用于测试起动马达的方法和试验台的制作方法
【专利摘要】为了可以在包括作为实际内燃机的替代物的电的负载机的试验台上测试起动马达，设有模拟单元(20)，在该模拟单元中执行内燃机的数学模型并且所述模拟单元(20)利用数学模型由在调节的每个采样时刻电的负载机(3)运行的所测量的实际参量(i、ni、Ti)确定新的负载理论值(ns、Ts)，将该新的负载理论值输送给调节器(21)。
【专利说明】用于测试起动马达的方法和试验台
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于测试起动马达的方法和试验台，所述试验台包括与起动马达连接的模拟内燃机的电的负载机和用于调节电的负载机的调节器。
【背景技术】
[0002]用于内燃机的起动马达由于新技术、例如起动-停止-技术承受越来越高的要求，这尤其是涉及起动过程的所要求的数量。如果在5年前还要求30000个起动过程，则现今对于起动马达已经要求300000个起动过程。这也强制性地提高对起动马达测试的要求。至今通常的在实际内燃机上的测试因此几乎不再是可实施的。一方面因为在用于新内燃机或用于新传动系的起动马达的测试时刻，所述新内燃机或所述新传动系经常甚至还不可获得，并且另一方面因为用于这样的试验台的花费由于内燃机的例如用于冷却水、燃料、排气、油等的需要的介质接头和供应导管出于成本和时间原因是过高的。
[0003]出于这个原因，已经设计了用于内燃机的起动马达的试验台，在所述试验台中，内燃机通过电机代替和模拟。DElO 2006 045 973A1说明一种这样的试验台。其中按照可预定的试验特性曲线调节电机。所述试验特性曲线可以在此由在实际内燃机上的测量或由虚拟的马达模型构建。但试验特性曲线于是对于相应的试验过程预定并且在每个例如重复50000次的试验过程中被经历(abfahren)。
[0004]在此存在的问题在于，包括起动马达和内燃机的系统不具有精确的确定性的在时间上的特性。而是，这样的机电系统表现出在一定的界限中在时间上随机的特性，所述随机的特性可以以毫秒的数量级改变。例如从开始信号的时刻直到起动齿轮的啮合并且直到起动马达产生需要的转矩的时间进程由于力学和机电部件(例如继电器)而变化。同样可以在转矩产生中得到时间上的变化。由此，理论的试验特性曲线和实际的运行不完全一致，而是可能发生时间上的错位。当起动马达例如按照试验特性曲线应该已经起动，亦即已经应该具有转速η古O时，可能发生如下情况，即，还为负载机预定转速η = 0，这如同锁止的马达一样作用。由此，起动机电流将会强烈升高，这可能导致在起动马达上或在起动齿轮和起动齿圈上的不切实际的负载。这样的试验过程不是典型的并且也可能不在测试中考虑。此夕卜，实际的试验也已经表明，由此在利用这样的试验台的运行中产生在起动马达上的在实际中不出现的损害图像。借此，这样的试验台对于起动马达的实际的测试仍不可用。
【发明内容】
[0005]因此，本发明具体的任务是在包括电的负载机的试验台上测试起动马达时消除以上列举的问题。
[0006]所述任务按照本发明通过如下方式解决，S卩，在其中执行内燃机的数学模型的模拟单元中，利用所述数学模型从在调节的每个采样时刻电的负载机运行的所测量的实际参量确定新的负载理论值，将该新的负载理论值输送给调节器。通过不预定基于时间的试验特性曲线、而是在调节的每个采样时刻计算内燃机的预期的当前状态，在每个时刻确保，所述调苄基于当前状态，以此避免实际状态和理论预定的在时间上的错位。借此，这样的调节相对于在包括内燃机和起动马达的机电系统中的不可避免的、随机的在时间上的变化不敏感。
[0007]当电的负载机的惯性力矩基本上等于实际内燃机的惯性力矩时，可以提高所述试验台或所述试验方法的精确性。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]接着参考示例性的、示意的和非限制性的图1和2进一步解释本发明。在此:
[0009]图1示出按照本发明的试验台，以及
[0010]图2示出按照本发明的调节构思的方框图。
【具体实施方式】
[0011]如在图1中所示，一个按照本发明的用于测试起动马达2的试验台I具有一个电的负载机3、例如永磁激励的同步电机、一个用于位置正确地紧固起动马达2的保持装置5和一个底座4，试验台I的各个部件设置在该底座上。此外设有一个供电单元11、例如12V车辆蓄电池或蓄电池模拟器(参看图2)。如果使用蓄电池模拟器，则也可以以不同的蓄电池充电状态实施试验过程。
[0012]保持装置5可以设置接纳装置6，起动马达2紧固在所述接纳装置上。接纳装置6可以相对于保持装置5运动和/或保持装置5可以相对于底座4运动，以便将起动马达2简单地相对于电的负载机3定向和位置正确地固定在正确的位置中。同样可能的是，在试验台I上设置第二起动马达2，如在图1中示出的，以便利用一个试验台可以同时测试多个起动马达2。为此可以设定，另一个起动马达2同样设置在保持装置5上。备选地，所述另一个起动马达可以利用接纳装置6也直接设置在底座4上。
[0013]在电的负载机3上在输出侧设置有一个起动齿圈7。起动齿圈7在此优选相当于如也在车辆中安装的实际的起动齿圈。在起动马达2上设置有一个在这里未示出的已知的起动齿轮8 (参看图2)，该起动齿轮为了起动过程啮合到起动齿圈7中。啮合和起动过程本身充分已知，因此在这里不进一步对其说明。电的负载机3在此模拟内燃机，所述内燃机应该通过起动马达2起动。也可以设定，将起动齿圈7在试验过程开始之前置于可参数化的位置中。
[0014]如在图2中所示，在电的负载机3上设置有多个测量装置、例如用于检测转角<Pi和/或转速Hi的角度传感器10和/或用于检测电的负载机3的转矩Ti的测量法兰9。转速Iii当然也可以由转角tPi导出。
[0015]在一个模拟单元20中执行内燃机的数学模型，该数学模型模拟内燃机。在此，所述模型优选这样实施，使得所述模型可以从一开始、亦即从转速η = O开始模拟内燃机。模拟在这种关系中表示，所述模型可以基于当前的实际转角Φ?或等效地经过的时间、从开始起和基于电的负载机3的例如以实际转速Iii和/或实际转矩Ti形式的当前运行状态来计算并且以负载理论值的形式、例如在转速调节的情况中的理论转速ns或在转矩调节的情况中的理论转矩Ts输出内燃机的当前运行状态。将这样计算的负载理论值输送给调节器21，所述调节器计算转矩设定值Tstell或转速设定值nstell并且因此调节电的负载机3。为此，调节器21也可以获得当前的实际值、例如实际转角<P1、实际转速Iii和/或实际转矩凡。
[0016]试验过程由一个试验台控制单元22控制、监控和评估。试验台控制单元22在此可以与模拟单元20、与调节器21、与起动马达21和/或与电的负载机3连接和交换数据。尤其是由试验台控制单元22通过开始信号开始试验过程。
[0017]在试验过程开始之后，模拟单元20由数学模型在调节的每个采样时刻(例如每10ys)对于从开始起的当前转角叭或对于从开始起的当前时间计算内燃机的正确的当前运行状态并且将例如以理论转速ns和/或理论转矩Ts形式的负载理论值传送给调节器21，所述调节器将该理论值规定例如转化为电的负载机3的实际转矩(转矩设定值Tstell)、即这样调节电的负载机3，使得在电的负载机3上产生用于起动马达2的计算的负载状态。
[0018]由于内燃机的或作为内燃机模拟的电的负载机3的特性的高动态性，有利的是，在调节器21中作为基础的调节具有小的、优选〈lms的停机时间，这能够实现对实际值的变化的快速反应和调节的高的采样频率、例如在这里10kHz。也可以使用本身已知的自学习的调节算法，利用所述调节算法至少部分地补偿调节回路中的停机时间。
[0019]同样有利的是，电的负载机3的惯性力矩基本上等于实际内燃机的惯性力矩。这些惯性力矩在此优选相差最大20%、特别有利地相差最大10%和非常特别优选相差最大5%。内燃机的惯性力矩通过电的负载机3模拟。该惯性模拟出于系统停机时间和系统非线性的原因不是理想地工作。但要模拟的惯性越接近于电机的实际惯性，则内燃机的模拟或用于测试起动马达2的试验台I就越准确地工作。
【权利要求】
1.用于测试起动马达(2)的试验台，所述试验台包括与起动马达(2)连接的模拟内燃机的电的负载机(3)和用于调节所述电的负载机(3)的调节器(21)，其特征在于，设有模拟单元(20)，在该模拟单元中执行内燃机的数学模型并且所述模拟单元(20)利用所述数学模型由在调节的每个采样时刻电的负载机⑶运行的所测量的实际参量(<P1、Hi^Ti)来确定输送给调节器(21)的新的负载理论值(ns、Ts)。
2.按照权利要求1所述的试验台，其特征在于，所述电的负载机(3)的惯性力矩基本上等于实际内燃机的惯性力矩。
3.用于在试验台(I)上测试起动马达(2)的方法，所述试验台包括与起动马达(2)连接的电的负载机(3)和调节器(21)，利用所述负载机模拟内燃机，利用所述调节器调节电的负载机(3)，其特征在于，由内燃机的数学模型由在调节的每个采样时刻电的负载机(3)运行的所测量的实际参量(Hi^Ti)来计算新的负载理论值(ns、Ts)，将所述新的负载理论值输送给调节器(21)，用以调节电的负载机(3)。
【文档编号】G01M15/02GK104053977SQ201280060764
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2012年10月2日 优先权日:2011年12月15日
【发明者】H·科卡尔, M·丹克, P·霍尔茨哈默, R·普雷滕塔勒尔, M·施托克赖特尔 申请人:Avl里斯脱有限公司