多学科系统仿真平台 — Dymola

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概述

        Dymola 是法国Dassault Systems 公司的多学科系统仿真平台，广泛应用于国内外汽车、航空、航天、能源等行业的系统总体架构设计、指标分解以及系统功能验证及优化等。Dymola 支持FMI 标准接口协议，可用于集成不同软件建立的、不同详细程度的模型，进行MIL、SIL 和HIL 测试。

     

产品介绍

        Dymola 作为多学科系统仿真平台，提供了多种属性的物理接口，覆盖机械、电气、热、流体以及控制等领域，结合Dymola 提供的Modelica 基础库和商业库，可方便用户创建物理系统架构以及不同复杂程度的系统功能模型。Modelica 基础库为客户免费提供Modelica 协会在机械、流体、电子电气、电磁、控制、传热等多个工程领域的最新研究成果。Dymola 与全球范围内各领域的领军企业和研究所合作，包括Modelon、DLR、Claytex、Arsenal Research 等，为客户提供具有国际领先水平的专业模型库，涵盖空调、蒸汽循环、液冷、电力、液压、气动、电机驱动、内燃机、传动、车辆动力学、柔性体、飞机燃油及环控、飞控、火电、水电、风电等领域，为产品的多领域协同研发提供全面的支撑。

        Dymola 的模型可用于HIL 测试， 支持NI、dSPACE、Concurrent、HiGale、RT-Lab、ETAS 等实时仿真系统。

• 电气系统模型库

        针对新能源汽车，Dymola 提供了蓄电池库、燃料电池库、电动系统库、车辆动力学库，结合Dymola 中的电气模型库和智能电机库，可用于搭建完整的混合动力汽车、纯电动汽车模型及供电网、充电桩模型，为新能源汽车电气系统和整车动力学特性的仿真分析和测试提供了完善的模型。

        蓄电池模型库包括电池单体、电池组和BMS，单体模型考虑了温度，寿命，SOC 对电池性能影响，BMS 除传统控制外还可加入了主动预防控制等特性。







         电动系统库中拥有各类电器元件，并包括详细的半导体元件，如IGBT，BJT，MOSFET 等，考虑了其瞬态效果与能耗。电机模型能够精确反映电机的生热、冷却及温度对电机特性的影响。模型库包含多种驱动控制模型，满足不同仿真速度需求。







• 热管理系统模型库

        针对综合热管理系统，Dymola 提供了空调库、蒸汽循环库、液体冷却库和换热器库，结合Dymola 中的传热系统模型库及自适应的求解器，为综合热管理系统的协同仿真提供了完整的解决方案，包括驾驶室温度控制、发动机冷却、电池包冷却、电机冷却等。

        空调库用于空调制冷循环的稳态、瞬态系统仿真和参数优化，是Audi、BMW、Daimler、Volkswagen 等整车厂及其供应商，空调系统建模分析的首选工具，被德国整车厂作为基准测试工具。

        液冷库在可压或不可压流体系统和流体回路仿真分析中表现优异，能够加速冷却系统虚拟原型设计和仿真，完成元件选型与尺寸设计，系统性能研究与瞬态响应研究，支持控制系统的快速设计与评估。








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



系统架构

       借助多学科系统仿真平台Dymola 可建立整车或整机系统架构，定义多个子系统之间的耦合关系，并通过物理接口以及总线等技术，创建模板式仿真模型，不同复杂程度的系统模型可在不变的架构上进行验证，可适用于全系统的早期指标设计以及后期的详细性能验证。







       同时，基于系统集成的FMI 协议，可将专业工具生成的FMU 模型集成到统一的系统架构中，对系统的详细物理特性进行验证与评估。

       FMI（Functional Mock-Up Interface）是开放的第三方标准接口协议，任何软件均可以基于该协议开发接口，将模型封装为FMU（Functional Mock-Up Unit）或导入其他软件生成的FMU，实现模型交互和联合仿真。基于FMI/FMU 可以实现异构模型联合仿真中的数据交互。

       FMU 是黑盒模型，有助于保护模型所有者的知识产权。在产品研发早期，FMU 可作为主机厂与供应商之间协同设计的模型交互工具。主机厂定义系统架构，并结合供应商提供FMU 模型，建立系统级模型，基于数字化仿真进行方案验证、优化和部件选型。





       Dymola 内嵌了FMI 工具，可直接实现FMU 模型的导入以及导出，FMI 支持多种仿真工具，很多工具也已经内嵌FMI 协议。同时对于一些无法直接生成FMU 模型的软件，也可采用FMI Toolbox 实现FMU 生成。

       目前支持FMI 的工具包括ADAMS、AMESim、AUTOSAR、CarMaker、Concurrent、Cosimate、dSPACE、Dymola、ETAS、Excel、Flowmaster、ICOS、Matlab/Simulink、NI、Rhapsody、SIMPACK、TISC 等。



应用案例

• 宝马 i8 的设计完全基于虚拟车辆的概念进行，采用 Dymola平台搭建混动车的动力系统模型，联合Simulink 和IPG 的控制系统及驾驶环境模型，基于FMI/FMU，构建了整个虚拟车辆，对整车设计方案进行性能评估。

• 润科通用基于 Dymola 搭建飞机总体架构，并分别建立了环控系统、引气系统、供配电系统、发动机系统以及液压系统等，实现整机系统集成，对整机设计指标及指标分解的合理性提供评估依据。并结合合理的设计指标，利用AMESim 和PROOSIS 搭建液压和发动机系统详细模型，基于Simulink 搭建控制系统，通过Dymola+FMI/FMU，在统一的架构上进行系统更新，实现详细系统性能分析。