用于在试验台上调节驱动单元的冷却剂回路的冷却剂的温度的方法

用于在试验台上调节驱动单元的冷却剂回路的冷却剂的温度的方法

　　技术领域

　　本发明涉及一种用于在试验台上调节驱动单元的冷却剂回路的冷却剂的温度的方法以及一种相应的试验台，所述试验台具有用于冷却剂的预处理单元，其中，所述预处理单元与冷却剂回路的冷却剂进路以及与冷却剂回路的冷却剂返路相连接，并且利用所述预处理单元来调整在冷却剂进路中的冷却剂的进路温度。

　　背景技术

　　已知的是，为了开发或测试目的在试验台上运行内燃机。在此，内燃机可以单独地构建在试验台(马达试验台)上，或者与在其中应当使用内燃机的车辆的其他组件相组合地构建。对此的一个示例是动力传动系试验台，在所述动力传动系试验台上利用内燃机运行车辆的动力传动系(也作为混合动力传动系)或其中具有内燃机的部分。但是，电动马达也可以作为唯一的驱动单元单独地或者又结合到动力传动系中地运行试验台。具有驱动单元(内燃机、电动马达或者内燃机与电动马达的组合)的整车可以设置在辊式试验台上。在所述试验台上也总是设置一个或多个与驱动单元相连接的负载机器，以便使驱动单元能够在试验台上克服负载地运行。

　　现代内燃机通常是用冷却剂冷却的，其中，冷却剂循环通过内燃机和冷却装置。这同样也适用于电动马达作为车辆的驱动单元或驱动单元的部分的情形。在内燃机上也还可设置其他的冷却剂循回路(也具有不同的冷却剂)、例如增压空气冷却装置。为此，也可以设置多个冷却装置、例如对于增压空气冷却装置的附加的低温冷却装置。冷却剂的循环利用例如由内燃机驱动的冷却剂泵来进行。在实际的车辆中，冷却装置、亦或在多个冷却循环中的冷却装置，通过行驶风、亦即通过车辆在道路上的运动来冷却。在试验台上这当然是不可能的。

　　通常，驱动单元在试验台上也在没有冷却装置的情况下运行，由此需要在试验台上以其他方式实现驱动单元的冷却剂回路。当然，该问题也可能在在辊式试验台上的车辆中出现，在那里同样不存在行驶风。如果不通过在试验台上的鼓风机产生行驶风，则在这种应用中也需要在试验台上以其他方式实现驱动单元的冷却剂回路。

　　因此，在试验台上经常使用用于冷却剂回路的冷却剂的预处理系统，以便使冷却剂保持在确定的温度上。在此，通常调整冷却剂的恒定的温度，这对于多数应用是足够的。但是，对于在试验台上模拟车辆的实际行驶，这当然不是令人满意的，因为在实际车辆中在实际行驶在道路上的期间不会调整冷却剂的恒定的温度。在车辆中，冷却剂的温度由实际的行驶条件(例如车辆速度、行驶路线)和环境条件(例如环境温度)以及冷却剂泵和驱动单元运行状态的特性(例如转速、扭矩)和冷却装置的特性(例如冷却面积、空气动力学)得出。因此，由此得出的实际上的冷却功率是这些依赖关系的复杂函数并且无法简单地计算或模拟。因此，在试验台上模仿驱动单元的冷却系统的接近实际的状态是一项困难的任务。

　　例如，EP 2 573 538 A2描述了一种在试验台上用于内燃机的冷却水的预处理系统。所述预处理系统与内燃机的冷却剂回路相连接，以便对内燃机的冷却剂进行预处理。因此，所述预处理系统模仿在车辆中的冷却装置并且应该被这样调节，使得实现实际上的行驶特征。然而，在EP 2 573 538 A2中没有提到如上内容是如何实施的。

　　发明内容

　　因此，本发明的目的在于，提供一种用于在试验台上利用用于冷却剂的预处理单元来调节驱动单元的冷却剂回路的冷却剂的温度的方法，以及一种具有这样的预处理装置的试验台。

　　按照本发明，所述目的通过如下方式实现：由在冷却剂进路中的冷却剂的进路温度与在冷却剂返路中的冷却剂的返路温度之间的温度差来计算在冷却剂回路中的当前的实际冷却功率，并且利用调节器由在计算出的实际冷却功率与预定的理论冷却功率之间的偏差来计算用于预处理单元的调整参量，以便调整所述进路温度。这能实现非常简单地调节，所述调节直接根据能非常简单地检测的温度差来安排。同时，该方案也能实现非常精确地调节冷却功率，这又能实现，使在试验台上的情况接近于在利用具有内燃机和用于冷却冷却剂的冷却装置的车辆进行实际行驶的情况下的情况。

　　在一种有利的、易于实现的实施方式中，所述实际冷却功率利用公式计算，其中包括通过冷却剂回路的质量流和冷却剂的已知的比热容cp。与此一同考虑变化的质量流。由于冷却剂泵通常由内燃机驱动，所以冷却剂泵不提供恒定的质量流。但是，所述质量流当然决定性地影响冷却性能。由此，可以在试验台上实现较接近实际的试验运行。

　　如果由在计算出的实际冷却功率与预定的理论冷却功率之间的偏差首先确定待调整的温度差变化并且由此计算用于预处理单元的调整参量，则可以简化所述调节。在此，所述温度差变化可简单地按照公式计算。

　　如果由预定的冷却装置模型获得理论冷却功率，则在试验台上通过预处理单元可以较精确地模仿在车辆中的实际的冷却装置的实际性能。所述冷却装置模型例如可以由在风道中在冷却装置上的测量或者由流动技术和/或热力学的模拟获得。

　　附图说明

　　下面参考附图1和2更详细地阐述本发明的技术方案，所述附图示例性地、示意性地并且非限制性地示出本发明的有利的实施方案。

　　图中：

　　图1示出具有按照本发明的冷却剂的温度调节装置的试验台，和

　　图2示出确定对于温度调节装置的冷却回路的理论冷却功率的有

　　利的实施方案。

　　具体实施方式

　　在图1中示出了具有内燃机作为驱动单元2的典型的试验台1。但所述驱动单元2也可以是电动马达或者内燃机与电动马达的组合(混合动力)。在此，所述驱动单元2也可以是动力传动系的部件或动力传动系的一部分。所述驱动单元2通过试验台轴4与通常是电动马达的负载机器3连接成试验装置。为了在试验台1上利用驱动单元2实施所期望的试验运行，设置试验台自动化单元6，所述试验台自动化单元根据控制参量SD、SE按照试验运行的预定来调节驱动单元2和负载机器3。在试验运行期间，通常在测量技术上检测确定的测量值、典型地是驱动单元2或动力传动系的排放值或消耗值、功率值等，以便能够由此得出关于驱动单元2的一定的结论。

　　所述试验运行例如作为驱动单元2的转速和转矩的时间上的走向而存在。但是，也可以以已知的方式例如在试验台自动化单元6中利用具有驱动单元的虚拟车辆沿着虚拟的行驶路线进行对行驶的模拟，以便作为在每个时刻的试验运行获得用于控制驱动单元2和负载机器3所需的控制参量SD、SE。为了所述模拟，使用如下模型、例如车辆模型、轮胎模型、道路模型、驾驶员模型等，将所述模型进行集成，以便模拟虚拟的行驶。于是，由所述模拟在预定的时间步内确定所需的参量、例如驱动单元2的转速和转矩。这样的模拟和模拟模型是已知的并且可供使用的。

　　在试验台1上也可以利用测量传感器来检测所需的测量参量、例如驱动单元2和/或负载机器3的转速和/或试验台轴4的转矩，所述测量参量可以用于模拟和/或用于调节驱动单元2和/或负载机器3。例如通过以下方式调节驱动单元2，即，在所述调节的每个时间步内向驱动控制单元2传递加速踏板位置或者驱动单元2的其他合适的调整参量，所述调整参量例如由来自试验运行的预定的转矩要求导出。在所述调节的每个时间步内可以给所述负载机器3预定待调整的转速，所述转速由在试验台1上的戴诺调节器(Dynoregler)来调节。当然，在试验台1上对试验装置的其他调节也是可能且已知的。由于试验台1和在试验台1上调节和实施试验运行的方式与方法不是本发明的主题并且对于本发明也不重要，因此在此不对此进行详细探讨。

　　所述驱动单元2具有至少一个冷却剂回路7，所述冷却剂回路具有冷却剂进路9、冷却剂返路10和通常由驱动单元2自身驱动的冷却剂泵8。所述冷却剂泵8可以设置在冷却剂进路9中或冷却剂返路10中并且所述冷却剂循环通过驱动单元2、例如通过驱动单元2的冷却回路或者通过作为驱动单元2的内燃机的增压空气冷却装置。冷却剂在试验台1上被引导通过预处理单元5，在所述预处理单元中调整在冷却剂进路9中的冷却剂的进路温度Tin。在实际的车辆中，代替预处理单元5设置有用于冷却剂的冷却装置。在冷却剂返路10中的冷却剂的返路温度Tout通过运行驱动单元2得出。

　　在返路温度Tout与进路温度Tin之间的所述温度差ΔT＝Tout-Tin应该在试验台1上尽可能地接近在车辆中的实际情况，以便能够在试验台1上在试验装置上实施较接近实际的试验运行。

　　所述预处理单元5由在其中实施调节器R(通常是软件)的控制单元11(硬件和/或软件)来调节。调节所述预处理单元5的目的在于，在按照确定的预定值进行试验运行期间调整冷却剂回路对驱动单元2的冷却作用。为此，例如由试验台自动化单元6给控制单元11预定用于冷却的理论值SW、例如下面所描述的理论冷却功率Pcool_set。在实施试验运行期间或者在对模拟测试行驶进行模拟期间，用于冷却的理论值SW例如又作为用于试验运行的时间上的走向而存在，但也可以通过也以特征曲线族的形式的冷却模型存在。这样的特征曲线族例如可以在风道中测量，例如对于冷却功率的特征曲线族作为车辆速度和环境温度的函数。由这样的测量值也可以训练数学的冷却装置模型。所述冷却装置模型也可以由流动技术和/或热力学模拟获得。

　　为了调节所述预处理单元5将根据所使用的冷却功率Pcool来进行。所述冷却功率已知地由关系公式得出，其中包括温度差ΔT、通过冷却剂回路7的质量流和冷却剂的已知的比热容cp。但是，原则上用于计算冷却功率Pcool的其他方案也是可能的。所述质量流例如可以利用质量流传感器或体积流传感器直接测量、可以由冷却剂泵8提供或者由冷却剂泵8的测量参量、例如冷却剂泵8的转速导出。当然同样也可以以等效的方式使用体积流所述体积流通过冷却剂的已知的密度与质量流相关联。因此，为了在调整的返路温度Tout的情况下调整所期望的进路温度Tin，必须由预处理单元5施加所述冷却功率Pcool。

　　当前的冷却功率Pcool，act作为调节所述预处理单元5的实际值IW在计算单元12(硬件和/或软件)中、例如在控制单元11中、优选地按照上面的公式由测量出的实际参量、进路温度Tin、返路温度Tout和质量流来计算。给调节所述预处理单元5预定理论冷却功率Pcool，act作为理论值SW。所述调节器R由在理论冷却功率Pcool，set与实际冷却功率Pcool，act之间的差别，按照所实施的调节规则、例如PI或PID调节器，来由此计算用于预处理单元5的调整参量ST，所述调整参量在预处理单元5中通过所设置的执行器来调整，以便通过进路温度Tin的变化引起所期望的温度差变化ΔTD，并且因此引起冷却功率Pcool的变化。

　　在此也可以规定，由在理论冷却功率Pcool，set与实际冷却功率Pcool，act之间的差别，例如在调节器R中或在计算单元12中，首先按照公式来计算所需的温度差变化ΔTD，由此，所述调节器R于是确定调整参量ST，以便利用预处理单元5通过进路温度Tin的所需的变化来调整所期望的温度差变化ΔTD。

　　在冷却剂的返路温度Tout由运行驱动单元2得出之后，按照本发明的关于冷却功率Pcool的调节基本上相应于为了调整在冷却剂进路9中的进路温度Tin而对预处理单元5的预定。

　　计算哪个调整参量ST以便在预处理单元5中以所需的方式调整进路温度Tin当然与所述预处理单元5的实施方式相关。在如EP 2 573538A2中所描述的预处理单元5中，调整参量ST例如是换向阀的阀位置。所述调整参量也可以控制作为预处理单元5的换热器。此外，当然还存在其他可能性、如所述预处理单元5例如可以作为如在WO 2016/207153 A1中所描述的具有热电模块的调温单元来实施，这也可以取决于其他的调节参量。然而，预处理单元5的以及进而调整参量ST的具体实施方式也不是本发明的技术方案。在本发明的意义中，预处理单元5仅须适合用于通过预定调整参量ST来调整介质、具体为冷却剂的温度。

　　在图2中示出了本发明一种有利的实施方案。在试验台自动化单元6中，设置模拟单元20(硬件和/或软件)，在所述模拟单元20中实施模拟模型SM，以便模拟具有驱动单元2的车辆沿着虚拟路线的行驶。为了在试验台1上实施检测试验，在试验台1上由所述模拟获得用于负载机器3的控制参量SD、例如待调整的转速以及用于驱动单元2的控制参量SE、例如待调节的转矩或加速踏板位置。此外，在试验台自动化单元6中实现冷却装置模型21(作为硬件和/或软件)、例如作为特性曲线族。所述冷却装置模型21由确定的输入参量确定用于调节所述预处理单元5的理论值SW、例如冷却装置的理论冷却功率Pcool，set。在所示出的实施例中，所述冷却装置模型21由例如所模拟的车辆速度VV和环境温度Tamb(其可以由模拟得出或者预定)来确定在所模拟的车辆中的冷却装置的冷却功率Pcool。为此，用于所述冷却装置模型21的输入参量也可以由模拟单元20获得。