[0001] 本发明涉及用于利用能倾斜的整车实施试验性运行的车辆试验台以及方法。

[0002] 为了测试驾驶员辅助系统、例如防抱死系统、自动速度仪、气囊系统、车道辅助系统、稳定化系统等，并且也为了测试做好行驶准备的整车的自主功能，可能的是，在具有全面的道路和交通模型的虚拟环境中对车辆运动进行仿真。为此将安装在车辆中的传感器（超声传感器、相机、雷达、GPS跟踪器、激光雷达等）以及在车辆中集成的通信设备或通信协议（不仅车对车（Car‑to‑Car，C2C）、而且基础设施对车（Infrastructure‑to‑Car，I2C）亦或车对外界（Vehicle‑to‑Everything，V2x））连接到仿真平台上并且对其进行模拟或者说仿真。

[0003] 附加地值得期望的是，在与真实行驶试验相同的能量状态下运行整车。借此能够将安全关键的行驶操纵在可复现的条件下、包括人的交互在内结合到仿真中。整个整车或其一部分、例如传动系和/或转向系统在车辆试验台上作为真实的硬件构建和运行。在此，在车辆试验台上借助合适的执行器将在仿真中计算的力、力矩等外加到整车上，从而在车辆试验台上本身位置固定地布置的整车经历与在仿真中的虚拟整车相同的行驶状态。因此，为此必须在车辆试验台上将力和/或力矩施加到整车、尤其是施加到转向系统和传动系上。

[0004] 在能倾斜的整车、如摩托车、轻便摩托车亦或小型摩托车和电动自行车中，驾驶员在行驶操纵期间的行为对能倾斜的整车的行驶特性有大的影响。但这例如也可以是在整车的其他变型中是这样的情况，所述其他变型具有多于两个车轮，例如在边车机器的情况下或在如Piaggio MP3系列类型的轻便摩托车的情况下的三轮变型。因此，本发明以术语“能倾斜的整车”包括所有两轮的、三轮的车辆或也许也包括更多轮的车辆，所述车辆在行驶操纵中基本上进入倾斜中。可以通过驾驶员的重量偏移与此对应地控制所述车辆。

[0005] 在整个行驶期间，例如驾驶员的体态和重量对在车架和转向系统上的重量分布有影响。与能倾斜的整车和驾驶员相关地，按照速度和道路表面特征在此会出现颤动、摆动或车把冲击。在能倾斜的整车的转向中、尤其是在弯道中，驾驶员的转向技术起决定性的作用。可以粗略地在倾斜（Schräglage）、挤压（Drücken）和悬挂（Hängen）的转向技术之间区分。在倾斜的情况下，摩托车（作为用于能倾斜的整车的示例）朝弯道的方向倾转并且驾驶员一起运动到相对于转向系统的轴线的相同位置中。在挤压的情况下，摩托车相对于驾驶员进一步倾斜，因此驾驶员相对于转向系统的轴线处于较直立的位置中。在悬挂的情况下与挤压的情况相反，即，驾驶员在相对于转向系统的轴线看的较倾斜的位置中靠近道路表面。

[0006] 不同的转向技术对作用于能倾斜的整车的横向力有影响和因此对在行驶期间的稳定性有影响。因此，可以仅在观察驾驶员相对于整车的位置的情况下在车辆试验台上进行接近现实的仿真。

[0007] WO 2018/046609 A1描述了一种车辆试验台，具有在车辆试验台上的不同的执行器，以用于滚动和传动系试验台和用于在整车中的横向力。没有公开驾驶员的行为对在整车中的横向力的作用。

[0008] WO 2018/170523 A1公开了一种用于摩托车的改善的车辆试验台，但其中仅公开了用于传动系试验的执行器，但不能够实现可能的横向力的测量。

[0009] EP 2915155 B1描述了一种用于娱乐目的的摩托车仿真系统，其中，车轮被支承在滚子上，并且机械的支撑装置能够实现摩托车的倾斜。

[0010] 用于练习目的和娱乐目的的行驶仿真在现有技术中充分已知。然而，不能利用这样的仿真系统来进行开发，因为缺少许多需要的仪器、测量传感机构和功率执行机构。

[0029] 图1示出车辆试验台1连同能倾斜的整车5。能倾斜的整车5可以是摩托车、轻型摩托车亦或小型摩托车亦或自行车（例如电动自行车）并且通常具有两个车轮。但也可设想包括多于两个车轮的能倾斜的整车5，所述整车在行驶期间能够被置于倾斜中并且因此基本上如具有两个车轮的能倾斜的整车5那样表现。车辆试验台1可以被设计用于能倾斜的整车5的任何驱动形式。因此不仅可以在一个车辆试验台上测试具有内燃机、电动机或其他驱动方式的能倾斜的整车5。可以理解的是，车辆试验台1按照能倾斜的整车5的设计具有所需要的分析机构和传感机构，以便在试验性运行期间实施所有需要的测量、例如功率测量、消耗测量、排气测量或机动性测量。

[0030] 能倾斜的整车5具有转向系统7，该转向系统众所周知地可以具有转向装置71和前轮70。转向系统7具有能倾斜的整车5的转向装置71的常见部件，这些部件对于本领域技术人员充分已知。典型地，前轮70布置成能够相对于能倾斜的整车5的框架例如通过至少一个车把管转向。前轮70本身可以通过叉与转向装置71连接。

[0031] 在车辆试验台1上此外设置转向力模块2，能倾斜的整车5的转向系统7可以与转向力模块2连接。转向力模块2具有至少一个适合的执行器，利用该执行器可以将力应用到转向系统7上。转向力模块2例如可以具有可以布置在车辆试验台1上的基体以及相对于基体可运动的执行器元件，该执行器元件作用于转向系统7。转向力模块2能够优选以合适的方式定位在车辆试验台1上，从而不同大小的各种不同的能倾斜的整车5能够固定在转向力模块2上。在对转向力模块2定位之后，转向力模块2的基体可以位置固定地锁定在车辆试验台1上。但当然转向力模块2的基体也可以固定地、亦即不能运动地布置在车辆试验台1上。

[0032] 前轮70可以本身固定在转向力模块2上，例如固定在可运动的执行器元件上，或转向装置71可以在没有前轮70的情况下固定在转向力模块2、尤其是可运动的执行器元件上。例如为此转向力模块2可以与能倾斜的整车5的转向装置71的叉连接。也可以在转向力模块
2上或中布置功率电子装置，以便以合适的方式为转向力模块2提供电功率。也可以规定，将功率电子装置布置在例如用于整个车辆试验台1的单独的单元中。

[0033] 此外，按照本发明在车辆试验台1上设置转向角检测单元20。转向角检测单元20在试验性运行期间检测转向系统7的转向角αM。转向角αM在此可理解为如下角度，在该角度中，转向装置71、尤其是前轮70相对于能倾斜的整车5偏转。转向角αM例如可以对应于旋转角，转向装置71在车把管中旋转所述旋转角。这例如可以通过光学的、机械的或电的方法实现。按照转向系统7在转向力模块2上的固定形式，例如可以检测在前轮70上和/或在转向系统7的转向装置71上的转向角αM。转向角检测单元20可以作为单独的单元设置，亦或集成在转向力模块2中。转向角αM优选在0‑45°的范围中围绕转向轴、例如能倾斜的整车5的车把管旋转。

[0034] 按照本发明也在车辆试验台1上设置探测单元4。探测单元4监控驾驶员区域3，驾驶员8在试验性运行期间处于该驾驶员区域中，以便检测驾驶员8在能倾斜的整车上和/或相对于能倾斜的整车5的位置αL。按照行驶操纵，可以仅关注驾驶员在能倾斜的整车5上的位置αL，例如在直的无弯道的行驶中。在弯道中，驾驶员相对于能倾斜的整车5的位置αL也可以是重要的，例如在弯道中的悬挂或挤压的情况下。探测单元4至少检测驾驶员相对于能倾斜的整车的位置αL。但优选整个能倾斜的整车5也处于驾驶员区域3中。

[0035] 例如，驾驶员8的位置αL可以与能倾斜的整车5的类型有关。例如，驾驶员8的位置αL在越野摩托车中通常比在道路摩托车中较直立。在正常运行中，驾驶员8的位置αL也可以与风、道路状况和地区状况或驾驶员疲劳状态有关。此外，驾驶员8在转向期间的位置αL与情况特定地应用的转向技术（如倾斜、挤压或悬挂）有关。例如，在能倾斜的整车5在道路交通中的正常运行中使用倾斜和挤压，而在竞技运动中在赛车路段上应用悬挂。驾驶员8的位置αL也可以对转向角αM有作用。通常转向角αM越小，则驾驶员8的倾斜越大。因此，驾驶员的转向角αM和位置αL通常是相关的。

[0036] 探测单元4将驾驶员8的位置αL传输给在车辆试验台1上设置的仿真单元6并且转向角检测单元20将转向角αM同样传输给仿真单元6。该传输例如可以通过数据线进行，但当然也可以无线地、例如通过W‑Lan、蓝牙等进行数据通信。仿真单元6可以是基于微处理器的硬件（例如计算机）、也具有微处理器的集成电路、如现场可编程门阵列（FPGA）或专用集成电路（ASIC）亦或是模拟开关电路或模拟计算机。也可设想混合形式。仿真单元6也可以是（未示出的）试验台控制单元的一部分，通过该试验台控制单元可以控制车辆试验台1的主要功能。

[0037] 在仿真单元6中实现仿真模型9，仿真模型9使用驾驶员8的所检测的位置αL和所检测的转向角αM。有利地，可以由此确定驾驶员8对能倾斜的整车5的转向系统7的转向力QL。转向力QL可以与驾驶员8的转向技术有关，但也与驾驶员身材、亦即身高和重量以及与驾驶员在能倾斜的整车5上的就坐位置有关。但也可以在仿真模型9中确定任何其他的力，驾驶员8将该力施加到能倾斜的整车5上。亦即，借此转向力QL可以沿一定的方向取向，并且以矢量或作用力矩的形式给出。当然，转向力QL附加地可以与要测试的能倾斜的整车5有关。例如，基于驾驶员8的重心和位置，在越野摩托车中作用到转向系统7上的转向力QL当然不同于例如在道路摩托车中作用到转向系统上的转向力。也可能的是，仅相对于能倾斜的整车5的竖轴z考察转向力QL，如在图1中示例性地示出的那样。因此可以规定，仅考察转向力QL沿定义的空间方向的分量。

[0038] 在一种有利的实施形式中，使用多主体模型作为仿真模型9。多主体模型在此可以包含车辆模型91和驾驶员模型92。但也可设想，车辆模型91或驾驶员模型92包含在多主体模型中。车辆模型91可以详细地计算所有作用于能倾斜的整车5的不同构件的力和/或力矩。例如可以在车辆模型91中包含用于整车5的框架和/或驱动装置和/或轮胎和/或转向装置的模型。此外也可以包含环境模型93（图3），该环境模型例如结合进一步在下面描述的试验性运行单元60相互作用并且对环境条件进行仿真，并且例如可以计算和/或仿真地形、如道路条件、交通负荷和天气条件。例如可以设置风力机，该风力机在试验性运行期间对行车风进行仿真。因此能够接近现实地仿真驾驶员8和能倾斜的整车5之间的交互。

[0039] 这也是有利的，因为因此在车辆模型91中能够计算在试验性运行期间例如通过驾驶员8的加载而作用于框架和/或轮胎和/或转向系统7的力和力矩，并且因此能够评估在不同仿真行驶操纵中能倾斜的整车5的稳定性。因此能够对危险状况进行模拟并且借此测试辅助和安全系统的作用。

[0040] 仿真单元6也可以借助仿真模型9由转向力QL计算作用于整车5的侧向力。可以考虑该侧向力以用于考察能倾斜的整车5的稳定性。如果例如侧向力过高，则能倾斜的整车5在试验性运行中、例如在试验性的危险状况中打滑离开，亦或在仿真模型9中可能出现颤动、摆动或车把冲击。但也可以考察在能倾斜的整车5上的材料失效。有利地，不仅计算到转向力系统7上的转向力QL，而且也计算到能倾斜的整车5的其他部件、例如后轮73或框架上的转向力。因此能够在车辆试验台上构建危险情况，而不会对于驾驶员产生危险。

[0041] 按照本发明，仿真单元6确定至少一个转向反力QA并且将该转向反力传输到转向力模块2上，并且转向力模块2将转向反力QA应用到能倾斜的整车5的转向系统7上。转向反力QA在此是如下力，该力反作用于由驾驶员8产生的转向力QL。转向反力QA因此基本上是作用于转向系统7的回位力，该回位力尝试将转向系统7转移到稳定位置中。转向反力QA例如可以与整车5的车辆参量、例如所使用的轮胎以及环境参量、例如行车道的地面有关。车辆参量和环境参量在此可以在仿真模型9中确定并且优选是可改变的，尤其是在车辆模型91和环境模型中是可改变的。这是有利的，因为驾驶员由此在试验性运行中能够察觉作用于转向系统7的转向反力QA并且能够对应地适配其驾驶行为，例如进一步进入（感觉到的）倾斜中，或减少倾斜。这是有利的，因为由此能够在对于驾驶员不存在危险的情况下模拟危险状况。例如可以利用转向反力QA，以便将车把冲击应用在转向力系统7上。但有利地也可以在仿真模型6中在转向反力QA的计算中利用侧向力。因此能够计算出非常准确地作用的转向反力QA，并且借此能够在车辆试验台1上模拟在实际中作用的力。

[0042] 在一种有利的实施形式中，能倾斜的整车5的竖轴z可以在整个试验性运行期间处于相同的试验性位置中。因此，能倾斜的整车5在试验性运行中实施转向操纵期间不能运动到倾斜位置中，而是竖轴z保持在相同的位置中，例如垂直于车辆试验台1的基面定向。因此，转向反力QA用于在试验性运行期间对在能倾斜的整车5倾斜时作用于转向系统7的用于驾驶员的回位力进行仿真。

[0043] 图2示出按照本发明的车辆试验台1的一种有利的实施形式。车辆试验台1除了转向力模块2之外也可以具有加载单元10。加载单元10设置用于对能倾斜的整车5进行驱动和/或加载，例如以便将转矩D施加到能倾斜的整车5的驱动轴上。加载单元10例如可以具有一个或多个滚子，能倾斜的整车5的后轮73布置在滚子上，如在图2中示出的那样。但也可设想，加载单元10能直接通过合适的连接轴与发动机的驱动轴、变速器的传动轴或能倾斜的整车5的链的链轮连接。

[0044] 加载单元10可以附加于转向力模块2也安装在前轮70上，或不仅安装在前轮70上，而且安装在后轮73上。也可设想，转向力模块2和加载单元10共同安装在一个单元中。也可以在车辆试验台1中设置多个加载单元10。当能倾斜的整车5具有全轮驱动装置并且因此两个车轮70、73能够被同时加载时，这可以是有利的。通过加载单元10或在加载单元10中的对应传感器，也能够记录在试验性运行中能倾斜的整车5的发动机的负载状态。

[0045] 被驱动的车轮70、73的车轮转速例如也可以用于对在未被驱动的、尤其是静止的车轮70、73上的车轮转速进行仿真。为此例如可以在车辆试验台上设置转速信号单元22，例如作为加载单元10的一部分，或也可以使用固定于车辆的转速传感器的转速信号。当通过加载单元10仅对一个车轮、例如后轮73加载，而至少另一个车轮、例如前轮70静止时，这是有利的。在对被驱动的车轮、例如后轮73加载时，静止的车轮、例如前轮70的固定于车辆的车轮转速传感器不输出信号并且辅助系统、如防抱死系统（ABS）可以显示故障或甚至进入故障状态。因此，通过对应的电子装置切合实际地模拟车轮转速信号（仿真）是有利的，因为借此能够避免故障或故障状态。

[0046] 此外，在整车5的制动设备上可以设置用于测量制动压力p的制动压力测量单元23。有利地，为了测量制动压力p，制动压力测量单元23借助T形件装配在制动软管上。在通过加载单元10对仅一个车轮、例如后轮73加载时，在前轮70上例如仅例如在制动软管中的制动压力p的压力信号可以可供使用。借助制动压力测量单元23可以检测制动压力p并且将其输送给仿真单元6。仿真单元6可以由此在车辆试验台1上的试验性运行期间确定在未被驱动的车轮、例如前轮70上的虚拟制动力矩。由此在能倾斜的整车5中在仿真中能够实现制动力矩在前桥和后桥上的切合实际的分布。

[0047] 因此能够通过借助制动压力测量单元23对制动压力9的测量来识别危险状况并且避免驾驶员的危险。这样的危险状况可以在运行中例如通过车轮的卡住和与此关联的甩出或打滑离开而存在。此外，由此能够在不同的制动压力p下分析防抱死系统（ABS）的作用和特性。

[0048] 此外可以存在试验性运行单元60，该试验性运行单元已存储了一定数量的参考操纵并且在车辆试验台1上在试验性运行中预定这些参考操纵。试验性运行单元60例如可以又集成在（未示出的）上级的试验台控制单元中。参考操纵例如可以是来自测试车辆的真实测试行驶的所记录的真实数据。这些真实数据可以通过多个在测试车辆中的传感器记录并且随后作为参考操纵保存在试验性运行单元60中。用于参考操纵的示例可以是在直线行驶、静态的/不稳定的弯道行驶、回旋行驶、回避操纵、蛇形行驶等中的制动。试验性运行单元60可以与环境模型93连接，该环境模型使用所存储的参考操纵，以便在车辆试验台上对交通、地形、天气条件、交通参与者等进行仿真，如在图3中示出的那样。参考操纵然后可以预定给驾驶员8，并且驾驶员8驶过所述参考操纵。然后可以比较真实数据和来自借助参考操纵的试验性运行的数据。试验性运行单元60可以有利地以两种不同的方式运行：

[0049] 在开环运行中，可以在车辆试验台1中预定基于时间的所记录的参考操纵并且将其针对驾驶员8对应地通过可视化单元81、82（如进一步在下面讨论的那样）可视化，从而驾驶员8能够尽可能精确地跟随基于时间的所记录的参考操纵驾驶。借此例如驾驶员8能够在车辆试验台1上这样适应其驾驶风格，使得其尽可能良好地对应于在真实实验中的驾驶风格或直接将在试验台上的信号的质量与真实实验比较。

[0050] 在闭环运行中，试验性运行单元60可以预定测试场景作为参考操纵，例如跟随行驶并且随后超过另一个交通参与者或与另一个车辆或行人的相遇。在能倾斜的整车5上的驾驶员8在试验性运行期间与虚拟的交通参与者通过对应的行驶操纵交互并且在此通过可视化单元81、82辅助。

[0051] 试验性运行单元60此外可以在车辆试验台1上提供虚拟的行驶环境（Virtual Reality，虚拟现实）。为此可以设置可视化单元81、82，该可视化单元可以作为混合现实眼镜81亦或以监视器82的形式构造在车辆试验台1本身上。因此，驾驶员通过可视化单元81、82显示地得到真实的行驶操纵、例如弯道并且能够对应地在车辆试验台1上适应其驾驶风格。通过按照本发明的装置进行记录和分析，如在图1中充分描述的那样。

[0052] 当然也可设想，可视化单元81、82独立于试验性运行单元60地起作用，并且例如已存储或随机地产生虚拟的行驶环境。因此，通过在图2中的车辆试验台1能够经由试验性运行对真实测试行驶进行完全的模拟。

[0053] 图3示出在车辆试验台1上的信号转发的一种有利实施形式。试验性运行单元60可以将为此存储的参考操纵预定给环境模型93。环境模型93可以优选地在仿真单元6上运行并且是试验台控制单元的一部分。有利地，在试验性运行单元60的闭环运行中使用参考操纵。在车辆模型91中利用环境模型93的数据，以便预定并且可以例如在驱动模型94中利用天气条件、地形、道路条件等。驱动模型94也可以包含轮胎模型，但轮胎模型也可以单独地设计。车辆模型91可以基于所包含的模型、例如轮胎模型并且基于环境模型93计算目标值作为用于被驱动的车轮、例如后轮73的目标转速nS。目标转速nS然后可以例如传输给调节器、例如转速调节器单元11，该转速调节器单元也可以是加载单元10的一部分。转速调节器单元11可以借助适合的调节器由所确定的目标转速nS和所检测的实际转速ni计算合适的调整参量作为用于加载单元10的转速调整参量SGn。在加载单元10上检测的转矩D例如可以作为实际参量送回仿真单元6、尤其是送回车辆模型91。作为用于转速调节器单元11的实际值例如可以使用固定于车辆的转速传感器的转速信号ni（虚线表示的箭头）。当没有实际值使用时，也可以仅在加载单元10上实现控制。

[0054] 车辆模型91此外可以包含转向系统7的转向模型95，该转向模型同样可以获得环境仿真93的数据。借此能够确定目标值、如目标转向反力QA,S，该目标转向反力例如可以传输给力调节器24，该力调节器计算调整参量作为用于转向力模块2的转向反力值调整参量SGQ。力调节器24可以是转向力模块2的一部分。作为用于车辆模型91、尤其是用于转向系统7的转向模型95的输入参量可以使用通过转向角检测单元20检测的转向角αM。将转向角αM传输给力调节器24和转向系统7的转向模型95。作为用于力调节器24的实际值例如可以使用例如以压电元件或应变计形式的力传感器，该力传感器可以布置在转向力模块2上并且可以输出实际转向反力值QA,i（虚线表示的箭头）。当没有实际值使用时，也可以仅在转向力模块2上实现控制。

[0055] 两种所描述的调节和/或控制当然不应视为最终性的。还可以在车辆试验台中实现本领域技术人员认为需要的其他调节和控制。