CRUISE整车及动力总成仿真分析软件

AVL CRUISE 整车及动力总成仿真分析软件整车及动力总成仿真分析软件 彭 栋彭 栋 李斯特技术中心（上海）有限公司李斯特技术中心（上海）有限公司 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 2 CRUISE 简介简介 ? 改善整车及部件性能改善整车及部件性能 (燃油经济 性 燃油经济 性/整车动力性整车动力性) ? 可以在一定范围内优化车辆及 传动系参数 可以在一定范围内优化车辆及 传动系参数 ? 评价概念新车评价概念新车 (如：混合动力车 、燃料电池车 如：混合动力车 、燃料电池车) ? 先进动力传动系统的分析评价先进动力传动系统的分析评价 ? 车辆热管理系统设计车辆热管理系统设计 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 3 ? 不同的汽车车型整车供应商不同的汽车车型整车供应商 ? 轿车，货车、公交车 ? 两轮车辆(摩托车） ? 专用车 ? 汽车工业部件供应商汽车工业部件供应商 ? 发动机 ? 变速箱，轮胎 等其它零部件厂商 目前目前CRUISE国内客户群体国内客户群体 ? 目前目前CRUISE在中国国内企业用户已达在中国国内企业用户已达 29家，高校用户家，高校用户15家，许可证总数为家，许可证总数为 54个，在同类型软件中处于绝对的领 先优势。 个，在同类型软件中处于绝对的领 先优势。 湖南大学湖南大学湖南大学湖南大学陕西重汽陕西重汽陕西重汽陕西重汽 同济大学同济大学同济大学同济大学东南汽车东南汽车东南汽车东南汽车 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学福田汽车福田汽车福田汽车福田汽车 清华大学清华大学清华大学清华大学维柴动力维柴动力维柴动力维柴动力 天津雷沃动力天津雷沃动力天津雷沃动力天津雷沃动力 泛亚汽车（泛亚汽车（泛亚汽车（泛亚汽车（PATACPATAC）玉柴动力玉柴动力玉柴动力玉柴动力 上海工程技术大学上海工程技术大学上海工程技术大学上海工程技术大学北方发动机研究所北方发动机研究所北方发动机研究所北方发动机研究所一汽大众一汽大众一汽大众一汽大众 昆明理工大学昆明理工大学昆明理工大学昆明理工大学北京欧曼重型汽车北京欧曼重型汽车北京欧曼重型汽车北京欧曼重型汽车上海柴油机厂上海柴油机厂上海柴油机厂上海柴油机厂 重庆交通学院重庆交通学院重庆交通学院重庆交通学院济南重汽集团济南重汽集团济南重汽集团济南重汽集团江铃汽车江铃汽车江铃汽车江铃汽车 武汉理工大学武汉理工大学武汉理工大学武汉理工大学嘉陵摩托嘉陵摩托嘉陵摩托嘉陵摩托江淮汽车江淮汽车江淮汽车江淮汽车 山东大学山东大学山东大学山东大学湖南长丰汽车湖南长丰汽车湖南长丰汽车湖南长丰汽车无锡柴油机厂无锡柴油机厂无锡柴油机厂无锡柴油机厂 湖北汽车工业学院湖北汽车工业学院湖北汽车工业学院湖北汽车工业学院北方易初摩托北方易初摩托北方易初摩托北方易初摩托大连柴油机厂大连柴油机厂大连柴油机厂大连柴油机厂 青岛理工大学青岛理工大学青岛理工大学青岛理工大学哈飞汽车哈飞汽车哈飞汽车哈飞汽车一汽青岛汽车厂一汽青岛汽车厂一汽青岛汽车厂一汽青岛汽车厂 重庆大学重庆大学重庆大学重庆大学一汽夏利一汽夏利一汽夏利一汽夏利奇瑞汽车公司奇瑞汽车公司奇瑞汽车公司奇瑞汽车公司 北京交通大学北京交通大学北京交通大学北京交通大学上汽通用五菱上汽通用五菱上汽通用五菱上汽通用五菱上汽集团研究院上汽集团研究院上汽集团研究院上汽集团研究院 北京理工大学北京理工大学北京理工大学北京理工大学哈尔滨东安三菱哈尔滨东安三菱哈尔滨东安三菱哈尔滨东安三菱东风汽车东风汽车东风汽车东风汽车 天津大学天津大学天津大学天津大学德尔福中国德尔福中国德尔福中国德尔福中国一汽技术中心一汽技术中心一汽技术中心一汽技术中心 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 4 整车动力学仿真分析的焦点问题整车动力学仿真分析的焦点问题 燃油经济性燃油经济性 整车排放性能整车排放性能 整车动力性能整车动力性能 平顺性，操纵稳定性及换档品质评价平顺性，操纵稳定性及换档品质评价 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 5 CRUISE: 成熟完善的系统集成软件: 成熟完善的系统集成软件 CRUISE 车辆系统的集成车辆系统的集成 ? 在短时间内可以便捷的改变车辆的结构布置形式在短时间内可以便捷的改变车辆的结构布置形式 ? 可以快速便捷的将传统车辆改变为混合动力汽车可以快速便捷的将传统车辆改变为混合动力汽车 ? 可以快速实现先进的动力传动概念可以快速实现先进的动力传动概念 (AMT, DCT, ) ? 有大量电气部件，可以用于电动汽车设计开发有大量电气部件，可以用于电动汽车设计开发 ? 便于车辆控制系统的开发和研究便于车辆控制系统的开发和研究 ? 车辆模型的搭建过程简捷易懂车辆模型的搭建过程简捷易懂 ? 采用模块化建模理念，早期建模阶段所需参数较少采用模块化建模理念，早期建模阶段所需参数较少 ? 伴随开发过程的不断深入，整个模型会不断完善伴随开发过程的不断深入，整个模型会不断完善 ? 完善而强大的数据库功能使得不同的项目部门之间可 以便捷的进行数据的传递和转换 完善而强大的数据库功能使得不同的项目部门之间可 以便捷的进行数据的传递和转换 ? 内置大量的计算任务内置大量的计算任务 ? 动力传动系统的优化设计动力传动系统的优化设计 ? 传动系统的参数优化传动系统的参数优化 ? 动力总成的匹配优化动力总成的匹配优化 ? 动力总成子系统的集成动力总成子系统的集成 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 6 使用使用CRUISE进行车辆动力学仿真进行车辆动力学仿真 燃油经济性及 排放性能 燃油经济性及 排放性能 ? 发动机的摩擦 ? 传动系统的损失 ? 米其林滚动阻力矩模型 ? BOOST后处理模块 车辆行驶动力性车辆行驶动力性 ? 动力总成动态建模 ? 仿真模式的选择 ? 驾驶员模型的影响 ? 与 BOOST软件的耦合仿真 (瞬态发动机) 平顺性，操纵稳定 性和换档品质 平顺性，操纵稳定 性和换档品质 ? 与AVL DRIVE软件联合 ? 与CarMaker软件联合 ? 柔性动力传动系统 ? 传动系统的详细模型 DOEDOE AVL CRUISE:AVL CRUISE: 整车性能开发的仿真分析平台整车性能开发的仿真分析平台整车性能开发的仿真分析平台整车性能开发的仿真分析平台 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 8 ? 循环行驶工况循环行驶工况 Cycle Run ? 爬坡性能分析爬坡性能分析 Climbing Performance ? 稳态行驶性能分析稳态行驶性能分析 Constant Drive ?各挡性能计算 Run in all Gears ?最高车速计算 Maximum Velocity ? 全负荷加速性能计算全负荷加速性能计算 Full Load Acceleration ?各挡最大加速度计算 Maximum Acceleration in all Gears ?原地起步连续换档加速性能计算 Shifting Gears from Standstill ?超车加速性能计算 Elasticity ? 最大牵引力计算最大牵引力计算 Maximum Traction Force ? 巡航行驶工况计算巡航行驶工况计算 Cruising ? 制动制动/滑行滑行/反拖性能分析反拖性能分析 Brake / Coast / Thrust CRUISE基本计算任务定义基本计算任务定义 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 9 CRUISE的部分动力性和经济性的计算结果的部分动力性和经济性的计算结果 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 10 CRUISE的先进计算模式的先进计算模式 ? 简单计算简单计算 ? 对于已经搭建好的模型进行特定计算任 务的计算 ? 矩阵复合计算矩阵复合计算 (DOE参数化研究参数化研究) ? 对模型中参数进行优化 (向量形式, 单参 数形式) ? 动力总成匹配优化计算动力总成匹配优化计算 ? 将整个动力总成作为优化匹配目标 ? 选择出理想的动力总成搭配形式 ? 计算项目批处理计算计算项目批处理计算 ? 在同一次计算中可以完成多个项目的对 比计算 ? 节省计算时间，提高计算效率 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 11 在在CRUISE中进行动力总成匹配优化中进行动力总成匹配优化 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 12 ? 组合图表优化组合图表优化 ? 这是在矩阵复合运算及动力传 动系统匹配计算中新添加的功 能 ? 可以方便的按照你设定的性能 目标选择理想的参数匹配和动 力总成匹配 参数化研究整车性能的平衡研究参数化研究整车性能的平衡研究 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 13 能量流向及动力分配示意图能量流向及动力分配示意图 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 14 可对任意车辆模型进行建模分析可对任意车辆模型进行建模分析 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 15 CRUISE中搭建的两轮摩托车模型中搭建的两轮摩托车模型 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 16 CRUISE中对变速箱性能的研究中对变速箱性能的研究 变速箱详细模型研究 ? 变速箱模型逐元件建模变速箱模型逐元件建模 ? 研究其对燃油经济性和动力性的影响研究其对燃油经济性和动力性的影响 ? 评估传动系控制部件控制策略评估传动系控制部件控制策略 ? 应力循环分析应力循环分析 Output Shaft 1 3 4 5 2 Input Shaft Clutch GearRatio Gear Spacing Torque Factor 13,6661,5711 22,3331,4651 31,5921,7851,592 40,8921,5090,892 50,5911 Preferred Layout AVL CRUISE:AVL CRUISE: 用于先进动力传动系统开发的平台用于先进动力传动系统开发的平台用于先进动力传动系统开发的平台用于先进动力传动系统开发的平台 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 18 标准的自动变速系统标准的自动变速系统: ? 组件库中有各种已经定义好的传 动系统元件可供直接使用（如： 液力变矩器，变速箱等） ? 可以对车辆的各种性能进行仿真 分析，并对动力总成的传递特性 进行研究 ? 可以方便的扩展为其它更加复杂 的自动变速系统 标准的自动变速系统模型标准的自动变速系统模型AT CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 19 Engine Speed rpm Engine Torque Nm ? 拥有可与传统手动变速系统 媲美的传递效率 ? 可避免AT车的液力变矩器所 造成的损失 ? 降低了驾驶员在车辆操纵过 程中作用，有利于提高车辆 性能 ? 行驶稳定性和舒适性有所提 高 机械式自动变速系统机械式自动变速系统 AMT CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 20 动力不间断传递的先进传动系统动力不间断传递的先进传动系统 DCT Even side with gear 2, 4 and 6 Odd side with gear 1, 3 and 5 成熟的机械元件及控制策略成熟的机械元件及控制策略: ? 可供直接使用的DCT元件及的控 制策略元件 ? 可进行档位同步问题的考虑 ? 起步过程中对离合器特性的考虑 ? 对于车辆运行过程中发动机和电 机油门特性的考虑 ? 对于制动压力的考虑 (用于能量 回收制动控制) CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 21 Engine Wheel Wheel Gearbx Motor ? 瞬间完成HEV快速建模过程 ? 方便进行动力传动系统的搭配，极大的 节省了建模的时间 ? 可以便捷的实现能量分配控制策略 ? 极大的降低了车辆的开发成本 对混合动力汽车对混合动力汽车 HEVs进行快速建模进行快速建模 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 22 AVL对混合动力汽车的解决方案对混合动力汽车的解决方案 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 23 在在CRUISE 中搭建过的中搭建过的HEV 模型模型 来源: AVL HEV 仿真分析研讨会 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 24 在在CRUISE中搭建的不同的中搭建的不同的HEV模型模型 All models are closed looop models with an according controller in Matlab/Simulink/Stateflow CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 25 动力总成的匹配优化分析动力总成的匹配优化分析 ICE 1, 2, 3, EM 1, 2, 3, BAT 1, 2, 3, Fuel Consumption high low DOE STUDY AVL CRUISE:AVL CRUISE: 整车性能仿真分析的集成平台整车性能仿真分析的集成平台整车性能仿真分析的集成平台整车性能仿真分析的集成平台 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 27 功能实现功能实现 概念设计概念设计 系统设计系统设计 目标定义目标定义 CRUISE在整车开发流程中的应用在整车开发流程中的应用 实车测试实车测试 部件测试部件测试 总成测试总成测试 离线仿真离线仿真离线仿真离线仿真实时仿真实时仿真实时仿真 系统优化分析 实时仿真 系统优化分析 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 28 CRUISE立体式全方位的接口立体式全方位的接口 Vehicle Thermal System Co-Simulation KULI Driveability Link AVL DRIVEAVL DRIVE System Integration (XCU) Co-Simulation COM Interface Fuel Economy Emissions Driving Performance Co-Simulation RT CarMaker System Calibration Co-Simulation CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 29 简介简介: ? CRUISE软件与 MatLab的接口允许客户自定义 模型元件以及相关的控制策略，便于客户自己进 行复杂控制。 ? CRUISE与Matlab 有三种连接方式 ? CRUISE Interface CRUISE与 MatLab的联合仿真分析 (MatLab在前台，而 CRUISE处在被调用 状态) ? MatLabAPI CRUISE与 MatLab的联合仿真分析 (CRUISE在前台，而 MatLab处在被调用 状态） ? MatLabDLL 通过通过SimulinkTM-模型生成的动态链接库（ DLL） 与 CRUISE进行耦合仿真 CRUISE与与Matlab 的接口类型 的接口类型 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 30 ?CRUISE中发动机模型 ?静态发动机模型 ?通常由台架试验得到 ?BOOST中发动机模型 ?与发动机循环模拟的接口 ?发动机MAP图预先计算模式 ?在线瞬态计算模式 Engine Torque, Fuel Consumption Engine Speed, Load Signal CRUISE与与BOOST联合仿真联合仿真 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 31 ? 车辆热管理系统： ? 冷却系统设计 ? 接口及数据传递分析 ? AVL BOOST ? Flowmaster ? KULI ? VTMS控制逻辑的设计 Vehicle Thermal Management System 车辆热管理系统设计车辆热管理系统设计 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 32 行驶平顺性的仿真分析行驶平顺性的仿真分析AVL DRIVE CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 33 虚拟的主观平顺性评价虚拟的主观平顺性评价: CRUISE 作为作为 DRIVE的传感器的传感器 ? CRUISE 仿真计算结果替代了原本DRIVE软 件中所需要的传感器信号，例如： ? 车辆加速度信号 ? 发动机转速信号 ? 车速信号 ? 发动机温度信号 ? 离合器分离结合信号 ? 当前档位信号 等等 ? 可用于车辆开发阶段对平顺性进行评估 AVLAVL- -DRIVEDRIVE 对车辆的行驶平顺性进 行主观评价 对车辆的行驶平顺性进 行主观评价 CRUISE Introduction Update, Nov 28, 2007 | Page 34 measured CRUISE simulated 弹性传动系统模型弹性传动系统模型: ? 低频特性分析 (10 Hz) ? 对车辆性能的影响 ? 换档品质的评价 ? 对驾驶员舒适性的分析 动力传动系统低频扭振分析