LMS-AMESim-Auto——1D平台发动机变速器课件

1、LMS Imagine.Lab AMESim,1D平台特点与车辆行业应用,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,Agenda,LMS Imagine.Lab AMESim平台特点 传统车辆应用 发动机 变速箱 底盘 新能源汽车,2,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,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,Multi-physics” models Thermal, Mechanical, Electrical,Controls” models Electrical, Electr

2、onics, Software,Vehicle System Architecture,Concept Engineering,Detailed Design,Manufacturing,Vehicle Integration,概念设计 详细设计 系统集成,MBSE的必然要求,3,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,Model Based System Engineering的必然要求 The Next Frontier in Simulation,Increasing the impact of System Level Simulation in all phase of

3、development,概念设计 Business case analysis Define vehicle architecture Target setting,详细设计 Increase realism and productivity of component, subsystem, system virtual validation,虚拟测试、预标定 Frontload system validation “Virtual/Physical” Testing,电控开发 Interconnect mechanical & controls. All phases of developm

4、ent,A,B,C,D,Enabled by Model Based System Engineering,System architecture is put central from requirements to test Multi-disciplinary models for component, subsystems - Simulation and Test “Model Based” paradigm is shared with Controls Engineering,Need for More Complete and Integrated Multi-Physical

5、 Modelling And System Level Simulation完整的、多领域、系统仿真平台,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,LMS Imagine.Lab AMESim: 为MBSE量身定制多领域、完整的、系统仿真平台,LMS Imagine.Lab AMESim Rev 10,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

6、和优化 前后处理 分析工具 设计优化,LMS Imagine.Lab AMESim,5,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,LMS Imagine.LabFrom Physics Based “Authoring” to Model Based System Engineering,Multi-physics System “Authoring,Multi-domain Applications,Vehicle Energy Management Vehicle Systems Dynamics Powertrains Flight Controls Engine Equipm

7、ents Environment Control Systems Mobile Hydraulic Power Systems Integration Electrical Systems,Open System Integration Platform,1D System Data Management,Over 3,000 Multi-physics Component Models,Rev. 10,AMESim Capabilities,Functional Design Platform Capabilities,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,LMS Imagin

8、e.Lab AMESim 完备的物理应用库,40+应用库 总共超过3000个物理元件,2021/1/24,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,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,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,HIL：半实物仿真,Driving Simulator with PSA,完整的功能模型(底盘、悬架、转向、传动、制动、传感器,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,Agenda,LMS Imagine.Lab AMESim平台特点 传统车辆应

9、用 发动机 变速箱 底盘 新能源汽车,10,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,发动机性能分析：发动机性能部,GDI涡轮增压汽油机模型,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,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,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,燃油系统,汽油， 柴油及其可变燃料：DME， LPG，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,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,发动机气门由液压作动器控制 (

10、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,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,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,crankshaft angle,发动机压缩制动：卡车,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,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,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,热管理系统,LUB,EXH,ETM,AC,CAB,HEX

11、,CS,2021/1/24,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,进/排气管理,流体计算,温度计算,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,排放与后处理,尾气处理,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,Agenda,LMS Imagine.Lab AMESim平台特点 传统车辆应用 发动机 变速箱 底盘 新能源汽车,20,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,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,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,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

12、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,Simulink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,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,AMT: 换档作动器,自动手动变速器 液压及电动执行器设计,LMS-AMESim-Auto1D平

13、台发动机变速器,自动变速器,AT自动变速器,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,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 Push belt types,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,DCT design,变速器开发难点： 需要多领域系统建模,Engine Crankshaft Camshaft Vibrations Torque oscillations,Clutch / DMF Dry/Wet, Multidisk, dampers Thermal a

14、spects, slip control,Shift control Synchronizers, 3D animations Epicyclic gear trains Gearshift control,Actuation Switch valves Pressure regulation Hydraulic/electric Networks,Driveline 2D/3D Modeling U-joints, Tires ESP / ASR Piloted Differential,Transmission Robotized / Automatics DCT/Hybrid IVT/C

15、VT,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,传动链振动分析: 0-20Hz 3D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(Jump start) 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,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,动力

16、总成：NVH 驱动链扭振分析,Time response,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扭振(2,4 以及 6 轮驱动,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,Agenda,LMS Imagine.Lab AMESim平台特点 传统车辆应用 发动机 变速箱 底盘 新能源汽车,29,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,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,LMS-AMESim-Auto1D平台

17、发动机变速器,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,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,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系统也可以分析气动制动系统,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,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

18、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,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,驾驶舒适性二维车辆模型和3D发动机模型,34 copyright LMS International - 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,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,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,35 copyright L

19、MS International - 2009,发动机悬置匹配,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,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,: Yaw angle of carbody : Pitch angle of carbody : Roll angle of carbody xG : Absolute displacement of carbody center of gravity on x-axis yG : Absolute displacement of carbody center of gravity on y-axis zG :

20、Absolute displacement of carbody center of gravity on z-axis zrel 11 : Vertical lift of front left spindle 11 rel 11 : Relative rotation angle wheel/spindle - front left wheel 11 zrel 12 : Vertical lift of front right spindle 12 rel 12 : Relative rotation angle wheel/spindle - front right wheel 12 z

21、rel 21 : Vertical lift of rear left spindle 21 rel 21 : Relative rotation angle wheel/spindle - rear left wheel 21 zrel 22 : Vertical lift of rear right spindle 22 rel 22 : Relative rotation angle wheel/spindle - rear right wheel 22 yn : Relative displacement steering rack / carbody on ycarbody-axis

22、,ISO 8855 based model,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,功能建模的理论 弹性效应,Axle system Elasticity,Suspension mechanism and bushings,Elasticity Matrix,Axle elastic deformation Source,Each elasticity coefficient is a function,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,车载电气系统,车灯、风扇、雨刷、电动车窗、除霜。 Use vehicle speed and corresponding gea

23、r profile to compute the engine speed,Quasi static loads: - Models for lamps, pump, windshield wipers, - Consumption defined by current or power profile & activation signal,38 copyright LMS International - 2009,Example of power profile for PTC resistor,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,整车系统解决方案： 发动机+传动+动力学,Acceleration - Tests,Acceleration - Simulations,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,Agenda,LMS Imagine.Lab AMESim平台特点 传统车辆应用 发动机 变速箱 底盘 新能源汽车,40,LMS-AMESim-Auto1D平台发动机变速器,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