使用测功机进行测试的装置和方法
阅读说明：本技术 使用测功机进行测试的装置和方法 (Apparatus and method for testing using dynamometer ) 是由 利奥·阿方斯·杰勒德·布雷顿 于 2018-12-27 设计创作，主要内容包括：一种用于车辆动力系的测试方法,包括：在测功机上对第一车辆或第一车辆的一部分进行第一测试期间,协调地进行如下控制：(i)根据负载规范控制加速器踏板、加速器踏板信号、燃料喷射器、歧管压力、马达控制器或节流阀,以及(ii)根据速度规范控制测功机,使得所述测功机施加动态扭矩,该动态扭矩使得第一车辆或第一车辆的一部分的动力系产生动态动力系扭矩。所述测试方法还包括：记录定义所述动态扭矩的历史的值；以及在所述测功机或另一测功机上对第一车辆或第一车辆的一部分的第二测试期间,或在所述测功机或另一测功机上对第二车辆或第二车辆的一部分的第二测试期间,协调地进行如下控制：(iii)根据定义所述动态扭矩的历史的值控制加速器踏板、加速器踏板信号、燃料喷射器、歧管压力、马达控制器或节流阀,以及(iv)根据所述速度规范控制所述测功机或所述另一测功机,使得所述测功机或所述另一测功机施加动态扭矩,该动态扭矩使得第一车辆或第一车辆的一部分的动力系或第二车辆或第二车辆的一部分的动力系再现所述动态动力系扭矩。(A testing method for a vehicle powertrain, comprising: during a first test of a first vehicle or a part of a first vehicle on a dynamometer, the following controls are performed in coordination: (i) controlling an accelerator pedal, an accelerator pedal signal, a fuel injector, a manifold pressure, a motor controller, or a throttle valve in accordance with a load specification, and (ii) controlling a dynamometer in accordance with a speed specification such that the dynamometer applies a dynamic torque that causes a powertrain of the first vehicle or a portion of the first vehicle to produce a dynamic powertrain torque. The test method further comprises the following steps: recording values defining a history of the dynamic torque; and during a second test of the first vehicle or a part of the first vehicle on the dynamometer or another dynamometer, or of a second vehicle or a part of the second vehicle on the dynamometer or another dynamometer, the following controls are performed in coordination: (iii) (iii) controlling an accelerator pedal, an accelerator pedal signal, fuel injectors, manifold pressure, motor controller or throttle valve in accordance with values defining a history of said dynamic torque, and (iv) controlling said dynamometer or said another dynamometer in accordance with said speed specification such that said dynamometer or said another dynamometer applies a dynamic torque that causes a powertrain of the first vehicle or a portion thereof or a powertrain of the second vehicle or a portion thereof to reproduce said dynamic powertrain torque.)
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年12月27日提交的美国临时申请No.62/610,541的权益，其内容通过引用并入本文。
背景技术
本公开涉及汽车废气排放测量和分析以及车辆能效测量的技术领域。更具体地，本公开涉及基于在实验室测试期间模拟真实世界的情况来预测具有内燃机(ICE)的车辆的废气排放(包括来自混合动力电动车辆(HEV)的排放)，以及预测在真实世界中操作的所有动力系类型的车辆的能效的领域。
具有ICE的现代汽车可以在地球上发现的环境、道路坡度和驾驶条件的几乎任何组合下可靠地操作。这种车辆在全世界是常见的，并且在从远低于0℃到高于40℃的环境温度范围内、从干燥的沙漠条件到潮湿的雨林、以及在从前车挨后车的缓慢的城市交通到德国高速公路上的高速运行中有规律且可靠地运行。
拥有大量汽车的许多国家都有废气排放标准，即汽车制造商必须遵守的“尾管”标准。但经验表明，在已知影响真实世界中车辆的排放和燃料经济性的广泛的真实世界环境、道路和驾驶条件下测试车辆是困难且昂贵的。并且公知的是，HEV的能效和单次充电的BEV的范围在较低环境温度下降低。
基于实验室的尾管排放测试历史上一直在有限范围的环境条件、车辆速度模式和驾驶条件下进行。由于近年来世界范围内车辆的数量急剧增加，并且由于车辆已经变得越来越由计算机控制，各国政府和汽车制造商有必要更好地了解在更广泛的操作条件下车辆的排放情况，以便在当前的环境空气“达标区域”继续达到国家环境空气质量(NAAQ)标准，并最终在当前的“非达标区域”达到该标准。车辆制造商还必须能够评估在更宽范围的环境和操作条件下改变车辆排放控制和动力系校准的影响。
新的车辆废气排放法规部分地由NAAQ的测量水平驱动，NAAQ的测量水平针对已知直接或间接影响人类健康的特定标准污染物并且针对控制温室气体排放。NAAQ水平在世界各地差异很大，取决于移动排放源和固定污染源。人口密度、天气条件、车辆排放性能、当地在用车队的车龄和组成、固定的空气污染源和地理特征都是影响NAAQ的因素。例如，南加州的空气质量可能特别差，因为人口密度高，再加上众所周知的由于地理特征和大气条件的气温逆转。
带有ICE的汽车和卡车造成了“移动源”的总体污染，最显著的是“尾管排放”。而BEV会造成“固定污染源”，即发电厂的排放。在真实世界中操作的任何特定车辆的尾管排放和能效取决于许多因素，包括各种环境条件、道路坡度、驾驶员行为、交通状况以及与这些因素相关的车辆排放控制的有效性。
如果生产BEV的数量越来越多，由于它们从电网获得能量，则BEV在未来可能成为来自“固定源”的总体污染的重要因素。因此，了解BEV在真实世界驾驶中的能效也是重要的。
因为基于实验室的测试是可重复的，并且因为基于质量(mass)的真实世界(例如，在路上)的测试直到最近，即，自便携式排放测量系统(PEMS)的商业化以来才成为可能，因此颁布新的排放标准以控制带有ICE的车辆的污染物和温室气体排放标准，传统上与以基于实验室的测试制度和相关方法联系在一起。
虽然已知实验室测试方法对于在实际测试条件下的排放测量是非常精确和可重复的，但是现实世界中的驾驶可以使车辆经受传统实验室测试协议不会使其经受的范围广泛的条件。造成这一现象的原因有很多，包括难以在实验室中模拟整个范围的真实世界温度和大气压力条件、真实世界驾驶员行为在实际交通状况下的影响等。
为了解决用于ICE车辆的仅实验室测试机制的限制，已经开发了用于在移动车辆在真实世界中驾驶时进行来自移动车辆的废气质量排放和燃料经济性的精确的真实世界测试的PEMS装置和方法。这在理解影响NAAQ、温室气体排放和车辆燃料经济性的车辆排放方面变得越来越重要。
在过去的20年中，PEMS已经成为被监管机构和汽车制造商广泛使用的商业产品。例如，从2017年开始，基于PEMS的真实世界测试已经成为欧盟车辆认证过程所需的测试方法。但是，在车辆开发过程中，实验室测试仍然是车辆制造商和监管机构的一个有价值的工具，因为测试协议产生了非常可重复的测试结果。例如，对车辆或动力系的大的和小的改变对尾管排放的影响可以通过引入这种改变之后的重复测试来精确地确定。
发明内容
这里，特定实施例可涉及对ICE车辆(或其部分)进行精确且可重复的排气质量排放测试，以及对所有车辆类型进行能效测量——在适用的情况下，对任何车辆/发动机模型、在任何路线上以及在感兴趣的任何环境条件集合上进行代表真实世界能效和尾管排放的测量。更具体地，特定实施例涉及用于通过主要在实验室中进行测试来测量车辆在宽范围的真实世界驾驶条件下的排放和能效性能的装置和方法。例如，车辆测试方法可以包括：分别根据定义车辆在道路上行驶的现实世界驾驶循环的真实世界车辆节气门规范(schedule)和真实世界速度规范来操作车辆和测功机，所述测功机用于向车辆提供道路负载；从所述测功机捕获由于操作而产生的输出扭矩数据；分别根据所述输出扭矩数据和所述真实世界速度规范来操作所述车辆和测功机，以复制所述车辆在所述真实世界驾驶循环期间经历的道路负载；以及根据进一步定义所述真实世界驾驶循环的真实世界换档规范来操作所述车辆。可以捕获对应于真实世界周围环境条件和所述车辆在所述真实世界驾驶循环期间经历的道路负载的真实世界排放数据。可以捕获对应于真实世界周围环境条件和所述车辆在所述真实世界驾驶循环期间经历的道路负载的真实世界能效数据。可以捕获模拟的真实世界排放数据连同车辆经历的复制的道路负载，并且可以通过将模拟的真实世界排放数据与真实世界排放数据进行比较来验证复制的道路负载。可以捕获真实世界能效数据连同车辆经历的复制的道路负载，并且可以通过将模拟的真实世界能效数据与真实世界能效数据进行比较来验证复制的道路负载。车辆测试方法还可以包括在模拟的周围环境条件下操作所述车辆并捕获排放数据，或者在模拟的周围环境条件下操作所述车辆并捕获能效数据。
车辆测试实验室配备有传统底盘测功机或用于每个车辆驱动轮的单独车轴测功机，以及用于测试ICE车辆的质量排放采样设备(如果适用的话)，以及用于在测试车辆的时候将测试车辆暴露于一组感兴趣的环境条件(例如环境温度、压力和湿度)的一组补充测试设备。
在实验室测试之前，在任何期望的环境和交通状况下，在真实世界中的任何感兴趣路线上驾驶待测试的车辆。例如，研究人员和监管机构可能对NAAQ“非达标地区”的交通干线特别感兴趣。并且寒冷天气燃料经济性性能对于在较冷气候中由客户更广泛地使用的车型的制造商可能是特别感兴趣的。
在真实世界的驾驶期间，PEMS可以可选地安装在配备ICE的车辆上，以测量并记录质量排放，以克每英里或克每制动马力小时为单位，这取决于车辆的法规排放认证要求。除了可选的排放数据之外，还记录了表征车辆运行所需的环境天气条件和其他测试参数，包括整个测试期间的车速、加速器踏板或节气门位置以及制动踏板位置或状态(即开/关)。对于手动变速车辆，还必须记录档位选择和离合器踏板位置。
在期望路线上的真实世界测试之后，然后将车辆带到专门配备的实验室并且放置在底盘测功机上，或者可选地连接到车轴测功机(每个驱动轮一个测功机)，而实验室的质量排放采样设备(在ICE车辆的情况下)测量质量排放，并且采用所述一组补充测试设备来在车辆操作期间提供期望的感兴趣的环境条件，即，环境条件可以与真实世界测试期间实际遇到的环境条件相同或不同。
对于第一实验室测试，通过控制所述测功机速度以复制道路上的车辆速度，同时控制加速器踏板运动或节气门位置和制动动作以复制道路上的驾驶和车辆响应，在所述底盘测功机上再现包括驾驶员相互作用和环境条件的整组真实世界测试条件。整个测试过程中的质量排放或能效(取决于动力系类型)以及测功机输出(反馈)扭矩信号以正常方式记录。
如果在真实世界驾驶期间可选地收集PEMS排放数据或能耗，则可将其与在实验室测试期间在相同条件下收集的实验室排放或能耗数据直接比较以确保它们在可接受范围内相等。该可选的“验证”过程用于记录实验室和真实世界测量结果都是正确和可再现的高度置信度。
除了可选的验证之外，初始测功机测试提供了表示被测试车辆的真实世界车轮扭矩的整个扭矩输出历史，其是当相同车辆由相同驾驶员在相同交通状况下操作时在宽范围的环境条件下对于相同车辆将发现的车轮扭矩的良好近似。然后，在实验室获得的该真实世界扭矩历史用于在不同的模拟周围环境试验条件下进行的后续测功机试验中的“扭矩匹配”。因此，对于相同车辆、速度历史、驾驶员影响和交通模式，“扭矩匹配”的原理使得能够在任何感兴趣的环境条件下准确且精确地模拟真实世界的驾驶。
“扭矩匹配”还使得能够在进行其他动力系修改(例如动力系校准变更或催化转化器贵金属负载)之后准确且精确地模拟真实世界的驱动，并对于不明显影响车辆道路负载的任何修改，测量这些修改对车辆排放或能效性能的影响。
应当理解，直接测量路上扭矩和随后的在实验室中“扭矩匹配”是可选的，但是需要更多的工作来准备车辆进行测试。例如，可以在车辆上安装提供输出扭矩信号的专用“扭矩车轮”来代替普通车轮。
在第一次实验室测试之后，可以进行环境条件、动力系校准、排放控制变化或其它动力系修改，并且通过控制加速踏板和制动踏板，以再现或“匹配”从路上扭矩测量或在测功机“验证”测试期间获得的所记录的测功机扭矩信号中获得的扭矩信号，来重新运行测试。
采用“扭矩匹配”的附加测试可在所需的许多不同的环境条件和动力系变化下执行，以完全表征测试车辆或动力系在所需的宽范围的环境条件和动力系配置下的排放特性或能效。
附图说明
图1示出了影响车辆的排放和/或能效的各种车辆、驾驶和交通状况。
图2示出了在真实世界中被测试的车辆，其用于获得足以在测试实验室中再现该测试并且可选地收集实际的路上排放和/或能效数据的一组测量值。
图3示出了如何获得用于后续实验室测试目的的测功机扭矩以及如何使用环境室执行可选的“验证”测试。
图4示出了用于模拟真实世界驾驶和使用环境室内的底盘测功机从车辆收集模拟的真实世界排放数据的测试装置。
图5示出了如何获得用于后续实验室测试目的的测功机扭矩，以及如何使用环境条件模拟器代替环境室来执行可选的“验证”测试。
图6示出了用于模拟真实世界驾驶和使用环境条件模拟器从车辆收集模拟的真实世界排放数据的测试装置。
图7显示了如何获得用于后续实验室测试目的的测功机扭矩，以及如何使用车轴测功机进行可选的“验证”测试。
图8示出了用于模拟真实世界驾驶和使用安装在轴上的测功机从车辆收集模拟的真实世界排放数据的测试装置。
图9是示出示例性整体过程或测试方法的流程图。
具体实施方式
本文描述本公开的各种实施例。然而，所公开的实施例仅为示例性的，并且其它实施例可采取未明确说明或描述的各种及替代形式。附图不必按比例绘制；一些特征可以被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为教导本领域普通技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考附图中的任何一个示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中示出的特征组合，以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，对于特定应用或实施方案，可能需要与本发明的教示一致的特征的各种组合和修改。
PEMS的使用已经清楚地表明，由于进行代表性实验室测试所需的高成本和显著努力，当前基于实验室的测试协议通常不能准确地表征在真实世界中、并且在上面列出的广泛范围的相关因素上操作的车辆的排放性能或能效(燃料经济性)。BEV的类似测试限制存在，限制了对在真实世界驾驶条件下和在较低环境温度下在真实世界中操作的那些车辆的能效的全面理解。
在一些示例中，设计了一种用于在通常不在实验室环境中再现的大范围环境条件上以准确且可重复的方式收集任何车辆的准确的真实世界排放和能效测试数据的装置和方法。以下描述示出了如何使用测试实验室来精确地模拟任意车辆和期望的环境条件的任何组合的真实世界条件。以这种方式，可以由监管机构确保符合排放和能效标准，并且可以由汽车制造商精确地确定改变车辆的动力系或动力系校准的影响，以有效地实现排放符合性并且使其对其客户的燃料经济性最大化。
上述测试方法可以采用其它车辆操作参数作为在真实世界驾驶中使用节气门位置和/或使用扭矩来控制测功机的替代。例如，用于在车辆操作期间计算动力系扭矩的燃料流率、燃料喷射器脉冲宽度和动力系计算机计算类似于在用于实验室测试的相同真实或模拟环境条件下用于后续车辆或测功机控制的节气门位置或扭矩。
具体实施例将在下面讨论。但是测试的方法可以是基本上相同的，与所使用的装置无关。应理解，这些特定实施例仅用于说明性目的，且存在比此或任何其它单个实施例宽得多的适用性。在此考虑所有这样的实施例。
图1示出了影响带有ICE的车辆尾管排放以及能效和真实世界中所有车辆的操作范围的众多因素中的许多因素。这些因素与车辆设计、车辆与其环境的相互作用(环境温度、压力、湿度、道路坡度、交通状况)、驾驶风格(速度、加速率、制动习惯)以及驾驶员可选选项的使用有关。
图2示出了在真实世界中测试的任意车辆1。对于ICE动力系，在ICE车辆1的情况下，可选地从车载PEMS 4连续收集真实世界的尾管20排放和燃料经济性数据(共计19项)，或者可选地从BEV动力系连续收集能耗和效率测量。虽然来自真实世界测试的排放和燃料经济性数据或能效数据本身对于评估车辆的排放或能效性能是非常有用的，但是其仅是在一般化条件下车辆1的总体真实世界性能的窄视角或“切片(slice)”。这是因为任何给定的测试都是在任何单个真实世界测试期间遇到的一组非常具体的测试条件下完成的。一些实施例提供了一种装置和方法，用于利用从相对少量的真实世界测试中学到的知识，以使得能够在宽范围的环境和动力系设计条件下对同一车辆进行精确且可重复的模拟，并在该宽范围的条件下收集代表性排放和燃料经济性数据。
更具体地，真实世界道路测试组件的主要目的是双重的。首先，可选地获得排放和/或能效数据，以便稍后用于验证相同真实世界环境条件的实验室模拟。其次，用于获得足以准确地确定在整个真实世界测试中施加到从动轮上的扭矩的数据，而无需使用或安装专门的“扭矩车轮”58或其它扭矩测量装置。当然，也可以可选地使用“扭矩车轮”测量。
通过确定(或直接测量)真实世界的测试扭矩规范，当改进或未改进的车辆在随后在测试实验室中所模拟的相同或可选的不同环境条件下连接到底盘测功机时，相同的扭矩规范可应用于从动轮。
真实世界的测试路线是由研究者出于其目的而选择的。例如，真实世界的测试路线可以是高峰时间的高交通量、轻型客车通勤走廊，或者可以是包括多个子路线的长持续时间路线，每个子路线都是高交通量通勤走廊，或者可以是监管机构或汽车制造商感兴趣的任何其他路线。或者测试路线可以是更适用于重型车辆的路线，该重型车辆采用传统上在发动机测功机上测试的重型发动机以用于管理目的。
参照图2，车辆1以正常驾驶方式或以与特定测试目标一致的方式在道路2上驾驶。例如，驾驶员的积极性可以是测试排放控制系统的鲁棒性的测试条件。并且根据需要选择驾驶员可选择的选项，该选项包括但不限于空调，以及“运动”相对于“经济”驾驶模式，以用于真实世界测试，这与研究目的一致。记录驾驶员选择，以便随后在实验室测试中再现。
对于真实世界测试的整个持续时间，车辆速度信号16、加速器踏板位置或节气门位置信号18、驾驶员制动动作或制动力信号20、离合器踏板位置信号21和档位选择信号55都以适当的频率记录，例如对于车辆速度、加速器踏板或节气门位置、离合器和制动力信号为50～100Hz。如果可以以足够的频率获得CAN总线信号，则CAN总线信号对于该目的是理想的，否则，对于电子控制的动力系，可以通过在适当的线束位置处直接感测信号来容易地获得信号。也可以采用通常使用的其它数据记录手段。
还存在记录车辆速度的许多其它方法，每种方法都有其优点和缺点。例如，将车辆自身的齿轮速度传感器用于现代车辆，经由车辆的CAN总线可访问是方便的方式。如果研究人员无法访问，或者在大约50～100Hz或更高的频率下不可用，或者如果期望在不需要连接到车辆的CAN总线的情况下执行速度测量，例如对于较旧的车辆，则可以采用其它方法。
GPS通常用在PEMS上，但是不能以足够高的频率更新速度，并且以高更新速率的小的速度变化可能由测量不确定度主导。
可安装在测试车辆上的路面雷达系统是用于以高更新速率获得车辆速度的另一选择，但是类似于GPS，由车辆的垂直运动引入的误差可能遮蔽小的速度变化。并且如果到道路的入射角依赖于车辆，则系统可能必须被校准。
用于以高频确定车辆速度的另一种方法是通过采用远程光学传感器，更具体地，回射传感器，其中发射器和接收器都位于同一壳体中，并且光束从施加到移动部件的反射表面反射。在当前情况下，将反射涂料或标签施加到车辆的轮胎之一上，并且将传感器夹紧到车辆1悬架的控制臂上，该控制臂相对于轮胎的位置是静止的。来自速度感测装置的输出频率等于轮胎的旋转频率并且与车辆的速度成比例，比例常数容易以已知方式确定。
车载“气象站”提供环境大气条件的连续更新30，大气压力、温度、湿度和空气速度测量值都以适当的频率记录，例如1Hz。
对于ICE车辆1，PEMS 4可以可选地用于收集真实世界的尾管排放和燃料经济性(通过碳平衡技术)数据19以用于道路测试，或者其他手段，例如燃料流量计(未示出)可以用于获得可选的燃料消耗数据。对于BEV车辆1，可选地使用本领域中通常使用的电气装置(未示出)在整个真实世界驾驶上记录电力消耗。
图3示出了实验室测试装置的第一实施例，其中，如图2所示，先前在真实世界中测试的车辆1随后在配备有电动底盘测功机10的实验室中测试，电动底盘测功机10位于温度、压力和湿度受控的环境室50中，如图3所示。对于本领域普通技术人员显而易见的是，参考用于底盘测功机上的车辆测试的附图所描述的技术当然适用于发动机测功机上的动力系测试等。
底盘测功机10被设置为以“速度模式”控制，即，通过使用期望的车辆1速度作为控制信号16命令随时间的变化期望的辊12速度来控制测功机辊12的速度。当车辆1转动测功机辊12或阻止测功机辊12转动时，来自测功机控制面板11的指示车辆1施加到测功机辊12的扭矩的动态扭矩输出信号17也使用记录装置(未示出)被监测和记录。
还采用通常在本领域使用的机器人驾驶员13，或者替代地，采用类似的电子信号驱动控制装置(未示出)。当不可能或不期望与车辆电子相接时，机器人驾驶员13可能对研究人员更有吸引力。例如，当存在对用于与电子控制相接的必要信息的无限制访问时，电子信号装置可以对车辆制造商或供应商更有吸引力。机器人驾驶员13能够以编程方式并且以适当的协调来控制车辆1的加速器踏板、制动踏板、离合器踏板和档位选择杆。或者当适用时，可以使用直接电子信号控制装置来影响相同的结果。
车辆1以用于实验室排放和/或能效测试的正常方式放置在电动测功机辊12上。测功机10可以具有任何数量的独立辊，每个车辆轮胎最多一个辊。环境控制的测试单元室50的温度、压力和湿度控制(未示出)全部被设置为期望值或置于程序控制下，以保持用于预期测试条件的一组变化的值。例如，动态程序控制可能是期望的，以重新创建在先前的真实世界测试上经历的变化的环境条件，特别是如果真实世界的测试是在不同的高度上进行的话。在BEV的情况下，仅将环境测试单元室50的温度控制到期望的固定温度或者采用动态温度调度就足够了。
大的可变速风扇15用于模拟车辆1下方和周围的气流，或者可替代地，较小的可变速风扇可以用于向车辆1的散热器提供冷却。对于冷起动测试，特别是对于采用催化转化器56的车辆1，能够模拟动态道路上气流的大风扇可能是优选的，因此再现了真实世界的冷却效果。在任一情况下，理想地将冷却空气的速度控制为或与真实世界的空气速度或测功机辊12的速度成比例，以模拟利用气象站捕获的道路上的空气速度。
先前在真实世界驾驶期间记录的100Hz车辆速度数据16规范用于在实验室测试期间控制测功机10的速度。
使用环境测试室50模拟在真实世界测试期间测量的大气条件30。对于BEV车辆1，仅控制测试单元温度可能就足够了。在适当时，环境条件可以是固定值，或者可以以编程方式与车辆速度和其它车辆参数协调，使得它们适当地对应于如先前在图2中示出的在真实世界测试期间记录的车辆操作。
然后使用来自真实世界驾驶的记录的车辆速度16来控制测功机辊12的速度，而在手动变速的情况下，加速器踏板或节气门位置、制动动作或作用力、离合器踏板和变速档位选择器都被控制到在真实世界驾驶期间获得的相同位置或值35，如图2所示。另外，这些控制、测功机速度和其它模拟条件都在时间上适当地同步，以精确地模拟在真实世界测试期间经历的条件。以这种方式，使得由车辆1的轮胎施加到测功机辊12的扭矩与同一车辆1在真实世界测试期间先前施加到路面2的扭矩非常接近地匹配。
从测功机控制面板11记录被输出的测功机扭矩信号17，以用于将在不同的模拟环境条件下发生的后续测试。
采用标准实验室排放测量采样14或可选的PEMS排放测量设备4来以通常的方式测量ICE车辆1的质量排放数据，并且以通常的方式对BEV车辆1进行能耗测量。
如果在真实世界驾驶期间可选地记录PEMS数据19或能耗数据(图2)，则可能需要第一实验室测试也充当如图3中所示的“验证”测试。为了验证的目的，可以将实验室测量的排放和能效数据与在实际真实世界测试期间可选地获得的类似结果进行比较，以证明与一组验收标准相关的测试和方法的有效性程度。
参照图4，随后可以进行测功机测试，以便评估或证明在相同路线上、在相同交通状况等但在不同环境或环境条件下运行的相同车辆的排放和/或能效。或者随后的测试可以用于评估对车辆1或车辆的排放控制系统的设计改变、对动力系校准的改变、或对车辆1的不显著影响车辆1的道路负载的任何改变。
为了在与真实世界测试不同的条件下进行这种附加测试，再次以“速度模式”控制测功机10。但是车辆1加速器踏板、制动踏板或节气门位置被不同地控制。代替如上模拟真实世界的加速器踏板位置或运动18，加速器踏板(节气门位置)和/或制动踏板由机器人驾驶员13或由直接电子装置使用反馈回路来控制，这可导致加速器踏板或制动踏板位置的扰动。反馈回路的反馈信号是输出的测功机扭矩信号。要实现的动态设定点或动态目标值是在上述模拟真实世界测试期间从测功机控制面板11记录的扭矩规范17。通过以这种方式控制车辆，可以评估由对于车辆1的改变而引起的车辆1的排放和/或能效的影响，或者由在相同的交通状况下但根据需要在不同的环境条件下在相同的路线上操作相同的车辆1而引起的改变对车辆1的排放和/或能效的影响。也可以在对车辆1本身引入任何期望的改变(不显著影响道路负载的改变)之后进行附加测试。
使用这种新的测试方法，在非常有限的温度、压力和湿度值范围内执行的单一道路测试可用于实现所需的许多实验室测试，以表征同一车辆1在广泛的环境条件和车辆设计变化范围内的排放和/或能效性能。因为测试是在实验室中进行的，所以可以以非常可重复的方式进行测试。并且可以通过在进行这种改变之前和之后进行重复测试来评估对车辆的道路负载没有显著影响的排放控制或动力系校准的改变的影响。
如上所述，在不同的、期望的大气测试条件下进行重复测试，以理解车辆1在广泛的环境条件下的排放和/或能效。
另外，如果没有必要进行“验证”测试，则真实世界测试所需的设备仅仅是数据记录器和用于测量由驾驶员施加的各种踏板位置或踏板作用力的装置。
图5中示出了用于测试配备ICE的车辆的第二实施例。采用最近由排放测试设备制造商提供的“环境条件模拟器”57，而不是采用资本更密集的环境测试室。这允许使用标准的排放测试单元51。环境空气条件由环境条件模拟器57模拟，环境条件模拟器57也是可移动的并且可以与其它测试单元共享。模拟器57通过进气软管26连接到车辆发动机3的车辆1进气系统，并通过排气软管27连接到车辆的尾管20，由此模拟器57将进气压力和排气背压控制到固定的选定值或程序控制的动态值，以模拟真实世界测试期间记录的条件30(图2)，与测功机辊12的速度适当同步。进气的湿度也被控制，并且使得PEMS排放测量系统4或标准实验室排放测量装置14记录车辆在模拟环境条件下的排放和燃料经济性性能。
利用环境模拟器57的测试以与上述相同的方式进行。变速风扇25提供动力系冷却，并且使用车辆地面速度或者优选地利用在路上行驶期间使用气象站记录的测量风速来控制变速风扇25。
再次，第一实验室测试可以用作验证测试，或者可以简单地捕获表示相关联的真实世界道路负载扭矩的扭矩规范17，以供在不同的模拟环境条件下或在进行车辆1设计改变之后的后续测试使用。
参照图6，如上所述，在不同的环境和/或车辆设计测试条件下进行重复测试，以帮助理解车辆1在广泛的环境和设计条件下的排放和/或能效。采用机器人驾驶员13作为扭矩反馈回路的致动器，将与真实世界道路负载相关联的先前捕获的扭矩规范17与用作反馈信号的输出测功机扭矩44一起用作参考信号，以控制节气门。
图7示出了该装置的又一实施例。其类似于图5中所示的实施例，除了使用驱动轴测功机34、35代替图5中使用的底盘测功机10和测功机辊12。采用可锁定轮毂轴承50、51的专用车轮32、33用于允许驱动半轴45、46在车轮内自由旋转，以在测功机输入轴36、37被设置到“解锁”位置时驱动测功机输入轴36、37。当测功机输入轴36、37被设置到“锁定”位置时，驱动半轴以正常方式驱动专用车轮32、33，使得车辆能够被驱动并移动到期望的位置以进行测试。
在测试期间，相对于在先前真实世界测试期间使用的车轮的直径，以对应于正被模拟的真实世界车辆速度16的适当旋转频率来控制测功机34、35的旋转速度。
否则，以与上述相同的方式进行测试。在进行如图2所示的真实世界测试之后，使用来自真实世界测试的车辆1控制踏板位置35来控制车辆，同时使用环境室50或环境条件模拟器57来模拟真实世界测试环境条件。记录测功机34、35的扭矩17(两个信号)，并可选地测量排放，并且如果需要，以与上述相同的方式用于验证。
图8示出了如何使用驱动轴测功机34、35进行随后的实验室测试。使用容纳测试单元的环境控制室50或如上所述的环境模拟器57，将模拟的环境条件改变为其它感兴趣的期望值。不是控制加速器踏板以实现在真实世界测试期间相同的踏板位置，而是利用机器人驾驶员13控制加速器踏板以实现在初始实验室或验证测试期间并且使用如上所述的反馈回路从测功机34、35记录的相同的扭矩规范17。废气排放和/或能效参数在测试期间被测量和记录以用于验证目的，如果它们在真实世界驾驶期间被收集的话。否则，将它们与原始实验室测试结果进行比较，以测量对模拟环境条件或车辆设计所做的任何改变的影响。
图7和图8中所示的实施例对于对采用已被证明满足发动机或部件排放或效率标准而不是车辆排放或效率标准的内燃机或传动系部件的车辆和机器进行代表性的“真实世界”排放和能效测试可能是最有用的。
上面描述并在图9中示出了用于收集有限量的真实世界驾驶数据并使用该数据来获得真实世界扭矩规范以随后在实验室中模拟真实世界驾驶的测试过程。在真实世界驾驶期间收集PEMS或能效数据允许真实世界驾驶也用于测试验证目的。
通过收集真实世界的车辆数据并结合上述装置和方法之一使用该数据，车辆1(或其一部分)的排放和/或能效可以在广泛的环境条件下被表征。由车辆设计的改变(不影响车辆的道路负载的改变)引起的对车辆(或其一部分)的排放性能或能效的影响也可以经由测功机(例如，底盘测功机、发动机测功机等)来评估，如上文针对任何期望的路线或真实世界的交通状况集合所建议的。
本文中所公开的过程、方法或算法可递送到处理设备、控制器或计算机，或者由处理设备、控制器或计算机实施，所述处理设备、控制器或计算机可包括任何现有可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，过程、方法或算法可以以许多形式存储为可由控制器或计算机执行的数据和指令，包括但不限于永久存储在诸如只读存储器(ROM)设备之类的不可写存储介质上的信息以及可替换地存储在诸如软盘、磁带、光盘(CD)、随机存取存储器(RAM)设备之类的可写存储介质以及其它磁性或光学介质上的信息。所述过程、方法或算法还可以在软件可执行对象中实现。或者，可使用合适的硬件组件(例如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其它硬件组件或设备，或硬件、软件和固件组件的组合)整体或部分地实施所述过程、方法或算法。
说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语，并且应当理解，在不脱离本公开和权利要求的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。
如先前所描述，各种实施例的特征可经组合以形成可能未明确描述或说明的其它实施例。虽然相对于一个或多个期望的特性，各种实施例可以被描述为提供优势或优于其他实施例或现有技术实现，但是本领域普通技术人员认识到，可以折衷一个或多个特征或特性以实现期望的总体系统属性，这取决于具体应用和实现。这些属性包括但不限于成本、强度、耐用性、寿命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可服务性、重量、可制造性、易于组装等。因此，相对于一个或多个特性描述为不如其它实施例或现有技术实现方式所期望的实施例不在本公开的范围之外，并且可能是特定应用所期望的。