最高7为电动汽车仿真用例

设计电动汽车时,工程师需要平衡性能和能源效率通过选择正确的能源存储技术和减少动力损失。这些和其他重要任务需要模拟的物理系统在开发、嵌入式软件测试从选择动力系统架构。

这篇文章展示了MATLAB^®,仿金宝app真软件^®,Simscape™7种最常见的金宝app用例支持电动汽车仿真:

1. 探索电动动力系统架构
2. 优化再生制动算法
3. 修改一个悬架设计
4. 优化车辆性能
5. 发展积极的底盘控制
6. 验证ADAS算法
7. 测试使用半实物(边境)

本文中使用的示例模型可以下载。

1。探索电动动力系统架构

选择正确的架构为电动汽车设计是具有挑战性的,因为许多选项必须考虑和权衡。架构可以包括一个,两个或多个电机;内燃机;和各种权力的来源。每个建筑都必须评估等标准范围内,加速度,性能和价格。模拟使您能够完成这些测试候选人评估架构在山上和赛车电路和在走走停停的交通。

在Simscape,子系统之间的接口是物理连接代表机械轴,电线,或流体在管。物理系统的模型是一个示意图,视觉传达系统是如何联系起来的。你可以尝试不同的配置示例中,交换一个包含三个马达和电池动力系统与单个电动机传动系统由电池和燃料电池比较每一个配置上的性能的影响(图1)。

测试在不同的驱动周期和驾驶风格可以自动执行,和范围等特点和最大电池温度可以计算和比较。这个系统级分析可以帮助你做出重要的决定,包括大型汽车和电池,如何在设计过程的早期。

three-motor动力系统的仿真结果允许我们比较的有效性两个设计电池冷却系统(图2)。

2。优化再生制动算法

一个巨大的电动汽车的优点是他们重获动能的能力并将其存储在电池。这个过程的效率最大化,动力传动系统、电源转换器,和电池设计需要与电池管理协调算法。在连续再生制动,再生刹车和传统的刹车是活跃的同时,和需要控制算法,以确保平稳减速。

金宝app仿真软件模型的控制算法可以连接到Simscape brake-by-wire模型系统,包括液压系统和电动马达,产生制动转矩。您可以调整两个系统来平衡要求乘客安全和舒适和最大化”年代范围。

图3显示了一个汽车模型配置为使用再生制动。仿真软件中实现一个算法决定了制动力矩电动机可以提供和命令金宝app传统刹车提供所需的剩余制动转矩。

仿真结果表明,该算法需要结合每个系统提供的力矩,使车辆停止顺利(图4)。

3所示。修改悬架设计

悬架设计涉及到一个旅客舒适度和车辆之间的权衡处理。中止行为取决于惊人数量的参数,包括挂载点位置,衬套刚度,春天率。模拟可以帮助你调整新的设计和测试组件的集成现有的悬挂。

Simscape模型可以定义所有这些参数与MATLAB变量,并使用MATLAB计算性能指标,如脚趾角轮和轧辊中心的车辆。这些参数可以自动调整,直到满足设计要求。

图5显示了一个Simscape多体悬架的车辆模型。红色的球体代表挂载点。这些通常是获得通过CAD装配机械设计师,但也可以测量从一个实际的车辆。

调整这些挂载点的位置影响脚趾和曲面曲线如图6所示,这将影响车辆处理。

4所示。优化上的性能

电动汽车系统通常由几个不同的开发团队。例如,机械动力传动系统和电机的选择由不同团队的工程师和由不同的制造商。制动系统控制算法开发的工程师,主缸,阀门,泵由液压工程师。最优的车辆性能,必须有这些独立开发系统的一致性。

仿真可以验证制动卡钳压力,电池容量,和电机功率的需求范围,允许光滑的加速和减速。例如,您可以使用优化算法在MATLAB优化这些组件的值和平衡时间和车辆范围。

情节在图7显示了来回时间优化的结果。路径在赛道上的颜色表示车辆在直线部分快和慢的曲线,减少搭接时间。

图8显示了优化考虑电池电荷状态和温度作为成本的一部分功能。

5。发展积极的底盘控制

底盘控制算法,比如防抱死制动扭矩矢量,电子稳定控制是至关重要的安全功能。最具挑战性的物理条件,这些算法操作,如驾驶在冰冷的表面或装载拖车不善,也最困难的考验。

仿真允许您测试这些极端情况下无风险的人或设备。可以包括错误的组件模型中,以确保你的算法的容错。

图9所示的状态机模型的逻辑防抱死制动控制系统。这个逻辑控制应用和释放阀液压示意图所示。

情节在图10中显示了压力增加和减少步骤系统会尝试申请刹车并保持车轮旋转。

6。验证ADAS算法

ADAS算法必须符合安全要求,但市场差异可能是乘客体验的质量。例如,当车辆超车,该算法可以使用严厉的转向和刹车动作,把乘客失去平衡。主观质量像旅客舒适度是很难评估的。但仿真模型产生的测量,让你能量化乘客不适的水平。

可以模型乘客3 d机械仿人机器人关节和仪器用加速度计来捕获加速度和混蛋乘客感觉随着车辆穿过一个由ADAS机动制导算法。然后您可以后处理MATLAB中的加速度计数据派生索引的不适。

图11显示了一个汽车模型与三维力学模型的乘客。在模拟测试ADAS算法遵循一条路穿过一个测试设备。

图12显示了仿真结果。我们可以看到车辆场地大幅向前在一个机动由于算法的一部分”决定踩下刹车。

7所示。测试使用半实物

嵌入式控制软件必须适当反应暴露在有经验的或天真的司机,冰冷的街道,或新或旧的突然动作车辆。不切实际的测试每一个因素的组合在一个实际的车辆。与模拟,您可以测试嵌入式控制软件在虚拟车辆。

Simscape模型转换为C代码,可以使用这些模型在仿真测试。边境允许您测试嵌入式控制单元(硬件和软件)在实时仿真与任何类型的车辆和在任何情况下,包括最糟糕的情况,如电池过热和短路电网络。

图13显示了执行时间每个时间步的仿真测试。该模型使用仿真软件实时™Speedgoat硬件上运行,但是它也可以在其他实时仿真的硬件上运行。金宝app

悬架模型的保真度水平可以调整每个时间步留下更多的执行时间为其他计算任务。

总结

用于电动汽车的技术发展迅速,它是至关重要的评估将这些技术引入到你的设计的影响。一种灵活的、可配置的仿真模型可以使您迅速探索这些和其他权衡,没有风险的,在开发过程的每个阶段。