用户故事

奥瑟能源利用模型设计开发电动两轮踏板车和充电站

挑战

设计并生产印度首款智能电动滑板车

解决方案

使用基于模型的设计来模拟和优化滑板车的设计,并为其控制软件生成产品代码

结果

  • 设计方案的评估需要几周,而不是几个月
  • 测试时间减少50%
  • 现场问题迅速解决

“我们有很多很有前途的想法,但作为一家小型初创公司,我们没有时间、资金或人员来构建原型来测试每个想法。在基于模型的设计中,我们通过模拟确定并验证了最佳想法,从而可以在更短的时间内交付功能更齐全的滑板车。”

希瓦拉姆,阿瑟能量

Ather 450智能电动滑板车。


班加罗尔有500多万辆两轮摩托车,约占城市所有车辆的70%,其中大部分是汽油驱动的,造成了严重的噪音污染和一氧化碳污染2排放。为了满足对清洁替代品的需求,初创公司Ather Energy建造了印度第一辆智能电动滑板车。能够在不到4秒的时间内从0加速到40公里/小时,Ather 450的最高速度为80公里/小时,单次充电的射程可达75公里。

其他工程师使用MATLAB的基于模型的设计(Model-Based Design)设计并优化了踏车、它的控制软件和充电站®和仿真软金宝app件®

“通过使用我们的Simulink模型进行模拟,我们能够测试设计理念金宝app,并了解它们在各种操作条件下的表现——例如,在斜坡上,在多个车手的情况下,在极端温度下,或者在电池基本耗尽的情况下,”瑟特公司的高级系统工程师Shivaram n.v.说。“后来,我们使用基于模型的设计(Model-Based Design)进行端到端算法开发,从设计到验证和代码生成。”

挑战

奥瑟的团队希望让汽油动力摩托车的车主更容易改用450。这意味着生产一种功率和加速度相当的小型摩托车,可以在家里或在城市各处快速充电。由于450将是市场上的首批同类车型,工程团队面临着许多未知因素,包括乘客使用模式。

该团队需要运行模拟来评估各种骑乘和使用场景的设计概念,并在优化设计参数时做出明智的权衡决定。例如,虽然增加电池容量可以提供更好的续航里程,但它也会增加成本和尺寸,并改变踏板车的重心。

除了设计滑板车本身,工程师们还需要开发和实现用于电池充电、温度管理和其他关键功能的嵌入式控制算法。作为一家初创公司,Ather需要用一个小团队迅速推出一款可行的产品,同时定期向投资者展示进展。

解决方案

Ather Energy使用基于模型的设计,使用MATLAB和Simulink对450进行建模和仿真,并为金宝app控制软件生成生产代码。

他们首先建造了小型摩托车及其主要部件的工厂模型。利用第一原理在Simulink中直接建模车辆动力学和机械部件。金宝app功率转换器和电路使用Simscape™和Simscape electrical™建模。

在缺乏详细的组件数据的情况下,该团队采取了实证方法来建模电池。他们在不同的温度和充电状态下测试了电池,并使用系统识别工具箱™测量的输入-输出数据来创建电池的电和热特性的黑盒子模型。

该团队对工厂模型进行了广泛的模拟,以评估设计折衷。他们对设计进行了优化,直到确定了电机和电池配置,满足了目标加速度和里程要求,同时满足了成本、尺寸和温度的限制。

接下来,他们在Simulink中开发了电池充电、功率控制和温度控制的算法。金宝app他们在statflow中对控制逻辑建模®并使用Control System Toolbox™来调整控制器增益。他们用电站模型进行了闭环仿真,以验证他们的控制设计。他们使用Embedded Coder从控制器模型生成代码®并将其部署到ARM上®皮质®处理器或充电站中的TI C2000™微控制器。

使用敏捷和迭代的开发过程,他们快速调试和改进算法,有时一天生成和测试新代码多达五次。

因为这是他们第一次有代码生成的经验,Shivaram首先参加了由MathWorks工程师主持的为期两天的关于Embedded Coder代码生成的公开培训课程,然后聘请MathWorks咨询服务进一步培训产品代码生成、模型审查和过程审查。

theather 450目前正在生产中,在班加罗尔以及31个充电站和金奈7个充电站进行了初步发布。Ather的创始人在马德拉斯印度理工学院(IIT Madras)学习了MATLAB,并在那里创办了这家公司。他们很快就会在下一个市场开启预购业务。

根据电池的充电状态显示剩余续航里程的应用程序。

结果

  • 设计方案的评估需要几周,而不是几个月。Shivaram说:“Simul金宝appink中的模拟帮助我们比较多种设计方案,并选择最佳方案。“与花两个月时间构建和测试物理原型不同,我们只用了两周的时间就完成了Simscape模型。”
  • 测试时间减少50%。“基于模型的设计使我们能够加速控制算法的测试,”Shivaram说。“通过在Simulink中建模和模拟整个滑板车和充电系统,我们将一个月的测试工作减少到了两周。”金宝app
  • 现场问题迅速解决。Shivaram说:“一旦任何新产品进入这个领域,就会出现问题。”“我们将这些问题的周转时间缩短了一半。因为我们的Simulin金宝appk生产模型是自我记录的,我们可以很容易地对算法进行改进,然后通过空中更新将它们发送给摩托车。”