阿贡国家实验室的发展动力系统分析工具包
挑战
解决方案
使用MathWorks工具模型先进车辆动力系统,加快模拟数以百计的车辆配置
结果
- 分布式仿真环境中开发一个小时
- 仿真时间从两周减少到一天
- 仿真结果验证了使用车辆测试数据
“我们发明了一种先进的车辆仿真软件框架和可伸缩的动力组件,与Stateflow设计控制器,自动化装配模型与MATLAB脚本,然后分布式计算的复杂的模拟运行的全部在一金宝app个环境”。
Sylvain Pagerit,阿贡国家实验室
工程师建造新一代燃料电池、混合动力和插电式混合动力电动汽车必须优化燃油经济性和性能,同时包含开发成本。实现这些目标,他们需要模拟多个动力系统配置没有建造昂贵的物理原型。
为了应对这种需求,阿贡国家实验室(阿贡)与领先的汽车制造商合作开发动力系统分析工具箱©(PSAT),一个汽车工程工具,评估车辆的燃油经济性和性能通过模拟其瞬态行为和控制系统特征。美国能源部(DOE)车辆技术计划资助PSAT的发展和使用PSAT作为其主要工具仿真工具对所有FreedomCAR和21世纪卡车合作活动。
使用仿真软件金宝app®和其他MathWorks产品,不仅阿贡国下载188bet金宝搏家实验室的研究人员开发PSAT;他们还分布所需的很多复杂的模拟评估车辆多处理器环境中的性能。分配每辆车所需的数百个模拟使他们能够更快地得到结果。
挑战
能源部的研究经常包括多达800辆使用范围广泛的技术。评估一个车辆涉及一系列复杂的变量,技术,和性能指标,包括驾驶循环,燃油经济性和范围(插件工具)。
阿贡国家实验室研究人员需要一个灵活的建模和仿真环境,将使PSAT支持范围广泛的技术。金宝app“我们想要一个设计,使它容易插入新技术,”阿贡国家实验室研究员Sylvain Pagerit指出。“例如,改变一个引擎必须简单。”
该组织还需要自动化每个所需的很多复杂的模拟研究。
解决方案
阿贡国家实验室研究人员使用MathWorks PSAT平台工具来开发,加快分析动力系统配置。
“我们发明了一种先进的车辆仿真软件框架和可伸缩的动力组件,设计与Stateflow控制器金宝app®、自动化装配与MATLAB模型®脚本,然后分布复杂的模拟计算集群上运行,“Pagerit说。
在仿真软件工作,Pag金宝apperit和他的同事创造了一个车辆框架基于键合图,它捕捉周围的能量流动系统。然后他们开发模型广泛的动力组件,包括燃料电池、发动机、电机和电池。
使用Stateflow,团队开发了控制系统优化燃油效率和平衡力量用在混合动力汽车的内燃机和电动机。
阿贡国家实验室的工程师开发算法在MATLAB®生成的仿真软件模型的框架和动力金宝app系统组件,自动创建车辆模型基于每个研究的需求。例如,能源部阿尔贡MATLAB脚本生成模型用于研究780车辆配置和自动匹配电池大小、发动机功率和其他动力系统组件的参数。
在仿真软件工作,使用矩金宝app形划分的团队优化燃油经济性(直接)优化技术,需要至少30迭代和每车400模拟。
减少仿真时间,阿贡团队使用MathWorks工具运行PSAT模拟并行与16个工人计算机集群节点。使用并行计算工具箱™,他们建立了由MATLAB模拟执行分布式计算服务器™工人在计算机集群上运行。
阿贡计划扩大集群32工人节点来处理越来越多的研究由美国能源部要求更大的数据集。
结果
分布式仿真环境中开发一个小时。“我们花了大约一个小时我们从单个处理器分布式仿真,16-node集群,“Pagerit解释道。
仿真时间从两周减少到一天。“使用分布式计算,我们从一组模拟在两周只有一天,“Pagerit说。“速度增加处理器的数目成正比,我们过去。”
仿真结果验证了使用车辆测试数据。“我们已经测试了现有车辆,包括大部分的新混合动力车,所以我们可以验证我们的仿真结果与实际测量数据,“Pagerit说。“所有的先进的混合动力汽车,我们评估PSAT已经精确到5%的实际燃油经济性和电池电荷状态测量。”
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