KR20200092995A - 테스트를 수행하기 위한 테스트 스탠드 및 방법 - Google Patents

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카밀로 시그노
엠레 쿠랄
제랄드 호츠만
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Abstract

테스트 구동의 다른 허용가능 측정 값(MW)으로부터 단순한 방식으로 테스트 구동을 위한 기어박스의 기어를 계산하기 위하여, 테스트 구동은 테스트 대상물 및 로드 머신(12)에 대한 목표 값(SW)의 시간 순서(SW)의 형태로 지정되고, 차량 속도(v)와 엔진 속도(N)의 시간 순서는 측정된 값(MW)으로 사용되며, 차량 속도(v)와 엔진 속도(N) 사이의 선형 관계를 갖는 다수의 영역(Bn)은 관련 차량 속도(v) 및 엔진 속도(N)로부터 데이터 포인트(DP)로부터 클러스터링 알고리즘에 의해 식별되고, 클러스터링 알고리즘은 데이터 포인트(DP)를 다수의 영역(Bn)에 할당하고 각각의 경우 기어(Gn)로 해석되는 각각의 영역(Bn)에 대한 클러스터 중심(CZn)을 계산하고 영역(Bn)의 클러스터 중심(CZn)에 링크된 기어(Gn)는 기어(Gn)의 시간 순서를 획득하기 위해 영역(Bn)의 데이터 포인트(DP)에 할당되고, 기어(Gn)의 결정된 시간 순서는 테스트 구동의 또 다른 목표 값(SW)을 결정하거나 또는 테스트 구동의 목표 값(SW)으로 사용된다.

Description

테스트를 수행하기 위한 테스트 스탠드 및 방법
본 발명은 테스트 벤치 상에서 테스트를 수행하기 위한 방법 및 측정 값의 형태로 표현되는 차량의 테스트 구동을 시뮬레이션하기 위해 연계된 테스트 벤치에 관한 것으로, 테스트 대상물 및 로드 머신이 테스트 벤치 상에 제공되고, 테스트 구동은 테스트 대상물 및 로드 머신에 대한 목표 값의 시간 순서의 형태로 지정된다.
내연 기관의 개발 시에, 내연 기관의 방출 및 소모 거동을 체크하는 내연 기관이 장착된 구동 트레인과 내연 기관이 장착된 차량은 중요한 역할을 한다. 모든 개발 단계에서, 엔진 테스트 벤치, 구동 트레인 테스트 벤치 또는 롤러 테스트 벤치와 같은 테스트 벤치에서 방출 및 소모 거동이 체크된다. 그러나 이 체크의 법적 프레임워크 조건은 현재 크게 변하고 있다. 이전에 주요하게 표준화된 구동 사이클, 예컨대 NEDC(New European Driving Cycle)가 이 체크를 위해 사용되며, 실제 구동 조건 하에서의 체크가 또한 필요하다. 방출 거동의 경우, 특정 구동 사이클이 특정되지 않지만 다소 임의의 구동 경로가 적용되는 소위 RDE(Rele Driving Emission) 테스트가 사용되며, 이는 특정 정의된 프레임워크 조건에만 해당된다.
따라서 테스트 벤치에서 내연 기관, 구동 트레인 또는 차량을 개발하려면 실제 테스트를 사용하여 테스트 벤치에서 테스트를 수행하는 것이 바람직하다.
따라서 실제 도로에 차량이 있는 실제 테스트 구동에서 GPS 데이터, 엔진 속도, 가속 페달 위치, 차량 속도 등과 같은 테스트 구동의 측정 값을 기록해야 한다. 반면에, 테스트 벤치에 대한 테스트 구동을 나타내는 테스트 실행은 기록된 측정 값으로부터 생성되어야 하고, 예를 들어 내연 기관의 방출 또는 소모 거동을 기록 및 평가하기 위하여 테스트 벤치에서 전체 또는 부분적으로 구현될 수 있다. 이의 예는 DE 10 2012 018 359 A1 또는 WO 2015/166069 A2에서 찾을 수 있다.
내연 기관은 테스트 구동의 사양에 따라 단독으로(엔진 테스트 벤치) 또는 다른 구성요소(구동 트레인 테스트 벤치, 롤러 테스트 벤치)와 함께 테스트 벤치에서 작동한다. 테스트를 수행하기 위해, 내연 기관은 테스트 벤치의 로드 머신(동력계)에 직접 또는 간접적으로 연결되며, 로드 머신과 내연 기관은 테스트 구동의 요건에 따라 테스트 벤치 자동화 장치에 의해 제어된다. 예를 들어, 로드 머신은 테스트 벤치 샤프트를 통해 내연 기관에 직접 연결될 수 있다. 예를 들어 구동 트레인의 반 축의 구동 휠 허브를 통해 간접적으로 구동 트레인에서, 로드 머신은 일반적으로 구동 휠 허브의 양쪽 측면에서 구동 트레인 테스트 벤치에 연결된다. 롤러 테스트 벤치에서 로드 머신은 차량의 휠이 롤링되는 롤러를 구동한다. 이는 또한 로드 머신이 롤러 테스트 벤치의 내연 기관에 간접적으로 (롤러를 통해) 연결되어 있음을 의미한다. 내연 기관(또는 구동 트레인)의 속도는 일반적으로 내연 기관에 대한 로딩 토크를 생성함으로써 로드 머신에 의해 설정된다. 엔진 토크는 일반적으로 내연 기관으로 설정된다. 이를 위해, 엔진 제어 유닛은 일반적으로 가속 페달 위치에 의해 운전자 요구 또는 토크 요구를 받으며, 엔진 제어 유닛은 엔진 제어 신호(분사량, 주입 타이밍, EGR 설정, 점화 타이밍 등)로 변환된다. 테스트로서, 엔진 속도 및 엔진 토크와 같은 목표 값 또는 가속 페달 위치, 구동 트레인 속도 등과 같은 등가물이 테스트 벤치 상에서 테스트 구동을 수행하기 위해 요구된다.
이러한 목표 값, 실제로 목표 값의 시간 프로파일(시간-이산 프로파일)은 실제 테스트 구동에서 측정된 값으로 생성된다. 이상적으로 필요한 목표 값은 테스트 주행 중 엔진 속도와 같이 직접 측정된다. 그러나 테스트 구동의 다른 목표 값은 직접 또는 큰 어려움으로 측정할 수 없으므로 다른 방식으로 생성해야 한다. 이에 대한 예는 엔진 토크 또는 기어박스의 현재 기어(특히 수동 기어박스의 경우)이다. 이러한 목표 값은 예를 들어 WO 2015/166069 A2에 기재된 바와 같이 다른 측정 값으로부터 도출될 수 있다. 기어 또는 기어 시프트 시간은 방출 및 소모 값에 상당한 영향을 미치기 때문에 실제 테스트 구동에 특히 중요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 테스트 구동용 기어박스의 기어가 테스트 구동의 다른 이용가능한 측정 값으로부터 간단한 방식으로 추정될 수 있는 방법을 특정하는데 있다.
테스트 구동은 테스트 대상물 및 로드 머신에 대한 목표 값의 시간 순서의 형태로 지정되고, 차량 속도 및 엔진 속도의 시간 순서는 측정된 값으로 사용되며, 차량 속도와 엔진 속도 사이의 선형 관계를 갖는 다수의 영역은 관련 차량 속도 및 엔진 속도로부터 데이터 포인트로부터 클러스터링 알고리즘에 의해 식별되고, 클러스터링 알고리즘은 데이터 포인트를 다수의 영역에 할당하고 각각의 경우 기어로 해석되는 각각의 영역에 대한 클러스터 중심을 계산하고 영역의 클러스터 중심에 링크된 기어는 기어의 시간 순서를 획득하기 위해 영역의 데이터 포인트에 할당되고, 기어의 결정된 시간 순서는 테스트 구동의 또 다른 목표 값을 결정하거나 또는 테스트 구동의 목표 값으로 사용된다. 클러스터링 알고리즘을 사용하면 차량 속도와 엔진 속도 사이의 선형 관계를 가진 영역을 식별하기 위해 현재 측정된 값을 자동으로 처리할 수 있으며, 이는 특정 기어를 사용한 구동 단계로 해석된다. 이러한 선형 영역을 식별함으로써, 각 영역에 기어가 할당될 수 있으며, 이는 테스트 구동을 위한 기어 정보로 사용될 수 있는 기어의 시간 순서를 생성한다.
바람직하게, 기어의 시간 순서에서 2개의 인접 기어 사이에 기어 시프트 시간이 제공되며, 기어 시프트 시간의 시간 순서가 테스트 구동의 목표 값으로 사용되거나 또는 테스트 구동의 다른 목표 값을 결정하기 위해 사용된다.
단순한 실시예에서, 하나 이상의 기어 시프트 시간이 기어 변경을 위한 클러치 시프트 시간으로서 사용되고 하나 이상의 클러치 시프트 시간이 테스트 구동의 목표 값 또는 테스트 구동의 다른 목표 값을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
이상치 데이터 포인트를 식별하기 위해 클러스터링 알고리즘을 사용하기 전에 데이터 포인트에 통계 주파수 분석을 적용하면 클러스터링 알고리즘의 결과가 개선될 수 있다. 클러스터링 알고리즘의 이상치 데이터 포인트는 데이터 포인트의 시간 순서로부터 제거할 수 있다. 이를 위해 주파수 분포의 변동 범위를 지정함으로써 측정 노이즈를 나타내는 차량 속도와 엔진 속도 사이의 선형 관계에 의해 데이터 포인트가 이상치 데이터 포인트로 간주되는지 또는 데이터 포인트의 변동 여부를 쉽게 판단할 수 있다.
선호되는 실시예에서, 차량 속도와 엔진 속도 사이에 선형 관계를 갖는 영역 이후에 제1 이상치 데이터 포인트의 발생 시간이 정착 단계의 시작으로 사용되고, 정착 단계의 종료는 정착 단계가 시작된 후 결정되며, 안정 구동 단계는 정착 단계의 종료와 다음의 정착 단계의 시작 사이에 결정되며, 안정 구동 단계에 할당된 데이터 포인트만이 클러스터링 알고리즘에 사용된다. 또한 이는 클러스터링 알고리즘의 결과를 향상시킬 수 있다.
선호되는 실시예에서, 차량 속도와 엔진 속도 사이의 선형 관계를 갖는 영역 이후에 제1 이상치 데이터 포인트의 발생 시간이 정착 단계의 시작으로 사용되며, 시간이 기어 변경을 위해 클러치 시프트 시간과 기어 시프트 시간으로 사용된다.
가속 페달 위치의 시간 프로파일은 추가 측정 값으로 사용되는 경우 추가 데이터 오차가 수정될 수 있고, 가속 페달이 작동되지 않는 적어도 하나의 시간 범위는 이 시간 프로파일에서 구현되며, 이 시간 범위에서 시간적으로 연속적인 기어 시프트 시간이 구현되고, 기어의 시간 순서에서 기어 시프트 시간에 할당된 기어는 이전의 기어 시프트 시간에서의 기어로서 사용된다. 이를 통해 비현실적인 기어 변경을 인식하고 수정할 수 있어 테스트 실행이 개선되고 더욱 현실감있게 된다.
이하에서, 본 발명은 본 발명의 개략적이고 비제한적인 실시예를 도시하는 도 1 내지 도 9를 참조하여 더 상세히 설명된다.
도 1은 측정된 값을 기록하기 위해 구동 루트를 따라 차량의 테스트 구동을 도시하는 도면.
도 2는 테스트 구동의 목표 값을 생성하기 위해 가상 구동 루트를 따라 가상 차량을 이용한 테스트 구동의 시뮬레이션을 도시하는 도면.
도 3은 차량 속도와 엔진 속도에서 데이터 포인트의 선형 영역을 도시하는 도면.
도 4는 차량 속도와 엔진 속도의 데이터 포인트 비율로 선형 영역을 도시하는 도면.
도 5는 테스트 수행을 위한 기어의 시간 순서를 도시하는 도면.
도 6은 이상치 데이터 포인트를 식별하기 위한 주파수 분포를 도시하는 도면.
도 7은 가속 페달 위치를 기준으로 기어의 시간 순서의 수정을 도시하는 도면.
도 8은 테스트 구동의 시간 축을 정착 단계와 안정 구동 단계로 나누는 것을 도시하는 도면.
도 9는 테스트 수행을 위한 테스트 벤치를 도시하는 도면.
본 발명에 따라서, 소정의 드라이빙 루트(2)(도 1)를 따라 차량(1)의 테스트 구동이 제시된다. 여기서, 실제 차량(1)은 실제 도로(또한 폐쇄 테스트 사이트의 루트)에서 드라이버에 의해 이동된다.
측정된 값(MW)는 테스트 구동 중에 기록된다. 이는 대응하는 센서(S), 특히 차량(1)에 존재하는 센서를 통해 수행될 수 있다.
이러한 차량 센서(S)의 측정 값(MW)은 예를 들어 온보드 진단(OBD) 인터페이스를 통해 직접 판독될 수 있다. 물론, 차량(1)은 추가 측정 값(MW), 예를 들어 방출 값(NOx, HC(CO, CO2, 등))을 기록하기 위해 테스트 구동용 비표준 차량 센서가 장착될 수 있다.
그러나, 이미 수행된 테스트 실행의 측정 값(MW) 또는 테스트 구동을 나타내는 측정 값(MW)(예를 들어, 테스트 구동의 시뮬레이션으로부터)이 데이터베이스에 저장되고, 이미 저장된 이러한 측정된 값(MW)은 본 발명에서 처리된다.
따라서 측정된 값(MW)은 드라이빙 루트(2)를 따라 차량(1)을 이용한 테스트 구동을 나타낸다.
그러나, 본 발명은 차량(1)의 기어박스의 기어(Gn)가 테스트 구동 동안 측정된 값(MW)으로서 직접 액세스가능하지 않거나 또는 단순히 테스트 구동 동안 측정 또는 기록되지 않고, 이에 따라 측정된 값(MW)으로 허용되지 않는다.
그러나, 시간 시프트 프로파일(chronological shift profile)은 내연 기관(11), 예를 들어 차량 또는 차량 구성요소(내연 기관, 구동 트레인)를 갖는 테스트 대상에 대해 테스트 구동을 기초로 테스트 벤치(10)에서 테스트 구동을 수행할 필요가 있다.
기어박스가 있는 구동 트레인이 테스트 벤치(10)에서 테스트 대상으로 설정되는 경우, 기어박스를 제어하기 위해 시프트 시간 및 선택된 기어가 필요하다. 차량의 경우 롤러 테스트 벤치의 테스트 대상과 동일하게 적용된다. 두 경우 모두, 기어박스 제어 유닛은 시프트 시간 및 선택된 기어를 직접 제공받을 수 있거나, 테스트 벤치(10) 자체의 기어박스 제어 유닛은 시뮬레이션으로 대체될 수 있다. 이는 자동 기어박스에 특히 유용하다. 대안적으로, 기어박스를 작동시키는 시프트 로봇이 또한 테스트 벤치(10) 상에 제공될 수 있다. 수동 기어박스의 경우에 특히 유용하다.
내연 기관(11)만이 테스트 대상으로서 테스트 벤치(10)에 설치되면, 테스트 실행은 종종 시뮬레이션된다. 가상 차량은 가상 구동 루트를 따라 가상 드라이버에 의해 이동된다. 가상 환경을 통한 차량의 이동은 대응하는 시뮬레이션 모델에 의해 시뮬레이션 유닛(5)에서 시뮬레이션된다. 물론, 기어 시프트 시간(GSi) 및 선택된 기어(Gn)도 시뮬레이션에 필요하다. 이는 도 2에 개략적으로 도시되어있다. 시뮬레이팅된 드라이빙 루트(2)는 테스트 구동의 드라이빙 경로에 해당하며, 예를 들어 GPS 데이터, 상승, 하강, 경사, 곡선 반경, 교차점, 교통 표지판 등의 형태로 설명된다. 테스트 벤치(10)에서 테스트 실행을 수행하기 위한 목표 값(SW)은 시뮬레이션에 의해 생성된다. 차량(1)의 이동을 시뮬레이션하기 위해, 기어 시프트 시간 및 선택된 기어가 필요하다.
테스트 구동을 시뮬레이션하기 위해 도로 조건(고도, 상승, 커브 반경, 노면 등)은 도로 모델(MS)로 표시된다. 드라이버 모델(MF)은 드라이버의 속성(시프트 거동, 구동 거동 등)을 나타내고 차량 모델(MV)은 차량의 역학을 나타낸다. 물론, 추가 또는 다른 시뮬레이션 모델이 또한 구현되어 타이어 모델과 같은 시뮬레이션에 통합될 수 있다. 교통 신호, 신호등, 기타 도로 사용자, 도로 교통 등과 같은 이벤트도 이러한 시뮬레이션에서 고려될 수 있다. 필요한 시뮬레이션 모델(M) 및 시뮬레이션 유닛(5)이 알려져 있고 이용가능하며, 이에 따라 여기서 설명할 필요가 없다. 따라서, 기어 시프트 시간(GSi) 및 여기에서 선택된 기어(Gn)에 대한 정보는 테스트 벤치(10)에서 테스트 대상으로 테스트를 현실적으로 수행하기 위한 중요한 정보임을 알 수 있다. 또한, 기어 시프트 시간(GSi)에 반드시 정확하게 대응할 필요는 없는 클러치 시프트 시간도 흥미로울 수 있다.
선택된 기어(Gn) 및 결합 된 클러치로, 차량 속도(v)(예를 들어 m/s)와 엔진 속도(N)(예를 들어, 1/분) 사이의 선형 관계가 가정될 수 있다. 본 발명의 목적을 위해, 엔진 속도(N)는 또한 내연 기관(11)에 의해 구동되는 구동 트레인의 등가 속도를 의미하는 것으로 이해된다. 전체 테스트 주행에 대해, 차량 속도(v) 및 엔진 속도(N)에 대한 측정된 값(MW)은 이제 맵(각 대응 차량 속도(v)/엔진 속도(N) 쌍에 대해 하나의 데이터 포인트(DP))에서 플로팅될 수 있고, 물론, 이는 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 선형 영역(Bn)이 야기된다(테스트 구동 동안 선택된 기어의 수에 상응함). 물론, 이는 적어도 차량 속도(v) 및 엔진 속도(N)가 측정된 값(MW)으로서 이용 가능해야 한다는 것을 의미한다.
물론, 도 3의 각각의 데이터 포인트(DP)는 테스트 구동의 시간 프로파일로부터 시간 축(또는 경로 축상의 등가 경로)상의 시간이 할당될 수 있다. 마찬가지로, 차량 속도(v)와 엔진 속도(N) 사이의 비(V/N)가 기어 변경을 결정하는데 사용될 수 있다. 도 4에서, 비율(v/N)은 테스트 구동의 시간(t)에 걸쳐(또는 동등하게 거리에 걸쳐) 플로팅된다. 물론, 각각의 비율(v/N)은 데이터 포인트(DP)에 대응한다. 이 경우, 기어 검출을 위해 N = 0(엔진 정지에 해당)의 시간을 제거하는 것이 바람직하다. 이러한 시간은 테스트 구동을 위한 기어 감지를 위한 포괄적인 방식으로 고려되지 않는다. v = 0인 시간(즉, 차량이 정지된 시간, 예를 들어 적색 신호등 앞에서 대기하는 시간)은 물론 기어 감지에 고려되지 않는다.
두 표현에서, 특정 기어(Gn)에서 차량 속도(v)와 엔진 속도(N) 사이의 예상되는 선형 관계가 나타날 수 있다. 도 3에서 방사 영역(Bn, n≥1)의 형태로 그리고도 4에서 연속 영역(Bn, n≥1)은 비율(v/N)이다. 숫자 n은 테스트 구동 중에 사용된 기어(Gn)의 수, 일반적으로 차량(1)의 모든 가용 기어의 수에 해당한다.
물론 사람은 이러한 다이어그램을 적절히 해석하고 기어(Gn)과 기어 시프트 시간(GSi)를 할당할 수 있다. 물론 이 방법은 자동으로 실행되어야 하며 테스트 구동에서 측정된 차량 속도(v) 및 엔진 속도(N)(데이터 포인트(DP))의 시간 순서만 수신해야 한다. 본 발명에 따르면, 클러스터링 알고리즘이 데이터 포인트(DP)에 적용되고 소위 클러스터에 다수의 데이터 포인트(DP)를 할당할 수 있다. 따라서 클러스터의 수(m)은 적어도 테스트 구동에서 발생하는 기어(Gn)의 수(n)에 해당한다. 할당될 수 없는 데이터 포인트(DP)가 수집되는 적어도 하나의 추가 클러스터가 종종 사용된다. 공지된 클러스터링 알고리즘은 예를 들어 다양한 형태로 공지된 k-평균 알고리즘이다.
클러스터링 알고리즘은 각 클러스터(여기서는 영역(Bn))에 대한 클러스터 중심(CZn)을 결정하고 각 데이터 포인트(DP)는 클러스터 중심(CZn)에 따라서 특정 클러스터에 할당된다. 간단히 말하면, 클러스터 중심(CZn)은 클러스터의 모든 데이터 포인트(DP)로부터의 거리(예를 들어, 정의된 거리 측정, 예를 들어 유클리드 거리에 따라)가 최소인 클러스터 내의 포인트이다. 따라서 클러스터링 알고리즘은 전형적으로 반복 최적화 프로세스이다. 결정된 클러스터 센터(CZn)는 기어(Gn)로 해석되고 클러스터 센터에 할당된 각 데이터 포인트(DP)는 이 기어(Gn)에 할당된다. 따라서, 각각의 데이터 포인트(DP)에 대해, 차량(1)이 이 데이터 포인트(DP)에 위치된 기어(Gn)를 결정할 수 있다. 기어(Gn)과 중간 기어와의 시간 축(또는 등가 경로 축)은 기어 시프트 시간(GSi)을 변경하고, 도 5에 도시된 바와 같이 데이터 포인트(DP)에 대해 생성될 수 있다.
정의된 품질 측정을 사용하여 클러스터링 알고리즘 결과의 품질을 확인할 수 있는 것도 알려져 있다. 이에 대한 예로는 Dunn 지수 또는 Davies-Bouldin 지수가 품질 척도이다. 클러스터링 알고리즘은 데이터에 대해 여러 번 연속해서 수행될 수 있으며 최상의 품질 측정을 달성하는 클러스터링이 사용된다.
예를 들어, 비율(v/N)의 영역(Bn)은 클러스터링 알고리즘을 사용하여 클러스터링된다. 따라서, 각각의 데이터 포인트(DP)는 클러스터 센터(CZn)에 할당되고, 이는 비율(v/N)의 일정한 영역(BN)의 영역에 배열될 것이다. 결과는 도 5에 도시된다. 기어(Gn)로 해석되는 할당된 클러스터 중심(CZn)은 각 데이터 포인트(DP)에 대해 그리고 특정 기어(Gn)이 결합되는 시간 범위와 기어 시프트 시간(GSi)들 사이의 기간이 플로팅된다. 이 정보는 테스트 구동을 위한 기어 정보로 직접 사용될 수 있다.
클러스터링 알고리즘이 기어 수(n)의 예상된 클러스터의 최소 수를 알려주는 경우, 알고리즘이 지원될 수 있다. 테스트 구동 시 차량이 알려져 있기 때문에 대부분의 경우 가능하다. 그러나 클러스터링 알고리즘은 기본적으로 클러스터 자체의 수를 결정할 수 도 있다.
클러치 결합해제, 프리휠링 단계(기어가 결합되지 않음), 기어 변경 등과 같은 측정된 테스트 구동 중 상황으로 인해 측정 오류로 인해 데이터 포인트(DP')가 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 선형 관계에 근접한다. 예를 들어, 차량 속도(v) 및/또는 엔진 속도(N)는 기어 변경 동안 예상되는 선형 관계로부터 상당히 벗어날 수 있는 것이 일반적이다.
특히, 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 비율(v/N), 즉 v/N ~ konst의 비율이 거의 일정한 영역(Bn)이며 측정 노이즈도 이들 영역(Bn)에서 작은 변동에 의해 인식될 수 있음을 알 수 있다. 그러나, 선형 영역(Bn)과 명확하게 상이하고 기어 시프트 시간(GSi)의 영역에서 발생하는 중요한 이상치, 즉 데이터 포인트(DP')도 볼 수 있다. 이러한 데이터 포인트(DP')는 측정 에러에 의한 것이 아니라, 기어를 변경할 때, 특히 클러치가 작동될 때의 효과에 기인한다.
한편, 본 발명에 따른 방법은 클러스터링 전에 이들 이상치 데이터 포인트(DP')를 식별하고, 이들 데이터 포인트(DP)'를 제거함으로써, 즉 클러스터링하지 않는 것으로 개선될 수 있다. 한편, 이들 식별된 데이터 포인트(DP') 또는 시간 축에 할당된 시간은 기어 시프트 시간(GSi) 및/또는 클러치 시간(KSi)을 결정하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 클러치 시간(KSi)은 물론 기어 시프트 시간(GSi)과 정의된 관계, 예를 들어 기어 시프트 시간(GSi) 전후의 미리 결정된 시간으로 결정될 수 있다.
이상치 데이터 포인트(DP')는 예를 들어 공지된 통계적 주파수 분석을 사용하여 찾을 수 있다. 이는 비율 v/N을 갖는 도 4의 예를 사용하여 설명된다. 개별 데이터 포인트(DP)의 발생 주파수(여기서, 비율 v/N)가 결정되며, 이는 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이 통계적 주파수 분포(HV)를 초래한다. 이는 기어(n)의 수(n)에 대응하는 주파수 분포(HV)의 수를 초래할 것이다. 데이터의 특정 영역은 종종 주파수 그룹(Hx)으로 그룹화된다. 따라서, 주파수 분포(HV)는 기대 값(HE)(가장 큰 주파수(H)) 주위의 주파수(H)의 변동 범위로서 발생한다. 기대 값(HE) 주위의 허용 가능한 변동 범위(SB)가 결정되거나 특정된다. 데이터 포인트(DP')는 그 뒤에 이상치(outlier)로 간주되며, 관련 주파수는 변동 범위(SB)를 벗어난다. 통계에서 사분위수 범위(Q75-Q25), 즉 주파수 분포의 50%를 차지하는 범위가 종종 사용된다. 변동 범위(SB)는 예를 들어 사분위수 범위의 x 배, 예를 들어 사분위수 범위의 1.5 배로 정의될 수 있다.
이상치 데이터 포인트(DP')는 물론 다른 방식으로 식별될 수 있다. 예를 들어, 이전 데이터 포인트와 비교하여 데이터 포인트(DP)가 얼마나 많이 변경되는지 또는 많은 이전 데이터 포인트(DP)의 평균으로 확인될 수 있다. 변경이 미리 결정된 임계 값을 초과하면, 데이터 포인트(DP)는 이상치로 식별될 수 있다.
따라서 놀라운 이상치 데이터 포인트(DP')는 간단한 방식으로 식별될 수 있다. v/N ~ konst 단계 이후 이상치 데이터 포인트(DP')의 제1 발생은 기어 시프트 시간(GSi)으로 사용될 수 있다. 클러치 시프트 시간(KSi)(클러치 결합해제)은 또한 예를 들어 동시에 또는 미리 결정된 시간에서 기어 시프트 시간(GSi)과 관련될 수 있다. 다음의 클러치 시프트 시간(KSi)(클러치 결합)은 클러치 결합해제 후 지정된 시간을 설정될 수 있다. 클러치 결합해제 및/또는 클러치 결합 시간도 테스트의 드라이버 유형에 따라 달라질 수 있다.
차량(1)의 가속 페달 위치(α)에 대한 측정 값(MW)이 또한 고려된다면, 기어(Gn) 및 기어 시프트 시간(GSi) 및 가능하면 클러치 시프트 시간(KSi)의 결정의 결과는 더 향상될 수 있다. 이 단계에서는 기어 변경 중에 가속 페달이 작동 또는 해제되지 않은 것으로 가정된다. 결과적으로, 가속 페달이 작동되지 않는 시간 범위(ZN), 예를 들어 가속 페달 위치(α)의 시간 프로파일에서 가속 페달 위치α = 0)(또는 제로 주위에 창을 미리 설정함으로써 대략 0 임)을 찾는다.
이러한 시간 범위에서 ZN 기어 시프트 시간(GSi)가 존재하면, 기어(Gn)는 도 7을 참조하여 설명되는 바와 같이 기어 시프트 시간(GSi)에서 검사된다. 위 또는 아래로의 단지 하나의 기어 변경이 시간 범위(ZN) 동안 발생한다. 따라서, 시간 범위 ZN에서 단 하나의 기어 시프트 시간(GSi)이 발견되어야 한다. 그러나, 시간(ZN)에 연속적인 기어 시프트 시간(GSi, GSi + 1)(도 7의 상단)이 있다면, 데이터 에러라고 가정할 수 있다. 이는 후단 기어 시프트 시간(GSi+1)에서 정확한 기어(Gn)를 고려하고 이전 기어 시프트 포인트(GSi)에서 기어(Gn)을 기어 시프트 지점(GSi + 1)에서 기어(Gn)로 수정함으로써 정정될 수 있다(도면 7의 하단).
차량 속도(v), 엔진 속도(N) 및 가속 페달 위치(α)의 측정 값(MW)으로부터 기어 인식을 위한 본 발명에 따른 방법의 가능한 구체적인 구현은 비율(v/N)의 예를 사용하여 다음과 같이 수행될 수 있다.
먼저, 비율(v/N(j))은 테스트 드라이브의 모든 j 개의 기존 데이터 포인트(DPj), 즉 시간 축(t)에서 이산 시간(tj)를 갖는
Figure pct00001
으로 결정된다. 이 단계에서, N(tj) = 0인 데이터 포인트(DPj)는 바람직하게는 이미 제거된 것이다. 이러한 방식으로 결정된 데이터 포인트(DPj)의 시간 순서는 시간(t), 예를 들어 스플라인 보간(spline interpolation), 예를 들어 큐빅 스플라인(cubic spline)에 의해 구별될 수 있는 미리 결정된 함수(F)에 의해 근사된다. 다음 단계는 함수(F의) 로컬 최대(Fmaxk)를 결정하는 것이다. 이를 위해, 함수(F)는 예를 들어 시간(t)에 따라 도출될 수 있고, 로컬 최대 값은 포인트와 각각의 이웃한 포인트의 편차의 차이 사이의 차이가 시간 축(t)에서 이산 시간(tj)을 갖는 지점으로 정해질 수 있다. 이 단계에서, N(tj) = 0 인 데이터 포인트(DPj(는 바람직하게는 이미 제거된 것이다. 이러한 방식으로 결정된 데이터 포인트(DPj)의 시간 순서는 시간(t), 예를 들어 스플라인 보간(spline interpolation), 예를 들어 큐빅 스플라인(cubic spline)에 의해 구별될 수 있는 미리 결정된 함수(F)에 의해 근사된다. 다음 단계는 함수(F)의 로컬 최대값(Fmaxk)을 결정하는 것이다. 이를 위해, 함수(F)는 예를 들어 시간(t)에 따라 도출될 수 있고, 로컬 최대값은 포인트와 이웃한 포인트의 편차의 차이들 간의 차이가 사인 함수(sgn)에 따른
Figure pct00002
을 갖는 지점을 정의될 수 있다. 물론, 로컬 최대 값은 또한 다른 방식으로, 예를 들어 함수(F)의 2차 도함수를 통해 식별될 수 있다. 이러한 방식으로 결정된 k 개의 로컬 최대 값(Fmaxk)은 바람직하게 이상치 데이터 포인트(DP')를 식별하기 위해 통계적 주파수 분석을 받는다. 이상치 데이터 포인트(DP')는 전술한 바와 같이 시프트 동작에 기인한다. 이상치 데이터 포인트(DP')는 이제 도 8을 참조하여 설명될 바와 같이 보다 상세하게 검사된다.
이미 언급한 바와 같이, 기어 변화는 비율(v/N)이 처음에 크게 변동하여 이상치 데이터 포인트(DP')를 초래하고, 그 후 비율(v/N)이 대략 일정한 기간이 뒤따르는 것을 특징으로 한다.
이상치 데이터 포인트(DP')의 제1 발생 시간(tDP'(i))이 구해지고, 이는 일정한 비율(v/N)의 주기를 따른다. 이 제1 발생 시간(tDP'(i))은 기어 변경의 시작, 즉 기어 시프트 시간(GSi)으로 해석된다. 동시에, 이 시간은 클러치 시프트 시간(KSi)(즉, 클러치 결합해제)로 이해될 수 있다. 그러나, 클러치 시프트 시간(KSi)은 기어 시프트 시간(GSi) 전에 미리 결정된 시간으로 설정될 수 있다.
이상치 데이터 포인트(DP')의 제1 발생 시간(tDP'(i)) 다음에, 데이터 포인트가 선형 영역(Bn), 즉, 예를 들어 v/N ~ konst에 정착하는 시간이 뒤따른다. 정착 시간(tS), 예를 들어 3s가 결정되고, 이상치 데이터 포인트(DP')의 제1 발생 시간(tDP'(i))과 후속 정착 시간(tS) 사이에 있는 데이터 포인트(DP)는 기어 변경이 따르는 다음의 정착 단계에 할당된다. 다음 데이터 포인트(DP)는 이상치 데이터 포인트(DP')의 다음 발생(tDP'(i+1))까지 기어(Gn)가 결합된 안정적인 구동 위상(tkonst)에 할당된다. 이는 테스트 구동의 전체 시간 축(t)에 대해 수행된다. 따라서, 테스트 구동의 전체 시간 축(t)은 기어 변경 단계(이상치 데이터 포인트(DP') + 정착 단계(tS)의 최초 발생)와 그 사이에 놓인 안정된 구동 단계로 분할된다. 안정된 구동 단계(tkonst)에 할당된 모든 데이터 포인트(DP)는 이제 클러스터 중심(CZn) 및 기어(Gn)를 계산하기 위해 클러스터링 알고리즘으로 전송된다. 다른 모든 데이터 포인트(DP)는 클러스터링을 위해 0으로 설정되고 클러스터링 알고리즘으로 전송되어 n + 1 클러스터를 결정할 수 있다. 위에서 설명한 것처럼 클러스터링이 여러 번 수행될 수도 있으며 정의된 품질 측정을 사용하여 최상의 결과를 선택할 수 있다.
정착 단계(tS)에서 데이터 포인트(DP)의 중심이 또한 결정될 수 있고 관련 시간은 기어 시프트 시간(GSi)으로서 사용될 수 있다. 이상치 데이터 포인트(DP')의 관련된 제1 발생은 클러치 시간(KSi)으로서 사용될 수 있다. 정착 단계(TS)의 종료는 클러치가 결합되는 시간 또는 클러치가 결합해제된 후 고정된 시간으로 사용될 수 있다. 이 기간은 드라이버 유형에 따라 달라질 수 있다.
이어서, 가속 페달 위치(α)로 클러스터링 한 결과에 대해, 도 7을 참조하여 설명된 바와 같이 기어 보정이 수행될 수 있다. 본 발명은 비율(v/N)에 기초하여 도 4를 참조하여 주로 위에서 설명되었지만, 본 발명은 도 3에 따른 관계로부터 시작하여 동일한 방식으로 사용될 수 있다.
테스트 벤치(10)(도 9)에서, 예를 들어 엔진 테스트 벤치 상에서, 예를 들어 내연 기관(11)은 테스트 대상으로서 예를 들어 테스트 벤치 샤프트(14)를 통해 로드 머신(12)에 연결된다. 테스트 벤치 자동화 유닛(13)은 제어될 변수에 대한 특정 목표 값(SW)의 형태로 테스트의 요구 사항에 따라 내연 기관(11)과 로드 머신(12) 모두를 제어한다. 일반적으로, 로드 머신(12)은 테스트에 따라 지정된 회전 속도(N)의 시간 프로파일을 제어하는데 사용되고, 내연 기관(11)은 테스트에 따라 지정된 토크(T)의 시간 프로파일을 제어하는데 사용된다. 미리정해진 목표 값(SW)으로부터, 테스트 벤치 자동화 유닛(13)은 내연 기관(11) 및 로드 머신(12)이 제어되는 조작 변수(ST)를 결정한다. 로드 머신(12)의 경우에, 조작 변수(STB)는 예를 들어 내연 기관(11)의 엔진 속도(N)가 설정되는 속도이다. 이를 위해, 대응하는 속도 제어기(RN)는 또한 테스트 벤치 자동화 유닛(13)에서 구현될 수 있으며, 이는 또한 예를 들어 로드 머신(12) 속도 센서(15)에 의해 검출되는 속도(Nist)의 실제 값을 수신할 수 있다. 내연 기관(11)은 적절한 조작 변수(STV), 예를 들어 가속 페달 위치(α) 또는 엔진 토크(T)를 사용하여 제어되며, 엔진 제어 유닛(ECU)으로 전달된다. 이를 위해 테스트 벤치 자동화 유닛(13)에서, 토크 제어기(RT)는, 예를 들어 테스트 벤치 샤프트(14) 상의 토크 센서(16)에 의해 측정될 수 있는 토크(Tist)의 실제 값으로부터 구현될 수 있거나 또는 다른 측정 량(관찰자)으로부터 추정될 수 있고, 미리 정해진 목표 값(SW)은 가속 페달 위치(α)를 결정하고, 이는 내연 기관(11)을 제어하기 위해 엔진 제어 유닛(ECU)으로 전달된다. 물론, 다른 버전의 테스트 벤치(10)도 고려될 수 있다.
목표 값(SW), 예를 들어 엔진 속도(N) 및 토크(T)는 평가 유닛(4)의 측정 값(MW)으로부터 생성된다. 이 경우, 이용 불가능한 측정 값은 다른 측정 값(MW)으로부터 도출될 수 있다. 이의 예는 내연 기관(11)의 토크(T)이며, 실제 테스트 구동 중에는 종종 측정될 수 없다. 토크는 예를 들어 알려진 맵(예를 들어, 속도, 가속 페달 위치, 토크에 대한 맵)으로부터 취할 수 있거나 또는 모델 또는 물리적 관계에서 계산할 수 있다. 토크는 도로 기울기, 차량 중량 및 저항 계수(롤링 저항, 공기 저항) 및 차량 역학(속도, 가속도)으로 계산할 수 있다. 엔진 출력은 차량 속도 및 차량 저항력(도로의 기울기, 구름 저항, 공기 저항 등)으로부터 결정될 수 있고, 그로부터 토크로 속도를 계산할 수 있다. 직접 측정되지 않은 양을 결정하기위한 다양한 옵션이 있다.
기어(Gn) 및 중간 기어 시프트 시간(GSi) 및 가능하게는 클러치 시프트 시간(KSi)의 시간 순서로서의 기어 정보는 상술한 바와 같이 평가 유닛(4)에서 결정될 수 있다. 이 기어 정보는, 예를 들어 전술한 바와 같이 가상 차량과의 주행을 시뮬레이션함으로써, 테스트 구동을 위한 목표 값(SW)을 결정하기 위해 평가 유닛(4)에서 사용될 수 있다. 그러나, 기어 정보는 또한 테스트 벤치(10) 상의 테스트 대상을 제어하기 위해 목표 값(SW)으로서 테스트 벤치 자동화 유닛(13)으로 전송될 수 있다. 예를 들어, 내연 기관(11) 및 기어박스를 갖는 구동 트레인은 테스트 구동 동안 기어 정보와 함께 기어박스를 작동시키는 테스트 벤치 자동화 유닛(13) 및 가능하게는 클러치로서 테스트 대상으로서 설정될 수 있다.
평가 유닛(4)은 또한 테스트 벤치 자동화 유닛(13)에서 하드웨어 및/또는 소프트웨어로서 구현될 수 있다.

Claims (10)

  1. 측정 값(MW)의 형태로 표현되는 차량(1)의 테스트 구동을 시뮬레이션하기 위해 테스트 벤치(10)에서 테스트를 수행하는 방법으로서,
    테스트 대상물 및 로드 머신(12)이 테스트 벤치(10) 상에 제공되고, 테스트 구동은 테스트 대상물 및 로드 머신(12)에 대한 목표 값(SW)의 시간 순서(SW)의 형태로 지정되고, 차량 속도(v)와 엔진 속도(N)의 시간 순서는 측정된 값(MW)으로 사용되며, 차량 속도(v)와 엔진 속도(N) 사이의 선형 관계를 갖는 다수의 영역(Bn)은 관련 차량 속도(v) 및 엔진 속도(N)로부터 데이터 포인트(DP)로부터 클러스터링 알고리즘에 의해 식별되고, 클러스터링 알고리즘은 데이터 포인트(DP)를 다수의 영역(Bn)에 할당하고 각각의 경우 기어(Gn)로 해석되는 각각의 영역(Bn)에 대한 클러스터 중심(CZn)을 계산하고 영역(Bn)의 클러스터 중심(CZn)에 링크된 기어(Gn)는 기어(Gn)의 시간 순서를 획득하기 위해 영역(Bn)의 데이터 포인트(DP)에 할당되고, 기어(Gn)의 결정된 시간 순서는 테스트 구동의 또 다른 목표 값(SW)을 결정하거나 또는 테스트 구동의 목표 값(SW)으로 사용되는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 기어의 시간 순서(Gn)에서 2개의 인접 기어(Gn) 사이에 기어 시프트 시간(GSi)이 제공되며, 기어 시프트 시간(GSi)의 시간 순서가 테스트 구동의 목표 값(SW)으로 사용되거나 또는 테스트 구동의 다른 목표 값(SW)을 결정하기 위해 사용되는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 하나 이상의 기어 시프트 시간(GSi)이 기어 변경을 위한 클러치 시프트 시간(KSi)으로서 사용되고 하나 이상의 클러치 시프트 시간(KSi)이 테스트 구동의 목표 값(SW) 또는 테스트 구동의 다른 목표 값(SW)을 결정하기 위해 사용되는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 클러스터링 알고리즘을 적용하기 전에, 이상치 데이터 포인트(DP')을 식별하기 위해 데이터 포인트(DP)가 통계적 주파수 분석이 수행되는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 클러스터링 알고리즘에 대한 이상치 데이터 포인트(DP')는 데이터 포인트(DP)의 시간 순서로부터 제거되는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 차량 속도(v)와 엔진 속도(N) 사이에 선형 관계를 갖는 영역 이후에 제1 이상치 데이터 포인트(DP')의 발생 시간(tDP'(i))이 정착 단계(tS)의 시작으로 사용되고, 정착 단계(tS)의 종료는 정착 단계(tS)가 시작된 후 결정되며, 안정 구동 단계(tkonst)는 정착 단계(tS)의 종료와 다음의 정착 단계(tS)의 시작 사이에 결정되며, 안정 구동 단계(tkonst)에 할당된 데이터 포인트(DP)만이 클러스터링 알고리즘에 사용되는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 정착 단계(tS)에 할당된 데이터 포인트(DP)는 0으로 설정되고 클러스터링 알고리즘에도 사용되는 방법.
  8. 제4항에 있어서, 차량 속도(v)와 엔진 속도(N) 사이의 선형 관계를 갖는 영역 이후에 제1 이상치 데이터 포인트(DP)의 발생 시간(tDP'(i))이 정착 단계(tS)의 시작으로 사용되며, 시간(tDP'(i))이 기어 변경을 위해 클러치 시프트 시간(KSi)과 기어 시프트 시간(GSi)으로 사용되는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 가속 페달 위치(α)의 시간 프로파일은 추가 측정 값(MW)으로 사용되며, 가속 페달이 작동되지 않는 적어도 하나의 시간 범위(ZN)는 이 시간 프로파일에서 구현되며, 이 시간 범위(ZN)에서 시간적으로 연속적인 기어 시프트 시간(GSi, GSi+1)이 구현되고, 기어(Gn)의 시간 순서에서 기어 시프트 시간(GSi + 1)에 할당된 기어(Gn)는 이전의 기어 시프트 시간(GSi)에서의 기어(Gn)로서 사용되는 방법.
  10. 측정 값(MW)의 형태로 특정되는 차량(1)의 테스트 구동을 시뮬레이션하기 위해 테스트 벤치로서,
    테스트 벤치 및 로드 머신(12)이 테스트 벤치(10) 상에 제공되고, 테스트 벤치 자동화 유닛(13)은 로드 머신(12)과 테스트 대상의 테스트 구동의 목표 값(SW)을 특정함으로써 로드 머신(12)과 테스트 대상물을 제어하며, 차량 속도(v)와 엔진 속도(N)로부터 데이터 포인트(DP)로부터의 클러스터링 알고리즘에 의해 엔진 속도(N)와 차량 속도(v) 사이의 선형 관계를 갖는 다수의 영역(Bn)을 식별하기 위하여 차량 속도(v) 및 엔진 속도(N)의 시간 순서를 사용하는 평가 유닛(4)이 제공되고, 평가 유닛(4)은 기어(Gn)로 해석되는 각각의 영역(Bn)에 대한 클러스터 중심(CZn)을 계산하고, 평가 유닛(4)은 기어(Gn)의 시간 순서를 획득하기 위해 영역(Bn) 및 영역(Bn)에 링크된 기어(Gn)에 각각의 데이터 포인트(DP)를 할당하며, 평가 유닛(4)은 테스트 벤치 자동화 유닛(13)에 테스트 구동의 목표 값(SW)을 결정하기 위하여 또는 테스트 구동의 목표 값(SW)으로 기어(Gn)의 결정된 시간 순서를 전송하는 테스트 벤치.
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