DE102009034555B4

DE102009034555B4 - Prüfstand und Prüfverfahren zur dynamischen Prüfung eines Prüflings mit einem Hybridantrieb

Info

Publication number: DE102009034555B4
Application number: DE102009034555.8A
Authority: DE
Inventors: Joscha Schorn; Udo Belger; Olaf Brömlage; Ralf Trippner; Mario Schiewer
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2009-07-23
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2020-08-13
Anticipated expiration: 2029-07-24
Also published as: DE102009034555A1

Abstract

Prüfstand, insbesondere Antriebsstrangprüfstand oder Fahrzeugrollenprüfstand, zur dynamischen Prüfung eines Prüflings (10), der zumindest einen Hybridantrieb aus einem Verbrennungsmotor (11) und einer elektrischen Maschine (12), ein Getriebe (13), eine Motorsteuerungseinrichtung (15), eine Getriebesteuerungseinrichtung (16) und eine Hybridsteuerungseinrichtung (17) umfasst,
mit einer an einen Datenbus (18) des zu prüfenden Prüflings (10) anschließbaren Messwerterfassungseinrichtung (22),
mit einem Prüfstandsrechner (23), und
mit einer mit einem Abtrieb (14) des zu prüfenden Prüflings (10) zusammenwirkenden Simulationseinrichtung (24), die gesteuert und/oder geregelt durch den Prüfstandsrechner (23) am Abtrieb (14) des Prüflings (10) einen Fahrwiderstand simuliert,
mit einer an den Datenbus (18) des zu prüfenden Prüflings (25) anschließbaren Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26), mit Hilfe derer zumindest ein Ladezustand und eine Temperatur und eine Spannung eines elektrischen Energiespeichers dynamisch simulierbar sind,
wobei die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) als Ersatzenergiespeicher für den zu prüfenden Prüfling (25) mit der elektrischen Maschine (12) des Hybridantriebs des zu prüfenden Prüflings (25) derart zusammenwirkt, dass die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) im motorischen Berieb der elektrischen Maschine (12) des Hybridantriebs als Spannungsquelle und im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine (12) des Hybridantriebs als Spannungssenke dient,
wobei die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) unter Verwendung von Kühlungsdaten, nämlich von Kenngrößen einer der Batteriekühlung dienenden Kühleinrichtung als Eingangsgrößen zumindest den Ladezustand und die Temperatur und die Spannung des elektrischen Energiespeichers dynamisch simuliert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Prüfverfahren.
Bedingt durch den Wunsch nach einem zunehmend verringerten Kraftstoffverbrauch und zunehmend verminderten Abgasemissionen von Kraftfahrzeugen finden in Kraftfahrzeugen zunehmend als Antriebsaggregate Hybridantriebe Verwendung, wobei ein Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs neben einem Verbrennungsmotor eine elektrische Maschine umfasst. Die elektrische Maschine eines Hybridantriebs ist vorzugsweise als Synchronmaschine ausgeführt und kann sowohl motorisch als auch generatorisch betrieben werden. Im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine eines Hybridantriebs wird in einem elektrischen Energiespeicher bereitgehaltene elektrische Energie in kinetische Energie umgewandelt, wobei dann der elektrische Energiespeicher mehr oder weniger stark entladen wird. Im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine des Hybridantriebs wird hingegen insbesondere beim Bremsen kinetische Energie in elektrische Energie gewandelt, um den elektrischen Energiespeicher des Hybridfahrzeugs mehr oder weniger stark aufzuladen.
Im Rahmen der Entwicklung von Kraftfahrzeugen mit einem Hybridantrieb und damit Hybrid-Antriebsstrang ist es erforderlich, die einzelnen Baugruppen des Hybrid-Antriebsstrangs einer Prüfung zu unterziehen. So ist es bereits bekannt, einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, der den Hybridantrieb und ein Getriebe umfasst, auf einem Antriebsstrangprüfstand zu überprüfen. Weiterhin sind aus der Praxis Fahrzeugrollenprüfstände bekannt, auf denen das gesamte Fahrzeug einer Prüfung unterzogen wird.
1 zeigt ein stark schematisiertes Blockschaltbild eines aus dem Stand der Technik bekannten, als Antriebsstrangprüfstand ausgebildeten Prüfstands zusammen mit einem auf dem Prüfstand zu prüfenden Prüfling 10. Zum Prüfling 10 gehörende Baugruppen sind in 1 von einem punktierten Rahmen umschlossen, wobei der Prüfling 10 als Antriebsaggregat einen Hybridantrieb aus einem Verbrennungsmotor 11 und einer elektrischen Maschine 12 umfasst. Zusätzlich umfasst der Prüfling 10 ein Getriebe 13, welches das Zugkraftangebot des Hybridantriebs wandelt und an einem als Getriebeausgang 14 ausgebildeten Abtrieb bereitstellt. Der Prüfling 10 umfasst weiterhin eine Motorsteuerungseinrichtung 15, eine Getriebesteuerungseinrichtung 16 sowie eine Hybridsteuerungseinrichtung 17, die allesamt an einen Datenbus 18 des Prüflings 10 angeschlossen sind und über den Datenbus mit dem Verbrennungsmotor 11, der elektrischen Maschine 12 und dem Getriebe 13 Daten austauschen, um den Betrieb derselben zu steuern und/oder zu regeln.
Gemäß 1 umfasst der Prüfling 10 weiterhin einen elektrischen Energiespeicher 19 sowie eine Batteriesteuerungseinrichtung 20, wobei die Batteriesteuerungseinrichtung 20 integraler Bestandteil des Energiespeichers 19 ist und ebenfalls an den Datenbus 18 des Prüflings 10 angeschlossen ist. Im elektrischen Energiespeicher 19 wird elektrische Energie gespeichert, wobei dann, wenn die elektrische Maschine 12 des Hybridantriebs des Prüflings 10 motorisch betrieben wird, der elektrische Energiespeicher 19 mehr oder weniger stark entladen wird, wohingegen dann, wenn die elektrische Maschine 12 des Hybridantriebs des Prüflings 10 generatorisch betrieben wird, der elektrische Energiespeicher 19 mehr oder weniger stark aufgeladen wird. Zwischen der elektrischen Maschine 12 des Hybridantriebs und dem elektrischen Energiespeicher 19 des Prüflings 10 ist gemäß 1 ein Pulsumrichter 21 geschaltet, der ebenfalls an den Datenbus 18 angeschlossen ist und welcher der Spannungswandlung zwischen dem elektrischen Energiespeicher 19 und der elektrischen Maschine 12 des Hybridantriebs dient.
Der aus dem Stand der Technik bekannte Antriebsstrangprüfstand gemäß 1 zur Prüfung des in 1 gezeigten Prüflings 10 umfasst eine Messwerterfassungseinrichtung 22, einen Prüfstandsrechner 23 und eine Simulationseinrichtung 24, wobei die Messwerterfassungseinrichtung 22 an den Datenbus 18 des Prüflings 10 anschließbar ist und der Erfassung von zur Prüfung relevanten Messwerten dient.
Die Messwerterfassungseinrichtung 22 stellt die Messwerte dem Prüfstandsrechner 23 bereit, wobei der Prüfstandsrechner 23 die Simulationseinrichtung 24 derart steuert und/oder regelt, dass dieselbe am Getriebeausgang 14 des Getriebes 13 des Prüflings 10 einen Fahrwiderstand simuliert. Bei einem Abtriebsstrangprüfstand handelt es sich bei der Simulationseinrichtung 24 um eine elektrische Maschine, die direkt am Getriebeausgang 14 des Getriebes 13 angreift. Bei einem Fahrzeugrollenprüfstand handelt es sich bei der Simulationseinrichtung 24 hingegen um Rollen, die mit Rädern eines Abtriebs eines Kraftfahrzeugs zusammenwirken.
Bei dem in 1 gezeigten Prüfstand ist es zwingend erforderlich, dass der Prüfling 10, der auf dem Prüfstand zu prüfen ist, einen eigenen, realen elektrischen Energiespeicher 19 umfasst, um so den Betrieb des einen Hybridantrieb aufweisenden Prüflings 10 dynamisch überprüfen zu können. Ein solcher Prüfstand, bei welchem gemäß 1 der zu überprüfende Prüfling 10 einen realen elektrischen Energiespeicher 19 aufweisen muss, verfügt über eine Vielzahl von Nachteilen. So hängen die Prüfergebnisse eines solchen Prüfstands jeweils vom im Prüfling verwendeten Typ des elektrischen Energiespeichers 19 ab. Da ein realer elektrischer Energiespeicher 19 weiterhin aufgrund chemisch komplexer Vorgänge trotz identischer Ausgangsbedingungen relativ schnell sein Verhalten ändern kann, ist eine Reproduzierbarkeit der Prüfergebnisse eines solchen Prüfstands nur eingeschränkt gewährleistet.
AT 010 495 U2 offenbart einen Leistungsprüfstand zum Testen von Prüflingen, nämlich von Antriebssträngen eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, einer elektrischen Maschine, einem Getriebe und Bremsen. Eine Steuergerätepalette des Leistungsprüfstand dient dem Vorrüsten eines Steuergeräteverbunds aus Motorsteuerungseinrichtung, Getriebesteuerungseinrichtung, Hybridsteuerungseinrichtung und Bremssteuereinrichtung. Der Leistungsprüfstand weist ferner einen Simulationsrechner auf, der über ein Datennetz an eine Datenmanagementeinheit und ein Automatisierungssystem angeschlossen ist und der über einen Datenbus Daten mit den Steuergeräten der Steuergerätepalette austauscht.
JP 2000 035 380 A offenbart einen Tester für ein Hybridfahrzeug.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde einen neuartigen Prüfstand sowie ein neuartiges Prüfverfahren zur dynamischen Prüfung eines Prüflings mit einem Hybridantrieb zu schaffen.
Dieses Problem wird durch einen Prüfstand gemäß Patentanspruch 1 und durch einen Prüfstand gemäß Patentanspruch 2 gelöst.
Der Prüfstand umfasst die an den Datenbus des zu prüfenden Prüflings anschließbare Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung, mit Hilfe derer zumindest der Ladezustand und die Temperatur und die Spannung eines elektrischen Energiespeichers dynamisch simulierbar sind, wobei die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung als Ersatzenergiespeicher für den zu prüfenden Prüfling mit der elektrischen Maschine des Hybridantriebs des zu prüfenden Prüflings derart zusammenwirkt, dass die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung im motorischen Berieb der elektrischen Maschine des Hybridantriebs als Spannungsquelle und im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine des Hybridantriebs als Spannungssenke dient.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird ein Prüfstand vorgeschlagen, auf welchem ein Prüfling mit einem Hybridantrieb ohne eigenen, realen elektrischen Energiespeicher einer dynamischen Prüfung unterzogen werden kann. Der Prüfstand umfasst hierzu eine Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung, mithilfe derer ein elektrischer Energiespeicher eines Hybridantrieb-Antriebsstrangs bzw. eines Hybridfahrzeugs dynamisch simuliert werden kann, um zumindest den Ladezustand, die Temperatur und die Spannung des elektrischen Energiespeichers dynamisch zu simulieren. Diese dynamisch simulierten Daten des elektrischen Energiespeichers sind am Datenbus des Prüflings bereitstellbar.
Weiterhin dient die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung des erfindungsgemäßen Prüfstands als Ersatzenergiespeicher für den Prüfling, die mit der elektrischen Maschine des Hybridantriebs des zu prüfenden Prüflings derart zusammenwirkt, dass die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung entweder als Spannungsquelle oder als Spannungssenke dient, nämlich abhängig davon, ob die elektrische Maschine des Hybridantriebs motorisch oder generatorisch betrieben wird.
Das erfindungsgemäße Prüfverfahren ist in Patentanspruch 13 definiert.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 ein Blockschaltbild eines aus dem Stand der Technik bekannten, als Antriebsstrangprüfstand ausgebildeten Prüfstands;
2 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen als Antriebsstrangprüfstand ausgebildeten Prüfstands;
3 ein Detail des erfindungsgemäßen Antriebsstrangprüfstands;
4 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Antriebsstrangprüfstands;
5 ein weiteres Diagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Antriebsstrangprüfstands;
6 ein weiteres Diagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Antriebsstrangprüfstands; und
7 ein weiteres Diagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Antriebsstrangprüfstands.

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand, insbesondere einen Antriebsstrangprüfstand oder einen Fahrzeugrollenprüfstand zur dynamischen Prüfung eines Prüflings, nämlich eines Antriebsstrangs oder eines Fahrzeugs mit einem als Hybridantrieb ausgebildeten Antriebsaggregat.
2 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen, als Antriebsstrangprüfstand ausgebildeten Prüfstands, auf dem als Prüfling 25 ein Hybrid-Antriebsstrang überprüft werden soll. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen werden für Baugruppen der Prüflinge 10 bzw. 25 sowie für Baugruppen des jeweiligen Prüfstands in 1 und 2 für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet, sodass für diese Baugruppen des erfindungsgemäßen Prüfstands auf die obigen Ausführungen zu 1 verwiesen werden kann.
Der Prüfstand der 2 umfasst eine Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung 26, die an den Datenbus 18 des Prüflings 25 anschließbar ist. Mithilfe der Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung 26 sind zumindest ein Ladezustand und eine Temperatur und eine elektrische Spannung eines elektrischen Energiespeichers dynamisch simulierbar und am Datenbus 18 des Prüflings 25 bereitstellbar, sodass demnach die dynamische Prüfung des Prüflings 25 mit dem Hybridantrieb erfolgen kann, ohne dass derselbe einen realen elektrischen Energiespeicher aufweisen muss. Die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung 26 dient als Ersatzenergiespeicher für den zu prüfenden Prüfling 25 und wirkt mit der elektrischen Maschine 12 des Hybridantriebs desselben derart zusammen, dass die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung 26 im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine 12 des Hybridantriebs des zu prüfenden Prüflings 25 als Spannungsquelle und im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine 12 des Hybridantriebs des zu prüfenden Prüflings 25 als Spannungssenke dient.
Zwischen der Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung 26 des erfindungsgemäßen Prüfstands und der elektrischen Maschine 12 des Hybridantriebs des Prüflings 25 ist der sogenannte Pulsumrichter 21 des Prüflings 25 geschaltet, welcher der Spannungswandlung zwischen der Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung 26 und der elektrischen Maschine 12 des Hybridantriebs dient.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird demnach ein Prüfstand zur dynamischen Prüfung eines Prüflings mit einem Hybridantrieb vorgeschlagen, bei welchem ein elektrischer Energiespeicher dynamisch simuliert werden kann, sodass der Prüfling selbst keinen eigenen, realen elektrischen Energiespeicher zur dynamischen Prüfung desselben aufweisen muss. Hierdurch ist es möglich, reproduzierbare Prüfergebnisse bereitzustellen, da die dynamische Simulation eines elektrischen Energiespeichers unabhängig von störenden, chemischen Reaktionen, die innerhalb eines realen elektrischen Energiespeichers ablaufen, ist. Störeinflüsse realer elektrischer Energiespeicher am Prüfstand werden so vermieden, wodurch eine gute Reproduzierbarkeit von Prüfergebnissen gewährleistet ist.
Die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung 26 umfasst eine Batteriesteuerungseinrichtung 27, die zumindest den Ladezustand und die Temperatur und die Spannung des elektrischen Energiespeichers dynamisch simuliert. Die Energiesteuerungseinrichtung 27 der Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung 26 simuliert unter Verwendung von Eingangsgrößen, nämlich unter Verwendung von Batteriedaten 28, Umgebungsdaten 29, Stromdaten 30 und Kühldaten 31 (siehe 3) dynamisch den elektrischen Energiespeicher des Prüflings mit Hybridantrieb und gibt als Ausgangsgrößen zumindest den Ladezustand 32, die Temperatur 33 und die Spannung 34 des elektrischen Energiespeichers aus.
Wie bereits mehrfach ausgeführt, stellt die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung 26 bzw. die Batteriesteuerungseinrichtung 27 derselben eine dynamische Simulation des elektrischen Energiespeichers für einen Hybridantrieb bereit.
Bei den Batteriedaten 28, die zur dynamischen Simulation eines elektrischen Energiespeichers für einen Hybrid-Antriebsstrang verwendet werden, handelt es sich um die Masse des elektrischen Energiespeichers und/oder eine Zellenanzahl des elektrischen Energiespeichers und/oder eine Kapazität des elektrischen Energiespeichers bzw. der Zellen desselben und/oder eine Starttemperatur des elektrischen Energiespeichers und/oder einen statischen und dynamischen Innenwiderstand desselben und/oder eine Wärmekapazität desselben. Vorzugsweise werden sämtliche dieser Batteriedaten zur dynamischen Simulation verwendet.
Bei den Umgebungsdaten 29, die zur dynamischen Simulation des elektrischen Energiespeichers in der Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung 26 bzw. der Batteriesteuerungseinrichtung 27 derselben verwendet werden, handelt es sich um eine Außentemperatur für den elektrischen Energiespeicher.
Als Stromdaten bei der dynamischen Simulation werden ein Ladestrom und/oder ein Entladestrom des elektrischen Energiespeichers verwendet, wobei es sich beim Ladestrom sowie Entladestrom vorzugsweise um Messgrößen des Pulsumrichters 21 handelt.
Als Kühlungsdaten, die zur dynamischen Simulation des elektrischen Energiespeichers verwendet werden, handelt es sich um Kenngrößen einer der Kühlung des elektrischen Energiespeichers dienenden Kühleinrichtung. Dann, wenn als Kühleinrichtung ein Lüfter verwendet wird, werden als Kühlungsdaten zum Beispiel der Volumenstrom des Lüfters, die Wärmekapazität der Luft, die Außentemperatur der Luft und ein Wärmeübertragungsfaktor von dem elektrischen Energiespeicher zur Luft verwendet.
Mit vorzugsweise allen obigen Eingangsgrößen simuliert die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung 26 dynamisch das Verhalten eines elektrischen Energiespeichers für einen Hybridantrieb, nämlich zumindest den Ladezustand und die Temperatur und die elektrische Spannung desselben, und stellt diese simulierten Daten am Datenbus 18 des Prüflings 25 bereit.
Wie die dynamische Simulation des elektrischen Energiespeichers im Detail abläuft, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 sowie die Diagramme der 4 bis 7 beschrieben.
Zunächst wird bei der dynamischen Simulation des elektrischen Energiespeichers eines Hybridantriebs gemäß dem Block 35 der 3 ein Ladestrom oder Entladestrom I des zu simulierenden elektrischen Energiespeichers messtechnisch am Pulsumrichter 21 erfasst, wobei in einem Block 36 auf Basis des Ladestroms oder Entladestroms I ein Wirkungsgrad η des elektrischen Energiespeichers dynamisch berechnet wird. Die dynamische Berechnung des Wirkungsgrads η des elektrischen Energiespeichers auf Grundlage des Ladestroms oder Entladestroms I ist im Diagramm der 4 grafisch dargestellt.
Im Diagramm der 4 ist über dem Lade- bzw. Entladestrom I der Wirkungsgrad η des elektrischen Energiespeichers aufgetragen. Gemäß 4 nimmt mit zunehmendem elektrischen Strom I, bei welchem es sich um den Ladestrom oder Entladestrom handeln kann, der dynamische Wirkungsgrad η des zu simulierenden elektrischen Energiespeichers ab.
Darauffolgend simuliert bzw. beeinflusst die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung 26 in einem Block 37 auf Basis des vorab dynamisch berechneten Wirkungsgrads η den Ladezustand SOC (State of Charge) des elektrischen Energiespeichers. Dies ergibt sich im Detail aus dem Diagramm der 5, wobei im Diagramm der 5 über der Zeit t, für welche der Ladestrom bzw. Entladestrom I wirkt, der dynamische Ladezustand SOC (State Of Charge) aufgetragen ist. Der dynamisch simulierte bzw. beeinflusste Ladezustand SOC des elektrischen Energiespeichers ist proportional dem zeitlichen Integral des anliegenden Ladestroms bzw. Entladestroms I multipliziert mit dem dynamisch simulierten Wirkungsgrad η des elektrischen Energiespeichers. Es gilt also: $S O C ≅ \int I * η * d t$
Darauffolgend simuliert bzw. beeinflusst die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung 26 bzw. die Batteriesteuerungseinrichtung 27 derselben auf Basis des dynamisch simulierten Ladezustands SOC die dynamische elektrische Spannung U des elektrischen Energiespeichers, wobei im Diagramm der 6 über dem Ladezustand SOC die elektrische Spannung U aufgetragen ist. Die beiden in 6 eingezeichneten Klammern verdeutlichen den minimal zulässigen Ladezustand SOC_MIN und den maximal zulässigen Ladezustand SOC_MAX des zu simulierenden elektrischen Energiespeichers.
Auf Basis der in Block 38 dynamisch simulierten bzw. beeinflussten elektrischen Spannung U des elektrischen Energiespeichers sowie auf Basis des Ladestroms bzw. Entladestroms I, nämlich der Zeit t, in welcher der Ladestrom bzw. Entladestrom I fließt, erfolgt in einem Block 39 eine dynamische Simulation bzw. Beeinflussung des elektrischen Innenwiderstands R des dynamisch zu simulierenden Energiespeichers, wobei im Diagramm der 7 über der Ladezeit t des Ladestroms I bzw. der Entladezeit t des Entladestroms I der dynamische Innenwiderstand R aufgetragen ist, nämlich einerseits ein für den Ladevorgang gültiger Innenwiderstand R_L und ein für den Entladevorgang gültiger Innenwiderstand R_E .
Der dynamisch simulierte bzw. beeinflusste elektrische Innenwiderstand R des elektrischen Energiespeichers beeinflusst gemäß 3 in Block 36 die dynamische Simulation des Wirkungsgrads η des elektrischen Energiespeichers.
Im Block 40 der 3 folgt durch die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung 26 auf Basis des dynamisch simulierten, elektrischen Innenwiderstands R sowie auf Basis des Ladestroms bzw. Entladestrom I sowie auf Basis von Kühldaten eine dynamische Simulation der Temperatur T des elektrischen Energiespeichers, wobei die zeitliche, dynamische Änderung der Temperatur des elektrischen Energiespeichers proportional der Differenz zwischen einer Wärmezufuhr Pzu und einer Wärmeabfuhr P_AB bzw. vom elektrischen Energiespeicher ist. Es gilt also für die Temperatur T des elektrischen Energiespeichers: $\frac{d T}{d t} ≅ P_{Z U} - P_{A B}$
Die Wärmezufuhr Pzu ergibt sich aus dem simulierten, elektrischen Innenwiderstand R und dem Ladestrom bzw. Entladestrom I. Die Wärmeabfuhr P_AB ergibt sich aus den Kühldaten sowie Umgebungsdaten für den elektrischen Energiespeicher.
Mit der obigen Vorgehensweise kann eine vollständige dynamische Simulation eines elektrischen Energiespeichers für einen Hybridantrieb erfolgen, um so auf dem Prüfstand zumindest den Ladezustand, die Temperatur und die Spannung des elektrischen Energiespeichers dynamisch zu simulieren und an dem Datenbus 18 eines Prüflings 25 bereitzustellen, sodass der Prüfling 25 selbst keine reale Batterie bzw. keinen realen elektrischen Energiespeicher aufweisen muss.
Bezugszeichenliste

10: Prüfling
11: Verbrennungsmotor
12: elektrische Maschine
13: Getriebe
14: Abtrieb(Getriebeausgang
15: Motorsteuerungseinrichtung
16: Getriebesteuerungseinrichtung
17: Hybridsteuerungseinrichtung
18: Datenbus
19: realer elektrischer Energiespeicher
20: reale Batteriesteuerungseinrichtung
21: Pulsumrichter
22: Messwerterfassungseinrichtung
23: Prüfstandsrechner
24: Simulationseinrichtung
25: Prüfling
26: Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung
27: simulierte Batteriesteuerungseinrichtung
28: Batteriedaten
29: Umgebungsdaten
30: Stromdaten
31: Kühlungsdaten
32: Ladezustand / SOC
33: Temperatur
34: Spannung
35: Block
36: Block
37: Block
38: Block
39: Block
40: Block

Claims

Prüfstand, insbesondere Antriebsstrangprüfstand oder Fahrzeugrollenprüfstand, zur dynamischen Prüfung eines Prüflings (10), der zumindest einen Hybridantrieb aus einem Verbrennungsmotor (11) und einer elektrischen Maschine (12), ein Getriebe (13), eine Motorsteuerungseinrichtung (15), eine Getriebesteuerungseinrichtung (16) und eine Hybridsteuerungseinrichtung (17) umfasst, mit einer an einen Datenbus (18) des zu prüfenden Prüflings (10) anschließbaren Messwerterfassungseinrichtung (22), mit einem Prüfstandsrechner (23), und mit einer mit einem Abtrieb (14) des zu prüfenden Prüflings (10) zusammenwirkenden Simulationseinrichtung (24), die gesteuert und/oder geregelt durch den Prüfstandsrechner (23) am Abtrieb (14) des Prüflings (10) einen Fahrwiderstand simuliert, mit einer an den Datenbus (18) des zu prüfenden Prüflings (25) anschließbaren Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26), mit Hilfe derer zumindest ein Ladezustand und eine Temperatur und eine Spannung eines elektrischen Energiespeichers dynamisch simulierbar sind, wobei die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) als Ersatzenergiespeicher für den zu prüfenden Prüfling (25) mit der elektrischen Maschine (12) des Hybridantriebs des zu prüfenden Prüflings (25) derart zusammenwirkt, dass die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) im motorischen Berieb der elektrischen Maschine (12) des Hybridantriebs als Spannungsquelle und im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine (12) des Hybridantriebs als Spannungssenke dient, wobei die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) unter Verwendung von Kühlungsdaten, nämlich von Kenngrößen einer der Batteriekühlung dienenden Kühleinrichtung als Eingangsgrößen zumindest den Ladezustand und die Temperatur und die Spannung des elektrischen Energiespeichers dynamisch simuliert.
Prüfstand, insbesondere Antriebsstrangprüfstand oder Fahrzeugrollenprüfstand, zur dynamischen Prüfung eines Prüflings (10), der zumindest einen Hybridantrieb aus einem Verbrennungsmotor (11) und einer elektrischen Maschine (12), ein Getriebe (13), eine Motorsteuerungseinrichtung (15), eine Getriebesteuerungseinrichtung (16) und eine Hybridsteuerungseinrichtung (17) umfasst, mit einer an einen Datenbus (18) des zu prüfenden Prüflings (10) anschließbaren Messwerterfassungseinrichtung (22), mit einem Prüfstandsrechner (23), und mit einer mit einem Abtrieb (14) des zu prüfenden Prüflings (10) zusammenwirkenden Simulationseinrichtung (24), die gesteuert und/oder geregelt durch den Prüfstandsrechner (23) am Abtrieb (14) des Prüflings (10) einen Fahrwiderstand simuliert, mit einer an den Datenbus (18) des zu prüfenden Prüflings (25) anschließbaren Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26), mit Hilfe derer zumindest ein Ladezustand und eine Temperatur und eine Spannung eines elektrischen Energiespeichers dynamisch simulierbar sind, wobei die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) als Ersatzenergiespeicher für den zu prüfenden Prüfling (25) mit der elektrischen Maschine (12) des Hybridantriebs des zu prüfenden Prüflings (25) derart zusammenwirkt, dass die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) im motorischen Berieb der elektrischen Maschine (12) des Hybridantriebs als Spannungsquelle und im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine (12) des Hybridantriebs als Spannungssenke dient, wobei die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) unter Verwendung von Eingangsgrößen wie Batteriedaten und/oder Umgebungsdaten und/oder Stromdaten und/oder Kühlungsdaten zumindest den Ladezustand und die Temperatur und die Spannung des elektrischen Energiespeichers dynamisch simuliert, wobei die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) auf Basis eines Ladestroms oder Entladestroms einen Wirkungsgrad des elektrischen Energiespeichers dynamisch berechnet, wobei dieselbe auf Basis des dynamisch berechneten Wirkungsgrads den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers dynamisch beeinflusst.
Prüfstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) eine Batteriesteuerungseinrichtung (27) umfasst, die zumindest den Ladezustand und die Temperatur und die Spannung des elektrischen Energiespeichers dynamisch simuliert.
Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) ferner unter Verwendung von Eingangsgrößen wie Batteriedaten und/oder Umgebungsdaten und/oder Stromdaten zumindest den Ladezustand und die Temperatur und die Spannung des elektrischen Energiespeichers dynamisch simuliert.
Prüfstand nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) als Batteriedaten eine Masse eines elektrischen Energiespeichers und/oder eine Startemperatur desselben und/oder einen Wärmekapazität desselben und/oder eine Zellenanzahl desselben und/oder einen statischen und dynamischen Innenwiderstand desselben und/oder eine Kapazität desselben verwendet.
Prüfstand nach Anspruch 2 oder 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) als Umgebungsdaten eine Außentemperatur verwendet.
Prüfstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) als Kühlungsdaten Kenngrößen einer der Batteriekühlung dienenden Kühleinrichtung verwendet.
Prüfstand nach Anspruch 2 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) als Stromdaten einen Ladestrom oder Entladestrom verwendet.
Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) auf Basis eines Ladestroms oder Entladestroms einen Wirkungsgrad des elektrischen Energiespeichers dynamisch berechnet, wobei dieselbe auf Basis des dynamisch berechneten Wirkungsgrads den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers dynamisch beeinflusst.
Prüfstand nach Anspruch 2 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) auf Basis des dynamisch simulierten Ladezustands die elektrische Spannung des elektrischen Energiespeichers dynamisch beeinflusst.
Prüfstand nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) auf Basis der dynamisch beeinflussten elektrischen Spannung einen elektrischen Innenwiderstand des elektrischen Energiespeichers dynamisch beeinflusst, wobei der dynamisch beeinflusste, elektrische Innenwiderstand den dynamisch berechneten Wirkungsgrad des elektrischen Energiespeichers beeinflusst.
Prüfstand nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) auf Basis des dynamisch simulierten, elektrischen Innenwiderstands die Temperatur des elektrischen Energiespeichers dynamisch beeinflusst, wobei die dynamische Simulation der Temperatur des elektrischen Energiespeichers den Ladestrom oder Entladestrom berücksichtigt.
Prüfverfahren zur dynamischen Prüfung eines Prüflings auf einem Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei mit der an den Datenbus des zu prüfenden Prüflings (25) anschließbaren Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) zumindest der Ladezustand und die Temperatur und die Spannung eines elektrischen Energiespeichers dynamisch simuliert werden, wobei die Fahrzeugenergiesimulationseinrichtung (26) als Ersatzenergiespeicher für den zu prüfenden Prüfling (25) im motorischen Berieb der elektrischen Maschine (12) des Hybridantriebs als Spannungsquelle und im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine (12) des Hybridantriebs als Spannungssenke betrieben wird.