Ngày nay, có khá nhiều phần mềm chuyên dụng có thể sử dụng cho việc nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống truyền lực đến động lực học ô tô như Matlab-Simulink với công cụ Simscape, AVL-Cruise, Modelica, Carsim… Đặc điểm của các phần mềm này là hỗ trợ tùy biến với các khối thư viện các phần tử đa dạng có sẵn đồng thời cho phép người sử dụng xây dựng thêm các khối chức năng người dùng để đưa vào mô hình mô phỏng. Về bản chất các phần tử cơ bản trong thư viện này được xây dựng sẵn tương ứng với một mô hình toán học mô phỏng hoạt động của phần tử. Vì vậy, khi sử dụng các thư viện phần tử có sẵn trong phần mềm giúp người dùng đơn giản hóa rất nhiều việc xây dựng
2.3.1. Phần mềm Modelica
a)
b)
Hình 2.5 - Giao diện (a) và thư viện các khối chức năng dùng cho mô phỏng hệ thống truyền lực ô tô trong phần mềm Modelica
2.3.2 Phần mềm AVL-Cruise
Các tính năng chính của phần mềm AVL-Cruise thể hiện cụ thể như: Phần mềm có thể dùng xây dựng mô hình các hệ thống truyền lực phức tạp, kết hợp sử dụng các mô hình với mô-đun khác nhau, xác định được mức tiêu thụ nhiên liệu xe, khả năng leo dốc, lực kéo, gia tốc, tốc độ, tăng tốc giảm tốc, lực phanh và có thể nhanh chóng xây dựng một chiếc xe điện thuần túy hoặc các mô hình xe hybrid và thông qua MATLAB, thiết kế được chiến lược xe, thuận tiện cho các chế độ truyền tải (AT, AMT, DCT, CTV...). Đồng thời, mô phỏng hệ thống xe theo thời gian thực, mô phỏng theo yêu cầu, hệ thống truyền động, ECU và có thể tìm và phát hiện lỗi giúp nâng cao hiệu quả quá trình mô phỏng
Hình 2.6 - Mô phỏng xe dẫn động 4 bánh trên AVL-Cruise
Phần mềm AVL-Cruise được sử dụng chủ yếu cho việc tính toán và tối ưu như: Tiêu thụ nhiên liệu và khí thải, khả năng vận hành; tính toán tỉ số truyền, hiệu suất phanh, tải trọng tập trung khi tính toán ứng suất, rung động gây ra. Các mô-đun của phần mềm AVL- Cruise cho phép có thể mô phỏng tất cả các mẫu xe hiện tại và tương lai. Hơn nữa, phần mềm AVL-Cruise có thể kết hợp để nghiên cứu khả năng vận hành, mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải
của xe trong các điều kiện khác nhau như: Tăng tốc, tốc độ tối đa, khả năng leo dốc.
2.3.3 Phần mềm Matlab - Simulink
Phần mềm Matlab là viết tắt của Matrix Laboratory là một phần mềm khoa học được thiết kế để cung cấp việc tính toán số và hiển thị đồ họa bằng ngôn ngữ lập trình cấp cao. MATLAB cung cấp các tính năng tương tác tuyệt vời cho phép người sử dụng thao tác dữ liệu linh hoạt dưới dạng mảng ma trận để tính toán và quan sát. Các dữ liệu vào của MATLAB có thể được nhập từ "Command line" hoặc từ "mfiles", trong đó tập lệnh được cho trước bởi MATLAB. MATLAB cung cấp cho người dùng các toolbox tiêu chuẩn tùy chọn. Người dùng cũng có thể tạo ra các hộp công cụ riêng của mình gồm các "mfiles" được viết cho các ứng dụng cụ thể.
2.3.3.1. Công cụ Simulink
Simulink là một công cụ trong Matlab dùng để mô hình, mô phỏng và phân tích các hệ thống động với môi trường giao diện sử dụng bằng đồ họa. Việc xây dựng mô hình được đơn giản hóa bằng các hoạt động nhấp chuột và kéo thả. Simulink bao gồm một bộ thư viện khối với các hộp công cụ toàn diện cho cả việc phân tích tuyến tính và phi tuyến. Simulink là một phần quan trọng của Matlab và có thể dễ dàng chuyển đổi qua lại trong quá trình phân tích, và vì vậy người dùng có thể tận dụng được ưu thế của cả hai môi trường
Hình 2.7 Giao diện làm việc trên Simulink
Trong đó có công cụ Simscape là một hệ thống mô phỏng về mô hình ô tô có giao diện và cái khối chức năng tùy chỉnh rất thích hợp cho người dùng.
Hình 2.8 Các khối ứng dụng trong Simmulink simscape
- Simdriveline: hệ thống phanh, ly hợp, hệ thống lái, động cơ, cảm biến,
lốp
- Simlectronnics: sửa dụng các khối điện tử để tạo lên một hệ thống can thiệp bằng điện tử cho các cơ cấu của xe
- Simhydraulic: môi trường tập hợp van của hệ thống thủy lực và khí nén và bơm điều khiển
- SimMechannics: môi trường hệ thống các khâu và bánh răng chuyển động với nhau
Ngoài ra, còn rất nhiều hệ thống khác phụ giúp để tạo một mô hình chuyển động ô tô hoàn chỉnh.
Automobile Transmission Vehicle Torque (Nm) Speed (rad/s) Turbine connect #1 Turbine connect #2 Turbine Torque Converter [0 60; 15 40;15 100;40 10; 100 10] Throttle schedule Step ev () Gear Throttle Down_threshold Up_threshold Shift points
Torque (Nm) Speed (rad/s) Impeller Gear Turbine connect#2 Turbine connect#1 Output shaf t Gearbox [SlipLow] [TorqueLow] [Gear] [Speed] [SlipUD] [TorqueUD] [Slip34] [Torque34] [Slip24] [Torque24] Tbrk Kph Output shaf t Final drive and vehicle
Engine map ClutchUD ClutchLow Clutch34 Clutch24 down_threshold up_threshold v ehicle_speed gear compute_thresholds Shift_logic Torque Slip Torque Slip Torque Slip Speed(KPH) Gear Torque Slip
Hình 2.9 - Mô hình hệ thống truyền lực ô tô trong Simdriveline