用于分析机动车、尤其是机动车的设备的能效的系统和方法与流程

本发明涉及用于评估和/或优化机动车的能效的系统和方法。

背景技术：

不仅在能源费用升高的背景下为说服客户购买而且在实现气候保护的过程中强制减小车辆造成的环境负荷的背景下对于立法者而言，车辆的能效都越来越重要。

就客户方面来说，车辆资产的总费用的议题也越来越重要。就纯粹技术层面来说，CO2立法当然是最主要的技术驱动者。未来的CO2或消耗车辆极限值(Verbrauchsflottengrenzwerte)在世界范围内汇聚于持续降低的水平。这一方面要求具有高度灵活的部件的复杂驱动系统，但另一方面也造成强化个别化地匹配不同的边界条件并且导致驱动系统多维度地多样化(不同的能量载体、不同的电气化程度、变化多样性等)。

未来，车辆的传动系与整个的车辆环境(“所连接的动力系”)联网还允许运行策略最佳地与实际交通情况和环境条件尤其是地形匹配。车辆信息娱乐系统、驾驶员辅助系统直至车辆间通信(Car2Car)或车辆对X通信(Car2X)的信息的丰富程度能够实现事先已经计算许多场景并且这样大大地扩宽优化水平。由此，未来的驱动系统的多样的自由度可以明显更大程度地用于减小能耗。然而，这造成了高度复杂的运行策略，同时开发开销、校准开销和尤其验证开销极大地升高。

为了给消费者给予能效方面的定向，从2011年12月1日起关于用于乘用车的CO2标志的规定在联邦德国付诸实施。自此，所展出的或供销售或供租赁的车辆设置有在车辆上的相关的CO2的标签，该标签标识其能效等级。在车辆中关于车辆重量进行高低归类。在此，在车辆的能效与车辆的排放之间存在直接的关系。

为了按能效等级归类车辆，在申请时间点通过车辆的重量来确定CO2排放的参考值。然而，根据归入能效等级并不能获得如下预测：为向前运动而注入车辆的能量多高效地被利用，和车辆的各个设备A如传动系、转向系统、驱动装置或还有辅助单元或其他对能效的影响因素有何贡献。

排放本身也受到越来越严的立法控制。在欧盟，首部统一的排放规定于1970年生效。那时，排放仅限于一氧化碳和碳氢化合物。1977年引入氧化氮作为附加受限的排气内容材料。来自柴油发动机的颗粒(炭黑)的限值于1988年引入。对于载重车和大巴于1988年首次在欧洲范围内确定了尾气成分的限值。对于摩托车和助力车从1997年起在欧洲范围内规定了排放限值。

这些排放法规自此逐渐地强化。强化涉及排放值的类型和高低及其持续的遵守。

为了依照法律标准进行检验，代表消耗和排放的值在同样标准化的行驶循环中被测试。数十年来，这对于在测试台上对车辆进行认证测试时的排放确定而言是常用方法。在实验室环境中，在温度、燃料、测试循环或线路曲线的清楚的边界条件情况下使发动机和车辆在最小化废气排放和燃料消耗方面进行优化。利用改进的燃烧方法和使用合适的废气再处理，低于申请时间点时的所有法律排放限值。在申请时间点当时的新欧洲行驶循环持续总共1,180秒(大约20分钟)。其由持续780秒的城市循环(城市条件)和持续400秒的越野循环(乡村条件)组成。环境温度在测量期间为20摄氏度到30摄氏度。冷起动条件、加速和减速被检测并且相应地插值。

根据标准化的行驶循环对消耗和排放的估值是平均曲线，以便能够将不同的车辆彼此间进行比较。行驶循环通常只部分与客户的各自的使用曲线(Nutzungsprofilen)相协调，尤其是当客户碰到多个短程交通和城市交通时。消耗和排放在速度超过120km/h时在此情况下未被测量并且并未融入平均计算中。在一个行驶循环中，找出排放升高的原因目的是优化整个循环。

DE 10 2009 048 615 A1涉及一种用于车辆的电子配置的方法，其中

-与线路有关的行驶状况针对要配置的车辆来确定，

-仿真和量化基于该行驶状况预期的车辆上的能量流，

-根据在车辆中预期的能量流确定车辆的各个彼此兼容的功能块，其中所述功能块尤其描述了在相应的功能块中包含的部件的能量特性，

-将各个功能块组合在一起并且创建与行驶状况有关的子能量平衡性或总能量平衡性，

-为了优化与行驶状况有关的子能量平衡性或总能量平衡性和/或为了形成变型形式更换或代替各个功能块，直至组合成对于所期望的行驶状况而言能量高效的车辆。

US 2008/039996 A1涉及一种用于检测在电子功率转向设备中的转向角传感器的故障的系统，其中该系统具有：

-转向角传感器，用于产生和传输信号的转向角，其中测量转向轮的转动角度；

-用于产生用于轻柔转向的辅助功率的马达并且基于马达的转动来传输电流和电压；以及

-电子控制单元，用于接收马达的电流和电压，该控制单元检测马达的旋转方向，接收转向角传感器的转向角信号，检测转向轮的第一转动方向，并且当马达的转动方向与转向轮的第一转动方向不一致时才确定转向角信号有错误并且启动防故障的逻辑电路的运行。

US 2007/0112475 A1涉及一种用于管理车辆的功率消耗的设备，该设备具有能量管理逻辑装置，该能量管理逻辑装置适于基于关于车辆的环境的信息、关于车辆的运行状态的信息来计算针对该车辆发动机施加的功率，计算车辆的一个或多个控制输入和一个或多个运行参数。

US 8 571 748 B2涉及一种用于针对线路区段估算车辆的与牵引有关的运行参数的方法，其中该方法具有：

-针对所述线路区段基于关于所述线路区段的信息来估算车辆的至少一个运行参数；

-通过使用至少一个所估算的运行参数和至少一个特定于车辆的参数针对线路区段来估计与牵引有关的运行参数，其中所述至少一个特定于车辆的参数通过如下方式确定：

-在车辆运行期间，检测行驶数据，以便确定多个车辆运行参数；

-按预先确定的关系使用所述确定的车辆运行参数中的至少两个，所述关系包含至少一个特定于车辆的参数；以及

-根据代表至少两个车辆运行参数和所述关系的行驶数据来确定至少一个特定于车辆的参数，

-识别在针对多个车辆运行参数曾检测到的行驶数据中的不同行驶阶段，其中至少一个特定于车辆的参数针对车辆阶段来确定，其中每个识别出的行驶阶段关联有一组特定于车辆的参数，所述参数由相应的行驶数据来确定，其中针对所有识别出的行驶阶段曾确定的特定于车辆的参数被用于估计与牵引有关的运行参数。

技术实现要素：

本发明的任务是提供一种系统和一种方法，其能够实现对机动车的能效普适的分析。尤其是，该分析将与车辆重量和行经的行驶循环无关或仅很小程度地与车辆重量和行经的行驶循环有关。

该任务通过一种根据权利要求1所述的用于分析机动车的能效的系统和根据权利要求6所述的相应的方法来解决。根据本发明的教导的有利的设计方案在从属要求中予以保护。

本发明尤其基于如下方案：将复杂的行驶过程分段成各个行驶元素或行驶状态或行驶状态的序列，并且根据该分段来确定特征值。通过分段可能的是，确定各个行驶元素或行驶状态对车辆的能效的影响。基于分段的特征值与行驶循环无关并且因此可以称作代表能效的普适的特征值。根据代表各个行驶状态的能效的特征值可以再现任意行驶过程并且重构对应于实际行驶(Real-Drive)的代表任意尤其随机的行驶过程的能效。申请人已验证：当基于这样的特征值或这些特征值进行优化时，利用这样的经分段的对车辆的能效的分析能够实现车辆的大的效率改善。

此外，本发明还基于如下方案：为车辆的各个设备A分别补写自己的能效，该车辆可以构建为模块、部件或还有组件。将整个车辆的能效分类成各个车辆元件的能效一方面可以用于根据车辆的行驶动态性对各个车辆元件在其运行策略方面进行优化。另一方面，可以识别并且必要时代替具有差的能效的车辆元件。此外，分类能够实现检验车辆的不同车辆元件即车辆的不同设备对相互的能效的影响。这尤其是在如下设备中是重要的，该设备的能量输出E(out)作为进入其他设备中的能量E(in)被转发。

分类(Klassifizierung)的其他优点在于，在能效方面类似于有限元方法可以将车辆分解成车辆元件，所述车辆元件可以分别利用可校验的数量的参数来描述。由此，车辆在其整体上在能效方面特别良好地仿真。这能够实现极大地减小时间上的开发开销，因为鉴于对车辆的总能效的影响可以检验车辆的设备的设计的改变。通过借助车辆仿真进行能效分析的可能性，可以实现测试台的验证试验推进到开发过程的完全仿真的或部分仿真的过程、所谓的前置加载。

如果相应充分考虑参数，则通过将分段与分类组合可以实现将车辆部件的能效不仅与那时所行经的车辆循环而且与安装有车辆部件的相应的车辆脱耦。

通过确定这样普适的特征值可以将各个车辆部件或设备跨越车辆地并且跨越行驶循环地相互比较。确定普适的特征值在此例如针对车辆登记在实际行驶运行中与确定的行驶循环无关地进行。这使得不同车辆等级的车辆的可比较性显著改善并且得到了更好地描绘在实际道路交通中的消耗的结果。此外，可控制的测试范围(测试台)扩展有部分随机的成分(道路行驶)，使得综合的测试循环可以补充有随机的实际运行和边界条件，该实际运行具有不可校验的数量的不同的行驶元素或行驶状态。

消耗、排放和效率根据本发明可以针对车辆的各个行驶状态、多个类似的行驶状态和/或不同行驶状态的序列予以分析，使得能够揭示行驶状态对能效和车辆运行特性的影响。

根据本发明的驱动装置设定为通过能量转换产生机械的驱动力。

术语“检测”在本发明意义下包含：读入数据记录，所述数据记录尤其通过仿真产生；预设车辆的总成的运行状态；和/或在车辆上或在测试台上执行测量。

设备的运行状态在本发明意义下通过运行参数来表征。在内燃机中，这典型为转矩和转速。但运行状态尤其也可以仅表示激活或去活设备。优选地，至少根据运行状态可以确定通过该设备提供的功或功率或能量。

本发明意义下的行驶状态通过参数的一个或多个值或多个参数的值的一个或多个组群来确定：根据行驶状态是否予以情景观测(例如存在转弯行驶)或行驶状态是否首先由参数的时间曲线得到(例如存在Tip-In(挂挡))。本发明意义下的行驶状态尤其是反映了车辆的行驶动态性。行驶状态尤其是：在恒定速度情况下的滑行、加速、转弯行驶、泊车、直行、空转运行(Roll-Fahrt)、Tip-in(挂挡)、Let-off(摘挡)、匀速行驶、换挡、静止、驶上坡道、下坡、电动行驶、通过回收制动、机械制动或这些行驶状态中的至少两个的组合。行驶动态性在这些行驶状态中的一些中也通过驱动方式或通过车辆部件的运行状态来确定。在全混合驱动车辆中原则上三种不同的Tip-In行驶状态是可能的：利用内燃机行驶的Tip-In、利用电机行驶的Tip-In和电机用作附加的电动推进器的Tip-In。各个行驶状态可以简化成直至观测各个组群，使得例如也可以将在不同档位或不同输出转速时的Tip-In区分为不同行驶状态。

本发明意义下的行驶阻力表示阻力之和，陆上车辆借助驱动力所必须克服所述阻力来以恒定速度或加速的速度在水平的或倾斜的平面上行驶。行驶阻力尤其由分量“空气阻力”、“滑行阻力”、“上坡阻力”和/或“加速阻力”组成。

本发明意义下的地形是地势并且由此说明了行车道的倾斜度、道路的转弯曲线和高出基准面的高度(例如，海平面)。

本发明意义下的车辆的设备A是组件，尤其是辅助单元、部件、尤其功率电子装置或驱动装置或系统尤其是转向系统或传动系。

本发明意义下的行驶元素优选是行驶状态。此外优选地，为了识别行驶元素可以考虑其他参数的开发，所述参数表征开头所述的标准。在此情况下例如可考虑的是，表征车辆的能耗的第一参数的升高指示对能耗并且由此对能效特别相关的行驶元素。

本发明意义下的实际行驶表示实际行驶运行尤其在道路或非公路中的行驶运行。在部分仿真或全仿真的车辆中，实际驾驶也可以表示这样的实际行驶在测试台上的描述，例如通过统计方法。相应地，实际驾驶排放在(所仿真的)实际驾驶期间产生，实际驾驶效率是车辆在(仿真的)实际行驶运行期间的能效。

此外，在根据本发明的系统的一个有利的设计方案中，至少一个第一参数表征至少一个另外的设备B的能耗，至少一个第二参数还表征至少一个另外的设备B的运行状态，和处理装置还设定为，基于所述第一数据记录和第二数据记录根据至少一种行驶状态确定至少一个第二特征值，所述第二特征值至少表征至少一个另外的设备B的能效，并且处理装置还设定为用于将至少一个第一特征值与至少一个第二特征值针对相应相同行驶状态汇总成总特征值，该总特征值表征由至少两个设备A和B构成的系统的能效，其中所述第一特征值至少表征所述至少一个设备A的能效，所述第二特征值至少表征所述至少一个另外的设备B的能效。

通过设备A和设备B的特征值汇总成总特征值，基于车辆的各个元件可以组成车辆的渐变的上级系统。因此，可以组成车辆的的最小到最大单元的能效。

在另一设计方案中，总特征值反映了例如传动系、转向系统或整个车辆的能效。对此可替选地，单独评估如其在如下有利的设计方案中所示的那样也可以汇总成总评估。

在另一个有利的设计方案中，根据本发明的系统具有：第四装置，尤其是接口，其设定为用于检测所述至少一个特征值的额定值，尤其是基于车辆模型或参考车辆；以及还具有第二比较装置，尤其是数据处理装置的一部分，设定为用于将特征值与额定值比较；和输出装置，尤其是显示装置，其设定为用于输出基于比较的评估。

基于能效的评估，可以将相同类型的不同设备或不同系统或甚至车辆以简单方式彼此比较。评估在此优选以能效等级的方式予以给出。

在根据本发明的系统的另一个有利的设计方案中，该系统还具有存储器装置，其设定为存储一序列的行驶状态，并且该处理装置还设定为在确定特征值时考虑该序列的行驶状态。

额定或额定函数可以根据本发明不仅通过与参考车辆比较而且可以通过与多个比较车辆的统计选择的结果比较来进行。统计分析在此情况下尤其可以基于回归分析进行或者可以基于简单的平均值确定进行。针对评估可以预设为额定或者期望函数预设公差范围。优选地，仅仅一个顺序的至少两个单个行驶元素或行驶状态对于一种标准而言也可以具有显著的关联(例如，对于行驶性能的标准而言在长的滑动阶段之后突然的挂挡(Tip-In))。

通过实施根据本发明的系统不仅可以基于各个行驶元素尤其行驶状态确定值，而且也可以考虑之前的和/或之后的行驶状态对待评估的当前行驶状态的影响。附加地，也可以在检测时间段上确定特征值，所述检测时间段检测多个行驶状态，其中相应用于分析的考虑的参数在该时间段上可以求和或积分。优选在此情况下可以存储所有数据记录，使得分析不仅可以在线运行地进行而也可以离线运行地进行。为了分析所存储的值，在此情况下可以定义滑动的评估窗，利用该时间窗可以将各个行驶元件或行驶状态分解成更小的单元。也可以在总体考虑中对在各个行驶状态期间的额定偏差进行统计评估或关于相同类型的多个行驶状态的额定偏差进行统计评估。对于能效相关的结果在此优选经由与额定值的偏差的频率和大小来确定。这样，不仅与较大的频率的较小的偏差而且与较小的频率的大偏差都可以归入相关。

在根据本发明的系统的另一种有利的设计方案中，该处理装置还设定为，修正第一数据记录和第二数据记录的值与所述至少一个预定义的行驶状态的相关性，以便考虑至少一种用于检测相应的数据记录的测量介质至传感器的传播时间和/或信号传播时间。

通过构造根据本发明的系统可以避免将检测到的值或测量值与错误的行驶状态关联或错误地识别元素。

本发明的在前面所描述的方面和针对根据本发明的系统的改进方案公开的特征也相应地适用于本发明的后续所描述的方面和根据本发明的方法的相关的改进方案，反之亦然。

在一种有利的设计方案中，根据本发明的方法还具有如下工作步骤：尤其基于车辆模型或参考车辆来检测所述至少一个特征值的额定值，将特征值与额定比较并且输出基于比较对能效的评估。

在根据本发明的方法的另一有利的设计方案中，至少一个第一参数还表征至少一个另外的设备B的能耗，而至少一个第二参数还表征至少一个另外的设备B的运行状态，并且该方法还具有如下工作步骤：确定至少一个第二特征值，所述第二特征值至少表征至少一个另外的设备B的能效，基于所述第一数据记录和第二数据记录根据至少一种行驶状态；将至少一个特征值与至少一个第二特征值针对相应相同的行驶状态汇总成总特征值，其中所述第一特征值至少表征至少一个设备A的能效，所述第二特征值至少表征至少一个另外的设备B的能效，该总特征值表征由至少两个设备A和B构成的系统的能效。

如已参照根据本发明的系统所介绍的那样，以此方式可以通过总特征值表征由各个设备构成的总单元的能效。

在另一设计方案中，这样的总特征值说明传动系、转向系统或整个车辆的能效。

在根据本发明的方法的另一有利的设计方案中，第一数据记录还表征至少一个另外的设备B的能耗，而第二数据记录还表征至少一个另外的设备B的运行状态，其中所述至少一个设备A为所述至少一个另外的设备B提供能量，并且该方法还具有如下工作步骤：关于所述至少一个设备B的能耗校订所述至少一个设备A的能耗。

车辆的模块和部件通常作为多个设备的合并而存在，其中每个设备都具有能耗并且由此具有自己的能效。为了确定安装在一个模块中或者在车辆的一个部件中的不同的设备的各个能效，必须识别各个设备的各自的能耗。在互相供给能量的设备中，这可以通过确定进入被供给的设备B中的能量E(in)来实现，其中其能量从用于提供的设备A的能耗中扣除。

在根据本发明的方法的另一有利的设计方案中，设备A是转向系统或其部件或组件之一，而转向系统的运行状态可以来自如下运行状态的组中的至少一个：转入、转出、恒定转向角、转向致动器的去活或被激活的状态、伺服运行、手动运行或所述运行状态中的至少两个的组合。

基于转向系统的这些运行状态和行驶状态尤其可以计算转向系统为实现相应所要求的作用而必须施加的能量。

在根据本发明的方法的另一有利的设计方案中，设备A是驱动装置或者其部件或组件之一，而驱动设备的每个运行状态来自如下运行状态的组中的至少一个：减速超速操作(Schiebebetrieb)、部分负荷运行、满负荷运行、去活、激活、起动运行、空转运行或这些运行状态中的至少两个的组合。

即使在驱动装置中，由行驶状态与运行状态结合的组合中优选可以导出，驱动装置必须提供多少能量来实现行驶状态。

在根据本发明的方法的另一有利的设计方案中，至少一个第二参数还适于表征车辆的环境的地形。

通过确定车辆的环境的地形，可以在到达相应的道路曲线之前使车辆的运行策略与车辆跟随的道路曲线的改变匹配。由此可以在车辆的总效率方面实现极大的效率增益。

在根据本发明的方法的另一种有利的设计方案中，至少一个设备A是内燃机或燃料电池系统，并且第一参数是内燃机或燃料电池系统的至少一种排放。

根据该设计方案，内燃机或具有变换器(Reformer)的燃料电池系统的能耗可以经由排放测量值尤其经由CO₂排放来确定。优选地，在此情况下也考虑储能装置的能量流入和能量流出。

在根据本发明的方法的另一种有利的设计方案中，工作步骤被执行到使得第三数据记录在多个不同的行驶状态上持续。

在另一种有利的设计方案中，根据本发明的方法还具有如下工作步骤：确定行驶状态的序列，其中在确定特征值时考虑行驶状态的序列。

在根据本发明的方法的另一种有利的设计方案中，第一数据记录和/或第二数据记录的值关于相应的车辆运行状态尤其行驶状态的持续时间被积分。

所述值的费事的积分并且尤其求和能够实现在一个行驶状态的总持续时间上确定特征值。

在根据本发明的方法的另一种有利的设计方案中，行驶状态的多个数据记录的值汇总以确定至少一个特征值。

由此可以对相同的行驶状态进行统计分析。

在另一种有利的设计方案中，根据本发明的方法还具有如下工作步骤：将第一数据记录和第二数据记录的值与至少一个预定义的行驶状态关联，以便考虑至少一种用于检测相应的数据记录的测量介质至传感器的传播时间和/或信号传播时间。

在另一种有利的设计方案中，根据本发明的方法还具有如下工作步骤：确定车辆的运行模式，所述运行模式附加地与评估有关并且所述运行模式尤其选自如下组的运行模式：效率取向的运行模式、操控性能取向的运行模式、舒适性取向的运行模式、消耗取向的运行模式、减小排放取向的运行模式、行驶性能取向的运行模式、NVH舒适性取向的运行模式。

通过附加根据其他边界条件或标准、排放、行驶性能和/或NVH舒适性来确定评估，在优化过程中不仅针对设备A的能效的绝对最大值来优化，而且也可以确定能效的相对最大值，其遵守其他边界条件。由此可以特别有利地解决在优化车辆时的目标冲突。

在根据本发明的方法的另一种有利的设计方案中，在车辆的实际驾驶运行中检测数据记录的参数，其中优选地，车辆经过根据随机原理所选择的实际行驶路线，优选地，实际车辆经过根据随机原理选择的至少部分仿真的行驶线路，还优选地，至少部分仿真的车辆经过根据随机原理选择的至少部分仿真的行驶路线，并且最优选地，所仿真的车辆经过根据随机原理选择的仿真的行驶路线。

本发明意义下的车辆的实际驾驶运行是根据用户的实际日常行驶(例如工作时、购物或度假)的观察角度的车辆的运行。

根据本发明的方法能够实现测试运行与行驶循环脱耦，其中根据各个行驶元素尤其是行驶状态确定特征值。基于所述知识可以组成任意行驶循环，其为车辆的实际驾驶运行。

根据本发明的方法不仅可以用于评价实际车辆而且评价部分仿真的或模拟的或完全仿真的或模拟的车辆。在实际车辆的情况下，该车辆经历实际运行并且形成数据记录的参数通过利用传感器的测量来确定。

在部分仿真的情况下，为整个车辆创建仿真模型，根据仿真模型以计算机方式确定数据记录的至少一个参数的参数值。该测试尤其在测试台上执行，其中可测量的参数或数据记录的参数值优选通过测量来确定。

在完全仿真的评价中，仿真整个车辆，并且测试运行作为纯仿真在无测试台的情况下进行，其中针对车辆的各个部件或系统所测量到的参数值可以融入仿真中。在对实际车辆评价的情况下，该实际车辆不仅在道路运行或非公路运行中或也在滑行测试台上在所仿真的道路或所仿真的非公路上运行。对应于使用根据本发明的系统和根据本发明的方法来评价实际车辆、车辆的部分仿真或车辆的完全仿真的可能性，术语“检测”在本发明的意义下表述：读入数据记录，所述数据记录尤其通过仿真来产生，预设实际的或仿真的车辆的总成的运行状态和/或在测试台上对实际车辆或实际车辆的部件或系统执行测量。

附图说明

本发明的其他特征、优点和应用可能性从如下结合附图的描述中得出。在附图中：

图1示出了具有一种实施形式的根据本发明的用于评估和/或优化车辆的能效的系统的车辆的部分示意性视图；

图2示出了根据本发明的用于分析车辆的能效的方法的实施例的部分示意性框图；

图3示出了按照一种实施形式的根据本发明的用于分析车辆的能效的系统和方法对整个车辆的系统集成分类的部分示意性图表；

图4示出了对一种实施形式的根据本发明的用于分析车辆的能效的系统和方法的驾驶曲线进行分段的部分示意性图表；

图5至16涉及本发明的其他方面。

具体实施方式

图1纯粹示例性地示出了在具有驱动装置3的车辆2中根据本发明的系统的一种实施形式。该驱动装置3在此情况下尤其是传动系的如下部件，该部件从驱动装置3经由驱动轴必要时延伸至变速器19和差速器21并且随后进一步经由轴线延伸至车轮18b、18d，在四轮驱动情况下也延伸至其他车轮18a、18c。该驱动装置3优选是内燃机或电机。该驱动装置优选也可以具有燃料电池系统、尤其是具有变换器(reformer)和燃料电池的燃料电池系统，或具有发电机，利用该发电机可以将来自燃料尤其柴油的能量转换成电能。该驱动装置3从储能装置15获取能量，该储能装置尤其可以设定为燃料储存箱或电能储存器以及压缩空气储存罐。借助该驱动装置3将在储能器15中储存的能量通过能量转换而转换成机械驱动力。在内燃机的情况下，机械功通过传动器19和差速器21经由驱动轴和轴线被传递到车辆2的驱动轮18b、18d上。在储能器15中储存的能量的一部分直接向辅助单元导出或借助转换步骤通过驱动装置3作为机械功导出。辅助单元在此情况下尤其是空调、通风机以及伺服马达例如用于车窗升降器或电机械的或电液压的转向致动器16或内燃机辅助装置的伺服马达(即任何消耗能量的总成)，但所述伺服马达并不直接参与车辆1的驱动动力的产生。在驱动装置3运行时例如通过燃料电池系统或内燃机可能产生的废气或排放经由用于废气再处理的设备22例如催化器或颗粒过滤器和通过排气设备23排放到环境中。优选地，车辆2也可以具有两个驱动装置3，尤其是内燃机和电机，其中，在此情况下也设置两个储能器15尤其是燃料储存箱和电能储存器。

本发明可以用于对任何类型的具有多维驱动系统的车辆进行分析。尤其是，本发明可以使用于具有并行混合驱动装置、串行混合驱动装置或组合式混合驱动装置的车辆中。

本发明的目的是，确定车辆的总能耗、确定对于牵引和可能附加的功能所需的能量并且由此测定车辆的一般能效。

在下文中参照图1阐述了在实际车辆中为此设置的根据本发明的系统1，其中确定不同参数的数据记录优选通过测量来确定。然而在未示出的其他实施形式中，优选也可以设计为，仿真或模拟车辆2的部分并且根据对车辆的其余实际系统和部件的测量或在模拟器的输出端上仅取得(vornehmen)一些读入记录。此外优选地可以设计为：仿真具有所有部件和系统的整个车辆。

作为车辆的仿真模型可以使用多惯量振动器，该多惯量振动器的参数与特定的车辆或一组车辆匹配。

该系统1可以与所有组成部分一起设置在车辆中。在对实际车辆2进行试验时并且在部分仿真地试验时，系统1的对车辆的或在测试台上的受测者的测量不需要的组成部分也可以设置在其他位置，例如设置在后台或中央计算机中。

在图1所示的实施形式中借助转向装置和传动系的系统或借助电机械或液压机械的转向致动器16、转向控制装置17或驱动装置3、储能器15并且必要时变速器19的部件示出了车辆2的能效的分析。然而对于本领域技术人员而言清楚的是，本发明的方法也可以转用于车辆2的其他系统、部件和组件，譬如制动系统和必要时其他驱动装置等。

在图1所示的实施形式中，驱动装置3是内燃机，该内燃机拥有废气再处理装置22和排气设备24。储能器15在此情况下分成电能储存器即车辆的电池和燃料储存箱。

从储能器获取的能量优选利用至少一个第二设备尤其是传感器4a来确定。此外优选地，利用在废气分析装置23上的传感器4b可以确定至少一种排放。特别优选地，这代表了由内燃机3消耗的能量。废气分析装置23在此情况下可以设置在废气再处理装置上游或下游。

该系统1还优选具有第二装置，该第二装置优选包括传感器5a、5b、5c、5d，所述传感器可以检测设备A的运行状态。在设备A是车辆2的内燃机3的情况中，这样的运行状态可以是减速超速操作(Schiebebetrieb)、部分负荷运行、满负荷运行、内燃机的去活、内燃机的激活、起动运行、空转运行或这些运行状态中的至少两个的组合。传感器5a、5b、5c和5d例如可以使用转矩、转速、油门位置、加速踏板位置、进气管压力、冷却剂温度、点火时刻、喷入量、Δ值、废气再循环率和/或排气温度作为用于表征运行状态的参数。

如果要分析的设备A例如是车辆2的转向装置，则作为运行状态例如可以是转入、转出(即，转向角的改变和/或速度改变)、恒定转向角、电机械或液压机械驱动器的去活、伺服运行、手动运行或所述运行状态中的至少两个的组合。第二参数尤其是转向角a、在转向控制装置17与转向致动器之间传递的力或信号，第二参数可以用于检测这样的运行状态，确定对转向轮20的操作和/或转向致动器16的能量吸收。

如参照根据本发明的方法所描述的那样，根据通过设备A的至少一个传感器5a、5b、5c和5d确定的运行状态和车辆2的行驶状态可以确定设备A必须施加多少能量以满足其符合规定的功能。在运行设备3或者内燃机的情况下，符合规定的功能是产生机械功，利用该机械功可以实现车辆2的牵引，即利用该机械功可以克服行驶阻力以及在传动系中的阻力。

在转向系统的情况下，这样的符合规定的功能是实现在车辆2的前进方向方面的驾驶员期望。通过将设备A的用于满足符合规定的能量通过处理设备9与设备A的实际能耗关联，可以确定特征值，该特征值尤其根据相应的行驶状态说明了设备A的自己的能效。

此外，该系统1具有第三装置或至少一个传感器6，其能够实现确定代表车辆2的行驶状态的至少一个参数。作为参数考虑来自如下参数组中的一个：发动机转速、节流阀位置或加速踏板位置、车辆速度、车辆纵向加速度、进气管压力、冷却剂温度、点火时刻、喷射量、λ值、废气循环率、排气温度、挂入的档位和档位变换。在图1中示例性地通过增量式编码器6确定驱动轮18d上的转速，由此可以推导出车辆速度，利用该增量式编码器例如可以确定行驶状态(在恒定速度情况下的滑行)和不同的加速状态。此外，该系统1具有关联装置8，该关联装置尤其是数据处理装置的一部分，并且该关联装置可以将所确定的车辆的能耗和车辆的行驶阻力与在测量到相应的参数值的时间点存在的相应的行驶状态关联。从车辆2所克服的行驶阻力优选可以推断出车辆2必须提供的要施加的能量以便提供由驾驶员预设的确定的行驶性能。通过将通过车辆2要提供的能量与车辆2的优选通过传感器4a、4b确定的能耗比较可以给出代表车辆的能效的特征值。这优选通过处理装置9来计算，该处理装置同样尤其是数据处理装置的一部分。

优选地，根据本发明的系统1具有另一第四装置10，该另一第四装置可以检测所述至少一个特征值的额定值。优选地，该第四装置10是接口，利用该接口可以读取相应的额定值，此外优选地，该第四装置10是用于车辆模型的仿真装置，该仿真装置产生代表至少一个特征值的额定值。借助第二比较装置11，该系统优选可以将额定值与特征值比较并且随后在显示装置12上输出。

本发明意义下的车辆模型是车辆的数学模型。这优选不仅包含车辆的硬件配置而且包含车辆的相应的操作策略，以及其系统和部件。

此外，该系统1优选具有第五装置14，该第五装置设定为反映车辆2的瞬时行驶阻力。这样的第五装置14优选适于确定作用于车辆2上的所有行驶阻力分量，即空气阻力、滚动阻力、爬坡阻力和/或加速阻力。优选地，在此情况下推测出车辆数据，所述车辆数据例如由制造商设置，如车辆重量和C_w值。随温度或可行驶的状态改变的其他参数可以通过传感器来确定。在此情况下，尤其C_w值、车辆的正面和速度归入空气阻力，车轮的弹性、胎压和车轮几何形状、行车道表面状况以及行车道状态归入滚动阻力，其中行车道表面状况例如可以根据数据库确定。尤其是，车辆重量和坡度归入爬坡阻力，其中经历的Δ路程的坡度通过气压计的或GPS高度测量计来确定。加速阻力尤其取决于车辆2的质量和加速度。

系统1的所有传感器4a、4b、5a、5b、5c、5d、6优选与数据处理装置借助数据连接尤其经由数据接口10连接，该数据处理装置尤其具有第一比较装置7、关联装置8、处理装置9、数据接口10、第二比较装置11和输出装置12。数据连接在图1中用虚线示意性地示出。

此外，该系统1优选具有数据存储器25，在该数据存储器中可以存储有一序列的行驶状态和相关的其他数据。

此外优选地，该处理装置9在确定特征值时考虑该序列的行驶状态并且在将相应的数据记录与行驶状态关联时围绕信号传播时间或围绕测量介质直至传感器的传播时间来修正相关性，该处理装置尤其具有带有工作存储器的微处理器并且此外尤其是计算机。

在下文中参照图2、3和4阐述了根据本发明的方法100的一种实施形式。

根据本发明的方法用于分析车辆2或设备A的能效并且尤其是确定特征值和估值，其普遍有效并且并不基于确定的行驶循环。通过给出车辆2的各个设备A的能效和能效评价，车辆2可以根据有限元方法被分解成各个车辆元件。尤其是在对车辆2的整个系统建模时，利用将车辆2这样分解成车辆元件可以实现明显更精确的结果。

本发明所基于的方案在此一方面是将复杂行驶过程分段成可评价的行驶元素，所述行驶元素尤其对应于行驶状态，而另一方面在于将整个车辆2的系统整体分段成各个车辆元素，如车辆的系统、部件或也有组件，例如驱动装置或转向系统。

在第一工作步骤101中，检测101参数，所述参数说明了设备A消耗的能量。在尤其是由部件：转向致动器16、转向控制装置17和转向操纵装置或方向盘20以及其他机械组件如转向杆构成的转向系统的情况下，这样的能耗的特征尤其在于提供如下力，该力对于使车轮18c转弯和保持车轮18a、18c在其位置中而言是必需的，其中车轮18c使车轮2转向。如果车轮2没有驾驶员辅助系统，则必须由驾驶员经由方向盘20提供该能量。在正常情况下，车轮2在登记时刻具有至少一个转向致动器16，该转向致动器将驾驶员的转向指令转换为改变转向角度α，所述转向指令经由方向盘20给出。转向角α在此尤其是在车辆中轴线与车轮18a、18c的滚动方向之间的角度，如这在图1中所示的那样。转向致动器16通常是电机械或液压机械的装置，其将电能或液压能转换成用于使车轮18a、18c转向的机械能。该能量要么直接由驱动装置3借助液压流体来提供要么经由电子线路由储电器15提供。转向系统消耗的其他能量例如是转向控制装置17的电子装置，亦或者是用于控制转向致动器16的功率电子装置。在此例中，可由传感器4a确定的第一参数是电能，该电能提供给转向系统。在液压机械的转向致动器16的情况下必须提取出的其他参数是转向致动器16从液压机械的供给中分支的能量，即该能量就此而言由驱动装置3提供。

在驱动装置3尤其是内燃机作为设备A被分析的情况下，能量吸收一方面通过所输送的燃料来定义。此外，考虑如下能量，其必要时经由辅助单元尤其是电气辅助单元例如经由电驱动的压缩机亦或者各种泵被输送给内燃机3。辅助单元的能量输入自然仅须在内燃机的能量平衡中加以考虑，只要辅助单元不直接由内燃机驱动。对于内燃机3的粗略能量平衡，也可以设计为，忽略辅助单元的能量输入，因为在整个系统(车辆2)中也只由内燃机3提供能量用以在持续运行中驱动辅助单元。以化学方式经由燃料提供给内燃机的能量可以通过传感器4a来确定，该传感器记录内燃机3的消耗曲线。另一可能性在于，利用排气分析系统23的气体传感器4b测量排放，由此同样可以推导出内燃机的能耗。辅助单元的可能的能量流近似地可以通过辅助单元的能耗或通过确定提供给辅助单元的机械功的传感器并入到内燃机3的能耗中。

此外，根据本发明的方法确定要分析的设备A的运行状态。在转向系统的情况下，这样的运行状态例如是转入、转出、恒定转向角、转向致动器16的去活或被激活、伺服运行、手动运行亦或者是所述运行状态中的至少两个的组合。这些参数中可用来检测运行状态的的两个参数优选是转向角α以及其变化、转向系统的部件例如转向致动器16的能量消耗、方向盘20的转动角度或其变化。如果要分析的设备A是内燃机3，则可能的运行状态是减速超速操作(Schiebebetrieb)、部分负荷运行、满负荷运行、去活或激活、起动运行、空转运行亦或者是这些运行状态中的至少两个的组合。这些参数中可用于检测运行状态的两个参数是发动机转速、油门位置或加速踏板位置、车速、进气管压力、冷却剂温度、点火时刻、喷入量、λ值、废气再循环率和/或排气温度。

在其他工作步骤中，车辆的行驶状态借助针对一个或多个行驶状态预定的参数范围来确定103、104、105，其中检测或测量第三参数，该第三参数适于表征103的行驶状态并且该参数与车辆状态的参考参数范围比较104，其中由此可以将那时所测量到的参数值与行驶状态相关105。可能的行驶状态在此情况下例如在恒定速度情况下的滑行、加速、转弯行驶、泊车、直行、空转(翻转)运行、挂挡(Tip-in)、摘挡(Let-off)、匀速行驶、换挡、惯性行驶、静止、驶上坡道、下坡或这些行驶状态中的至少两个的组合。行驶状态经由第三参数可检测，例如速度，其可以经由传感器6尤其是增量式编码器来确定。其他第三参数是离合器的状态(打开、关闭)、所挂入的档位或换挡的检测、加速踏板的位置、环境的地形等。

不仅对于设备A或B的运行状态的确定以及对于行驶状态的确定都适用的是，相应的状态可以任意地细化，使得参数直至所述至少一个第二或至少一个第三参数的任意单独群组的参数值，可以分别相关有运行状态或行驶状态。

根据所确定的行驶状态结合设备A的所确定的运行状态，可以确定相应的设备A为了执行其符合规定的功能所需的能量。

在分析转向系统的情况下，为了确定要提供的能量基本上在操作转向系统时的运行状态与在转向系统的静止阶段期间的运行状态之间相区别。如果操作转向系统，则必须提供力以便克服转向系统中的内部阻力，根据车辆是否处于静止还是行驶，克服在在轮胎与道路之间的静摩擦力和车轮18a、18c的惯性矩。影响因数可以根据测量和制造商的数据以及一些简单的假设来确定。在转向角α(α≠＝)恒定和车辆2行驶的情况下尽管没有提供力来使方向盘转入或转出，或克服在转向系统中的阻力，但必须施加复位力矩，车轮由于车辆的重力和转向系统的几何形状在转弯行驶期间产生复位力矩。为了克服复位力矩所需的能量可以由转向角α、车辆的重量以及车辆的速度以及必要时其他假设导出。

在内燃机3作为待分析的设备A的情况下，要提供的能量是克服行驶阻力以及必要时克服传动系中的其他阻力譬如摩擦的能量。行驶阻力可以通过关于环境和地形的不同信息以及测量来确定。车辆内的阻力例如可以通过传动系中的传感器5a、5c、5d和6来确定，其在图1中示出。另一要提供的能量可以设置用于对汽车电池充电或也可以对更大的储电器如混合驱动车辆的蓄电池充电，根据车辆2的相应的运行策略。

根据车辆2的行驶状态和设备A的运行状态尤其可以确定所有行驶阻力分量，行驶阻力分量作用于车辆2，即空气阻力、滚动阻力、爬坡阻力和/或加速阻力。优选地，在此情况下推测出车辆数据，所述车辆数据例如由制造商设置，如车辆重量和C_w值。随着温度或行驶状态而变化的其他参数可以通过传感器来确定并且提供第二或第三参数。在此情况下，尤其C_w值、车辆的正面和速度归入空气阻力，车轮的弹性、胎压和车轮几何形状、行车道表面状况以及行车道状态归入滚动阻力，其中行车道表面状况例如可以在数据库被确定。尤其是，车辆重量和坡度归入爬坡阻力，其中经历的Δ路程的坡度通过气压计的或GPS高度测量计来确定。加速阻力尤其取决于车辆的质量和加速度。

根据设备A或者转向系统或内燃机3的能耗和其相应为执行其相应的功能要施加的能量可以确定111a特征值，该特征值表征至少一个设备A的能效。在最简单情况下，在此涉及要施加的能量与所提供的能量之比。

此外，优选也可以分析其他设备B，为此根据本发明的方法优选具有确定111b至少一个第二特征值的工作步骤，同样基于第一、第二和第三参数，它们表征另一设备B的至少一个能效。这两个关于设备A的能效和关于设备B的能效的特征值还可以优选汇总成总值。通过例如根据计算尤其是车辆仿真或根据参考车辆预设额定值，优选可以预设113可与所确定的特征值比较的额定值或额定函数，以便确定114估值。优选地，在此确定115车辆的运行模式，评估附加地与所述运行模式有关。作为运行模式在此例如可以考虑：效率取向的运行模式、操控性能取向的运行模式、舒适性取向的运行模式、消耗取向的运行模式、减小排放取向的运行模式、行驶性能取向的运行模式或NVH舒适性取向的运行模式。由此，利用评价不仅可以确定设备A的绝对最优能效，而且也可以确定在遵守其他边界条件情况下的相对最优值。对于多个设备例如设备A和设备B的总体评价，对于确定总特征值替选地，也可以分别确定代表相应的设备的能效的特征值、第一特征值和第二特征值，并且优选被评价，其中各个评价以后可以汇总成用于系统的总评价。尤其是以此方式可以给出代表车辆2的系统如传动系、转向系统或者甚至代表整个车辆的总特征值和/或总评价，其由多个部件或组件构成。

借助本发明可以将复杂的随机的行驶曲线分解成小的可评价的并且可再现的单元素，不仅行驶元素而且车辆元件，其中与总结果或总特征值最为关联的单元素可以被识别。在另一步骤中，在考虑到在标准之间的有关的相关关系针对各个元素优化所有有关的标准。行驶元素的大小优选被确定为使得一方面可以实施可靠的可再现的评价，另一方面给出了有限元的特征，使得任何复杂的行驶状态都能够可再现地由各个行驶元素组成。

行驶元素的评价尤其可以通过聚类即通过归类到预定的行驶状态类别以及通过确定出现行驶元素的频率来进行。

该方法100可以按联机运行方式使用，其中立即输出特征值。这例如当该系统1完全安装在车辆2中或测试驾驶员在测试行驶期间想要调用关于能效或车辆运行特性的信息时才是有利的。然而，该方法100也可以按离线运行方式使用，在测试行驶期间在那里分析所记录的值。此外，该方法100可以在车辆所有者的车辆中持续地运行并且可以周期地或实时地将用于匿名分析的数据传送给后台或中央计算机。优选地，特征值与额定值或额定值函数之间的关系以数学函数来描绘，使得在参数相应输入到函数中时输出能效的评估作为计算的结果。

用于计算特征值KW的简单函数可以如下地示出，其中因数c_i的值取决于所确定的相应的行驶状态：

KW＝c₂·参数₁+c₂·参数₂

评估的计算可以相应地进行，其中在此情况下因数c_i还取决于相应额定值函数，该额定值函数用作评估参考。

不仅普适的特征值而且对车辆2的效率的普适的评估都是合适的量，以便替代目前的消耗标准，该消耗标准已根据确定的行驶循环如NEFZ(新欧洲消耗循环)或WLTP(全球统一轻型汽车测试程序)来确定。

优选地，车辆2的环境的地形可以融入特征值或评估中。由此例如可以考虑，车辆2在其运行策略中是否考虑地形例如车辆前方的道路，以便达到尽可能有利的效率。这样，车辆2的运行策略或车辆2的设备A例如可以设计为，电储能器15或压缩空气储能器15在陡峭的路段上被充满，以便能够在紧接着的坡道行驶路段上又从相应的储能器15中释放该能量。为了确定地形可以从车辆侧使用激光或激光雷达系统，但地形也可以借助GPS系统和车辆驾驶员中的或在车辆2中的地图资料来确定。

图3示出了根据本发明的对实际驾驶测量分段的结果的部分示意性曲线图，其中根据驶过的行驶元素尤其是行驶状态针对该标准对能效曾进行分析。

用于确定车辆状态的第三参数在该曲线图的上部分中示出并且是关于时间的车辆速度，该车辆速度代表了车辆2的行驶状况。在该曲线图的下部分中示出了识别出的行驶元素，所述行驶元素在车辆2的能效方面单独加载以特征值或针对行驶元素分别单独地进行评估。

车辆的效率在此情况下并不从一开始关于整个行驶过程来平均，如这在现有技术中的方式中是常见的。在本发明中，识别出各个行驶状态并且所述行驶状态关联有车辆的相应的行驶阻力和在该行驶状态中所消耗的能量。基于该关联计算出特征值，该特征值反映了车辆在所测试的行驶状态中的能效。

根据本发明的归类示例性地在图4中示出。车辆2在此可以划分成模块譬如传动系和车身。各个模块又可以再分成部件和组件。传动系的部件在此如所示地尤其是内燃机(ICE)、电机、变速器和其电控制装置。设备A可以通过模块、部件或也可以通过组件形成。

如果系统1或者用户确定在确定至少一个特征值或评估时要分析哪个设备A，则可以确定其能耗。

为了确定部分消耗能量并且部分传送能量的设备A譬如内燃机或也有电机或也有变速器的能耗，可能需要为了确定能耗不仅确定提供给相应的设备A的能量而且确定设备A又输出的能量，即就设备A而言必须建立能量平衡。就车辆2的驱动装置3而言，这样投入(hineingesteckte)的能量E(in)通过输送的燃料量或也通过内燃机的碳排放来限定，在电机的情况下通过电能的消耗来限定。就内燃机而言，相对于投入的能量E(in)可能增加通过附加的电动机所谓的辅助单元所输送的能量。

由驱动装置给予的为牵引和为车辆中的其他辅助单元所提供的能量E(out)可以在轴上经由转速和转矩来截取。如果只要确定燃烧过程本身的效率，则也必须考虑：经由电动机或经由辅助单元提供给内燃机的能量最后可能经由储能器15的旁路又从通过燃烧获得的能量中分支。

然而为了评估车辆的发展水平，优选不仅令人感兴趣的是与在整体开发的概念阶段中通常生成的理想特征值和曲线比较，而且令人感兴趣的是定位在特定的基准散布带(Benchmark-Streuband)中。这尤其是对于车辆分析而言是重要的，其中对于额定值计算所需的基本数据并不完全。为了创建这样的数据库，可以执行对当时最新的车辆的检验。

实际优化优选通过将结果有关的具体事件传输到当时最适合的开发环境中来进行。对于主要仅涉及一个标准的具体事件，优化多次直接在车辆中在与自动化的联线评估直接交互中进行(例如，补偿确定的行驶性能缺陷)。对于在不同的评估变量(例如效率、排放、行驶性能、NVH舒适性等)之间存在突出的目标冲突关系的具体事件，优选有用的是在XiL(英语：Software/Hardware in the Loop(软件/硬件在环))、发动机测试台和/或传动系测试台上描述相关具体事件。在此，可再现的工作按照根据本发明的教导允许在各个行驶元素中的高效开发，其中不仅对单变量进行隔离的优化而且各个标准的目标冲突可以被优化。此外，通过同时运行的整个车辆模型也可以直接评价对整个系统“车辆”的作用。

与实际驾驶行驶元素库(基准数据)比较优选能够实现在竞争环境中的详细归类。优选直接的可评估性能够实现迅速且精确的反应并且由此实现过程中更高的灵活性。

基于事件的行驶元素观测不仅允许有效的校准能力而且允许精确地、虚拟地识别最佳匹配的驱动架构。这也能够实现创建精细化的开发地图，在该开发地图中标记了相关的开发任务(不仅技术变量而且主观的变量(subjektive ))。

优选地，设置全面的实际驾驶行驶元素数据库，其具有关于结果有关的具体事件的相应的统计数据，以及设置对相关行驶过程的分段的观测，通过观测不仅在校准过程中而且在传动系或车辆开发的较早的概念阶段中可以精确地解决结果有关的重要任务。

对于能效或其他标准关键的行驶状态优选借助代表行驶状态的物理参数来描述。借助该描绘可以确定例如在实际车辆中在实际行驶运行中所确定的行驶状态在车辆滑行测试台上、在传动系测试台上、在动态测试台上(Rückstand)或在XiL仿真环境中予以重构。这能够实现例如为了解决不同标准之间的目标冲突在测试台上详细地检验关键行驶状态。

本发明的其他方面在尤其与图5至图16有关的实施例中予以描述。

尖锐化的立法要求(例如：CO2、WLTP、RDE)和升高的客户需求(“积极的驾驶体验”)以及所有相关周边信息的(“所连接的动力传动系”)融合导致复杂性急剧升高并且未来的驱动系统变化越来越多样。在此，开发挑战还因缩短的型号更换周期和实际的客户形式运行(“实际道路驾驶”)的附加的增强的融合而尖锐化。

在扩宽的“实际道路”边界条件下的高效开发譬如目前的对实际运行的综合测试循环拓展以随机行驶循环一方面要求对主观因素(例如：驾驶体验)的对象化和可再现地确定复杂的受随机过程影响的特征值(例如，实际驾驶排放)。为此，随机的驾驶过程被分解成可再现的和可评估的小的行驶元素并且相关的折衷关系(例如，行驶性能、噪声感受、效率、排放)以单元素来优化。智能的“事件发现器”在此允许有目的地集中于对整个结果有显著影响的行驶元素。附加地，由此生成的“实际驾驶操作库”与具有普遍意义的整个车辆模型结合形成将各个开发任务置于相应最为合适的开发环境中并且由此增强地置于虚拟世界中的决定性基础。

然而，上级的整个车辆开发过程的缩短不仅要求在开发各个子系统时增强的前端加载而且要求在混合虚拟-真实开发环境中增强的具有普遍意义的工作。从数字样机(DMU)到功能样机(FMU)的步骤和在整个视角下的一致性评估先显著地促成在短的开发时间内掌控未来的驱动器的复杂性。利用集成的开放开发平台(IOPD)和扩宽的评估平台AVL-DRIVE V4.0在此已提出了AVL主要工具和方法组件。

1.驱动器开发的挑战

对于PKW驱动系统的进一步开发的主要冲击中期和长期来自于立法以及终端客户。

利用威胁性的处罚、加强的测试程序(WLTP)和对有害物排放的附加限制显著地减少CO2车辆排放构成法律边界条件的显著增强并且造成车辆开发时显著的额外开销。在客户方面，一方面“总拥有成本”的话题日益重要，另一方面纯主观标准如社会趋势、社会接受程度等但尤其“积极的驾驶体验”增强了决定性的购买理由。因此，描述纯粹技术目标值如功率和燃料消耗的焦点扩宽了满足积极的主观客户体验-“汽车体验”在此远远超过传动系的特性。客户在此将车辆的特征和值如款式、人体工程学、操作性、信息娱乐和辅助系统、安全感、驾驶舒适性、灵活性和行驶性能在整体的背景下并且感受为整个车辆特性。

由此，实际行驶运行对于新车辆系统的开发有决定性的意义，不仅实际道路排放(Real World Emission)和消耗而且客户的积极的驾驶体验变成决定性的目标变量。然而，不仅主观评估标准受到快速波动。新趋势、个别要求和新技术形成高动态市场的显著的不可预测性[1]。对该情况的响应可以仅仅是在产品配置和开发时的极为快速的反应能力。在IT领域中目前已经常见的以数月为时间尺度的短暂型号周期通过信息娱乐系统和辅助系统对汽车开发施加增强的影响。由此，在汽车领域中也必须适应显著缩短的型号变换周期和/或可更新的解决方案以及采用灵活的开发方法。有用的技术解决方案在此当然在于扩宽的模块化系统，所述模块化系统能够借助软件在极其多样化的解决方案中实现。基于模型的开发的灵活的、适应性的和基于测试的方法在此情况下得到支持。

就纯粹技术层面来说，CO2立法当然是最主要的技术驱动者。未来的CO2或消耗车辆极限值(VerbrauchsFlottengrenzwerte)在世界范围内汇聚于持续降低的水平。这一方面要求具有高度灵活的部件的复杂驱动系统，但另一方面也造成增强个性化地匹配不同的边界条件并且导致驱动系统多维度地多样化(不同的能量载体、不同的电气化程度、变化多样性等)。

未来，传动系与整个相关的车辆环境(“所连接的动力传动系”)联网还允许运行策略最佳地与实际交通情况和环境条件匹配。车辆信息娱乐系统、辅助系统直至C2X通信的信息的丰富程度允许事先已经计算许多场景并且这样大大地扩宽优化水平。由此，未来的驱动系统的多样的自由度可以以显著更高程度用于减小能耗。然而，这造成了高度复杂的运行策略，同时开发开销、校准开销和尤其验证开销极大地升高。

除了可靠地掌控驱动系统的增加的复杂性之外，形成开发方法受未来RDE法律的其他非常显著的影响。这通过综合测试循环扩展随机实际运行连带数量不可预测的不同行驶状态和边界条件来表征。

然而，从客户来看，实际道路驾驶不止包括RDE：

·积极的驾驶体验-驾驶性能/舒适性/灵活性/可操作性

·绝对功能安全性

·最高的效率或最小的消耗

·对驾驶员辅助系统的信任

·高可靠性/耐久性

2.在开发过程中行驶元素定向的方案

从具有清楚限定的循环和固定的评估变量的测试的准确可再现性到具有统计概率的对实际驾驶的评价以及主观感受到的驾驶体验的考虑的过渡是显著变革并且不仅要求新开发方案而且要求新开发环境。主要基本需求在于：

·主观因素的对象化(例如：驾驶体验)：在主观感受到的噪声和行驶性能的对象化方面，AVL已积累十年长的实践经验并且提出了相应的开发工具-这样例如AVL-DRIVE[2]以最好的路径成为用于行驶性能评估的受广泛接受的工具。

·对受随机过程影响的特征值的可靠可再现的确定(例如，实际驾驶排放)：非常实用的方案是，将这样复杂的行驶过程分解成可再现的并且可评估的分段(行驶元素)，归类所述分段并且以统计方式考虑对整体的特征值的影响。这可以视为类似于对其他任务譬如运行稳定性分析或过程仿真的讨论。这些元素的大小在此可以通过对可再现的可评估性的要求来确定。在此，人对参考变量的主观感受也代表其他评估参数如消耗、排放等。

但时机决定性的步骤是从多个单元素中识别对整个结果有显著的相关性的单元素的能力。

这样的方法在AVL中数年起在驾驶性能开发的领域中成功使用(AVL-DRIVE)。在此，真实的实际道路行驶过程被分解成限定的单元素，所述单元素于是分配大约100个单独类别，根据大约400个特定的评价标准分开地评价并且统计地评估。

在匹配度比较小的情况下，使用可归类的行驶分段的方法不仅可以用于在实际条件下评估行驶性能和噪声舒适性，而且可以评估排放、效率，并且此外还用于横向动态变量，直至评价驾驶员辅助系统[3]。

如果观测实际道路测量的结果，则变得清楚的是，尽管存在各个行驶元素，但所述行驶元素仅在优化参数方面对于整体评估而言是相关的。然而，在通常情况下对于排放、效率、行驶性能和噪声舒适性而言，相同的行驶元素是决定性的。通过互相关性在此必须解决在各个行驶元素之内的目标冲突。

借助智能“事件发现器”在此可以可靠地识别“瓶颈”。对“事件”(即，结果相关的行驶元素)的识别需要针对行驶元素的与在线预设相应的额定值并且与相应所测量的实际值比较。在此，代表各个标准的评估变量的额定值以不同的方式生成：

·效率：在线额定值计算在与车辆测量同步的整个车辆模型中基于所测量的车辆纵向动态性和在考虑当前的地形以及其他行驶阻力的情况下进行。车辆模型不仅包含整个硬件配置而且包含相应的运行策略。在此自然地需要关于所有能量流和储能器的平衡。

·排放：基本上，额定值预设可以类似于评估变量“效率”地进行。然而，鉴于即将来临的RDE法律，明智的是根据将来在法律中规定的RDE规则来执行评估。

·行驶性能：在此，额定值预设基于具体化的主观行驶感受和期望的车辆特征的预设根据在AVL-DRIVE[2]中开发的系统进行。对于将主观驾驶感受对象化，人类感受在此必须多次通过神经网络与物理上可测量的变量相关。

·NVH：类似于在行驶性能中，在此基于具体化的主观噪声感受和期望的声音特征的预设(例如，AVL-VOICE[4])执行额定值预设。

然而为了评估车辆的发展水平，不仅令人感兴趣的是与在整体开发的概念阶段中通常生成的理想值和曲线比较，而且令人感兴趣的是定位在特定的基准散布带(Benchmark-Streuband)中。这尤其是对于车辆分析而言是重要的，其中对于额定值计算所需的基本数据并不完全。为了确保当前基准数据的足够的统计相关性(实际驾驶操纵库)，AVL例如仅在2014年对当时最新的车辆执行了大约150次基准检查。

实际优化通过将结果有关的具体事件传输到当时最适合的开发环境中来进行。对于主要仅涉及一个评估变量的具体事件，优化多次直接在车辆中在与自动化的联线评估直接交互中进行(例如，补偿确定的行驶性能缺陷)。

对于在不同的评估变量(例如效率、排放、行驶性能等)之间存在突出的折衷关系的具体事件，有用的是描绘在XiL测试台、发动机测试台和/或传动系测试台上的相关具体事件。在此，可再现的工作允许在单独的行驶元素中的高效开发，其中不仅对单变量进行隔离优化，而且优化权衡(典型地为排放/效率/行驶性能/噪声)。此外，通过同时运行的整个车辆模型也可以直接评价对整个系统的作用。此外，与“实际驾驶操作库”(基准数据)比较允许在竞争环境中的详细分类。直接的状态可评估性能够实现迅速且精确的反应并且由此实现开发过程中更高的灵活性。

基于智能的事件发现器的行驶元素观测不仅允许有校准能力而且允许精确地、虚拟地识别最佳匹配的驱动架构。这也能够实现创建精细化的开发地图，在该开发地图中标记了相关的开发任务(不仅技术变量而且主观的变量(subjektive ))。

具有关于与结果有关的具体事件的相应的统计数据的全面的操作数据库的可支配性、，以及对相关行驶过程的分段的观测，因此不仅在校准过程中而且在传动系开发的早期设计阶段中对于与结果有关的重要的任务的精确解决而言是必不可少的。

3.在多个开发层上同时掌控开发过程

除了将复杂的行驶过程分段成可评估的小的单元素(垂直分段)之外，将整个车辆的系统集成归类到不同的系统和部件层(水平归类)也是用于高效开发过程的行之有效的基础。

通过将车辆内部的数据和调控网络与环境联网(“所连接的动力传动系”)形成了附加的上级的系统层“交通层”。

对行驶过程的分段初始在车辆模型层上已开始优化传动系的纵向动态特性(行驶性能优化)并且已向下分裂到各个传动系模块(例如发动机、变速器等)上。

而全面的声音和舒适性评估已经要求在车辆层上分类。对于横向动态有关的功能(譬如底盘调校直至行驶动态调节[5])的开发而言也需要作用于车辆层。

对于对象化地评估驾驶员辅助系统(ADAS-高级驾驶员辅助系统)而言，需要与整个相关的环境信息的联网和由此需要最高系统层(“交通层”)的融合。

对于在车辆层或交通层上的大部分优化也基本上适用的是在复杂的行驶过程的分段和对主观因素的对象化方面的类似要求。已经用于评估传动系纵向动态的工具在此也可以用于优化横向动态的功能[2]。然而，由于对行驶过程的分段对于纵向和横向动态方面不同(除了行驶动态调控之外)并且几乎不存在权衡关系，所以鉴于可控的开发复杂性，作为权宜之计目前还分开地处理纵向和横向动态任务。而在竞速中，目前已经全面优化纵向和横向动态的任务。

尽管在车辆模块层上沿着专用过程开发主要的子系统(例如，传动系、车身&底盘、电子&电气)，但整个车辆开发过程是代表所有其他系统开发的首要的参考变量。整个车辆开发因此将所有各个开发任务同步并且也利用固定的功能控制软件和硬件基础级的结构(概念车和原型车)。然而，在此造成困难的是，通常各个子系统的开发过程以不同的时间表进行。

由此，在整个车辆开发过程中的共同的同步点(集成级1至X)不仅要求在纯粹虚拟的或纯粹实际的基础上工作而且也在混合的虚拟-实际开发环境中增强。

用于掌控目前的和未来的驱动方案的复杂性的钥匙是子系统在整个系统中的早期功能集成，整个系统可以整体地、部分或也可以虚拟地可支配。目前良好建立的、纯粹实际的集成级过程(具有真实的硬件和软件)在前端加载的意义下未来也在较早期的开发阶段中在纯粹虚拟的开发环境中和组合式虚拟实际开发环境中予以扩展。

由此，当没有整个车辆圆形可支配时，在模块或部件层上的开发于是也可以在整个车辆背景下被分析和开发。复杂的关系由此已经可以及时地在纯粹虚拟的或组合式虚拟/实际开发环境中被评估并且掌控并且由此引起从数字样机(DMU)过渡到功能样机(FMU)。

尽管功能的最终保护也还在车里中进行，但在此也可以使用增强的前端加载。利用组合式虚拟实际开发过程的新可能性不进可以高效地管理数量极大增大的子任务，而且已经在较早期的开发阶段中开始。仅仅由此在将来完全可掌控驱动开发的复杂性。

在此在整个开发过程期间需要从整个车辆来看在相关的使用条件(驾驶员+道路+环境)下的评估。为此，虚拟和实际试验通过并行运行的整个车辆模块耦合。

不仅功能开发而且内燃机的首次验证在固定的和动态的发动机测试台上运行。发动机控制装置和相应的软件功能包括诊断功能在内的开发有意义地转移到XiL测试台上。并行运行的具有行驶阻力、结构、轴线、弹簧、转向装置、制动设备的虚拟整个车辆模型(其余车辆)允许在车辆消耗、排放和动态性方面连续地评价目标的达到。

尤其，对于混合功能的调校、校准和验证，将内燃机、变速器和电动机硬件设置在传动系测试台上是最为高效的开发环境。而所有并不需要整个传动系硬件的开发任务(例如，诊断功能的开发/校准)并行地在XiL环境中被处理。

根据任务和可支配的车辆硬件，在带有或不带车辆的传动系测试台上、在滑行测试台上以及在道路上按机组载体或车辆原型形式进行测试。由于在传动系测试台上实验条件(驾驶员、线路、载重、风、高度、气候等)以及其余车辆(Restfahrzeuges)的参数(行驶阻力、结构、轴线、避震、转向装置等-变化仿真)比较迅速地改变，甚至在整个硬件包括车辆在内的可支配性方面是多重有利的，所以不仅复杂系统的开发而且复杂系统的验证(例如，全新混合系统)增强地在传动系测试台上执行。

将工作内容分配给相应组合式的开发环境尤其在验证的领域中获得决定性的意义。急剧升高的系统复杂性和缩短的开发时间的组合不仅在功能开发中而且尤其在功能验证中需要增强的前端加载。在整个系统中的验证在此不再仅基于硬件进行而是在混合式虚拟实际开发环境中以实际和虚拟部件的各种组合进行(例如“在测试台上的虚拟公路-虚拟路线-虚拟驾驶员”)。

对于复杂系统，对功能安全性的高效和全面的验证是决定性的。验证的基础在此是相关的测试序列的精确生成的集合，该集合必须借助对可能的运行和滥用场景详细的系统分析、评估和分类以及全面的FMEA(“Failure Mode and Effects Analysis(失效模式与影响分析)”)来创建。通过高程度的系统化和自动化，由此可以在相较于传统道路测试明显更短的时间中检查潜在的关键运行状态。

对潜在关键的状态的预先选择自然造成如下风险：测试程序仅仅对明确提出的问题提供应答，而并不处理其他风险点。在未来，通过附加的由操作数据库生成的验证序列缩减该风险。

4.从DMU(Digital Mock Up(数字样机))到FMU(Functional Mock Up(功能样机))或从用于经典开发过程的“ToolChain”到用于整体多层开发过程的“Tool-Network”

在实际开发过程中，虚拟数字组件模型和实际可支配的硬件构造阶段的并行性目前已经并且在未来增强地多次要求在虚拟与实际试验之间的“跳跃”，其中，“实际”试验目前已多次包含仿真。对于灵活开发，仿真和硬件必须彼此无缝结合并且可以彼此交换。在许多情况下，尚不存在对此所需的开发工具的一致性。集成的开放式开发平台AVL-IODP(Integrated Open Development Platform)一致性地描述了整个开发环境的普遍性。

此外，对于不同工具是开放的集成的一般开发平台的一致性的应用的主要方面是：

·一般的过程和方法允许开发任务的“前端加载”，其目前例如基本上在道路测试中执行，在时间上较早的开发阶段中在发动机或传动系测试台上执行-在极端情况下也在纯粹虚拟的仿真环境(Office Simulation(办公室仿真))中执行。这样，例如在组合式实际虚拟开发环境中以类似的结果品质对发动机的预校准例如与在纯粹道路测试中相比显著更快地实施。

·仿真模型的普遍性在早期的开发阶段中曾创建的仿真模型也可以在之后的开发阶段和环境中被继续使用。这些仿真模型(作为虚拟组件)将硬件开发环境(即，测试台)补充成混合虚拟实际开发环境，利用其可以描述在整个车辆层上的相互作用。

·借助一致性的数据管理和模型和方法的无缝普遍性对虚拟和实际测试的一般可比较性。借助仿真生成的结果一方面必须与相应的实际测试一致而另一方面在开发过程中也允许基于测试结果进一步开发仿真模型。在虚拟、实际和组合式虚拟实际世界之间的持续一致性比较的可能性是灵活的现代开发过程的前提。

·模型和测试的一般参数化：尤其在控制设备校准中必须管理多个输入参数如例如环境条件、驾驶操作、校准数据记录等。在此为了以后能够比较在虚拟和实际测试之间的结果，输入数据记录也必须是可比较的并且一致地在该过程中可供支配。

·在现有的处理环境中的一般嵌入：自然需要能够不断将新的或改进过的开发工具集成到现有的处理和处理环境中。因此，这样的开发平台必须是开放的，在此意义下一方面集成虚拟、实际以及组合式虚拟实际工具而另一方面是数据管理。优选追求“自下而上法”，其允许也集成现有的工具和用具。由此，可以基于现有的技术诀窍和良好建立的工具。

由此，开发平台(IODP)变成一般基于模型的开发过程的基础并且将传统的工具链扩展至集成的并且一致性的网络：从连续的Tool-Chain到ToolNetwork。在该平台中，驱动器的虚拟和实际的部件在开发过程的任意时间点都可以集成在整个车辆层上并且相应匹配的开发环境被配置。该工具网络因此也是用于尽可能灵活的开发过程的工具套件。

一致地，开发工具的联网也要求联网的评估平台，在评估平台中开发结果持久地不仅可以在部件和系统层上而且可以在整个车辆层上进行评估。

朝着综合的评估平台的第一方案数年来已经是利用AVL-DRIVE的行驶性能的评估。评估平台的结构允许利用所有相关的工具(从办公室仿真到实际车辆的道路测试)执行一般的行驶性能评估。AVL DRIVE-V4.0在下一个扩展阶段中将评估平台扩宽了

○根据RDE法律的预设进行排放评估

○利用在线计算理想额定值包括在基准环境中的定位在内进行效率评估

○对主观噪声感受进行评估

由此，从仿真经由发动机、传动系和滑行测试台到道路测试的主要评价变量的一般评估是可能的。

5.展望

基于模型的开发方法连带基于行驶元素的评估的一致延续允许未来也在虚拟环境中有目的地开发先进驾驶员辅助系统(ADAS)、自动行驶以及在“所连接的车辆”中的“所连接的动力传动系”并且由此高效地实现全面的前端加载方案[2]。在对测试台和仿真台的扩展中，在此必须在传动系测试台上作为其余车辆和环境地仿真附加的道路、红外结构、交通对象和相应的环境传感器如雷达、激光雷达、超声、2D和3D摄像机。为了基于卡的功能譬如在测试台单元中基于导航系统(例如，eHorizon)进行预测式能量管理正常运行，为此GPS信号可以在地球的任意位置上被模拟和发送。

利用所示的结构最后可以再现地评估功能安全性、具体功能以及在各种驾驶操作和总网络中的交通场景中的排放、消耗、行驶性能、安全性和舒适性特性方面的表现以及主观驾驶员感受。

由于开发任务的复杂性升高并且需要在未来代替工具链而处理全面的工具网络，所以对于开发工程师而言始终难以最佳地使用所有工具并且正确地评估虚拟和实际测试的结果和反馈并且可以融入其他开发中。因此需要也使工具本身“更智能”成“智能电脑物理系统(Smart Cyber Physical-Systems)”。这样的“智能”工具在工程师工作时更好地辅助该工程师。这些工具将认识样本的物理过程以及开发任务的关系并且由此理解测量数据；从自动数据似然性检验到高效的分析和大数据量的智能解释。尽管，越来越复杂的任务在全面的开发环境中也需要开发者的一般工作方式(“联网的开发工程师”)，其尤其也可以快速地在不同的系统层之间运动。

文献：

[1]List,H.O.:，，Künftige Antriebssysteme im raschglobalen Umfeld"；30.Internationales Wiener Motorensymposium,7.-8.2009年五月

[2]List,H.；Schoeggl,P.:"Objective Evaluation of Vehicle Driveability",SAE Technical Paper 980204,1998,doi:10.4271/980204

[3]Fischer,R；Küpper,K.；P.:，，Antriebsoptimierung durch Fahrzeug Vernetzung"；35.Internationales Wiener Motorensymposium,8.-9.2014年五月

[4]Biermayer,W.；Thomann,S.；Brandl,F.:"A Software Tool for Noise Quality and Brand Sound Development",SAE 01NVC-138,Traverse市，2001年4月30日-5月3日

[5]Schrauf,M.；P.:，，Objektivierung der Driveability von Automatisiertem/Autonomem Fahren",AVL Motor und Umwelt Tagung 2013年，5.-6.9.2013年,Graz

[6]Hirose,T.；Sugiura,T.；Weck,T:；Pfister,F.:"How To Achieve Real-Life Test Coverage Of Advanced 4-Wheel-Drive Hybrid Applications",CTI Berlin,2013年

附图标记

系统 1

车辆 2

内燃机 3

第一传感器 4

第二传感器 5a,5b,5c,5d

增量式编码器 6

第一比较装置 7

关联装置 8

处理装置 9

数据接口 10

第二比较装置 11

输出装置 12

选择装置 13

第五装置 14

储能器 15

转向致动器 16

转向控制装置 17

轮 18a,18b,18c,18d

传动器 19

转向操纵装置 20

差速器 21

废气再处理设备 22

废气分析装置 23

排气设备 24

数据存储器 25