고객 사례

Ather Energy开发基于模型设计的电动两轮摩托车和充电站

挑战

设计并生产印度第一辆智能电动滑板车

解决方案

使用基于模型的设计来模拟和优化踏板车的设计,并为其控制软件生成生产代码

结果

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

“我们有很多有前途的想法,但作为一家小型初创公司,我们没有时间、资金或人力来构建原型来测试每个想法。通过基于模型的设计,我们通过仿真确定并验证了最佳想法,从而有可能在更短的时间内交付功能更齐全的滑板车。”

Shivaram n.v., Ather Energy
Ather 450智能电动滑板车。

Ather 450智能电动滑板车。


班加罗尔有超过500万辆两轮摩托车,约占该市所有车辆的70%,其中大部分是汽油驱动的,这导致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制造了印度第一辆智能电动滑板车。Ather 450能够在不到4秒的时间内从0加速到40公里/小时,最高速度为80公里/小时,单次充电可行驶75公里。

他们的工程师使用MATLAB基于模型的设计,设计和优化了滑板车,其控制软件和充电站®和仿真软金宝app件®

Ather高级系统工程师Shivaram n.v.说:“通过使用我金宝app们的Simulink模型进行模拟,我们能够测试设计想法,并了解它们在各种操作条件下的表现,例如,在斜坡上,有多个骑手,在极端温度下,或在电池几乎耗尽的情况下。”“后来,我们使用基于模型的设计进行端到端算法开发,从设计到验证和代码生成。”

挑战

Ather团队希望让汽油动力滑板车的车主更容易切换到450。这意味着要生产一种具有相当动力和加速度的滑板车,可以在家里或在城市的任何地方快速充电。由于450将是市场上同类产品中的第一款,工程团队面临着许多未知因素,包括骑手的使用模式。

该团队需要运行模拟来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做出明智的权衡决定。例如,尽管增加电池容量可以提供更好的续航里程,但也会增加成本和尺寸,并改变滑板车的重心。

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需要用一个小团队快速交付一款可行的产品,同时定期向投资者展示进展。

解决方案

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

他们首先建立了一个滑板车及其主要部件的植物模型。车辆动力学和机械部件直接在Simulink中使用第一原理建模。金宝app使用Simscape™和Simscape electrical™对功率转换器和电路进行建模。

在缺乏详细的组件数据的情况下,该团队采用了一种实证方法来对电池进行建模。他们在不同的温度和电量水平下测试了电池,并使用系统识别工具箱™测量的输入-输出数据创建了电池的电和热特性的黑盒模型。

该团队对植物模型进行了广泛的模拟,以评估设计权衡。他们不断改进设计,直到确定了电机和电池配置,既能满足目标加速度和续航里程的要求,又能满足成本、尺寸和温度的限制。

接下来,他们在Simulink中开发了电池充电、电源控制和温度控制的算法。金宝app他们在statflow中建模了控制逻辑®并使用控制系统工具箱™调整控制器增益。他们用植物模型进行了闭环模拟,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®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。

因为这是他们的第一次代码生成经验,Shivaram首先参加了由MathWorks工程师进行的为期两天的嵌入式代码生成公开培训课程,然后聘请MathWorks咨询服务公司对生产代码生成、模型评审和流程评审进行进一步培训。

Ather 450目前正在生产中,最初在班加罗尔发布,在金奈有31个充电站和7个充电站。Ather的创始人在印度理工学院马德拉斯(IIT Madras)学习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放预购。

应用程序显示剩余的范围基于电池的状态充电水平。

应用程序显示剩余的范围基于电池的状态充电水平。

结果

  • 在几周内评估设计替代方案,而不是几个月。“Simulink中的模拟帮助我金宝app们比较多种设计方案,并选择最佳方案,”Shivaram说。“使用Simscape模型,我们在两周内就完成了,而不是花两个月的时间来构建和测试物理原型。”
  • 测试时间减少了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两周。”金宝app
  • 现场问题迅速得到解决。希瓦拉姆说:“任何新产品一旦投入使用,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滑板车。”