Centre de documentation Dymola

Cet article décrit quelques exemples d'utilisations de Dymola chez Toyota. Dymola a été adopté par de nombreuses divisions (moteur, transmission, châssis...). L'une des missions de la division transmission consiste à évaluer l'accélération et les vibrations acoustiques. Quant à la division moteur, elle a construit une bibliothèque pour les commandes de moteur diesel. A l'aide du modèle, elle analyse le comportement des débits massiques, la pression et la température dans toutes les parties du moteur, et évalue également la conception de système de commandes.

"Lors de la construction des modèles de transmission, nous avons principalement utilisé Dymola. Pour une solution de simulation, il est important que les modèles soient faciles à construire. Il est également essentiel que ces modèles puissent ensuite être aisément réutilisés. Dymola est donc parfaitement adapté, contenant une bibliothèque pour la transmission, et si nous n'y trouvons pas le modèle souhaité, nous pouvons le créer sans peine."

La simulation HIL est une technique populaire pour mettre au point la logique de commande des véhicules. Auparavant, seuls des modèles simplifiés pouvaient être utilisés pour atteindre une performance temps réel dans les simulations. Or, des modèles plutôt détaillés de moteurs, de transmissions,  de systèmes hydrauliques et de freinage ont été développés avec Dymola au cours de ces dernières années. Nous souhaiterions donc pouvoir utiliser ces modèles également en simulation HIL. Le temps-réel est cependant difficile à obtenir pour des composants de modèles rigides comme l'hydraulique, car ils nécessitent des intégrateur à pas fixe. Avec des méthodes explicites, de très petits calibres de pas s'imposent pour assurer la stabilité. Avec des méthodes implicites, des systèmes d'équations non linéaires très importants doivent être résolus. Les deux approches ne semblent pas applicables. Pour y remédier, la nouvelle technique d'intégration en mode mixte et inline offerte par Dymola est évaluée pour un modèle de moteur, et l'article en présente les résultats.

Cet article étudie la simulation HIL d'une boîte automatique de véhicule de tourisme. La simulation inclut des modèles de la mécanique et de l'hydraulique et des modèles moins détaillés d'autres parties de la transmission (moteur, convertisseur de couple, boîte différentielle, résistance du châssis et traînée). Après une brève description des composants à modéliser, des simulations de systèmes mécaniques à structure variable (éléments couplés avec friction), des simulations d'hydraulique et une simulation HIL en temps réel avec l'électronique de commande de la boîte de vitesses, sont également examinées. Une évaluation détaillée, basée sur les simulations de la dynamique de l'hydraulique de la boîte, montre qu'elle pourrait être modélisée (sous certaines hypothèses) avec une causalité fixe sans perte majeure de précision. Les systèmes d'équations non linéaires pour les pièces hydrauliques peuvent ainsi être évités. Cela permet d'utiliser un modèle basé sur des sous-modèles de composants hydrauliques, au lieu d'une dynamique globale pour les simulations temps-réel HIL standard. L'article se conclut par un bref examen de résultats de simulation HIL et une ouverture sur les travaux futurs.

Afin de répondre à la demande croissante en matière d'économies de carburant et de réduction des émissions, tant de la part des consommateurs que de la réglementation,  Ford Motor Company développe une version de véhicule hybride du SUV Escape, dont la production est prévue pour 2003. Les véhicules hybrides fonctionnant en différents modes (démarrage électrique, freinage régénératif...), il est essentiel que chacun de ces modes et les transitions entre eux entraînent un minimum de vibrations perçues par le conducteur. Afin de comprendre comment la conception et les commandes d'un véhicule hybride influencent ce "ressenti", nous devons construire des modèles qui reproduisent avec précision la réponse dynamique du groupe moto-propulseur. La réponse pour une configuration mécanique donnée et/ou une conception de calculateur peuvent ainsi être évaluées.

Un modèle destiné à la prévision des vibrations perçues a été développé et validé au regard de données expérimentales. Or, un résultat inattendu de ce travail a été de démontrer que nous pourrions prendre le modèle dynamique utilisé pour reproduire le comportement décrit précédemment et, en utilisant certaines fonctions avancées de Modelica, dériver un second modèle prédisant l'aspect économe du système de transmission sans avoir à créer un modèle ad hoc. Le modèle de consommation de carburant a également été validé à l'aide de données expérimentales et s'est avéré très probant. Résultat, au lieu de passer du temps à créer et conserver deux modèles différents (l'un pour la réponse dynamique et l'autre pour l'efficience), nous avons pu construire l'un sur la base de l'autre. En outre, nous avons déterminé qu'il était possible de générer un seul et unique modèle capable de décrire les deux types de réponse (dynamique et statique) en changeant simplement les valeurs de quelques paramètres du modèle.

L'article montre comment modéliser et simuler les effets de frottement au sein de boîtes de vitesses et de boîtes planétaires. Cela inclut la modélisation du blocage et du glissement des trains dus au frottement de Coulomb entre les dents de l'engrenage, entraînant des pertes dépendant du couple de charge. Cela permet de réaliser des simulations très fiables, par ex. d'effets de broutement dans les servocommandes ou des changements de rapport de boîtes automatiques. Il est également expliqué comment les caractéristiques de frottement peuvent être mesurées de façon utile. Les modèles présentés sont mis en oeuvre sous Modelica et illustrés par une simulation d'une boîte de vitesse automatique.

L'article présente des modèles qui peuvent être utilisés pour analyser la consommation de carburant d'unités auxiliaires de poids-lourds. En vue d'évaluer l'influence de différents concepts de transmission et de principes de commandes, une bibliothèque de modèles a été développée dans le langage de modélisation Modelica. Elle contient différents modèles développés à partir de principes physiques et des modèles suivant les données collectées. La modélisation du système de refroidissement est décrite en détail. Les résultats de la simulation sont comparés aux données mesurées lors des tests dans une soufflerie.