基于FMI标准的动力总成模型在环虚拟车辆仿真研究

摘要

目前汽车行业在新产品的开发环节正进行着两大变革。首先，由于动力和控制系统的复杂性正在不断上升而用于开发的时间和预算又较为有限，所以将系统验证阶段转移到开发早期，通过基于前端载入（Front-load）理念的方法而不是实物试验来提高开发效率已经成为行业共识。其次，全球经济一体化的趋势使汽车制造商更多的把开发任务交给多个国家和地区的合作伙伴共同完成。开发的过程不仅仅包括实际部件和系统，也包括部件仿真模型的早期开发。由于不同的开发团队可能选择不同的仿真软件进行模型开发，而不同的建模及仿真软件均有自己的模型描述格式及数据存储格式，这样就需要定义一种通用的模型执行接口以实现不同仿真软件之间模型的解算。为了跟进国外工业界的研究，本文从发动机模型在环仿真作为切入点，研究基于FMI协议的由不同软件共同搭建虚拟车辆模型的可行性。
　　首先，搭建GT-POWER发动机模型。对发动机模型进行稳态和瞬态试验，验证了其精度。讨论了GT-POWER从原始模型到快速运行模型的改动方法。
　　其次，采用SimulationX软件搭建了传动系统模型，该模型包括6速DCT和减速器。接着在dSPACE ASM模型库种搭建了整车动力学模型。
　　接着研究了基于FMI标准的由Simulink，GT-POWER和SimulationX三个软件联合仿真的方法。在Simulink环境搭建了怠速控制模块和TCU模块。通过FMI接口连接三个模型，并讨论了协同仿真模型各模块的步长设置。
　　最后将仿真结果与实车在转鼓试验台上的测试结果进行对比和分析。结果显示标志动力总成关键性能（油耗，扭矩，转速，换挡时机等）的仿真曲线和实车结果几乎一致。这一结果说明：通过FMI接口进行模型在环联合仿真在早期车辆开发阶段具有较高的实用价值，可以方便修改需求，提早发现各系统存在的问题。本工作为接下来的硬件在环测试提供了基础。

目录

声明

第1章 绪论

1.1课题背景

1.2国内外虚拟车辆仿真研究现状

1.3论文研究内容

第2章 发动机模型搭建和实时性能的研究

2.1 GT-POWER软件介绍

2.2数学模型基本原理

2.3发动机常用性能指标的计算

2.4 GT-POWER模型缸内热力过程计算采用的辅助方程

2.5 GT-POWER发动级模型搭建

2.6 GT-POWER发动机模型验证

2.7 GT-POWER模型的实时性能研究

2.8本章小结

第3章 传动系统及整车模型搭建

3.1 SimulationX 软件

3.2 dSPACE ASM车辆模型库

3.3传动系统建模模型

3.4 SimulationX传动系统模型

3.5车辆动力学及环境模型搭建

3.6本章小结

第4章 虚拟车辆联合仿真模型搭建

4.1 FMI标准介绍

4.2基于扭矩的怠速控制算法

4.3 TCU控制算法

4.4虚拟车辆联合仿真模型的搭建

4.5本章小结

第5章 试验结果对比分析

5.1实车转鼓试验台

5.2 DCT模型性能验证

5.3整车联合仿真测试结果对比分析

5.4本章小结

第6章 全文总结和展望

6.1全文工作的总结

6.2今后工作展望

参考文献

作者简历

致谢