CN107209083B - 用于在试验台上实施测试运行的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

为了更简单、灵活且因此实用地操纵轮胎模型来控制试验台上的测试运行，规定：在第一模拟单元(30)中利用第一模拟模型(33)计算轮胎(1)的至少一个纵向速度(vx)并且将该纵向速度(vx)传输给第二模拟单元(35)，在第二模拟单元(35)中借助纵向速度(vx)利用第二模拟模型(36)计算轮胎(1)的纵向力(Fx)和/或滚动阻力矩(My)，并且借助纵向力(Fx)和/或滚动阻力矩(My)确定用于试验台(11)的负载机(17)的驱动控制单元(34)的测功机目标值(SD)。

Description

用于在试验台上实施测试运行的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于在试验台上实施测试运行的方法，其中，通过负载机加载试验件并且该负载机由驱动控制单元控制并且所述驱动控制单元使用至少一个待调节到的测功机目标值来控制负载机，所述至少一个测功机目标值由模拟计算出，本发明还涉及一种用于控制试验台以便实施测试运行的相关装置。
背景技术
为了在试验台上实施接近真实的测试运行以便测试车辆或车辆组件(试验件)、如车辆、动力总成、内燃机、变速器、牵引电池等，近年来越来越多地使用适合的模拟模型来模拟车辆、测试路段、车辆环境、车辆和车道之间的相互作用以及驾驶员，以便由其计算出用于试验台上的试验件以及用于与之连接的负载机的规定目标值、如转速、转矩、电流、电压等。这意味着，试验件物理地安装在试验台上并且由负载机加载转矩或转速。使用试验件的车辆或车辆的一部分在此通过模拟模型来模拟并且为了测试运行模拟补充了物理安装在试验台上的试验件。“测试运行”通常理解为，通过接口为试验件加载随时间变化的负载曲线、例如以转矩时间曲线或转速时间曲线的形式。在此目标例如在于以试验件驶过行驶路段，在此试验件设置在试验台上，即试验台上的试验件应当经受与真实车辆中的试验件在驶过该行驶路段时相同的负荷。
在为了测试运行使用模拟模型时，用于测试运行的目标值由模拟模型在通常相同的时间步长中、例如以1kHz的频率实时计算出并且在试验台上由试验件和负载机调节出。为此在试验台上也通过测量技术检测特定测量值、如转矩和转速并且在模拟中进行处理。但为了更高动态的控制过程、如制动操作或迅速加速，希望或者说对于实际测试运行需要较短的时间步长。但在此基于可用计算功率很快就达到了极限，因为不能足够快地确定目标值。为了高动态的、接近真实的应用，需要直至10kHz或更高的控制周期时间，这目前不能以足够的精度经济地实施。为此要么必须简化模拟模型以确保可用计算功率够用，要么必须容忍控制的较大时间步长。但这两者在实践中对于高动态过程均不令人满意。
尤其是接近真实地考虑轮胎和车道之间的特性、如轮胎打滑对于模拟提出很高要求。EP 1037030 B1为此示出一种方法，其能够尽可能接近真实地模拟车辆在车道上的特性。在此轮胎的打滑特性借助模拟单元中的轮胎模型来计算。该轮胎模型提供转矩以及由轮胎传递到车道上的纵向力，所述转矩作为目标值被预规定给在试验台上模拟轮胎的负载机并且所述转矩在试验台上被调节出，所述纵向力在车辆模型中被处理用于计算车速。在此轮胎特性完全在模拟计算机上被模拟。因此可能的动态由模拟计算机的性能和/或模拟模型的复杂程度决定。借助该方法可实现通常为1-3kHz的控制周期时间，但这对于接近真实的高动态测试运行是不够的。
然而如在EP 1037030 B1中轮胎模型的维护成本相对高，因为整个轮胎模型可变得相当复杂。除此之外，出于该原因轮胎模型的改变或调整——即使只是它的一部分——也是很难的。最后，轮胎模型也不灵活，因为所实现的轮胎模型是固定确立的。如果想要使用另一轮胎模型或轮胎模型的另一部分来计算例如横向力或轮胎打滑，则必须要更换或调整整个轮胎模型。
发明内容
因此，本发明的任务在于更简单、灵活且因此实用地操纵轮胎模型来控制试验台上的测试运行。
所述任务借助开头所提方法根据本发明以下述方式来解决：在第一模拟单元中利用第一模拟模型计算轮胎的至少一个纵向速度并且将该纵向速度转交给第二模拟单元，第二模拟单元利用第二模拟模型借助纵向速度计算轮胎的纵向力和/或滚动阻力矩，并且借助纵向力和/或滚动阻力矩确定用于驱动控制单元的至少一个测功机目标值。通过将模拟模型划分为单独的第一模拟模型和第二模拟模型，实现了功能分离和模块化，这允许各个模拟模型或子模型相互独立地参数化、维护或调整。现在这可显著更加简单地进行，因为各个模拟模型相互分离并且分别仅覆盖轮胎模拟的某些部分方面。通过模拟模型之间的固定接口，一个模拟模型不需要具有另一模拟模型的知识。这又允许使用不同制造商的模拟模型或组合特定模拟模型与其它各种模拟模型。此外，模拟模型的制造商也不需要具有任何负载机或试验台的机器动态方面的专业知识并且也不需要着手该问题，因为为此仅提供一个接口，其可用于试验台上。因此获得与问题适配的接口。从而也简化了复杂的模拟模型与试验台中的模拟环境的集成。
所述任务也通过用于控制试验台以便实施测试运行的装置来解决，在该装置中设有具有第一模拟模型的第一模拟单元和具有第二模拟模型的第二模拟单元，第一模拟模型构造用于计算轮胎的至少一个纵向速度并且传输给第二模拟单元，第二模拟单元构造用于借助纵向速度计算轮胎的纵向力和/或滚动阻力矩，并且由纵向力和/或滚动阻力矩确定用于驱动控制单元的至少一个测功机目标值。
模拟模型也可借助本发明的方式任意复杂化。尤其是也可在第一模拟单元中计算其它参量、如轮胎的竖直力、横向力、钻削扭矩或倾斜力矩。这些参量可通过规定的接口传输给第二模拟单元用于计算纵向力和/或滚动阻力矩或用于驱动控制单元的测功机目标值。
当在第二模拟单元中由纵向力和/或滚动阻力矩计算用于驱动控制单元的所述至少一个测功机目标值时，那么可为驱动控制单元直接预规定目标负载转矩或目标测功机转速。因此驱动控制单元也不需要具有模拟模型的知识。这允许使用任何存在于试验台上的驱动控制单元，尤其是不需要调整驱动控制单元。
本发明的另一任务在于改善在试验台上以模拟模型实施测试运行时可能的动态有限的问题。根据本发明该任务这样解决：在第一模拟单元中以第一频率计算至少一个下述参量：纵向速度、竖直力、横向力、钻削扭矩和倾斜力矩，并且在第二模拟单元中以第二频率由这些参量计算纵向力和/或滚动阻力矩。在此优选第一频率小于第二频率。因此为实现试验台高动态所需的轮胎力螺旋的参量比轮胎力螺旋的其余参量更频繁地被确定。基于模拟模型的划分，第二模拟单元中的可用计算能力足够用于此。第一模拟单元中计算出的参量可在不影响模拟质量的情况下以较低频率更新、即计算。这尤其是允许在试验台上实施高动态的测试运行，在其中试验件与负载机连接，负载机由驱动控制单元控制。
当第二模拟模型实现于驱动控制单元中时，可缩短第二模拟单元和驱动控制单元之间用于参量(参数)数据传输的可能的死区时间。通过将第二模拟模型更加靠近转换器，可更快速地确定测功机目标值。
当根据轮胎的当前外倾和/或当前侧偏校正所述纵向力和/或滚动阻力矩时，可提高模拟模型的精度。这也允许在试验台上模拟转弯。当在第一模拟模型/或第二模拟模型中在模拟时考虑与纵向力有关的轮胎打滑时，也可提高模拟精度。
根据本发明的方法在此也可有利地用于滚筒式试验台上，在其中至少一个轮胎与滚筒力锁合连接，该滚筒由负载机驱动。在此有利的是测量滚筒的滚筒转矩，因为在正常情况下可在滚筒式试验台上提供该测量值。随后在第二模拟单元中由第二模拟模型计算纵向力或滚动阻力矩并且由运动方程(如欧拉运动方程)计算相应另一个参量。由此可简化纵向力或滚动阻力矩的计算。
滚筒式试验台也可有利地用于借助作为测功机目标值计算出的轮胎印迹速度、即着地面或传送带的特定圆周速度调节作为摩擦轮传动装置的滚筒的力锁合连接。
附图说明
下面参考图1至5详细说明本发明，所述附图示例性、示意性并且非限制性地示出本发明的有利方案。附图如下：
图1为曲面车道上的轮胎且具有与轮胎相关的坐标系；
图2为动力总成试验台示例；
图3为试验台的根据本发明的控制方案；
图4为控制方案的一种有利的扩展方案；
图5为滚筒式试验台示例。
具体实施方式
图1示意性示出通常曲面的车道2上的轮胎1。轮胎1在车轮支承点P上立于车道2上(图1示出曲面道路2在车轮支承点P处的切向平面3)并且轮胎1关于车轮中心C围绕转动轴线yc转动。轮胎1在此并非在一个点P上、而是在轮胎支承面上立于车道2上，该轮胎支承面通常称为轮胎印迹L。对于下述考虑以右手坐标系为出发点，如图1所示。x轴相应于轮胎1的轨迹。y轴是通过车轮支承点P的、转动轴线yc的平行线并且z轴是通过车轮支承点P和车轮中心C的连接直线。车轮支承点P因此是使曲面车道2和车轮中心C之间的距离最小的点。因此根据所选择的坐标系在轮胎1上产生竖直力Fz、沿轨迹方向的纵向力Fx和横向力Fy、滚动阻力矩My、钻削扭矩Mz和倾斜力矩Mx。这些力和力矩被概括称为轮胎力螺旋(Reifen-Kraftwinder)(＝第二类螺旋或Dyname)。轮胎力螺旋作为固有物理量与向特定坐标系中的分解无关。在固定在车道上的坐标系中观察到的虚拟车辆车轮支承点P的速度以V(P)表示。V(P)在轨迹上的投影称为纵向速度并且以vx表示。
图2示例性示出试验件10、在此为动力总成在试验台11、在此为动力总成试验台上的设置。试验件10在此作为真实硬件物理地安装在试验台11上。动力总成在此包括驱动单元12、如内燃机或电动机，其驱动变速器13。驱动轴15连接变速器13与差速器14，差速器以已知方式驱动两个侧轴16。在侧轴16上在正常情况下车轮6连同轮胎1设置在轮架18上。在当前试验台11上车轮由负载机、通常为电动机、亦简称为测功机或Dyno代替，其以适合的方式与轮架18连接，例如形锁合地通过连接法兰19和测功机轴20连接。因此动力总成试验台的特点在于，其实现了试验件与负载机17之间的形锁合连接。通常也设置制动***21，以便将制动转矩MB输入动力总成中以进行制动。在动力总成中也可有其它转矩作用、如轮毂马达的转矩或混合动力总成中电动机的转矩，其产生另外的驱动转矩。
对于本发明重要的是下述认识：轮胎力螺旋的力和力矩的仅一部分影响轮胎1围绕其转动轴线yc的转动运动，这又直接影响动力总成或试验件10，并且轮胎力螺旋的另一部分、即螺旋理论意义中与此垂直的部分影响虚拟(通过模拟)安装有或实际安装有该动力总成的车辆的行驶动态。轮胎力螺旋中仅纵向力Fx和滚动阻力矩My影响轮胎1围绕其转动轴线yc的转动运动。轮胎力螺旋的所有其它参量在螺旋理论中垂直于第一类螺旋并且不直接影响轮胎1的转动运动，而是作用于车轮悬架并且因此作用于车辆。
下面借助图3详细说明试验台11的模拟和控制方案。试验件10、如动力总成如图2所示物理地设置在试验台11上。试验件10与若干负载机17连接并且被其加载例如负载转矩MD。然而，为简单起见下面仅从一个负载机17出发。试验件10可通过试验台11的自动化单元37根据待实施测试运行的规定来控制，例如可通过自动化单元37以下述方式控制内燃机12的节流阀，即，自动化单元37计算用于试验件10的试验件目标值SP、如转速和/或转矩。自动化单元37为此也可获得在模拟单元30中计算出的模拟参量G，如下面还将说明的。
负载机17在试验台11上由驱动控制单元34控制。为此为驱动控制单元34预规定目标负载转矩MD,soll或等效的目标测功机转速nD,soll(通常称为测功机目标值SD)，其应由驱动控制单元34调节出。为此也可规定，驱动控制单元34为了控制由负载机17和/或试验件10而获得测量值MW、如实际转速或实际转矩，其可借助试验件10上或负载机17上适合的传感器检测。为此在模拟中如下所述确定测功机目标值SD。
在第一模拟单元30、如具有模拟硬件和模拟软件的模拟计算机中实现第一模拟模型31，其在此例如包括车辆模型32和第一轮胎模型33形式的子模型。借助第一模拟模型31、在此尤其是第一轮胎模型33计算轮胎力螺旋的、如上所述不直接影响轮胎1围绕其转动轴线yc的转动运动的力和力矩、即至少一个下述参量：竖直力Fz、侧向力Fy、倾斜力矩Mx和钻削扭矩Mz。其中影响轮胎1横向动态的参量、尤其是侧向力Fy和/或钻削扭矩Mz也可反馈给车辆模型32，该车辆模型如图3所示处理所述参量以便模拟虚拟车辆。
车辆模型32可计算各个车轮(或在简化情况下整车)的当前车速V(P)并且传输给第一轮胎模型33用于进一步处理。
在第一模拟模型31中尤其是计算轮胎1的车轮支承点P的纵向速度vx。这可在车辆模型32中或在第一轮胎模型33中进行。但也可想到，模拟模型31不包括车辆模型32或第一轮胎模型33形式的子模型。在此情况下纵向速度vx直接通过第一模拟模型31来计算。计算出的车轮支承点P的纵向速度vx被传输至第二模拟单元35用于进一步处理。
除此之外，必要时也可将在第一模拟单元30中计算出的力螺旋的其它参量(竖直力Fz、侧向力Fy、倾斜力矩Mx或钻削扭矩Mz)或另外的参量(如几何参量、运动参量或车道特性值(如摩擦系数))传输至第二模拟单元35用于进一步处理。
现在在第二模拟单元35、如包括模拟硬件和模拟软件的第二模拟计算机中实现第二模拟模型36、尤其是第二轮胎模型，其计算轮胎力螺旋的、直接影响轮胎1围绕其转动轴线yc的转动运动的力和力矩、即纵向力Fx和/或滚动阻力矩My。为此第二模拟单元35至少使用从第一模拟单元30获得的纵向速度vx和必要时获得的其它参量、如竖直力Fz、侧向力Fy、倾斜力矩Mx或钻削扭矩Mz、几何参量或运动参量(如侧偏角或横向速度)或涉及车道特性的参量。如由轮胎物理学已知的纵向力Fx例如主要与运动学参量、即车轮支承点P纵向速度vx有关，但也可能与力螺旋的参量、如竖直力Fz有关，由此可推导出用于确定纵向力Fx的简单模型。由纵向速度vx和可能需要的其它参量、如力螺旋的参量或轮胎1的侧偏角或外倾——其可在车辆模型32中计算出——可确定用于驱动控制单元34的测功机目标值SD、在此例如为目标负载转矩MD,soll或目标负载机转速nD,soll。
这例如借助运动方程、如下述形式的欧拉运动方程进行：
Figure BDA0001371399610000081
其包括下述参量：
车轮的惯性矩Jw、旋转角度为α的旋转加速度
Figure BDA0001371399610000082
(其可测量)、滚动阻力矩My、纵向力Fx、车轮半径r、制动转矩MB、例如由内燃机12输入到动力总成中的驱动转矩MA和任意附加力矩Maux、如摩擦力矩、空气阻力矩等。转矩作为代数参量必要时有符号。制动转矩MB和驱动转矩MA或测得或由测试运行可知或由其它在试验台11上测得的参量计算或估算出。
在根据图3所示的实施例中，在第一轮胎模型33中计算纵向速度vx和竖直力Fz并且传输至第二模拟单元35。侧向力Fy和钻削扭矩Mz也在第一轮胎模型33中计算出并且反馈给车辆模型32。除此之外，在第二模拟单元35中计算出的力螺旋参量、如纵向力Fx和/或滚动阻力矩My也可反馈给第一模拟模型31，如图3所示。
为了确定测功机目标值SD，近似地计算两个参量之一、即纵向力Fx或滚动阻力矩My就足以。例如可假设滚动阻力矩My＝0，或可仅考虑滚动阻力矩My。上述运动方程在此将相应调整。
第一模拟单元30和/或第二模拟单元35为此也可从自动化单元37根据待实施的测试运行获得模拟所需的参数、如车道参数、环境参数或轮胎参数。
为了模拟，第一和/或第二模拟单元也可如图3所示从试验台11获得测量值MW、如转速和转矩。
将用于计算测功机目标值SD的模拟模型分为单独的第一轮胎模型33和第二模拟模型36的一个重要优点表现于功能分离和模块化的原则中。第一和第二模拟单元30、35或其上实现的模拟模型31、36的制造商——其可以是不同的并且其通常没有负载机17或试验台11机器动态方面的专业知识——不需要研究该主题，因为由此仅提供了一个接口，其可用于试验台11上。因此获得与问题适配的接口。从而简化了复杂的模拟模型31、36与试验台11中的模拟环境的集成。除此此外，在试验台11上通常已经完成实现且存在第二模拟单元35。因此可将该已有接口简单地与不同供应商的第一模拟单元30组合。这在许多用户要求的模拟和试验台***的开放性方面作出了重要贡献。
将模拟模型分为单独的第一模拟模型33和第二模拟模型36——其实现在不同的模拟单元30、35中——的另一重要优点在于，轮胎力螺旋的影响轮胎1转动运动和因此动态的参量可比其它参量以更小的时间步长来计算。例如轮胎力螺旋的影响轮胎转动运动的参量、即纵向力Fx和/或滚动阻力矩My在第二模拟单元35中以10kHz频率来计算，而纵向速度vx在第一模拟单元30中以1kHz频率来计算。因此用于控制负载机17所需的测功机目标值SD以更小的时间步长(更高的频率)产生，这能实现负载机17的时间分辨更细的控制和因此高动态控制过程的控制。此外，纵向力Fx和/或滚动阻力矩My更靠近驱动控制单元34地计算，由此也可缩短测功机目标值SD向驱动控制单元34传输的死区时间，这也有利于高动态计算。在第一模拟单元30计算出的参量以更大的时间步长、如1kHz频率来计算。对于第二模拟单元35而言，从第一模拟单元30获得的参量、尤其是纵向速度vx和必要时力螺旋的参量比第二模拟单元35计算测功机目标值SD以更大的时间步长(更低的频率)更新。但这对于测试运转的实施不构成问题。第二模拟单元35通常将计算出的参量、即纵向力Fx和/或滚动阻力矩My和必要时其它参量反馈给第一模拟单元30。
在一种特别有利的方案中，第二模拟模型36实现于驱动控制单元34中，驱动控制单元在此情况下也用作第二模拟单元35，如图4所示。由此测功机目标值SD可直接在驱动控制单元34中计算，这尤其是可进一步减少通过第二模拟单元35和驱动控制单元34之间所需的数据传输产生的可能的死区时间。因此通过为试验台11上已有的驱动控制单元34补充第二模拟模型36，也可以简单地方式对可能已经存在的试验台解决方案进行改型。已存在的驱动控制单元34的可用计算能力通常足够用于计算轮胎力螺旋的、对轮胎1的转动运动负责的参量、即纵向力Fx和/或滚动阻力矩My。
但根据本发明分开确定纵向速度vx和纵向力Fx和/或滚动阻力矩My的操作方式并非必须需要试验台11上的仅缺少轮胎1的试验件10，如图1所示的动力总成。本发明当然也可用于其它试验件10中。当试验件例如仅是发动机试验台上与负载机17连接的内燃机12时，仍可实施接近真实的测试。为此如上所述在具有第一模拟模型31的第一模拟单元30中计算纵向速度vx和必要时轮胎力螺旋的不影响轮胎1转动运动的参量。在第二模拟单元35中或驱动控制单元34中可借助第二模拟模型36计算轮胎力螺旋的影响轮胎转动运动的参量、即纵向力Fx和/或滚动阻力矩My。为了在此情况下确定用于负载机17的测功机目标值SD，(优选在第二模拟单元35中或驱动控制单元34中)也可模拟内燃机12和轮胎1之间的动力总成组件。
另一方面根据本发明分开计算轮胎力螺旋的参量也可用于滚筒式试验台中，即当轮胎1真实存在于试验台11上时，如下面参考图5所说明的。
在图5中动力总成如图2所说明的设置在滚筒式试验台形式的试验台11上。在此在试验件10上真实的、具有轮胎1的车轮40设置轮架18上。在试验台11上设有滚筒41，车轮40通过轮胎1的轮胎印迹L(参见图1)支承在滚筒上。尽管在所示实施例中为每个车轮40设置一个自身的滚筒41，但当然也可为多个车轮40设置仅一个滚筒41、尤其是设置在一个轴上。对于全轮驱动动力总成也可设置四个滚筒41或每个轴一个滚筒41。每个滚筒41由相配的负载机17驱动。滚筒式试验台是摩擦轮传动装置并且因此是力锁合传动结构的示例。在此轮胎1力锁合地在滚筒41上滚动并且在此被负载机17加载。加载在此通过负载转矩MD进行或通过向轮胎1力锁合地输入(目标)转速n进行。如由摩擦轮传动装置理论充分公开的，轮胎印迹L中的力和力矩导致轮胎1和滚筒41之间接触区域中的轮胎打滑。这种滚筒式试验台和摩擦轮传动装置充分公开，因此在此不再赘述。滚筒41因此是这样的装置，其用于通过力锁合连接向轮胎1输入特定的轮胎印迹速度或者说传送带速度或着地面速度。该轮胎印迹速度通过力规律与车速耦合，但并非纯运动学地耦合。车速在此与滚筒表面的切向速度不相同：例如轮胎1的着地面或轮胎印迹可在冰上旋转，而车辆在100％轮胎打滑时处于静止状态中。滚筒41在模拟该驾驶操作时不静止。
再次如已经关于图3所说明的，通过试验台11的自动化单元37控制试验件10、如内燃机12，自动化单元仍可由试验台11获得测量值MW(在图5中为清楚起见未示出)。作为测量值MW可向驱动控制单元34输入滚筒速度nRL、nRR或滚筒转矩MRL、MRR的实际值，其在试验台11上可通过适合的转速传感器检测。测功机目标值SDL、SDR仍在模拟中确定。模拟在此优选考虑滚筒式试验台11的固有特性，即滚筒41是摩擦轮传动装置并且滚筒41和轮胎1的轮胎印迹具有与总***动态有关的相对速度(轮胎打滑)。滚筒式试验台因此可调节轮胎印迹速度。因此可在两种试验台类型中、即在滚筒式试验台和动力总成试验台上实现实际存在于任何车道上的轮胎打滑。
在滚筒式试验台上通常提供滚筒转矩MR(或在两个滚筒41时MRL、MRR)的实际值，其在试验台11上借助适合的传感器检测。基于本发明的基本思想，即仅轮胎力螺旋的特定参量、尤其是纵向力Fx和滚动阻力矩My影响转动运动，由用于滚筒41的欧拉运动方程直接产生下述关系式：
Figure BDA0001371399610000111
其包括已知的滚筒半径RR、滚筒的惯性矩JR、滚筒相对于静止参考***的旋转加速度
Figure BDA0001371399610000112
和任意附加力矩Maux、如滚筒的空气动力学损耗和摩擦损耗等。
在第一模拟单元30中再次实现具有车辆模型32和第一轮胎模型33的第一模拟模型31(或如图5所示在多个轮胎1的情况下也具有多个第一轮胎模型33)。仍借助第一模拟模型31计算车轮支承点P的纵向速度vx和必要时轮胎力螺旋的不直接影响轮胎1转动运动的参量。
借助在第二模拟单元35中实现的第二模拟模型36(或如图5所示在多个轮胎1的情况下也具有多个第二模拟模型36)、优选第二轮胎模型现在再次计算轮胎力螺旋的直接影响轮胎1转动运动的参量、即纵向力Fx和/或滚动阻力矩My。如已经关于图3所说明的，为此可借助第二模拟模型36由模拟获得这两个参量。作为替代方案，这两个参量也可由上述欧拉运动方程计算出。当模拟现在计算或估算纵向力Fx和滚动阻力矩My这两个参量之一时，相应缺少的第二个参量可以由上述运动方程作为基于滚筒转矩MR和滚筒41旋转加速度
Figure BDA0001371399610000121
测量值的模拟直接计算。如上所述，为了确定测功机目标值SD只需计算两个参量之一、即纵向力Fx或滚动阻力矩My。
如此测量或估算的参量通常反馈给第一模拟单元30。
在滚筒式试验台上也可附加地考虑二阶效应，其由车轮40的外倾和侧偏产生。为此可定义校正项，其根据当前外倾和/或当前侧偏校正纵向力Fx和/或滚动阻力矩My，当前外倾和/或当前侧偏可测得或由测试运行或车辆的模拟模型已知。校正项可由已知的且预规定的模型、特性曲线或特性曲线族来确定。也可想到这种校正原则上用于根据图2的布置中，例如当在第一模拟模型31中例如通过适合的车轮模拟模型考虑外倾和侧偏时。
滚筒41和轮胎印迹L具有与总***动态有关的相对速度、即所谓的轮胎打滑。由所确定的车辆轮胎1的轮胎力螺旋可在第二模拟单元35中以本身已知的方式由逆轮胎模型计算轮胎1的目标轮胎印迹速度。由轮胎1的目标轮胎印迹速度和轮胎印迹模型——其考虑摩擦轮传动装置、即滚筒/轮胎印迹的摩擦物理学——产生滚筒41的目标轮胎印迹速度，其可作为测功机目标值SD预规定给驱动控制单元34。作为轮胎印迹模型例如可使用已知的打滑曲线，其考虑外倾、前束、竖直力Fz和温度影响。滚筒式试验台因此也可在不直接测量车轮转速的情况下基于模型调节轮胎印迹速度。
本发明的另一方面在于也可考虑轮胎损耗。例如轮胎1中基于轮胎打滑的损耗功率与滚动阻力矩My和纵向力Fx有关。该损耗功率可在模拟中加以考虑，尤其是当在滚筒式试验台摩擦轮传动装置中的真实损耗不同于虚拟模拟的行驶环境中时。为此例如可规定，在第一模拟单元30中的第一模拟模型31或车辆的车辆模型32中考虑损耗功率来计算车辆的牵引功率。为此可在第二模拟单元35中计算损耗功率并且传输给第一模拟单元30，或纵向力Fx和/或滚动阻力矩My直接传输给第一模拟单元30。
在此情况下特别有利的是，在滚筒式试验台上也可考虑在转弯或基于不平坦车道引起的轮胎损耗。转弯例如导致车轮40的侧偏角，该侧偏角在第一模拟单元30中加以考虑。损耗功率随着侧偏角而增加，该关系是已知的并且可通过公式或模型来表述。这允许在第一模拟模型31中考虑由转弯引起的轮胎损耗(必要时仍通过校正项)，由此在试验台11上也可实现包括转弯的接近真实的测试运行。
当然，纵向力Fx和/或滚动阻力矩My也可直接作为测功机目标值SD传输给驱动控制单元34。因此驱动控制单元34可直接使用纵向力Fx和/或滚动阻力矩My来控制负载机17。在此情况下通过计算纵向力Fx和/或滚动阻力矩My也同时确定测功机目标值SD。
由上述说明可知，在具有第一模拟模型31或第一轮胎模型33的第一模拟单元30中计算轮胎1的纵向速度vx并且传输给第二模拟单元35。当然也可计算其它等效参量，由其可直接推导出纵向速度vx。这在本发明意义中也理解为纵向速度vx的计算。作为示例在此提出这样的情况，即，在第一模拟单元30中代替纵向速度vx计算V(P)在车辆纵轴线和横轴线上的投影以及前束并且传输给第二模拟单元35，第二模拟单元可由其直接推导出纵向速度vx。
由上述说明可知，在具有第一模拟模型31或第一轮胎模型33的第一模拟单元30中也可计算轮胎1的竖直力Fz。当然也可计算其它等效参量，由其可直接推导出竖直力Fz。这在本发明意义中也理解为竖直力Fz的计算。作为示例在此提出
Figure BDA0001371399610000131
形式的轮胎1的线性力规则。在此z表示在特定时刻的轮胎挠曲并且c表示轮胎1的弹簧常数。可选地，在此也可考虑具有阻尼常数d的阻尼项。因此可在第一模拟单元30中等效于竖直力Fz地计算轮胎挠曲z并且传输给第二模拟单元35，第二模拟单元可由其直接推导出竖直力Fz。

Claims (16)

1.一种用于在试验台(11)上实施测试运行的方法，其中，通过负载机(17)加载试验件(10)并且该负载机(17)通过驱动控制单元(34)控制并且所述驱动控制单元(34)使用待调节到的至少一个测功机目标值(SD)来控制负载机(17)，所述至少一个测功机目标值(SD)由模拟计算出，其特征在于，在第一模拟单元(30)中利用第一模拟模型(31)计算轮胎(1)的车轮支承点(P)的至少一个纵向速度(vx)并且将该纵向速度(vx)传输给第二模拟单元(35)，在第二模拟单元(35)中利用第二模拟模型(36)借助纵向速度(vx)计算轮胎(1)的纵向力(Fx)和/或滚动阻力矩(My)，并且借助纵向力(Fx)和/或滚动阻力矩(My)确定用于驱动控制单元(34)的所述至少一个测功机目标值(SD)，其中，车轮支承点(P)是使得车道与车轮中心之间的距离最小的点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，另外在第一模拟单元(30)中计算轮胎(1)的至少一个下述参量：竖直力(FZ)、横向力(Fy)、钻削扭矩(Mz)和倾斜力矩(Mx)并且传输给第二模拟单元(35)以计算纵向力(Fx)和/或滚动阻力矩(My)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在第二模拟单元(35)中由纵向力(Fx)和/或滚动阻力矩(My)计算用于驱动控制单元(34)的至少一个测功机目标值(SD)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在第一模拟单元(30)中以第一频率计算至少一个下述参量：纵向速度(vx)、竖直力(Fz)、横向力(Fy)、钻削扭矩(Mz)或倾斜力矩(Mx)，并且据此在第二模拟单元(35)中以第二频率计算纵向力(Fx)和/或滚动阻力矩(My)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一频率小于第二频率。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二模拟模型(36)实现于驱动控制单元(34)中。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据轮胎(1)的当前外倾和/或当前侧偏校正所述纵向力(Fx)和/或滚动阻力矩(My)。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一模拟模型(31)和/或第二模拟模型(36)中在模拟时考虑轮胎打滑，纵向力(Fx)与该轮胎打滑相关。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用滚筒式试验台作为试验台(11)，并且至少一个轮胎(1)与滚筒(41)力锁合连接，所述滚筒由负载机(17)驱动。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，测量滚筒(41)的滚筒转矩(MR)，并且在第二模拟单元(35)中由第二模拟模型(36)计算纵向力(Fx)或滚动阻力矩(My)并且由运动方程计算相应另一个参量。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，计算轮胎印迹速度作为测功机目标值(SD)，作为摩擦轮传动装置的滚筒(41)通过力锁合连接调节该轮胎印迹速度。
12.一种用于控制试验台(11)以便实施测试运行的装置，在所述试验台(11)上安装试验件(10)并且该试验件(10)与负载机(17)连接，并且设置驱动控制单元(34)以在负载机(17)上调节到测功机目标值(SD)，并且模拟计算测功机目标值(SD)，其特征在于，设置具有第一模拟模型(31)的第一模拟单元(30)和具有第二模拟模型(36)的第二模拟单元(35)，第一模拟模型(31)计算轮胎(1)的车轮支承点(P)的至少一个纵向速度(vx)并且传输给第二模拟单元(35)，第二模拟单元(35)借助所述纵向速度(vx)计算轮胎(1)的纵向力(Fx)和/或滚动阻力矩(My)并且据此确定用于驱动控制单元(34)的所述测功机目标值(SD)，其中，车轮支承点(P)是使得车道与车轮中心之间的距离最小的点。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第一模拟单元(30)另外计算轮胎(1)的至少一个下述参量：竖直力(FZ)、横向力(Fy)、钻削扭矩(Mz)和倾斜力矩(Mx)并且传输给第二模拟单元(35)以计算用于驱动控制单元(34)的测功机目标值(SD)。
14.根据权利要求12或13所述的装置，其特征在于，所述第一模拟单元(30)以第一频率计算轮胎(1)的至少一个下述参量：纵向速度(vx)、竖直力(Fz)、横向力(Fy)、钻削扭矩(Mz)和倾斜力矩(Mx)并且据此第二模拟单元(35)以第二频率计算纵向力(Fx)和/或滚动阻力矩(My)。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第一频率小于第二频率。
16.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，驱动控制单元(34)设置成第二模拟单元(35)，并且作为第二模拟模型(36)的轮胎模型实现于驱动控制单元(34)中。
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