用于確定推進力矩的方法和裝置與流程

本發(fā)明涉及一種用于確定構建在試驗臺上的轉矩發(fā)生器的推進力矩的方法和裝置。

背景技術：

在用于機動車的試驗臺上、例如輥式試驗臺，或者用于機動車組件的試驗臺上，例如發(fā)動機試驗臺、動力傳動系試驗臺等等，使試驗件經(jīng)受試驗運行并且由此進行研發(fā)，或者就多個問題進行測試。為此，在試驗運行期間借助合適的測量傳感器檢測確定的測量參量，并且通常實時地對其進行評估。試驗運行在這里是指試驗件的狀態(tài)(例如以轉矩和/或轉速的形式)的時間過程，所述狀態(tài)在試驗臺上借助執(zhí)行器或控制元件來調(diào)節(jié)。此外，試驗件在試驗臺上通常同時被供應確定的介質(zhì)，例如水、空氣、燃料、潤滑劑等等，以及被供應信息，例如控制指令、所安裝的傳感器的測量值、經(jīng)仿真的測量值等等。試驗件在此與負載機相連(通常也被稱為測力機或者測功機)，負載機根據(jù)試驗運行給試驗件施加負載、例如正的或負的負載力矩，或者轉速或者一般而言一種負載狀態(tài)。試驗件根據(jù)試驗運行的給定克服負載或者說克服負載狀態(tài)運行。

試驗件一般而言是多個真實組件和多個虛擬組件的組合，其中，所述真實組件作為構件真實地構建在試驗臺上，而所述虛擬組件作為仿真模型實時地存在并且由此被仿真并且對所述真實組件進行補充。例如，在試驗臺上可以真實地構建內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機與測功機機械地連接。根據(jù)試驗運行來驅控內(nèi)燃機和負載機，例如通過調(diào)節(jié)內(nèi)燃機的節(jié)氣門以及通過給定負載機的理論力矩或理論轉速，這導致試驗件的一種狀態(tài)以及導致一種負載狀態(tài)。為了盡可能接近真實的試驗運行，或者出于其他的原因，試驗件的在試驗臺上缺少的組件，例如變速器、動力傳動系、輪胎、與試驗件的環(huán)境的互相作用(例如輪胎與公路的接觸)等等借助合適的仿真模型(“虛擬組件”)進行模擬。在所述不同的真實組件和虛擬組件之間的接口上可以交換不同的物理參量，例如轉速或轉矩。依據(jù)試驗件配置，針對用于試驗運行的試驗件的不同組件因此需要對于該試驗運行所必須提供的不同轉速和轉矩。

在試驗臺上通常從產(chǎn)生轉矩的轉矩發(fā)生器出發(fā)，以便由此驅動其他的組件或者改變它們的狀態(tài)(例如加速)。在機動車中，轉矩發(fā)生器是內(nèi)燃機，但例如也是電氣的起動發(fā)電機。在電動車領域中，轉矩發(fā)生器是電動機。在混合動力車輛的情況下，轉矩發(fā)生器也可以是內(nèi)燃機和電動機的組合，其中，所產(chǎn)生的轉矩可以是正的、負的或者也可以等于零。這種轉矩發(fā)生器產(chǎn)生一種稱為“內(nèi)部轉矩”的轉矩。

在內(nèi)燃機的情況下，所述內(nèi)部轉矩作為熱力學指示的力矩通過氣缸中的燃燒產(chǎn)生。通過燃燒出現(xiàn)對于內(nèi)燃機典型的周期性的轉矩波動。然而，所述內(nèi)部轉矩作為內(nèi)燃機的熱力學指示力矩不能直接測量，而是或者從其他的測量參量中估計出來，或者可以通過指示測量技術來確定。一種估計方法例如在s.jakubek等人的“desinnerendrehmomentsvonverbrennungsmotorendurchparameterbasiertekaimanfilterung(通過基于參數(shù)的卡爾曼濾波器估計內(nèi)燃機的內(nèi)部轉矩)”automatisierungstechnik(自動化技術)，57(2009)8，第395到402頁中得以描述，其中，在這里所述內(nèi)部轉矩等同于推進力矩。在指示測量技術中，已知內(nèi)燃機的熱力學特征參量(指示參量)、尤其是存在于內(nèi)燃機的氣缸中的內(nèi)壓在曲軸轉角上分辨地(或者等效地在時間上分辨地)被檢測，或者在一個周期或工作間隙上或者通過其他的機制被求取平均值。從指示參量中于是就可以借助已知的方法計算出內(nèi)燃機的、熱力學指示的內(nèi)部轉矩。在必要的情況下這也與曲軸轉角同步分辨地發(fā)生，或者在一個工作間隙上(在四沖程發(fā)動機中，例如兩次轉動)或者通過其他的濾波器或機制求取平均值或者以其他方式進行處理。這些指示參量一部分對于內(nèi)燃機的發(fā)動機控制器也是已知的，或者在發(fā)動機控制器中被確定，并且因此也可以從發(fā)動機控制器中讀取，并且被這樣提供，只要這根據(jù)需要能實時地實現(xiàn)。

在電動機的情況下，所述內(nèi)部轉矩是電指示力矩，所述電指示力矩作用于轉子和定子之間的氣隙中，即所謂的氣隙力矩。所述氣隙力矩例如可以如眾所周知的那樣例如從對電動機的電流和電壓的測量中計算出來。但是所述氣隙力矩也可以通過專門的、可在商業(yè)上得到的指示測量技術直接測得。同樣地，所述氣隙力矩也可以作為電動機的內(nèi)部轉矩從電動機控制器中讀取。

對于試驗運行，通常以傳統(tǒng)的方式也對真實組件的輸出軸上可測的軸力矩加以考慮。所述軸力矩可以在試驗臺上借助合適的測量傳感器以眾所周知的方式用測量技術檢測，或者從測功機的電轉矩和/或安裝在試驗臺上的、眾所周知的擺動支座的電轉矩中估計出來。除了轉矩以外，在試驗臺上按照標準也測量轉角。

但是，對于試驗運行，尤其是對于試驗件的虛擬組件的仿真，通常對推進力矩感興趣。所述推進力矩是轉矩發(fā)生器能夠實際施加用于驅動負載并且用于改變現(xiàn)有慣性的狀態(tài)(加速、制動)的轉矩。

但是，通常對于試驗件的真實組件(例如內(nèi)燃機的曲軸或者電動機的電機軸)的慣性除了內(nèi)部轉矩和軸力矩以外，還有其他的轉矩起作用，例如由確定的輔助設備(如冷卻水泵、空調(diào)壓縮機、油泵、起動電機/發(fā)電機，等等)施加的力矩、摩擦力矩、或者由于內(nèi)燃機的振動引起的損耗。因此，在試驗臺上可用測量技術檢測到的軸力矩通常不等于轉矩發(fā)生器的感興趣的推進力矩。這些其他的轉矩用測量技術即使能檢測，也不容易檢測到，從而從測得的軸力矩中通常也無法推算出高質(zhì)量的推進力矩，該高質(zhì)量的推進力矩可能用于仿真試驗件的虛擬組件。

此外這還在于，對于許多試驗件配置(真實組件和虛擬組件的組合)，軸力矩的測量信號嚴重受噪聲污染，例如當在轉矩發(fā)生器的輸出軸上真實地布置了旋轉阻尼器、如雙質(zhì)量飛輪時，或者出現(xiàn)離合器間隙時。同樣地，軸力矩的測量信號也通常在時間上和/或在測量范圍上不是足夠地分辨的。除此之外，軸力矩不在所有的試驗件配置下用測量技術檢測，從而軸力矩也無法一直提供。在這種情況下，例如可以提供并且使用測功機或彎梁的轉矩，其中，這種轉矩自身卻僅能接近軸力矩。

對于轉角的、角速度的和角加速度的測量信號可能產(chǎn)生類似的問題，它們在試驗臺上同樣無論是時間上或者在測量范圍上都不足夠分辨地存在，。

此外，在試驗臺上也通常具有如下問題，即，輔助設備沒有真實存在，或者不是所有的輔助設備都真實存在。因此，在試驗臺上用測量技術檢測到的轉矩(軸力矩、指示力矩等等)可能也不是真正感興趣的推進力矩，該推進力矩例如對于內(nèi)燃機作為車輛仿真環(huán)境中的虛擬車輛的部分組件的仿真而言可能是必須的。

基于以上實施方式也可以看出，用測量技術可檢測到的指示轉矩，不管是熱力學和/或電氣的，所述轉矩的總和被稱為“內(nèi)部轉矩”而不能被考慮為推進力矩。此外，部分地在試驗臺上也不總是所有的氣缸(例如在單氣缸試驗發(fā)動機中)都真實存在或者不是所有的氣缸都通過指示測量技術來指示，以檢測指示參量。

技術實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的任務是提供一種方法和一種裝置，利用所述方法和裝置，即使是利用了在試驗臺上可用的、部分質(zhì)量差的測量參量，也能夠以簡單的方式提供轉矩發(fā)生器的高質(zhì)量的推進轉矩。

該任務根據(jù)本發(fā)明通過以下方式得以解決，即，測量轉矩發(fā)生器的內(nèi)部轉矩，并且借助所述測得的內(nèi)部轉矩從具有測得的內(nèi)部轉矩、動態(tài)轉矩和在轉矩發(fā)生器的輸出軸上測得的軸力矩的運動方程中估計出修正力矩，并且從估計出的修正力矩和測得的內(nèi)部轉矩中計算出推進力矩。利用對轉矩發(fā)生器的內(nèi)部轉矩的測量得到高質(zhì)量的測量參量，所述高質(zhì)量的測量參量能實現(xiàn)在中間步驟中從軸力矩的(和/或可能擺動支架的轉矩和/或測功機的電轉矩)和/或轉角的質(zhì)量差的測量參量中估計出修正力矩，并且從中在第二個步驟中計算出尋求的推進力矩。通過這樣的估計可以減少質(zhì)量差的測量參量的影響，并且可以實現(xiàn)對修正力矩的好的估計，因為修正力矩或者與時間無關，或者僅非常緩慢地與時間有關，或者因為所述修正力矩的模型是在線構建的并且不斷地得到修正。這導致質(zhì)量好的推進力矩，其可以用在其他的組件中，尤其是用在試驗運行中或者虛擬組件中?！百|(zhì)量好”在這里尤其是意味著，計算出的推進力矩以時間上(角度上)并且數(shù)值上足夠高的分辨度存在，并且不被干擾性的干擾信號(如測量噪聲)疊加。

但此外這種實施方式能實現(xiàn)，通過修正力矩還得出對轉矩發(fā)生器的各種影響，這些影響的來源在試驗臺上并非真實存在。例如可以考慮如下的輔助設備，所述輔助設備自身作為轉矩作用于轉矩發(fā)生器的慣性，但是在試驗臺上并非真實存在。同樣地，由此也可以考慮轉矩發(fā)生器中的典型損耗，例如由摩擦引起的損耗。這也創(chuàng)建了如下的途徑，即對所述在試驗臺上真實構建的、具有不同于真實存在的摩擦損耗(例如通過另一種潤滑劑)的轉矩發(fā)生器進行考慮。

當對運動方程例如在確定的時間區(qū)間內(nèi)求取平均值，并且所述平均值被用作估計的修正力矩時，也就查明了軸力矩和/或轉角的測量信號的干擾，并且顯著減少干擾對修正力矩的估計的影響。

為了也對修正力矩與角速度的相關性進行建模，以有利的方式可規(guī)定，從基礎修正力矩和至少一個與角速度相關的項中構成所述修正力矩，其中，基礎修正力矩和參數(shù)從運動方程的至少兩次求取平均值中確定。由此可以提升對修正力矩的估計的準確度。

在此也有利的是，通過如下方式建立修正力矩的模型，即建立修正力矩例如關于角速度的特性曲線。所述模型可以以簡單的方式通過當前的測量也不斷地進行修正(或訓練)。利用這樣的模型可以繼續(xù)以簡單并且快速的方式，即使在不需要實時估計修正力矩的情況下也確定尋求的推進力矩。

在另一有利的設計方案中，所述修正力矩可以借助狀態(tài)觀測器來估計。通過這種狀態(tài)觀測器可以以簡單的方式對估計的某些影響加權，并且也可以考慮邊界條件和運動積分。

為此可以以有利的方式規(guī)定，運動方程以估計的轉角度或其時間的導數(shù)并且以估計的修正力矩寫出(anschreiben)，并且列出目標函數(shù)，從中可以從對目標函數(shù)的優(yōu)化中確定估計的修正力矩。這提供了對修正力矩的特別好的估計。這種方法可以簡單地實現(xiàn)，用迭代法從具有修正力矩的估計值的運動方程中計算出轉角的估計值，并且因此通過目標函數(shù)的優(yōu)化計算出修正力矩的新的估計值，其中，首先確定修正力矩的初始值，并且一直實施迭代，直到達到確定的終止標準。

為了在估計修正力矩時考慮作為基礎的測量參量的質(zhì)量，目標函數(shù)可以包含加權系數(shù)，所述加權系數(shù)借助卡爾曼濾波器計算得出。以這種方式能夠再進一步提高估計的質(zhì)量。

從借助狀態(tài)觀測器確定的修正力矩中也可以訓練出用于修正力矩的數(shù)學模型，例如以神經(jīng)元網(wǎng)絡的形式，該模型也可以借助對修正力矩的當前估計進行修正。利用這樣的模型可以繼續(xù)以簡單并且快速的方式即使在不需要估計修正力矩的情況下也能夠確定尋求的推進力矩。

根據(jù)本發(fā)明的方法特別有利地應用在試驗臺上的試驗件的試驗運行中，其中，試驗件包括所述作為真實組件的轉矩發(fā)生器，并且包括至少一個仿真的虛擬組件，其中，所述試驗件的虛擬組件對試驗件的真實組件進行補充，并且虛擬組件的仿真對計算出的推進力矩進行處理。由此能夠給試驗運行中的仿真提供推進力矩的、還有修正力矩的高質(zhì)量的參量，由此也能實現(xiàn)更準確的仿真。這也能實現(xiàn)設在后方的仿真單元的接口保持不變，而無論轉矩發(fā)生器的哪些部分組件在單個情況下是真實的，而哪些是虛擬的。

當轉矩發(fā)生器例如包括n氣缸內(nèi)燃機時，例如可以規(guī)定，所述n氣缸內(nèi)燃機的推進力矩從在所述內(nèi)燃機的至少一個氣缸上測得的內(nèi)部轉矩中計算得出。連接在后方的仿真單元在此始終感受到所述n氣缸內(nèi)燃機，盡管在試驗臺上沒有構建這樣的內(nèi)燃機。

所述任務此外通過開頭提及的裝置根據(jù)本發(fā)明以如下方式得以解決，即，在試驗臺上布置有指示測量系統(tǒng)，所述指示測量系統(tǒng)設置用于測量轉矩發(fā)生器的內(nèi)部轉矩，并且設有修正力矩計算單元和推進力矩計算單元，其中，所述修正力矩計算單元設置用于，借助測得的內(nèi)部轉矩從具有測得的內(nèi)部轉矩、動態(tài)轉矩和在轉矩發(fā)生器的輸出軸上測得的軸力矩的運動方程中估計出修正力矩，并且所述推進力矩計算單元設置用于，從估計出的修正力矩和測得的內(nèi)部轉矩中按照關系式計算出推進力矩。mv在這里稱為推進力矩，稱為估計出的修正力矩，并且mi是測得的內(nèi)部轉矩。

在本發(fā)明的一種變型方案中，所述轉矩發(fā)生器包括n氣缸內(nèi)燃機，并且在試驗臺上，在至少一個氣缸上布置了指示測量系統(tǒng)。

在另一變型方案中，所述轉矩發(fā)生器包括n氣缸內(nèi)燃機，并且在試驗臺上構建了該n氣缸內(nèi)燃機的至少一個氣缸。

附圖說明

以下參照附圖1至2詳盡闡述本發(fā)明，所述附圖示例性、示意性地且非局限性地示出了本發(fā)明的有利設計方案。

圖1示出了試驗臺上的一種典型的試驗件配置，以及

圖2示出了一種根據(jù)本發(fā)明的、用于確定推進力矩的布置。

具體實施方式

在圖1中示例性地示出了在試驗臺2上的一種試驗臺配置1。在試驗臺2上作為試驗件的真實組件真實地構建了一個具有真實內(nèi)燃機3和真實電動機4的混合動力傳動系?！罢鎸崱痹诖艘馕吨?，這些真實組件作為真實的硬件物理地存在。內(nèi)燃機3和電動機4在這里通過連接軸6與離合器7機械地相互連接。在混合動力傳動系的輸出軸8上作用有軸力矩mw。輸出軸8由轉矩發(fā)生器d施加推進力矩mv。負載機5(測功機)通過測功機軸9和離合器10機械地與輸出軸8連接。所述負載機5按照給定通過要實施的試驗運行產(chǎn)生負載力矩md，軸力矩mw也受該負載力矩的影響。

在試驗臺控制單元11中實現(xiàn)所述要實施的試驗運行。為此，在試驗臺控制單元11中實現(xiàn)仿真模型12(仿真模型也可以由許多單個的共同作用的子模型組成)，所述模型模擬試驗件的虛擬組件。虛擬組件在這里例如可以是變速器、差速器、離合器、虛擬內(nèi)燃機的慣性、電池、輪胎、車輛、車輛環(huán)境、車輛與環(huán)境的相互作用等等。真實組件和虛擬組件的組合得到所述試驗件。依據(jù)試驗運行當然可以采用各種各樣的試驗件配置(真實組件和虛擬組件)和試驗臺配置。例如，在真實構建的全輪驅動-動力傳動系的情況下，也可以設置四個負載機5，針對動力傳動系的每個側軸設置各一個負載機。然而在本發(fā)明中不涉及具體的試驗件配置和具體的試驗臺配置。

所述試驗臺控制單元11按照預給定的試驗運行也為試驗臺組件并且為試驗件確定調(diào)節(jié)量sn，利用調(diào)節(jié)量尤其是也驅控試驗臺2上的試驗件配置的真實組件和負載機5，正如在圖1中表明的那樣。所述試驗臺控制單元11為此也可以從試驗臺或從試驗件的真實組件中檢測不同的測量參量，例如內(nèi)燃機3的轉速nv、電動機4的轉速ne和負載機5的轉速nd、轉角以及作用在輸出軸8上的軸力矩mw，假如在此安裝了合適的轉矩傳感器，或者備選地還有負載力矩md或者由擺動支架確定的轉矩。

為了確定感興趣的推進力矩mv，不能從高質(zhì)量的、用測量技術檢測到的軸力矩mw出發(fā)，因為這種高品質(zhì)的測量值通常不存在，正如開頭已經(jīng)闡述過的。完全相反地應從存在軸力矩mw和/或轉角作為質(zhì)量差的測量信號出發(fā)，也就是說測量信號在時間上或數(shù)值上的分辨度差和/或嚴重受噪聲污染。因此，根據(jù)本發(fā)明，從轉矩發(fā)生器d的內(nèi)部轉矩mi出發(fā)(圖1中示出)。參照圖2對其進行詳盡闡述。

在圖2中，在試驗臺1上布置了n氣缸內(nèi)燃機3作為轉矩發(fā)生器d1。所述內(nèi)燃機3在所述例子中是四氣缸發(fā)動機。在每個氣缸z1...zn上布置一個指示測量系統(tǒng)ms1...msn。指示測量系統(tǒng)ms已知檢測內(nèi)燃機在氣缸z1..zn中的熱力學參量，例如尤其是內(nèi)壓在相應的氣缸z1...zn中作用的時間變化過程，或等效地內(nèi)壓關于曲軸轉角的變化過程，從中得出內(nèi)燃機3的內(nèi)部轉矩mit作為總轉矩。這樣檢測到的指示測量參量i1...in被轉發(fā)給試驗臺控制單元11。在此，指示測量參量i1...in已經(jīng)可以代表內(nèi)燃機3的內(nèi)部轉矩mit。備選地，所述內(nèi)部轉矩mit也可以由試驗臺控制單元11中的指示測量參量i1...in計算出。在另一備選方案中，內(nèi)燃機3的內(nèi)部轉矩mit也可以由發(fā)動機控制器ecu提供給試驗臺控制單元11，正如在圖2中表明的那樣，只要這能足夠快速且足夠準確地實現(xiàn)。

在電動機4作為轉矩發(fā)生器d2的情況下，所述指示測量參量i1...in例如可以包括電動機電流和電動機電壓，所述電動機電流和電動機電壓由指示測量系統(tǒng)ms檢測到并且于是可以換算成電動機4的內(nèi)部轉矩mie(氣隙力矩)。

如果存在多個相互連接的轉矩發(fā)生器d1、d2，例如在圖1中那樣，那么就將各個轉矩發(fā)生器d1、d2的各個內(nèi)部轉矩mit、mie符號正確地相加為內(nèi)部轉矩mi。所述轉矩發(fā)生器d的內(nèi)部轉矩mi一般而言由此得出：

其中

在試驗臺控制單元11中，因此各個轉矩發(fā)生器d1、d2的所有指示轉矩的總和作為試驗臺2上的轉矩發(fā)生器d的內(nèi)部轉矩mi實時已知。因此，接下來僅還提及綜合的轉矩發(fā)生器d，其可以由多個單個轉矩發(fā)生器d1、d2組成。

然而，還有其他的轉矩作用于轉矩發(fā)生器d的慣性，這些轉矩影響由轉矩發(fā)生器d從內(nèi)部轉矩mi可施加的推進力矩mv，并且將這些轉矩概括為修正力矩mcor。這些其他的轉矩典型地引起轉矩發(fā)生器d的推進力矩mv的減少。對此典型的有摩擦力矩mfric，摩擦力矩例如檢測內(nèi)燃機3中或電動機4中的摩擦效應。所述修正力矩mcor還可以增添其他作用于轉矩發(fā)生器d的慣性的轉矩。例如可以考慮由m個與曲軸或電機軸相連的輔助設備引起的轉矩mauxn。這種輔助設備例如可以是水泵、油泵、空調(diào)壓縮機、起動電機/發(fā)電機等等。修正轉矩mcor于是如下得出：

其中，所述轉矩當然代數(shù)地(從而符號正確地)相加。為了在確定推進力矩mv時能夠考慮到修正力矩mcor，在試驗臺控制單元11中設置修正力矩計算單元14，在其中計算出修正力矩mcor。

對于綜合的轉矩發(fā)生器d的推進力矩mv基于簡單的定義方程須適用mv＝mi+mcor，其中，轉矩是代數(shù)參量并且因此應符號正確地相加。

同樣地，必須考慮到以mdyn＝mv+mw(轉矩平衡)為形式的歐拉運動方程。所述動態(tài)轉矩mdyn在最簡單的情況下已知從中得出(包括內(nèi)燃機3在曲軸上作用的轉動慣量j或電動機4軸上的轉動慣量和角加速度)。所述轉動慣量也可能與轉角有關，正如典型地對于曲軸就是這種情況，也就是j同樣地，動態(tài)轉矩mdyn不僅可以考慮到綜合的角加速度而且還可以增加其他的動態(tài)力矩，尤其是增加形式的離心力矩，所述離心力矩典型地針對內(nèi)燃機3出現(xiàn)，因為轉動慣量j關于曲軸的轉動不是恒定的。于是所述動態(tài)轉矩mdyn可以得出：

同樣地，以這種方式可以借助動態(tài)轉矩mdyn例如考慮到，當內(nèi)燃機3和電動機4之間的離合器7打開或閉合時，轉動慣量發(fā)生變化。

因此，所述運動方程寫出而得出：

方括號里作為可選項存在如上所述的離心力矩。

轉角角速度或者角加速度可以用測量技術檢測到，或者可以從檢測到的轉速n(v,e)中推導出來。

從中可以利用對軸力矩mw的測量直接從運動方程中推導出尋求的推進力矩mv。但是問題在于：軸力矩mw的測量值通常非常差的質(zhì)量，所述測量值通常嚴重受噪聲污染并且在時間上和在數(shù)值上解析得很差。此外，角加速度也是一個嚴重受噪聲污染的參量，因為角加速度通常不是用測量技術直接獲得，而是由角速度通過時間微分獲得，或者由轉角通過兩次時間微分獲得。因此即使從中直接確定的推進力矩mv(例如針對仿真中的應用)同樣幾乎不可用，或者必須相應地進行處理(例如濾波)，但是這伴隨著信息損失。

為了應對所述問題，根據(jù)本發(fā)明通過如下方式不同地采取措施，即從已知的、高質(zhì)量的、并且通常此外還高頻分辨的、并且?guī)缀鯚o死區(qū)時間地提供的內(nèi)部轉矩mi和受噪聲污染的軸力矩mw和受噪聲污染的加速信號中首先確定對修正力矩mcor的高質(zhì)量的估計。于是從上面提及的對推進力矩的定義mv＝mi+mcor中可以確定高質(zhì)量的(不受噪聲污染并且高頻的)推進力矩mv。為此在試驗臺控制單元11中設置推進力矩計算單元13，其計算感興趣的推進力矩mv，并且提供給試驗臺1的其他組件、尤其是借助試驗件的虛擬組件的虛擬模型12進行仿真的組件。從測量中直接計算出的內(nèi)部轉矩mi因此提供附加的測量參量，所述附加的測量參量能實現(xiàn)確定兩個參量、即修正力矩mcor和推進力矩mv。

不言而喻，修正力矩計算單元14和推進力矩計算單元13可以設計成獨立的硬件，集成地在一個硬件中實施，或者也可以實施為試驗臺控制單元11中的軟件模塊。

對修正力矩mcor的確定根據(jù)本發(fā)明基于如下估計，所述估計基于高質(zhì)量的內(nèi)部力矩mi和軸力矩mw和/或轉角的質(zhì)量差的測量值。所述估計在此能以不同的方式實現(xiàn)，正如在接下來借助有利的設計方案示例性地實施的那樣。

從上面的運動方程中，修正力矩mcor可以從關系式mcor＝mdyn-mi-mw中計算出來。在這里，人們利用以下情況，即，修正力矩mcor通常在時間上只會非常緩慢地變化。因此修正力矩mcor可以在一定的時間段上被視為準靜態(tài)參量，即包括平均修正力矩作為對修正力矩的估計例如摩擦力矩mfric雖然與如溫度、空氣濕度、老化狀態(tài)等參數(shù)有關，然而這些參數(shù)在時間上變化得非常緩慢。輔助設備通常同樣引起與時間無關的轉矩mauxn。這能實現(xiàn)通過如下方式估計出所述修正力矩mcor，即求取在一段相對長的時間段內(nèi)(參照所追求的實時計算)的平均值。通過所述時間上的平均值同時查明軸轉矩mw和動態(tài)力矩mdyn(例如基于對轉角的受噪聲污染的測量)的不準確性，并且減少這種不準確性的影響。如果例如求取在四氣缸內(nèi)燃機的一個工作間隙上的平均值，得出運動方程：

從中可以估計出修正力矩作為平均修正力矩方括號中作為可選項可以是如上所述的離心力矩。在此例如只需估計一次平均修正力矩就足夠，并且然后對于下一個工作間隙或者接下來幾個工作間隙將其保留。備選地，為平均修正力矩也可以構建針對不同角速度的模型，該模型連續(xù)地被估計和被修正。同樣地，所述平均修正力矩也可以持續(xù)地以平滑移動平均值的形式被計算出來。作為工作間隙的代替，也可以求取在一段任意的其他周期(時間或角度)內(nèi)的平均值。

積分：

可以等同于在指示測量技術中也被稱為指示平均有效壓力(imep)的參量，所述參量通常由指示測量技術直接提供，或者存在于發(fā)動機控制器ecu中。

修正力矩mcor的模型通常與時間無關，或者僅僅非常緩慢地與時間有關。但是，修正力矩mcor可以為此與角速度有關，即即使在這種情況下也能夠以簡單的方式從運動方程中估計出修正力矩mcor，例如估計出的修正力矩被寫為基本修正力矩mcor,0和與角速度有關的項的和，即項mcor,0和參數(shù)k在時間上僅非常緩慢地變化。從運動方程中就再次得出：

從中可以計算出所述兩個參量mcor,0和參數(shù)k。為此可以或者改變積分限θ或者角速度其中，分別需要至少兩次變化，才能計算出所述兩個參量。

直接地看出，利用運動方程的上述求取平均值也可以估計出修正力矩的與角速度有關的特性曲線(模型)，所述特性曲線于是可以被考慮用于計算推進力矩mv。

以這種方式當然也可以通過如下方式考慮到修正力矩mcor的其他相關性，即為估計出的修正力矩拓展其他或者另外項。例如，作為上面線性關系的代替，也可以依據(jù)曲軸轉角和/或角速度或者甚至角加速度在線地為修正力矩mcor確定一個更加復雜的、尤其是非線性的模型，所述模型也可以在線不斷地被修正。

不言而喻地，從已知的參量mdyn、mi、mw中也可以依據(jù)曲軸轉角和/或角速度或轉速n訓練出用于修正力矩的估計的數(shù)學模型，例如以神經(jīng)元網(wǎng)絡的形式。也可以依據(jù)測得的參量確定估計出的修正力矩的物理模型的參數(shù)，例如利用已知的參數(shù)估計方法。

修正力矩的估計值可以同樣地根據(jù)本發(fā)明也借助狀態(tài)觀測器從已知的內(nèi)部轉矩mi中估計出。一般的實施方式還是基于已經(jīng)提及的運動方程，其形式為：

如果用“^”表示估計值，就可以用下面的方式寫出所述運動方程。

為此，現(xiàn)在將一個任意的目標函數(shù)z定義為一個估計出的轉角的(或其時間導數(shù)和)的和估計出的修正力矩的函數(shù)，該函數(shù)被最小化，z→min。

作為目標函數(shù)z示例性地使用了以下形式的積分

或如下行使的積分

其中，用“m”表示測得的參量，并且具有加權因子λm。

所述加權因子λm人為地確定，或者可以通過已知的數(shù)學方法確定。示例性地在這里提到了借助眾所周知的卡爾曼濾波器來確定這些加權因子λm，例如在s.jakubek等人的“desinnerendrehmomentsvonverbrennungs-motorendurchparameterbasiertekaimanfilterung(通過基于參數(shù)的卡爾曼濾波器估計內(nèi)燃機的內(nèi)部轉矩)”一文中，57(2009)8，第395到402頁中描述的那樣?？柭鼮V波器在這里的優(yōu)點是，由此在確定加權因子λm時把測量值的質(zhì)量考慮進去，這在根據(jù)本發(fā)明的應用中(其中可能存在嚴重受噪聲污染的、分辨較差的測量值)是特別有利的。

要明確指出的是，以上目標函數(shù)僅僅示例性地提及并且也可以同樣地使用任意的其他目標函數(shù)z。尤其是在目標函數(shù)z中也可以包含修正力矩的時間導數(shù)。

所尋求的修正力矩尋求的估計值于是通過最小化(優(yōu)化)目標函數(shù)z來確定。為此存在許多已知的方法，這些方法在這里無法全部提及。作為對此的例子在這里提到一種優(yōu)化問題的解析解，該解析解例如可以在線性的目標函數(shù)z的情況下推導出(黎卡提方程)。還可以使用迭代法，正如接下來描述的那樣。

為此，首先為所述修正力矩給定一個初始值。從運動方程中，在每個迭代步驟中計算出估計出的轉角或者其時間導數(shù)和這也可以以代數(shù)方式實現(xiàn)。利用估計出的轉角或者其時間導數(shù)和從對目標函數(shù)z(t)的優(yōu)化中計算出修正力矩的新的估計值，并且重復以上步驟，直達滿足用于優(yōu)化的給定終止標準。對修正力矩的估計在這里可以連續(xù)在線地在試驗運行期間實現(xiàn)。

但是由此也可以考慮的是，利用對修正力矩的估計訓練出用于修正力矩的模型，例如以神經(jīng)元網(wǎng)絡的形式。利用這種模型于是就可以依據(jù)確定的參量，例如角速度為試驗運行確定修正力矩所述模型在此當然也可以連續(xù)地利用實際測量值以及上述的方法進行更新。

就此而言也眾所周知的是，在優(yōu)化中可以限定目標函數(shù)的參量的邊界條件，其在優(yōu)化時被考慮。

利用根據(jù)上述其中一個方法確定的并且因此已知的修正力矩估計值于是可以從上面的平衡方程中以的形式確定轉矩發(fā)生器d的推進力矩mv。

這能實現(xiàn)為試驗運行、但也為其他的目的、尤其是為仿真模型12中的仿真目的提供所述推進力矩mv。這種計算對于試驗運行而言以給定的時間步長實現(xiàn)，例如每毫秒或者每一度轉角即實時地實現(xiàn)。由此每個希望的時間步長均提供所述推進力矩mv，例如為了在用于試驗件的虛擬組件的仿真模型12中進行處理。

除了推進力矩mv之外，也還可以對測得的軸力矩mw進行可信度測試。由對推進力矩mv和動態(tài)轉矩mdyn的了解可以從上面的運動方程中直接確定估計出/計算出的軸力矩以這種方式可以對軸力矩mw的測量進行可信度測試，例如辨識出試驗臺2上的斷軸(wellenbruch)。但由此也可以修正測得的(受噪聲污染的和/或不準確的)軸力矩mw，或者由計算出的估計的軸力矩取代。由此也可以為仿真模型12中的仿真或者為試驗臺2的其他組件提供質(zhì)量更好的軸力矩mw。

通過對修正力矩mcor的了解，實際上是對修正力矩的估計值的了解，還可以在試驗臺2上研究推進力矩mv的不同影響。尤其是由此可以研究不同的被考慮到修正力矩mcor中的轉矩的影響。

作為例子提出了一個確定的試驗運行，其中，內(nèi)燃機3借助試驗運行的預給定來運行并且同時測量廢氣排放?，F(xiàn)在例如可以研究，當使用另一種空調(diào)壓縮機(其作為試驗件的虛擬組件進行仿真)時，或者當使用另一種潤滑油(例如在確定修正力矩mcor時通過修正因子)時，廢氣排放是如何變化的。這些研究在此可以實施，而不必真實地存在相應的組件(在這里是空調(diào)壓縮機、或者潤滑油)。這些組件只需虛擬地存在，這表示在試驗件的研發(fā)中得到顯著簡化。尤其是還因為在進行首次試驗運行時通常還無法真實地提供所有由轉矩發(fā)生器d驅動的組件。

但利用根據(jù)本發(fā)明的實施方式也可以考慮其他的測試場景。當在仿真模型12中仿真了一個具有多氣缸內(nèi)燃機的虛擬整車時，于是在計算單元13和仿真模型12之間的接口上預期有多氣缸內(nèi)燃機的推進力矩mv。盡管試驗臺1上僅僅真實地構建了一個單氣缸內(nèi)燃機，但還是可以為此實現(xiàn)試驗運行。缺少的氣缸在計算單元13內(nèi)附加被仿真。這在最簡單的情況下通過將真實構建的氣缸的所有測量參量與相應的因子相乘得以實現(xiàn)，并且在需要時也與相應的相移和動態(tài)轉矩mdyn的修正量相乘(尤其是在內(nèi)燃機的情況下)。這尤其是在研發(fā)大型發(fā)動機時令人感興趣，例如氣缸數(shù)量高的船只發(fā)動機，由此使得在必須整個地構建所述大型發(fā)動機之前，可以進行在前的試驗運行。

當試驗臺2上并不是內(nèi)燃機3的所有氣缸都配有指示測量系統(tǒng)m時，可能也需要仿真缺少的氣缸。在這種情況下，可能會為此仿真那些沒有指示測量系統(tǒng)m的氣缸。因此，所述仿真模型12可能持續(xù)地獲得預期的多氣缸發(fā)動機(必要時包括所有的輔助設備)的推進力矩mv。

此外，這具有以下不可估量的優(yōu)點，即，在試驗臺2上例如使仿真模型12的組件的接口保持不變，而無論試驗件的哪些部分是真實的，哪些是虛擬存在的。

同樣地，根據(jù)本發(fā)明的方法可以擴展出其他運動自由度。在此，不是從一個運動自由度(這里是轉角)的運動方程出發(fā)，而是根據(jù)運動自由度的數(shù)量從一個方程組出發(fā)。例如當對具有一個非剛性的懸掛系統(tǒng)的轉矩發(fā)生器d建模時，這是令人感興趣的，正如例如在車輛中的內(nèi)燃機4的情況下那樣。起作用的力或力矩在此基于機械動力學也引起轉矩發(fā)生器d相對于車輛相應的運動。以這種方式獲得多維的運動方程，其在本發(fā)明的意義中視為上面所述的運動方程。原則性的、上面描述的、根據(jù)本發(fā)明的實施方式?jīng)]有因此有任何變化。