CarSim ® 2012年3月8日于二汽

目录 MSC公司简介 CarSim软件介绍 CarSim软件应用 CarSim 交通模块 CarSim用户 Sensors SIL HIL Driving Simulator

MSC 公司简介 建于1996年 是从UMTRI（密西根大学交通运输研究所)脱离出来的 专门研究汽车动力学软件的专业公司

MSC 公司产品 CarSim BikeSim TruckSim SuspensionSim — 针对四轮汽车、轻卡、赛车 — 针对摩托车 — 针对多轴、双轮胎的卡车 SuspensionSim — 针对悬架

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CarSim 介绍 专门针对车辆动力学的仿真软件，车辆对驾驶员输入、路面输入及空气动力学输入的响应 车辆动力学：操纵稳定性、动力性、经济性、制动性、平顺性 实时的硬件在环测试：用实物机械/电子零部件来替代CarSim的数学模型，在实时的环境下联合仿真 驾驶模拟器：驾驶人员参与到实时仿真的环境中，来体验未来车的驾驶性能 交通环境及传感器：驾驶员辅助系统开发

The CarSim Vehicle Family B-class Hatchback, Sports car C-class Hatchback D-class Minivan, Sedan, SUV E-class Sedan, SUV F-class Sedan A-class Hatchback F3 Pickup GT Mini Truck 3-Wheeler Euro Van Tractors Trailers

CarSim 软件特点 使用方便 运算迅速 仿真精确 有良好的扩展性 行业的标准软件

CarSim 的结构 图形用户界面用于定义车辆的特性参数及仿真工况 数学模型用来仿真求解 用仿真器进行三维动画播放，用绘图软件绘制结果曲线 Graphical database 图形用户界面用于定义车辆的特性参数及仿真工况 数学模型用来仿真求解 用仿真器进行三维动画播放，用绘图软件绘制结果曲线

CarSim 的数学模型 轮胎测试 惯量测试 建立在UMTRI三十多年的研究基础之上 悬架测试 建模, 算法, & 仿真 测试和分析 参数测量 测试和分析

面向系统的建模 模型的复杂程度适合于底盘控制系统的开发及整车的虚拟仿真 模型运算稳定 在PC机上能达到实时的运算速度 Lateral G 10 20 -0.5 0.5 10 20 -20 -10 Yaw rate -deg/s Road Test CarSim 模型的复杂程度适合于底盘控制系统的开发及整车的虚拟仿真 模型运算稳定 在PC机上能达到实时的运算速度 所有的模型参数都可以通过测试的手段获取

车辆模型的简化 刚体 自由度 簧载质量 1 非簧载质量 4 车轮 4 发动机 1 总数 10 簧载质量的移动自由度 (X,Y,Z) 3 簧载质量 1 非簧载质量 4 车轮 4 发动机 1 总数 10 自由度 簧载质量的移动自由度 (X,Y,Z) 3 簧载质量的转动自由度(X,Y,Z) 3 非簧载质量自由度 4 车轮旋转自由度 4 传动系旋转自由度 1 轮胎瞬态特性自由度 8 制动压力自由度 4 总数 27

Simulink/LabVIEW 和Simulink/LabVIEW无缝连接 160+个导入变量/上千个导出变量 用户可以无限制自定义导入/导出变量

Extend the core vehicle model 车辆模型的扩展 Extend the core vehicle model Alternate Driver Models Complex Testing Sequences Alternate Powertrain Models Active Suspension Models Alternate Steering Models Alternate Tire Models Drive Train Component Controllers Engine Controllers ABS Controllers Traction Controllers ESC Simulink, LabVIEW, ASCET VS Commands Custom C code interface Real Time with HIL Driving Simulator

CarSim RT CarSim RT支持HIL，并可以和主流实时系统进行联合仿真

CarSim Driving Simulators 驾驶模拟器 -软件 -服务

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量产 汽车开发流程 整车及系统的设计目标 部件组装与样车路面试验 子系统与零部件的设计指标 控制策略的开发与软件在环 零部件样件试制与台架实验及硬件在环 确定总体设计方案

在开发新产品确产品的主要面向对象后，搜集 同类型车型的信息，并在CarSim中进行建模仿真， 分析他们的性能(动力性、燃油经济性、操纵性、 整车及系统的设计目标 整车及系统的设计目标 量产 部件组装与样车路面试验 在开发新产品确产品的主要面向对象后，搜集 同类型车型的信息，并在CarSim中进行建模仿真， 分析他们的性能(动力性、燃油经济性、操纵性、 制动性与平顺性等)，总结同类车型的优缺点， 并提出一个更具有竞争力的整车设计目标。 子系统与零部件的设计指标 控制策略的开发与软件在环 零部件样件试制与台架实验及硬件在环 确定总体设计方案

根据整车性能指标，可以在CarSim中选择不同性能 的各主要部件(发动机、悬架总成布置、车身外形尺 子系统与零部件的设计指标 整车及系统的设计目标 量产 部件组装与样车路面试验 子系统与零部件的设计指标 根据整车性能指标，可以在CarSim中选择不同性能 的各主要部件(发动机、悬架总成布置、车身外形尺 寸等)进行整车仿真试验，从中确定各子系统与零部 件的设计指标。 控制策略的开发与软件在环 零部件样件试制与台架实验及硬件在环 确定总体设计方案

CarSim可以很方便的与Matlab/Simulink连接进行 联合仿真。因此在控制策略的开发阶段就可以把 控制策略的开发与软件在环 整车及系统的设计目标 量产 CarSim可以很方便的与Matlab/Simulink连接进行 联合仿真。因此在控制策略的开发阶段就可以把 Matlab/Simulink开发的控制策略与CarSim的整车模 型进行联合仿真，以检验控制策略是否满足系统总 体设计要求，并从中选出一种最优的控制策略。 部件组装与样车路面试验 子系统与零部件的设计指标 控制策略的开发与软件在环 零部件样件试制与台架实验及硬件在环 确定总体设计方案

在CarSim中进行整车建模仿真对比，可以很快的 从多种设计方案中选择符合整车设计目标的最优 设计方案。 确定总体设计方案 整车及系统的设计目标 量产 部件组装与样车路面试验 子系统与零部件的设计指标 在CarSim中进行整车建模仿真对比，可以很快的 从多种设计方案中选择符合整车设计目标的最优 设计方案。 控制策略的开发与软件在环 零部件样件试制与台架实验及硬件在环 确定总体设计方案

利用CarSim RT可以很方便地将各零部件样机与 CarSim的汽车模型进行硬件在环实时仿真测试， 零部件样件试制与台架实验及硬件在环 整车及系统的设计目标 量产 部件组装与样车路面试验 利用CarSim RT可以很方便地将各零部件样机与 CarSim的汽车模型进行硬件在环实时仿真测试， 以检验各主要零部件与整车的匹配情况，并提出 改进方案。 子系统与零部件的设计指标 控制策略的开发与软件在环 零部件样件试制与台架实验及硬件在环 确定总体设计方案

在进行实车路面试验时，可以利用CarSim进行同步 仿真测试。当实车路面试验出现异常情况时可以利用 部件组装与样车路面试验 整车及系统的设计目标 量产 部件组装与样车路面试验 子系统与零部件的设计指标 在进行实车路面试验时，可以利用CarSim进行同步 仿真测试。当实车路面试验出现异常情况时可以利用 CarSim的仿真快速地发现原因并提出解决方案。 控制策略的开发与软件在环 零部件样件试制与台架实验及硬件在环 确定总体设计方案

汽车的动力性分析 根据用户设置的车辆参数如发动机、变速器、差速器及轮胎等，以及控制输入（比如油门输入），三维路面输入，空气动力学输入等， CarSim在可以几秒钟内计算出汽车整车和各个零部件的运动学和动力学的参数，例如位置、速度、加速度、转角、角速度、角加速度、力及力矩。由此可以分析汽车的动力性。 Hill Climb This is a basic powertrain test done quickly and reliably in CarSim. The plots show powertrain speeds and torques. Tire forces are available from plots and are also animated.

汽车的操纵稳定性分析 CarSim可以精确地描述汽车的稳态特性和瞬态特性。例如仿真汽车转向系统的试验、双线移试验、侧翻试验等。 Double Lane Change A basic double-lane-change maneuver is used to look at overall transient handling. Look at the tire and suspension forces. Also, see the performance of the CarSim path follower (driver model). Understeer Test Although the animation is not exciting, this is a basic handling test done quickly and reliably in CarSim. The plots tell the story.

汽车的制动性分析 CarSim可以精确地计算出汽车刹车时的制动距离、制动时间和制动效能，并输出制动力。CarSim也可以仿真带有ABS的制动系统。 Comparison An overlay of two runs shows a vehicle stopping on a split-µ surface (ice and dry pavement), with and without ABS. Without ABS: Braking on Split-µ With ABS: Braking on Split-µ

汽车的平顺性分析 CarSim已经包括了FFT和谱分析的功能。

汽车的燃油经济性分析 CarSim可以设定循环工况，计算瞬态的燃油消耗。

汽车电子系统的开发 CarSim也被广泛地用于汽车控制系统（ECU）的开发，例如ABS/TCS，主动悬架控制系统（AS），汽车稳定系统的控制（ESP），汽车电子转向系统 (４WS/EPS)，变速器控制 (AT)，电子差速器控制、ADAS等。

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交通道路环境：运动和静止的物体 支持99个物体，物体消失后还可以重新出现在新的位置 物体的运动可以为常量、通过VS Commands脚本控制、或者从外部软(Simulink、LabView)导入 静止的汽车和物体：可用于自动泊车系统的开发 运动的物体，仿真道路上的汽车、行人、动物等 运动的汽车可以通过节气门、制动踏板来控制，可仿真道路交通上的连锁反应

交通环境物体定义界面

传感器 支持20个传感器 探测运动和静止的物体 考虑遮挡 传感器探测到的变量可以导出到Simulink等三方软件

传感器定义

传感器输出变量 物体上最近点离传感器的距离和对应的宽度 左右侧边界、最近点所对应的方位角 举升角 信号强度 相对速度 传感器和物体连线的横摆、俯仰角

ACC 仿真示例 道路上的交通车辆：一辆可以单独控制的车辆 研究对象：安装了传感器的车辆 ACC控制策略：基于Simulink的控制策略

路面定义

道路交通车辆速度控制

传感器定义

接口变量 目标车辆 Simulink 研究车辆 侧向位置 路程 车速 和目标车距离 传感器信号强度 目标车侧向位置 目标车路程 节气门开度 制动主缸压力

Simulink 模型

ACC控制算法

仿真结果

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CarSim 客户 国内客户 全球OEM客户 主机厂：福田，江淮，广汽，吉利，奇瑞，泛亚，上海汽车，一汽汽研，上汽通用五菱,南京依维柯，上海汇众，一汽大众，东风汽车。 供应商：佳通轮胎，博士中国，德尔福，孔辉科技； 高校：清华大学，吉林大学，长安大学，上海交大，同济大学，东南大学，昆明理工大学，北京工业大学，北京科技大学，北京航天航空大学，东北大学，大连理工大学，湖南大学，重庆大学，浙江大学； 研究所：交通部公路科学研究院，交通运输部科学研究院，中国汽车工程研究院，中科院先进技术研究院。

CarSim 客户 全球OEM供应商客户

CarSim 客户 全球研究所客户

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