用于测试车辆的部件的组合体的方法和试验台与流程

本发明涉及一种用于测试车辆的部件的组合体的方法和试验台，该组合体包括传动系、至少一个处理传动系转速的车辆控制器和在试验台上的作用于传动系的制动系统，其中，车辆的传动系由驱动装置驱动并且借助与传动系连接的加载机向传动系中施加负载扭矩，并且由车辆控制器根据传动系转速控制组合体的至少一个部件。

背景技术：

车辆中存在许多车辆控制器，仅举几个例子，如混合动力控制器、发动机控制器、变速器控制器、行驶动态控制系统等，其可通过一个或多个车辆总线彼此互联。许多这种车辆控制器处理转速，所述转速或者在车轮上例如借助ABS转速传感器、或者在传动系部件上例如在变速器输入或输出端上、差速器上、混合动力传动系中电动机的输出端上测得。车辆中这种车辆控制器的常见示例是行驶动态控制系统，其处理车轮转速或通常所有车轮的转速，以便控制车辆的制动系统。

“行驶动态控制系统”(FDR)通常理解为电子控制的机动车驾驶辅助系统，其通过有针对性地制动各个车轮防止车辆侧滑或概括而言有助于驾驶安全性和舒适性。行驶动态控制器是已知制动系统与防抱死制动系统(ABS)和防滑控制系统(ASR)以及电子制动力分配的扩展与互联。制动辅助系统或手刹也可与此结合。下文中为此使用术语“行驶动态控制系统”(FDR)。行驶动态控制系统因此比制动系统含义更广，但包括制动系统。

有各种方法用于开发和测试行驶动态控制系统(FDR)。最初通常是纯模拟作为车辆动态控制系统(FDR)组成部分的制动系统。因此常常在所谓的硬件在环(HiL)试验台上开发或测试制动系统控制单元。在此，制动硬件仅借助模型模拟并且通过模拟开发或者说改善制动系统控制单元。由此可开发和测试制动系统控制单元的不同功能性、如ABS、ASR、Hill-Holder(上坡防退器)、手刹等。此外到目前为止例如在车辆真实驶过的测试路线上或在滚筒试验台上测试安装在实车中的真实制动系统。但真实行驶试验一方面成本高昂并且另一方面难以再现。

这同样适用于车辆的其它控制器，尽管本发明在下文结合行驶动态控制系统的具体示例被说明。

US 2010/0286880 A1公开了一种用于检测车辆制动系统功能的方法，在其中模拟以时间曲线形式的车轮速度。为制动系统预规定速度曲线并且检测其响应。但由此不能实现在制动系统和传动系真实条件下的闭环测试，而只能实现开环功能测试。

DE 102006035502 B3公开了一种用于借助与万向节轴连接的、用于模仿车辆车轮的加载机检测传动系特性的方法。为此在模拟装置中实现车辆模型、轮胎模型和制动器模型。模拟装置由其确定目标扭矩，借助该目标扭矩控制加载机。行驶动态控制系统通过转速传感器检测车轮转速(其非常接近加载机转速)并且由其确定制动压力，该制动压力在模拟装置中借助制动器模型换算成制动扭矩，该制动扭矩纳入目标扭矩中。通过这种方式可检测由加载机模拟的车轮的制动系统的正确作用方式。

在此问题在于在许多制动操作中有时极高的制动力和制动力或制动力矩极高的变化率以及车辆的高动态轮胎力和随之而来的极高加速度和加速梯度。因此，许多制动操作都具有高动态，这种高动态通常不能在试验台上被模拟。“动态”在此通常理解为能够多快地响应转速或旋转加速度或扭矩的目标值的变化、即能够多快地调节出新目标值。希望的高动态与包括控制系统、测量系统、模拟系统和致动器的试验台的有限的传输特性(即有限的变化率)相对立，因此借助传统的试验台结构不能或只能不充分地实现高动态制动过程或者说由制动压力曲线产生的转速的高精度调节。加载机(测力计、功率计)的实际转速如上所述用作行驶动态控制系统的输入值。旋转加速度的动态通过试验台万向节轴(在加载机和车轴或者说车轮之间的轴)和加载机的实际功率(扭矩、转速)以及通过试验台的上述系统部件的延迟时间受到限制。因此借助传统的、如在DE 102006035502 B3中所描述的试验台结构只能不充分地模拟和测试高动态制动过程。

概括而言，基于试验台的有限的动态，对传动系或车辆的高动态测试运行、尤其是引起制动系统干预的测试运行只能受限地进行并且因此这种测试运行只能不充分地被模拟和测试。

技术实现要素：

因此，本发明的任务在于，提供一种改进的方法以及相应的试验台，用于测试包括至少一个车辆控制器的车辆部件组合体，其可以更高的动态实施。

根据本发明，所述任务通过下述方式来解决：在模拟单元中借助用于组合体的所述至少一个部件的模拟模型由在传动系中作用的传动系力矩和制动系统的制动作用计算该部件的瞬时传动系转速，并且由车辆控制器使用计算出的瞬时传动系转速来控制所述至少一个部件，并且由驱动控制器使用计算出的传动系转速来控制加载机。待测试部件组合体的车辆控制器因此不借助在试验台上传动系中测得的转速、而是借助在模拟中计算出的转速工作。通过该措施车辆控制器的动态与试验台的动态在很大程度上分开。车辆控制器“观察”模拟的、即高动态的、计算出的转速，而非试验台上测得的传动系转速——其尤其是在高动态制动过程中——具有延迟的、调整的动态并且可相应地在试验台上以高动态控制传动系中尤其是通过高动态的制动过程/行驶动态控制过程引起的、具有高变化率的转速变化。在此次要的是，加载机(和因此传动系)不能总是足够快地跟随试验台上的高动态转速变化并且在高动态控制过程中实际在试验台上实现的转速暂时偏离于模拟的转速。传动系转速的精确调节对于测试、即对于制动性能的判断是次要的。通过这种方式可在明显更真实的条件下测试车辆部件组合体。

在下述情况下可特别有利地使用按本发明的方法，即车辆控制器是行驶动态控制系统并且在模拟单元中借助用于车轮的模拟模型由在传动系中作用的传动系力矩和制动系统的制动作用计算车轮的瞬时转速并且由行驶动态控制系统使用计算出的转速来控制制动系统，并且此外由驱动控制器使用计算出的转速来控制加载机。在该方案中制动系统同时由行驶动态控制系统、即待测试组合体中的车辆控制器形成。

当然，由此也可如在实车中那样以这种方式结合行驶动态控制系统测试所有连接到传动系上的制动系统、通常为每个车轮设置一个制动系统。

所需的制动作用在此可在模拟单元中借助用于制动系统的制动模拟模型来计算或可在试验台上测得或也可由行驶动态控制系统本身提供。为此可由试验台的真实制动执行器(气动或液压执行器)提供制动扭矩。

所述测试也可以有利的方式在滚筒试验台上实施，由轮胎和制动器产生的负载扭矩通过滚筒施加到传动系中，在所述滚筒上设置车轮。因此也可更真实地模拟轮胎－车道特性，这使得测试作为整体更加真实。

在试验台上制动系统可包括第一制动部件和与之配合作用并且与传动系机械连接的第二制动部件。在此由制动系统基于预规定的制动作用(如制动力或制动压力)真实产生制动扭矩并且在试验台上施加到传动系中。这使得所述测试在极为真实的制动作用下实施。

在试验台上制动系统可包括第一制动部件和与传动系机械连接的第二制动部件，通过使第一制动部件作用于虚拟制动部件上，第一制动部件与第二制动部件机械分离。在此通过解耦试验台上的制动部件制动系统没有向传动系中施加制动力矩。产生的制动作用(如制动力矩)可在模拟单元中计算出。制动系统的制动作用在此间接通过计算出的合转速和加载机模拟，并且其基于所有力矩的平衡产生。测试的实施在此特别有利，因为只需由加载机真实施加使传动系制动的合力矩。此外，也能以适合的模拟模型为前提极好地测试不同的制动系统。

在另一种方案中，制动系统仅作为模拟存在于模拟单元中并且借助模拟计算作用的制动作用。

附图说明

下面参考图1至4详细说明本发明，这些附图示例性、示意性并且不起限制作用地示出本发明的有利方案。在附图中：

图1示意性示出用于测试包括行驶动态控制系统作为车辆控制器的车辆部件组合体的试验台结构；

图2示出试验台的另一种有利结构；

图3示出试验台的另一种有利结构；

图4示出用于实施车辆部件组合体测试的滚筒试验台。

具体实施方式

图1示意性示出一个传动系试验台作为试验台1，其包括车辆传动系2，该传动系在此包括侧轴3、差速器4、驱动轴5和变速器6作为真实部件，它们可运转地安装在试验台1上。传动系2由驱动装置7、如内燃机或电动机驱动并产生驱动力矩TA，其引起侧轴力矩TH。下面概括称为传动系力矩TP，其统称在传动系2中作用的扭矩。传动系2与加载机8、优选电力加载机(测功机)连接。为此，加载机8与车轮9——必要时通过适合的加载轴10、如万向节轴——无相对转动地连接，在此为简单起见仅示出车轮轮毂。加载机8产生负载扭矩TD，其被施加到传动系2中。基于作用的扭矩在传动系的部件中出现不同转速、如车轮9的转速nR或在差速器4输出端上的转速。下面概括称为传动系转速nP，其统称在传动系2中作用的转速。

在实车中还设有包括第一制动部件13和第二制动部件12的制动系统11，以便使车轮9制动或因此使车辆制动。这种制动系统11也安装在试验台1上。为此，第二制动部件12、如制动盘、制动鼓或类似物机械地且无相对转动地与传动系2、通常与侧轴3和/或车轮9连接。第一制动部件13、如具有制动衬片的制动钳或制动靴以已知方式与第二制动部件12配合作用，以便进行耗散性制动。已知制动系统11的第一制动部件13还包括操作单元19、如液压或气动单元，以便将第一制动部件13的一个元件压靠到第二制动部件12上来产生制动作用。通过制动系统11通过由制动系统11产生的瞬时制动压力pB或者说产生的瞬时制动力FB而在制动时产生制动力矩TB，该制动力矩使真实的传动系2制动并且也使虚拟车辆制动。下面对于等值参数—制动压力pB、制动力FB和制动力矩TB—概括使用术语“制动作用”B。

传动系2的各个部件在此以已知方式由车辆控制器14根据传动系转速nP并且必要时也根据其它测量参数M和输入参数E来控制。在此一个示例是制动系统11，其在车辆中并且也在试验台1上由行驶动态控制系统14根据车轮9转速nR来控制。行驶动态控制系统14为此根据不同测量参数M和制动系统11的操作单元19的输入参数E预规定目标制动作用Bsoll，其可由制动系统提供。另一示例是混合动力控制器，其根据传动系转速nP和必要时其它测量参数M和输入参数E控制传动系2的电动机。下面概括使用车辆控制器14，其统称车辆中既有的、用于根据传动系转速nP和必要时其它测量参数M和输入参数E控制车辆或传动系部件的控制器。

在实车中，例如车辆控制器14从按标准安装的车轮转速传感器18获得车辆车轮9的转速并且必要时还从其它安装的传感器获得车辆的其它测量参数M、如纵向加速度、横向加速度、驶偏率、转向角、转向角速度等作为测量参数M。同样车辆控制器14也可处理其它输入参数E、如制动踏板信号。由这些参数例如行驶动态控制系统计算目标制动压力pB或目标制动力FB(也等效于目标制动力矩TB)、即用于制动系统11的目标制动作用Bsoll，然后借助该目标制动压力通过操作单元19控制第一制动部件13。

包括具有驱动装置7的传动系2、作用于传动系2的制动系统11和车辆控制器14的车辆的部件的组合体应在试验台1上在制动系统11的作用下被测试，在此，加载机8将负载扭矩TD施加到传动系2中。这在下面借助行驶动态控制系统作为车辆控制器14的具体示例来详细说明。

为了在试验台1上测试车辆控制器14、如行驶动态控制系统，在根据图1的第一种按本发明的实施方式中规定，第一制动部件13和第二制动部件12机械分离，并且第一制动部件13作用于无源虚拟制动部件15、如虚拟制动盘或虚拟制动鼓。因此在于试验台1上制动时并不通过制动系统11向传动系2中施加真实的制动力矩TB。

在模拟单元20中实现用于模拟车轮9(必要时也模拟车辆和/或轮胎)的模拟模型21，其模拟车轮9、必要时车辆和/或轮胎的真实特性。模拟模型21现在由当前在传动系2中作用的传动系力矩TP(即例如借助扭矩测量传感器16测得的侧轴力矩TH和/或驱动力矩TA)和瞬时制动作用Bist、如由预规定的目标制动压力pB或目标制动力FB产生的瞬时制动力矩TB计算车轮9的瞬时转速nR(作为传动系转速nP)。在模拟模型21中也可考虑其它扭矩、如来自轮胎模型的轮胎扭矩、或其它参数、如来自空气动力学模型的阻力矩。当然行驶动态控制系统也可如在实车中那样考虑车辆的测量参数M或输入参数E，其来自真实的传感器、借助模型的模拟或来自上一级控制单元、如试验台控制单元24。为此可借助适合的传感器测量瞬时制动作用Bist，例如通过测量在虚拟制动部件15上的实际制动力FB_ist或也可借助制动系统11的制动模拟模型22进行计算，如图1中所示的。制动模拟模型22在此例如由通过行驶动态控制系统预规定的目标制动压力pB或预规定的目标制动力FB计算瞬时制动力矩TB_ist或概括而言瞬时制动作用Bist。但瞬时制动作用Bist也可通过适合的接口由行驶动态控制系统提供、在此情况下例如作为目标制动力矩TB，但这足够用于测试行驶动态控制系统。

如此计算的车轮9转速nR随后被传输给行驶动态控制系统并且与此无关地也传输给用于加载机8的驱动控制器23，该驱动控制器例如实现于试验台控制单元24中。驱动控制器23将计算出的转速nR转换为控制信号S、如用于加载机8的目标扭矩，以便在传动系2中通过加载机8的负载扭矩TD调节计算出的转速nR。为此也可规定，借助转速测量单元17测量加载机8的当前转速nD并传输给驱动控制器23。

通过这种方式行驶动态控制系统或一般而言车辆控制器14并非获得试验台1上动态有限、实际存在的车辆车轮9转速nR——其例如可通过安装的车轮转速传感器(ABS传感器)18测得——或一般而言动态有限、实际存在的传动系转速nP，而是获得高动态的、计算出的转速nR或概括而言nP。模拟的转速nR因此尤其是在高动态制动过程中偏离于试验台1上的实际转速。换言之，传动系2中的实际转速基于试验台1及其部件的有限动态滞后于高动态的模拟转速nR，因为计算出的转速nR不能通过加载机8足够快地在试验台1上调节出，但这对于行驶动态控制系统测试并不重要。因此，具有行驶动态控制系统或概括而言车辆控制器14和制动系统11的部件组合体可在试验台1上在更真实的条件下被测试。

虽然上面仅关于车辆半轴描述了本发明，但在车辆的所有轴或半轴上的所有制动系统11当然可通过这种方式并且同时在车辆控制器14的作用下被测试，尤其是车辆的非驱动轴。众所周知，在常见的传动系试验台上在许多情况下所有车轮9或至少车辆的所有驱动车轮9分别与加载机8连接。在此借助模拟单元20中的车轮模拟模型21计算所有被观察的车轮9的转速nR并传输到车辆控制器14和相应的加载机8的分别配置给车轮9的驱动控制器23。通过这种方式可借助行驶动态控制系统作为车辆控制器14尤其是也极为真实地测试车辆的稳定情况、如ABS(防抱死制动系统)或ASR(防滑控制系统)干预。

还应指出，因此不仅车辆的行车制动器的功能可纳入测试中，也可纳入停车制动器的功能。

在根据图2的本发明第二种可能方案中，制动系统11在试验台1上如在车辆中那样安装，即用于耗散性制动的第一制动部件13与第二制动部件12配合作用，该第二制动部件又与传动系2机械地且无相对转动地连接。在此在制动过程中实际向传动系2中施加制动力矩TB。因此无须在模拟单元20中也模拟制动系统11的制动作用B，而是可直接测量为瞬时制动作用Bist。因此可省却模拟单元20的制动模拟模型22。但尽管如此仍可实施制动模拟模型22，以便例如在瞬时制动作用Bist不能直接测量或很难测量时计算瞬时制动作用Bist。其它方面与关于图1的说明相同。

在第三种可能方案中，实际根本没有安装制动系统11，即第一制动部件13、第二制动部件12和操作单元19都不真实存在。如图3所示，制动系统11在此完全或部分通过模拟单元20的制动模拟模型22模拟并被模拟替代。因此行驶动态控制系统作为示例性车辆控制器14控制制动系统11的模拟，但这对于根据本发明方法测试行驶动态控制系统并不重要。

也可设想，如图4所示，车辆30的车辆控制器14连同制动系统11的测试不在传动系试验台、而是在作为试验台1的滚筒试验台上进行。为此，已知车辆30至少以驱动车轮33设置在滚筒31上，所述车轮在相配的轮毂上设置在传动系2端部上。滚筒31与加载机8连接并且由其驱动。传动系2因此通过滚筒31与加载机8连接，该加载机8通过滚筒31向传动系2中施加负载扭矩TD。轮毂9的转速nR在此相应于车轮33、34的转速。但对于结合车辆30测试车辆控制器14有利的是，例如在车辆30前轴上的非驱动车轮34也设置在如此驱动的滚筒31上。还可想到，为每个车轮33、34设置一个特有的被驱动的滚筒31(车轮自身的驱动装置)或仅将一个旋转车轮设置在滚筒31上(所谓的角模块(Corner Modul))。车辆30的车辆控制器14的测试随后仍如上面参考图1至图3所描述的那样进行，在此，车辆控制器14仅获得计算出的高动态的转速nR，而非实际存在于试验台上的转速。

行驶动态控制系统作为车辆控制器14的示例是特殊的，因为行驶动态控制系统本身计算制动作用Bsoll以便控制制动系统11，借助该制动作用行驶动态控制系统控制作为组合体部件的制动系统11。如果该待在制动系统11作用下测试的部件组合体具有另一车辆控制器14，该控制器控制另一不同于制动系统11的部件，但为了测试又必须要控制制动系统11。为此所需的、用于控制制动系统11的制动作用Bsoll在此可由附加存在的行驶动态控制系统、但也可由另一控制单元、如试验台控制单元24、或甚至由实际存在的、通过操作人员操作的制动踏板来提供。当然同样上面所描述的制动系统11方案也是可能的。因此也可在部件组合体中测试多个车辆控制器14的配合作用。