利用基于模型的设计,滑铁卢大学开发屡获殊荣的燃料电池技术

挑战

重新设计运动型多用途车,以优化燃油效率而不会影响性能

解决方案

使用Mathworks产品和下载188bet金宝搏基于模型的设计来设计和测试燃料电池车辆推进系统

结果

  • 易于沟通
  • 实质性设计节省
  • 创新技术

“如果没有Simu金宝applink,我不相信将有任何方法可以在相同的细节水平或如此广泛地使用基于模型的设计,以便开发可执行规范。”

马修史蒂文斯,滑铁卢大学
滑铁卢大学在挑战X.

挑战X,一场由通用汽车和美国能源部赞助的竞争,挑战17名北美学生团队重新设计雪佛兰股份,以减少排放量和燃料消耗,而不会牺牲车辆性能或安全。

Waterloo大学替代燃料团队(Uwaft)在三年竞争的第一年赢得了第一年的燃料电池供电的车辆设计。uwaft还赢得了Mathworks Syrosover在创建,模拟和分析车辆设计和子系统控制模型方面的突出成就。

“我们是唯一用在动力总成中使用燃料电池的团队,”乌瓦·弗雷泽教授说,乌瓦教授顾问教授说。“基于模型的设计的Mathworks软件不仅削减了我们的团队对原型和模拟我们的车辆系统设计的时间,而且还使我们能够建立燃料电池技术的可行性。”

挑战

挑战X的第一年侧重于车辆设计。参与者必须在10个月内完成基于模型的设计来完成动力总成设计和测试,并必须提交五个主要报告。

Waterloo大学寻求设计软件,使他们能够在整个项目中使用基于模型的设计 - 从需求捕获到实施。该软件必须通过促进模型重用来加速控制策略开发。它还必须快速学习和使团队成员能够轻松分享工作。

解决方案

“Mathworks工具使我们能够模拟各种动力,开发精确的工厂模型,测试控制策略和验证整体设计,”Matthew Stevens说,Matthew Stevens说。

Mathworks在Matlab提供培训®,S金宝appimulink.®,stateflow.®和PSAT,基于Simulink的建模程序。金宝app“拥有快速学习曲线的产品或者学生已经接受过培训,对团队的成功至关重要,”史蒂文斯评论。“MathWorks工具可用于设计过程中的多个阶段,最大限度地减少学生所需的软件程序数量。”

uwaft开发了400多个PSAT模拟,以比较燃料,技术和动力总成。优化工具箱™和复杂的实验设计使其能够了解组件尺寸和车辆性能之间的关系,然后确定最佳动力总成。

它们使用Simuli金宝appnk开发燃料电池电力系统的植物模型,包括发动机,电池,燃料电池和DC / DC转换器。

MATLAB,S金宝appIMULINK,StateFlow和Control Systembox™使它们能够开发混合控制策略(HCS),该混合控制策略(HCS)确定来自燃料电池的电源量。Matlab帮助他们在特定的驱动周期中找到燃料电池和电池之间的功率的最佳拨款。

DC / DC转换器升压燃料电池电压并控制来自燃料电池的电力。Simscape Electrical™用于模拟由PI控制器控制的电路。该团队使用MATLAB中的BODE PLOTOT和极值映射调查了电路的频率响应和稳定性。仿真使它们能够验证正确的操作,确定电路效率,并计算电感器和其他组件的值和额定值。

因为燃料电池打开和关闭,所以它产生不连续的功能,难以使用传统方法优化。要找到最佳控制基准测试,因此uwaft因此使用了全局优化工具箱,这不需要函数是连续的。它们还使用深度学习工具箱™来模拟燃料电池堆内膜的水合。

团队使用嵌入式编码器®使用嵌入式控制器针对整个车辆中的uwaft卫星控制器进行针对目标的快速原型设计。

它们目前正在测试动力总成部件,精炼车辆控制策略,将先进的燃料电池集成到车辆中,并研究减肥可能性。

“我们肯定有兴趣在整个比赛中使用其他Mathworks产品,希望在我们未来的许多其他项目中的职业生涯中,”史蒂下载188bet金宝搏文斯说。

结果

  • 易于沟通。Matlab和Simulink金宝app环境通过使团队成员能够轻松交换快捷方式和提示,并为其互相电子邮件和结果来通过进一步工作来加热效率以获得进一步的工作。

  • 实质性设计节省。“金宝app特别是允许uwaft使用基于模型的设计来比较四个不同的燃料和设计强大的燃料电池运动用途车辆和控制策略,包括培训时间 - 真正令人难以置信的壮举,”史蒂文斯的说明。“没有Simuli金宝appnk,它可能会把我们才能直到三年竞争结束,以完成第一年的第一年的工作!”

  • 创新技术。“我们认为,我们的最终产品将成为第一批学生设计的燃料电池车,提供与当今车辆的竞争力,同时实现未来的里程和效率需求,”史蒂文斯说。