und außerhalb des ersten Wertebereichs.
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Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei den Eingangsgrößen um veränderliche Parameter, die im realen Fahrbetrieb gegenüber Prüfbedingungen andere bzw. zusätzliche Werte annehmen können. Insbesondere handelt es sich um Parameter, auf die das Steuergerät/die Software mit einem bestimmten Verhalten reagiert. Mit Vorteil sind die Eingangsgrößen Parameter, die am HIL-Prüfstand im Rahmen von Tests (Testautomatisierung) eingestellt werden können. Dabei handelt es sich bei dem ersten Wertebereich beispielsweise um einen Prüfprogramm- Zykluswertebereich bzw. um einen Zyklusbereich. Der Prüfprogrammwertebereich ist Teilmenge des Wertebereichs, welcher sich im realen Fahrbetrieb einstellen kann, insbesondere also des zweiten Wertebereichs. Parameterwerte außerhalb des Prüfprogramms (realer Fahrbetrieb) dürfen kein anderes Systemverhalten (Betriebsgrößen) erzeugen, als Parameterwerte innerhalb des Prüfprogramms bzw. innerhalb des ersten Wertebereichs. Eine Ausnahme stellt eine plausible physikalische Erklärung dar, wie vorher bereits dargestellt. Das Verfahren erlaubt auf sehr effiziente und einfache Art und Weise, beispielsweise durch Umschalten ein oder mehrerer Werte jeweils innerhalb und außerhalb des ersten Wertebereichs, das Abarbeiten eines extrem großen Prüfumfangs in kürzester Zeit. Mit Vorteil können insbesondere durch unterschiedliche Kombinationen von Eingangsgrößen bzw. Kombinationsvarianten auch komplexere Erkennungsfunktionen, die eine Kombination von Eingangsgrößen nutzen, erkannt werden. Gemäß einer Ausführungsform können ein oder mehrere Eingangsgrößen auch einem dritten Wertebereich, einem Sonderbereich, entnommen sein. Bei Eingangsgrößen aus diesem Wertebereich ist in der Regel mit einem geänderten Systemverhalten zu rechnen, die Änderungen sind also beispielsweise physikalisch erklärbar.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:
- - Aufzeichnen der Betriebsgrößen vor und nach dem Umschalten;
- - Insbesondere Online-Durchführen des Vergleichs bzw. der Analyse der zumindest einen Betriebsgröße.
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Dies ermöglicht ein sehr schnelles Reagieren und ggf. ein vorzeitiges Abbrechen des Verfahrens, um Zeit zu sparen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Auswerten der Kombinationsvarianten zur Analyse der Verhaltensänderung des Prüflings.
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Die Information, bei welcher Kombinationsvariante bzw. bei welchen Kombinationsvarianten das Umschalten die Verhaltensänderung hervorgerufen hat, lässt erste Rückschlüsse auf die Ursache bzw. eine Lokalisierung/Eingrenzung und damit eine zielgerichtete Analyse zu. Mit Vorteil können also schnell die Ursachen des Systemverhaltens erkannt und ggf. behoben werden.
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Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei den Eingangsgrößen um Rand- und/oder Umgebungsgrößen eines Fahrzyklus. Insbesondere handelt es sich um veränderliche Parameter, die im realen Fahrbetrieb gegenüber Prüfbedingungen andere bzw. zusätzliche Werte annehmen können. Des Weiteren handelt es sich um Parameter, auf die das Steuergerät/die Software mit einem Verhalten reagiert. Mit Vorteil können die Parameter am HIL-Prüfstand im Rahmen von Tests, insbesondere im Rahmen einer Testautomatisierung, eingestellt werden. Dabei ist der Wertebereich im Prüfprogramm, insbesondere eine Teilmenge des Wertebereichs im realen Fahrbetrieb. Mit Vorteil eignen sich die Eingangsgrößen potentiell für eine Prüfprogrammerkennung durch das Steuergerät/die Software. Typische Beispiele sind, soweit noch nicht genannt: Lenkwinkel, Umgebungstemperatur, Längs- bzw. Querbeschleunigung, Drehzahl der nicht angetriebenen Achse etc.
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Zweckmäßigerweise sind die Betriebsgrößen Stellgrößen des Prüflings oder für den Prüfling, welche insbesondere durch die Vorgabe des zumindest einen Betriebspunkts veranlasst sind. Insbesondere handelt es sich um Größen für andere/weitere Komponenten, mit anderen Worten um Ausgangsgrößen eines Steuergeräts. Die Betriebsgrößen sind also Ergebnisgrößen bzw. Betriebszustände oder Parameter, die sich als Reaktion auf die Eingangsgrößen (z. B. die Außentemperatur) sowie des aktuellen Betriebspunktes im Prüfprogramm (z. B. Geschwindigkeit) bzw. für bestimmte Fahrzeugkomponenten einstellen. Mit Vorteil handelt es sich um Parameter, die am HIL-Prüfstand im Rahmen von Tests (Testautomatisierung) gemessen bzw. analysiert werden können. Typische Beispiele, sofern noch nicht genannt, sind Ist-Gang, Schlupf, Status Wandlerkupplung, Start/Stopp-Funktion an bzw. aus etc. Weiter kann eine Betriebsgröße eine Stellgröße für ein Thermostatventil eines Kühlkreislaufs eines Fahrzeugs oder Motors sein oder eine Stellgröße für ein Wastegate eines Turboladers etc.
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Die Erfindung richtet sich weiter auf ein Computerprogramm, enthaltend eine Software mit Softwarecodeabschnitten, welche einen Computer dazu veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogramm auf dem Computer ausgeführt wird. Insbesondere handelt es sich um ein Computerprogramm, welches in einem Prüfstand, insbesondere in einem HIL-Prüfstand und/oder in einem Automatisierungssystem, verwendet wird. Mit Vorteil umfasst das Computerprogramm Ein- und Ausgabeelemente zur Visualisierung von Ergebnissen bzw. zur Parametrierung der Prüfstandsumgebung bzw. einer Testautomatisierung etc.
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Die Erfindung richtet sich weiter auf einen Prüfstand, insbesondere auf einen HIL-Prüfstand, zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Prüfverfahrens mit Bezug auf die beigefügten Figuren.
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Es zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines Prüfverfahrens nebst Analyse bzw. Vergleich zumindest einer Betriebsgröße;
- 2: Eingangsgrößen aus unterschiedlichen Wertebereichen.
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1 zeigt, schematisch dargestellt, ein Fahrprofil bzw. einen Fahrzyklus 22, welcher eine Vielzahl von Betriebspunkten repräsentiert, wobei ein Betriebspunkt mit dem Bezugszeichen 20 herausgegriffen ist. Der Betriebspunkt 20 ist beispielsweise durch Drehzahl x und Last y definiert. Mit dem Bezugszeichen 31 ist ein erster Wertebereich skizziert, während mit dem Bezugszeichen 32 ein zweiter Wertebereich bzw. ein Bereich außerhalb des ersten Wertebereichs angedeutet ist. Bei dem ersten Wertebereich 31 handelt es sich beispielsweise um einen Zyklusbereich, bei dem zweiten Wertebereich 32 um einen Normalbereich bzw. den Bereich eines Kundenzyklus. In einem ersten Prüflauf P1 wird ein Prüfling 1, beispielsweise ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, an dem Betriebspunkt 20 mit ein oder mehreren Eingangsgrößen aus dem ersten Wertebereich 31, insbesondere auf einem HIL-Prüfstand, betrieben. Als Reaktion auf die Eingangsgröße(n) sowie den Betriebspunkt 20 stellen sich Betriebsgrößen bzw. Betriebszustände oder Parameter ein, vgl. Bezugszeichen 40'. In einem zweiten Prüflauf P2 wird der Prüfling 1 an dem Betriebspunkt 20 mit ein oder mehreren Eingangsgrößen aus dem zweitem Wertebereich 32 betrieben. In der Folge stellen sich wieder ein oder mehrere Betriebsgrößen auf einen bestimmten Wert ein, vgl. Bezugszeichen 40". Mit Vorteil kann nun durch Analyse der Betriebsgrößen bzw. deren Vergleichswerte eine Verhaltensänderung erkannt werden. Durch einen Vergleich von Werten der zumindest einen Betriebsgröße in den beiden Prüfläufen können also Unterschiede bzw. Änderungen im Systemverhalten identifiziert werden. Eine tatsächlich festgestellte Verhaltensänderung könnte eine mögliche Prüfprogramm- bzw. Prüfstandserkennung des Steuergeräts nahelegen. Mit anderen Worten muss also hinterfragt werden, wieso sich die Betriebsgrößen unterscheiden bzw. geändert haben. Mit dem Bezugszeichen 33 ist weiter ein Sonderbereich skizziert. Sind Eingangsgrößen diesem Wertebereich entnommen, sind Verhaltensänderungen in der Regel zu erwarten.
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2 zeigt links einen Satz von Eingangsgrößen aus einem ersten Wertebereich 31. Die fünf Blöcke bezeichnen dabei z. B. folgende Eingangsgrößen:
- - Getriebetemperatur: 20 °-30 °C;
- - Lenkwinkel ≤ 1 °;
- - Drehzahl Vorderachse = 0 km/h (Allrad);
- - Rollmodus aktiv (DSC degradiert, Dynamische Stabilitäts Control);
- - Außentemperatur: 20 °-30 ° C.
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Die Blöcke rechts bezeichnen die gleichen Eingangsgrößen, der Wertebereich 32 umfasst aber andere Minimal- bzw. Maximalwerte:
- - Getriebetemperaturen 0°-125 °C;
- - Lenkwinkel beliebig;
- - Drehzahl Vorderachse > 0 km/h (Allrad);
- - Rollmodus nicht aktiv (DSC aktiv);
- - Außentemperatur 0°-35°C.
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Schematisch dargestellt ist, dass die Eingangsgrößen 30 durch Umschalten ein oder mehrerer Werte jeweils innerhalb und außerhalb des ersten Wertebereichs (vgl. 31 bzw. 32) in sämtlichen möglichen Kombination variiert werden können. Eine hohe Anzahl von Testfällen (Kombinationsvarianten der Eingangsgrößen) in kurzer Zeit und ohne reale Fahrt ist damit prüfbar. Auf einem Rollenprüfstand oder auf der Straße wäre ein derartiger Prüfumfang praktisch nicht darstellbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Prüfling
- P1
- erster Prüflauf
- P2
- zweiter Prüflauf
- 20
- Betriebspunkt(e)
- 22
- Fahrprofil, (Fahr-)Zyklus
- 30
- Eingangsgröße(n)
- 31
- erster Wertebereich
- 32
- zweiter Wertebereich, Bereich außerhalb des ersten Wertebereichs
- 33
- dritter Wertebereich
- 40, 40', 40"
- Betriebsgröße(n)
- x
- Drehzahl
- y
- Last
