动力总成Blockset

动力总成Blockset

建模和仿真汽车动力系统

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为动力系统建模

参考应用

Powertrain Blockset提供一组完全组装的参考应用程序,包括汽油(火花点火,SI)、柴油(压缩点火,CI)、混合动力和电动汽车系统,作为您的动力系统模型的起点。要为项目建模动力总成系统,可以根据动力总成类型选择参考应用程序。每个参考应用程序包括工厂模型、控制器、纵向驱动器和驱动周期数据。

参考应用程序附带一个动态仿真模块®项目配置。Simulink Projects支持对顶级模型文件、组件模型文件和脚本的管理和版本控制。

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顶级汽油动力系统参考应用模型。

为您的项目量身定制的系统模型

参考应用程序作为系统模型的起点。要为动力总成项目定制参考应用程序,请使用来自领域特定工具、测试台架或车辆的数据对参考应用程序中的组件进行参数化。根据您的应用程序和动力系统配置,您可能需要选择组件模型的类型,并进一步定制系统模型。

Powertrain Blockset中的组件库提供了物理系统和控制器的块,用于:

  • 推进
  • 传输
  • 动力传动系统
  • 能量储存
  • 车辆纵向动力学
  • 驱动周期数据和纵向驱动器

Powertrain Blockset中的所有模型,包括库中的参考应用程序和组件,都是完全开放的,可以进行定制。您可以使用Simulink项目来管理模型变量包括版本选择、版本管理和比较。

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Simulink项目对汽油动力总成的参考应用。

映射和动态内燃机模型

Powertrain Blockset提供两种类型的内燃机模型:映射和动态。映射的发动机将宏观的发动机行为表示为一组查找表(制动扭矩、燃料流量、空气质量流量、排气温度、效率和排放),作为命令负载和测量发动机速度的函数。动态发动机将发动机行为分解为独立的部件模型,这些部件模型考虑了发动机动力学,最显著的是进气气流和涡轮增压器动力学。

您可以根据您的应用程序在引擎模型类型之间切换。动态发动机模型适用于设计依赖于动态子系统状态的控制、估计和诊断算法,例如在闭环AFR控制算法开发中。映射的发动机模型适用于不需要发动机子系统动态特性的分析和设计活动,例如,在发动机和传动动力系统的燃油经济性、排放和性能权衡匹配分析中。

SI和CI引擎模型都可以实时运行半实物仿真)测试。

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动态SI发动机模型。

电气传动系统组件

动力总成区块集包括通用的电动动力总成的参考应用程序,如电动和多模混合电动。这些参考应用程序是开放的,因此您可以配置和参数化电气化动力系统组件,包括电机、发电机和储能。

例如,您可以包括电力电子开关的影响,并使用块预测电力效率和损耗Simscape电气™

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电动马达。

设计和测试一个控制器模型

内置控制器模型

Powertrain Blockset为子系统提供简单的控制器模型,包括内燃机、变速箱和电动机。这些控制器模型有两个主要目的。

首先,控制器模型完成动力系统模型。例如,当你在测试变速器控制器与车辆其他系统的交互时,这一点就很重要。通过在系统模型中包含发动机和发动机的发动机控制器,您可以在模拟换挡事件中再现变速器和发动机之间的相互作用。

其次,内置控制器模型作为控制器开发的起点,因此不需要从头构建一个。控制器模型是基于行业中的常见做法,并采用了最新的功能动态仿真模块®

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在SI发动机控制器的空气子系统中的凸轮相位控制。

用户定义的控制器模型

每个参考应用程序中的控制器模型以模块化和分层的方式设计。在开发自己的控制器时,可以替换内置控制器的每个组件。使用这种方法,您可以使用参考应用程序模型作为虚拟测功机或虚拟车辆来逐步测试您的控制器。您每次从一个特性开始,然后将特性模型分组到一个更完整的控制器模型中,以便针对工厂模型进行集成测试

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将内置CI引擎控制器中的功能模型替换为您自己的模型。

嵌入式估计

在控制设计中,嵌入式估计器被广泛用于消除传感器或在物理传感器不能使用时实现虚拟传感器。内燃机控制器包括用于估计扭矩、排气温度、EGR流量、背压、气流、歧管压力、AFR和发动机负载的状态估计器。在开发自己的估算器时,您可以利用这些模型组件,减少初始设计和架构工作。此外,这些估计量与发动机工厂模型中相应的子系统相同。因此,一旦发动机工厂模型被参数化,参数值就可以自动重用到估计器中。估计器模型是为ECU实现而设计的嵌入式编码器®

进行系统设计权衡

除了控制器设计和测试,您还可以使用参考应用程序进行动力总成设计权衡研究,如排放、燃油经济性和性能。映射的发动机和电机块使用的数据很容易从零部件供应商获得,使它们适合于初步权衡分析。例如,在需要涡轮增压器上发条或电机控制算法的研究中,为了在细粒度权衡研究中考虑动力系统的动态影响,可以使用动态发动机和电机模块。

设计权衡研究通常需要数以万计的模拟运行。你可以用MATLAB®自动化模拟并分析结果。先进的优化功能优化工具箱™能自动找到最佳的设计参数集。要减少整体模拟时间,可以使用并行计算工具箱™通过计算机核心集群部署动力系统模拟。

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发动机BSFC工作点的动力总成匹配设计研究。

部署用于硬件在环测试

满足…的需要边境测试在美国,模型必须在逼真度和模拟速度之间取得平衡。Powertrain Blockset中的模块提供了捕获重要物理效应所需的细节(涡轮增压器上卷、流管充盈和空化动力学、传动系动力学等),同时实现高仿真性能和快速实时执行。您可以在HIL测试的参考应用程序中使用动态和基于地图的引擎模型。这使您可以自由地从引用应用程序开始,定制数据以满足您的需求,然后在控制器模型上执行HIL测试。

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使用Powertrain Blockset模型进行HIL测试。

合并详细的子系统模型

修改子系统详细模型

Powertrain Blockset为各种汽车子系统提供块。但是,您可能想要定制一个子系统来捕获感兴趣的特定动态。这些块是开放的并有文档记录的,因此您可以修改这些库以满足您的需要。例如,您可以从库中制作动态CI发动机块的副本,并添加一个节流阀,以捕获对进气和排气动力学的影响。您可以将新的CI引擎块作为附加组件子系统变体在参考应用程序中,使用默认引擎或自定义版本创建车辆配置。

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自定义库块以创建新的引擎变体。

与Simscape集成

Powertrain Blockset中的参考应用程序使您能够通过用您自己的变体替换内置子系统来测试单个组件的自定义模型。例如,你可以建立一个动力传动模型基于物理连接使用Simscape动力传动系统™而且Simscape液体™,然后将其放入Powertrain Blockset中的一个闭环车辆模型中。通过这种方式,将定制设计与动力总成Blockset相结合,可以在系统级别进行全面测试。重用参考应用程序的框架可以加速子系统测试的设置和执行,同时提供根据特定需求定制车辆模型的灵活性。

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使用Simscape Driveline创建自定义传动系统变体。

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