阿瑟能源公司采用基于模型的设计开发电动两轮滑板车和充电站

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。“

Shivaram n.v., ther Energy

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

阿瑟团队想让使用汽油动力的摩托车的车主更容易地转向450。这意味着生产一种功率和加速度相当、可以在家里或城市各处迅速充电的滑板车。因为450将是市场上第一批同类车之一,工程团队面临着许多未知因素,包括车手的使用模式。

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,工程师还需要开发和实现嵌入式控制算法,用于电池充电、温度管理和其他关键功能。作为一家初创公司,阿瑟需要组建一个小型团队,快速推出可行的产品,同时定期向投资者展示项目进展。

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、电源控制和温度控制的算法。金宝app他们在statflow中建模控制逻辑®并使用控制系统工具箱™调整控制器增益。他们用工厂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从控制器模型中生成代码®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。

他们使用敏捷和迭代的开发过程,快速地调试和改进算法,有时生成和测试新代码多达每天5次。

因为这是他们第一次体验代码生成,Shivaram首先参加了一个由MathWorks工程师进行的为期两天的关于使用Embedded Coder代码生成的公开培训,然后聘请了MathWorks咨询服务公司对产品代码生成、模型评审和过程评审进行进一步的培训。

目前,该车型已在班加罗尔投产,在金奈还有31座充电站和7座充电站。阿瑟的创始人是在印度理工学院马德拉斯分校(IIT Madras)学习MATLAB的,他们在那里创办了这家公司,很快就会在他们的下一个市场开设预购业务。

应用基于电池的充电状态级别显示剩余范围。

结果

  • 以周,而不是月来评估设计方案。Shivaram表示:“在Sim金宝appulink中进行模拟可以帮助我们比较多种设计方案,并从中选择最佳方案。比起花两个月的时间去构建和测试一个实体原型,我们在两周内便使用了我们的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。“一旦任何新产品进入该领域,问题就在意料之中,”希瓦拉姆说。“我们将这些问题的周转时间减少了一半。因为我们的Simulin金宝appk生产模型是自我记录的,所以我们可以轻松地进行算法改进,然后通过空中更新将它们发送到摩托车上。”