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    Dymola-機電液多學科建模工具

    概述

            Dymola 是法國Dassault Systemes 公司的多學科系統仿真工具,廣泛應用于國內外汽車、航空、航天、能源等行業系統功能的設計、驗證與優化。Dymola 支持FMI 標準接口協議,可用于集成不同軟件建立的、不同詳細程度的模型,進行MIL、SIL 和HIL 測試。

     

    產品介紹

    1.Dymola

            Dymola 中的模型庫包括Modelica 基礎庫和商業庫。Modelica 基礎庫為客戶免費提供Modelica 協會在機械、流體、電子電氣、電磁、控制、傳熱等多個工程領域的最新研究成果。Dymola 與全球范圍內各領域的領軍企業和研究所合作,包括Modelon、DLR、Claytex、Arsenal Research 等,為客戶提供具有國際領先水平的專業模型庫,涵蓋空調、蒸汽循環、液冷、電力、液壓、氣動、電機驅動、內燃機、傳動、車輛動力學、柔性體、飛機燃油及環控、飛控、燃料電池、火電、水電、風電等領域,為產品的多領域協同研發提供全面的支撐。
            Dymola 的模型可用于HIL 測試, 支持NI、dSPACE、Concurrent、HiGale、RT-Lab、ETAS 等實時仿真系統。

    電氣系統模型庫

            針對新能源汽車,Dymola 提供了蓄電池庫、燃料電池庫、電動系統庫、車輛動力學庫,結合Dymola 中的電氣模型庫和智能電機庫,可用于搭建完整的混合動力汽車、純電動汽車模型及供電網、充電樁模型,為新能源汽車電氣系統和整車動力學特性的仿真分析和測試提供了完善的模型。
            蓄電池模型庫包括電池單體、電池組和BMS,單體模型考慮了溫度,壽命,SOC 對電池性能影響,BMS 除傳統控制外還可加入了主動預防控制等特性。
     

           

            燃料電池模型涉及電學,電化學,熱力學,流體力學等多個學科領域,包含質子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池。模型考慮了反應管道及質子膜溫度、壓力等參數的影響,并包含用于BOP設備建模的模型,包括閥,風扇,空壓機,換熱器等。

     

     

            電動系統庫中擁有各類電器元件,并包括詳細的半導體元件,如IGBT,BJT,MOSFET 等,考慮了其瞬態效果與能耗。電機模型能夠精確反映電機的生熱、冷卻及溫度對電機特性的影響。模型庫包含多種驅動控制模型,滿足不同仿真速度需求。

    • 熱管理系統模型庫

            針對綜合熱管理系統,Dymola 提供了空調庫、蒸汽循環庫、液體冷卻庫和換熱器庫,結合Dymola 中的傳熱系統模型庫及自適應的求解器,為綜合熱管理系統的協同仿真提供了完整的解決方案,包括駕駛室溫度控制、發動機冷卻、電池包冷卻、電機冷卻等。
            空調庫用于空調制冷循環的穩態、瞬態系統仿真和參數優化,是Audi、BMW、Daimler、Volkswagen 等整車廠及其供應商空調系統建模分析的首選工具,被德國整車廠作為基準測試工具。

     

           

            液冷庫在可壓或不可壓流體系統和流體回路仿真分析中表現優異,能夠加速冷卻系統虛擬原型設計和仿真,完成元件選型與尺寸設計,系統性能研究與瞬態響應研究,支持控制系統的快速設計與評估。

     

     

     

            Dymola 主要客戶包括:BMW、DAIMLER、Ford、 TOYOTA、EDF、AIRBUS、DLR、ALSTOM、BAE SYSTEMS 等。

     

    2.FMI

           FMI(Functional Mock-Up Interface)是開放的第三方標準接口協議,任何軟件均可以基于該協議開發接口,將模型封裝為FMU(Functional Mock-Up Unit)或導入其他軟件生成的FMU,實現模型交互和聯合仿真。基于FMI/FMU 可以實現異構模型聯合仿真中的數據交互。
     

     

            FMU 是黑盒模型,有助于保護模型所有者的知識產權。在產品研發早期,FMU 可作為主機廠與供應商之間協同設計的模型交互工具。主機廠定義系統架構,并結合供應商提供FMU 模型,建立系統級模型,基于數字化仿真進行方案驗證、優化和部件選型。
            基于FMI Toolbox for MATLAB, 可在MATLAB/Simulink環境中集成其他建模工具生成的FMU 模型, 并能夠將MATLAB/Simulink 建立的模型封裝為FMU 給其他仿真工具使用。該工具提供全面的與FMU 模型各部分交互的C 程序接口,包括解壓、載入共享文件,解析XML 模型文件和模型檢查等,同時支持Windows 平臺和Linux 平臺。基于該工具,可以利用Matlab/Simulink豐富的工具箱對其他軟件建立的模型進行仿真,比如參數優化、實驗設計等。

            同樣類似的,基于FMI Add-In for Excel 工具,可以將系統設計人員基于Dymola、Simulink、AMESim 等工具建立的系統模型,以FMU 的形式導入到Excel 中,借助Excel 強大的數據處理功能,實現快速的仿真參數配置、參數掃描、多工況仿真和結果可視化等功能,提升工作效率,并可通過運行宏或者提供的VB 函數進行二次開發,完成例如載入FMU 模型、設置實驗參數、運行仿真工況等操作,實現仿真流程的自動化。

            目前支持FMI 的工具包括ADAMS、AMESim、Concurrent、dSPACE、Dymola、ETAS、Excel、Flowmaster、Matlab/Simulink、NI、Rhapsody、SIMPACK、TISC 等。
     
    應用& 案例
    • 寶馬 i8 設計完全基于虛擬車輛的概念進行,采用 Dymola 平臺搭建混動車動力系統模型,聯合Simulink 和某控制系統及駕駛環境模型,基于FMI/FMU,構建了整個虛擬車輛,對整車設計方案進行性能評估
    • 恒潤基于Dymola搭建飛機環控系統、燃油系統、供配電系統、二動力系統,通過AMESim 和PROOSIS 搭建液壓和發動機系統,并基于Simulink 搭建控制系統,通過Dymola+FMI/
    FMU,實現多學科模型之間的聯合仿真,對某飛機機電綜合性能進行模擬,對方案進行驗證和優化,并研究機電綜合中各個子系統之間的耦合關系

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