LMS_AMESim_Auto——1D平台发动机变速器

1、Zhang zhao- 1D product managerLMS Imagine.Lab AMESim1D平台特点与车辆行业应用平台特点与车辆行业应用2AgendaLMS Imagine.Lab AMESim平台特点平台特点传统车辆应用传统车辆应用发动机发动机变速箱变速箱底盘底盘n新能源汽车新能源汽车发展趋势发展趋势:以模型为驱动的开发流程革新以模型为驱动的开发流程革新 基于模型的系统工程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

2、” modelsElectrical, Electronics, SoftwareVehicle SystemArchitectureConceptEngineeringDetailedDesignManufacturingVehicleIntegration概念设计 详细设计 系统集成MBSE的必然要求的必然要求Model Based System Engineering的必然要求的必然要求 The Next Frontier in SimulationIncreasing the impact of System Level Simulation in all phase of devel

3、opment 概念设计概念设计Business case analysisDefine vehicle architectureTarget setting详细设计详细设计Increase realism and productivityof component, subsystem, system virtual validation虚拟测试、预标定虚拟测试、预标定Frontload system validation“Virtual/Physical” Testing电控开发电控开发Interconnect mechanical & controls. All phases of deve

4、lopmentABCDEnabled by Model Based System EngineeringSystem architecture is put central from requirements to testMulti-disciplinary models for component, subsystems - Simulation and Test“Model Based” paradigm is shared with Controls EngineeringNeed for More Complete and Integrated Multi-Physical Mode

5、llingAnd System Level Simulation完整的、多完整的、多领领域、系域、系统统仿真平台仿真平台5LMS Imagine.Lab AMESim: 为为MBSE量身定制量身定制多领域、完整的、系统仿真平台多领域、完整的、系统仿真平台LMS Imagine.Lab AMESim Rev 10解决方案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和优化分析和优化前后处理

6、分析工具设计优化LMS Imagine.LabAMESimLMS Imagine.LabFrom Physics Based “Authoring” to Model Based System EngineeringMulti-physics System “Authoring”Multi-domain Applications Vehicle Energy Management Vehicle Systems Dynamics Powertrains Flight Controls Engine Equipments Environment Control Systems Mobile Hy

7、draulic Power Systems Integration Electrical Systems Open System Integration Platform1D System Data ManagementDept.Dept.Dept.SupplierOver 3,000 Multi-physics Component ModelsRev. 10AMESimCapabilitiesFunctionalDesignPlatformCapabilities7 copyright LMS International - 2007LMS Imagine.Lab AMESim 完备的物理应

8、用库完备的物理应用库功率电子功率电子控制控制内燃机内燃机机电系统机电系统电作动器电作动器热系统热系统机械系统机械系统流体系统流体系统ControlIFP.Drive IFP.EngineEM, EMDTPF, CS, AC1D, PM, TRHCD / PCD / TCHD / H & P Resistance专业库40+应用库应用库总共超过总共超过3000个物理元件个物理元件HIL：控制器开发：控制器开发实时双离合器变速器模型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离线仿真离线仿真硬件在环硬件在环快速原型快速原型变速器标

9、定变速器标定TCU GearboxGearbox modelTCUGearbox modelControls modelControls modelGearbox发动机扭矩控制DCTHIL：半实物仿真：半实物仿真 完整的功能模型(底盘、悬架、转向、传动、制动、传感器)10AgendaLMS Imagine.Lab AMESim平台特点平台特点传统车辆应用传统车辆应用发动机发动机变速箱变速箱底盘底盘n新能源汽车新能源汽车发动机性能分析：发动机性能部发动机性能分析：发动机性能部GDI涡轮增压汽油机模型Pressure (bar)Exhaust pressureTime (s)Time (s)Int

10、ake pressurePressure (bar)发动机电控开发发动机电控开发HIL：电控部门：电控部门通过通过S函数的生成将函数的生成将AMESim模型输入至模型输入至 Simulink目标机目标机 RT 编译器编译器RT 平台平台发动机发动机和传动和传动控制模控制模型型发动机发动机/发发动机和传动机和传动动物理模型物理模型燃油系统燃油系统n汽油， 柴油及其可变燃料：DME， LPG，CNG。n低压和高压燃油喷射系统。n非直喷/直喷， 共轨， 泵喷嘴以及直列泵。n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

11、机构：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。crankshaft angle发动机压缩制动：卡车发动机压缩制动：卡车链张紧装置链张紧装置注注: 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17 copyright LMS International - 2007热管理系统热管理系统LUBEXHETMACCABHEXCS进进/排气管理排气管理催化转化器消声器进气排气催化转化器消声器进气排气流体计算：温度计算：排放与后处理排放与后处理尾气处理：H

12、CCONOx20AgendaLMS Imagine.Lab AMESim平台特点平台特点传统车辆应用传统车辆应用发动机发动机变速箱变速箱底盘底盘n新能源汽车新能源汽车所有变速器类型所有变速器类型AMESim可以用以仿真可以用以仿真任何车辆的动力传动体系任何车辆的动力传动体系变速器部分变速器部分 MT/AMT/DCT (手动， 自动及其双离合器变速器) AT/IVT/CVT (变速器， 无级变速)驱动链部分驱动链部分(Cardant节， 离合器扭转减振器， DMF，底盘)发动机部分发动机部分 (曲轴， 凸轮轴， 气门，遥杆)完整的完整的DCT模型：模型：DSG起动 :发动机和奇数档轴以相同的转速

13、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发动机控制设计齿轮奇&偶档离合器离合器控制设计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: 换档作动器换档作动器自动手动变速器自动手动变速器液压及电动执行器设计自动变速器AT自动变速器自动变速器考虑和不考虑损失无级变速：无级

14、变速：CVT模型模型损失取决于：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 typesDCT design变速器开发难点：变速器开发难点： 需要多领域系统建模需要多领域系统建模EngineCrankshaftCamshaft VibrationsTorque oscillationsClutch / DMFDry/Wet, Multidisk, dampersThermal aspects, slip controlShift controlSynchronizers, 3D animationsEpicyclic gear t

15、rainsGearshift controlActuationSwitch valvesPressure regulationHydraulic/electricNetworksDriveline2D/3D ModelingU-joints, TiresESP / ASRPiloted Differential TransmissionRobotized / AutomaticsDCT/HybridIVT/CVT传动链振动分析传动链振动分析: 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

16、线性阻尼整个传动系建模整个传动系建模：舒适性：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：动力总成：NVH 驱动链扭振分析驱动链扭振分析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)29AgendaLMS Imagi

17、ne.Lab AMESim平台特点平台特点传统车辆应用传统车辆应用发动机发动机变速箱变速箱底盘底盘n新能源汽车新能源汽车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车辆动力学系统控制器控制器数据交换数据交换车辆动力学系统助力助力转向转向 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）制动系统制动系统 ABS、ESP液压和气动系统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

18、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。 悬架、悬架、抗侧倾控制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驾驶舒适性二维车辆模型和二维车辆模型和3D发动机模型发动机模型34 copyright LMS International - 200920HZ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

19、应加速带来的力 实时仿真35 copyright LMS International - 2009发动机悬置匹配发动机悬置匹配车辆动力学：功能建模的理论车辆动力学：功能建模的理论 : 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 : A

20、bsolute 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 zr

21、el 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功能建模的理论功能建模的理论 弹性效应弹性效应Suspension mechanism and bushingsElasticity MatrixAxle elastic deformation Source)()()(oppnzXyXzXCstexEach elasticity coefficient is a function:车载电气系统车载电气系统车灯、风扇、雨刷、电动车窗、除霜。Use vehicle speed and corresponding gear profile to compute the engine speedQuasi st

23、atic loads: - Models for lamps, pump, windshield wipers,- Consumption defined by current or power profile & activation signal38 copyright LMS International - 2009Example of power profile for PTC resistor整车系统解决方案：整车系统解决方案： 发动机发动机+传动传动+动力学动力学Acceleration - TestsAcceleration - Simulations40AgendaLMS Imagine.Lab AMESim平台特点平台特点传统车辆应用传统车辆应用发动机发动机变速箱变速箱底盘底盘n新能源汽车新能源汽车高精度高精度电池模型电池模型主要特征主要特征: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