CATIA Dymola：机电液多学科建模利器

概述：

Dymola是法国Dassault Systemes公司的多学科系统建模仿真工具，广泛应用于汽车、航空、航天、能源等行业系统的功能验证和硬件在环仿真。FMI是独立于建模软件的标准接口协议，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仿真。

产品介绍：

Dymola

Dymola中的模型库包括Modelica基础库和商业库。Modelica基础库与Modelica协会发布的最新版本保持同步，为客户提供Modelcia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。商业库方面，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、换热器、液冷、电力、液压、气动、智能电机驱动、发动机、传动系、车辆动力学、柔性体、飞机燃油及环控、飞控、燃料电池、火电、水电、风电等领域，为产品研发提供全面、有力的支撑。

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。

燃料电池模型涉及电学，电化学，热力学，流体力学等多个学科领域，包含质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池。模型考虑了反应管道及质子膜温度、压力等参数的影响，并包含用于BOP设备建模的模型，包括阀，风扇，空压机，换热器等。

♦ 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：BMW、DAIMLER、Ford、TOYOTA、EDF、AIRBUS、DLR、ALSTOM、BAE SYSTEMS 等。

FMI

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。

基于FMI Toolbox for MATLAB，可在MATLAB/Simulink环境中集成其他建模工具生成的FMU模型，并能够将MATLAB/Simulink建立的模型封装为FMU给其他仿真工具使用。该工具提供全面的与FMU模型各部分交互的C程序接口，包括解压、载入共享文件，解析XML模型文件和模型检查等，同时支持Windows平台和Linux平台。基于该工具，可以利用Matlab/Simulink丰富的工具箱对其他软件建立的模型进行仿真，比如参数优化、实验设计等。

同样类似的，基于FMI Add-In for Excel工具，可以将系统设计人员基于Dymola、Simulink、AMESim等工具建立的系统模型，以FMU的形式导入到Excel中，借助Excel强大的数据处理功能，实现快速的仿真参数配置、参数扫描、多工况仿真和结果可视化等功能，提升工作效率。并可通过运行宏或者提供的VB函数进行二次开发，完成例如载入FMU模型、设置实验参数、运行仿真工况等操作，实现仿真流程的自动化。

目前支持FMI的工具包括ADAMS、AMESim、CarMaker、Concurrent、dSPACE、Dymola、ETAS、Excel、Flowmaster、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，构建了整个虚拟车辆，对整车设计方案进行性能评估。

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