雷诺成立于1899年,是一家生产各种汽车和面包车的法国跨国汽车制造商。雷诺集团雇佣了117000多人,在125个国家有业务,2014年售出了2712432辆车。

　　挑战

• 　　处理混合动力汽车的工程复杂性
• 　　快速评估各种混合动力系统结构
• 　　在设计周期的早期阶段做出快速决定

　　成功的关键

• 　　通过共同平台促进交流和决策
• 　　建立一个协作平台,评估任何混合配置的能量合成
• 　　依靠合作伙伴的专业知识和工程技能

　　结果　　

• 　　按时交付优质产品,成本合理
• 　　建立灵活发展平台,支持未来项目
• 　　缩短上市时间

　　由西姆迈特·阿梅西姆提供动力的绿色平台旨在将不同的专业领域和不同的系统工程师联合起来,并使那些从未合作过的团队能够坐在一起,就他们的工程问题进行交流,以找到共同的解决方案。

　　雷诺汽车联盟工程公司混合电力系统测试和数字部,方法和模拟经理埃里克·乔维里

　　混合动力车辆发展的复杂性

　　减少二氧化碳排放是一个持续的挑战。至关重要的是,每个国家都必须在共同水平上保持一致,这是到2026年将实施的条例。为了符合未来的二氧化碳排放标准,汽车电气化至关重要,而混合动力汽车的发展对于每一个汽车制造商来说已经从一个好的到必须的状态。

　　混合动力列车比拥有单一能源的车辆(如传统或电动汽车)要复杂得多,这主要是因为可能的结构组合多种多样。例如,在平行混合动力车辆中,多种推进源可以组合或单独使用。在系列混合动力车中,唯一的推进是由电动机完成的,但电能来自于另一种船上来源,如内燃机。

　　由于混合动力系统的跨学科性质,工程师必须平衡每种能源所需的电力,研究其他系统选择(如变速器和冷却系统)对车辆能源性能的影响,并验证最佳选择。这些任务需要对一些组合进行调查,并要求工程师详细说明适当的控制策略。

　　因此,迫切需要快速评估各种混合动力系统结构,选择最有效的结构,比较组件特性,并评估它们对不同驾驶模式的性能。混合动力系统设计需要管理几个物理领域,在设计周期的不同阶段,需要不同专家--系统架构师、项目经理和应用专家--的协作。创新需要这些专家克服复杂性和管理风险。管理产品复杂性--也就是说,创建这些产品的过程的复杂性,以及参与开发和交付这些产品的所有人之间互动的复杂性--提出了一个简单的问题:如何重新介绍这种复杂性的简单性,按时提供高质量的产品,成本合理?

　　在早期设计阶段作出技术决定

　　作为世界第四大汽车制造商,雷诺-尼桑是由创新和差异化驱动的,而目前的差异之一是能够以合理的成本交付环保型汽车。雷诺-日产联盟集团致力于在其活动和产品的整个生命周期,从设计到回收利用,减少其对环境的影响。联盟已经声称拥有全球电动汽车市场的70%左右,拥有像雷诺佐伊和日产利夫这样的完全电动汽车,并打算通过开发先进的混合动力结构来扩大其汽车范围。

　　欧拉布概念车是第一步。紧凑型和负担得起的Eolab是一种新型的充电式混合动力车,在60公里以下,时速120公里的旅途中提供零排放的超低燃料消耗。这种"零排放"混合动力技术将在未来几年里完成雷诺的电动产品。

　　为了将来开发这种技术,雷诺-尼桑联盟目前正在实施专门的工具和方法。该公司成立了一个测试和数字工程部门,为该小组提供适当的计算机辅助工程方法和数字模型,以推动未来项目的创新。这个部门有12名工作人员,一个团队致力于简化机电一体化系统工程师的工作。工程师的要求是明确的:他们希望有一个协作平台来评估任何混合配置的能量合成,以促进设计前阶段的决策与验证循环。

　　工程师必须迅速确定燃料消耗目标,规划项目路线图,并确定不同子系统的规模。他们需要一个易于使用的多物理模拟环境,使他们能够简化所选混合架构的优化。该平台将用于专家定制,非专家快速测试参数组合。为了满足这些需求,雷诺公司在产品生命周期管理(PLM)专业的西门子数字工业软件的工具和人员的帮助下,开发了一个叫做绿色(全球和合理能源效率)的能量合成模拟平台。

　　协作、虚拟设计平台

　　该绿色平台由测试及数码工程部开发,是一个应用专用的图形用户界面,连接到西姆赛德AMESY软件、MATLAB环境、SIMULINK环境和Eel表格软件文件库。该平台使工程师能够快速对模型进行参数化、运行模拟和后处理结果。它包括一个预先构建的、综合的混合车辆配置器,使用户能够在几个混合架构之间进行选择。该部还开发了一个由"可参数化"子系统组成的通用工厂模型体系结构,这些子系统可单独启动或停用。

　　该通用物理工厂的模型是利用SimCCETAMESY从可通数字工业软件创建的.能源管理和高级别控制战略得到了SIMULINK的支持。用户可以创建手动、自动、自动化或双离合器变速器的混合动力车,并将电动机定位在前、后轴和离合器前后。一旦设置了架构,所有子系统的大小就可以定义--例如,30千瓦或50千瓦的电动机,1.6或2l柴油机等。任何组合都可以很容易地配置。

　　然后,工程师可以定义并优化能源控制策略,规定何时启动内燃机,在什么扭矩水平,以及电动机何时和如何接管热机。考虑到体系结构的定义和子系统的选择,绿色平台的后处理能力根据选定的机电一体化体系结构和组件参数自动优化能源管理策略。

　　有了这些功能,工程师可以选择一个架构,然后使用一个集成的、用户友好的工作流管理和可视化参数和各种滚动场景,而不必创建能源管理战略。新的能源管理和控制战略可以根据具体调查的需要,由更先进的用户进行测试。

　　绿色平台的灵活性和力量使工程师能够在数小时内定义和验证一个架构、其选定的子系统和能源管理控制法则。该平台将参与同一项目的各个专业领域和应用工程师聚集在一起,促进使用共同语言的交流和决策。"由西姆迈特·阿梅西姆提供动力的绿色平台旨在将不同领域的专业知识和不同的系统工程师联合起来,使那些从未合作过的团队能够坐在一起,就他们的工程问题进行交流,以找到共同的解决方案,"测试和数字部门的混合动力和电力系统的方法和模拟管理员埃里克·乔维勒尔评论道。平台提供的结果是燃料和能源消耗,性能,动力系统的操作点和整个传动道的能量流。此外,对物理特性或控制参数的敏感性研究可以很容易地管理使用该工具。

　　西米中心的力量

　　该绿色解决方案的新用户界面是在西姆迈特阿米西姆之上开发的。他补充道:"来自西门子数字工业软件的机电一体化系统模拟平台提供现成但可定制的有效组件,以构建从子系统到系统集成的完整的车辆结构。""西姆中心是一个灵活但健壮的骨干。它的多层方法提供了适合任何设计阶段的组件:从基于地图的早期架构定义,到更详细的模型和高级工程驱动,再到优化子系统和组件。由于它具有多领域的特性,它不仅能够对电动机、内燃机和传动系统等不同的传动系统部件进行建模,而且还使我们能够平衡车辆的燃料消耗、排放等属性,性能和可驾驶性。"

　　雷诺在很大程度上依赖于西门子数字工业软件工程师开发绿色工具。事实证明,该团队的可用性和专业知识对汽车制造商很有价值,并有助于在开发该平台期间解决关键问题。工程师充分理解客户的工程挑战,同时也是数值模拟技术的高手。

　　西姆赛德·阿梅西姆也因其潜力巨大而被选中,并将进一步发展绿色平台,以管理新的车辆设计要求。西姆中心的开放性使得模型的简化演化、与嵌入式控件的交互以及与其他平台或模型的交互成为可能。

　　西姆赛德阿梅西姆已经证明是一个非常灵活的平台,能够与MATLAB和SIMULINK进行共同模拟,以提高控制的可读性和与嵌入代码的交互性。能够在西姆赛德阿梅西姆阿梅西姆系统中使用比顿开源编程语言和MATLAB高级计算语言创建脚本,使工程师能够控制能量合成调查的工作流程(包括数据、计算、模拟发射、用例、分析和综合),从而能够完美地执行复杂的模型。

　　西姆迈德·阿梅西姆的灵活性将使绿色平台的未来发展能够将分析扩展到传统的电力系统,并对其燃料消耗和性能与其他关键属性进行权衡分析,包括热舒适性、板网能源管理、可驾驶性、排气等。