用于測試起動馬達(dá)的方法和試驗臺的制作方法
【專利摘要】為了可以在包括作為實際內(nèi)燃機(jī)的替代物的電的負(fù)載機(jī)的試驗臺上測試起動馬達(dá)，設(shè)有模擬單元(20)，在該模擬單元中執(zhí)行內(nèi)燃機(jī)的數(shù)學(xué)模型并且所述模擬單元(20)利用數(shù)學(xué)模型由在調(diào)節(jié)的每個采樣時刻電的負(fù)載機(jī)(3)運(yùn)行的所測量的實際參量(i、ni、Ti)確定新的負(fù)載理論值(ns、Ts)，將該新的負(fù)載理論值輸送給調(diào)節(jié)器(21)。
【專利說明】用于測試起動馬達(dá)的方法和試驗臺

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于測試起動馬達(dá)的方法和試驗臺，所述試驗臺包括與起動馬達(dá)連接的模擬內(nèi)燃機(jī)的電的負(fù)載機(jī)和用于調(diào)節(jié)電的負(fù)載機(jī)的調(diào)節(jié)器。

【背景技術(shù)】
[0002]用于內(nèi)燃機(jī)的起動馬達(dá)由于新技術(shù)、例如起動-停止-技術(shù)承受越來越高的要求，這尤其是涉及起動過程的所要求的數(shù)量。如果在5年前還要求30000個起動過程，則現(xiàn)今對于起動馬達(dá)已經(jīng)要求300000個起動過程。這也強(qiáng)制性地提高對起動馬達(dá)測試的要求。至今通常的在實際內(nèi)燃機(jī)上的測試因此幾乎不再是可實施的。一方面因為在用于新內(nèi)燃機(jī)或用于新傳動系的起動馬達(dá)的測試時刻，所述新內(nèi)燃機(jī)或所述新傳動系經(jīng)常甚至還不可獲得，并且另一方面因為用于這樣的試驗臺的花費(fèi)由于內(nèi)燃機(jī)的例如用于冷卻水、燃料、排氣、油等的需要的介質(zhì)接頭和供應(yīng)導(dǎo)管出于成本和時間原因是過高的。
[0003]出于這個原因，已經(jīng)設(shè)計了用于內(nèi)燃機(jī)的起動馬達(dá)的試驗臺，在所述試驗臺中，內(nèi)燃機(jī)通過電機(jī)代替和模擬。DElO 2006 045 973A1說明一種這樣的試驗臺。其中按照可預(yù)定的試驗特性曲線調(diào)節(jié)電機(jī)。所述試驗特性曲線可以在此由在實際內(nèi)燃機(jī)上的測量或由虛擬的馬達(dá)模型構(gòu)建。但試驗特性曲線于是對于相應(yīng)的試驗過程預(yù)定并且在每個例如重復(fù)50000次的試驗過程中被經(jīng)歷(abfahren)。
[0004]在此存在的問題在于，包括起動馬達(dá)和內(nèi)燃機(jī)的系統(tǒng)不具有精確的確定性的在時間上的特性。而是，這樣的機(jī)電系統(tǒng)表現(xiàn)出在一定的界限中在時間上隨機(jī)的特性，所述隨機(jī)的特性可以以毫秒的數(shù)量級改變。例如從開始信號的時刻直到起動齒輪的嚙合并且直到起動馬達(dá)產(chǎn)生需要的轉(zhuǎn)矩的時間進(jìn)程由于力學(xué)和機(jī)電部件(例如繼電器)而變化。同樣可以在轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生中得到時間上的變化。由此，理論的試驗特性曲線和實際的運(yùn)行不完全一致，而是可能發(fā)生時間上的錯位。當(dāng)起動馬達(dá)例如按照試驗特性曲線應(yīng)該已經(jīng)起動，亦即已經(jīng)應(yīng)該具有轉(zhuǎn)速η古O時，可能發(fā)生如下情況，即，還為負(fù)載機(jī)預(yù)定轉(zhuǎn)速η = 0，這如同鎖止的馬達(dá)一樣作用。由此，起動機(jī)電流將會強(qiáng)烈升高，這可能導(dǎo)致在起動馬達(dá)上或在起動齒輪和起動齒圈上的不切實際的負(fù)載。這樣的試驗過程不是典型的并且也可能不在測試中考慮。此夕卜，實際的試驗也已經(jīng)表明，由此在利用這樣的試驗臺的運(yùn)行中產(chǎn)生在起動馬達(dá)上的在實際中不出現(xiàn)的損害圖像。借此，這樣的試驗臺對于起動馬達(dá)的實際的測試仍不可用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明具體的任務(wù)是在包括電的負(fù)載機(jī)的試驗臺上測試起動馬達(dá)時消除以上列舉的問題。
[0006]所述任務(wù)按照本發(fā)明通過如下方式解決，S卩，在其中執(zhí)行內(nèi)燃機(jī)的數(shù)學(xué)模型的模擬單元中，利用所述數(shù)學(xué)模型從在調(diào)節(jié)的每個采樣時刻電的負(fù)載機(jī)運(yùn)行的所測量的實際參量確定新的負(fù)載理論值，將該新的負(fù)載理論值輸送給調(diào)節(jié)器。通過不預(yù)定基于時間的試驗特性曲線、而是在調(diào)節(jié)的每個采樣時刻計算內(nèi)燃機(jī)的預(yù)期的當(dāng)前狀態(tài)，在每個時刻確保，所述調(diào)芐基于當(dāng)前狀態(tài)，以此避免實際狀態(tài)和理論預(yù)定的在時間上的錯位。借此，這樣的調(diào)節(jié)相對于在包括內(nèi)燃機(jī)和起動馬達(dá)的機(jī)電系統(tǒng)中的不可避免的、隨機(jī)的在時間上的變化不敏感。
[0007]當(dāng)電的負(fù)載機(jī)的慣性力矩基本上等于實際內(nèi)燃機(jī)的慣性力矩時，可以提高所述試驗臺或所述試驗方法的精確性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]接著參考示例性的、示意的和非限制性的圖1和2進(jìn)一步解釋本發(fā)明。在此:
[0009]圖1示出按照本發(fā)明的試驗臺，以及
[0010]圖2示出按照本發(fā)明的調(diào)節(jié)構(gòu)思的方框圖。

【具體實施方式】
[0011]如在圖1中所示，一個按照本發(fā)明的用于測試起動馬達(dá)2的試驗臺I具有一個電的負(fù)載機(jī)3、例如永磁激勵的同步電機(jī)、一個用于位置正確地緊固起動馬達(dá)2的保持裝置5和一個底座4，試驗臺I的各個部件設(shè)置在該底座上。此外設(shè)有一個供電單元11、例如12V車輛蓄電池或蓄電池模擬器(參看圖2)。如果使用蓄電池模擬器，則也可以以不同的蓄電池充電狀態(tài)實施試驗過程。
[0012]保持裝置5可以設(shè)置接納裝置6，起動馬達(dá)2緊固在所述接納裝置上。接納裝置6可以相對于保持裝置5運(yùn)動和/或保持裝置5可以相對于底座4運(yùn)動，以便將起動馬達(dá)2簡單地相對于電的負(fù)載機(jī)3定向和位置正確地固定在正確的位置中。同樣可能的是，在試驗臺I上設(shè)置第二起動馬達(dá)2，如在圖1中示出的，以便利用一個試驗臺可以同時測試多個起動馬達(dá)2。為此可以設(shè)定，另一個起動馬達(dá)2同樣設(shè)置在保持裝置5上。備選地，所述另一個起動馬達(dá)可以利用接納裝置6也直接設(shè)置在底座4上。
[0013]在電的負(fù)載機(jī)3上在輸出側(cè)設(shè)置有一個起動齒圈7。起動齒圈7在此優(yōu)選相當(dāng)于如也在車輛中安裝的實際的起動齒圈。在起動馬達(dá)2上設(shè)置有一個在這里未示出的已知的起動齒輪8 (參看圖2)，該起動齒輪為了起動過程嚙合到起動齒圈7中。嚙合和起動過程本身充分已知，因此在這里不進(jìn)一步對其說明。電的負(fù)載機(jī)3在此模擬內(nèi)燃機(jī)，所述內(nèi)燃機(jī)應(yīng)該通過起動馬達(dá)2起動。也可以設(shè)定，將起動齒圈7在試驗過程開始之前置于可參數(shù)化的位置中。
[0014]如在圖2中所示，在電的負(fù)載機(jī)3上設(shè)置有多個測量裝置、例如用于檢測轉(zhuǎn)角<Pi和/或轉(zhuǎn)速Hi的角度傳感器10和/或用于檢測電的負(fù)載機(jī)3的轉(zhuǎn)矩Ti的測量法蘭9。轉(zhuǎn)速Iii當(dāng)然也可以由轉(zhuǎn)角tPi導(dǎo)出。
[0015]在一個模擬單元20中執(zhí)行內(nèi)燃機(jī)的數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型模擬內(nèi)燃機(jī)。在此，所述模型優(yōu)選這樣實施，使得所述模型可以從一開始、亦即從轉(zhuǎn)速η = O開始模擬內(nèi)燃機(jī)。模擬在這種關(guān)系中表示，所述模型可以基于當(dāng)前的實際轉(zhuǎn)角Φ?或等效地經(jīng)過的時間、從開始起和基于電的負(fù)載機(jī)3的例如以實際轉(zhuǎn)速Iii和/或?qū)嶋H轉(zhuǎn)矩Ti形式的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)來計算并且以負(fù)載理論值的形式、例如在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的情況中的理論轉(zhuǎn)速ns或在轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)的情況中的理論轉(zhuǎn)矩Ts輸出內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。將這樣計算的負(fù)載理論值輸送給調(diào)節(jié)器21，所述調(diào)節(jié)器計算轉(zhuǎn)矩設(shè)定值Tstell或轉(zhuǎn)速設(shè)定值nstell并且因此調(diào)節(jié)電的負(fù)載機(jī)3。為此，調(diào)節(jié)器21也可以獲得當(dāng)前的實際值、例如實際轉(zhuǎn)角<P1、實際轉(zhuǎn)速Iii和/或?qū)嶋H轉(zhuǎn)矩凡。
[0016]試驗過程由一個試驗臺控制單元22控制、監(jiān)控和評估。試驗臺控制單元22在此可以與模擬單元20、與調(diào)節(jié)器21、與起動馬達(dá)21和/或與電的負(fù)載機(jī)3連接和交換數(shù)據(jù)。尤其是由試驗臺控制單元22通過開始信號開始試驗過程。
[0017]在試驗過程開始之后，模擬單元20由數(shù)學(xué)模型在調(diào)節(jié)的每個采樣時刻(例如每10ys)對于從開始起的當(dāng)前轉(zhuǎn)角叭或?qū)τ趶拈_始起的當(dāng)前時間計算內(nèi)燃機(jī)的正確的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)并且將例如以理論轉(zhuǎn)速ns和/或理論轉(zhuǎn)矩Ts形式的負(fù)載理論值傳送給調(diào)節(jié)器21，所述調(diào)節(jié)器將該理論值規(guī)定例如轉(zhuǎn)化為電的負(fù)載機(jī)3的實際轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩設(shè)定值Tstell)、即這樣調(diào)節(jié)電的負(fù)載機(jī)3，使得在電的負(fù)載機(jī)3上產(chǎn)生用于起動馬達(dá)2的計算的負(fù)載狀態(tài)。
[0018]由于內(nèi)燃機(jī)的或作為內(nèi)燃機(jī)模擬的電的負(fù)載機(jī)3的特性的高動態(tài)性，有利的是，在調(diào)節(jié)器21中作為基礎(chǔ)的調(diào)節(jié)具有小的、優(yōu)選〈lms的停機(jī)時間，這能夠?qū)崿F(xiàn)對實際值的變化的快速反應(yīng)和調(diào)節(jié)的高的采樣頻率、例如在這里10kHz。也可以使用本身已知的自學(xué)習(xí)的調(diào)節(jié)算法，利用所述調(diào)節(jié)算法至少部分地補(bǔ)償調(diào)節(jié)回路中的停機(jī)時間。
[0019]同樣有利的是，電的負(fù)載機(jī)3的慣性力矩基本上等于實際內(nèi)燃機(jī)的慣性力矩。這些慣性力矩在此優(yōu)選相差最大20%、特別有利地相差最大10%和非常特別優(yōu)選相差最大5%。內(nèi)燃機(jī)的慣性力矩通過電的負(fù)載機(jī)3模擬。該慣性模擬出于系統(tǒng)停機(jī)時間和系統(tǒng)非線性的原因不是理想地工作。但要模擬的慣性越接近于電機(jī)的實際慣性，則內(nèi)燃機(jī)的模擬或用于測試起動馬達(dá)2的試驗臺I就越準(zhǔn)確地工作。
【權(quán)利要求】
1.用于測試起動馬達(dá)(2)的試驗臺，所述試驗臺包括與起動馬達(dá)(2)連接的模擬內(nèi)燃機(jī)的電的負(fù)載機(jī)(3)和用于調(diào)節(jié)所述電的負(fù)載機(jī)(3)的調(diào)節(jié)器(21)，其特征在于，設(shè)有模擬單元(20)，在該模擬單元中執(zhí)行內(nèi)燃機(jī)的數(shù)學(xué)模型并且所述模擬單元(20)利用所述數(shù)學(xué)模型由在調(diào)節(jié)的每個采樣時刻電的負(fù)載機(jī)⑶運(yùn)行的所測量的實際參量(<P1、Hi^Ti)來確定輸送給調(diào)節(jié)器(21)的新的負(fù)載理論值(ns、Ts)。
2.按照權(quán)利要求1所述的試驗臺，其特征在于，所述電的負(fù)載機(jī)(3)的慣性力矩基本上等于實際內(nèi)燃機(jī)的慣性力矩。
3.用于在試驗臺(I)上測試起動馬達(dá)(2)的方法，所述試驗臺包括與起動馬達(dá)(2)連接的電的負(fù)載機(jī)(3)和調(diào)節(jié)器(21)，利用所述負(fù)載機(jī)模擬內(nèi)燃機(jī)，利用所述調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電的負(fù)載機(jī)(3)，其特征在于，由內(nèi)燃機(jī)的數(shù)學(xué)模型由在調(diào)節(jié)的每個采樣時刻電的負(fù)載機(jī)(3)運(yùn)行的所測量的實際參量(Hi^Ti)來計算新的負(fù)載理論值(ns、Ts)，將所述新的負(fù)載理論值輸送給調(diào)節(jié)器(21)，用以調(diào)節(jié)電的負(fù)載機(jī)(3)。
【文檔編號】G01M15/02GK104053977SQ201280060764
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2012年10月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月15日
【發(fā)明者】H·科卡爾, M·丹克, P·霍爾茨哈默, R·普雷滕塔勒爾, M·施托克賴特爾 申請人:Avl里斯脫有限公司