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

设计并生产印度的第一个智能电动滑板车

解决方案

使用基于模型的设计来模拟和优化滑板车设计,并为其控制软件生成生产代码

结果

  • 设计替代方案在数周内评估,而不是几个月
  • 测试时间减少50%
  • 现场问题迅速解决

“我们有很多有希望的想法,但作为一个小型初创公司,我们没有时间,金钱或人们建立原型来测试每个人。通过基于模型的设计,我们通过仿真识别并验证了最佳创意,使得可以在更短的时间内提供更全面的踏板车。“

希瓦拉姆,阿瑟能量

磨管450智能电动滑板车。


班加罗尔大多数超过500万辆两轮滑板车 - 城市所有车辆的70% - 是汽油供电,导致高水平的噪音污染和有限公司2排放。为满足清洁替代品的需求,启动公司Ater Energy已经建立了印度的第一个智能电动滑板车。在不到4秒的时间内能够从0到40 km / h加速,接地450的顶速度为80 km / h,每次充电的范围高达75公里。

使用基于模型的设计设计和优化踏板车,控制软件和充电站的工程师使用Matlab®和模拟金宝app®

“通过使用我们的Simulink模型运行模拟,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,在倾斜,在极端温度,或主要耗尽的电池中,有多个骑手,或者具有大多数耗尽的电池says, Shivaram N.V., senior systems engineer at Ather. “Later, we used Model-Based Design for end-to-end algorithm development, from design through validation and code generation.”

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以评估各种骑行和使用场景的设计概念,并在优化设计参数时进行通知的权衡决策。例如,尽管增加电池容量会提供更好的范围,但它也会增加成本和尺寸,以及改变踏板车的重心。

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

使用MATLAB和Simulink的基于模型的设计模型和模拟450并为控制软件生成生产代码。金宝app

他们开始通过构建踏板车及其主要成分的植物模型。使用第一原理直接在Simulink中直接建模车辆动力学和机械组件。金宝app电源转换器和电路使用Simscape™和Simscape Electrical™建模。

在没有详细的组件数据的情况下,该团队采用了一种模拟电池单元的实证方法。它们在各种温度和充电状态下测试了电池,并使用了具有系统识别工具箱™的测量的输入输出数据,以创建电池电气和热特性的黑匣子模型。

该团队对工厂模型进行了广泛的模拟,以评估设计权衡。它们精致设计,直到它们识别出满足目标加速度和范围要求的电机和电池配置,同时满足成本,尺寸和温度约束。

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®并将其部署到手臂上®皮质®踏板车或充电站中的TI C2000™微控制器处理器。

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。

应用基于电池的充电状态级别显示剩余范围。

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对我们控制算法的测试,”Shivaram说。“通过在Simulink中建模和模拟整个踏板车和充电系统,我们将一个月的测试工作减少到两周。”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。”