matlab expo 2015 - de.mathworks.com file40.70.10.edag.v02_präsentationsvorlage quer (ms office...
Post on 30-Jun-2019
214 Views
Preview:
TRANSCRIPT
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
MATLAB EXPO 2015
Modulare thermische Gesamtfahrzeugsimulation mit Datenmanagement im Pre- und Postprocessing
Dr. Peter Kossebau, Udo Alt EDAG Engineering AG, Ingolstadt
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
Themen der Präsentation
Einleitung EDAG Umfeld und Ausgangssituation
1
Kühlkreisläufe Verbrennungsmotor, E-Fahrzeug
2
Programmsystem EDAG Thermal Engineering Platform Pre- und Postprocessing
3
Hauptkomponentenanalyse Dimensionsreduktion und Prozesskontrolle
4
Zusammenfassung Ausblick
5
6/26/15 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. Folie 2 6/26/15 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved.
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
EDAG Enigineering AG Aufteilung nach Segmenten
Horvath Christoph, Marketing, 01/2015 Folie 3 von 39 © Copyright 2015 EDAG Engineering AG. All rights reserved.
EDAG Vehicle Engineering
Fahrzeugentwicklung
EDAG Production Solutions
Entwicklung von Produktionsanlagen
EDAG Electric / Electronic
Elektrik/Elektronikentwicklung, Car-IT
Tochterunternehmen: EDAG Production Solutions GmbH
Tochterunternehmen: BFFT Gesellschaft für Fahrzeugtechnik mbH
EDAG Engineering AG
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
Einleitung
Warum thermische Gesamtfahrzeugsimulation?
■ Änderung gesetzlicher Vorgaben ■ Reduzierung CO2-Ausstoß
■ Einführung neuer Kältemittel (R1234yf, R744)
■ Auslegung und Optimierung neuer Kühl- und Kältekreise im Fahrzeug
■ Verkürzung der Entwicklungszeiten ■ Reduzierung der Prototypenanzahl
■ Modellvielfalt
Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. Folie 4 6/26/15 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved.
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
Themen der Präsentation
Einleitung EDAG Umfeld und Ausganssituation
1
Kühlkreisläufe Verbrennungsmotor, E-Fahrzeug
2
Programmsystem EDAG Thermal Engineering Platform Pre- und Postprocessing
3
Hauptkomponentenanalyse Dimensionsreduktion und Prozesskontrolle
4
Zusammenfassung Ausblick
5
Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. Folie 5 6/26/15 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved.
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
Kühlkreisläufe Verbrennungsmotor
■ Fahrzeugumgebung ■ Motorraum ■ Kabine
■ Mikrokühlkreislauf ■ Verkürzung der Warmlaufphase ■ Verbesserung der Temperaturverteilung im
Motor ■ Frühzeitige Nutzung der Abwärme zur
Heizung der Fahrzeugkabine
■ Motorkühlkreislauf ■ Gesteuerte Kühlmittelpumpe kann
abgeschaltet werden ■ Kann bei Bedarf den µ-Kühlkreislauf
unterstützen
■ Niedertemperaturkreislauf ■ Unabhängiger Kühlkreis zur indirekten
Kühlung der Ladeluft
■ Kältekreislauf ■ Kühlung der Fahrzeugkabine
■ Frontlüfter (Umgebungstemp.) ■ Verbesserung der Wärmeabfuhr bei
Langsamfahrten oder im Stillstand
Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. Folie 6 6/26/15
Kondensator
Verdampfer
Zylinderkopf
Thermostat
Motorölkühler
Motor
Wärmetauscher
Getriebe
Ladeluftkühler
NT Wärmetauscher
Motor-raum
Kabine
Zylinderkopf
Abgas- rückführung
Standheizung
Heizungs- wärmetauscher
PTC / Elektrische Heizung
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
Kühlkreisläufe Elektroantrieb
■ Fahrzeug ■ HV-Speichersystem ■ Kühlung HV-Speicher ■ Optimale Temperatur ca. 23°C
■ Wasserkreislauf ■ Gesteuerte Kühlmittelpumpe kann
abgeschaltet werden
■ Leistungselektronik ■ Integriert in den Wasserkreislauf
■ Ölkühlkreislauf ■ Integriert in den Wasserkreislauf
■ Heizungswärmetauscher ■ Nutzung der Abwärme der aktiven
Baugruppen beim Heizen
■ Frontlüfter ■ Kältekreis ■ Kühlung des HV-Speicher ■ Fahrzeugkabine
Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. Folie 7 6/26/15
Fahrgast- zelle
PTC / Elektrische Heizung
Batterie- zellen
Kühlplatte
HV-Speicher
Leis
tung
s-
elek
tron
ik 1
Leis
tung
s-
elek
tron
ik 2
Mot
or 2
Öl-/
Was
ser
Wär
met
ausc
her
Mot
or 1
Heizungs- wärmetauscher
Wärmetauscher
Kondensator
Verdampfer
Chiller
Kältekreis/Wasser
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
Kühlkreisläufe EDAG-Programm ─ Virtual Vehicle Model
■ Features ■ Beliebige Fahrzyklen ■ Beliebige Route ■ Bergfahrt anpassen der Stoffwerte
■ Kühlkreisläufe ■ Wärmeübertrager ■ Rohre
■ Motormodell ■ Modularer Aufbau, Zylinderkopf getrennt
■ Innenraummodell ■ Wärmedurchgang ■ Sonneneinstrahlung ■ Leckagen / Zuluft ■ 2 Zonenmodell (Kopfraum / Scheibe) ■ Wärmeeintrag durch Passagiere
■ Scheibenmodell ■ Wärmedurchgang ■ Defogging ■ Defrost (1-Phasenmodell)
Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. Folie 8 6/26/15
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
Themen der Präsentation
Einleitung EDAG Umfeld und Ausganssituation
1
Kühlkreisläufe Verbrennungsmotor, E-Fahrzeug
2
Programmsystem EDAG Thermal Engineering Platform Pre- und Postprozessing
3
Hauptkomponentenanalyse Dimensionsreduktion und Prozesskontrolle
4
Zusammenfassung Ausblick
4
Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. Folie 9 6/26/15 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved.
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
EDAG Thermal Engineering Platform Eingabemaske
■ Programmstruktur ■ Preprocessing: ■ Kennlinien und Parameterbearbeitung in grafischer
Benutzeroberfläche ■ Postprocessing ■ Export der Ergebnisse der MATLAB-Simulation ■ Darstellung und Dokumentation der Ergebnisse ■ Hauptkomponentenanalyse der Daten mit
MATLAB
■ Programmfeatures ■ Wahl zwischen elektrischem und
konventionellen Fahrzeug mit Verbrennungsmotor
■ Umweltbedingungen einstellbar ■ Komponenten im Fahrzeugmodell einzeln
parametrisierbar ■ Vordefinierte Fahrzyklen: NEDC, FTP 75,... ■ Fahrstrecken aus Geodaten frei generierbar ■ Längsdynamik wir aus Kurvenverlauf
berechnet
Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. Folie 10 6/26/15
Pre- Prozessing
Bibliotheken
Transparente Datenstruktur
MATLAB/Simulink
Fahrzeugmodelle
Verbrennungsmotor
Elektroantrieb
Postprozessing
2D-Grafik
Haupt-komponenten-
analyse
Projekt-archivierung
…
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
EDAG Thermal Engineering Platform Eingabelisten
■ Datei mit Liste aller Parameter der Gesamtfahrzeugsimulation wird erzeugt
■ Gesamtfahrzeugsimulation umfasst mehrere hundert Parameter aufgeteilt in die verschiedenen Fahrzeugkomponenten
■ Daten zur Steuerung der Simulation ■ Simulationsdauer ■ Anzahl Wiederholungen ■ Simulationstyp
■ Einstellung aller Umweltbedingungen
■ Anmerkungen und Kommentierung der Simulation
■ Leicht editierbar
Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. Folie 11 6/26/15
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
Umgebungstemperatur +25°C
Umgebungstemperatur +5°C
EDAG Thermal Engineering Platform Vergleich zw. Sommer und Winter eines konventionellen Fahrzeugs
Folie 12
Thermostat öffnet bei +5°C à 347 s bei +25°C à 268 s
Thermostat komplett geöffnet
Umgebungstemperatur +5°C
Umgebungstemperatur +25°C
Fahzeuggeschwindigkeit
6/26/15 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved.
Thermostat nicht komplett geöffnet
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
Themen der Präsentation
Einleitung EDAG Umfeld und Ausganssituation
1
Kühlkreisläufe Verbrennungsmotor, E-Fahrzeug
2
Programmsystem EDAG Thermal Engineering Platform Pre- und Postprocessing
3
Hauptkomponentenanalyse Dimensionsreduktion und Prozesskontrolle
4
Zusammenfassung Ausblick
5
6/26/15 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. Folie 13 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. 6/26/15
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
Hauptkomponentenanalyse Fahrtzyklen und Systemverhalten
■ Simulation verschiedener Fahrtstrecken eines Elektrofahrzeugs
■ Unterschiedliche vorgegebene und selbst erstellte Zyklen werden genutzt, um Fahrzeug/Systemverhalten zu testen
■ Zyklen ■ Nordschleife Nürburgring ■ Staufahrt ■ NEDC (modifiziert) ■ TRAMAQ ■ EMPAC3 ■ EUtransient ■ FTP 75 ■ CityCycle (Stadtfahrt) ■ …
■ Zusätzlich können auch noch die Umweltparameter variiert werden
6/26/15 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. Folie 14 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. 6/26/15
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
Hauptkomponentenanalyse Variation der Lastfälle
■ Ca. 130 „Messgrößen“ pro Zyklus werden aufgezeichnet, wie Temperatur, thermische Leistung, elektr. Strom, elektrische Spannung,…
■ Große Datenmengen werden erzeugt
■ Daten müssen verglichen und ausgewertet werden für eine thermische Bewertung der Kühlkreise
■ Zyklen oft nicht einheitlich und es existieren zeitliche Abhängigkeiten der einzelnen Größen
Folie 15 6/26/15 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved.
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
Hauptkomponentenanalyse Mittelwert und Standardabweichung
■ Mittelwert und Standardabweichung einzelner Messgrößen ändert sich von Fahrzyklus zu Fahrzyklus
■ Auf den ersten Blick keine oder kaum Korrelation erkennbar für eine „Messgröße“
■ Wie kann eine Bewertung der unterschiedlichen „Messgrößen“ erfolgen?
6/26/15 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. Folie 16 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. 6/26/15
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
Hauptkomponentenanalyse Korrelation zweier Größen
■ Fahrzeugaufbau und Fahrzeugdaten sind identisch
■ Viele verschiedene Simulationsergeb-nisse müssen miteinander verglichen werden
■ Einige „Messgrößen“ zeigen starke oder weniger starke Korrelation
■ Wie beeinflussen unterschiedliche Fahrzyklen das Fahrzeugverhalten?
■ Wo treten die größten Effekte auf?
■ Welche sind unkorreliert?
Folie 17 6/26/15 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved.
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
Hauptkomponentenanalyse Anwendung
■ Simulationsdaten sind meistens gestreut ■ Es werden die Variablen mit möglichst großen
Einfluss gesucht ■ Multivarianter Ansatz ■ Bewertung von nicht zwei Datensätzen miteinander,
sondern paarweise alle aus einem Satz ■ Normierung und Ermittlung der
Korrelationskoeffizienten
■ Auffinden der Komponente(n) mit dem größten Einfluss
■ Vorteile: ■ Quantifizierbar: Eigenwerte des Systems werden
berechnet (Vergleichbarkeit) ■ Automatisierbar ■ Aufgrund der Matrixoperationen in Matlab leicht
abbildbar
■ Nachteile: ■ Keine Kausalität, nur Korrelation ■ Mit Standardverfahren nur lineare Zusammenhänge
erkennbar
6/26/15 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. Folie 18
?
Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. 6/26/15
?
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
Hauptkomponentenanalyse Ergebnisauswertung
■ Hauptkomponentenanlyse erzeugt eine Liste mit korrelierten Größen
■ Liste ist quantifizierbar ■ Je größer der Eigenwert, desto einflussreicher die
Größen und es herrscht eine starke Korrelation
■ Auffinden von Abhängigkeiten kann leicht automatisiert werden
■ Auffinden von unkorrelierten Größen ist möglich
■ Automatisierte Optimierung kann implementiert werden
6/26/15 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. Folie 19 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. 6/26/15
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
Themen der Präsentation
Einleitung EDAG Umfeld und Ausganssituation
1
Kühlkreisläufe Verbrennungsmotor, E-Fahrzeug
2
Programmsystem EDAG Thermal Engineering Platform Pre- und Postprocessing
3
Hauptkomponentenanalyse Dimensionsreduktion und Prozesskontrolle
4
Zusammenfassung Ausblick
5
6/26/15 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. Folie 20 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. 6/26/15
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
Zusammenfassung
■ Entwicklung eines 1-D-Fahrzeugmodells mit MATLAB/Simulink als Schulungs-Innovationsprojekt ■ Elektrofahrzeug ■ Konventionell angetriebenes Fahrzeug mit Verbrennungsmotor ■ Weitere Modelle vorgesehen
■ Eingabe der Daten über eine Eingabemaske/GUI
■ Nutzung externer Dateiformate zum Auswerten
■ Automatisierung des Ergebnisvergleichs/Auswertung ■ Dimensionsreduktion zur Modellanalyse mittels Hauptkomponentenanalyse ■ Leichtes Auffinden der systemkritischen Parameter ■ Zeitersparnis
■ Mögliche Automatisierung der Simulationsdurchführung für Variantenvergleich und Optimierung
6/26/15 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. Folie 21 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. 6/26/15
40.70.10.EDAG.V02_Präsentationsvorlage Quer (MS Office 2007) Stand: 20.07.2011
Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit!
Für weitere Informationen stehen wir Ihnen sehr gerne zur Verfügung
6/26/15 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. Folie 22 Peter Kossebau, EDAG Engineering AG. All rights reserved. 6/26/15
Dr. Peter Kossebau Kühlung/ Klimatisierung/ Hochvoltspeichersysteme EDAG Engineering AG Robert-Bosch-Str. 7a 85053 Ingolstadt
Udo Alt Kühlung/ Klimatisierung/ Hochvoltspeichersysteme EDAG Engineering AG Robert-Bosch-Str. 7a 85053 Ingolstadt
top related