JP7815212B2 - 運転動作において実物試験対象を試験するための試験台 - Google Patents

運転動作において実物試験対象を試験するための試験台

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Description

本発明は、運転動作において実物試験対象を試験するための試験台に関し、試験対象は、ホイールハブにトルクを加えることができる車両の実物コンポーネントであり、試験台は、トルクを伝達するようにホイールハブに接続されるように構成された負荷機械を含み、試験台は、一方のホイールハブと、他方のホイールハブを支持する車両フレームとの間の相対移動を生成するように構成されたアクチュエータを有する。本発明はまた、実物試験対象を試験するための対応する方法に関する。
自動車の駆動系の少なくとも個々のコンポーネントを車両試験台または駆動系試験台上で試験することができる。どの1つまたは複数のコンポーネントが試験されるかに応じて、シャーシ試験台、エンジン試験台、トランスミッション試験台などがプロセスにおいて使用される。
試験対象、したがって試験されるべき装置は、試験対象の特性を評価するために試験運転を受ける。これを達成するために、特定の測定変数が適切な測定センサによって試験運転中に記録され、試験対象の特性を分析するためにリアルタイムでまたは遅延して試験運転を受ける。これを達成するために、特定の測定変数が試験運転中に適切な測定センサによって記録され、リアルタイムでまたは遅延して評価される(事後検証)。
実物試験対象はこれにより、いくつかの実物コンポーネントの組合せであり、これらの実物コンポーネントは実際の物理的コンポーネントとして試験台上で組み立てられる。試験台または別個のシミュレーションデバイスは、シミュレーションモデルを使用して、物理的に存在しない車両コンポーネントを仮想コンポーネントとして、特にリアルタイムでシミュレートする。これにより実物試験対象が完全なシステム内へ補足的に拡張される。
実物コンポーネントを含む実物試験対象(実物被試験ユニット-rUUT)は好ましくは、仮想コンポーネントを含む仮想試験対象(仮想被試験ユニット-vUUT)によって補足することができる。このため、仮想試験対象は、好ましくは試験台によって形成される。
自動車、駆動系、またはパワーパック、ハイブリッドドライブまたはさらにはトランスミッションのようなただのより小さなシステムさえ、試験対象の例である。
試験運転は、電子制御ユニットによって提供される制御または調節による試験台上の試験対象の調節された状態の時系列シーケンスである。
駆動系試験台の場合、実物試験対象は、たとえば正または負の負荷トルクまたはエンジン速度、または異なる定義の負荷条件の試験運転に従って試験対象に負荷をかける負荷機械に接続される。実物試験対象は、上記負荷または上記負荷条件下で試験運転の仕様に従って動作させる。
たとえば、内燃機関およびトランスミッションが試験台上に物理的に存在することができ、トランスミッションは、好ましくはトランスミッション出力を介して負荷機械に機械的に連結される。
内燃機関およびトランスミッションは次いで、たとえば内燃機関のスロットルバルブの調整や、ギアの条件、またはトランスミッション出力での特定のエンジン速度の設定といった試験運転に従って駆動される。
負荷機械は、目標トルクMSoll(t)または目標エンジン速度NSoll(t)によって制御され、それは時間とともに変化し、それぞれ試験対象の負荷または負荷条件になる。
目標トルクMSoll(t)または目標エンジン速度NSoll(t)の経過はこれにより、試験のための試験運転において指定された動作点に依存する。さらに、これらの目標トルクMSoll(t)または目標エンジン速度NSoll(t)を決定するとき、たとえば、シャフト、ディファレンシャル、アクスル、タイヤのような仮想コンポーネントの特性、ならびに車両の環境、たとえばタイヤとシミュレートされた試験トラックとの間の接触および天候との相互作用を、シミュレーションモデルを介してシミュレートすることができる。
時間とともに変化するパラメータ、特にエンジン速度、トルク、力および位置が、実物コンポーネントと仮想コンポーネントとの間のインターフェイスに、好ましくはリアルタイムで中継される。
特定の課題は、このような試験台上で動的システムおよびプロセスをマッピングすることである。
文献WO 2011/022746 A1は、試験片、たとえば内燃機関または車両駆動系を含む試験台構成の調節に関し、これは、出力として少なくとも1つの回転角度を有し、少なくとも1つの接続シャフトを介して少なくとも1つの負荷ユニットに接続される。接続シャフトのトルクの目標値が、試験片から導出された入力変数を使用して、試験片の機械的抵抗を記述するインピーダンスモデルにおける出力値として計算され、この目標値は、負荷ユニットのトルクを調節するための基礎として使用される。
文献EP 0338373は、車両の駆動系を試験するための試験台に関し、少なくとも2つの独立したトルク制御式電気的負荷機械が、試験されるべき駆動系のシャフトに直接フランジ取り付けされている。シミュレーションコンピュータが、主要駆動系、アクスルギアリング、シャフト、クラッチ、トランスミッション、燃焼エンジンのような実物車両コンポーネントとして実際に物理的に存在するコンポーネントを除いて、道路抵抗、ホイールおよび車両の加速の挙動をシミュレートする。コーナリング、スピニングホイール、異なるホイール半径およびスピニングまたはロッキングホイールのシミュレーションが可能である。
WO 2011/022746 A1 EP 0338373
実物試験対象を試験するための改良された試験台および改良された方法を提供することが本発明の課題である。本発明の特定の課題は、試験台上での運転動作においてホイールと試験トラック路面の相互作用のシミュレーションを可能にすることである。
この課題は、独立請求項に記載の実物試験対象を試験するための試験台および方法によって解決される。有利な実施形態が従属請求項に示されている。
本発明の第1の態様は、運転動作において実物試験対象を試験するための試験台に関し、試験対象は、ホイールハブにトルクを加えることができる車両の少なくとも1つの実物コンポーネントを有し、試験台は、
トルクを伝達するようにホイールハブに接続されるように構成された負荷機械と、
一方のホイールハブと他方のホイールハブを支持する車両フレームとの間の相対移動を生成するように構成されたアクチュエータと、
運転動作をシミュレートするためのシミュレーション手段であって、仮想ホイールおよび仮想ホイールのダイナミクスを、仮想ホイールがホイールハブ上に配置されているかのようにシミュレートするように構成されている、シミュレーション手段と、
試験台上の仮想ホイールのシミュレートされたダイナミクスを考慮して実物試験対象を動作させるように構成された制御手段と、
を含む。
特に、ホイールハブには実物試験対象ホイールが取り付けられていない。好ましくは、試験対象は実物ホイールを有さない。
好ましくは、試験台は、インターフェイス、特にデータインターフェイスをさらに含み、これを介して、試験台および/または実物試験対象の動作パラメータを出力することができる。動作パラメータはこれにより好ましくは測定された実際値または目標値であり得る。
本発明の第2の態様は、負荷機械およびアクチュエータを含む試験台上でホイールハブにトルクを加えることができる車両の実物コンポーネントを有する実物試験対象を試験するための方法に関し、この方法は次の作業ステップ、すなわち、
少なくとも1つの仮想ホイール、特にそのダイナミクス、および実際には物理的に存在しない車両の他のコンポーネントをマッピングする車両モデルを介して、仮想試験トラック上での車両の走行をシミュレートするステップであって、少なくとも負荷機械のトルクまたはエンジン速度についての目標値、およびアクチュエータの、特に垂直方向の力または位置についての目標値が決定される、ステップと、
それぞれのシミュレートされた目標値の関数として、負荷機械を介してホイールハブにトルクまたはエンジン速度を、およびアクチュエータを介してホイールハブに、特に垂直方向の力または位置を提供するステップと、
試験対象が仮想試験トラックに沿って走行するように、実物試験対象、特にホイールハブにトルクを加えることができる実物コンポーネントを試験台上で動作させるステップと、
ホイールハブでのエンジン速度および/またはトルクの実際値を測定する、および/またはホイールハブの、特に垂直方向の力および/または位置の実際値を測定するステップであって、少なくともエンジン速度とトルクのパラメータ対または力と位置のパラメータ対のうち、目標値が決定されなかったパラメータが、それぞれの場合に測定される、ステップと、
を含む。
好ましくは、この方法はコンピュータ実装される。
好ましくは、試験台および/または実物試験対象の動作パラメータは、インターフェイス、特にデータインターフェイスによって出力される。動作パラメータはこれにより好ましくは測定された実際値または目標値であり得る。
好ましくは、ホイールハブには実際のホイールが取り付けられていない。さらに好ましくは、ホイールの動作および/またはそのダイナミクスはもっぱらシミュレーションである。
本発明の第3の態様は、試験台と、試験台上に設置され、少なくともホイールハブにトルクを加えることができる車両の実物コンポーネントを含む実物試験対象と、を含む測定装置に関する。
本発明のさらなる態様は、コンピュータによって実行されると、本発明の第2の態様による方法ステップを実行するようコンピュータに指示する命令を含むコンピュータプログラム、およびこのようなコンピュータプログラムが格納されているコンピュータ可読媒体に関する。
本発明の意味の範囲おいて、ホイールハブにトルクを加えることができる車両のコンポーネントは好ましくはブレーキデバイスまたは駆動系である。
本発明の意味の範囲において、駆動系は好ましくは、エンジンによって生成された動力を使用して車両を移動させるのに役立つコンポーネントの集合体である。駆動系は好ましくは、エンジン、始動要素、トランスミッション、駆動シャフトおよびアクスルディファレンシャルのコンポーネントを含む。
本発明の意味の範囲におけるホイールは好ましくはリムおよびタイヤを含む。
本発明の意味の範囲におけるホイールハブは好ましくは回転可能なフランジである。さらに好ましくは、負荷機械のシャフトがホイールハブに回転式に固定されている、またはされ得る。さらに好ましくは、ホイールハブは、ホイールの中心を形成し、ホイールをこれに取り付けるように設計されている。さらに好ましくは、ホイールハブは、ブレーキデバイスが作用するブレーキ要素に回転式に固定されている。さらに好ましくは、ホイールハブは実物試験対象または試験台の一部である。
本発明の意味の範囲における負荷機械は動力計および/またはブレーキである。
本発明の意味の範囲における実物試験対象は好ましくは車両全体または車両のコンポーネントアセンブリである。
本発明の意味の範囲における車両フレームは好ましくは、車両のばね上質量についての基準点を構成する装置である。車両フレームはこれにより、シャーシ、特に自動車のボディ、または車両自体であり得、試験台に実物試験対象を取り付けるように機能するフレームでもあり得る。
本発明の意味の範囲におけるホイールのダイナミクスは好ましくは、ねじれ振動周波数、車両の横および長手方向における振動周波数、タイヤの変形および/またはタイヤの曲率によって特徴付けられる。
本発明の意味の範囲における仮想試験トラックは好ましくは、トポロジー、交通規制、交通標識、信号および/または潜在的な障害によって特徴付けられる道路である。さらに好ましくは、仮想試験トラックはレーストラックのマップである。
本発明の意味の範囲における目標値は好ましくは目標値または目標値プロファイルでもある。好ましくは、目標値は特徴的な図および/または関数の形式を取る。
本発明の意味の範囲における手段は好ましくは、好ましくはメモリまたはバスシステムにデータ接続または信号接続された、および/または1つまたは複数のプログラムまたはプログラムモジュールを有する、処理ユニット、特にデジタル処理ユニット、特にマイクロプロセッサユニット(CPU)を特に含むハードウェアおよび/またはソフトウェア技術として構成されている。処理は、メモリシステムに格納されたプログラムとして実装されるコマンド、データバスからの入力信号を検出することおよび/またはデータバスに出力信号を送信することを含む。メモリシステムは、1つまたは複数の、特に異なる記憶媒体、特に光、磁気ソリッドステートおよび/または他の不揮発性媒体を含むことができる。マイクロプロセッサユニットがこのような方法のステップを実行することができ、したがって試験台を特に制御および/または調節することができるように、本明細書で説明する方法を具現化するまたは実行することができるようにプログラムを提供することができる。
本発明は、路面によって誘発される実物試験対象上のシャーシの移動およびホイールの移動によって生じるような運転動作中のシャーシとホイールとの間の相対移動をシミュレートすると同時に、運転動作をシミュレートするための試験台上で、ホイール、特にそのダイナミクスをシミュレートするアプローチに基づいている。
この目的のため、本発明による試験台は1つまたは複数のアクチュエータを提供し、各アクチュエータはホイールハブに力を加えることができる。このようなアクチュエータは、試験台技術の分野においてシェーカとも呼ばれる。
ホイールハブにトルクを加えるための負荷機械、ホイールハブの領域において横方向の力を加えるためのアクチュエータおよびホイールのシミュレーションの相互作用により、運転動作の特に現実的なシミュレーションが可能になる。特にレーストラック上での運転動作をシミュレートするとき、本発明によりラップタイムの特に現実的な決定が可能になる。シャーシおよび駆動系の変化およびラップタイムへのその影響さえ分析することができる。本発明の試験台および本発明の方法によって特に有利に可能になるのは、アクティブホイールサスペンションおよびエンジン制御ユニット(ECU)を単一の試験台上で一緒に調整またはそれぞれ較正することができることである。本発明の教示により、この調整または較正を得るために実際の運転動作を実現する車両のプロトタイプの必要性が排除される。
試験台の1つの有利な実施形態において、試験台は、ホイールハブの移動のみから相対移動が生じるように実物試験対象を固定するための固定手段を含む。
この有利な実施形態において、ホイールハブの領域、およびこれとともに、好ましくは実際に物理的に存在する、車両のシャーシは、ホイールハブの移動を生成するアクチュエータによってのみ励起される。好ましくは、車両フレーム、特にシャーシの移動は、逆モデルを介してアクチュエータの移動に変換され、すなわち車両フレーム、特にシャーシの移動は、アクチュエータの移動によって考慮される。
結果として、車両フレームまたはシャーシを移動させる別個のアクチュエータが要求されない。
試験台のさらに有利な一実施形態において、シミュレーション手段は、道路に対する車両フレームの移動をシミュレートするようにさらに構成され、制御手段は、試験トラック上のホイールハブと車両フレームとの間の相対移動にこの相対移動が少なくとも実質的に対応するように、アクチュエータを制御するときに車両フレームのシミュレートされた移動を考慮するようにさらに構成されている。
道路に対する車両フレームの移動をこれにより試験中において考慮することができ、これにより特に現実的な試験結果が得られる。
さらに有利な一実施形態において、シミュレーション手段は、シミュレーション中に仮想ホイールのタイヤの特性を考慮するためにタイヤモデルを含み、好ましくはタイヤモデルは、特にアクティブのタイヤの形状および/またはアクティブのタイヤの温度および/またはアクティブのタイヤの摩耗による、タイヤの変化を特徴付ける。好ましくはリアルタイムでタイヤをシミュレートすることにより、ホイールハブと車両フレームまたはシャーシとの間の特に現実的な移動を実現することが可能になる。
試験台のさらに有利な一実施形態において、シミュレーション手段は、自己学習アルゴリズムを使用して、試験台上で記録された測定データに基づいてシミュレーションパラメータを適合させるように構成されている。
これにより、シミュレーションの継続的な改善を可能にする自己学習システムが実現される。特に、学習されたパラメータを使用して、車両フレームまたはシャーシの移動をアクチュエータの移動に変換するための逆モデルを改善することができる。学習されたパラメータはオフラインシミュレーションにも使用することができる。
試験台のさらに有利な一実施形態において、アクチュエータは少なくとも実質的に垂直方向に作用し、および/またはホイールハブ領域内、特にホイールハブ領域上で作用する。
効果的な方向は垂直であるため、ホイールと車両フレーム/シャーシとの間の相対移動は極めて良好にシミュレートされる。ホイールハブ領域における係合により、特に現実的な適用点を実物試験対象上に実現することが可能になる。
試験台のさらに有利な一実施形態において、試験台は複数の負荷機械および/またはアクチュエータを有し、好ましくは負荷機械の数は、実物コンポーネントを介してトルクを加えることができるホイールハブの数に対応し、および/または好ましくはアクチュエータの数はホイールハブの数に対応する。好ましくは、ホイールハブはこれにより実物試験対象の実物コンポーネントとして提供される。
この有利な実施形態により、試験台上で車両を全体としてシミュレートすることが可能になる。
この方法の1つの有利な実施形態において、車両の走行をシミュレートするとき、車両モデルを使用して制動力および/または車両加速度についての目標値がさらに決定され、これにより実物試験対象、特にホイールハブにトルクを加えることができる車両の実物コンポーネントを、これらのそれぞれの目標値に従って動作させる。
試験トラック上にそれぞれ存在するはずの制動力および/または車両加速度を考慮することにより、運転動作の特に現実的なシミュレーションが実現される。
この方法のさらに有利な一実施形態において、試験ドライバが、実物試験対象を動作させるときに制動力および/または車両加速度についての目標値を事前設定し、これにより実物試験対象、特に少なくとも1つのホイールハブにトルクを加えることができる車両の実物コンポーネントを、これらのそれぞれの目標値に従って動作させる。
本発明のこの有利な実施形態により、実際のドライバが試験トラックに沿って運転することが可能になる。ドライバはこれにより好ましくは実物試験対象にまたはシートボックスに座ることができる。さらに好ましくは、ドライバに特に現実的な運転の印象を与えるため、光学的および/または音響的シミュレーション手段が提供される。
この方法のさらに有利な一実施形態において、方法は、特にリアルタイムで反復的に実行され、走行をシミュレートする間の回数の各増分中、回数の前の増分からの測定された実際値が考慮される。
制御ループを閉じることにより、実物試験対象の挙動を全体として車両全体の動作に組み込むことが可能になる。この場合、実物試験対象の動作シミュレーションからのシミュレーション値、ならびに試験台を介して好ましくシミュレートされたような車両の仮想コンポーネントの実際の動作シミュレーションからのシミュレーション値の両方がインターフェイスに中継される。これにより、実物試験対象と仮想コンポーネントの特に有利な結合が行われる。
この方法のさらに有利な一実施形態において、この方法はまた次の作業ステップ、すなわち、
自己学習アルゴリズムを使用して、試験台上で記録された測定データに基づいてシミュレーションパラメータを適合させるステップ
を含む。
これにより、採用されたシミュレーションモデルの継続的な改善が可能になる。
少なくとも部分的に概略的に示す図面を参照している次の説明によって、さらなる特徴および利点が提供される。
試験台および実物試験対象を有する測定装置の例示的な一実施形態の斜視平面図である。 図1による測定装置の例示的な実施形態の側面図である。 実物試験対象を試験するための方法の例示的な一実施形態である。
図1に測定装置13の斜視平面図を示す。測定装置は、試験台1ならびに実物試験対象2を含む。
試験台1の要素は好ましくはすべて、さらに好ましくはベースプレートによって形成されている共通ベース17に配置されている。
4つの負荷機械5a、5b、5c、5dが、ベアリング22a、22b、22c、22dによってベース17に支持されている。各動力計5a、5b、5c、5dは、動力計5a、5b、5c、5dを好ましくは存在するフランジ18a、18b、18c、18dに接続するシャフト23a、23b、23c、23dを有する。好ましくは存在するフランジ18a、18b、18c、18dは、実物試験対象2のホイールハブ4a、4b、4c、4dへの回転式固定接続に役立つ。
シャフト23a、23b、23c、23dはさらに、アクチュエータ6a、6b、6c、6dによって支持されている。
ベース17はこれにより、プロットされたxyz座標系のxy平面内に延在する。
ベアリング22a、22b、22c、22dは、垂直z方向に上向きに延在する。
ベアリングを介してシャフト23a、23b、23c、23dを支持するアクチュエータ6a、6b、6c、6dもz方向に延在する。アクチュエータ6a、6b、6c、6dを介して、シャフト23a、23b、23c、23dに力を垂直z方向に加えることができ、これらは好ましくは動力計5a、5b、5c、5d、ならびにフランジ18a、18b、18c、18dの両方に柔軟に接続されている。
試験台1は、好ましくはシミュレーション手段8および制御手段10を含む電子制御ユニット16をさらに有する。さらに好ましくは、シミュレーション手段8および制御手段10は、別個の電子制御ユニットに配置することもできる。好ましくは、1つまたは複数の制御ユニット16はコンピュータとして設計されている。
図1に示すように、電子制御ユニット16は、信号伝送のために試験台1の動力計5a、5b、5c、5dに、ならびにアクチュエータ6a、6b、6c、6dに信号接続されている。好ましくは、試験台1のこれらの要素は電子制御ユニット16によって制御される。さらに、電子制御ユニット16および試験台1は、シャフト23a、23b、23c、23dおよびこれらの延長を通して伝達される測定信号、ならびにフランジ18a、18b、18c、18d、ホイールハブ4a、4b、4c、4dおよび駆動シャフト3dによって伝達されるトルク伝達ユニット上の測定信号を測定するように構成されている。これらの要素は好ましくは回転式に固定された方法で互いに接続されている。動力計5a、5b、5c、5dへのそれぞれの信号接続を介して、対応する測定信号をたとえば電子制御ユニット16に伝送することもできる。
前述のように、制御手段10は試験台1の制御を行う。加えて、コントローラ10はユニット3aを制御することもできる。
シミュレーション手段8は好ましくは車両モデル14を含む。加えて、さらに好ましくはシミュレーション手段8にはタイヤモデル11が格納され、これはさらに好ましくは車両モデル14の一部である。シミュレーション手段は好ましくは、試験台上に実際には物理的に存在しない車両のすべてのコンポーネントをシミュレートする。特に、シミュレーションモデルによっていわゆる仮想試験対象をシミュレートすることができる。
実物試験対象2は好ましくは車両フレーム7を含み、これはさらに好ましくはシャーシとして形成されている。ユニット3a、特に燃焼機関または電気モータが好ましくは、カルダンシャフト3bを介してトランスミッションおよび/またはディファレンシャル3cにトルクが伝達されるように接続されている。トランスミッションおよび/またはディファレンシャル3cは次にはホイールハブ4a、4bに回転式に固定され、これらに駆動シャフト3dを介してホイール9a、9bを取り付けることができる。
図示の例において、ホイールフランジ4a、4bは、実物試験対象2を構成する車両の後アクスルを形成する。ホイールハブ4a、4bにトルクを伝達するすべての前述の要素は好ましくは車両フレーム2に取り付けられている。好ましくは、ユニット3aはしたがって実物試験対象2の一部である。しかしながら、原則として、どのコンポーネントが試験されるかに応じて、このユニットは試験台1の一部となり、同様にたとえば動力計として設計することもできる。
前アクスルは、好ましくはシャーシ7上でホイールハブ4c、4dを支持する2つの枢動可能なシャフトセクション3dによって形成されている。シャフトセクション3dはそれぞれブレーキ3e、特にブレーキシューを備えたディスクブレーキによって制動される。ディスクブレーキ3eも、ホイールハブ4c、4dにトルク、この場合において制動トルクを加えることができる。
ホイールハブ4a、4b、4c、4dは、図示のように、試験台1のフランジ18a、18b、18c、18dに回転式に固定されている。しかしながら、代替として、シャフト23a、23b、23c、23dがホイールフランジ4a、4b、4c、4dに直接作用することも可能である。
さらに好ましくは、ホイールフランジ4a、4b、4c、4dが実物試験対象2または試験台1の一部であることが可能である。加えて、または代替として、車両フレーム7も試験台の一部であることができる。この場合、実物コンポーネント3a、3b、3c、3e、3dは、試験台1の車両フレーム7に取り付けられる。
車両フレーム7は好ましくは同様に、固定手段21を介してベース17にしっかりと固定されている。特に、固定手段21は、車両フレームまたはシャーシ7がそれぞれ、ベース17に対して移動することが少なくとも実質的に不可能であるように構成されている。
前述のように、シミュレーション手段8は好ましくはタイヤモデル11および車両モデル14を含む。シミュレーション手段8は特に、試験台上に物理的に存在しない車両のコンポーネント、特にいわゆる仮想試験対象のシミュレートを行う。
少なくともホイール9a、9b、9c、9dが、図示の例示的な実施形態においてシミュレートされる。好ましくは、ホイールはこれにより、一般に剛性であるホイールリム15a、15b、15c、15dと、タイヤ12a、12b、12c、12dと、を含む。ホイール9a、9b、9c、9dのダイナミクスはこれにより、実物試験対象2の縁フランジ4a、4b、4c、4dに取り付けられているかのように仮想ホイールによってシミュレーション手段8においてシミュレートされる。
図2は、図1の測定装置13の例示的な実施形態の側面図を、図示の座標系のy方向における平面図において示す。
図2に示す個々の要素の説明に関して図1を参照する。
試験台1のアクチュエータ6b、6cならびにシャフト23b、23cは図2の図においてベアリング22b、22cおよび動力計5b、5cの背後に技術的に隠れているため、それらを示すために点線を使用している。
図2に示す双方向矢印は、図示のアクチュエータ6b、6cが、車両フレームまたはシャーシに対してそれぞれ仮想ホイール9b、9c(図示せず)の相対運動を誘発するために試験台1のシャフト23b、23cに対してz方向に力を加えることができるということを示している。
図3は、実物試験対象2を試験するための本発明の方法100の例示的な一実施形態を示す。
第1の作業ステップ101において、車両19の仮想試験トラック20上の走行がシミュレートされる。
車両モデル14は、特にタイヤモデル11を利用して、車両19の仮想コンポーネント、特に仮想ホイール9a、9b、9c、9d(図示せず)のダイナミクスをモデル化する。これにより動力計5a、5b、5c、5d(図示せず)についてのトルクMSoll(t)またはエンジン速度NSoll(t)について目標値が計算される。さらに、制動力FB(t)および/または車両加速度a(t)についての目標値が好ましくは、車両モデル14を介してシミュレーション中に決定される。
第2の作業ステップ102において、動力計5a、5b、5c、5dが、トルクMSoll(t)の目標値に従うトルク、またはエンジン速度NSoll(t)の目標値に従うエンジン速度を提供するように、試験台1、特にその動力計5a、5b、5c、5dおよびアクチュエータ6a、6b、6c、6d(いずれも図示せず)がシミュレーションに基づいて制御される。同じことがアクチュエータ6a、6b、6c、6d(図示せず)に当てはまり、これらは目標値FZ_Soll(t)に基づいて力を提供、またはホイールハブ5a、5b、5c、5d(図示せず)および/またはシャフト23a、23b、23c、23d(図示せず)を、目標値ZSoll(t)に従って定義された位置に設定する。
第3の作業ステップ103において、実物試験対象2、特にホイールハブ4a、4b、4c、4d(いずれも図示せず)にトルクを加えることができる実物コンポーネント3を、シミュレートされた車両19が仮想試験トラック20に沿って走行するように動作させる。好ましくは、好ましくは同様にシミュレーションにおいて計算された制動力FB(t)についての目標値および/または車両加速度a(t)についての目標値はこれにより、実物試験対象2の駆動モータ3aおよび/または1つまたは複数のブレーキデバイス3eを制御するために使用される。
第2および第3の作業ステップ102、103は好ましくは同時に実行される。
代替として、制動力FB(t)および/または車両加速度a(t)についての目標値は、試験ドライバによって事前設定することもできる。
第4の作業ステップ104において、エンジン速度NIst(t)またはトルクMIst(t)の実際値が、少なくとも1つのホイールハブ4a、4b、4c、4d(図示せず)の領域において測定される。これにより原則として、図1に示すように、ホイールハブ4a、4b、4c、4dに回転式に固定された要素のうちの1つに対してトルクを測定することができる。
好ましくは、z方向におけるホイールハブ4a、4b、4c、4d(図示せず)に対する力の実際値FZ_Ist(t)またはz方向におけるホイールハブ4a、4b、4c、4d(図示せず)の位置ZIst(t)も、代替として、または加えて測定される。
エンジン速度とトルクのパラメータ対NIst(t)、MIst(t)、および力と位置のパラメータ対ZIst(t)、FZ_Ist(t)から測定されるのは、少なくともシミュレーションにおいて目標値が決定されなかった、したがってまた試験台または電子制御ユニット16によってそれぞれ(いずれも図示せず)事前定義されなかったそれぞれのパラメータである。
好ましくは、シミュレーションパラメータは、自己学習アルゴリズムを使用して試験台1上で記録された測定データ(図示せず)に基づいて、さらなる作業ステップ105において適合される。特に、測定された実際値がこれにより使用される。
さらに好ましくは、方法100は、特にリアルタイムで反復的に実行される。好ましくは、作業ステップ101において走行をシミュレートする間の回数の各増分中、回数の前の増分からの測定された実際値NIst(t)、MIst(t)、ZIst(t)、FZ_Ist(t)が、したがって考慮される。好ましくは、閉制御ループが形成され、目標値と実際値が相互に影響を与え合う。こうすることにより、時間の経過とともに変化するパラメータ、特にエンジン速度、トルク、力および位置が、実物コンポーネントと仮想コンポーネントとの間のインターフェイスにリアルタイムで中継されることを考慮することが可能になる。
上述の例示的な実施形態は、本発明の保護、適用および構成の範囲を限定するように決して意図されない単なる例である。むしろ、前述の説明は、少なくとも1つの例示的な実施形態を実装するためのガイドラインを当業者に提供するものであり、これにより、特に説明されたコンポーネントの機能および構成に関して、特許請求の範囲および同等の特徴の組合せから生じる保護の範囲から逸脱することなく、さまざまな修正を行うことができる。
1 試験台
2 実物試験対象
3a、3b、3c、3d、3e、3f 車両の実物コンポーネント
4a、4b、4c、4d ホイールハブ
5a、5b、5c、5d 負荷機械
6a、6b、6c、6d アクチュエータ
7 車両フレーム
8 シミュレーション手段
9a、9b、9c、9d 仮想ホイール
10 制御手段
11 タイヤモデル
12a、12b、12d、12c、12d タイヤ
13 測定装置
14 車両モデル
15a、15b、15d ホイールリム
16 電子制御ユニット
17 ベース
18a、18b、18c、18d フランジ
19 車両
20 試験トラック
21 固定手段
22a、22b、22c、22d ベアリング
23a、23b、23c、23d シャフト
MSoll(t) 目標トルク値
NSoll(t) 目標エンジン速度値
FZ_Soll(t) z方向における力の目標値
ZSoll(t) z方向における位置の目標値
FB(t) 目標制動力値
a(t) 目標加速度値
NIst(t) 実際のエンジン速度値
MIst(t) 実際のトルク値
ZIst(t) z方向における位置の実際値
FZ_Ist(t) z方向における力の実際値

Claims (16)

  1. 運転動作において実物試験対象を試験するための試験台(1)であって、前記実物試験対象は、ホイールハブ(4a、4b、4c、4d)にトルクを加えることができる車両(19)の少なくとも1つの実物コンポーネント(3a、3b、3c、3d、3e、3f)を有し、
    トルクを伝達するように前記ホイールハブ(4a、4b、4c、4d)に接続されるように構成されている負荷機械(5a、5b、5c、5d)と、
    一方の前記ホイールハブ(4a、4b、4c、4d)と他方の前記ホイールハブ(4a、4b、4c、4d)を支持する車両フレーム(7)との間の相対移動を生成するように構成されているアクチュエータ(6a、6b、6c、6d)と、
    前記運転動作をシミュレートするためのシミュレーション手段(8)であって、ねじれ振動周波数、車両の横および長手方向における振動周波数、タイヤの変形および/またはタイヤの曲率によって特徴付けられる、仮想ホイール(9a、9b、9c、9d)および前記仮想ホイール(9a、9b、9c、9d)のダイナミクスを、前記仮想ホイール(9a、9b、9c、9d)が前記ホイールハブ(4a、4b、4c、4d)上に配置されているかのようにシミュレートするように構成されている、シミュレーション手段と、
    前記試験台(1)上の前記仮想ホイール(9a、9b、9c、9d)のシミュレートされたダイナミクスを考慮して前記実物試験対象を動作させるように構成された制御手段(10)と、
    を含み、
    前記シミュレーション手段(8)は、道路に対する前記車両フレーム(7)の移動をシミュレートするようにさらに構成され、前記制御手段(10)は、前記道路(20)上の前記ホイールハブ(4a、4b、4c、4d)と前記車両フレーム(7)との間の相対移動に前記相対移動が対応するように、前記アクチュエータ(6a、6b、6c、6d)を制御するときに前記車両フレーム(7)のシミュレートされた移動を考慮するようにさらに構成されている、
    試験台(1)。
  2. 前記試験台(1)は、前記ホイールハブ(4a、4b、4c、4d)の移動のみから前記相対移動が生じるように前記実物試験対象を固定するための固定手段を含む、
    請求項1に記載の試験台(1)。
  3. 前記シミュレーション手段(8)は、シミュレーション中に前記仮想ホイール(9a、9b、9c、9d)のタイヤ(12a、12b、12c、12d)の特性を考慮するためにタイヤモデル(11)を含み、前記タイヤモデル(11)は、前記タイヤ(12a、12b、12c、12d)の変化を特徴付ける、
    請求項1に記載の試験台(1)。
  4. 前記シミュレーション手段(8)は、自己学習アルゴリズムを使用して、前記試験台(1)上で記録された測定データに基づいてシミュレーションパラメータを適合させるようにさらに構成されている、
    請求項1に記載の試験台(1)。
  5. 前記アクチュエータ(6a、6b、6c、6d)は垂直方向に作用する、
    請求項1に記載の試験台(1)。
  6. 複数の負荷機械(5a、5b、5c、5d)および/またはアクチュエータ(6a、6b、6c、6d)を有し、前記複数の負荷機械(5a、5b、5c、5d)の数は、前記実物試験対象(2)の実物コンポーネント(3)を介してトルクを加えることができるホイールハブ(4a、4b、4c、4d)の数に対応し、および/または前記アクチュエータ(6a、6b、6c、6d)の数はホイールハブ(4a、4b、4c、4d)の数に対応する、
    請求項1に記載の試験台(1)。
  7. 請求項1から6のいずれか一項に記載の試験台(1)と、前記試験台(1)上に設置され、少なくともホイールハブ(4a、4b、4c、4d)にトルクを加えることができる車両(19)の実物コンポーネント(3a、3b、3c、3d、3e、3f)を含む実物試験対象(2)と、を含む
    測定装置(13)。
  8. 負荷機械(5a、5b、5c、5d)およびアクチュエータ(6a、6b、6c、6d)を含む試験台(1)上でホイールハブ(4a、4b、4c、4d)にトルクを加えることができる車両(19)の実物コンポーネント(3)を有する、特に請求項1から6のいずれか一項に記載の実物試験対象(2)を試験するための方法(100)であって、次の作業ステップ、すなわち、
    ねじれ振動周波数、車両の横および長手方向における振動周波数、タイヤの変形および/またはタイヤの曲率によって特徴付けられる、仮想ホイール(9a、9b、9c、9d)および前記仮想ホイール(9a、9b、9c、9d)のダイナミクス、ならびに実際には物理的に存在しない前記車両の他のコンポーネントをマッピングする車両モデル(14)を介して、仮想試験トラック(20)上での前記車両(19)の走行および道路に対する前記車両フレーム(7)の移動をシミュレートするステップであって、少なくとも前記負荷機械(5a、5b、5c、5d)のトルク(MSoll(t))またはエンジン速度(NSoll(t))についての目標値および前記アクチュエータ(6a、6b、6c、6d)の力(Fz_Soll(t))または位置(ZSoll(t))についての目標値が決定される、シミュレートするステップ(101)と、
    前記それぞれのシミュレートされた目標値(MSoll(t)とNSoll(t)、Fz_Soll(t)とZSoll(t))の関数として、前記負荷機械(5a、5b、5c、5d)を介して前記ホイールハブ(4a、4b、4c、4d)にトルクまたはエンジン速度を、および前記アクチュエータ(6a、6b、6c、6d)を介して前記ホイールハブ(4a、4b、4c、4d)に、特に垂直方向の力または位置を提供するステップ(102)であって、前記道路(20)上の前記ホイールハブ(4a、4b、4c、4d)と前記車両フレーム(7)との間の相対移動に前記相対移動が対応するように、前記アクチュエータ(6a、6b、6c、6d)を制御するときに前記車両フレーム(7)のシミュレートされた移動が考慮される、提供するステップ(102)と、
    前記車両(19)が前記仮想試験トラック(20)に沿って走行するように、前記試験台(1)上で前記実物試験対象(2)を動作させるステップ(103)と、
    前記ホイールハブ(4a、4b、4c、4d)での前記エンジン速度(NIst(t))および/または前記トルク(MIst(t))の実際値を測定する、および/または前記ホイールハブ(4a、4b、4c、4d)の力(Fz_Ist(t))および/または位置(ZIst(t))の実際値を測定するステップであって、少なくともエンジン速度とトルクのパラメータ対(NIst(t)とMIst(t))または力と位置のパラメータ対(ZIst(t)とFz_Ist(t))のうち、目標値が決定されなかったパラメータが、それぞれの場合に測定される、測定するステップ(104)と、
    を含む、
    方法(100)。
  9. 前記車両の走行をシミュレートするステップ(101)中、前記車両モデル(14)を介して制動力(FB(t))および/または車両加速度(a(t))についての目標値がさらに決定され、前記実物試験対象(2)を、これらのそれぞれの目標値に従って動作させる、
    請求項8に記載の方法(100)。
  10. 試験ドライバが、前記実物試験対象(2)を動作させるときに制動力(FB(t))および/または車両加速度(a(t))についての目標値を事前設定し、前記実物試験対象(2)を、これらのそれぞれの目標値に従って動作させる、
    請求項8に記載の方法(100)。
  11. 反復的に実行され、前記走行をシミュレートするステップ(101)の間の回数の各増分中、回数の前の増分からの前記測定された実際値(NIst(t)とMIst(t)、ZIst(t)とFz_Ist(t))が考慮される、
    請求項8に記載の方法(100)。
  12. 次の作業ステップ、すなわち、
    自己学習アルゴリズムを使用して、前記試験台(1)上で記録された測定データに基づいてシミュレーションパラメータを適合させるステップ(105)をさらに含む、
    請求項8に記載の方法(100)。
  13. コンピュータによって実行されると、請求項8に記載の方法のステップを実行するよう前記コンピュータに指示する命令を含むコンピュータプログラム。
  14. 請求項13に記載のコンピュータプログラムが格納されているコンピュータ可読媒体。
  15. 前記タイヤモデル(11)は、アクティブのタイヤの形状および/またはアクティブのタイヤの温度および/またはアクティブのタイヤの摩耗による、前記タイヤ(12a、12b、12c、12d)の変化を特徴付ける、
    請求項3に記載の試験台(1)。
  16. 前記アクチュエータ(6a、6b、6c、6d)は、前記ホイールハブ(4a、4b、4c、4d)の領域上で作用する、
    請求項1に記載の試験台(1)。
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