AT515484A2 - Verfahren zur Überprüfung der Einhaltung der Anforderungen eines standardisierten Fahrzyklus - Google Patents

Abstract

Um die automatische und maschinengestützte Überprüfung der Einhaltung von Anforderun- gen standardisierter Fahrzyklen an eine Einflussgröße bei Prüfläufen, die aus solchen Fahr- zyklen generiert wurden, zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass die Anforderungen des Fahrzyklus (1) an die zumindest eine Einflussgröße in einer definierten Spezifikations- und Beschreibungssprache modelliert werden und in Abhängigkeit von der Modellierung (7) der Anforderungen an die zumindest eine Einflussgröße des Fahrzyklus (1) in der Spezifikations- und Beschreibungssprache ein Übersetzer (8) erzeugt wird, der den generierten Prüflauf (3) hinsichtlich der zumindest einen Einflussgröße in eine Ablaufsequenz (10) übersetzt, und die Modellierung (7) und die Ablaufsequenz (10) einem Simulator (9) übergeben werden, der zur Überprüfung der Einhaltung der Anforderungen des standardisierten Fahrzyklus (1) den ge- nerierten Prüflauf (3) simuliert, indem die Ablaufsequenz (10) als Input für die Modellierung (7) genutzt wird.

Description

Verfahren zur Überprüfung der Einhaltung der Anforderungen eines standardisierten

Fahrzyklus

Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten und maschinengestützten Überprüfung der Einhaltung der Anforderungen eines standardisierten Fahrzyklus bei der Generierung eines Prüflaufs aus diesem Fahrzyklus, wobei der Prüflauf definiert, wie zumindest eine Einflussgröße des Prüflaufs während des zeitlichen Verlaufs verändert wird, und der Fahrzyklus Anforderungen an die zumindest eine Einflussgröße definiert.

Zur Überprüfung von bestimmten Eigenschaften von Fahrzeugen oder Fahrzeugteilen wurden standardisierte Testprozeduren entwickelt, die eine vergleichbare, wiederholbare und reproduzierbare Überprüfung sicherstellen sollen, egal wo, durch wen und wann die Überprüfung stattfindet. Die Testprozeduren sind häufig in Form sogenannter Fahrzyklen vorgegeben, die eine realitätsnahe Belastung des Fahrzeugs oder der Fahrzeugteile simulieren sollen und mit denen vorgegeben wird, wie ein Fahrzeug über einen bestimmten Zeitraum zu betreiben ist. Ein Fahrzyklus wird typischerweise in Form eines Diagramms Geschwindigkeit des Fahrzeugs überZeit vorgegeben. Dabei können durch den Fahrzyklus auch Vorgaben bzw. Anforderungen für Randbedingungen, wie Umgebungsbedingungen, Schaltverhalten, Fahrzeugkonditionierung (Temperatur Öl, Kühlwasser, Ansaugluft, etc.), Beginn und Ende von Messungen, z.B. am Abgas, Beschleunigungs- oder Verzögerungsvorgaben, usw., vorgegeben bzw. definiert werden. Bekannte Fahrzyklen sind z.B. die Federal Test Procedure (FTP 75), der Neue Europäische Fahrzyklus (NEFZ) oder der derzeit in Ausarbeitung befindliche und nur als Entwurf vorliegende Worldwide Harmonized Light Duty Test Procedure (WLTP). Solche Fahrzyklen bilden die Grundlagen standardisierter Überprüfungen an Fahrzeugen.

Es gibt kommerzielle Systeme, die aus den Fahrzyklen anwendungsspezifisch Vorgaben für Prüfläufe, z.B. an Fahrzeugen oder Fahrzeugteilen auf Prüfständen, extrahieren. Beispielsweise können standardisierte Fahrzyklen zur Überprüfungen von Eigenschaften oder des Verhaltens eines Fahrzeugs oder einer Fahrzeugkomponente, wie beispielsweise eines Verbrennungsmotors, eines Antriebsstranges, einer Fahrzeugbatterie, eines Getriebes, eines (teil)elektrifizierten Antriebsstranges, etc., herangezogen werden. Überprüft werden können z.B. Abgasemissionen, Kraftstoffverbrauch, Verbrauch an elektrischer Energie, Reichweite elektrischer Fahrzeuge, etc. Nehmen wir an, es soll an einem Fahrzeug eine standardisierte Abgasmessung vorgenommen werden. Das Fahrzeug wird dazu auf einem Rollenprüfstand angeordnet und die Abgasmessung soll unter Einhaltung des Fahrzyklus WLTP erfolgen. Um den WLTP auf dem Rollenprüfstand abfahren zu können, muss aus dem Fahrzyklus ein Prüflauf generiert werden, d.h. es muss genau festgelegt werden, wie das Fahrzeug am Rol lenprüfstand betrieben werden soll. Beispielsweise müssen Schaltzeitpunkte und das Be-schleunigungs- und Verzögerungsverhalten festgelegt werden, die definieren wann entlang der Zeitachse des Fahrzyklus welcher Gang eingelegt ist bzw. wann ein Gangwechsel erfolgen soll, wann und wie Gas gegeben oder weggenommen wird, wann gebremst wird, etc. Hierzu gibt es kommerzielle Werkzeuge, wie z.B. AVL CRUISE der AVL List GmbH, die solche Prüfläufe aus dem zeitlichen Geschwindigkeitsverlauf des Fahrzyklus generieren. Dabei werden z.B. die optimalen Schaltzeitpunkte für ein bestimmtes Fahrzeug ermitteln.

Das Problem hierbei ist, dass der Fahrzyklus Randbedingungen in Form von Anforderungen an bestimmte Einflussgrößen des Prüflaufs definieren kann, die bei der Durchführung des Fahrzyklus einzuhalten sind. Beispielsweise enthält der WLTP Bedingungen für das Gangschalten und für Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen. Es muss daher überprüft werden, ob der generierte Prüflauf hinsichtlich bestimmter Einflussgrößen, z.B. den Schaltzeitpunkten, den Anforderungen des Fahrzyklus entspricht. Diese Überprüfung erfolgte bisher rein manuell, was sehr zeitaufwendig und fehleranfällig ist.

Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, ein Verfahren anzugeben, die eine einfache Überprüfung der Einhaltung von Anforderungen standardisierter Fahrzyklen an eine Einflussgröße bei Prüfläufen, die aus solchen Fahrzyklen generiert wurden, ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Anforderungen des Fahrzyklus an die zumindest eine Einflussgröße in einer definierten Spezifikations- und Beschreibungssprache modelliert werden und in Abhängigkeit von der Modellierung der Anforderungen an die zumindest eine Einflussgröße des Fahrzyklus in der Spezifikations- und Beschreibungssprache ein Übersetzer erstellt wird, der den generierten Prüflauf hinsichtlich der zumindest einen Einflussgröße in eine Ablaufsequenz übersetzt, und die Modellierung und die Ablaufsequenz einem Simulator übergeben werden, der zur Überprüfung der Einhaltung der Anforderungen des standardisierten Fahrzyklus den generierten Prüflauf simuliert, indem die Ablaufsequenz als Input für die Modellierung genutzt wird.

Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeigt. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs.

In Fig. 1 ist der grundsätzliche erfindungsgemäße Verfahrensablauf schematisch dargestellt. Ein standardisierter Fahrzyklus 1, hier der WLTP Fahrzyklus, wird als Grundlage für einen Prüflauf 3 verwendet. Der Fahrzyklus 1 ist als Verlauf der Geschwindigkeit s, z.B. eines Fahrzeugs, über der Zeit t definiert. Ein Werkzeug 2, in der Regel in Form von vorhandener

Software, extrahiert aus dem Fahrzyklus 1 automatisiert einen Prüflauf 3. Der Prüflauf 3 enthält dabei vorzugsweise nicht nur das Geschwindigkeits s - Zeit t Profil des Fahrzyklus 1, sondern auch einen zeitlichen Verlauf zumindest einer Einflussgröße des Prüflaufs 3.

Der Prüflauf 3, oder Teile davon, also z.B. der zeitliche Verlauf einer bestimmten Einflussgröße, können aber natürlich auch manuelle generiert werden.

Als Einflussgröße wird hierbei allgemein eine Größe oderein Parameter verstanden, der zur Durchführung des Prüflaufs 3 auf einem Prüfstand 4 am Prüfstand 4 über die Zeit t verändert werden muss. Dazu sind am Prüfstand 4 in der Regel sogenannten Automatisierungssysteme vorhanden, die die Vorgaben des Prüflaufs 3 am Prüfstand umsetzen. Umsetzen bedeutet hier, dass der Prüfling 5 und/oder eine Belastungseinheit des Prüflings 5, beispielsweise ein sogenannter Dynamometer in Form eines Elektromotors, ein Batterietester, etc., durch das Automatisierungssystem zur Durchführung des Prüflaufs 3 angesteuert werden.

Der Prüflauf 3 wird also als zeitlicher Verlauf zumindest einer Einflussgröße des Prüflaufs 3 erzeugt. Im gezeigten Beispiel wird als Einflussgröße der Gang g eines Schaltgetriebes verwendet, der während des Prüflaufs 3 in Abhängigkeit von der Zeit t verändert werden soll, z.B. von einem Schaltroboter in einem Fahrzeug auf einem Rollenprüfstand unter Kontrolle des Automatisierungssystems.

Der Prüflauf 3 soll auf einem Prüfstand 4 mit einem Prüfling 5, wie z.B. ein Fahrzeug oder eine Fahrzeugkomponente, abgefahren werden, um bestimmte Überprüfungen am Prüfling 5 durchzuführen. Für die Überprüfung nach dem Prüflauf 3 muss aber sicher gestellt sein, dass der Prüflauf 3 den definierten Anforderungen des Fahrzyklus 1 genügt.

Der Fahrzyklus 1 definiert nicht nur einen zeitlichen Verlauf der Geschwindigkeit s, sondern auch Anforderungen an Einflussgrößen für einen Prüflauf 3, wie z.B. Anforderungen an das Schaltverhalten oder das Beschleunigungs- oder Verzögerungsverhalten beim Abfahren des Fahrzyklus 1. Der WLTP Fahrzyklus definiert z.B. folgende Anforderungen an die Einflussgrößen Gangschaltverhalten und Beschleunigung- bzw. Verzögerungsverhalten, wobei nur zwei Anforderungen beispielhaft herausgegriffen werden:

Anforderung (b): Gänge dürfen während einer Beschleunigungsphase nicht gewechselt werden. Gänge, die während Beschleunigen und Verzögern verwendet werden, müssen für mindestens 3 Sekunden verwendet werden.

Anforderung (f): Wenn ein Gang i für eine Zeitdauer von 1 bis 5 s benutzt wird und der Gang vor dieser Zeitdauer ist derselbe wie der Gang nach dieser Zeitdauer, z.B. Gang i-1, dann soll der Gang für diese Zeitdauer auf den Gang i-1 korrigiert werden.

Diese Anforderungen sind im Fahrzyklus 1 aber in der Regel in prosaform formuliert, was die Überprüfung der Einhaltung dieser Anforderungen in der Praxis schwierig macht. Insbesondere ist damit eine automatisierte, maschinengestützte Überprüfung der Einhaltung der Anforderungen unmöglich.

Damit der erzeugte Prüflauf 3 dem vorgegebenen Fahrzyklus 1 entspricht, müssen die darin beschriebenen Anforderungen vom Prüflauf 3 eingehalten werden. Um das automatisiert und maschinengestützt sicher zu stellen wird wie nachfolgend beschrieben vorgegangen.

Zuerst wird der Fahrzyklus 1 hinsichtlich der darin definierten Anforderungen an zumindest eine Einflussgröße in einer definierten Spezifikations- und Beschreibungssprache modelliert. Dieser Modellierschritt 6 passiert in der Regel manuell und vorab, wobei ein Fahrzyklus 1 natürlich nur einmal modelliert werden muss. Hierbei ist es nicht erfindungswesentlich, in welcher Sprache modelliert wird. Wesentlich ist dabei nur, dass die Anforderungen an die zumindest eine Einflussgröße in Form einer maschinenlesbaren und maschinenausführbaren Modellierung 7, beispielsweise als Zustandsdiagramme oder Sequenzdiagramme der bekannten standardisierten Unified Modeling Language (UML), beschrieben werden. Hier bieten sich beispielsweise die hinlänglich bekannten sogenannten Modal Sequence Diagrams (MSD) oder Live Sequence Charts (LSC) an. Auch die exakte Implementierung der Modellierung ist nicht erfindungswesentlich. Z.B. Könnte der erste Satz der obigen Anforderung (b) in Form von zwei MSD NextGearAf-terAccPhaseBegins und NextGearDuringAcc modelliert werden. NextGearAfterAccPha-seBegins würde dabei z.B. definieren, dass der nächste Gang nach Beginn einer Beschleunigungsphase entweder ein Gang höher oder niedriger sein muss, außer die Beschleunigungsphase endet, bevor ein anderer Gang eingelegt wird. NextGearDuringAcc würde dabei z.B. definieren, dass wenn während einer Beschleunigungsphase ein neuer Gang eingelegt wird, der nächste Gang entweder ein Gang höher oder niedriger sein muss, außer die Beschleunigungsphase endet, bevor ein anderer Gang eingelegt wird. Zeitbeschränkungen, wie z.B. in der Anforderung (f) definiert, können dabei durch Zeitvariablen, die nach Start linear ansteigen, berücksichtigt werden. Auf diese Weise werden alle Anforderungen hinsichtlich der Einflussgröße(n) modelliert. Das Ergebnis ist eine ausführbare Modellierung 7 einer Anforderung an eine Einflussgröße des Fahrzyklus 1. Ausführbar bedeutet hierbei, dass die Modellierung 7 mit geeigneten Simulatoren und vorgegebenen Input simuliert werden kann.

Wird z.B. in Form von Zustandsdiagrammen modelliert, dann erhält man als Modellierung 7 einen Zustandsautomaten, der in Abhängigkeit einer Ablaufsequenz von Ereignissen (also zeitlich aufeinanderfolgende Ereignisse) als Input zu verschiedenen durch die Modellierung 7 definierten Zuständen führt, die jeweils als richtig oder falsch definiert sein können. Damit lassen sich folglich verschiedene Ablaufsequenzen, also auch ein zeitlicher Verlauf eines Prüflaufs 3 mit einer Einflussgröße, als Input auf Übereinstimmung mit den Anforderungen des Fahrzyklus 1 überprüfen. Hierfür sind für die verschiedenen Modellierungsausprägungen Simulatoren 9, in Form von Simulationssoftware und/oder Simulationshardware, verfügbar, mit denen solche Simulationen durchgeführt werden können. Man kann sich die Modellierung 7 als Programm vorstellen, das mit einem Input, der Ablaufsequenz (Prüflauf 3), gefüttert wird und dabei die Programmabarbeitung (Simulation) geprüft wird.

Um den Input für die Simulation im Simulator 9 zu erzeugen, wird je nach Modellierschritt 6 und je nach Sprache der Modellierung ein Übersetzer 8 erstellt, der aus dem erzeugten Prüflauf 3 eine Ablaufsequenz 10 für die zumindest eine Einflussgröße erstellt. Der Übersetzer 8 muss natürlich gemäß der konkreten Modellierung 7 implementiert werden, um aus dem Prüflauf 3 eine Ablaufsequenz 10 zu erzeugen, die von der Modellierung 7 auch verstanden wird. Der Übersetzer 8 erzeugt dann aus dem zeitlichen Verlauf des Prüflaufs 3 eine zeitliche Sequenz von Ereignissen, eine Ablaufsequenz 10. Im gezeigten Beispiel werden Ereignisse zu bestimmten, vom Prüflauf 3 vorgegebenen Zeiten definiert, die angeben, wann ein Gangwechsel stattfindet (beispielsweise setCurrentGear (int: 1), t=0), wann eine Beschleunigungsphase beginnt (beispielsweise beginAcceleration (), t=4) oder endet, wann eine Verzögerungsphase beginnt oder endet, usw. Diese Ablaufsequenz 10 wird nun als Input für den Simulator 9 verwendet.

Erreicht der Simulator 9 während der Simulation der Modellierung 7 mit der erstellten Ablaufsequenz 10 einen als falsch definierten Zustand, entspricht der generierte Prüflauf 3 nicht den Anforderungen des Fahrzyklus 1. In diesem Fall müsste der Prüflauf 3 vor Durchführung am Prüfstand adaptiert werden. Falls kein falscher Zustand erreicht wird, kann davon ausgegangen werden, dass der Prüflauf 3 und damit auch die am Prüfstand 4 damit durchgeführte Überprüfung am Prüfling 5 den Anforderungen des Fahrzyklus 1 entspricht.

Die oben beschriebene automatisierte, maschinengestützte Überprüfung der Einhaltung der Anforderungen eines standardisierten Fahrzyklus 1 bei der Generierung eines Prüflaufs 3 aus diesem Fahrzyklus 1 kann offline oder online durchgeführt werden. Bei der offline Durchführung erfolgt die Überprüfung der Einhaltung bevor der Prüflauf 3 am Prüfstand 4 ausgeführt wird. Bei der online Durchführung erfolgt die Überprüfung während der Prüflauf am Prüfstand 4 ausgeführt wird. In beiden Fällen ist aber die Modellierung 7 und die Ablaufsequenz 10 bereits vorab erstellt worden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in verschiedenen Entwicklungsstadien eingesetzt werden, beispielsweise als virtueller, vollständig simulierter Test, in Rahmen einer Hardware-in-the-Loop (HiL) oder Modell-in-the-Loop (MiL) Teilsimulation, für einen Prüflauf eines Motorprüfstandes, eines Antriebsstrangprüfstandes oder eines Rollenprüfstandes, oder auch für einen Prüflauf für ein reales Fahrzeug (In-Vehicle Test).

Claims (1)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur automatisierten und maschinengestützten Überprüfung der Einhaltung der Anforderungen eines standardisierten Fahrzyklus (1) bei der Generierung eines Prüflaufs (3) aus diesem Fahrzyklus (1), wobei der Prüflauf (3) definiert, wie zumindest eine Einflussgröße des Prüflaufs (3) während des zeitlichen Verlaufs verändert wird, und der Fahrzyklus (1) Anforderungen an die zumindest eine Einflussgröße definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Anforderungen des Fahrzyklus (1) an die zumindest eine Einflussgröße in einer definierten Spezifikations- und Beschreibungssprache modelliert werden und in Abhängigkeit von der Modellierung (7) der Anforderungen an die zumindest eine Einflussgröße des Fahrzyklus (1) in der Spezifikations- und Beschreibungssprache ein Übersetzer (8) erzeugt wird, der den generierten Prüflauf (3) hinsichtlich der zumindest einen Einflussgröße in eine Ablaufsequenz (10) übersetzt, und dass die Modellierung (7) und die Ablaufsequenz (10) einem Simulator (9) übergeben werden, der zur Überprüfung der Einhaltung der Anforderungen des standardisierten Fahrzyklus (1) den generierten Prüflauf (3) simuliert, indem die Ablaufsequenz (10) als Input für die Modellierung (7) genutzt wird.