GT-Suite在整车HEV的示例应用演示幻灯片

GT-SUITE软件在HEV上的应用,GT-SUITE简介,开发者GammaTechnology公司(美国，底特律）官方网页：中国网页：http:/www.cdaj-GT-SUITE是一个完整的、自成体系的开发平台，涵盖了发动机本体、传动系统、冷却系统、燃油供给系统、曲柄连杆机构、配气机构、润滑系统、机舱热管理、控制等多个方面。从1999年以来，GT-SUITE是市场占有率第一的发动机仿真软件，成为大多数世界知名发动机/车辆厂商的开发平台。,HondaIsuzuMazdaNissanSubaruSuzukiToyotaYamaha,Consultants:AVLFEVSWRIIAVLotusEnggAVL-MoteurModernePorscheEngineeringProdriveAVL-Schrick,GTTechnologiesHoneywell-GarrettJacobsRoushTech.SiemensCanadaTennecoVisteonWestportInnov.WoodwardGov.,部份用户列表,AdamOpelAudiBentleyBMWDaimlerCarFerrariFIATFordAachenHyundaiEuropeLamborghiniPorsche,DAFTrucksDaimlerTruckDeutzIVECOLiebherrMANTrucksMTUPerkinsRenaultTruckScaniaVolvoTruckCaterpillarCumminsDetroitDieselInt.Truck&EJohnDeereVolvo-MackHinoIPANissanDieselYanmarKomatsu,JenbacherMANB&WRolls-RoyceBergenWartsilaEMDGeneralElectricWaukeshaMitsubishiEl.SandvikApriliaBriggsandStrattonBRP-RotaxHarley-DavidsonKohlerKubotaMercuryMarinePolarisAMG-MercedesToyotaMotorsportF1MercedesF1RenaultF1CosworthRacingF1GMRacingMaderRacing,ChryslerFordUSGeneralMotorsHondaUSHyundaiUSNissanUSToyotaUS,DaewooHyundaiMotorRenault-SamsungSsangyongDalianDieselHoldenVWBrazil,PSARenaultSaabSEATSkodaVolkswagenVMMotoriVolvoCar,BehrBosalBoysenCamoplastCornagliaEmconFaureciaF.FaureciaG.Honeywell-GarrettIHIInternationalINAJ.EberspaecherMagnetiMarelli,MahleMann+HummelMarkIVMecaplastMGICoutierPierburgPDEAutomotiveRobertBoschRoechlingSiemensTenneco-GilletUFIFiltersVoithTurbo,CAR,TRUCK,SUPPLIERS,AisinCalsonicDensoHitachiMikuniTokyoGasUNISIAYumex,BentelerCalsonicDelphiDensoUSDonaldsonEatonEmconFaureciaUS,OTHERS,GT-SUITE的部分用户（国内）,国内部份正式用户一汽技术中心东风汽车研究院上汽研究院通用泛亚技术中心动力总成通用泛亚技术中心整车部柳汽东风沈阳华晨金杯汽车沈阳航天三菱长安汽车技术中心上海柴油机厂无锡油泵油嘴研究所四川绵阳新晨发动机厂保定长城汽车上海红湖消声器厂洛拖研究所江津增压器厂重庆隆鑫集团,上汽通用五菱柳州机械厂上海交通大学天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室华中科技大学电动汽车研究院军事交通学院（天津）北京交通大学沈阳航空工业学院大连内燃机车研究所清华大学北京理工大学哈尔滨工程大学重庆交通大学上海天纳克技术中心大连华克,GT-SUITE中的用户界面,通用的前处理界面：GT-ISE通用的后处理界面：GT-POST其它工具界面：DOE的前处理与DOE后处理界面GEM3D前处理界面COOL3D机舱热管理三维前处理工具VT-DESIGN:配气机构前处理工具GT大模型的处理工具,GT-SUITE软件的License类型,有以下五种类型GT-SUITE：全套软件模块绝大的原产商采用此形式GT-POWER：主要关注发动机的性能、气动声学、后处理等GT-SUITEmp：与GT-SUITE相比，缺少详细的缸内模拟与燃烧分析功能GT-POWER-Lab：主要关注缸内分析。是GT-POWER的子模块，但缺少增压分析和预测燃烧分析功能GT-SUITE-RT：是为了让以上的各个模型，能在特定的硬件（DSPACE、ETAS、Opal-RT等）进行硬件的在环仿真注：平台特性设计部门：模型共享不同部门：数据共用,GT-SUITE简介：典型应用,Engine,BrakesSteeringSuspensionFluidPower,TransmissionClutches,ExhaustSystemAT,A/C&Cabin,UnderhoodCoolingModule,Drivetrain&Vehicle,Hybrid&Electric,Cooling,VTM,ECUs,SiL,HiL,RT,GT-SUITE简介：发动机上典型应用,TimingDrives,Lubrication,Combustion,Aftertreatment,Acoustics(Intake/Exhaust),Injection,Cranktrain,Valvetrain,ECUs,SiL,HiL,RT,Turbo/AGR,Cooling,整车热管理系统,液压系统及燃油喷射系统,通用机械动力模拟（配气机构、曲柄连杆机构）,OPTIMIZE/DOE,GT-SUITE-mp,LINKWITHSIMULINK,整车匹配,整车模拟,应用模型：车辆三个不同水平的发动机模型详细模型-平均值模型-基于MAP模型传动系统部件模型离合器-分动器-半轴液力变矩器-传动轴-滑移/刚性轮胎变速箱-差速器-整车(车身)刹车系统-CVT驾驶员模型道路条件和外界环境(坡度、空气阻力、滚动阻力、转向和风阻)EV和HEV部件控制部件：实现基于车辆控制的模拟与热管理/冷却和电、磁系统的耦合模拟,整车传动系统匹配常用单元,Object-orientedgeneralarchitecturemodelsanydrivelineconfiguration,ENGINE/POWERTRAINCONTROLS,MAPBASEDOR“MEAN-VALUE”ENGINEMODEL,DRIVELINECOMPONENTS,VEHICLEBODY,DRIVER,ROADENVIRONMENT,整车匹配模拟应用,动力学性能(如：加速性能等)驱动循环模拟-燃油经济性和排放部件匹配(优化)传动方式选择(2WD,4WD)发动机/动力总成的控制系统HEV的传动系统和控制策略模拟传动系统的扭振、驱动特性、驱动力和制动性能的模拟与发动机性能、热、能量管理以及电磁系统耦合模拟,例:2-WD整车模型,混合动力(HEV)模拟,面向对象的建立传动系统的搭建机械式+HEV传动系统部件可以模拟各种HEV的结构形式(mild,full,parallel,seriesetc.)多种电动装置、电池整车能量管理研究全面复杂的控制模板(也可与Matlab/Simulink耦合)去实现复杂的HEV控制策略GT-SUITE高附加值特征,HEV的能量管理和优化,HEV传动系统的能量管理(控制)策略可以进行模拟和优化,任意的控制模式:MildorFullHybridSeries,paralleletc.,任意的控制模式:MildorFullHybridSeries,paralleletc.,Hybrid-ElectricVehicle(HEV)元件,基于MAP的电机/发电机电机/发电机的模拟蓄电池模拟行星齿轮机构控制单元(HEV控制策略),电机、发电机和基于MAP的电机、发电机实体电-机械模型对电流进行求解、力矩计算根据力矩系数Kt进行定义基于MAP力矩计算根据蓄电池的状态，根据效率MAP，它是转速与负荷的函数,电机-发电机模拟,蓄电池模拟,电池对象开路电压和内阻是蓄电池SOC和平均温度的函数热模拟可以选择是否进行热模拟的选项,可以利用热模板进行详细的热模拟用户的热选项也可以利用,行星齿轮机构,在HEV的传动系统中行星齿轮机构可以用来力矩分配或传动比的设定装置PlanetaryGearSet对象:模型运动学和动力学的简单的行星齿轮机构有三个刚性的连接端口，分别代表:太阳轮行星架齿圈两个速度输入，第三为速度输出力矩输入一个端口，其它两个端口输出齿轮转动惯量,两输出力矩的(速度相关)效率用户可以自己定义,行星齿轮机构的应用,SPEED,TORQUE,KInematicsandDynamicsCalculation,Vehicle&Driveline(2WD),Motor,Battery,Generator,Planetary,ICEngine,基于对象的模拟可以实现复杂HEV传动系统构造,MildHybrid动力总成,轻度混合动力:电机/发电机控制:电力系统的起动蓄电池SOC状态的保持制动能量回收发动机附助模式,Driveline-Vehicle,Mot/Gen-Battery,Mot/GenController,应用案例,1，使用GT进行新型混合动力汽车性能仿真FEVSAIC2，预估和优化HEV配置VW3，优化混合动力系统中三缸CNG发动机FKFS,使用GT进行新型混合动力汽车性能仿真FEVSAIC,简介电子控制行星轮系车辆模型和特征性能仿真燃油耗仿真结论,2006GT用户大会,简介,方法将液力变矩器TC用电机控制的PGS（行星齿轮）系统即，并行HEV再生制动电机加速充电工作点偏移起动/停止纯电动工作,车辆模型GT,DPGS模拟,用SPGS模拟DPGS,PGS控制,起步时的滑移发动机和电机工作在不同的转速发动机转速目标产生电机扭矩用于使发动机转速控制误差最小可以停止PGS模式纯电动时，并行驱动（PGS锁止）时通过将PID目标值设为输入值，并KI，KD0来实现,性能仿真起步,开始时，电机和发动机转速差越来越大，处于发电能量回收阶段。到转速相等时，PGS离合器锁止，一起运行,性能仿真百公里加速,微型化发动机和电机的和大于原来发动机采用原发动机的HEV的百公里加速性能提高虽然增加了电机驱动但是没有了变矩器,燃油经济性,都能实现NEDC循环要求右侧坐标为1表示开始电模式（e-mode),Base:onlye-PGSinsteadofTCe-PGS+Start/stope-PGS+Start/stop+electricdriving+recuperativebraking,燃油经济性,传统车辆停车时的燃油消耗也很大发动机不停车液力变矩器停车时不能完全脱开发动机和传动系，需要刹车制动,燃油经济性,HEV优点PGS消除了TC功率损失怠速工况是真正的怠速，类似离合器脱开而不是“磨”变矩器油PGS模式储存并利用电能，比TC更高效起动/停止消除了驻车时的燃油耗其它益处（电驱动，再生制动）,结论,GT作为一个虚拟原型，有益于研究混合动力车辆的燃油消耗和性能混合+e-PGS=微型化而没有起步缺陷更好的驾驶乐趣和绿色意识燃油消耗减少用e-PGS代替了TC起动/停车电驱动再生制动（全部利用再生制动需要brake-by-wire系统）负荷偏移也是有益的，特别是如果电驱动扩展到低负荷（即低效率）停止发动机工作的情况下。,预估和优化HEV配置,简介混合概念计算的意义一般混合车辆模型的结构基于并行混合动力概念结果示例使用集成的DoE方法总结,VOLKSWAGEN,简介,全球混合动力车辆,Volkswagen-TouaregHybrid2010上市,混合动力概念,计算的意义,零件优化功能分析策略优化减少测试,模型结构,仿真模型一般问题在性能和消耗概念上的比较仿真的快速准备和实行操作简单使用基于发动机map的功率损失精度高,模型结构,一个模型针对不同结构,并行,串行,模型结构,一个模型针对不同结构,混联,模型结构,一个模型针对不同结构,模型结构,一个模型针对不同结构特征：一个文件针对所有模型（混联有三个文件）通过用户界面设定数据通过DoE进行综合提高计算时间快neededforDoE,模型结构,模型水平,模型结构,工作状态策略,充电、加速，电驱动（ICE关）根据电池的SOC和负荷需求调整。,计算结果,SOC，转速，功率,DOE,步骤1建模2参数优化3变量比较4参数优化,DOE,目标燃油消耗最低SOC初始值,总结,GT-SUITE在公司仿真环境中,总结,已经开发了一个通用车辆模型功能：仿真混合、电动汽车的性能与消耗界面友好:输入参数列表文件操作简单模型清晰调整容易后处理：时间曲线积分变量DoE,优化混合动力系统中三缸CNG发动机FKFS,项目简介发动机数据发动机模型GT-Drive混合动力模型X10XE变速箱/主传动比变化,项目简介,目的：基于OpelAstraCaravan(总质量1500kg)中度混合NEDC工况CO2排放90/km满足将来的排放标准（欧5）：NOx排放实现：使用体积小，排量大的ICE（X10XE）燃料：CNG（单一）混合动力（启动/停车，回收，等）,发动机数据,发动机模型,发动机模型,模型校准,发动机模型,模型校准,发动机模型,HP-EGR变化,Phlegmatic发动机,理论TPR（涡轮机压比）高偏移到低工作点（加宽necksquare面积）背压更低降低了内部EGR，使气缸充填更好降低了PMEP，发动机效率更高发动机较差瞬态性能可用电机补偿,Phlegmatic发动机,发动机效率升高3%,混合动力模型,控制策略,混合动力模型,发动机部分负荷移向高负荷降低比油耗（用于发电）,混合动力模型,SOC可以满足多种工况循环可以达到初始SoC,变速箱/主传动比变化,乘用车柴油混合动力不同混合度分析,简介车辆模型车辆模型校核使用仿真进行不同混合度的分析结论,简介,尽管在轻型应用中，现有所有的混合动力车辆产品都基于汽油机，但是可以相信柴油机混合动力有相当高的降低油耗潜力，因为柴油机的高峰值效率以及效率随负荷变化的良好趋势。欧洲市场上，因为燃料价格高（省油更有吸引力），柴油机份额高，所以更有潜力。并且也是达到排放限制的一种方法,简介,但是，尽管柴油推进系统毫无疑问可以增加HEV的优势，提供互补，例如在特别城市工况中提高瞬时更高效率。采用传统发动机效率已经很高，进一步提高将很困难。而且燃油耗和排放法规的悖论（trade-off）必须在混合动力中认真考虑。避免NOx排放危害柴油混合动力的优点。,简介,本文中分析的混合动力架构基于BAS（皮带交流起动电机）系统。它可以和连到后轴上的第二个电机EM一起，实现纯电动和e-AWD模式运行,ICE+BAS,简介,ICE+BAS+EM,车辆模型,控制模型（部分）,驾驶员,EM控制器,模型校核,此模型已经与“热”NEDC工况的实验数据（2.0L柴油机）进行了对比。混合动力不起作用时的情况如下：(速度一致）,模型校核,燃油耗,模型校核,累积油耗,模型校核,NOx和Soot排放,不同混合度的比较,可用架构,不同混合度的比较,可用架构电功率的比例,不同混合度的比较,启动和停车策略,不同混合度的