AT527311A4 - Prüfstand und Verfahren zur leistungsbegrenzten Prüfung eines Prüflings - Google Patents

Abstract

Um eine im Vergleich zum bekannten Stand der Technik verbesserte Methode zur Leistungsbegrenzung auf einem Prüfstand (100) anzugeben, wird aus einer Dyno-Leistung (Pdyno,1) einer Belastungsmaschine (M1) des Prüfstandes (100) und einem vorgegebenen Leistungsgrenzwert (Pmax) ein Leistungsvergleichswert (eP) ermittelt, aus dem Leistungsvergleichswert (eP) ein Stellgrößen-Begrenzungsfaktor (klim) ermittelt und der ermittelte Stellgrößen-Begrenzungsfaktor (klim) dazu herangezogen, um in Abhängigkeit zumindest einer Dyno-Zustandsgröße (XD,1) der Belastungsmaschine (M1) einen oberen Stellgrößen-Grenzwert (ulim1,max) und/oder einen unteren Stellgrößen-Grenzwert (ulim1,min) zur Begrenzung einer Dyno-Stellgröße (uD1) zum Regeln der Belastungsmaschine (M1) zu skalieren.

Description

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Prüfstand und Verfahren zur leistungsbegrenzten Prüfung eines Prüflings

Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leistungsbegrenzung auf einem Prüfstand, wobei ein Prüfling durch eine Belastungsmaschine belastet wird und die Belastungsmaschine durch eine Antriebsregeleinheit geregelt wird, wobei die Antriebsregeleinheit aus zumindest einem einzuregelnden Dyno-Sollwert eine Dyno-Stellgröße zum Regeln der Belastungsmaschine ermittelt, und wobei zumindest ein Leistungsgrenzwert zur Begrenzung einer Dyno-Leistung der Belastungsmaschine vorgegeben wird. Weiters betrifft die Erfindung einen Prüfstand mit einer Belastungsmaschine, einem Prüfling und einer Antriebsregeleinheit, wobei in der Antriebsregeleinheit ein Leistungsgrenzwert zur Begrenzung einer Dyno-

Leistung der Belastungsmaschine hinterlegt ist.

Bei Prüfständen unterschiedlichster Art ist es üblich, gleichzeitig mehrere, mitunter in ihrer Type verschiedene Lasteinheiten einzusetzen, um einen oder mehrere Prüflinge zu belasten und damit zu testen. Bei einem Prüfstand kann es sich dabei um einen Motorprüfstand handeln, oder um einen Antriebsstrangprüfstand, um einen Getriebeprüfstand, einen Kupplungsprüfstand, oder aber auch um Prüfstände aus dem Bereich der Elektromobilität, wie hochdrehende E-Motor-Prüfstände, Zelltester bzw. Batterietester, oder auch um Prüfstände aus dem Bereich der Brennstoffzellentechnik. Bei einer Lasteinheit kann es sich wiederum um eine elektrische Belastungsmaschine handeln, konkret um eine elektrische Synchron- oder Asynchronmaschine, die einen Prüfling in bekannter Weise belastet, wie beispielsweise einen Antriebsstrang oder einen Motor eines Automobils. Derartige Prüfkonzepte sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, sodass für weiterführende diesbezügliche Details auf das Schrifttum verwiesen werden kann, z.B. auf EP 3 172 550 B1, AT 520179 B1 oder DE 10 2021 125 156 B3.

Elektrische Lasteinheiten, wie insbesondere elektrische Belastungsmaschinen (Dynamometer, nachfolgend kurz „Dyno“), eines Prüfstandes, insbesondere aber auch elektrische Lasteinheiten von verschiedenen Prüfständen, welche zusammen ein Prüffeld bilden, sind typischerweise über einen gemeinsamen DC-Bus mit einem gemeinsamen netzseitigen elektrischen Umrichter verbunden. Der netzseitige Umrichter ist dabei auf seiner den Lasteinheiten abgewandten Seite mit einem Energieversorgungsnetz verbunden, um entweder Energie zum Versorgen der Lasteinheiten aus dem Netz zu beziehen, oder aber um beim Prüfen eines Prüflings, z.B. eines Verbrennungsmotors, generierte Energie an das Netz abzugeben, d.h. in das Netz zurückzuspeisen. Der netzseitige Umrichter ist häufig für eine geringere Antriebs- oder Erzeugungsleistung ausgelegt als die verwendeten Lasteinheiten. Abhängig von Betriebszuständen der mit dem netzseitigen Umrichter verknüpften Lasteinheiten können dabei für den Betrieb des netzseitigen Umrichters vorgesehene Leistungsgrenzen erreicht oder

mitunter überschritten werden, was offensichtlich unerwünscht ist und je nach Schwere der

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Überschreitung zu Fehlern am Prüfstand führen kann. Fehler am Prüfstand können wiederum ungewollte Abbrüche von Prüfprogrammen zur Folge haben, und Abbrüche von Prüfprogrammen können letztlich zu einem Verlust wichtiger Messergebnisse führen, die mitunter

aus bereits lange laufenden Dauerlauftests stammen.

Diese Problematik ist im Stand der Technik bekannt, z.B. aus den Schriften DE 10 2018 103 433 A1, welche einen Prüfstand für eine Verbrennungskraftmaschine mit zwei Lastreglern zeigt, und DE 10 2021 206 778 A1, welche ein leistungsbegrenzendes Verfahren zum Betrei-

ben eines Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine lehrt.

Den aus dem Stand der Technik bekannten Ansätzen ist allerdings gemein, dass auf Spezifika, die sich insbesondere aus verschiedenen Betriebszuständen eines Prüflings, eines Prüfstands oder einer oder mehrerer Lasteinheiten ergeben, nur unzureichend und vor allem nur ungenau eingegangen wird. In vielen Fällen kommt es so im Betrieb eines Prüfstandes zu stärkeren Einschränkungen des Prüfbetriebes als es erforderlich wäre, um vorgegebenen Leistungsgrenzen zu entsprechen. Daraus resultieren Performance-Einbußen und/oder Ver-

schlechterungen von Prüfergebnissen.

Es ist demnach Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, eine verbesserte Methode zur

Leistungsbegrenzung auf einem Prüfstand anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für das eingangs genannte Verfahren zur Leistungsbegrenzung gelöst, indem aus der Dyno-Leistung und dem Leistungsgrenzwert ein Leistungsvergleichswert ermittelt wird, aus dem Leistungsvergleichswert ein StellgröRen-Begrenzungsfaktor ermittelt wird und der ermittelte Stellgrößen-Begrenzungsfaktor dazu herangezogen wird, um in Abhängigkeit zumindest einer Dyno-Zustandsgröße der Belastungsmaschine einen oberen StellgröRen-Grenzwert und/oder einen unteren Stellgrößen-Grenzwert zur Be-

grenzung der Dyno-Stellgröße zu skalieren.

Durch diese erfindungsgemäße Vorgehensweise wird erreicht, dass Grenzwerte für eine Stellgröße nicht starr in Abhängigkeit einer Differenz zwischen einer zu überwachenden Leistung und einer vorgegebenen Leistungsgrenze modifiziert werden, sondern dass zusätzliche Information berücksichtigt wird, konkret Information über zumindest eine Zustandsgröße der Belastungsmaschine. Auf diese Weise kann in vielen Fällen eine wesentlich akkuratere Beeinflussung von Stellgrößen-Grenzen erfolgen, und oftmals eine unnötige Reduktion von zur

Verfügung gestelltem Stellbereich vermieden werden.

Sich auf eine Belastungsmaschine („Dyno“, „Dynamometer“) beziehende Größen (DynoLeistung, Dyno-Sollwert, Dyno-Stellgröße, Dyno-Zustandsgröße, ...) erhalten im Rahmen der gegenständlichen Ausführungen zur Abgrenzung von anderen Größen das Präfix „Dyno-“. Das Präfix „Dyno-“ dient lediglich der sprachlichen Präzisierung, sodass beispielsweise eine

Dyno-Zustandsgröße einer Belastungsmaschine einer beliebigen geeigneten, üblichen

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Zustandsgröße einer Belastungsmaschine entsprechen kann, wie einer Drehzahl einer Belastungsmaschine, einem elektrischen Strom einer Belastungsmaschine, einem Drehmoment einer Belastungsmaschine, einem magnetischen Fluss einer Belastungsmaschine, oder beispielsweise ein Dyno-Sollwert bzw. eine Dyno-Stellgröße als ein zum Regeln einer Belas-

tungsmaschine geeigneter Sollwert bzw. Stellgröße zu verstehen sind usw.

Hinsichtlich der erfindungsgemäß herangezogenen Dyno-Leistung besteht im Rahmen dieser Erfindung Flexibilität, sodass eine von der Belastungsmaschine an die Antriebsregeleinheit abgegebene, generatorische elektrische Leistung als Dyno-Leistung der Belastungsmaschine verwendet werden kann oder eine von der Antriebsregeleinheit an die Belastungsmaschine abgegebene, motorische elektrische Leistung als Dyno-Leistung der Belastungsmaschine verwendet werden kann, oder eine an einer Dynowelle der Belastungsmaschine zur mechanischen Verbindung der Belastungsmaschine mit dem Prüfling auftretende mechani-

sche Wellenleistung als Dyno-Leistung der Belastungsmaschine verwendet wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, die insbesondere eine präzise Abstimmung des erfindungsgemäßen Konzeptes auf unterschiedliche Anwendungen und damit unterschiedliche Anforderungen ermöglichen, ergeben sich durch eine Ermittlung des StellgröRßen-Begrenzungsfaktors aus dem Leistungsvergleichswert mittels eines geeigneten BegrenzungsRegelgesetzes, z.B. eines Regelgesetzes aus dem Bereich der P-, PlI- oder PID-Regler, aus dem Bereich der flachheitsbasierten Regelung oder aus dem Bereich der modellprädiktiven Regelung, wofür die Dyno-Leistung zur Ermittlung des Leistungsvergleichswertes vom Leistungsgrenzwert bevorzugt subtrahiert werden kann, oder durch die Ermittlung der Dyno-Zu-

standsgröße der Belastungsmaschine als Dyno-Drehzahl der Belastungsmaschine.

In einer besonders vorteilhaften Weise kann die Dyno-Zustandsgröße der Belastungsmaschine hierbei aus einer Dyno-Drehzahl der Belastungsmaschine ermittelt werden, welche in vorteilhafter Weise bei der Berechnung der Dyno-Zustandsgröße gefiltert wird, z.B. durch ein Hysterese-Glied, und es kann der obere StellgröRen-Grenzwert skaliert werden, wenn die Dyno-Zustandsgröße einen vorgegebenen Drehzahl-Schwellwert überschreitet, und/oder es kann der untere Stellgrößen-Grenzwert skaliert werden, wenn die Dyno-Zustandsgröße einen vorgegebenen Drehzahl-Schwellwert unterschreitet. Aufgrund der typischerweise gegebenen Verfügbarkeiten von hochwertigen (d.h. sowohl zeitlich als auch wertmäßig hochaufgelösten) Messdaten von Dyno-Drehzahlen von Belastungsmaschinen ist die Verwendung von Drehzahlen oftmals voreilhaft. Grundsätzlich ist aber auch die Verwendung eines Drehmoments, eines elektrischen Stromes oder einer elektrischen Spannung einer Belastungs-

maschine als Dyno-Zustandsgröße denkbar.

Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, indem ein obe-

rer Stellgrößenvergleichswert zur Beschreibung einer Abweichung zwischen dem oberen

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Stellgrößen-Grenzwert und der Dyno-StellgröRe sowie ein unterer Stellgrößenvergleichswert zur Beschreibung einer Abweichung zwischen dem unteren Stellgrößen-Grenzwert und der Dyno-Stellgröße ermittelt werden, wobei in dem Fall, dass der ermittelte obere StellgrößBenvergleichswert einen vorgegebenen oberen Abweichungsschwellwert überschreitet und der obere StellgröRen-Grenzwert erfindungsgemäß zu skalieren ist, der obere StellgrößenGrenzwert zu einem adaptierten oberen Stellgrößen-Grenzwert geändert wird, dessen Abweichung von der Dyno-Stellgröße unter dem vorgegebenen oberen Abweichungsschwellwert liegt, oder in dem Fall, dass der ermittelte untere Stellgrößenvergleichswert einen vorgegebenen unteren Abweichungsschwellwert überschreitet und der untere StellgrößenGrenzwert erfindungsgemäß zu skalieren ist, der untere Stellgrößen-Grenzwert zu einem adaptierten unteren StellgröRen-Grenzwert geändert wird, dessen Abweichung von der Dyno-Stellgröße unter dem vorgegebenen unteren Abweichungsschwellwert liegt. Wie nachfolgend im Detail erläutert wird, kann auf diese Weise in vielen Anwendungsfällen eine schnellere Wirkung auf eine Dyno-Stellgröße erreicht werden, was insbesondere in Situatio-

nen mit Netz-Umrichtern mit nur geringer Überlastfähigkeit vorteilhaft sein kann.

Ein weiterer, wesentlicher Vorteil der gegenständlichen Erfindung besteht darin, dass die Anwendbarkeit keineswegs auf nur eine einzelne Belastungsmaschine beschränkt ist. Tatsächlich können im Rahmen dieser Erfindung auch die Leistungen mehrerer Belastungsmaschinen, die von einem oder von mehreren Prüfständen stammen können, kombiniert überwacht werden, wozu in einer vorteilhaften Weise die Dyno-Leistungen der zu überwachenden Belastungsmaschinen zu einer Summen-Dyno-Leistung summiert werden und die SummenDyno-Leistung mit dem Leistungsgrenzwert verglichen wird, um den Leistungsvergleichswert zu ermitteln. Gerade im Fall mehrerer Belastungsmaschinen, ebenso aber auch in Situationen mit nur einer Belastungsmaschine, kann es hierbei von Vorteil sein, für eine generatorische Summen-Dyno-Leistung und für eine motorische Summen-Dyno-Leistung separate

Grenzwerte vorzusehen, was im Rahmen der Erfindung aber ebenso problemfrei möglich ist.

Weiters wird die genannte Aufgabe für einen eingangs genannten Prüfstand gelöst, indem die Antriebsregeleinheit weiters ausgestaltet ist, aus der Dyno-Leistung und dem Leistungsgrenzwert einen Leistungsvergleichswert und aus dem Leistungsvergleichswert einen Stellgrößen-Begrenzungsfaktor zu ermitteln und den ermittelten Stellgrößen-Begrenzungsfaktor dazu heranzuziehen, um in Abhängigkeit zumindest einer Dyno-Zustandsgröße der Belastungsmaschine einen oberen StellgröRen-Grenzwert und/oder einen unteren Stellgrößen-

Grenzwert zur Begrenzung der Dyno-Stellgröße zu skalieren.

Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestal-

tungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt

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Fig.1 ein Beispiel eines Antriebsstrangprüfstandes, Fig.2 einen erfindungsgemäßen Regelkreis zur Regelung einer Belastungsmaschine,

Fig.3 eine Ausgestaltung der Erfindung zur Leistungsbegrenzung mehrerer Belas-

tungsmaschinen, Fig.4 eine Ausgestaltung einer Zuordnungseinheit.

Fig.1 zeigt beispielhaft eine Anordnung eines Prüflings 1, hier ein Antriebsstrang, auf einem Prüfstand 100, hier ein Antriebsstrangprüfstand. Antriebsstrangprüfstände wie der in Fig.1 gezeigte sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, z.B. aus EP 3 327 875 B1,

und eignen sich in besonderer Weise für einen Einsatz der gegenständlichen Erfindung.

Im Antriebsstrangprüfstand gemäß Fig. 1 ist der Prüfling 1 als reale Hardware physisch am Prüfstand 100 aufgebaut. Der Antriebsstrang umfasst eine Antriebseinheit 12, wie z.B. einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor, der ein Getriebe 13 antreibt. Eine Antriebswelle 15 verbindet das Getriebe 13 mit einem Differenzialgetriebe 14, das in bekannter Weise zwei Seitenwellen 16 antreibt. An den Seitenwellen 16 sind im Normalbetrieb Radträger und Reifen angeordnet. Am vorliegenden Prüfstand 100 wird das Fahrzeugrad allerdings durch Belastungsmaschinen M1, M2 ersetzt, in der Regel durch Elektromotoren wie Synchronmaschinen oder Asynchronmaschinen, welche in der einschlägigen Literatur und so auch nachfolgend insbesondere als „Dynamometer“ oder kurz „Dyno“ bezeichnet werden. Sich auf eine Belastungsmaschine M1, M2 beziehende Größen, z.B. eine Drehzahl einer Belastungsmaschine, eine StellgröRe zum Regeln einer Belastungsmaschine usw., werden, wie erwähnt, zur Abgrenzung von anderen Größen am Prüfstand 100 mit dem Präfix „Dyno-“ ver-

sehen.

Die Belastungsmaschinen M1, M2 sind in geeigneter Weise mit den Radträgern 18 verbunden, z.B. formschlüssig durch einen Verbindungsflansch 19 und eine Dynowelle 20. Über die Dynowellen 20 wird dabei jeweils ein Belastungsdrehmoment Mp transportiert, welches von den Belastungsmaschinen M1, M2 zum Belasten des Prüflings 1 eingestellt wird. Die Belastungsdrehmomente Mp«, Mp2z haben je eine Dyno-Drehzahl np, noz zur Folge, die durch Produktbildung mit dem entsprechenden Belastungsdrehmoment Mp jeweils eine mechanische

Wellenleistung beschreiben.

Bei einem der Darstellung von Fig.1 entsprechenden Prüfling 1 ist in der Regel weiters ein Bremssystem vorgesehen, um zum Bremsen ein Bremsmoment Mg in den Antriebsstrang einzuprägen. Ebenso können im Antriebsstrang noch weitere Drehmomente wirken, z.B. ein Drehmoment eines Radnabenmotors oder eines Elektromotors in einem Hybridantriebsstrang, die ein weiteres Antriebsmoment erzeugen, was die Anwendung der Erfindung nicht

einschränkt. Es sei angemerkt, dass es sich beim Antriebsstrangprüfstand gemäß Fig. 1

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lediglich um eine beispielhafte Anwendung der Erfindung handelt, und dass die Erfindung in gleicher Weise auch bei anderen Prüfstandstypen eingesetzt werden kann, z.B. bei Motorprüfständen, bei Getriebeprüfständen, bei Kupplungsprüfständen, bei Brennstoffzellenprüfständen, und generell in Fällen, in denen ein Prüflingsantrieb durch eine Belastungsma-

schine bzw. durch eine Antriebsmaschine ersetzt wird, usw.

Damit die Belastungsmaschinen M1, M2 den Prüfling 1 belasten können, sind diese elektrisch zu versorgen. Zu diesem Zweck sind im Ausführungsbeispiel nach Fig.1 ein elektrisches Energie-Übertragungsnetz N, einen Netz-Umrichter N-UR und ein DC-Bus Bpe vorgesehen. Das Energie-Übertragungsnetz N ist über den Netz-Umrichter N-UR mit dem DCBus Bpc verbunden. Auf diese Weise werden im Energie-Übertragungsnetz N transportierte, elektrische Wechselgrößen (insbesondere Netz-Wechselspannung mit einer Frequenz von 50Hz oder 60Hz und einer Spannungshöhe von 400V, 690V, 10kV, 20kV oder 30kV) zunächst in elektrische Gleichgrößen, d.h. elektrische Gleichspannung und elektrischer Gleichstrom, gewandelt, welche über den DC-Bus Bpce transportiert werden. Die über den DC-Bus Bpoc transportierten Gleichgrößen werden in weiterer Folge unterschiedlichen Antriebsregeleinheiten AR1, AR2 zugeführt, die aus den Gleichgrößen erneut Wechselgrößen, d.h. Wechselspannung und Wechselstrom, erzeugen. Die von den Antriebsregeleinheiten AR1, AR2 generierten Wechselgrößen werden in bekannter Weise an die Belastungsmaschinen M1, M2 zur Regelung angelegt. Die Frequenzen und Amplituden dieser an den Belastungsmaschinen M1, M2 angelegten Wechselgrößen sind dabei präzise gewählt, und insbesondere an sich aus vorgegebenen Prüfszenarien oder Prüfläufen ergebende Drehmomentund/oder Drehzahlverläufe angepasst, um die Drehmoment- und/oder Drehzahlverläufe zum Prüfen des Prüflings 1 präzise nachzubilden und den Prüfling 1 damit zu belasten. Bei einer direkten Verbindung einer Belastungsmaschine M1, M2 mit dem Energie-Übertragungsnetz N, d.h. ohne zwischengeschaltete Antriebsregeleinheit AR1, AR2 und ohne zwischengeschalteten Netz-Umrichter N-UR, wäre eine Anpassung und/oder Änderung von Frequenz

und/oder Amplitude aus offensichtlichen Gründen nicht möglich.

Die Antriebsregeleinheiten AR1, AR2 erfüllen folglich die Funktion eines Frequenzumrichters (FU), was beispielsweise in den Schriften DE 10 2010 052 261 B4 und AT 519261 B1 hinlänglich behandelt wird. Um ein Belastungsdrehmoment MD exakt auf einen vorgegebenen Sollwert-Zeitverlauf einregeln zu können, sind in den Antriebsregeleinheiten AR1, AR2 typischerweise vielfältige elektronische Komponenten verbaut, z.B. Komponenten zur Signalverarbeitung von Messsignalen, die sich aus der Messung von Drehmomenten, Drehzahlen, Strömen usw. ergeben. Ebenso ist in einer zeitgemäßen Antriebsregeleinheit AR1, AR2 typsicherweise eine Steuereinheit zum Steuern und Regeln vorgesehen. Eine Steuereinheit

(nicht gezeigt) einer Antriebsregeleinheit AR1, AR2 kann dabei bevorzugt durch

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mikroprozessorbasierte Hardware realisiert werden, wie beispielsweise durch Mikrocontroller und/oder integrierte Schaltungen (ASIC, FPGA).

Zwischen den Belastungsmaschine M1, M2 und den Antriebsregeleinheiten AR1, AR2 werden die elektrischen Leistungen Psup,1, Psup,z ausgetauscht. Die vorstehend genannten, sich aus den Wellenmomenten Mp41, Mpoz und Wellendrehzahlen np1, noz ergebenden mechanischen Wellenleistungen unterscheiden sich von einer entsprechenden elektrischen Leistung Psup,1, Psup,z Nur geringfügig, konkret durch interne, in den Belastungsmaschinen M1, M2 auftretende Verluste, die typischerweise in einem Bereich von weniger als 1%, 2%, 3%, 5% oder 10% einer entsprechenden Wellenleistung liegen. In bekannter Weise ergeben sich je nachdem, ob sich der Prüfling 1 in einem motorischen (d.h. Energie aufnehmenden) oder in einem generatorischen (d.h. Energie abgebenden) Betrieb befindet, Energieflüsse mit unterschiedlichen Richtungen. In einem motorischen Betrieb wird Energie vom Netz N über den DC-Bus Bpec über die Antriebsregeleinheiten AR1, AR2 hin zu den Belastungsmaschinen M1, M2 transportiert, in einem generatorischen Betrieb geschieht der Energietransport in umgekehrte Richtung. Beispielsweise muss bei einem motorischen Betrieb einer Belastungsmaschine M1, M2 die an den Dynowellen 20 übermittelte Wellenleistung zuvor als elektrische

Versorgungsleistung Psup.1,2 über den DC-Bus Bpc bereitgestellt werden.

Neben der Versorgung von Belastungsmaschinen M1, M2 aus dem Energie-Übertragungsnetz N („motorischer Betrieb“) kann dem DC-Bus Bpoc demnach insbesondere bei leistungsstarken, aktiven Prüflingen 1 die Aufgabe zukommen, ausgehend von den Belastungsmaschinen M1, M2 Energie in das Energie-Übertragungsnetz N rückzuspeisen. Generiert ein Prüfling 1 beispielsweise ein beschleunigendes Drehmoment, welches z.B. die Drehzahlen der Seitenwellen 16 entgegen einem von den Belastungsmaschinen M1, M2 aufgebrachten Belastungsdrehmoment Mp erhöht, stellt sich ein positiver Energiefluss von der Antriebseinheit 12 über die Antriebsregeleinheiten AR1, AR2 hin zum DC-Bus Bpoc und weiter zum Ener-

gie-Übertragungsnetz N ein („generatorischer Betrieb‘).

Wie bereits an früherer Stelle ausgeführt, stellt in diesem Zusammenhang insbesondere der Netz-Umrichter N-UR eine limitierende Komponente dar. Da ein Netz-Umrichter N-UR typischerweise elektrische Energie von und für eine Mehrzahl von Belastungsmaschinen M1, M2 wandeln muss, da aber auch die in einem Netz-Umrichter N-UR verbauten Komponenten, wie insbesondere Halbleiterschaltermodule oder Dioden oder Widerstände oder sonstige leistungselektronische Komponenten, nicht beliebig stark belastet werden dürfen und demnach ebenso Beschränkungen unterliegen, werden Netz-Umrichter N-UR regelmäßig im Bereich ihrer Belastungsgrenzen betrieben. Belastungsgrenzen werden üblicherweise in Form von Maximalleistungen Pmax ausgedrückt. We erwähnt, können abhängig von den Betriebszuständen von mit dem Netz-Umrichter N-UR verbundenen Belastungsmaschinen vorgese-

hene Leistungsgrenzen Pax erreicht und mitunter überschritten werden, was offensichtlich

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unerwünscht ist und je nach Schwere der Überschreitung zu Fehlern am Prüfstand, mithin

aber auch zu Beschädigungen führen kann.

Wie erfindungsgemäß vorgegangen werden kann, um derartige, sich insbesondere aus den Limitierungen von Netz-Umrichter N-UR ergebenden Probleme zu lösen, wird nachfolgend

anhand von Fig.2 erläutert, zunächst am Beispiel lediglich einer Belastungsmaschine M1.

Konkret zeigt Fig.2 einen Koppelplan, der insbesondere in einer Antriebsregeleinheit AR1, AR2 umgesetzt werden kann, z.B. als Simulink-Koppelplan, und der dazu herangezogen werden kann, um ein Verfahren zur Leistungsbegrenzung auf einem Prüfstand 100 umzusetzen, bei dem ein Prüfling 1 durch eine Belastungsmaschine M1 belastet wird, z.B. ein Antriebsstrang im Sinne von Fig.1 oder ein anderer Prüfling 1. Die Antriebsregeleinheit AR1 weist zu diesem Zweck einen Belastungsmaschinen-Regler RM1 auf, um aus zumindest einem vorgegebenen Dyno-Sollwert sp1 und einer auf den Dyno-Sollwert sp1 einzuregelnden Dyno-Istgröße yo (z.B. eine Drehzahl npo1 oder ein Drehoment) eine Dyno-Stellgröße up1 zum Regeln der Belastungsmaschine M1 zu ermitteln. Dabei ist zumindest ein Leistungsgrenzwert Pmax zur Begrenzung einer Dyno-Leistung Payno,1 der Belastungsmaschine M1 vorgege-

ben.

Die Dyno-Leistung Payno.1 der Belastungsmaschine M1 kann hierbei eine von der Belastungsmaschine M1 aufgenommene, umgesetzte, oder abgegebene Leistung beschreiben. Da sich, wie vorstehend ausgeführt, insbesondere eine elektrische Leistung Psup,1 und eine mechanische Wellenleistung einer Belastungsmaschine M1 meist nur geringfügig unterscheiden, kann z.B. je nach Anwendungsfall eine mechanische Wellenleistung als Dyno-Leistung Payno,1 herangezogen werden, oder eine elektrische Versorgungsleistung Psup,1, Psup,z als Dyno-Leistung Payno,1 herangezogen werden, oder eine Kombination einer mechanischen Wellenleistung und einer elektrische Versorgungsleistung Psup,1, Psup,z als Dyno-Leistung

Payno,1 herangezogen werden.

Erfindungsgemäß ist im Koppelplan gemäß Fig.2 vorgesehen, aus der Dyno-Leistung Payno,1 der Belastungsmaschine M1 und dem Leistungsgrenzwert Pmax einen Leistungsvergleichswert ep und in weiterer Folge aus dem Leistungsvergleichswert ep ein Stellgrößen-Begrenzungsfaktor kım zu ermitteln, und den ermittelten StellgröRen-Begrenzungsfaktor kım dazu heranzuziehen, um in Abhängigkeit zumindest einer Dyno-Zustandsgröße Xp.1 der Belastungsmaschine M1 einen oberen Stellgrößen-Grenzwert Uim1,max UNd/oder einen unteren

Stellgrößen-Grenzwert Uim1,min ZUr Begrenzung der Dyno-Stellgröße up1 zu skalieren.

In der Ausgestaltung gemäß Fig.2 wird zur Umsetzung der Erfindung in einer Zuordnungseinheit 31 in Abhängigkeit der zumindest einen Dyno-Zustandsgröße Xp.1 ausgewählt, welcher der beiden Stellgrößen-Grenzwerte Ujim1,minmax Skaliert wird. Ergibt sich beispielsweise,

dass der obere Stellgrößen-Grenzwert Uim1,max ZU Skalieren ist, der untere Stellgrößen-

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Grenzwert Ujm1,min Jedoch nicht, so kann dem oberen aus der Zuordnungseinheit 31 ausgehenden Signalkanal der Wert des StellgröRen-Begrenzungsfaktors kım zugewiesen werden, dem unteren demgegenüber der Wert 1. Zur Umsetzung dieser Zuordnung sind in Fig.2 weitere Stellgrößen-Begrenzungsfaktoren kıim,max UNd kıim,min vorgesehen. Ergibt sich, wie eben erwähnt, dass der obere Stellgrößen-Grenzwert Uim1,max ZU Skalieren ist, der untere StellgröBen-Grenzwert Uim1,min Jedoch nicht, kann z.B. Kıim,max=Kıim UNd Kıim,min=1 gewählt werden. Auf eine konkrete Möglichkeit zur Ausgestaltung einer Zuordnungseinheit 31 wird im Zuge der

Diskussion von Fig.4 eingegangen.

Die Dyno-Leistung Payno,ı wird im in Fig.2 gezeigten Fall zur Ermittlung des Leistungsvergleichswertes ep vom Leistungsgrenzwert Pax Subtrahiert, was einer in der Regelungstechnik üblichen Vorgehensweise entspricht. Grundsätzlich sind aber auch andere Ansätze zur Ermittlung des Leistungsvergleichswertes ep denkbar, wie eine Filterung der Dyno-Leistung Payno,1 IN einem geeigneten Filter, in dem der Leistungsgrenzwert Pmax berücksichtigt wird,

oder durch eine geeignete Produktbildung usw.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und damit des Koppelplanes gemäß Fig.2, die insbesondere eine präzise Abstimmung des erfindungsgemäßen Konzeptes auf unterschiedliche Anwendungen und damit unterschiedliche Anforderungen ermöglichen, ergeben sich durch die Ermittlung des Stellgrößen-Begrenzungsfaktors kım aus dem Leistungsvergleichswert ep mittels eines geeigneten Begrenzungs-Regelgesetzes Re, z.B. eines Regelgesetzes aus dem Bereich der P-, Pl- oder PID-Regler, aus dem Bereich der flachheitsbasierten Regelung oder aus dem Bereich der modellprädiktiven Regelung, oder weiters durch die Ermittlung der Dyno-Zustandsgröße Xp.1 der Belastungsmaschine M1 als Dyno-Drehzahl np der

Belastungsmaschine M1.

Im Fall einer Ermittlung der Dyno-Zustandsgröße Xp.1 aus einer oder als Dyno-Drehzahl np1 kann insbesondere der obere Stellgrößen-Grenzwert Uim1,max Skaliert werden, wenn die Dyno-Zustandsgröße Xp.1, d.h. in diesem Fall die Dyno-Drehzahl np, einen vorgegebenen Drehzahl-Schwellwert überschreitet, oder der untere Stellgrößen-Grenzwert Ujim1,min kann skaliert werden, wenn die Dyno-Zustandsgröße Xp.1 einen vorgegebenen Drehzahl-Schwellwert unterschreitet. Eine Dyno-Drehzahl np1 der Belastungsmaschine M1 kann bei der Berechnung der Dyno-Zustandsgröße XD,1 in einer besonders vorteilhaften Weise zusätzlich gefiltert werden, wobei sich herausgestellt hat, dass sich zu diesem Zweck insbesondere die Verwendung eines Hysterese-Gliedes H eignet. Auf diese Zusammenhänge wird an späterer

Stelle im Detail eingegangen.

Durch die Erfindung wird erreicht, dass Grenzwerte für eine Stellgröße nicht starr in Abhängigkeit einer Differenz zwischen einer zu überwachenden Leistung und einer vorgegebenen

Leistungsgrenze modifiziert werden, sondern dass Information, die bei der Adaption von

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Stellgrößen-Grenzwerten zur Verfügung steht, über zumindest eine Zustandsgröße Xp der Belastungsmaschine M1 berücksichtigt wird. Auf diese Weise kann in vielen Fällen eine wesentlich akkuratere Beeinflussung von StellgröRen-Grenzen erfolgen, und oftmals eine unnötige Reduktion von zur Verfügung gestelltem Stellbereich vermieden werden. Auch die Möglichkeit der Verwendung eines auf einen individuellen Anwendungsfall präzise abgestimmten Begrenzungs-Regelgesetzes Rp ermöglicht in vielen Fällen eine signifikante Verbesserung

im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Ansätzen.

Es ist zu betonen, dass gerade die Verwendung eines Faktors, d.h. die Verwendung eines Stellgrößen-Begrenzungsfaktor kım, für die Leistungsreduzierung einen ebenso wichtigen, mitunter entscheidenden Vorteil darstellt, da ein derartiger Stellgrößen-Begrenzungsfaktor kım auf verschiedene physikalische Sollwertgrößen der Lasteinheiten (Drehmoment, Strom, ...) angewendet werden kann und folglich eine erhöhte Flexibilität sicherstellt. Im Stand der Technik werden typischerweise direkt Absolutwerte von Stellgrößen-Grenzwerten vorgegeben, was vielfach zu offensichtlichen Problemen führen kann. Gilt es z.B. eine elektrische Spannung als Stellgröße zu beschränken, sind üblicherweise völlig andere Wertebereiche zu berücksichtigen, als bei einer Begrenzung eines Drehmoments als Stellgröße. Ein erfindungsgemäßer Stellgrößen-Begrenzungsfaktor kım kann hier ohne nennenswerte Einschränkung verwendet werden, auch bei Stellgrößen aus unterschiedlichen physikalischen Domä-

nen.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Stellgrößen-Begrenzungsfaktor kım auch auf Prüflingssollwerte angewendet werden, d.h. auf Sollwerte, die beispielsweise in einer Motorsteuerung (ECU) eines Prüflings 1 vorgegeben und durch geeignete Beeinflussung des Prüflings umgesetzt werden (z.B. Änderung einer Gaspedalstellung @&, Änderung von Ansteuerzeiten bei Halbleiterschaltern usw.). Auf diese Weise wird es mög-

lich, auch aktive Prüflinge in die Leistungsbegrenzungsmaßnahmen miteinzubeziehen.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, indem ein oberer Stellgrößenvergleichswert zur Beschreibung einer Abweichung zwischen dem oberen StellgröBen-Grenzwert Uim1,max UNd der Dyno-Stellgröße up1 sowie ein unterer Stellgrößenvergleichswert zur Beschreibung einer Abweichung zwischen dem unteren StellgröRßen-Grenzwert uim1,min UNd der Dyno-Stellgröße up1 ermittelt werden, wobei in dem Fall, dass der ermittelte obere Stellgrößenvergleichswert einen vorgegebenen oberen Abweichungsschwellwert überschreitet und der obere Stellgrößen-Grenzwert Uim1,max erfindungsgemäß zu skalieren ist, der obere Stellgrößen-Grenzwert Uim1,max ZU einem adaptierten oberen StellgröRßen-Grenzwert geändert wird, dessen Abweichung von der Dyno-Stellgröße up1 unter dem vorgegebenen oberen Abweichungsschwellwert liegt, oder in dem Fall, dass der ermittelte untere StellgrößBenvergleichswert einen vorgegebenen unteren Abweichungsschwellwert überschreitet und

der untere StellgröRen-Grenzwert Uim1,min erfindungsgemäß zu skalieren ist, der untere

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Stellgrößen-Grenzwert Uim1,min ZU einem adaptierten unteren Stellgrößen-Grenzwert geändert wird, dessen Abweichung von der Dyno-Stellgröße up1 unter dem vorgegebenen unteren Ab-

weichungsschwellwert liegt.

Durch diese Vorgehensweise wird neben den vorstehenden genannten Vorteilen zusätzlich das Problem gelöst, dass individuelle Dyno-Stellgrößen up selbst oft weit entfernt sein können von einem für sie vorgesehenen Stellgrößen-Grenzwert Uim1,max, das Erreichen eines Leistungsgrenzwertes Pmax eine Beschränkung einer Dyno-Stellgrößen up1 aber erforderlich macht. Wird in einem solchen Fall erst (langsam) mit einer Änderung eines Stellgrößen-Begrenzungsfaktors kım begonnen, kann mitunter beträchtliche Zeit vergehen, bis eine erfindungsgemäße Reduktion eines Stellgrößen-Grenzwert Uim1,max,min tatsächlich auf eine Stellgröße zu wirken beginnt. Um hier rascher reagieren zu können, kann im Fall einer großen Abweichung ein StellgröRßen-Grenzwert Uim1,max,min beispielsweise sprungartig auf einen adaptierten wert geändert werden, der näher an einem aktuellen Wert der Stellgröße up liegt, sodass die erfindungsgemäße Skalierung bereits früher beginnt zu greifen. Man spricht in diesem Zusammenhang von einem „Springen auf den Druckpunkt“, da auf diese Weise bevorzugt unmittelbar, zumindest aber wesentlich schneller, auf eine Stellgröße gewirkt werden kann. Der Abweichungsschwellwert kann hierbei beispielsweise als Relativwert der DynoStellgröße up1 vorgegeben werden, z.B. als 100% einer Dyno-Stellgröße du oder als 50% einer Dyno-Stellgröße up1 oder als 10% einer Dyno-Stellgrößen up. Natürlich ist auch die

Vorgabe eines fixen Absolutwertes denkbar.

Bekanntermaßen erfolgt eine Regelung bzw. Steuerung eines Prüfstandes 100 typischerweise digital, d.h. zu diskreten Zeitpunkten. In einer vorteilhaften Weise kann hierbei ein Wert einer Stellgröße up1 zum Ermitteln eines Stellgrößenvergleichswertes herangezogen werden, der zu einem diskreten Zeitpunkt erfasst worden ist, der vorzugsweise unmittelbar vor jenem diskreten Zeitpunkt liegt, an dem mit der erfindungsgemäßen Skalierung des Stellgrößen-Begrenzungsfaktor kım begonnen werden soll. Natürlich ist auch denkbar, einen bereits weiter zurückliegenden Wert eines Stellgrößen-Grenzwertes Ujim1,max,min ZUM Vergleich heranzuziehen, ebenso kann ein Mittelwert von mehreren vergangenen Stellgrößen-Grenz-

werten Uljim1,max,min ZUM Vergleich herangezogen werden.

In einer besonders vorteilhaften Weise kann der adaptierte obere StellgröRen-Grenzwert dabei gleich einem Wert der Dyno-Stellgröße up1 gewählt werden, d.h. gleich einem gemäß den vorstehenden Ausführungen vergangenen Wert, d.h. einem zu einem vorhergehenden, dis-

kreten Messzeitpunkt erfassten Wert, oder unmittelbar vorhergehenden Wert oder Mittelwert, oder es kann natürlich ebenso der adaptierte untere Stellgrößen-Grenzwert gleich der Dyno-

Stellgröße up1 gewählt werden.

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Weiterer Gestaltungsspielraum bei der Umsetzung dieser Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, indem der adaptierte obere Stellgrößen-Grenzwert in Abhängigkeit einer Überlastfähigkeit eines mit der Antriebsregeleinheit AR1 verbundenen Netz-Umrichters N-UR oder in Abhängigkeit der zumindest einen Dyno-Zustandsgröße Xp.1 der Belastungsmaschine M1 gewählt wird, und/oder dass der adaptierte untere StellgröRen-Grenzwert in Abhängigkeit einer Überlastfähigkeit eines mit der Antriebsregeleinheit AR1 verbundenen Netz-Umrichters N-UR oder in Abhängigkeit der zumindest einen Dyno-Zustandsgröße Xp.1 der Belastungsmaschine M1 gewählt wird. Ist beispielsweise bekannt, dass die Überlastfähigkeit eines NetzUmrichters N-UR nur sehr gering ist, kann es von Vorteil sein, eine schnelle, unmittelbare und große Änderung eines Stellgrößen-Grenzwertes Uim1,max,min VorZusehen, damit eine auftretende Dyno-Leistung Payno Schnell reduziert werden kann. Konkret kann beispielsweise in Abhängigkeit der Überlastfähigkeit eines Netz-Umrichters N-UR entschieden, werden, ob unmittelbar auf einen Wert einer Dyno-Stellgröße up1 gesprungen wird, oder auf einen von der Dyno-Stellgröße up1 abweichenden, z.B. um 20% oder 10% oder 5% abweichenden, adaptierten Wert.

Wie vorstehend erläutert, zeigt Fig.2 eine Anwendung der Erfindung zur Leistungsregulierung lediglich einer Belastungsmaschine M1. In einer besonders vorteilhaften Weise kann die Erfindung aber insbesondere dazu eingesetzt werden, um mehrere Leistungen zu regulieren, die mehreren Belastungsmaschinen M1, M2, ... zugeordnet sind. Mehrere Belastungsmaschinen M1, M2, ... können dabei von einem einzelnen Prüfstand stammen, wie die Belastungsmaschinen M1, M2 vom Antriebsstrangprüfstand gemäß Fig.1. Die mehreren Belastungsmaschinen M1, M2, ... können aber auch aus unterschiedlichen Prüfständen aus einem umfassenderen Prüffeld stammen. Insbesondere in der Motorenentwicklung ist es üblich, eine mitunter große Zahl an Motorprüfständen nebeneinander anzuordnen, dabei aber die gegebenen Belastungsmaschinen M1, M2 über einen gemeinsamen DC-Bus Bpc zu versor-

gen. Wie dazu vorgegangen werden kann, ist nachfolgend anhand von Fig.3 gezeigt.

Konkret sind in der Ausführung nach Fig.3 zwei weitere geregelte Belastungsmaschinen M2, M3 zur Belastung eines Prüflings 1 vorgesehen, was jedoch keineswegs als beschränkend Zu verstehen ist. In gleicher Weise könnten noch wesentlich mehr weitere Belastungsmaschinen M2, M3, M4, ... vorgesehen sein. Bei einem von einer weiteren Belastungsmaschine M2, M3 belasteten Prüfling 1 kann es sich um den gleichen Prüfling 1 handeln, den bereits die Belastungsmaschine M1 belastet. Gerade bei Antriebsstrangprüfständen sind mitunter bis zu sechs oder sogar mehr Belastungsmaschinen M1, M2 zur Prüfung nur eines Prüflings 1 üblich. Wie erwähnt, kann es sich bei einem von einer weiteren Belastungsmaschine M2, M3 belasteten Prüfling 1 auch um einen anderen Prüfling handeln, d.h. um einen Prüfling, der verschieden ist von jenem Prüfling 1, der von der ersten Belastungsmaschine M1 belas-

tet wird.

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Für die weiteren Belastungsmaschinen M2, M3 wird wie für die erste Belastungsmaschine M1 aus einem weiteren einzuregelnden Dyno-Sollwert sp2, Sp3 eine weitere Dyno-Stellgröße Up2, Ups ZUM Regeln ermittelt, sodass auch die weiteren Belastungsmaschinen M2, M3 eine Dyno-Leistung Payno,2, Payno‚3 UMSsetzen bzw. aufweisen. Um nun die mehreren gegebenen Dyno-Leistungen Payno,2, Payno‚3 ZU verarbeiten, ist im Rahmen einer Ausführung gemäß Fig.3 vorgesehen, die Dyno-Leistung Payno1 der ersten Belastungsmaschine M1 und die weiteren Dyno-Leistungen Payno,2, Payno‚3 ZU einer Summen-Dyno-Leistung Psum Zu kombinieren, im gegenständlichen Fall zu summieren, um aus der so erhaltenen Summen-Dyno-Leistung Psum und dem Leistungsgrenzwert Pax den Leistungsvergleichswert ep zu ermitteln. Me gehabt wird aus dem Leistungsvergleichswert ep ein StellgröRen-Begrenzungsfaktor kım ermittelt, welcher dazu herangezogen wird, um nun in Abhängigkeit weiterer Dyno-Zustandsgröße Xp.2; Xp,3 der weiteren Belastungsmaschinen M2, M3 zusätzlich obere StellgröRen-Grenzwerte Ulim2,max; Ulima,max UNd/oder untere Stellgrößen-Grenzwert Ujim2,min, Ulima,min SäMtlicher Belastungsmaschinen M1, M2, M3 zur Begrenzung der weiteren Dyno-Stellgrößen up2, Up2 ZU

skalieren.

Als besondere, vorteilhafte Maßnahme werden bei der in Fig.3 dargestellten Variante für den generatorischen Fall eine generatorische Maximalleistung Pmax,gen UuNd für den motorischen Fall eine motorische Maximalleistung Pmax,mot vorgesehen, womit zwei unterschiedliche Stellgrößen-Begrenzungsfaktoren Kiim,gen, Kıim,mot ermittelt werden. Um beide dieser StellgrößenBegrenzungsfaktoren kıim,gen, Kıim,mot Weiterverarbeiten zu können, weisen die Zuordnungseinheiten 31 in Fig.3 je einen weiteren Eingang auf. Ein konkreter Aufbau einer Zuordnungseinheit 31, der insbesondere auch zwei Stellgrößen-Begrenzungsfaktoren kiim,gen, Kıim,mot verarbeiten kann, wird nachstehend anhand von Fig.4 diskutiert. Gemäß den vorstehenden Ausführungen ist eine derartige Zweiteilung aber keineswegs zwingend nötig, und es könnte un-

verändert auch nach wie vor nur ein einzelner Leistungsgrenzwert Pmax eingesetzt werden.

Obwohl auch hinsichtlich der konkreten Art der Bildung der Summen-Dyno-Leistung Psum Alternativen bestehen, beispielsweise durch eine gewichtete Addition, bietet die Verwendung einer einfachen Summe den wesentlichen Vorteil, dass in dem in der Praxis häufig auftretenden Fall, dass die eingesetzten Belastungsmaschinen M1, M2, M3 in unterschiedlichen Betriebsmodi laufen (motorisch, generatorisch), die Summen-Dyno-Leistung Psum einen vorgegebenen Grenzwert vielfach gar nicht überschreitet, vor allem da sich der Leistungsfluss zwischen den Lasteinheiten auf dem lokalen Zwischenkreis des Prüfstandssystems durch den

Ausgleich generatorischer und motorischer Leistungen von selbst nivelliert.

In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass den auftretenden Leistungen je nach Konvention und Anwendungsfall unterschiedliche Vorzeichen zugewiesen werden können. Beispielswiese existieren in der Praxis Fälle, in denen eine motorische Leistung mit einem posi-

tiven Vorzeichen („+“) versehen wird, eine generatorische demgegenüber mit einem

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negativen Vorzeichen („-“), bzw. dass umgekehrt denen eine motorische Leistung mit einem negativen Vorzeichen („-“) versehen wird, eine generatorische demgegenüber mit einem positiven Vorzeichen („+“). Eine unterschiedliche Vorzeichenkonvention kann es dabei insbesondere bei der Umsetzung des Koppelplanes aus Fig.3 erforderlich machen, bei der Ermittlung der Leistungsvergleichswerte ep,mot UNd ep,gen die Vorzeichen zu drehen. Solche geringfügigen Adaption fallen jedoch in den Bereich von Routinetätigkeiten einer Fachperson auf dem Gebiet der Regelungstechnik, die eine derartige, gegebenenfalls erforderliche Anpassung ohne Schwierigkeiten vornehmen wird. Es gilt lediglich zu berücksichtigen, dass motorische Leistungen und generatorische Leistungen mit entgegengesetzten Vorzeichen versehen werden. In den in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführungen kommt der vorstehend mehrfach genannten Zuordnungseinheit 31 wesentliche Bedeutung zu. Wie eine derartige Zuordnungseinheit 31 konkret aufgebaut werden kann, sei abschließend anhand von Fig.4 diskutiert. Konkret wird in der Zuordnungseinheit 31 nach Fig.4 zunächst eine Dyno-Zustandsgröße Xp aufgenommen und durch ein Hysterese-Glied H gefiltert. Das geschieht insbesondere zu dem Zweck, um Fluktuationen Dyno-Zustandsgröße Xp, die ein nervöses Umschalten zwischen den zur Verfügung stehenden Stellgrößen-Begrenzungsfaktoren Kiim,gen,

Kıim,mot ZUF Folge hätten, zu unterbinden.

Die gefilterte Dyno-Zustandsgröße Xp wird nachfolgend mit einem Skalierungsfaktor cv, der vorzugsweise Information darüber transportiert, ob das von der entsprechenden Belastungsmaschine erzeugte Belastungsdrehmoment M> positiv oder negativ ist und ob sich die Belastungsmaschine folglich in einem motorischen oder generatorischen Betrieb befindet. Je nach Betriebsmodus können die Limit-Faktoren kıim,mot UNd Kıim,gen SO den richtigen StellgrößenGrenzwerten Ulim,max Oder Uim,min ZUgeOordnet werden. Der Skalierungsfaktor cv kann im gegenständlichen Fall die Werte 1 und -1 annehmen und damit insbesondere auch die Vorzeichenkonvention der Belastungsmaschine abbilden. Das erlaubt, vorzugsweise in Kombination mit einer optionalen, weiteren Vorzeichenänderung (Multiplikation mit -1) nach den nachstehend beschriebenen Schaltelementen S1, S2, eine korrekte Zuordnung der Limit-Faktoren Kıim,mot UNd Kıim,gen ZU den Stellgrößen-Grenzwerten Uim,max Oder Uim,min, abhängig von der Drehrichtung, der Vorzeichenkonventionen und dem Betriebsmodus. Eine auf diese Weise gefilterte und skalierte Dyno-Zustandsgröße Xp bildet in weiterer Folge einen Eingang in zwei verschiedene Schaltelemente S1, S2, sodass im Fall eines positiven Wertes der gefilterten und skalierten Dyno-Zustandsgröße Xp am Ausgang S1-E des ersten Schaltelements S1 der motorische Stellgrößen-Begrenzungsfaktoren kımmoe ausgegeben wird, am Ausgang S2-E des zweiten Schaltelements S2 demgegenüber der generatorische StellgröRen-Begrenzungsfaktoren kım,gen. Im Fall eines negativen Wertes der gefilterten und skalierten Dyno-Zu-

standsgröße Xp erfolgt eine umgekehrte Zuordnung.

Claims (13)

15 20 25 30 35 AV-4421 AT Patentansprüche

1. Verfahren zur Leistungsbegrenzung auf einem Prüfstand (100), wobei ein Prüfling (1) durch eine Belastungsmaschine (M1) belastet wird und die Belastungsmaschine (M1) durch eine Antriebsregeleinheit (AR1) geregelt wird, wobei die Antriebsregeleinheit (AR1) aus zumindest einem einzuregelnden Dyno-Sollwert (sp) eine Dyno-Stellgröße (up1) zum Regeln der Belastungsmaschine (M1) ermittelt, und wobei zumindest ein Leistungsgrenzwert (Pmax) zur Begrenzung einer Dyno-Leistung (Payno.1) der Belastungsmaschine (M1) vorgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Dyno-Leistung (Payno.1ı) und dem Leistungsgrenzwert (Pmax) ein Leistungsvergleichswert (ep) ermittelt wird, dass aus dem Leistungsvergleichswert (ep) ein Stellgrößen-Begrenzungsfaktor (kım) ermittelt wird und dass der ermittelte Stellgrößen-Begrenzungsfaktor (kım) dazu herangezogen wird, um in Abhängigkeit zumindest einer Dyno-Zustandsgröße (Xp.1) der Belastungsmaschine (M1) einen oberen Stellgrößen-Grenzwert (Uim1,max) UNd/oder einen unteren Stellgrößen-Grenzwert (Uim1,min) ZUr Be-

grenzung der Dyno-Stellgröße (up1) zu skalieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dyno-Leistung (Payno,1) zur Ermittlung des Leistungsvergleichswertes (ep) vom Leistungsgrenzwert (Pmax) subtrahiert

wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der StellgröRen-Begrenzungsfaktor (kım) mittels eines vorgegebenen Begrenzungs-Regelgesetzes (Rp) aus

dem Leistungsvergleichswert (ep) ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Belastungsmaschine (M1) an die Antriebsregeleinheit (AR1) abgegebene, generatorische elektrische Leistung (Psup,.1) als Dyno-Leistung (Payno.1) der Belastungsmaschine (M1) verwendet wird und/oder dass eine von der Antriebsregeleinheit (AR1) an die Belastungsmaschine (M1) abgegebene, motorische elektrische Leistung (Psup.1) als Dyno-Leistung (Payno,.1) der Belastungsmaschine (M1) verwendet wird und/oder dass eine an einer Dynowelle (20) der Belastungsmaschine (M1) zur mechanischen Verbindung der Belastungsmaschine (M1) mit dem Prüfling (1) auftretende mechanische Wellenleistung als Dyno-Leis-

tung (Payno,.1) der Belastungsmaschine (M1) verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dyno-Zustandsgröße (Xp.1) der Belastungsmaschine (M1) aus einer Dyno-Drehzahl (np1) der Belastungsmaschine (M1) ermittelt wird, vorzugsweise einer Dyno-Drehzahl (nD1) der Belastungsmaschine (M1) entspricht, und dass der obere Stellgrößen-Grenzwert (Uljim1,max) skaliert wird, wenn die Dyno-Zustandsgröße (Xp.1) einen vorgegebenen Drehzahl-Schwell-

wert überschreitet und/oder dass der untere Stellgrößen-Grenzwert (Uim1,min) Skaliert wird,

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wenn die Dyno-Zustandsgröße (Xp.1) einen vorgegebenen Drehzahl-Schwellwert unterschreitet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dyno-Drehzahl (np«) der Belastungsmaschine (M1) bei der Berechnung der Dyno-Zustandsgröße (Xp.1) gefiltert

wird, vorzugsweise durch ein Hysterese-Glied (H).

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberer Stellgrößenvergleichswert zur Beschreibung einer Abweichung zwischen dem oberen Stellgrößen-Grenzwert (Uim1,max) und der Dyno-Stellgröße (up1) sowie ein unterer Stellgrößenvergleichswert zur Beschreibung einer Abweichung zwischen dem unteren Stellgrößen-Grenzwert (Uim1,min) UNd der Dyno-Stellgröße (up) ermittelt werden, dass in dem Fall, dass der ermittelte obere Stellgrößenvergleichswert einen vorgegebenen oberen Abweichungsschwellwert überschreitet und der obere Stellgrößen-Grenzwert (Uim1,max) ZU Skalieren ist, der obere Stellgrößen-Grenzwert (Ulim1,max) ZU einem adaptierten oberen StellgrößenGrenzwert geändert wird, dessen Abweichung von der Dyno-Stellgröße (up1) unter dem vorgegebenen oberen Abweichungsschwellwert liegt, oder dass in dem Fall, dass der ermittelte untere Stellgrößenvergleichswert einen vorgegebenen unteren Abweichungsschwellwert überschreitet und der untere Stellgrößen-Grenzwert (Uim1,min) ZU Skalieren ist, der untere Stellgrößen-Grenzwert (Ujim1,min) ZU einem adaptierten unteren Stellgrößen-Grenzwert geändert wird, dessen Abweichung von der Dyno-Stellgröße (up1) unter dem vorgegebenen unte-

ren Abweichungsschwellwert liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der adaptierte obere Stellgrößen-Grenzwert gleich der Dyno-Stellgröße (up) gewählt wird oder dass der adaptierte

untere Stellgrößen-Grenzwert gleich der Dyno-Stellgröße (up1) gewählt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der adaptierte obere Stellgrößen-Grenzwert in Abhängigkeit einer Überlastfähigkeit eines mit der Antriebsregeleinheit (AR1) verbundenen Netz-Umrichters (N-UR) oder in Abhängigkeit der zumindest einen Dyno-Zustandsgröße (Xp.1) der Belastungsmaschine (M1) gewählt wird, und/oder dass der adaptierte untere Stellgrößen-Grenzwert in Abhängigkeit einer Überlastfähigkeit eines mit der Antriebsregeleinheit (AR1) verbundenen Netz-Umrichters (N-UR) oder in Abhängigkeit

der zumindest einen Dyno-Zustandsgröße (Xp.1) der Belastungsmaschine (M1) gewählt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine weitere geregelte Belastungsmaschine (M2) mit einer weiteren Dyno-Leistung (Payno,2) Zur Belastung des Prüflings (1) vorgesehen ist, für welche aus einem weiteren einzuregelnden Dyno-Sollwert (spz) eine weitere Dyno-Stellgröße (upz) zum Regeln ermittelt wird, wobei die Dyno-Leistung (Payno.1) der ersten Belastungsmaschine (M1) und die weitere

Dyno-Leistung (Payno,2) ZU einer Summen-Dyno-Leistung (Psum) kombiniert, vorzugsweise

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addiert, werden, um aus der Summen-Dyno-Leistung (Psum) und dem Leistungsgrenzwert (Pmax) den Leistungsvergleichswert (ep) zu ermitteln, und dass der ermittelte Stellgrößen-Begrenzungsfaktor (kım) dazu herangezogen wird, um in Abhängigkeit einer weiteren Dyno-Zustandsgröße (Xp.2) der weiteren Belastungsmaschine (M2) einen oberen StellgröRßen-Grenzwert (Ulim2,max) UNd/oder einen unteren Stellgrößen-Grenzwert (Uim2,min) ZUr Begrenzung der

weiteren Dyno-Stellgröße (up2) zu skalieren.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Prüfstand (200) mit einem weiteren Prüfling (P2) und zumindest eine weiteren geregelten Belastungsmaschine (M3) mit einer weiteren Dyno-Leistung (Payno‚s) zur Belastung des weiteren Prüflings (P2) vorgesehen ist, für welche aus einem weiteren einzuregelnden Dyno-Sollwert (sp3) eine weitere Dyno-Stellgröße (ups) zum Regeln ermittelt wird, wobei die Dyno-Leistungen (Payno,1, Payno,2, Payno‚3) der Belastungsmaschinen (M1, M2, M3) des Prüfstandes (100) und des weiteren Prüfstandes (200) zu einer Summen-Dyno-Leistung (Psum) kombiniert, vorzugsweise addiert, werden, um aus der Summen-Dyno-Leistung (Psum) und dem Leistungsgrenzwert (Pmax) den Leistungsvergleichswert (ep) zu ermitteln, und dass der ermittelte Stellgrößen-Begrenzungsfaktor (kim) dazu herangezogen wird, um in Abhängigkeit einer weiteren Dyno-Zustandsgröße (Xp,3) der weiteren Belastungsmaschine (M3) des weiteren Prüfstandes (200) einen oberen Stellgrößen-Grenzwert (Uima,max) UNd/oder einen unteren Stellgrößen-Grenzwert (Ujma,min) ZUr Begrenzung der weiteren Dyno-Stellgröße

(Ups) Zu skalieren.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein motorischer Leistungsgrenzwert (Pmax,mot) Zur Begrenzung einer motorischen Dyno-Leistung (Payno.1) der Belastungsmaschine (M1) vorgegeben wird, dass ein generatorischer Leistungsgrenzwert (Pmax,mot) ZUr Begrenzung einer generatorischen Dyno-Leistung (Payno.1)der Belastungsmaschine (M1) umgesetzten vorgegeben wird, dass aus der Dyno-Leistung (Payno,1) und dem motorischen Leistungsgrenzwert (Pmax,mot) ein motorischer Leistungsvergleichswert (ep,mo) ermittelt wird, dass aus der Dyno-Leistung (Payno,1) und dem generatorischen Leistungsgrenzwert (Pmax,gen) ein generatorischer Leistungsvergleichswert (ep ,gen) Ermittelt wird, dass aus dem motorischen Leistungsvergleichswert (ep mo) ein motorischer Stellgrößen-Begrenzungsfaktor (kım,mot) ermittelt wird, dass aus dem generatorischen Leistungsvergleichswert (ep gen) ein generatorischer Stellgrößen-Begrenzungsfaktor (kım,gen) ermittelt wird und dass in Abhängigkeit der Dyno-Zustandsgröße (Xp.1) entweder der motorische Stellgrößen-Begrenzungsfaktor (kım,mo) Oder der generatorische Stellgrößen-Begrenzungsfaktor (Kkım,gen) dazu herangezogen wird, um in Abhängigkeit der Dyno-Zustandsgröße (Xp.1) der Belastungsmaschine (M1) einen oberen Stellgrößen-Grenzwert (Uim1,max) und/oder einen unteren Stellgrößen-Grenzwert (Uim1,min) ZUr Begrenzung der Dyno-Stellgröße (up1) zu

skalieren.

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13. Prüfstand (100) zur leistungsbegrenzten Prüfung eines Prüflings (1), umfassend eine Belastungsmaschine (M1), um den Prüfling (1) zum Prüfen zu belasten, sowie eine Antriebsregeleinheit (AR1), um die Belastungsmaschine (M1) zu regeln, wobei die Antriebsregeleinheit (AR1) ausgestaltet ist, aus zumindest einem einzuregelnden Dyno-Sollwert (sp1) eine DynoStellgröße (up1) zum Regeln der Belastungsmaschine (M1) zu ermitteln, und wobei zumindest ein Leistungsgrenzwert (Pmax) zur Begrenzung einer Dyno-Leistung (Payno,.1) der Belastungsmaschine (M1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsregeleinheit (AR1) weiters ausgestaltet ist, aus der Dyno-Leistung (Payno.1ı) und dem Leistungsgrenzwert (Pax) einen Leistungsvergleichswert (ep) und aus dem Leistungsvergleichswert (ep) einen StellgröRen-Begrenzungsfaktor (kım) zu ermitteln und den ermittelten Stellgrößen-Begrenzungsfaktor (kım) dazu heranzuziehen, um in Abhängigkeit zumindest einer Dyno-Zustandsgröße (Xp.1) der Belastungsmaschine (M1) einen oberen Stellgrößen-Grenzwert (uiim1,max) UNd/oder einen unteren Stellgrößen-Grenzwert (Uim1,min) Zur Begrenzung der Dyno-

Stellgröße (up1) zu skalieren.