(57)【要約】  試験運転用の変速機のギヤ段を試乗運転の取得可能な別の複数の測定値ＭＷから簡単に評価するため、１つの自動車速度ｖと１つのエンジン回転数Ｎとの１つの時間シーケンスが、複数の測定値ＭＷとして使用され、自動車速度ｖとエンジン回転数Ｎとの間の線形関係を有する複数の領域Ｂｎが、１つのクラスタリングアルゴリズムによって、関連した複数の自動車速度ｖと複数のエンジン回転数Ｎとから成る複数のデータ点ＤＰから確認され、クラスタリングアルゴリズムが、複数のデータ点ＤＰを前記複数の領域Ｂｎに割り当て、それぞれギヤ段Ｇｎとして解釈される１つのクラスタ中心ＣＺｎをそれぞれの領域Ｂｎに対して算出し、複数のギヤ段Ｇｎの時間シーケンスを取得するため、領域Ｂｎのクラスタ中心ＣＺｎにリンクしたギヤ段ＤＰが、１つの領域Ｂｎの複数のデータ点ＤＰに割り当てられ、複数のギヤ段Ｇｎの当該確定された時間シーケンスが、試験運転の目標値ＳＷとして又は試験運転の別の目標値ＳＷを確定するために使用されることが提唱されている。
2021505864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の測定値（ＭＷ）として示される自動車（１）の試乗運転をシミュレートするためにテストベンチ（１０）上で試験を実行するための方法であって、１つの試験対象物とこの試験対象物に接続されている１つの負荷機械（１２）とが、前記テストベンチ（１０）に設けられていて、試験運転が、前記試験対象物と前記負荷機械（１２）とのための複数の目標値（ＳＷ）の時間シーケンスとして設けられる当該方法において、
１つの自動車速度（ｖ）と１つのエンジン回転数（Ｎ）との１つの時間シーケンスが、複数の測定値（ＭＷ）として使用され、
前記自動車速度（ｖ）と前記エンジン回転数（Ｎ）との間の線形関係を有する複数の領域（Ｂｎ）が、１つのクラスタリングアルゴリズムによって、関連した複数の自動車速度（ｖ）と複数のエンジン回転数（Ｎ）とから成る複数のデータ点（ＤＰ）から確認され、前記クラスタリングアルゴリズムが、前記複数のデータ点（ＤＰ）を前記複数の領域（Ｂｎ）に割り当て、それぞれギヤ段（Ｇｎ）として解釈される１つのクラスタ中心（ＣＺｎ）をそれぞれの領域（Ｂｎ）に対して算出すること、
複数のギヤ段（Ｇｎ）の時間シーケンスを取得するため、１つの領域（Ｂｎ）の前記クラスタ中心（ＣＺｎ）にリンクした前記ギヤ段（ＤＰ）が、この領域（Ｂｎ）の前記複数のデータ点（ＤＰ）に割り当てられること、及び
前記複数のギヤ段（Ｇｎ）の当該確定された時間シーケンスが、前記試験運転の目標値（ＳＷ）として又は前記試験運転の別の目標値（ＳＷ）を確定するために使用されることを特徴とする方法。
【請求項２】
複数のギヤ段（Ｇｎ）の時間シーケンスでは、１つのギヤ段シフト時点（ＧＳｉ）が、隣接した２つのギヤ段（Ｇｎ）間ごとに発生すること、及び
複数のギヤ段シフト時点（ＧＳｉ）のうちの前記ギヤ段シフト時点（ＧＳｉ）が、前記試験運転の目標値（ＳＷ）として又は前記試験運転の別の目標値（ＳＷ）を確定するために使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つのギヤ段シフト時点（ＧＳｉ）が、ギヤチェンジ用のクラッチシフト時点（ＫＳｉ）として使用されること、及び
前記少なくとも１つのクラッチシフト時点（ＫＳｉ）が、前記試験運転の目標値（ＳＷ）として又は前記試験運転の別の目標値（ＳＷ）を確定するために使用されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
複数の外れ値のデータ点（ＤＰ′）を確認するため、前記クラスタリングアルゴリズムを使用する前に、前記複数のデータ点（ＤＰ）が、統計学的な頻度分析によって分析されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記クラスタリングアルゴリズム用の前記複数の外れ値のデータ点（ＤＰ′）は、複数のデータ点（ＤＰ）の時間シーケンスから排除されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記自動車速度（ｖ）と前記エンジン回転数（Ｎ）との間の線形関係を有する１つの領域後の１つの外れ値のデータ点（ＤＰ′）の最初の発生時点（ｔＤＰ′（ｉ））が、１つの移行フェーズ（ｔＳ）の開始時点として使用され、この移行フェーズ（ｔＳ）の終了時点が、この移行フェーズ（ｔＳ）の開始時点後の予め設定されている期間後に確定されること、及び
１つの安定な走行フェーズ（ｔｋｏｎｓｔ）が、前記移行フェーズ（ｔＳ）の終了時点とその次の移行フェーズ（ｔＳ）の開始時点との間に確定されること、及び
１つの安定な走行フェーズ（ｔｋｏｎｓｔ）に割り当てられている複数のデータ点（ＤＰ）だけが、前記クラスタリングアルゴリズムのために使用されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
１つの移行フェーズ（ｔＳ）に割り当てられている複数のデータ点（ＤＰ）が、零に設定され、同様に前記クラスタリングアルゴリズムのために使用されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記自動車速度（ｖ）と前記エンジン回転数（Ｎ）との間の線形関係を有する１つの領域後の１つの外れ値のデータ点（ＤＰ′）の最初の発生時点（ｔＤＰ′（ｉ））が、１つの移行フェーズ（ｔＳ）の開始時点として使用されること、及び
この発生時点（ｔＤＰ′（ｉ））が、ギヤチェンジ用のギヤ段シフト時点（ＧＳｉ）及び／又はクラッチシフト時点（ＫＳｉ）として使用されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項９】
１つのアクセルペダル位置（α）の１つの時間推移が、別の測定値（ＭＷ）として使用され、アクセルペダルが操作されない少なくとも１つの時間範囲（ＺＮ）が、この時間推移中に解析されること、
時間的に連続する複数のギヤ段シフト時点（ＧＳｉ，ＧＳｉ＋１）が、この時間範囲（ＺＮ）内に解析されること、
前記複数のギヤ段（Ｇｎ）の時間シーケンスにおける遅い前記ギヤ段シフト時点（ＧＳｉ＋１）に割り当てられたギヤ段（Ｇｎ）が、時間的に早い前記ギヤ段シフト時点（ＧＳｉ）に対するギヤ段（Ｇｎ）として使用されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
複数の測定値（ＭＷ）として設けられている自動車（１）の試乗運転をシミュレートするために試験を実行するためのテストベンチであって、
１つの試験対象物とこの試験対象物に接続されている１つの負荷機械（１２）とが、前記テストベンチ（１０）に設けられていて、前記試験対象物と前記負荷機械（１２）との双方を、この試験対象物とこの負荷機械（１２）とに対して試験運転の複数の目標値（ＳＷ）を予め設定することによって制御するテストベンチ自動化装置（１３）が設けられている当該テストベンチにおいて、
１つの評価装置（４）が設けられていて、１つの自動車速度（ｖ）と１つのエンジン回転数（Ｎ）との間の線形関係を有する複数の領域（Ｂｎ）を、１つのクラスタリングアルゴリズムによって、関連した複数の前記自動車速度（ｖ）と複数の前記エンジン回転数（Ｎ）とから成る複数のデータ点（ＤＰ）から確認するため、前記評価装置（４）が、前記自動車速度（ｖ）と前記エンジン回転数（Ｎ）との１つの時間シーケンスを複数の測定値（ＭＷ）として使用し、前記評価装置（４）が、それぞれの領域（Ｂｎ）に対してギヤ段（Ｇｎ）として解釈された１つのクラスタ中心（ＣＺｎ）を算出し、複数のギヤ段（Ｇｎ）の１つの時間シーケンスを取得するため、この評価装置（４）が、それぞれのデータ点（ＤＰ）を１つの領域（Ｂｎ）とこの領域（Ｂｎ）にリンクしたギヤ段（Ｇｎ）とに割り当てること、及び
前記評価装置（４）が、前記複数のギヤ段（Ｇｎ）の当該確定された時間シーケンスを前記試験運転の目標値（ＳＷ）として又は前記試験運転の別の目標値（ＳＷ）を確定するために前記テストベンチ自動化装置（１３）に渡すことを特徴とするテストベンチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の測定値として示される自動車の試乗運転をシミュレートするためにテストベンチ上で試験を実行するための方法及び付随するテストベンチに関する。この場合、１つの試験対象物とこの試験対象物に接続されている１つの負荷機械とが、当該テストベンチに設けられていて、試験運転が、当該試験対象物と当該負荷機械とのための複数の目標値の時間シーケンスとして設けられる。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関エンジン、内燃機関エンジンを有するパワートレイン、及び内燃機関エンジンを有する自動車の開発において、内燃機関エンジンの排気挙動及び燃焼挙動の試験は、重要な役割を果たす。エンジンテストベンチ、パワートレインテストベンチ又はダイナモメータのようなテストベンチ上の排気挙動及び燃焼挙動の試験が、全ての開発段階において実行される。しかし、この試験に対する法律上の限界条件は、今日では非常に頻繁に改正される。例えば新欧州ドライビングサイクルのような、特に早期に標準化された走行サイクルは、この試験のために適用された一方で、今日では、実際の走行条件の下での試験がさらに要求される。このため、いわゆる実路走行排気（ＲＤＥ）が、当該排気挙動のために使用される。当該実路走行排気の場合、所定の走行サイクルが予め設定されるのではなくて、規定された特定の限界条件だけに適合するほぼ任意の走行区間が提供される。
【０００３】
それ故に、内燃機関エンジン、パワートレイン又は自動車をテストベンチ上で開発するためには、テストベッドでの試験をこのような実際の試験によって実行することも望ましい。
【０００４】
それ故に、一方では、例えばＧＰＳデータ、エンジン回転数、アクセルペダル位置、自動車速度等のような、実際の道路上での自動車による実際の試乗運転から、当該試乗運転の測定値を取得することが必要である。このとき、他方では、当該試乗運転にとって典型的なテストベンチ用の試験運転が、当該取得された測定値から作成されなければならない。このとき、例えば、当該内燃機関エンジンの排気挙動又は燃焼挙動を検出し評価するため、当該試験運転の全体又は一部が、当該テストベンチで実行され得る。これに対する例が、独国特許出願公開第１０２０１２０１８３５９号明細書又は国際公開第２０１５／１６６０６９号明細書から読み取られ得る。
【０００５】
内燃機関エンジンが、単独で（エンジンテストベンチ）又は他の構成要素（パワートレインテストベンチ、ダイナモメータ）と組み合わせて、テストベンチの仕様にしたがってこのテストベッドで運転される。試験を実行するため、当該テストベンチにある内燃機関エンジンが、負荷機械（ダイナモメータ）に直接又は間接に接続され、当該負荷機械及び当該内燃機関エンジンが、当該テストベンチの仕様にしたがって制御される。
【０００６】
当該負荷機械は、例えば、テストベンチ軸を介して内燃機関エンジンに直接に接続され得る。当該負荷機械は、例えば、パワートレインのハーフシャフトの駆動されるホイールハブを介して間接に接続され得る。この場合、通常は、負荷機械が、パワートレインテストベンチの駆動されるホイールハブの両側に接続される。当該負荷機械は、ダイナモメータ上でローラを稼働させる。自動車の車輪が、このローラ上で転動する。したがって、ダイナモメータ上でも、当該負荷機械は、（当該ローラを介して）当該内燃機関エンジンに間接に接続されている。この場合、一般に、当該内燃機関エンジン（又はパワートレイン）の回転数が、当該内燃機関エンジンのための負荷トルクを生成することによって、この回転数が、当該負荷機械によって調整される。一般に、エンジントルクが、当該内燃機関エンジンによって調整される。このため、運転者の要求又はトルクの要求が、通常はアクセルペダル位置によってエンジン制御装置に予め設定される。当該エンジン制御装置は、当該アクセルペダル位置をエンジン制御信号（噴射量、噴射時点、ＥＧＲ調整、点火時点等）に変換する。したがって、試験運転をテストベンチで実行できるようにするためには、エンジン回転数及びエンジントルクのような目標値、又は、例えばアクセルペダル位置、パワートレインの回転数等のような当該目標値に等価な変数が、試験として必要になる。これらの目標値、実際にはこれらの目標値の（時間離散推移としての）時間推移が、測定値として実際の試乗運転から生成される。理想的には、必要な目標値、例えばエンジン回転数が、当該試乗運転中に直接に測定される。しかし、当該試験運転のための他の目標値は、直接に測定され得ないか又は専ら非常に苦労してしか直接に測定され得ないので、他の方法で生成されなければならない。このための一例は、エンジントルク又は（特にマニュアル変速機の場合の）変速機の実際のギヤ段である。例えば国際公開第２０１５／１６６０６９号パンフレットに記載されているように、このような目標値は、他の測定値から導き出され得る。現実に近い試験運転のためには、特にギヤ段又はギヤシフトの時点が重要である。何故なら、排気値又は燃焼値は、当該ギヤ段又は当該ギヤシフトの時点によって影響されるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１２０１８３５９号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１５／１６６０６９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
それ故に、本発明の課題は、試験運転用の変速機のギヤ段が試乗運転の取得可能な他の測定値から簡単に評価され得る方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、１つの自動車速度と１つのエンジン回転数との１つの時間シーケンスが、複数の測定値として使用され、当該自動車速度と当該エンジン回転数との間の線形関係を有する複数の領域が、１つのクラスタリングアルゴリズムによって、関連した複数の自動車速度と複数のエンジン回転数とから成る複数のデータ点から確認され、当該クラスタリングアルゴリズムが、当該複数のデータ点を当該複数の領域に割り当て、それぞれギヤ段として解釈される１つのクラスタ中心をそれぞれの領域に対して算出すること、複数のギヤ段の時間シーケンスを取得するため、当該領域の当該クラスタ中心にリンクした当該ギヤ段が、１つの領域の当該複数のデータ点に割り当てられること、及び、当該複数のギヤ段の当該確定された時間シーケンスが、当該試験運転の目標値として又は当該試験運転の別の目標値を確定するために使用されることによって解決される。所定のギヤ段による走行フェーズとして解釈される、当該自動車速度と当該回転数との間の線形関係を有する複数の領域を確認するため、当該クラスタリングアルゴリズムの使用は、存在する測定値の自動式の処理を可能にする。これらの線形領域を確認することによって、１つのギヤ段が、それぞれの領域に割り当てられ得る。その結果、複数のギヤ段の時間シーケンスが得られる。当該時間シーケンスは、ギヤ段情報として試験運転のために使用され得る。
【００１０】
特に、複数のギヤ段の時間シーケンスでは、１つのギヤ段シフト時点が、隣接した２つのギヤ段間ごとに発生し、複数のギヤ段シフト時点のうちの当該ギヤ段シフト時点が、当該試験運転の目標値として又は当該試験運転の別の目標値を確定するために使用される。
【００１１】
簡単な構成では、少なくとも１つのギヤ段シフト時点が、ギヤチェンジ用のクラッチシフト時点として使用され得る。この場合、当該少なくとも１つのクラッチシフト時点が、当該試験運転の目標値として又は当該試験運転の別の目標値を確定するために使用され得る。
【００１２】
複数の外れ値のデータ点を確認するため、当該クラスタリングアルゴリズムを使用する前に、当該複数のデータ点が、統計学的な頻度分析によって分析される場合、当該クラスタリングアルゴリズムの結果が改善され得る。この場合、当該クラスタリングアルゴリズム用の当該複数の外れ値のデータ点は、複数のデータ点の時間シーケンスから排除され得る。このため、当該頻度分布内の分散範囲を予め設定することによって、１つのデータ点が外れ値のデータ点とみなされるか否か、又は、自動車速度とエンジン回転数との間の予測される線形関係の周りの複数のデータ点の変動が測定ノイズであるか否かが簡単に確定され得る。
【００１３】
好適な構成では、当該自動車速度と当該エンジン回転数との間の線形関係を有する１つの領域後の１つの外れ値のデータ点の最初の発生時点が、１つの移行フェーズの開始時点として使用され、この移行フェーズの終了時点が、この移行フェーズの開始時点後の予め設定されている期間後に確定され得る。この場合、１つの安定な走行フェーズが、当該移行フェーズの終了時点とその次の移行フェーズの開始時点との間に確定され、１つの安定な走行フェーズに割り当てられている複数のデータ点だけが、当該クラスタリングアルゴリズムのために使用される。このことも、当該クラスタリングアルゴリズムの結果の改善を可能にする。
【００１４】
好適な構成では、当該自動車速度と当該エンジン回転数との間の線形関係を有する１つの領域後の１つの外れ値のデータ点の最初の発生時点が、１つの移行フェーズの開始時点として使用され得て、この発生時点が、ギヤチェンジ用のギヤ段シフト時点及び／又はクラッチシフト時点として使用され得る。
【００１５】
１つのアクセルペダル位置の１つの時間推移が、別の測定値として使用され、アクセルペダルが操作されない少なくとも１つの時間範囲が、この時間推移中に解析され、時間的に連続する複数のギヤ段シフト時点が、この時間範囲内に解析され、当該複数のギヤ段の時間シーケンスにおける遅い当該ギヤ段シフト時点に割り当てられたギヤ段が、時間的に早い当該ギヤ段シフト時点に対するギヤ段として使用されるならば、さらなるデータエラーが修正され得る。したがって、現実的でないギヤチェンジが認識され修正され得る。その結果、試験運転が改善され現実に近付けられる。
【００１６】
以下に、本発明を、例示的に、概略的に且つ限定しないで本発明の好適な構成を示す図１〜９を参照して詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】走行区間に沿って複数の測定値を記録するための自動車による試乗運転を示す。
【図２】仮想走行区間に沿って試験運転用の目標値を生成するための仮想自動車による試乗運転のシミュレーションを示す。
【図３】複数の線形領域を自動車速度とエンジン回転数とから成る複数のデータ点で示す。
【図４】複数の線形領域を自動車速度とエンジン回転数とから成る複数のデータ点の複数の比で示す。
【図５】試験を実行するための複数のギヤ段の時間シーケンスを示す。
【図６】複数の外れ値のデータ点を確認するための頻度分布を示す。
【図７】アクセルペダル位置に基づいて複数のギヤ段の時間シーケンスを修正することを示す。
【図８】試験運転の時間軸を移行フェーズと安定な走行フェーズとに分割することを示す。
【図９】試験を実行するためのテストベンチを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に対する従来の基礎となるものは、予め設定されている走行区間２に沿った自動車１による試乗運転である（図１）。この場合、実際の自動車１が、ドライバによって道路（又は独立した試験場の区間）上で移動される。
【００１９】
測定値ＭＷが、当該試乗運転中に検出される。当該測定値ＭＷは、適切なセンサＳ、特に自動車１内に必ず存在するセンサによって検出され得る。このような自動車センサＳの測定値ＭＷは、例えばオン・ボード・ダイアグノーシス（ＯＢＤ）・インターフェースを介して直接に読み取られ得る。しかし、当然に、当該試乗運転用の自動車１は、別の測定値ＭＷ、例えば排ガス値（ＮＯｘ、ＨＣ（ＣＯ、ＣＯ２等））を検出するためにシリアル式の自動車センサを装備してもよい。
【００２０】
しかし、当然に、既に実行された試乗運転の測定値ＭＷ又は試乗運転を示す（例えば、試乗運転のシミュレーションから）別に得られた測定値ＭＷが、データバンク内に記憶されていて、このような既に記憶された測定値ＭＷが、本発明のために処理されることも考えられる。
【００２１】
したがって、測定値ＭＷは、走行区間２に沿った自動車１による試乗運転を示す。
【００２２】
しかし、本発明は、試乗運転中の自動車１の変速機のギヤ段Ｇｎが、測定値ＭＷとして直接に得られないか、又は試乗運転中に全く測定されないか若しくは検出されず、したがって測定値ＭＷとして存在しないことに基づく。しかしながら、時間シフト推移（ｚｅｉｔｌｉｃｈｅ  Ｓｃｈａｌｔｖｅｒｌａｕｆ）が、当該試乗運転に基づいて、内燃機関エンジン１１を有する試験対象物、例えば自動車又は自動車構成要素（内燃機関エンジン、パワートレイン）用のテストベンチ１０上で試験運転を実行するために必要になる。
【００２３】
変速機を有するパワートレインが、試験対象物としてテストベンチ１０に設置されている場合、シフト時間と選択されたギヤ段とが、当該変速機を制御するために必要になる。同じことが、ダイナモメータ上の試験対象物としての自動車の場合に成立する。双方の場合において、当該シフト時間と当該選択されたギヤ段とが、変速機制御装置に直接に予め設定され得るか、又は、テストベンチ１０にある変速機制御装置自体が、シミュレーションに置換され得る。当該構成は、特に自動変速機で使用される。代わりに、当該変速機を操作するシフトロボットが設けられてもよい。当該シフトロボットは、特にマニュアル変速機で使用される。
【００２４】
内燃機関エンジン１１だけが、試験対象物としてテストベンチ１０に設置されている場合、大抵は試験運転がシミュレートされる。この場合、仮想自動車が、仮想ドライバによって仮想走行区間に沿って移動される。当該仮想環境による自動車の移動は、シミュレーション装置５内で適切なシミュレーションモデルによってシミュレートされる。当然に、同様に、ギヤ段シフト時点ＧＳｉと選択されたギヤ段Ｇｎとが、当該シミュレーションのために必要になる。当該構成は、図２に概略的に示されている。この場合、当該シミュレートされた走行区間２は、試乗運転の走行区間に相当し、例えばＧＰＳデータ、上り坂、下り坂、勾配、カーブ半径、交差点、交通標識等として描写される。テストベンチ１０上で試験運転を実行するための目標値ＳＷが、当該シミュレーションによって生成される。当該ギヤ段シフト時点と当該選択されたギヤ段とが、当該自動車１の移動をシミュレートするために必要になる。
【００２５】
道路状況（高度、上り坂、カーブ半径、路面等）が、試乗運転をシミュレートするために道路モデルＭＳによって示される。ドライバモデルＭＦが、ドライバの特性（シフト挙動、走行挙動等）を示し、自動車モデルＭＶが、自動車の動特性を示す。このため、当然に、さらの別の又はその他のシミュレーションモデルが、実装され、例えばタイヤモデルのようなシミュレーションモデル内に組み込まれてもよい。このようなシミュレーションでは、例えば交通標識、信号、その他の道路利用者、道路交通等が考慮されてもよい。このために必要なシミュレーションモデルＭ及びシミュレーション装置５は、公知であり且つ入手可能であるので、ここではこれに関してより詳しく説明する必要はない。
【００２６】
したがって、ギヤ段シフト時点ＧＳｉとこのときに選択されたギヤ段Ｇｎとに関する情報は、テストベンチ１０上の試験対象物によって試験を現実通りに実行するためには重要な情報であることは明らかである。さらに、ギヤ段シフト時点ＧＳｉに正確に一致させる必要のないクラッチシフト時点も重要であり得る。
【００２７】
（例えば、ｍ／ｓを単位とする）自動車速度ｖと（例えば、ｍｉｎ−１を単位とする）エンジン回転数Ｎとの間の線形関係が、選択されたギヤ段Ｇｎと繋げられているクラッチとによって推測され得る。本発明に関しては、エンジン回転数Ｎは、内燃機関エンジン１１によって駆動されるパワートレインの等価回転数を意味する。このとき、自動車速度ｖとエンジン回転数Ｎとに対する複数の測定値ＭＷ（対応するそれぞれの自動車速度ｖ／エンジン回転数Ｎの対に対するデータ点ＤＰ）が、試乗運転の全体に対して特性図に記入され得る。その結果、図３に示されているように、（当該試乗運転中に切り換えられたギヤ段の数に相当する）複数の線形領域Ｂｎが記入される。これは、当然に、少なくとも自動車速度ｖとエンジン回転数Ｎとが、測定値ＭＷとして存在しなければならないことも意味する。当該試乗運転の時間推移（ｚｅｉｔｌｉｃｈｅｎ  Ｖｅｒｌａｕｆ）から分かるように、時間軸上の時点（又は変位軸上の等価変位）が、図３のそれぞれのデータ点ＤＰに割り当てられ得る。同様に、自動車速度ｖとエンジン回転数Ｎとの間の比ｖ／Ｎが、ギヤ段の切り換えを確認するために使用され得る。図４には、当該試乗運転の時間ｔに対する（又は同様に、変位区間に対する）比ｖ／Ｎが記入されている。当然に、それぞれのｖ／Ｎが、１つのデータ点ＤＰに相当する。この場合、ギヤ段の認識に対しては、特に（エンジンの停止に相当する）Ｎ＝０のときの時間は除外される。しかし、いずれにしても、このような時間は、試験のためのギヤ段の認識にとっては重要でない。当然に、ｖ＝０のときの時間（すなわち、自動車が停止している、例えば赤信号の前で待機している時間）は、当該ギヤ段の認識にとって重要である。
【００２８】
両図では、所定のギヤ段Ｇｎにおける自動車速度ｖとエンジン回転数Ｎとの間の予測される線形関係が認識される。図３では、複数の排気領域Ｂｎ，ｎ≧１として認識され、図４では、比ｖ／Ｎの複数の一定領域Ｂｎ，ｎ≧１として認識される。この場合、数ｎは、試乗運転中に使用されたギヤ段Ｇｎの数に相当し、通常は自動車１の取り得る全てのギヤ段に相当する。
【００２９】
当然に、人が、これらの図を適切に判断し、ギヤ段Ｇｎ及びギヤ段シフト時点ＧＳｉを割り当ててもよい。しかし、当然に、当該方法は、自動的に実行され、測定される自動車速度ｖ及びエンジン回転数Ｎ（データ点ＤＰ）を試乗運転から受け取ってもよい。本発明によれば、複数のデータ点ＤＰをいわゆるクラスタに割り当てることができるクラスタリングアルゴリズムが、これらのデータ点ＤＰに使用される。したがって、クラスタの数ｍは、当該試乗運転中に現れるギヤ段Ｇｎの数に少なくとも相当する。多くの場合、割り当て不可能な複数のデータ点ＤＰが収集される少なくとも１つの別のクラスタがさらに使用される。既知のクラスタリングアルゴリズムは、例えば、様々な方式で知られているｋ平均アルゴリズムである。クラスタリングアルゴリズムが、それぞれのクラスタ（ここでは、領域Ｂｎ）に対して１つのクラスタ中心ＣＺｎを算出し、それぞれのデータ点ＤＰが、１つのクラスタ中心ＣＺｎ、すなわち所定の１つのクラスタに割り当てられている。簡単に言うと、１つのクラスタ中心ＣＺｎは、１つのクラスタの全てのデータ点ＤＰに対するこのクラスタの（所定の距離寸法、例えばユークリッド距離にしたがう）距離が最小であるこのクラスタ内の１つの点である。したがって、一般に、クラスタリングアルゴリズムは、反復最適化法である。算出されたクラスタ中心ＣＺｎは、ギヤ段Ｇｎとして解釈され、そのクラスタ中心に割り当てられたそれぞれのデータ点ＤＰが、このギヤ段Ｇｎに割り当てられる。したがって、それぞれのデータ点ＤＰに対して、自動車が、このデータ点ＤＰでどのギヤ段Ｇｎにあったかが確認され得る。したがって、図５に示されているように、異なる複数のギヤ段Ｇｎと、これらのギヤ段の間に存在するｉ≧１のギヤチェンジ、すなわちギヤ段シフト時点とによる時間軸（又は等価変位軸）が、これらのデータ点ＤＰに対して作成され得る。
【００３０】
クラスタリングアルゴリズムの結果の品質が、所定の品質基準によって試験され得ることも公知である。このため、例えば、Ｄｕｎｎインデックス又はＤａｖｉｅｓ−Ｂｏｕｌｄｉｎインデックスが、品質基準として存在する。このため、当該クラスタリングアルゴリズムは、当該データに対して連続して複数回実行され得て、最良の品質基準を達成するクラスタリングが使用され得る。
【００３１】
例えば、比ｖ／Ｎの領域Ｂｎが、クラスタリングアルゴリズムによってクラスタリングされる。したがって、それぞれのデータ点ＤＰが、比ｖ／Ｎの一定の領域ＢＮの範囲内に位置する１つのクラスタ中心ＣＺｎに割り当てられる。当該結果は、図５に示されている。この図５では、ギヤ段Ｇｎとして解釈される割り当てられたクラスタ中心ＣＺｎが、それぞれのデータ点ＤＰに対して記入され、所定の複数のギヤ段Ｇｎが繋がれていて、これらのギヤ段Ｇｎの間に、ギヤ段シフト時点ＧＳｉが発生する時間範囲が認識される。この情報は、試験運転用のギヤ段情報として直接に使用され得る。
【００３２】
ギヤ段Ｇｎの数ｎ、すなわち予測すべきクラスタの最小数が、クラスタリングアルゴリズムに通知されるならば、当該クラスタリングアルゴリズムは支援され得る。当該試乗運転の自動車は既知であるので、当該支援は、多くの場合に可能である。しかし、基本的には、クラスタリングアルゴリズムが、クラスタ自体の数を確認することもできる。
【００３３】
例えばクラッチの切り離し、（ギヤが繋がれていない）空ふかしフェーズ、ギヤチェンジ等のような、測定される試乗運転中の状況に起因して、測定誤差にも起因して、図３及び４にしめされているように、予測すべき線形関係の近くに存在するデータ点ＤＰ′も発生する。例えば、ギヤチェンジ中に、自動車速度ｖ及び／又はエンジン回転数Ｎが、予測される線形関係から大きく外れ得ることは通常である。
【００３４】
例えば、比ｖ／Ｎのほぼ一定の複数の領域Ｂｎ、すなわちほぼ一定のｖ／Ｎが部分的に存在することが、特に図４から分かる。測定ノイズも、これらの領域Ｂｎ内の変動によって認識される。しかし、線形領域Ｂｎから大きく外れ、ギヤ段シフト時点ＧＳｉの範囲内で発生する複数の著しい外れ値、すなわち複数のデータ点ＤＰ′も認識される。このようなデータ点ＤＰ′は、測定誤差に起因するのではなくて、ギヤチェンジ時、特にクラッチの操作時の効果に起因する。
【００３５】
一方では、これらの外れ値のデータ点ＤＰ′が、クラスタリング前に認識され、これらのデータ点ＤＰ′が排除されることによって、すなわちクラスタリングされないことによって、本発明の方法が改良され得る。他方では、認識されたこれらのデータ点ＤＰ′又は時間軸上の割り当てられた時点は、ギヤ段シフト時点ＧＳｉ及び／又はクラッチシフト時点ＫＳｉを確定するために使用され得る。代わりに、当然に、クラッチシフト時点ＫＳｉは、ギヤ段シフト時点ＧＳｉに対する特定の関係において確定されてもよく、例えば、ギヤ段シフト時点ＧＳｉの前後の特定の時間が確定されてもよい。
【００３６】
これらの外れ値のデータ点ＤＰ′は、例えば公知の統計学的な頻度分析によって取得されてもよい。当該データ点ＤＰ′の取得を図４の比ｖ／Ｎによる例を用いて説明する。個々のデータ点ＤＰ、すなわちここでは比ｖ／Ｎの発生の頻度Ｈが算出される。その結果、図６に例示されているように、統計学的な頻度分布ＨＶが作成される。この場合、ギヤ段Ｇｎの数に相当する数の頻度分布ＨＶが得られる。このため、多くの場合、これらのデータの所定の範囲が、複数の頻度グループＨｘにグループ分けされる。したがって、頻度分布ＨＶは、期待値ＨＥ（最大頻度Ｈ）を中心とした頻度Ｈの分散範囲として得られる。期待値ＨＥを中心とした許容分散範囲ＳＢが確定又は予め設定される。このとき、データ点に割り当てられた頻度が分散範囲ＳＢの外側に存在するデータ点ＤＰ′は、外れ値とみなされる。当該統計では、多くの場合、四分位範囲Ｑ７５−Ｑ２５、すなわち当該頻度分布の５０％を含む範囲が使用される。このとき、分散範囲ＳＢは、例えば当該四分位範囲のｘ倍、例えば当該四分位範囲の１．５倍として規定され得る。
【００３７】
当然に、外れ値のデータ点ＤＰ′は、別の方法で認識されてもよい。例えば、データ点ＤＰが、その前のデータ点ＤＰ又はその前の複数のデータ点ＤＰの平均値に対してどのくらい変化しているかが検査され得る。当該変化が、予め設定されている閾値を超えるならば、データ点ＤＰが、外れ値として認識され得る。
【００３８】
したがって、大きな外れ値のデータ点ＤＰ′が簡単に認識され得る。
【００３９】
ほぼ一定のｖ／Ｎを有する１つのフェーズ後の外れ値のデータ点ＤＰ′の最初の発生が、ギヤ段シフト時点ＧＳｉとして使用され得る。（クラッチが切り離されている）クラッチシフト時点ＫＳｉも、ギヤ段シフト時点ＧＳｉに関係付けられ得る、例えば同じ時点又は同じ時点の前の特定の時間に関係付けられ得る。（クラッチが繋がれる）後続するクラッチシフト時点ＫＳｉは、当該クラッチの切り離し後の特定の時間に確定され得る。クラッチを切り離す時間及び／又はクラッチを繋げる時間は、試験用の運転者のタイプにも依存し得る。自動車１のアクセルペダル位置αに対する測定値ＭＷがさらに考慮されるならば、ギヤ段Ｇｎとギヤ段シフト時点ＧＳｉと場合によってはクラッチシフト時点ＫＳｉとの算出の結果がさらに改善され得る。このステップでは、当該アクセルペダルは、ギヤチェン中に操作されないか又は離されることが分かる。したがって、時間範囲ＺＮが、アクセルペダル位置αの時間推移中に解析される。当該時間範囲ＺＮ内では、当該アクセルペダルは操作されていなく、例えば、アクセルペダル位置は、α＝０である（又は窓にほぼ零を予め設定することによってほぼ零である）。ギヤ段シフト時点ＧＳｉが、このような時間範囲Ｚｎ内で見つけ出されると、図７に基づいて説明するように、ギヤ段Ｇｎが、当該ギヤ段シフト時点ＧＳｉで解析される。常にただ１つのギヤチェンジ（シフトアップ又はシフトダウン）が、１つの時間範囲ＺＮ内で実行されることが分かる。したがって、１つの時間範囲ＺＮ内では、１つのギヤ段シフト時点ＧＳｉだけが見つけ出されることになる。しかし、時間的に連続する複数のギヤ段シフト時点ＧＳｉ，ＧＳｉ＋１が見つけ出されると（図７の上）、データエラーがあることが分かる。時間的に遅いギヤ段シフト時点ＧＳｉ＋１に対するギヤ段Ｇｎが、正確なギヤ段Ｇｎとみなされ、時間的にその前に存在するギヤ段シフト時点ＧＳｉに対するギヤ段Ｇｎが、当該ギヤ段シフト時点ＧＳｉ＋１に対するギヤ段Ｇｎに修正されることによって（図７の下）、このデータエラーは修正され得る。
【００４０】
自動車速度ｖとエンジン回転数Ｎとアクセルペダル位置αとの測定値ＭＷからギヤ段Ｇｎを認識するための、比ｖ／Ｎの例による本発明の方法の可能な具体的な実施の形態は、以下のように実行される。
【００４１】
まず、比ｖ／Ｎ（ｊ）、すなわち時間軸ｔ上の離散時間ｔｊによるｖ／Ｎ（ｊ）＝ｖ（ｔｊ）／Ｎ（ｔｊ）が、試乗運転の存在する全てのｊ個のデータ点ＤＰｊに対して算出される。このステップに対しては、特に、Ｎ（ｔｊ）＝０を有するデータ点ＤＰｊは既に除外されてある。こうして算出されたデータ点ＤＰｊの時間シーケンスが、時間ｔにしたがって微分可能な関数Ｆ、例えばスプライン補間、例えば三次スプラインによって近似される。次のステップとして、関数Ｆの局所最大値Ｆｍａｘｋが算定される。このため、例えば、関数Ｆが、時間ｔにしたがって微分され得て、１つの局所最大値が、点として規定され得る。この点に関しては、隣接したそれぞれの点に対するこの点の微分値の両減算値が、反対の符号を有する。すなわち、例えば符号関数ｓｇｎによれば、当該両減算値の差は、
【００４２】
【数１】
2021505864.tif 000003
である。
【００４３】
当然に、局所最大値が、別の方法で、例えば、関数Ｆの二回微分によって確認されてもよい。次いで、複数の外れ値のデータ点ＤＰ′を確認するため、こうして算出されたｋ個の局所最大値Ｆｍａｘｋは、統計学的な頻度分析によって分析される。上記のように、外れ値のデータ点ＤＰ′は、ギヤチェンジの操作に起因する。このとき、図８に基づいて説明するように、外れ値のデータ点ＤＰ′は詳しく解析される。
【００４４】
既に説明したように、ギヤチェンジは、比ｖ／Ｎが最初に激しく変動する結果、外れ値のデータ点ＤＰ′が生成され、その後に比ｖ／Ｎがほぼ一定である期間が続くことを特徴とする。まず、１つの外れ値のデータ点ＤＰ′の最初の発生時点ｔＤＰ′（ｉ）が解析される。一定の比ｖ／Ｎの期間が、この外れ値のデータ点ＤＰ′に続く。この最初の発生時点ｔＤＰ′（ｉ）は、ギヤチェンジの開始時点として、すなわちギヤ段シフト時点ＧＳｉとして解釈される。同時に、この時点は、クラッチシフト時点ＫＳｉ（すなわち、クラッチの引き離し時点）として解釈されてもよい。しかし、クラッチシフト時点ＫＳｉは、ギヤ段シフト時点ＧＳｉの前の予め設定されている時点として確定されてもよい。複数のデータ点が線形領域Ｂｎ、すなわち例えばほぼ一定のｖ／Ｎに移行する期間が、１つの外れ値のデータ点ＤＰ′の第１発生時点ｔＤＰ′（ｉ）に続く。移行時間ｔＳ、例えば３秒が確定され、外れ値のデータ点ＤＰ′と後続する移行時間ｔＳとの間に存在する当該複数のデータ点ＤＰが、ギヤチェンジに続く移行フェーズに割り当てられる。１つの外れ値のデータ点ＤＰ′の次の発生時点ｔＤＰ′（ｉ＋１）までの当該後続する複数のデータ点ＤＰが、繋がれたギヤ段Ｇｎによる安定な走行フェーズｔｋｏｎｓｔに割り当てられる。当該割り当ては、試乗運転の時間軸ｔの全体に対して実行される。したがって、当該試乗運転の時間軸ｔは、当該ギヤチェンジ（１つの外れ値のデータ点ＤＰ′のそれぞれ最初の発生時点＋移行フェーズｔＳ）のフェーズと、これらのギヤチェンジのフェーズ間に存在する安定な走行フェーズｔｋｏｎｓｔとに分割される。このとき、クラスタ中心ＣＺｎ、すなわちギヤ段Ｇｎを算出するため、安定な走行フェーズｔｋｏｎｓｔに割り当てられている全てのデータ点ＤＰが、クラスタリングアルゴリズムに渡される。全ての別のデータ点ＤＰが、当該クラスタリングのために零に設定され得て、当該クラスタリングアルゴリズムにも渡され得る。したがって、当該クラスタリングアルゴリズムは、ｎ＋１個のクラスタを確定する。上記のように、当該クラスタリングは、複数回実行され得て、最良の結果が、所定の品質基準によって選択され得る。
【００４５】
移行フェーズｔＳ中の複数のデータ点ＤＰの中心も確定され得て、付随する時点が、ギヤ段シフト時点ＧＳｉとして使用され得る。この場合、１つの外れ値のデータ点ＤＰ′の
付随する最初の発生時点が、クラッチシフト時点ＫＳｉとして使用されてもよい。
【００４６】
移行フェーズｔＳの終了時点又はクラッチを切り離した後の確定された期間が、クラッチを繋げる時点として使用され得る。この期間は、運転者のタイプにも依存し得る。
【００４７】
引き続き、ギヤ段の修正が、クラスタリングの結果にしたがって、図７に基づいて説明されているように、アクセルペダル位置αによってさらに実行されてもよい。
【００４８】
上記の発明は、主に図４を参照して比ｖ／Ｎに基づいて説明されたが、当該発明は、図３による関係に基づいて実施されるときも同様に実施され得る。
【００４９】
テストベンチ１０上には（図９）、ここでは、エンジンテストベンチ、例えば内燃機関エンジン１１が、試験対象物として、例えばテストベンチ軸１４を介して負荷機械１２に接続されている。テストベンチ自動化装置１３が、制御すべき変数に対する所定の目標値ＳＷとしての試験の基準値にしたがって内燃機関エンジン１１と負荷機械１２との双方を制御する。一般に、当該試験にしたがって予め設定されている回転数Ｎの時間推移が、負荷機械１２によって制御され、当該試験にしたがって予め設定されているトルクＴの時間推移が、内燃機関エンジン１１によって制御される。テストベンチ自動化装置１３は、予め設定されている目標値ＳＷから制御変数ＳＴを確定する。内燃機関エンジン１１及び負荷機械１２は、当該制御変数ＳＴによって制御される。負荷機械１２の場合、制御変数ＳＴＢは、例えば回転数である。内燃機関エンジン１１のエンジン回転数Ｎが、当該制御変数ＳＴＢによって制御される。このため、適切な回転数制御器ＲＮが、テストベンチ自動化装置１３内に実装されてもよい。当該回転数制御器ＲＮは、例えば負荷機械１２にある回転数センサ１５によって検出される回転数Ｎｉｓｔの実際値を含んでもよい。内燃機関エンジン１１は、エンジン制御装置ＥＣＵに渡される適切な制御変数ＳＴＶ、例えばアクセルペダル位置α又はエンジントルクＴに基づいて制御される。このため、トルク制御器ＲＴが、テストベンチ自動化装置１３内に実装されてもよい。当該トルク制御器ＲＴは、例えばテストベンチ軸１４にあるトルクセンサ１６によって測定され得るか又は測定される別の変数から（監視装置によって）評価されてもよいトルクＴｉｓｔの実際値と、予め設定されている目標値ＳＷとからアクセルペダル位置αを確定する。当該アクセルペダル位置αは、内燃機関エンジン１１を制御するためにエンジン制御装置ＥＣＵに渡される。当然に、テストベンチ１０の別の構成も考えられる。
【００５０】
目標値ＳＷ、例えばエンジン回転数Ｎ及びトルクＴは、評価装置４内で測定値ＭＷから導き出され得る。この場合、取得不可能な測定値が、別の測定値ＭＷから導き出されてもよい。
【００５１】
当該取得不可能な測定値の一例は、多くの場合に実際の試乗運転中に測定され得ない内燃機関エンジン１１のトルクＴである。このとき、当該トルクは、例えば既知の特性図（例えば、回転数、アクセルペダル位置、トルク用の特性図）から取り出され得るか、又はモデル若しくは物理的な関係から算出されてもよい。例えば当該トルクは、道路の勾配と自動車の重量と抵抗係数（転がり抵抗、空気抵抗）と自動車の動特性（速度、加速度）とから算出され得る。エンジン出力が、当該自動車の速度と自動車の抵抗力（道路の勾配、転がり抵抗、空気抵抗等）とから算出され得る。このとき、当該トルクは、当該回転数を用いて当該エンジン出力から算出され得る。直接に測定されない変数を算定するための多くの可能性があることは明らかである。
【００５２】
評価装置４内では、ギヤ段情報が、ギヤ段Ｇｎの時間シーケンス及びギヤ段Ｇｎ同士の間に存在するギヤ段シフト時点ＧＳｉとして、場合によってはクラッチシフト時点ＫＳｉとして上記のように確定されてもよい。例えば、上記のように仮想自動車を用いて走行をシミュレーションすることによって、試験運転用の目標値ＳＷを確認するため、このギヤ段情報は、評価装置４内で使用され得る。しかし、テストベンチ１０にある試験対象物を制御するため、当該ギヤ段情報は、目標値ＳＷとしてテストベンチ自動化装置１３に渡されてもよい。例えば、内燃機関エンジン１１と変速機とを有するパワートレインが、試験対象物として設置されてもよい。この場合、テストベンチ自動化装置１３は、試験運転中に当該ギヤ段情報によって当該変速機、場合によってはクラッチを操作する。
【００５３】
評価装置４は、ハードウェア及び／又はソフトウェアとしてテストベンチ自動化装置１３内に実装されてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１      自動車
２      走行区間
４      評価装置
５      シミュレーション装置
１０    テストベンチ
１１    内燃機関エンジン
１２    負荷機械
１３    テストベンチ自動化装置
１４    テストベンチ軸
１５    回転数センサ
１６    トルクセンサ
Ｓ      センサ
Ｂｎ    線形領域
ｖ      自動車速度
Ｎ      エンジン回転数
ＭＷ    測定値
ＤＰ    データ点
ＤＰ′  データ点
Ｇ      ギヤ段
ＧＳｉ  ギヤ段シフト時点
ＫＳｉ  クラッチシフト時点
ＣＺｎ  クラスタ中心
Ｈ      頻度
ＨＶ    頻度分布
ＨＥ    期待値
ＳＢ    許容分散範囲
ＺＮ    時間範囲
α      アクセルペダル位置
ＳＷ    目標値
Ｔ      トルク、エンジントルク
ＳＴ    制御変数
ＲＮ    回転数制御器
ＲＴ    トルク制御器
ＥＣＵ  エンジン制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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