混合动力汽车发展之路漫漫,基于模型的设计工具开发世界第一辆电动跑车

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2008年,当时名气远未如今天这般火爆的硅谷电动汽车制造商Tesla
Motors通过采用MathWorks基于模型的设计工具(Model-Based
Design),成功开发出了世界第一辆电动跑车Tesla Roadster.

MathWorks
建模工具对细节的仿真功能使得工程师能够评估开创性概念车设计中需要权衡的方面
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中国北京– 2009 8 月18 日–** The MathWorks
近日宣布硅谷电动汽车制造商 Tesla Motors 采用 The MathWorks
的基于模型的设计工具,以开发 2008 款 Tesla
Roadster,它是世界第一辆电动跑车。为了在有限的预算和时间内满足苛刻的技术目标,Tesla
Motors 设计团队依靠 Simulink 和 MATLAB
对整个汽车和其主要子系统建模。工程师将汽车每个主要系统独立的模型(包括电动机、电池、传动机构、制动器、轮胎、电力以及控制系统)集成到一个完整的系统模型中。他们在构建样机之前使用这些模型仿真计算和预测总体车辆性能,然后对比仿真结果和样机路面测试结果,以改善整个系统模型。此方法缩短了总体设计和测试流程,并帮助
Tesla Motors 以远远低于传统车辆的项目成本生产 2008 款 Tesla Roadster。
“与传统的汽车公司相比,我们的预算很少,因此优化工程资源并作出更明智的设计决策至关重要,这样才能生产出速度快、安全且节能的汽车,”Tesla
Motors 的 Roadster 项目经理兼 CAD/PDM 技术经理 Paul Lomangino
博士如此说道,“如果没有基于模型的设计,仅仅决定一个诸如动力总成的配置就需要几年时间并且非常昂贵。我们将继续使用
The MathWorks 的 MATLAB 和 Simulink。”The MathWorks 的汽车行业营销经理
Jon Friedman 表示:“Tesla Roadster
充分证明了在设计流程中仿真与验证之间的重要关联。 对于 MathWorks
工具而言,能够为行业领先者Tesla Motors所应用并帮助其生产 2008 款
Roadster, 并在有限的预算内按时实现此目标,是非常让人激动的事情。”

为了在有限的预算和时间内满足苛刻的技术目标,TeslaMotors设计团队依靠Simulink和MATLAB对整个汽车和其主要子系统建模。工程师将汽车每个主要系统独立的模型(包括电动机、电池、传动机构、制动器、轮胎、电力以及控制系统)集成到一个完整的系统模型中。他们在构建样机之前使用这些模型仿真计算和预测总体车辆性能,然后对比仿真结果和样机路面测试结果,以改善整个系统模型。

为了在有限的预算和时间内满足苛刻的技术目标,Tesla
Motors设计团队依靠Simulink和MATLAB对整个汽车和其主要子系统建模。工程师将汽车每个主要系统独立的模型(包括电动机、电池、传动机构、制动器、轮胎、电力以及控制系统)集成到一个完整的系统模型中。他们在构建样机之前使用这些模型仿真计算和预测总体车辆性能,然后对比仿真结果和样机路面测试结果,以改善整个系统模型。

MathWorks技术咨询服务经理VinodReddy说,“我相信,如果没有基于模型的设计,仅仅决定动力总成的配置就需要几年时间并且非常昂贵。采用基于模型的设计方法缩短了总体设计和测试流程,帮助Tesla以远远低于传统车辆的项目成本开发Roadster。当然,这也同时印证了在设计流程中,仿真与验证之间的重要关联。”

MathWorks技术咨询服务经理Vinod
Reddy说,我相信,如果没有基于模型的设计,仅仅决定动力总成的配置就需要几年时间并且非常昂贵。采用基于模型的设计方法缩短了总体设计和测试流程,帮助Tesla以远远低于传统车辆的项目成本开发Roadster.当然,这也同时印证了在设计流程中,仿真与验证之间的重要关联。

他认为,混动汽车电池管理系统设计是体现“基于模型设计”理念的最好案例之一。因为任何的电池管理系统都存在控制部分,这必然涉及非常复杂的控制算法和状态机,仅凭人力去编写代码是既不现实,也难以保证全面验证。但如果采用建模方式,用图形化方法描绘状态机,再通过仿真、验证方式完成测试,不但节约大量时间和成本,还同步确保了BMS系统的质量。不但如此,基于模型设计还可以在模型环境里对BMS系统与不同电池模型做整体仿真,以实现完整性和可靠性验证

他认为,混动汽车电池管理系统设计是体现基于模型设计理念的最好案例之一。因为任何的电池管理系统都存在控制部分,这必然涉及非常复杂的控制算法和状态机,仅凭人力去编写代码是既不现实,也难以保证全面验证。但如果采用建模方式,用图形化方法描绘状态机,再通过仿真、验证方式完成测试,不但节约大量时间和成本,还同步确保了BMS系统的质量。不但如此,基于模型设计还可以在模型环境里对BMS系统与不同电池模型做整体仿真,以实现完整性和可靠性验证

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