用户案例 | EV和HEV动力总成构型和能耗优化

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EV和HEV动力总成构型和能耗优化

MapleSim + CarMaker + Optimus

简述

Maplesoft、ISKO Engineers AG 和 IPG Automotive 的一个团队对 HEV 动力总成的燃油效率和性能进行了比较研究。动力总成模型是在 MapleSim 中开发的，然后将其转换为功能模型单元 (FMU)，以便使用 IPG CarMaker®（一个开放式集成和测试平台）与测试环境集成。虚拟车辆、道路和驾驶员使用 CarMaker 进行设置，然后将整个虚拟环境与 Noesis 的流程集成和设计优化 (PIDO) 平台 Optimus® 连接起来，以执行全面的多目标优化。

软件架构示意图

案例内容

多域动力系统模型是使用 MapleSim 的电气和机械库中的组件以及 MapleSim 的 Driveline Component Library 和 Battery Component Library 中的商业化库组件开发的。为了实现具有最大效率的无级变速器 (CVT) 的现实 HEV 动力系统的目标，选择了商用动力系统示例作为参考模型。所选动力总成配置是带有 CVT 的并联 HEV 车型，其灵感来自 2006 年本田思域集成电机辅助 (IMA) 动力总成。

基于 1.36L 发动机的发动机性能数据，该模型的内燃机子系统的发动机映射是使用 MapleSim 的 Driveline 发动机组件实现的。镍金属氢化物 (NiMH) 等效电路电池模型选自 MapleSim 电池组件库，以代表参考动力系统中的镍氢电池。它提供 HEV 所需的电能存储和额外的电荷，以操作通常会运行 12V 电气系统的辅助组件。从 MapleSim 的 Driveline Component Library 中选择了允许根据指定的传动比调整传动比的 CVT 组件，并实施了能量管理策略，以确定电动机之间的功率分配。

图 1：MapleSim fmu 动力总成模型

然后使用 MapleSim Connector for FMI 为 FMU 导出准备完整的动力系统模型。连接器支持 FMI 标准模型交换和协同仿真。

通过 CarMaker 对 FMI 协同仿真独立标准的支持，动力系统 FMU 被导入并集成到测试环境中。CarMaker 使用户能够将他们的车辆组件（从单个组件一直到互连系统）集成到虚拟车辆原型中，并在真实驾驶条件下研究子系统之间的整体行为和交互。

图 2：在 CarMarker 中使用 MapleSim fmu 模型

测试环境为整车模型提供了详细的匹配接口，便于集成进口动力总成模型。它由一个参数化的车辆模型组成，该模型代表了真实世界汽车的车辆动力学和整体行为。它被放置在可以定义交通对象、交通标志和信号灯、道路标记和环境的虚拟道路上，并由具有操纵控制的集成驾驶员模型驱动。通过将代表车辆、驾驶员、交通和环境的模型与详细的动力系统模型相结合，CarMaker 能够对动力系统进行全面分析。