KR102510173B1 - 추진 토크를 결정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

추진 토크를 결정하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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펠릭스 피스터
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아베엘 리스트 게엠베하
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Abstract

테스트 런에서, 테스트 벤치에서 사용 가능한 부분적으로 낮은 품질 측정된 변수에 기초하여, 토크 생성기의 고 품질 추진 토크를 용이하게 제공하기 위하여, 토크 생성기(D)의 내부 토크(Mi)가 측정되고, 측정된 내부 토크(Mi)에 기초하고, 측정된 내부 토크(Mi), 동적 토크(Mdyn) 및 토크 생성기(D)의 출력 샤프트(8)에서 측정된 샤프트 토크(MW)를 포함하는 모션의 방정식으로부터 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00118
)가 평가되며, 평가된 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00119
)와 측정된 내부 토크(Mi)로부터 추진 토크(MV)가 관계식 MV =
Figure 112017061005240-pct00120
+ Mi에 따라 계산된다고 예상된다.

Description

추진 토크를 결정하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND A DEVICE FOR DETERMINING THE PROPULSION TORQUE}
본 발명은 테스트 벤치에 장착되는, 토크 생성기의 추진 토크를 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
가령, 롤러 테스트 벤치와 같은 자동차용 테스트 벤치, 혹은 엔진 테스트 벤치, 변속기 테스트 벤치 등과 같은 자동차 부품용 테스트 벤치에서, 테스트 대상은 테스트 런(test run)되어서, 개발되고, 특정 문제와 관련하여 테스트된다. 이를 위해, 테스트 런 동안에, 적절한 측정 센서에 의해, 어떤 측정 변수가 검출되고, 대개 실시간으로 평가된다. 테스트 런은 토크 및/또는 속력과 같이, 테스트 대상의 상태의 일시적 진행이고, 이는 작동기나 제어 요소에 의해 테스트 벤치에 대해 설정된다. 게다가, 테스트 대상은 물, 공기, 연료, 윤활유 등과 같은 어떤 매개체 및 제어 커맨드와 같은 정보, 장착된 센서의 측정값, 시뮬레이트된 측정 값 등이 동시에 제공되는 것이 일반적이다. 테스트 대상은 부하 기계(load machine)(종종 다이노 또는 동력계라고 함)에 연결되는데, 이는, 가령 양의 부하 토크나 음의 부하 토크, 또는 속력 값이나 일반적으로 부하 조건과 같은, 부하를 사용하는 테스트 런에 따라 테스트 대상을 적재한다(load). 테스트 런의 설정에 따라, 이러한 부하 또는 이러한 부하 조건에 대해 테스트 대상이 작동된다.
일반적으로, 테스트 대상은 복수의 실제 구성과 복수의 가상 구성의 조합으로 구성되는데, 여기서, 실제 구성은 테스트 벤치상에 실제 구성으로서 장착되는 것이고, 가상 구성은 실시간으로 시뮬레이션 모듈레 제공되어서, 실제 구성을 시뮬레이트하고, 보완한다. 예를 들어, 테스트 벤치 상에서, 실제 내연 기관이 장착되는데, 이는 동력계에 기계적으로 연결된다. 내연 기관과 부하 기계는 가령, 내연 기관의 스로틀 밸브를 조절함에 의해, 부하 기계의 설정값 토크나 설정값 속력을 설정함에 의해, 테스트 런에 따라 제어되고, 이는 테스트 대상이나 부하의 상태를 야기한다. 현실적인 테스트 런을 얻기 위하여, 또는 다른 이유로, 테스트 벤치상에 없는 테스트 대상의 구성, 가령, 기어 박스, 구동 트레인, 타이어, 테스트 대상의 환경과의 상호 작용(타이어-로드 접촉과 같은)등은 적절한 시뮬레이션 모델("가상 구성")에 의해 시뮬레이트된다. 이들 다양한 실제 구성과 가상 구성 사이의 인터페이스에서, 다양한 물리적 변수, 가령, 속력과 토크는 바뀔수 있다. 그러므로, 테스트 대상의 컨피규레이션에 따라, 다양한 속력 및 토크가 요구되고, 이는 테스트 런에 제공되어야 한다.
테스트 벤치에서, 대개 토크 생성기는 다른 구성들을 구동하기 위해, 혹은 그 구성들의 상태를 변경하기 위해 (가령, 그 구성들을 가속하기 위해) 토크를 생성한다. 자동차에서, 토크 생성기는 내연 기관의 구성이거나 가령 전기 스타터 생성기의 구성이다. 전기 이동성의 분야에서, 토크 생성기는 전기 모터의 구성이다. 하이브리드 자동차의 경우에서, 토크 생성기는 내연 기관과 전기 모터의 조합물일 수도 있는데, 생성된 토크는 양, 음 또는 심지어 제로일 수도 있다. 이러한 토크 생성기는 "내부 토크"라고하는 토크를 생성한다.
내연 기관의 경우에, 실린더 내의 연소에 의해, 열역학적으로 유도된 토크 때문에, 내부 토크가 생성된다. 연소 때문에, 주기적 토크 진동이 형성되는데, 이는 내연 기관에 있어서 전형적이다. 그러나, 내연 기관의 열역학적으로 유도된 내부 토크는 직접적으로 측정될 수 없고, 대신에, 다른 측정 변수로부터 평가되거나, 지시 측정 기술에 의해 결정될 수 있다. 평가는 가령, S. Jakubek 등의 "Schades des inneren Drehmoments von Verbrennungsmotoren durch parameterbasierte Kalmanfilterung", Automatisierungstechnik, 57 (2009) 8, pages 395-402에서 기술되는데, 이러한 경우에, 내부 토크는 추진 토크와 동일하게 설정된다. 지시 측정 기술에서, 잘 알려진 바와 같이, 내연 기관의 열역학적 특징 변수(변수를 지시함), 특히 내연 기관의 실린더 내의 내부 압력이 검출되고, 크랭크 축에 걸쳐 분석되거나(또는 시간에 걸쳐 등가적으로) 작업 사이클이나 다른 메카니즘의 기간에 걸쳐 평균화시키는 것이다. 그리고 나서, 지시 변수를 통해, 공지된 방법에 의해, 내연 기관의 열역학적으로 유도된 내부 토크가 계산될 수 있다. 크랭크 각도와 동기화하거나, 작업 사이클(4-스트록 엔진의 경우, 가령, 두 번 로테이션)에 걸쳐서, 또는 다른 필터링이나 메카니즘을 통한 평균화 또는 다른 프로세싱에 의해, 필요하면 이것이 발생한다. 이들 지시 변수는 내연 기관의 엔진 제어 유닛에게 부분적으로도 알려지거나, 엔진 제어 유닛에서 결정되고, 그리고 나서, 엔진 제어 유닛으로부터 리딩(read)될 수 있고, 가능하면, 선택적으로 실시간일 수 있는 방식으로 제공된다.
전기 모터의 경우에, 내부 토크는 전기적으로 지시된 토크인데, 이는 회전자와 고정자 사이에서 활성화되며, 소위 에어 갭 토크라고 한다. 이러한 에어 갭 토크는 이미 알려진 바와 같이, 전기 모터의 전류와 전압의 측정치로부터 계산될 수 있다. 그러나, 에어 갭 토크는 구체적으로 시판되는 지시 측정 기술에 의해서도 측정될 수 있다. 동일한 방식으로, 에어 갭 토크는 전기모터 제어 유닛으로부터, 전기 모터의 내부 토크로서, 리딩(read)될 수도 있다.
테스트 런 동안에, 실제 구성의 샤르트 출력에 대해 정상적이고 일반적으로 측정가능한 샤프트 토크도 사용된다. 이러한 샤프트 토크는 공지된 방법으로 적절한 측정 센서에 의해 테스트 벤치 상에서 검출될 수 있고, 또는 동력계 및/또는 테스트 벤치에 장착된 알려진 펜줄럼 서포트(pendulum support)의 전기 토크로부터 평가될 수 있다. 토크 이상으로, 일반적으로 테스트 벤치 상의 회전 각도도 측정된다.
테스트 런 동안에, 테스트 대상의 가상 구성의 특히 자극에 대하여, 추진 토크는 그러나 자주 관심이 있다. 이것이 토크 생성기가 질량 관성 존재의 상태(가속, 브레이킹)를 변경시키고, 부하를 구동하기 위해 제공하는 토크이다.
그러나, 내부 토크와 샤프트 토크 이외에, 가령, 어떤 이차 장치(가령, 냉각수 펌프, 컨디셔닝 컴프레셔, 오일 펌프, 스타터 엔진/발전기 등)에 의해 생성된 토크와 같은 추가적인 토크, 마찰 토크 또는 내연 기관의 진동에 의해 야기된 손실이 테스트 대상의 실제 구성(가령, 내연 기관의 크랭크 샤프트 또는 전기 모터의 엔진 샤프트)의 질량 관성에 영향을 준다. 그러므로, 테스트 벤치상에서 검출될 수 있는 샤프트 토크는 일반적으로, 관심 있는 토크 생성기의 추진 토크에 대응되지 않는다. 이러한 추가적인 토크는 검출 가능하더라도, 쉽지 않아서, 측정된 샤프트 토크로부터 종종 고품질 추진 토크가 계산에 의해 추론될 수 없는데, 이는 테스트 대상의 가상 구성의 시뮬레이션에 사용될 수 있다.
이는, 많은 테스트 대상 구성(실제 및 가상 구성의 조합) 때문에, 가령, 토크 생성기의 출력 샤프트 상에서 이중 질량 플라이휠과 같은 회전 댐퍼가 실제로 배치되거나 커플링 플레이가 존재할 때, 샤프트 토크에 대한 측정 신호가 매우 잡음이 많다. 동일한 방법으로, 샤프트 토크에 대한 측정 신호는, 일시적으로 및/또는 측정 범위에서 충분히 자주 분석되지 않는다. 이를 제외하고, 샤프트 토크는 모든 테스트 벤치 구성에서 측정에 의해 검출되지 않아서, 샤프트 토크 또한 항상 사용가능한 것은 아니다. 이러한 경우에, 동력계 또는 벤딩 빔(bending beam)의 토크는 사용가능하고 사용될 수 있는데, 여기서, 이러한 토크는 샤프트 토크를 근사화할 수 있을 뿐이다.
유사한 문제가 회전 각도, 각 속도 및 각 가속도의 측정 신호에서 발생할 수 있고, 이는 시간 또는 측정 범위에서 충분히 분석되지 않을 수도 있다.
게다가, 테스트 벤치 상에서, 보조 장치가 전체적으로 또는 부분적으로 실제 존재하지 않는다는 문제가 종종 발생한다. 그러므로, 벤치 상에서 검출된 토크(샤프트 토크, 지시 토크 등)는 관심 있는 추진 토크가 아닐 것이고, 이는 가령, 자동차 시뮬레이션 환경에서 가상 자동차의 일부인 내연 기관의 시뮬레이션에 사용될 것이다.
이전 설명에 기초하면, 측정 가능한 토크들, 열역학적 및/또는 전기적이든, "내부 토크"라고 지시된 것의 합은 추진 토크로서 사용될 수 없다는 것을 알 수 있다. 게다가, 테스트 벤치 상에서, 모든 실린더가 항상 실제로 존재하는 것도 아니며(가령, 하나의 실린더 테스트 엔진의 경우), 모든 실린더가 지시 변수(indicating variable)를 검출하기 위한 지시 측정 기술로 지시되는 것도 아니다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 테스트 벤치 상에서 사용 가능한 부분적으로 낮은 품질 측정 변수를 가진 방법 및 장치를 제공하는 것이고, 이는 토크 생성기의 고 품질 추진 토크를 용이하게 제공하는 것인다.
이러한 목적은, 토크 생성기의 내부 토크가 측정되고, 측정된 내부 토크에 기초하고, 측정된 내부 토크, 동적 토크 및 토크 생성기의 출력 샤프트에서 측정된 샤프트 토크를 가진 모션의 방정식으로부터 교정 토크가 평가되며, 평가된 교정 토크와 측정된 내부 토크로부터 추진 토크가 계산된다는 사실에 의해 달성된다. 토크 생성기의 내부 토크의 측정으로, 고 품질 측정 변수가 획득되고, 이는 중간 단계로서, 샤프트 토크의 낮은 품질 측정 변수 (및/또는 선택적으로, 펜줄럼 서포트의 토크 및/또는 동력계의 전기 토크) 및/또는 회전 각도로부터, 교정 토크를 평가할 수 있게 하고, 두 번째 단계로서, 검색된 추진 토크를 계산할 수 있도록 한다. 평가를 통해, 낮은 품질 측정 변수의 영향을 줄이고, 교정 토크의 우수한 평가를 획득할 수 있는데, 왜냐하면, 교정 토크는 시간에 의존하지 않거나, 매우 느린 방법으로 수행하거나, 교정 토크의 모델이 온라인에서 구축되고 지속적으로 교정되기 때문이다. 이는 정성적으로 우수한 추진 토크로 이어지고, 이는 추가 구성에서 사용될 수 있는, 특히 테스트 런이나 가상 구성에서 사용될 수 있다. 용어 "정성적으로 우수한"이란 계산된 추진 토크에 시간(각도 적으로)과 값 모두에 대해 충분한 분해능이 제공되고, 교란 신호(가령, 측정 잡음)에 의해 오버레이되지 않는다는 것을 의미한다.
그러나, 교정 토크를 통한 이러한 절차는, 토크 생성기에 대한 영향을 고려할 수 있는데, 이러한 소스는 테스트 벤치에 실제로 존재하지 않는다. 가령, 토크 생성기의 질량 관성에 토크로서 영향을 주는 보조 장치를 고려할 수 있지만, 이는 테스트 벤치상에 존재하지 않는다. 동일한 방법으로, 마찰에 의한 손실과 같은 토크 생성기에서의 전형적인 손실을 고려할 수도 있다. 효과적으로 존재하는 것과 관련하여, 다른 마찰 손실(가령, 또 다른 윤활제를 통해)이 있는, 테스트 벤치 상에 장착된 토크 생성기도 고려될 수 있다.
모션의 방정식이 가령, 결정된 시간의 주기에 걸쳐 평균화되고, 평균값이 평가된 교정 토크로 사용된다면, 샤프트 토크 및/또는 회전 각도의 측정 신호의 교란이 평균화되어서, 교정 토크의 평가치에 대한 이들의 영향은 매우 감소될 것이다.
각 속도로부터교정 토크의 의존성을 모델링하기 위하여, 기본 교정 토크 및 각 속도에 의존하는 적어도 하나의 항로부터 교정 토크를 형성하는 것이 바람직하며, 여기서, 기본 교정 토크 및 파라미터는 모션의 방정식의 적어도 더블 평균화(double averaging: 적어도 2회의 평균 연산)에 의해 형성된다. 그러므로, 교정 토크의 평가의 정확성은 증가될 수 있다.
교정 토크의 모델이 생성된다면, 교정 토크의 특징 맵이 가령, 각 속도에 걸쳐 생성된다는 점에서 바람직하다. 이러한 모델은 전류 측정치에 의해 계속적으로 교정(또는 트레이닝)될 수 있다. 이러한 모델로, 검색된 추진 토크는 이하의 간단하고 빠른 방법으로, 심지어 교정 토크의 실시간 평가도 필요 없이, 결정될 수 있다.
추가적으로 바람직한 실시예에서, 교정 토크는 상태 관측기에 의해 평가될 수 있다. 상태 관측기는 평가에 대한 특정한 영향의 용이한 가중화 및 경계 조건과 이동 통합(movement integrals)도 고려한다.
이를 위해, 평가된 회전 각도, 또는 그 시간적 미분치를 가진 모션의 방정식을 바람직하게 제공할 수 있어서, 평가된 교정 토크를 라이트하고 목표 함수를 설정하며, 이로 부터, 평가된 교정 토크는 목표 함수의 최적화로부터 결정될 수 있다. 이는 교정 토크의 매우 우수한 평가를 제공한다. 교정 토크에 대한 평가값을 가진 모션의 방정식으로부터 회전 각도의 평가값이 반복적으로 계산된다면, 이 방법은 간단하고, 따라서, 목표 함수의 최적화를 통해, 교정 토크에 대한 새로운 평가값이 계산되는데, 처음에, 교정 토크의 초기값이 정의되고, 정의된 중단 기준이 달성되는 한, 반복이 실행된다.
교정 토크의 평가에서의 기본 측정 변수의 품질도 고려하기 위하여, 목표 함수는 가중 인자를 포함할 수 있는데, 이는 칼만 필터에 의해 계산된다. 그러므로, 평가의 품질은 더욱 개선될 수 있다.
조건 또는 상태 관측기를 기초로 결정된 교정 토크로부터, 가령, 신경 회로망과 같은 교정 토크에 대한 수학적 모델을 트레이닝할 수 있고, 이는 교정 토크의 전류 평가를 근거로, 교정될 수 있다. 이러한 모델로, 검색된 추진 토크는 이하의 간단하고 빠른 방법으로, 심지어 교정 토크의 평가 없이 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 특히 바람직한 방법으로, 테스트 벤치 상의 테스트 대상에 대한 테스트 런에서 사용되는데, 테스트 대상은 실제 구성 및 적어도 하나의 시뮬레이트된 가상 구성으로서 토크 생성기를 포함하고, 테스트 대상의 가상 구성은 테스트 대상의 실제 구성을 보완하고, 가상 구성의 시뮬레이션은 계산된 추진 토크를 프로세스한다. 이러한 방법으로, 테스트 런에서의 시뮬레이션은 추진 토크의 고 품질 변수는 물론 교정 토크의 고 품질 변수가 제공될 수 있는데, 여기서, 또한, 좀 더 정확한 시뮬레이션이 활성화된다. 또한, 이는 개개의 경우에서 토크 생성기의 부분적 구성이 실제인지 가상인지와 관계없이, 이하의 시뮬레이션 유닛에 대한 인터페이스가 동일하게 유지할 수 있도록 한다.
토크 생성기가 가령, n-실린더 내연 기관을 포함한다면, 이는 가령, n-실린더 엔진의 추진 토크가 내부 토크로부터 계산되고, 내연 기관의 적어도 하나의 실린더에서 측정될 수 있다. 이하의 시뮬레이션 유닛은, 이러한 내연 기관이 테스트 벤치상에 장착됨에도 불구하고, 항상 n-실린더 내연 기관으로 본다.
상기 목적은, 토크 생성기의 내부 토크를 측정하기 위해 제공되는 지시 측정 시스템이 테스트 벤치 상에 배치되고, 교정 토크 계산 유닛과 추진 토크 계산 유닛이 제공되는데, 교정 토크 계산 유닛은, 측정된 내부 토크를 기초로 하여, 측정된 내부 토크, 동적 토크 및 토크 생성기의 구동 샤프트에 대해 측정된 샤프트 토크를 가진 모션의 방정식으로부터 교정 토크를 평가하기 위해 제공되고, 추진 토크 계산 유닛은, 평가된 교정 토크와 측정된 내부 토크로부터, 관계식 MV =
Figure 112017061005240-pct00001
+ Mi에 따라 추진 토크를 계산한다는 점에서 본 발명에 따른 상기 언급된 장치에 의해 획득된다. MV는 추진 토크를 나타내며,
Figure 112017061005240-pct00002
는 평가된 교정 토크를 나타내고, Mi는 측정된 내부 토크를 나타낸다.
본 발명의 변형예에서, 토크 생성기는 테스트 벤치 상에 n-실린더 내연 기관을 포함하고, 적어도 하나의 실린더 상에 지시 측정 시스템이 위치된다.
추가적인 변형예에서, 토크 생성기는 n-실린더 내연 기관을 포함하고, n-실린더 내연 기관의 적어도 하나의 실린더가 테스트 벤치 상에 장착된다.
본 발명은 도 1 내지 2를 참조하여 이하에서 설명되는데, 이는 예시로서, 개략적이고 비제한적인 방식으로 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸다. 특히,
도 1은 테스트 벤치 상의 전형적인 테스트 대상 구성이고,
도 2는 추진 토크를 결정하기 위한 본 발명에 따른 조립체이다.
도 1에서, 테스트 벤치(2) 상의 예시적인 테스트 벤치 구성(1)이 도시된다. 테스트 대상의 실제 구성으로서의 테스트 벤치(2) 상에, 실제 내연 기관(3)과 실제 전기 모터(4)를 가진 하이브리드 변속기가 장착된다. 이러한 경우에 "실제"는 이들 실제 구성이 물리적으로 존재하는 하드웨어라는 것을 의미한다. 내연 기관(3)과 전기 모터(4)는, 클러치(7)를 가진 연결 샤프트(6)에 의해 서로 기계적으로 연결된다. 하이브리드 변속기의 출력 샤프트(8)는 샤프트 토크(MW)에 영향을 준다. 출력 샤프트(8)는 토크 생성기(D)로부터 추진 토크(MV)를 받는다. 부하 기계(5)(동력계)는 동력계 샤프트(9)와 클러치(10)를 통해 출력 샤프트(8)와 기계적으로 연결된다. 부하 기계(5)는, 실행될 테스트 런의 설정에 따라, 샤프트 토크(MW)에도 영향을 주는 부하 토크(MD)를 생성한다.
테스트 벤치 제어 유닛(11)에서, 실행될 테스트 런이 실행된다. 이를 위해, 테스트 벤치 제어 유닛(11)에서, 시뮬레이션 모델(12)(이는 다양한 개개의 상호작용하는 부분적 모델로 구성될 수 있음)이 실행되는데, 이는 테스트 대상의 가상 구성을 시뮬레이트한다. 이러한 경우, 가상 구성은 가령, 기어 박스, 차동 기어, 클러치, 가상 내연 기관의 질량 관성, 배터리, 타이어, 자동차, 자동차의 환경, 자동차와 환경의 상호 작용 등일 수 있다. 실제 구성과 가상 구성의 조합이 테스트 대상에 추가된다. 테스트 런에 의존하여, 임의의 테스트 대상 컨피규레이션(실제 구성 및 가상 구성) 및 테스트 벤치 컨피규레이션이 사용될 수 있다는 것은 명백하다. 예를 들어, 실제 4-휠-구동 변속기의 경우에, 4개의 부하 기계(5), 변속기의 각각의 사이드 샤프트가 각각 제공될 수 있다. 그러나, 본 발명은 테스트 대상의 구체적인 컨피규레이션 및 테스트 벤치의 컨피규레이션을 다루지 않는다.
테스트 벤치 제어 유닛(11)은 미리 정한 테스트 런에 따라, 테스트 벤치 구성 및 테스트 대상에 대한 제어 변수(Sn)를 결정하고, 도 1에 도시된 바와 같이, 특히 테스트 대상 컨피규레이션의 실제 구성과 부하 기계(5)가 테스트 벤치(2) 상에서 제어된다. 테스트 벤치 제어 유닛(11)은, 테스트 벤치로부터 또는 테스트 대상의 실제 구성으로부터 다양한 측정 변수를 캡쳐할 수 있는데, 이는, 가령, 내연 기관(3)의 속력(nV), 전기 모터(4)의 속력(nE) 및 부하 기계(5)의 속력(nD), 회전 각도(
Figure 112017061005240-pct00003
)는 물론 출력 샤프트(8) 상의 활성 샤프트 토크(MW)이고, 적절한 토크 센서가 장착되면, 대안적으로 부하 토크(MD) 또는 펜줄럼 서포트에 의해 결정된 토크이다.
관심 있는 추진 토크(MV)를 결정하기 위해, 고 품질 검출된 샤프트 토크(MW)를 가정하는 것이 가능하지 않은데, 왜냐하면, 이러한 고 품질 측정값은 이전에 언급된 바와 같이, 일반적으로 없기 때문이다. 완전히 반대로, 샤프트 토크(MW) 및/또는 회전 각도(
Figure 112017061005240-pct00004
)가 저 품질 측정 신호로 존재하는 것, 즉, 낮은 일시적 또는 값 레졸루션 및/또는 잡음 있는 신호를 가진 것으로 가정되어야 한다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 토크 생성기(D)의 내부 토크(Mi)(도 1에 도시됨)가 사용된다. 이는 도 2를 참조하여 설명된다.
도 2에서, 토크 생성기(D1)으로서 n-실린더 내연 기관(3)이 테스트 벤치(1) 상에 배치된다. 본 예시에서 내연 기관(3)은 4-실린더 엔진이다. 각각의 실린더(Z1...Zn) 상에 지시 측정 시스템(MS1...MSn)이 배치된다. 지시 측정 시스템(MS)은, 특히, 시간에 걸쳐 내부 압력의 변화 또는 등가적으로 크랭크 각도에 의존하는 내부 압력의 변화로서의 실린더(Z1...Zn) 내의 연소의 열역학적 변수를 검출하는 것으로 알려져 있고, 이는 내연 기관(3)의 내부 토크(MiT)가 합산 토크로서 얻어진다. 검출된 지시 측정 변수(I1...In)는 테스트 벤치 제어 유닛(11)으로 전송된다. 지시 변수(I1...In)는 내연 기관(3)의 내부 토크(MiT)을 이미 나타낼 수 있다. 대안적으로, 내부 토크(MiT)는 테스트 벤치 제어 유닛(11) 내의 지시 변수(I1...In)로부터 계산될 수도 있다. 추가적인 대안예로서, 내연 기관(3)의 내부 토크(MiT)는 도 2에 도시된 바와 같이, 충분한 속력과 정확도를 가지고 수행될 수 있다면, 엔진 제어 장치(ECU)에 의해 테스트 벤치 제어 유닛(11)으로 제공될 수도 있다.
토크 생성기(D2)로서 전기 모터(4)의 경우에, 지시 변수(I1...In)는 가령, 전기 모터 전류 및 전기 모터 전압을 포함할 수 있는데, 이는 지시 측정 시스템(MS)에 의해 걸출되고, 그리고 나서, 전기 모터(4)의 내부 토크(MiE)로 변환될 수 있다(에어 갭 토크).
예를 들어 도 1에서 도시된 바와 같이, 다양하고 상호연결된 토크 생성기(D1, D2)가 존재한다면, 개개의 토크 생성기(D1, D2)의 개개의 내부 토크(MiT, MiE)가 내부 토크(Mi)를 형성하기 위해 교정 부호(sign)과 함께 추가된다. 그러므로, 토크 생성기(D)의 내부 토크(Mi)는 일반적으로,
Figure 112017061005240-pct00005
을 가진
Figure 112017061005240-pct00006
로 획득된다. 테스트 벤치 제어 유닛(11)에서, 개개의 토크 생성기(D1, D2)의 모든 인덱스된 토크의 합은, 테스트 벤치(2)상의 토크 생성기(D)의 내부 토크(Mi)인 것으로 실시간으로 알려진다. 그러므로, 이하에서는, 일반화된 토크 생성기(D)가 언급되는데, 이는 복수의 개개의 토크 생성기(D1, D2)로 구성될 수 있다.
토크 생성기(D)의 질량 관성에서, 추가적인 토크도 영향을 주어서, 이는 내부 토크(Mi)에 기초하여, 토크 생성기(D)에 의해 제공된 추진 토크(MV)에 영향을 주고, 교정 토크(Mcor)에 합산된다. 일반적으로 이들 추가적인 토크는 토크 생성기(D)의 추진 토크(MV)의 감소를 초래한다. 마찰 토크(Mfric)가 일반적인데, 이는 가령, 내연 기관(3)이나 전기 모터(4) 내의 마찰 효과를 검출한다. 교정 토크(Mcor)는 추가적인 토크로 구성될 수도 있는데, 이는 토크 생성기(D)의 질량 관성에 영향을 준다. 예를 들어, 크랭크 샤프트나 엔진 샤프트에 연결된 m 개의 이차 조립체에 의해 야기된 토크(Mauxm)가 고려될 수 있다. 이러한 이차 조립체는 가령, 워터 펌프, 오일 펌프, 컨디셔너 컴프레서, 스타터-엔진/발전기 등일 수 있다. 그리고 나서, 교정 토크(Mcor)는 다음과 같이 획득될 것인데, 이는
Figure 112017061005240-pct00007
이고, 여기서, 토크는 명백하게 대수적으로 도입된다(그리고, 따라서 이들의 적절한 부호). 추진 토크(MV)를 결정하는데 교정 토크(Mcor)를 고려하기 위하여, 테스트 벤치 제어 유닛(11)에서, 교정 토크 계산 유닛(14)이 제공되는데, 여기서, 교정 토크(Mcor)가 계산된다.
일반화된 토크 생성기(D)의 추진 토크(MV)를 위해, 간단화된 정의식 때문에, MV = Mi + Mcor이 유지되어야 하는데, 여기서 토크는 대수적 변수이므로 이들의 교정 부호가 제공되어야 한다.
동일한 방법으로, Mdyn = MV + MW의 형태인 모션의 오일러 방정식(토크 평형)이 고려되어야 한다. 동적 토크(Mdyn)는 가장 간단한 경우에 주지의 사실로서
Figure 112017061005240-pct00008
에서 획득되는데, 여기서, J는 내연 기관(3)의 크랭크 샤프트에 또는 전기 모터(4)의 샤프트에 영향을 주는 관성의 질량 모멘티이고,
Figure 112017061005240-pct00009
는 각 가속도이다. 관성의 질량 모멘트(J)가 회전 각도(
Figure 112017061005240-pct00010
), 전형적으로 크랭크 샤프트에 대해 의존할 수 있기 때문에,
Figure 112017061005240-pct00011
이다. 동일한 방법으로, 동적 토크(Mdyn)는 일반화된 각 가속도(
Figure 112017061005240-pct00012
) 뿐만 아니라 다른 추가적인 동적 토크, 특히
Figure 112017061005240-pct00013
의 형태인 원심 토크도 고려할 수 있고, 이는 내연 기관(3)에 일반적인데, 왜냐하면, 관성의 질량 모멘트(J)가 크랭크 샤프트위 외전에 따라 변하기 때문이다. 그리고 나서, 동적 토크(Mdyn)는 다음과 같이
Figure 112017061005240-pct00014
될 수 있다. 동일한 방법으로, 동적 토크(Mdyn)는 가령, 클러치(7)가 내연 기관(3)과 전기 모터(4) 사이에서 개방되거나 폐쇄될 때, 관성의 질량 모멘트가 가변한다는 사실도 고려될 수 있다. 그리고 나서, 모션의 방정식은 다음
Figure 112017061005240-pct00015
과 같다.
사각 괄호에서, 원심 토크의 선택적인 항이 상기 언급된 바와 같이 제공된다.
회전 각도(
Figure 112017061005240-pct00016
), 각 속도(
Figure 112017061005240-pct00017
) 또는 각 가속도(
Figure 112017061005240-pct00018
)가 측정될 수 있고, 또는 검출된 속도 n(V,E)로부터 파생될 수 있다.
이로부터, 요청된 추진 토크(MV)가 샤프트 토크(MW)를 측정함에 의해, 모션의 방정식으로부터 직접 파생될 수 있다. 그러나, 문제는, 빈번하게 잡음이 있고, 낮은 시간 및 값 분해능을 가진, 샤프트 토크(MW)의 측정된 값의 매우 낮은 품질이다. 게다가, 직접 측정되지 않고, 각 속도(
Figure 112017061005240-pct00019
)의 시간 미분에 의해 얻어지거나, 회전 각도(
Figure 112017061005240-pct00020
)의 이차 시간 미분을 통해 얻은 각 가속도(
Figure 112017061005240-pct00021
)는 극도로 잡음이 있다. 그러므로, 직접 얻은 추진 토크(MV)는 가령, 시뮬레이션에서의 사용에서 거의 무용할 것이고, 또는 (가령, 필터링에 의해) 대응되게 프로세스되어야 하는데, 이는 정보의 손실을 야기한다.
이러한 문제를 피하기 위해, 본 발명에 따르면, 또 다른 경로를 따르는데, 이로 인해, 알려진 내부 토크(Mi)는 고 품질이고, 고 주파수 분해능을 종종 가지며, 거의 데드 타임이 없으며, 잡음 있는 샤프트 토크(MW)와 잡음 있는 가속도 신호(
Figure 112017061005240-pct00022
)로 부터, 교정 토크(Mcor)의 고 품질 평가가 우선 결정된다. 추진 토크의 상기 정의 MV = Mi + Mcor로 부터, 고 품질(즉, 무잡음 및 고주파수) 추진 토크(MV)가 그리고 나서 결정된다. 테스트 벤치 제어 유닛(11)에서, 추진 토크 계산 유닛(13)이 이를 위해 제공되고, 이는 괄년 추진 토크(MV)를 계산하고, 이를 테스트 벤치(1)의 다른 구성에 제공하며, 특히, 테스트 대상의 가상 구성의 시뮬레이션 모델(12)에 의한 시뮬레이션에 제공한다. 측정치로부터 직접 계산되는 내부 토크(Mi)는 추가적인 측정 변수를 제공하는데, 이는 두 변수, 즉, 교정 토크(Mcor) 및 추진 토크(MV)를 결정하게 한다.
명백하게도, 교정 토크 계산 유닛(14)과 추진 토크 계산 유닛(13)은 독립적인 하드웨어로 제공될 수 있고, 단일 하드웨어 내에 통합될 수 있고, 테스트 벤치 제어 유닛(11) 내의 소프트웨어 모듈로 제공될 수도 있다.
교정 토크(Mcor)의 결정은, 본 발명에 따라, 고 품질 내부 토크(Mi)와 샤프트 토크(MW)에 대한 낮은 품질 측정값 및/또는 회전 각도(
Figure 112017061005240-pct00023
)에 기초한다. 평가는 바람직한 실시예에 의해 이하의 예에서 나타난 바와 같이, 다양한 방법으로 제공될 수 있다.
상기 모션의 방정식으로부터, 교정 토크(Mcor)는 관계식 Mcor = Mdyn - Mi - MW로부터 계산될 수 있다. 이러한 경우에, 교정 토크(Mcor)가 정상적으로 매우 천천히 가변하는 상황이 사용된다. 그러므로, 교정 토크(Mcor)는 특정 기간에서 준-정적 변수로 간주될 수 있어서, Mcor =
Figure 112017061005240-pct00024
= 상수이고, 평균 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00025
)가 교정 토크의 평가치(
Figure 112017061005240-pct00026
)이다. 예를 들어, 마찰 토크(Mfric)는 온도, 공기 습도, 연식 등과 같은 파라미터에 의존하지만, 이들 파라미터는 시간에 따라 매우 천천히 가변한다. 이차 조립체는 시간 독립적인 토크(Mauxm)를 정상적으로 야기한다. 이는, (원하는 실시간 계산에 대해) 비교적 긴 시간 주기에 걸쳐 평균화된 교정 토크(Mcor)를 평가할 수 있도록 한다. 이러한 시간적 평균화에 의해, 샤프트 토크(MW)와 동적 토크(Mdyn)에서의 불규칙성(가령, 회전 각도(
Figure 112017061005240-pct00027
)의 잡음 있는 측정치 때문)도 평균화되고, 이러한 불규칙성의 영향이 감소된다. 가령, 평균화가 4-실린더 내연 기관의 작업 사이클에 걸쳐 이루어진다면, 모션의 방정식으로부터 뒤따라서,
Figure 112017061005240-pct00028
이로부터, 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00029
)가 평균 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00030
)로 평가될 수 있다. 사각 괄호에서, 원심성 토크의 선택적 항이 상기 언급된 바와 같이 제공된다. 평균 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00031
)를 평가하는데 충분하고, 가령, 다음 사이클이나 복수의 다음 사이클들에 대해서도 동일하게 유지된다. 대안적으로, 평균 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00032
)에 대해, 다양한 각 속도에 대한 모델이 고려될 수 있는데, 이는 연속적으로 평가되고 교정된다. 동일한 방법으로, 평균 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00033
)는 시프팅 평균 값의 형태로, 연속적으로 계산될 수 있다. 작업 사이클 대신에, 평균화가 임의의 다른 주기(시간 또는 각도)에 걸쳐 제공될 수도 있다.
적분
Figure 112017061005240-pct00034
은 지시 측정 기술에서 지시된 평균 유효 압력(IMEP)으로서 표시된 변수와 동일하게 설정될 수 있는데, 이는 지시 측정에 의해 직접 정상적으로 제공되거나, 엔진 제어 ECU에서 제공되는 변수이다.
일반적으로, 교정 토크(Mcor)의 모델은 시간에 의존하지 않거나, 매우 느린 방식으로만 시간에 의존한다. 그러나, 교정 토크(Mcor)는
Figure 112017061005240-pct00035
의 형태로, 각 속도(
Figure 112017061005240-pct00036
)에 의존한다. 또한, 이러한 경우에, 만일, 평가된 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00037
)가 기본 교정 토크(Mcor , 0)와 각 속도(
Figure 112017061005240-pct00038
)에 의존하는 항
Figure 112017061005240-pct00039
의 합으로 기재되어서,
Figure 112017061005240-pct00040
라면, 교정 토크(Mcor)는 모션의 방정식으로부터 용이하게 평가될 수 있다. 항 Mcor , 0 및 파라미터(κ)는 오직 시간에 걸쳐 매우 천천히 가변한다. 모션의 방정식으로붜, 이는 다시
Figure 112017061005240-pct00041
을 따르고, 이에 의해, Mcor , 0 및 파라미터(κ)는 계산될 수 있다. 이를 위해, 적분 한계 θ 또는 각 속도(
Figure 112017061005240-pct00042
)는 가변될 수 있는데, 두 변수를 계산하기 위해 적어도 두 베리에이션이 필요하다.
모션의 방정식의 상기 언급된 평균화로, 추진 토크(MV)를 계산하는데 사용될 수 있는 각 속도(
Figure 112017061005240-pct00043
)에 의존하는 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00044
)에 대한 특징 맵(모델)을 평가할 수 있다는 것은 매우 명백하다.
이러한 방법으로, 명백하게도, 평가된 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00045
)가 추가적 또는 다른 항으로 완성된다는 점에서, 교정 토크(Mcor)의 다른 의존성이 고려될 수 있다. 상기 선형 관계식
Figure 112017061005240-pct00046
대신에, 연속적으로 온라인으로 교정될 수 있는 크랭크 각도(
Figure 112017061005240-pct00047
) 및/또는 각 속도(
Figure 112017061005240-pct00048
) 또는 심지어 각 가속도(
Figure 112017061005240-pct00049
)의 함수로서, 교정 토크(Mcor)에 대한, 온라인, 좀 더 복잡한 특히 비 선형 모델을 결정할 수 있다.
명백하게도, 알려진 변수(Mdyn, Mi, MW)로부터, 크랭크 각도(
Figure 112017061005240-pct00050
) 및/또는 각 속도(
Figure 112017061005240-pct00051
)의 함수인 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00052
) 또는 속력(n)을 평가하기 위한 수학적 모델이 가령, 신경 망의 형태로 트레이닝 될 수 있다. 평가된 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00053
)의 물리적 모델의 파라미터는 가령, 파라미터 평가의 알려진 방법으로 측정된 변수의 함수로 결정될 수도 있다.
교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00054
)의 평가값은 또한, 본 발명에 따른 상태 관측기에 의해 알려진 내부 토크(Mi)로부터 평가될 수 있다. 일반 절차는 다시
Figure 112017061005240-pct00055
의 형태의 모션의 상기 언급된 방정식에 다시 기초한다.
평가값이 "^"으로 표시되면, 모션의 방정식은 다음의 형태
Figure 112017061005240-pct00056
로 기재될 수 있다.
이를 위해, 임의의 목표 함수(Z)는 평가된 회전 각도(
Figure 112017061005240-pct00057
) 또는 그 시간적 미분치(
Figure 112017061005240-pct00058
,
Figure 112017061005240-pct00059
) 및 평가된 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00060
)의 함수로 정의되고, 이는 최소화되어서, Z -> min.
목표 함수(Z)로서, 적분 형태
Figure 112017061005240-pct00061
또는 적분 형태
Figure 112017061005240-pct00062
가 사용되는데, "m"은 가중 인자(
Figure 112017061005240-pct00063
)를 가진 측정된 변수를 나타낸다.
가중 인자(
Figure 112017061005240-pct00064
)는 수동으로 정의되거나, 알려진 수학적 방법으로 정의될 수 있다. 이미 알려진 칼만 필터링에 의해 가중 인자(
Figure 112017061005240-pct00065
)의 결정이 언급되는데, 가령, 이는 S. Jakubek 등의 "Schades des inneren Drehmoments von Verbrennungsmotoren durch parameterbasierte Kalmanfilterung ", Automatisierungstechnik, 57 (2009) 8, pages 395-402에 의해 문서에 기술된다. 이러한 경우에, 칼만 필터링은, 측정된 값의 품질이 가중 인자(
Figure 112017061005240-pct00066
)를 결정하는데 고려된다는 이점을 가지고, 이는 본 발명의 적용예에 매우 바람직하며, 이는 매우 잡음이 있거나 잘 분석되지 않은 측정된 값이 존재할 수 있다.
상기 언급된 목표 함수는 단지 예시이며, 다른 목표 함수(Z)가 마찬가지로 사용될 수 있다는 것은 명백하다. 특히, 타겟 목표(Z)에서, 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00067
)의 시간 미분치도 포함될 수 있다.
그리고 나서, 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00068
)에 대한 검색된 평가값은 목표 함수(Z)의 최소화(최적화)에 의해 결정된다. 이를 위해, 다양한 방법이 알려지는데, 이는 본 문서에 모두 언급될 수 없다. 예시는 최적화 문제의 분석 솔루션이고, 가령, 이는 선형 목표 함수(Z)(Ricatti-equation)를 사용할 때 파생될 수 있다. 또한, 이하에 기술된 바와 같이, 반복법이 사용될 수 있다.
이를 위해, 초기에, 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00069
)에 대한 초기값이 제공된다. 각 반복 단계에서의 모션의 방정식으로부터, 평가된 회전 각도(
Figure 112017061005240-pct00070
) 또는 그 시간 미분치(
Figure 112017061005240-pct00071
,
Figure 112017061005240-pct00072
)가 계산된다. 이는 대수적으로 발생할 수 있다. 평가된 회전 각도(
Figure 112017061005240-pct00073
) 또는 그 시간 미분치(
Figure 112017061005240-pct00074
,
Figure 112017061005240-pct00075
)를 사용하여, 목표 함수 Z(t)의 최적화로부터, 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00076
)에 대한 새로이 평가된 값이 계산되고, 상기 언급된 단계가 최적화를 위해 미리 정한 정지 기준이 충족될 때까지, 반복된다. 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00077
)의 평가는 테스트 런 동안에 연속적인 방법으로 온라인에서 수행될 수 있다.
교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00078
)의 평가치를 사용하여, 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00079
)에 대한 모델이 가령, 신경망의 형태로 트레이닝된다는 것도 가능하다. 가령, 각 속도(
Figure 112017061005240-pct00080
)와 같이 결정된 변수에 의존하는 이러한 모델로, 테스트 런에 대한 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00081
)가 결정될 수 있다. 모델은 업데이트 측정값과 상기 언급된 방법으로 계속적으로 업데이트될 수 있다.
이러한 맥락으로, 최적화에서, 목표 함수의 변수에 대한 경계 조건이 정의되는데, 이는 최적화에서 고려된다.
그리고 나서, 상기 평형 방정식으로부터 상기 언급된 방법으로 결정되어서, 알려진, 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00082
)의 평가된 값으로, 토크 생성기(D)의 추진 토크(MV)는 MV =
Figure 112017061005240-pct00083
+ Mi의 형태로 결정될 수 있다.
이는 테스트 런에 대한, 그러나 다른 적용예에서는 시뮬레이션 모델(12)에서 시뮬레이션에 대한 추진 토크(MV)를 제공할 수 있다. 이러한 계산은 가령, 매 밀리초 또는 회전 각도(
Figure 112017061005240-pct00084
)의 매 1도에 대해 실시간으로 미리 정한 시간 주기에서 테스트 런에 대해 발생한다. 그러므로, 추진 토크(MV)는 테스트 대상의 가상 구성에 대해 시뮬레이션 모델(12)에서 프로세스되기 위해서, 원하는 시간 단계에서 사용가능하다.
추진 토크(MV)이 외에, 측정된 샤프트 토크(MW)는 이치에 맞게 될 수 있다. 추진 토크(MV) 및 동적 토크(Mdyn)의 지식으로부터, 모션의 상기 방정식으로부터, 평가된/계산된 샤프트 토크(
Figure 112017061005240-pct00085
)가 결정될 수 있다. 이러한 방법으로, 샤프트 토크(MW)의 측정은, 가령, 테스트 벤치(2) 상에서 샤프트 럽쳐(rupture)를 식별하기 위해, 이치에 맞게 될 수 있다. 또한, 측정된 샤프트 토크(잡음 있음 및/또는 부정확한)(MW)를 교정할 수 있거나, 계산되고 평가된 샤프트 토크(
Figure 112017061005240-pct00086
)로 대체될 수 있다. 시뮬레이션 모델(12)에서의 시뮬레이션을 위해, 또는 테스트 벤치(2)의 다른 구성을 위해, 그러므로, 더 우수한 품질 샤프트 토크(MW)를 제공할 수 있다.
교정 토크(Mcor), 사실, 교정 토크(
Figure 112017061005240-pct00087
)에 대해 평가값의 지식에 의해, 테스트 벤치(2) 상의 추진 토크(MV)에 대한 서로 다른 영향을 연구할 수 있다. 특히, 교정 토크(Mcor)에서 고려되는 서로 다른 토크의 영향을 분석할 수 있다.
예로서, 특정한 테스트 런이 가정될 때, 내연 기관(3)은 테스트 런의 설정에 기초하여 작동되고, 배기 가스 발산이 측정된다. 또 다른 컨디셔너 컴프레셔(테스트 대상의 가상 구성으로 시뮬레이트됨)가 사용될 때나 서로 다른 윤활유(가령, 교정 토크(Mcor)의 결정에서 교정 인자를 통해)가 사용될 때, 어떻게 가스 발산이 변하는지 이제 분석할 수 있다. 이들 분석은 실제로 존재해야 할 각각의 구성(이러한 경우 컨디셔너 컴프레셔 또는 윤활유) 없이 실행될 수 있다. 이들 구성은 가상으로 존재한다는 것에 충분하고, 이는 테스트 대상의 개발에 있어 매우 간단함을 나타낸다. 특히, 첫 번째 테스트 런일 때, 토크 생성기(D)에 의해 구동되는 모든 구성이 실제로 사용가능한 것이 아니라는 사실도 있다.
본 발명에 따른 절차를 사용하여, 또 다른 테스트 시나리오도 실현될 수 있다. 시뮬레이션 모델(12)에서, 복수의-실린더 내연기관을 가진 가상의 완성형 자동차가 시뮬레이션 된다면, 계산 유닛(131)과 시뮬레이션 모델(12) 사이의 인터페이스에서 복수의-실린더 내연 기관의 추진 토크(MV)가 예상된다. 그러나, 테스트 벤치(1)에서, 오직 하나의 실린더 내연 기관이 장착된다면, 그럼에도 불구하고 테스트 런이 수행될 수 있다. 잃어버린 실린더들은 계산 유닛(13)에서 시뮬레이션된다. 가장 간단한 경우에, 실제로 장착된 실린더의 모든 측정 변수와 그 대응되는 인자의 곱에 의해, 필요하면, 대응되는 위상 천이와 동족 토크(Mdyn)와 함께(특히, 내연 기관 엔진의 경우에) 시뮬레이션이 발생한다. 이는, 가령, 많은 수의 실린더를 가진 선박 엔진과 같은 큰 엔진의 개발에서 관심이 있고, 여기서, 큰 엔진이 전체로 완성되기 전이라도, 첫 번째 테스트 런이 가능하다.
만일 테스트 벤치(2)에서, 내연 기관(3)의 모든 실린더가 지시 측정 시스템(M)에 제공되지 않는다면, 잃어 버린 실린더의 시뮬레이션도 필요할 수 있다. 이러한 경우에, 지시 측정 시스템(M)이 없는 실린더가 시뮬레이션될 것이다. 그러므로, 시뮬레이션 모델(12)은 예상된 복수의-실린더 엔진의 추진 토크(MV), 가능하면, 모든 이차 조립체도 항상 수용할 것이다.
이는, 테스트 벤치(2)에서, 가령, 시뮬레이션 모델(12)의 구성을 위한 인터페이스가, 테스트 대상의 구성이 실제인지 가상인지와 관계없이, 변함 없을 수 있다라는 평가할 수 없는 이점을 가진다.
마찬가지로, 본 발명에 따른 방법은, 움직임의 추가적인 자유도와 함께 확장될 수 있다. 이러한 경우에, 회전 각도(
Figure 112017061005240-pct00088
)인, 움직임의 하나의 자유도에서의 모션의 방정식이 아닌, 움직임의 자유도의 개수에 따른 방정식의 시스템을 가정해야 한다. 가령, 자동차의 내연 기관(4)에서, 토크 생성기(D)가 비-강성 서스벤션으로 모델링될 때, 관심이 있다. 기계 역학에 의한 활성화 힘이나 토크는, 자동체에 대한 토크 생성기(D)의 대응되는 움직임을 야기한다. 이러한 방법으로, 모션의 다차원 방정식이 획득될 것인데, 본 발명의 의미는 상기 언급된 모션의 방정식으로 고려된다. 그러므로, 본 발명에 따른 상기 언급된 절차에서 변화는 없다.

Claims (15)

  1. 테스트 벤치(2) 상에 장착된 토크 생성기(D)의 추진 토크(Mv)를 결정하기 위한 방법에 있어서, 토크 생성기(D)의 내부 토크(Mi)가 측정되고, 측정된 내부 토크(Mi)에 기초하고, 측정된 내부 토크(Mi), 상기 토크 생성기(D)의 동적 토크(Mdyn) 및 상기 토크 생성기(D)의 출력 샤프트(8)에서 측정된 샤프트 토크(MW)를 포함하는 모션의 방정식으로부터 교정 토크(
    Figure 112022130043054-pct00089
    )가 컴퓨팅 유닛에 의해 평가되며, 평가된 교정 토크(
    Figure 112022130043054-pct00090
    )와 측정된 내부 토크(Mi)로부터 관계식 MV =
    Figure 112022130043054-pct00091
    + Mi에 따라 추진 토크(MV)가 컴퓨팅 유닛에 의해 계산되는, 토크 생성기(D)의 추진 토크(Mv)를 결정하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 모션의 방정식은 특정 시간 주기에 걸쳐 평균화되고, 평균 값은 평가된 교정 토크(
    Figure 112017061005240-pct00092
    )로 사용되는, 토크 생성기(D)의 추진 토크(Mv)를 결정하기 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 교정 토크(
    Figure 112022130043054-pct00093
    )는 기본 교정 토크(Mcor,0) 및 각 속도(
    Figure 112022130043054-pct00094
    )의 함수인 적어도 하나의 항
    Figure 112022130043054-pct00095
    에 의해 형성되고, 기본 교정 토크(Mcor,0) 및 파라미터(κ)는 모션의 방정식에 대한 적어도 2회의 평균 연산에 의해 결정되는, 토크 생성기(D)의 추진 토크(Mv)를 결정하기 위한 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 교정 토크(
    Figure 112017061005240-pct00096
    )의 특징 맵은 각 속도(
    Figure 112017061005240-pct00097
    )에 걸쳐 형성되는, 토크 생성기(D)의 추진 토크(Mv)를 결정하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 교정 토크(
    Figure 112022130043054-pct00098
    )를 평가하는 상태 관측기가 모션의 방정식으로부터 제공되고,
    모션의 방정식은, 평가된 회전 각도(
    Figure 112022130043054-pct00099
    )나 그 시간 미분치(
    Figure 112022130043054-pct00100
    ,
    Figure 112022130043054-pct00101
    ) 및 평가된 교정 토크(
    Figure 112022130043054-pct00102
    )로 기재되고, 목표 함수(Z)가 설정되며, 목표 함수(Z)는 평가된 회전 각도(
    Figure 112022130043054-pct00103
    ), 측정된 회전 각도(
    Figure 112022130043054-pct00104
    )는 물론 평가된 교정 토크(
    Figure 112022130043054-pct00105
    )를 포함하되, 평가된 교정 토크(
    Figure 112022130043054-pct00106
    )는 목표 함수(Z)를 최적화함에 의해 결정되는, 토크 생성기(D)의 추진 토크(Mv)를 결정하기 위한 방법.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서, 회전 각도(
    Figure 112022130043054-pct00107
    )의 평가된 값은 교정 토크(
    Figure 112022130043054-pct00108
    )에 대해 평가된 값을 가진 모션의 방정식으로부터 반복법으로 계산되며, 목표 함수(Z)를 최적화함에 의해, 교정 토크(
    Figure 112022130043054-pct00109
    )에 대해 새로이 평가된 값이 계산되는데, 초기에, 교정 토크(
    Figure 112022130043054-pct00110
    )의 초기값이 정의되고, 반복은 정의된 정지 기준이 충족될 때까지 계속되는, 토크 생성기(D)의 추진 토크(Mv)를 결정하기 위한 방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 목표 함수(Z)는 가중 인자(
    Figure 112022130043054-pct00111
    )를 포함하는, 토크 생성기(D)의 추진 토크(Mv)를 결정하기 위한 방법.
  9. 제 5 항에 있어서, 상태 관측기에 의해 결정된 교정 토크(
    Figure 112022130043054-pct00112
    )로, 교정 토크(
    Figure 112022130043054-pct00113
    )를 위한 수학적 모델이 트레이닝되는, 토크 생성기(D)의 추진 토크(Mv)를 결정하기 위한 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 수학적 모델은 교정 토크(
    Figure 112017061005240-pct00114
    )의 전류 평가에 기초하여 교정되는, 토크 생성기(D)의 추진 토크(Mv)를 결정하기 위한 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항, 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 테스트 벤치(2) 상의 테스트 대상에 대한 테스트 런에 사용되고, 테스트 대상은 실제 구성 및 적어도 하나의 시뮬레이트된 가상 구성으로서 토크 생성기(D)를 포함하며, 테스트 대상의 가상 구성은 테스트 대상의 실제 구성을 보완하고, 가상 구성의 시뮬레이션은 계산된 추진 토크(MV)를 프로세스하는, 토크 생성기(D)의 추진 토크(Mv)를 결정하기 위한 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 토크 생성기(D)는 n-실린더 내연 기관(3)을 포함하고, n-실린더 내연 기관(3)의 추진 토크(MV)는, 내연 기관(3)의 적어도 하나의 실린더(Zn)에 대해 측정된 내부 토크(Mi)로부터 계산되는, 토크 생성기(D)의 추진 토크(Mv)를 결정하기 위한 방법.
  13. 테스트 벤치(2) 상에 장착된 토크 생성기(D)의 추진 토크(MV)를 결정하기 위한 장치에 있어서, 토크 생성기(D)의 내부 토크(Mi)를 측정하는 지시 측정 시스템(MS)이 테스트 벤치(2) 상에 배치되며, 교정 토크 계산 유닛(14)과 추진 토크 계산 유닛(13)이 제공되는데, 교정 토크 계산 유닛(14)은 측정된 내부 토크(Mi), 상기 토크 생성기(D)의 동적 토크(Mdyn) 및 상기 토크 생성기(D)의 출력 샤프트(8)에서 측정된 샤프트 토크(MW)를 포함하는 모션의 방정식으로부터, 측정된 내부 토크(Mi)로 교정 토크(
    Figure 112022130043054-pct00115
    )를 평가하고, 추진 토크 계산 유닛(13)은 평가된 교정 토크(
    Figure 112022130043054-pct00116
    )와 측정된 내부 토크(Mi)로부터, 관계식 MV =
    Figure 112022130043054-pct00117
    + Mi에 따라 추진 토크(MV)를 계산하는, 테스트 벤치(2) 상에 장착된 토크 생성기(D)의 추진 토크(MV)를 결정하기 위한 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 토크 생성기(D)는 테스트 벤치(2) 상에 n-실린더 내연 기관(3)을 포함하고, 적어도 하나의 실린더(Zn) 상에 지시 측정 시스템(MSn)이 배치되는, 테스트 벤치(2) 상에 장착된 토크 생성기(D)의 추진 토크(MV)를 결정하기 위한 장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 토크 생성기(D)는 n-실린더 내연 기관(3)을 포함하고, n-실린더 내연 기관(3)의 적어도 하나의 실린더(Zn)가 테스트 벤치(2) 상에 장착되는, 테스트 벤치(2) 상에 장착된 토크 생성기(D)의 추진 토크(MV)를 결정하기 위한 장치.
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