AVL CRUISE M V2017.1 新功能介绍 先进模拟技术部 cruise_m_support_china@avl.com AVL List GmbH
CRUISE M V2017.1 主要功能改进 Electrics 车辆电气化模块的发布 Hydraulic 可压缩液力系统的发布 Engine 发动机实时模拟的增强 MOBEO MOBEO 汽油机 柴油机和后处理系统 Flow 冷却与润滑系统 ( 不可压缩流体 ) 的增强 GUI & Tools 界面友好性的提升并集成了专门的计算工具 12 December 2017 2
CRUISE M V2017.1 主要功能改进 Electrics 车辆电气化模块的发布 通用电气化模块 : 电容 电阻 电感 二极管 开关.. 集成化的电气元件 : 电池 电机 电控元件 Hydraulic 可压缩液力系统的发布 Engine 发动机实时模拟的增强 MOBEO MOBEO 汽油机 柴油机和后处理系统 Flow 冷却与润滑系统 ( 不可压缩流体 ) 的增强 GUI & Tools 界面友好性的提升并集成了专门的计算工具 12 December 2017 3
CRUISE M ELECTRICS 新发布了车辆电气化模块 通用电气元件 ( 电阻 电容 电感等 ) 车辆动力系统专用的电气元件 ( 电池 电机等 ) Case 1:DC/DC 元件进行电路的升压和降压 Case 2: 二极管电桥 - 交流电转换成直流电 12 December 2017 4
CRUISE M ELECTRICS 车辆电气化动力总成模拟 电气化动力总成 模拟纯电动车及混合动力车的动力结构 能够与机械系统 热网络进行耦合 集成式电子系统的模拟 : 电子增压器, 怠速启停系统,BSG 系统等等 支持整车能量管理系统的研究 12 December 2017 5
CRUISE M ELECTRICS 电池模型 电池等效电路模型 与 CRUISE 中集成的动力电池模型类似, 简化为单个或两个 RC 回路 定义单体或模组的 开路电压 vs. SOC 曲线和串并联形式 半经验电池模型 基于 Shepherd 理论, 能够考虑电压 SOC 温度 放电倍率之间的关系, 以及电池在动态电流下的响应特性 结合 CRUISE M 提供的电池参数化向导工具可以根据试验数据自动拟合成模型输入参数 集总质量法考虑电池的热特性 能够与电 热网络进行耦合 可以定义电池组的串并联形式, 模拟电阻特性 12 December 2017 6
CRUISE M ELECTRICS 电池控制系统建模 电池包 ( 由 12 个 cell 组成 )SOC 平衡回路模型 Cell voltage levels monitor Online initiation of current demand @ start 电池包内部不同单体间的 SOC 差异 @ end Cell voltage level difference balanced during operation 12 December 2017 7
CRUISE M V2017.1 主要功能改进 Electrics 车辆电气化模块的发布 Hydraulic 可压缩液力系统的发布 液压驱动 液压制动 高压供油系统 液压气门 Engine 发动机实时模拟的增强 MOBEO MOBEO 汽油机 柴油机和后处理系统 Flow 冷却与润滑系统 ( 不可压缩流体 ) 的增强 GUI & Tools 界面友好性的提升并集成了专门的计算工具 12 December 2017 8
CRUISE M HYDRAULIC FLOW 可压缩液力系统的模拟 CRUISE M 液压系统模型组件 用于进行车辆液压系统和发动机高压供油系统的模拟 General Translational Mechanics 元件库 Liquid Flow 元件库新加入的专用元件 引入了一些新的模型元件, 能够对液力系统进行详细建模 ; 可压缩流体和不可压流体之间切换, 不需要更改系统布局和元件参数 ; 不可压流动与机械执行机构之间的通过一组全新的元件库 (General Translations Mechanic) 结合起来, 实现物理量 流量 - 速度 - 位移 - 压强 / 力 / 扭矩 之间的耦合 3 位 4 通阀原理及 CRUISE M TM 所搭建的模型 12 December 2017 9
CRUISE M HYDRAULIC FLOW 可压缩液力系统的模拟 发动机排气液压制动执行器模型 液压气门系统 液压双离合器控制与执行模型 活塞式高压油泵原理模型 12 December 2017 10
CRUISE M V2017.1 主要功能改进 Electrics 车辆电气化模块的发布 Hydraulic 可压缩液力系统的发布 Engine 柴油机准维燃烧模型 爆震模型 多韦伯燃烧模型 电磁节气门 发动机尾气后处理系统 MOBEO MOBEO 汽油机 柴油机和后处理系统 Flow 冷却与润滑系统 ( 不可压缩流体 ) 的增强 GUI & Tools 界面友好性的提升并集成了专门的计算工具 12 December 2017 11
CRUISE M Engine 基于喷雾的准维燃烧模型 SEW Pressure [bar] Small Pilot [J/deg] Large Pilot [J/deg] Measurement Small Pilot Quantity Medium Pilot Quantity Large Pilot Quantity Measurement Calculation 100 80 60 40 20 0 2000 1500 1000 500 100 0 75 50 25 0 100 75 50 25 100 0 75 50 25 0-50 -25 0 25 50 75 Crank Angle [deg] Temperature [K] Medium Pilot [J/deg] 准维燃烧模型 MCC 和 SEW 计算喷雾中燃料 - 空气混合气的分布 (lambda) 半径方向上按照高斯分布 根据动量守恒原则, 轴线方向上呈双曲线分布 对于多次喷射过程, 每一次喷雾单独计算 适用于缸内直喷的准维燃烧模型 SEW 基于燃油在缸内的喷雾 蒸发 着壁过程进行计算 基于喷雾过程进行的燃烧过程的预测 (Spray) 加入了液滴 / 液膜蒸发模型 (Evaporation) 基于喷雾模型计算气缸壁面 (Wall) 上的燃油量 ( 而非经验函数 ) Comparison of measured and calculated ROHR 12 December 2017 12
CRUISE M Engine 气体发动机爆震模型 气体发动机爆震燃烧模型 模拟爆震燃烧情况下的缸内压力波动 应用于爆震传感器的标定 模型包含两部分的内容 : 爆震倾向的预测采用了 AVL 甲烷爆震模型 (ON) 压力波动是根据缸内的气体状态和机理方程计算得出 12 December 2017 13
CRUISE M Engine 多韦伯燃烧模型 多韦伯燃烧模型 Multi Vibe: 灵活的定义燃烧放热率曲线 最终的放热率是由多个韦伯函数叠加而成 每个韦伯曲线的权重由燃油百分比决定 比单韦伯更适合应用于柴油机燃烧过程的模拟 ( 预混 + 扩散 ) 可以进行多次喷射放热率的模拟 12 December 2017 14
CRUISE M Engine 机械 - 电子节气门模型 机械 - 电子节气门模型 能够根据 ECU 输出的信号, 考虑节气门本体的弹性和惯性, 计算出节气门实际的开闭动作, 并据此模拟气体在节气门开闭过程中的流动情况 该模型由 AVL 雷根斯堡的 SFR 部门开发 属于物质传递元件, 应用在物质储存元件 ( 例如 Plenum 和 System Boundary) 之间的连接 流通面积和流动压力恢复特性能够根据部件的几何参数计算得出 可以直接定义节气门开度 能够基于输入的电信号进行节气门动作的模拟 机械 - 电子节气门模型原理图 12 December 2017 15
CRUISE M Engine 机械 - 电子节气门模型 机械 - 电子节气门模型原理图 12 December 2017 16
CRUISE M Engine 准维气路模型 准维的管路模型 更加精确的模拟真实发动机的响应, 捕捉混合气浓度的变化 ( 加浓 稀释 ) 和气体温度的传递, 使得尾气后处理系统入口气体状态更加真实 Quasi-Dimensional Pipe 零维的方法模拟几何尺寸的影响 气体容积被分为有限的几个 cell 同一容积的不同 cell 的质量 焓和物质成分允许不同, 同一容积中所有的 cell 的压力都是相同的 Quasi-Dimensional Manifold 离散成任意数量的零维流动连接 采用了准维 pipe 类似的考虑方法 准维 manifold 由 一定数量的准维 pipe 组成 这些 pipe 通过一个容积连接起来 12 December 2017 17
CRUISE M Aftertreatment 尾气后处理系统模型的集成 集成 AVL BOOST 所搭建的尾气后处理系统模型 将 CURISE M 搭建的发动机热力学模型同 BOOST 搭建的详细后处理系统模型结合, 能够进行 RDE 排放模拟 ; BOOST 模型编译为 FMU 文件导入到 CRUISE M 软件中 可以研究在车辆行驶工况下后处理器起燃过程 物质转化效率及最终的整车排放量 在 BOOST 中可以对后处理系统中的管道 喷射器 DOC DPF SCR TWC 等进行建模, 用户可以方便的定义化学反应及反应速率 集成后的模型仍然能够满足实时性计算的要求 12 December 2017 18
CRUISE M V2017.1 主要功能改进 Electrics 车辆电气化模块的发布 Hydraulic 可压缩液力系统的发布 Engine 发动机实时模拟的增强 MOBEO MOBEO 汽油机 柴油机和后处理系统 Flow 冷却与润滑系统 ( 不可压缩流体 ) 的增强 GUI & Tools 界面友好性的提升并集成了专门的计算工具 12 December 2017 19
CRUISE M MOBEO MOBEO 汽油机模块的发布 将发动机的物理结构和大量实际经验结合起来, 开发了 MOBEO Gasoline 元件 能够适用于自然吸气 机械增压和涡轮增压类型, 可以考虑 VVT( 可变配气相位 ) VVL( 可变气门升程 ) 和涡流气门以及可变压缩比技术, 目前已集成了超过 20, 000 个汽油机试验点的数据 模拟汽油机气缸的换气和燃烧过程, 具有排放预测能力, 包括计算颗粒物数量 (PN) 的能力 参数化向导工具可以将稳态的发动机测试数据导入模型, 自动完成模型的标定过程, 背后有一系列算法支撑 后处理系统模型增加了主要的汽油机后处理装置 TWC GPF 4-Way Catalyst, 并集成了相应的化学反应模型 贵金属镀层特性及老化水平模型 而化学反应模型参数可以据小样试验结果自动完成标定 12 December 2017 20
CRUISE M MOBEO MOBEO 汽油机模块的增强 重大改进 : 可以考虑外部 EGR CO 排放量的半物理模型 冷启动工况下颗粒数 (PN) 的预测 PN 的仿真结果和实测数据对比 12 December 2017 21
CRUISE M MOBEO MOBEO 柴油机模块的增强 MOBEO Diesel 更新了一些更先进的柴油机模型 增加了多次喷射的设置 通用的 SOOT 排放预测模型和富油燃烧模型 提供一个详细的用户手册指导如何完成模型参数的标定 Diesel Aftertreatment 模块中完善了 NSC(NOx Storage Catalyst) 和 DPF 模型 ASC( Ammonia Slip Catalyst ) 模型的标定方法与现有的 SCR 向导模式类似 通过采用 FMI 接口和 Generic Transfer 元件, 后处理模型与热力学模型结合起来 12 December 2017 22
CRUISE M MOBEO MOBEO 柴油机模块的增强 MOBEO Diesel 更新了一些更先进的柴油机模型 可以考虑预喷过程中的喷油量和喷油时刻对压缩过程的影响, 进而可以预测主喷射开始前缸内的热力学状态 ( 如温度和压力等 ) 对 NOx 模型进行了改进, 可以考虑到气缸传热损失的能量与喷入燃油总能量之比对 NOx 排放的影响 浓油条件下的燃烧过程计算也得到了改进, 可预测混合气较浓时发动机热力学特性 ( 如扭矩输出, 排气温度 ) 和排放特性 在浓和稀工况之间的转换是模型通过自动插值得到的, 可以保证从一个工况到另外一个工况转换比较平缓 浓油条件下排气温度蓝色改进前红色改进后 12 December 2017 23
CRUISE M MOBEO EAS MOBEO 可模拟的汽油机后处理系统 更加灵活的因子调节方式, 可以通过 Data Bus 对后处理系统的标定因子进行在线调整 建模过程中对输入数据的数值范围进行检查, 并给提醒和建议, 尽量减少建模中输入参数的失误 一种典型的柴油机 国六 后处理方案 12 December 2017 24
CRUISE M MOBEO EAS TWC 模型功能更新 : 考虑了孔密度 (CPSI) 对 PGM 涂层性能的影响 ; 基于最新的测试数据, 对 GPF 和 TWC 的反应参数也进行了更新 ; 可兼容老版本的 TWC 模型 孔道密度 (CPSI) 对 PGM 性能的影响 催化器模型功能更新 : SCR 和 ASC 向导工具的精度得到提升 ; DOC 反应机理中新加入了 Pt 氧化模型 ; 基于最新的实验数据, 对 DOC, DPF, SCR 和 ASC 中预设的反应参数进行了更新 Pt 氧化模型对 NOx 排放的影响 12 December 2017 25
CRUISE M V2017.1 主要功能改进 Electrics 车辆电气化模块的发布 Hydraulic 可压缩液力系统的发布 Engine 发动机实时模拟的增强 MOBEO MOBEO 汽油机 柴油机和后处理系统 Flow 冷却与润滑系统 ( 不可压缩流体 ) 的增强 节温器 轴承 旋转管等 GUI & Tools 界面友好性的提升并集成了专门的计算工具 12 December 2017 26
CRUISE M Flow 节温器模型 节温器模型更加方便准确的模拟节温器阀门组件 将发动机水温保持在设定的温度附近 也可以设置为防止水温超过设定值 传统蜡式节温器 CRUISE M 支持三种形式的节温器模型 传统蜡式节温器 电加热蜡式节温器 电子阀门式节温器 不同类型的节温器可采用相同的控制原则, 但控制设计时所考虑的因素有所不同 电子阀门式节温器 12 December 2017 27
CRUISE M Flow 节温器模型 传统蜡式节温器 电子阀门式节温器 12 December 2017 28
CRUISE M Flow 旋转运动的管路模型 Liquid Flow Pipe 功能增强 旋转 pipe 元件可以模拟在绕固定轴旋转的管路中液体的流动 比如, 模拟机油管路绕一个轴的旋转运动的过程中, 管内的液体流动情况 负值的半径表示这个管道穿过了旋转轴 12 December 2017 29
CRUISE M Flow 轴承元件 新增了轴承元件 主要用来模拟润滑油流动阻力 目前支持三种类型的轴承 带孔的径向轴承 带油槽的径向轴承 带油盘的径向轴承 带孔径向轴承 润滑油流量的计算可以考虑以下因素 轴承的几何参数 旋转速度 带油槽的径向轴承 带油盘的径向轴承 12 December 2017 30
CRUISE M V2017.1 主要功能改进 Electrics 车辆电气化模块的发布 Hydraulic 可压缩液力系统的发布 Engine 发动机实时模拟的增强 MOBEO MOBEO 汽油机 柴油机和后处理系统 Flow 冷却与润滑系统 ( 不可压缩流体 ) 的增强 GUI & Tools 界面友好性的提升并集成了专门的计算工具 12 December 2017 31
GUI & TOOLS RCG 工具 RCG 工具用来生成随机驾驶循环 用来进行车辆 RDE 随机循环的生成, 同时能够根据换挡规则自动找出换挡点 通过组合一定数量的驾驶片段生成一个完整的架势循环 用户可以定义转速范围, 连接时间, 怠速时长等 挡位选择计算程序可以根据 WLTP 中对换挡的要求生成相应的换挡规则, 可以应用于各种驾驶循环, 包括 RCG 生成的随机循环, 法规定义的循环, 完全由用户定义的循环和车辆实际采集的行驶循环等 12 December 2017 32
GUI & TOOLS 计算任务的设置 Driver, Profile 和 Environment 以元件的形式存在, 与其他部分通过数据线连接 这种方式的优势在于 : 可以像模型中其他元件一样更改和替换 Driver Profile Environment, 使得对比和参数敏感度的研究更加便捷 使得外部元件 ( 如外部驾驶员 ) 的集成更加更加简单方便 增加了计算任务设置的灵活性 12 December 2017 33
GUI & TOOLS 初始的模型库, 允许用户设定自己的模型库, 方便调用 集成 DESIGN EXPLORER 和 IMPRESS XD 等数据后处理工具 12 December 2017 34
GUI & TOOLS CMC 编译工具 不需要繁琐的编译器配置 ; 支持通用模型接口 FMI 标准 ; 编译后的 FMU 模型支持不同的运行平台如 win32, win64, linux32, qnx 等 结果后处理及计算过程监控 支持将导出给 AVL CONCERTO 并进行模拟和台架实验结果对比 ; 支持在线进行结果的后处理, 在线监测 Map 中某工况点的运行信息, 方便用户在较短时间内对控制策略进行优化 12 December 2017 35
GUI & TOOLS 结果后处理及计算过程监控 支持在线实时查看发动机工作循环中随曲轴转角变化的计算结果, 例如缸压曲线 放热率 进排气压力波动等 在程序中可以定义数据存储上限, 当超出这个限值时超出的数据会被压缩存储 加强了对公式编辑器 (Formula) 的支持 允许用户把自己编辑计算公式作为固定输出结果应用在批处理中或保存在结果模板中 支持对计算结果进行脚本 (Script) 处理, 使得后处理 12 December 2017 36
CRUISE M V2017.1 主要功能改进 Electrics 车辆电气化模块的发布 Hydraulic 可压缩液力系统的发布 Engine 发动机实时模拟的增强 MOBEO MOBEO 汽油机 柴油机和后处理系统 Flow 冷却与润滑系统 ( 不可压缩流体 ) 的增强 GUI & Tools 软件操作提升并集成了专门的计算工具 12 December 2017 37
THANK YOU! AVL CRUISE M 技术支持 : T : 021-20291611/ 20291532 E : cruise_m_support_china@avl.com AVL 技术论坛 : http://www.avlchina.com/avlbbs/