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Physikalische Modellierung mit Simscape

Jens Lerche Application Engineer

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Vor MathWorks

Entwicklung einer Batterieheizung für ein E - Fahrzeug

1.  Mehr als 60 Tests durchgeführt 2.  Testdauer ca.6h + Auswertung 3.  Testbedingungen oft nicht realistisch 4.  Jeder Prototyp nur 1 mal verwendbar (ca. 300€/stk) 5.  Prüfstandszeit knapp und kostenintensiv 6.  Prüfstandsausfall/- umbau = Entwicklungsstop 7.  …

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Vor MathWorks

Zusätzliche Fragen des Qualitätsingenieurs:

“…Was sind die kritischen Design - Merkmale?...”

“…Wie deckt das Design die Anforderungen im Lastenheft ab?...”

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Aufbau

Temperatursensor

𝐸↓𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡 = 𝐸↓𝑡ℎ𝑒𝑟𝑚 

T_Amb = -15°C

Batteriemodul

Modulboden

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Aufbau

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Physikalische Systeme mit Simscape

Multibody mechanics (3-D) Mechanical systems (1-D)

Fluid power and control Multidomain physical systems

Electrical power systems

Electromechanical and electronic systems

Sim

Mec

hani

cs

Sim

Driv

elin

e

Sim

Hyd

raul

ics

Sim

Elec

tron

ics

Sim

Pow

erSy

stem

s

Simscape MATLAB, Simulink

Sim

Mec

hani

cs

Sim

Driv

elin

e

Sim

Hyd

raul

ics

Sim

Elec

tron

ics

Sim

Pow

erSy

stem

s Simscape

Mechanical Hydraulic Electrical

Thermal

Custom Domains via Simscape Language

Pneumatic Magnetic

N S

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Streckenmodelle schnell erzeugen

– weniger Zeit für die Modellierung, mehr Zeit für die Entwicklung

Simscape

MATLAB, Simulink

Domänenkenntnisse Programmieraufwand

Programmier- aufwand

Domänen- kenntnisse

Mechanical

Electronic

Multidomain

Hydraulic

Power Systems

Lastenheft Fortran, C++

Domänenkenntnisse Programmieraufwand Modell

Spec

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Aufbau

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Validierung des Modells

“…Wie genau ist so eine Simulation…?”

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Von der Komponente zum System

Temperatursensor

𝐸↓𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡 = 𝐸↓𝑡ℎ𝑒𝑟𝑚 

T_Amb = -15°C

Batteriemodul

Modulboden

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Von der Komponente zum System

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Vom Modell zum Serienprodukt

“…Und nun…?”

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Regler testen ohne reale Prototypen

Hardware-in-the-loop (HIL) Tests verringert die Abhängigkeit

von teuren Prototypen

Einsatz

Integration in andere Umgebungen

Teilen von Modellen

Regler testen

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Integration Ihres Modells in andere Umgebungen

“…Wir möchten das Modell unabhängig von MATLAB und Simulink verwenden…”

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Integration Ihres Modells in andere Umgebungen

C Code

Hardware-in-the-Loop Simulators

Ausführbare Datei (.exe, .dll)

Als C code lassen sich Modelle an andere Umgebungen übergeben, oder als Ausführbare

Dateien nutzen

Einsatz

Integration in andere Umgebungen

Teilen von Modellen

Regler testen

andere Simulation Umgebung

Simscape Modell

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Teilen von Modellen

“…Wie können wir unser Know-How schützen?…”

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Teilen von Modellen

Weitergabe von Modellen an Kollegen, oder an Kunden und Lieferanten im geschützten Modus

Model Nutzer Simscape Lizenz

Einsatz

Integration in andere Umgebungen

Teilen von Modellen

Regler testen

Protected

Model

Model Entwickler Simscape Lizenz

Simscape Model

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Zusammenfassung

Mit Simscape können Sie:

•  Schnell physikalische Modelle erstellen

•  Simulink Funktionalitäten für das Systemdesign nutzen

•  Modelle in Form von C-Code für weitere

Entwicklungsschritte verwenden