LMS-AMESim-Auto-1D平台发动机变速器

LMSImagine.LabAMESim1D平台特点与车辆行业应用2AgendaLMSImagine.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…VehicleSystemArchitectureConceptEngineeringDetailedDesignManufacturingVehicleIntegration概念设计详细设计系统集成MBSE的必然要求ModelBasedSystemEngineering的必然要求

TheNextFrontierinSimulationIncreasingtheimpactofSystemLevelSimulationinallphaseofdevelopment概念设计BusinesscaseanalysisDefinevehiclearchitectureTargetsetting详细设计Increaserealismandproductivityofcomponent,subsystem,systemvirtualvalidation虚拟测试、预标定Frontloadsystemvalidation“Virtual/Physical”Testing电控开发Interconnectmechanical&controls.AllphasesofdevelopmentABCDEnabledbyModelBasedSystemEngineeringSystemarchitectureisputcentral–fromrequirementstotestMulti-disciplinarymodelsforcomponent,subsystems-SimulationandTest“ModelBased”paradigmissharedwithControlsEngineeringNeedforMoreCompleteandIntegratedMulti-PhysicalModellingAndSystemLevelSimulation完整的、多领域、系统仿真平台5LMSImagine.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.LabAMESimLMSImagine.Lab

FromPhysicsBased“Authoring”toModelBasedSystemEngineeringMulti-physicsSystem“Authoring”Multi-domainApplicationsVehicleEnergyManagementVehicleSystemsDynamicsPowertrains…FlightControlsEngineEquipmentsEnvironmentControlSystems…MobileHydraulicPowerSystemsIntegrationElectricalSystems…OpenSystemIntegrationPlatform1DSystemDataManagementDept.Dept.Dept.SupplierOver3,000Multi-physicsComponentModelsRev.10AMESimCapabilitiesFunctionalDesignPlatformCapabilities7

copyrightLMSInternational-2007LMSImagine.LabAMESim–完备的物理应用库功率电子控制内燃机机电系统电作动器热系统机械系统流体系统ControlIFP.DriveIFP.EngineEM,EMDTPF,CS,AC1D,PM,TRHCD/PCD/TCHD/H&PResistance专业库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离线仿真硬件在环快速原型变速器标定TCU GearboxGearboxmodelTCUGearboxmodelControlsmodelControlsmodelGearbox发动机扭矩控制DCTHIL：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)10AgendaLMSImagine.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Pressure(bar)ExhaustpressureTime(s)Time(s)IntakepressurePressure(bar)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目标机

RT编译器RT平台发动机和传动控制模型发动机/发动机和传动物理模型燃油系统汽油，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。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17

copyrightLMSInternational-2007热管理系统LUBEXHETMACCABHEXCS进/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：排放与后处理尾气处理：HCCONOx20AgendaLMSImagine.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

(Cardant节，离合器扭转减振器，DMF，底盘)发动机部分

(曲轴，凸轮轴，气门，遥杆)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–PushbelttypesDCTdesign变速器开发难点：需要多领域系统建模EngineCrankshaftCamshaftVibrationsTorqueoscillationsClutch/DMFDry/Wet,Multidisk,dampersThermalaspects,slipcontrolShiftcontrolSynchronizers,3DanimationsEpicyclicgeartrainsGearshiftcontrolActuationSwitchvalvesPressureregulationHydraulic/electricNetworksDriveline2D/3DModelingU-joints,TiresESP/ASRPilotedDifferentialTransmissionRobotized/AutomaticsDCT/HybridIVT/CVT传动链振动分析:0-20Hz3D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扭振(2,4以及6轮驱动)29AgendaLMSImagine.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34

copyrightLMSInternational-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应加速带来的力实时仿真35

copyrightLMSInternational-2009发动机悬置匹配车辆动力学：功能建模的理论考虑运动学约束的多体系统(15自由度)ψ:Yawangleofcarbody:Pitchangleofcarbodyφ

:RollangleofcarbodyxG:Absolutedisplacementofcarbodycenterofgravityonx-axisyG:Absolutedisplacementofcarbodycenterofgravityony-axiszG:Absolutedisplacementofcarbodycenterofgravityonz-axiszrel11:Verticalliftoffrontleftspindle[11]rel11:Relativerotationanglewheel/spindle-frontleftwheel[11]zrel12:Verticalliftoffrontrightspindle[12]rel12:Relativerotationanglewheel/spindle-frontrightwheel[12]zrel21:Verticalliftofrearleftspindle[21]rel21:Relativerotationanglewheel/spindle-rearleftwheel[21]zrel22:Verticalliftofrearrightspindle[22]rel22:Relativerotationanglewheel/spindle-rearrightwheel[22]yn:Relativedisplacementsteeringrack/carbodyonycarbody-axisISO8855basedmodel功能建模的理论–弹性效应AxlesystemElasticitySuspensionmechanismandbushingsElasticityMatrixAxleelasticdeformationSourceEachelasticitycoefficientisafunction:车载电气系统车灯、风扇、雨刷、电动车窗、除霜。。。UsevehiclespeedandcorrespondinggearprofiletocomputetheenginespeedQuasistaticloads:-Modelsforlamps,pump,windshieldwipers,…-Consumptiondefinedbycurrentorpowerprofile&activationsignal38

copyrightLMSInternational-2009ExampleofpowerprofileforPTCresistor整车系统解决方案：

发动机+传动+动力学Acceleration-TestsAcceleration-Simulations40AgendaLMSImagine.LabAMESim平台特点传统车辆应用