LMS_AMESim_Auto——1D平台发动机变速器.ppt

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1、LMSImagine LabAMESim 1D平台特点与车辆行业应用 2 Agenda LMSImagine LabAMESim平台特点传统车辆应用发动机变速箱底盘新能源汽车 发展趋势 以模型为驱动的开发流程革新基于模型的系统工程MBSE 多领域 完整的 系统仿真实时仿真 硬件在环 半实物仿真 3 Multi physics modelsThermal Mechanical Electrical Controls modelsElectrical Electronics Software VehicleSystemArchitecture ConceptEngineering Detailed

2、Design Manufacturing VehicleIntegration 概念设计详细设计系统集成 MBSE的必然要求 ModelBasedSystemEngineering的必然要求TheNextFrontierinSimulation IncreasingtheimpactofSystemLevelSimulationinallphaseofdevelopment 概念设计BusinesscaseanalysisDefinevehiclearchitectureTargetsetting 详细设计Increaserealismandproductivityofcomponent su

3、bsystem systemvirtualvalidation 虚拟测试 预标定Frontloadsystemvalidation Virtual Physical Testing 电控开发Interconnectmechanical controls Allphasesofdevelopment A B C D EnabledbyModelBasedSystemEngineering Systemarchitectureisputcentral fromrequirementstotestMulti disciplinarymodelsforcomponent subsystems Simu

4、lationandTest ModelBased paradigmissharedwithControlsEngineering NeedforMoreCompleteandIntegratedMulti PhysicalModellingAndSystemLevelSimulation完整的 多领域 系统仿真平台 5 LMSImagine LabAMESim 为MBSE量身定制多领域 完整的 系统仿真平台 LMSImagine LabAMESimRev10 解决方案传动车辆系统动力学热管理流体系统内燃机能源系统机电系统 集成的仿真平台系统整体建模 多领域机械电子 电磁 电控液压 气动传热两相

5、流元件详细结构建模泵 阀 喷嘴变速箱 同步器发动机支持软件在环SIL和硬件在环HIL控制器标定半实物仿真 分析和优化前后处理分析工具设计优化 LMSImagine LabAMESim LMSImagine LabFromPhysicsBased Authoring toModelBasedSystemEngineering Multi physicsSystem Authoring Multi domainApplications VehicleEnergyManagementVehicleSystemsDynamicsPowertrains FlightControlsEngineEquip

6、mentsEnvironmentControlSystems MobileHydraulicPowerSystemsIntegrationElectricalSystems OpenSystemIntegrationPlatform 1DSystemDataManagement Over3 000Multi physicsComponentModels Rev 10 AMESimCapabilities FunctionalDesignPlatformCapabilities 7copyrightLMSInternational 2007 LMSImagine LabAMESim 完备的物理应

7、用库 40 应用库总共超过3000个物理元件 HIL 控制器开发 实时双离合器变速器模型在用户硬件在环平台上测试并标定 循环试验工况下的优化 换档策略 发动机扭矩控制 DCT HIL 半实物仿真 DrivingSimulatorwithPSA 完整的功能模型 底盘 悬架 转向 传动 制动 传感器 10 Agenda LMSImagine LabAMESim平台特点传统车辆应用发动机变速箱底盘新能源汽车 发动机性能分析 发动机性能部 GDI涡轮增压汽油机模型 发动机电控开发HIL 电控部门 通过S函数的生成将AMESim模型输入至Simulink 燃油系统 汽油 柴油及其可变燃料 DME LPG

8、 CNG 低压和高压燃油喷射系统 非直喷 直喷 共轨 泵喷嘴以及直列泵 电磁 压电 电液阀以及机械驱动 发动机气门由液压作动器控制 无凸轮 通过控制阀控制柱塞压缩形成的压力蓄压气缓冲压力震荡 配气机构 VVA VVT 原理 通过改变气门正时使发动机起压缩机作用 正时非常困难 液压刚度和机械刚度处于相同的范围 crankshaftangle 发动机压缩制动 卡车 链张紧装置 注 这些结果只是采用了从CAD数据获得的几何参数 未经过优化或者修正 非常适合仿真预测 1 AMESim仿真结果 2 试验结果 17copyrightLMSInternational 2007 热管理系统 LUB EXH E

9、TM AC CAB HEX CS 进 排气管理 流体计算 温度计算 排放与后处理 尾气处理 20 Agenda LMSImagine LabAMESim平台特点传统车辆应用发动机变速箱底盘新能源汽车 所有变速器类型 AMESim可以用以仿真任何车辆的动力传动体系 完整的DCT模型 DSG 起动 发动机和奇数档轴以相同的转速转动第1阶段 奇数离合器开始脱开第2阶段 发动机和奇数离合器轴分离第3阶段 发动机转速增加 奇数档轴转速下降第4阶段 偶数档离合器开始接合第5阶段 摩擦力加速偶数档轴并降低发动机转速结束 发动机和偶数档轴完全接合 换档分析 欧数档轴转速 发动机转速 奇数档轴转速 Simuli

10、nk建立的离合器控制的ECU模型 发动机控制设计 齿轮 奇 偶档离合器 离合器控制设计接合速率 脱开速率控制换挡点 打滑控制离合器的粘 滑分析 AMT 换档作动器 自动手动变速器液压及电动执行器设计 自动变速器 AT自动变速器 CVT模型考虑和不考虑损失 无级变速 CVT模型 损失取决于 CVT传动比CVT带轮转速CVT输出扭矩负载当量带张力 Pull Pushbelttypes DCTdesign 变速器开发难点 需要多领域系统建模 EngineCrankshaftCamshaftVibrationsTorqueoscillations Clutch DMFDry Wet Multidisk

11、 dampersThermalaspects slipcontrol ShiftcontrolSynchronizers 3DanimationsEpicyclicgeartrainsGearshiftcontrol ActuationSwitchvalvesPressureregulationHydraulic electricNetworks Driveline2D 3DModelingU joints TiresESP ASRPilotedDifferential TransmissionRobotized AutomaticsDCT HybridIVT CVT 传动链振动分析 0 20

12、Hz3D发动机壳体及橡胶悬置 非线性阻尼 车辆总成 2D车辆模型 X Z Pacejka轮胎 Jumpstart 悬架的非线性刚度和非线性阻尼 整个传动系建模 舒适性 Benefits 有助于分析加速过程中的操纵性准则 Tipin Tipout 制动 换档 发动机 车体 发动机悬置 传动链刚度 离合器扭转减振器 DMF 轮胎 万向节 轴刚度 的耦合分析 后轮和前轮悬架低速时改进的Pacejka轮胎模型 发动机及悬置3D 动力总成 NVH驱动链扭振分析 Timeresponse 发动机和卡车驱动链的耦合 通过模态分析工具 用户可以确定影响各阶振型的主要因素 其中有些振型对多种传动链设计产生恶劣的

13、扭振 2 4以及6轮驱动 29 Agenda LMSImagine LabAMESim平台特点传统车辆应用发动机变速箱底盘新能源汽车 Motion 制动系统 ABS ESP 阻尼器 抗侧倾 动力转向系统 车辆动力学系统 控制器 数据交换 车辆动力学系统 助力转向 侧重在功能设计和控制的初步设计 主要是稳定性分析 考察电动转向的功能及其性能以及评估技术风险 ECU测试电气 电液以及液压系统 转向系统液压式 HPS 电液式 EHPS 电动式 EPS 制动系统ABS ESP 液压和气动系统 详细理解制动回路的动态特性 分析并比较不同液压结构 结合车辆模型分析制动距离和车辆的稳定性 既可以分析液压制动

14、系统也可以分析气动制动系统 悬架 抗侧倾控制 压力阀稳定性和先导阀控制转向系统和侧滚动杆间的耦合关系液压缸的气穴现象机车和专用车辆的倾斜系统实时环境下的ECU测试 专著于元部件和回路系统的设计 驾驶舒适性二维车辆模型和3D发动机模型 34copyrightLMSInternational 2009 20HZ的动态响应3D发动机模型3D发动机支点2D车辆模型2D车身悬置模型轮胎模型传动刚度模型输入发动机模块的扭矩响应道路倾斜度和路障风速 发动机谐波响应不同尺寸的飞轮12缸 无几何限制轴承和活塞摩擦效应加速带来的力实时仿真 35copyrightLMSInternational 2009 发动机悬

15、置匹配 车辆动力学 功能建模的理论 考虑运动学约束的多体系统 15自由度 Yawangleofcarbody Pitchangleofcarbody RollangleofcarbodyxG Absolutedisplacementofcarbodycenterofgravityonx axisyG Absolutedisplacementofcarbodycenterofgravityony axiszG Absolutedisplacementofcarbodycenterofgravityonz axiszrel11 Verticalliftoffrontleftspindle 11 r

16、el11 Relativerotationanglewheel spindle frontleftwheel 11 zrel12 Verticalliftoffrontrightspindle 12 rel12 Relativerotationanglewheel spindle frontrightwheel 12 zrel21 Verticalliftofrearleftspindle 21 rel21 Relativerotationanglewheel spindle rearleftwheel 21 zrel22 Verticalliftofrearrightspindle 22 r

17、el22 Relativerotationanglewheel spindle rearrightwheel 22 yn Relativedisplacementsteeringrack carbodyonycarbody axis ISO8855basedmodel 功能建模的理论 弹性效应 AxlesystemElasticity Suspensionmechanismandbushings ElasticityMatrix AxleelasticdeformationSource Eachelasticitycoefficientisafunction 车载电气系统 车灯 风扇 雨刷 电

18、动车窗 除霜 Usevehiclespeedandcorrespondinggearprofiletocomputetheenginespeed Quasistaticloads Modelsforlamps pump windshieldwipers Consumptiondefinedbycurrentorpowerprofile activationsignal 38copyrightLMSInternational 2009 ExampleofpowerprofileforPTCresistor 整车系统解决方案 发动机 传动 动力学 Acceleration Tests Accele

19、ration Simulations 40 Agenda LMSImagine LabAMESim平台特点传统车辆应用发动机变速箱底盘新能源汽车 高精度电池模型 主要特征 所有的参数都基于SOC 温度和电流 公式或数表 状态空间近似的扩散现象 状态变量的数量满足仿真精度要求 可以对电池包建模 也可以对单电池建模 时域或频域的参数化SOC根据法拉第效应计算 考虑物理现象 开路电压 Nernst电动势 扩散充电和双层电容欧姆阻力欧姆和扩散极化带来的废热 未来计划 滞后 特别是NiMH电池 通用方法计算电化学反应放热特性化工具 推荐试验方法进行参数标定 并且进行相应的优化 41copyrightLM

20、SInternational 2009 电池热管理 电池包热管理 FuelConsumption g AMESim Measured Electricmotorvelocity VoltagecomparisononHyzemurbancycleModel red Measurements blue 电机模型和电机控制 电机模型和电机控制 整车系统集成 丰田Prius使用AMESim对循环工况下的排放和油耗进行预测 电机 Internalcombustionengine 整车系统集成 基于模型的设计方法 比较不同的电机连接方式对并联混合动力巴士性能的影响其重点在于使用AMESim的传动库对不同的变速器建模 同时在AMESim中建立控制器模型 实时仿真HIL 整车控制设计 一款四轮驱动混合动力的硬件在环仿真 该项目用于整车控制器及控制策略设计和验证 使用了4个xPC 分别存放发动机模型 变速箱模型 整车模型和其他模型 谢谢