عنوان پایان‌نامه
طراحی شبیه ساز نرم افزاری برای انجام تست سخت افزار در حلقه و پیاده سازی آن جهت تست واحد کنترل خودروی هیبرید
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک طراحی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2691;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2691;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64093
- تاریخ دفاع
- ۰۵ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- محمدجواد اسفندیاری
- استاد راهنما
- محمدرضا حایری یزدی, وحید اصفهانیان
- چکیده
- امروزه تکنولوژی خودروهای هیبرید به‌عنوان راهکاری مؤثر در کاهش مصرف سوخت و همچنین کاهش آلاینده‌ها در صنعت خودروسازی مورد توجه است. استفاده از هیبرید‌سازی به‌منظور کاهش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش آلاینده‌های خروجی در خودروهای سنگین که مصرف سوخت زیادی دارند، مثل اتوبوس‌ها، نسبت به خوردروهای سواری ضروری‌تر به نظر می‌رسد. بنابراین، انجام تحقیقات روی اتوبوس‌های هیبرید به‌عنوان یک گام ضروری برای کنترل روند رو به رشد استفاده بی‌رویه از منابع سوخت‌های فسیلی و گرم شدن کره زمین می‌باشد. با توجه به اینکه در خودروهای هیبرید بیش از یک منبع تولید انرژی وجود دارد، بهینه‌سازی مصرف سوخت و کاهش آلاینده‌ها در این خودروها وابستگی زیادی به نحوه مدیریت این منابع انرژی دارد. بنابراین واحد کنترل مرکزی در این خودروها که وظیفه کنترل توزیع توان مورد نیاز قسمت‌های مختلف خودرو را دارد از این جهت نقش بسیار مهمی را ایفا می‌کند. شبیه‌سازی سخت‌افزار در حلقه استفاده‌های بسیاری در طراحی، کالیبراسیون و صحه‌گذاری عملکرد نمونه‌های اولیه ساخته شده از کنترلرها داشته است که با در ارتباط قرار دادن آن‌ها با مدلی از سایر قسمت‌های سیستم کنترلی صورت می‌پذیرد. با توجه به پیچیدگی‌هایی که در سیستم کنترلی خودروهای هیبرید وجود دارد، استفاده از شبیه‌سازی سخت‌افزار در حلقه در توسعه این سیستم‌های کنترلی در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه بوده است. در این پایان‌نامه یک میز تست سخت‌افزار در حلقه طراحی شده است که از آن برای تست عملکرد واحد کنترل مرکزی در یک خودروی هیبرید الکتریکی سری استفاده شده است. میز تست طراحی شده در این پژوهش متشکل از یک رایانه میزبان برای اجرای شبیه‌ساز خودروی هیبرید، سیستم انتقال داده از نوع CAN و واحد کنترل مرکزی خودروی هیبرید است. طراحی شبیه‌ساز بر مبنای پیام‌های دریافتی/ ارسالی از/ به واحد کنترل مرکزی و با در نظر گرفتن دینامیک حاکم بر اجزا مختلف خودروی هیبرید در محیط نرم‌افزار LabVIEW و به‌شکل بلادرنگ انجام شده است به‌نحوی که کاربر قادر است به‌شکل راننده واقعی عمل کرده و تمامی فرامینی را که راننده در حین حرکت در رژیم‌های مختلف رانندگی اعمال می‌کند مورد بررسی و تست قرار دهد. در این راستا، ابتدا عملکرد شبیه‌ساز طراحی شده بوسیله یک آزمون صحت مورد ارزیابی قرار گرفته و پس از حصول اطمینان از عملکرد صحیح آن، در یک میز تستِ سخت‌افزار در حلقه برای بررسی عملکرد واحد کنترل مرکزی در یک اتوبوس هیبرید الکتریکی سری مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که میز تست طراحی شده قادر است بواسطه یک ارتباط بلادرنگ، صحت یا عدم صحتِ عملکرد تمامی الگوریتم‌های مورد استفاده در واحد کنترل مرکزی را بدون نیاز به هزینه‌های ناشی از تست روی خودروی واقعی مورد ارزیابی قرار داده و از این طریق مدت زمان توسعه واحد کنترل مرکزی بشدت کاهش می‌یابد. واژه‌های کلیدی: هیبرید الکتریکی، شبیه‌ساز بلادرنگ، سخت‌افزار در حلقه، واحد کنترل مرکزی.
- Abstract
- Hybrid propulsion systems offer superior well-to-wheel energy ef?ciency and signi?cantly reduced vehicle emissions. As for the heavy-duty vehicles with high fuel consumption, such as city buses, the reductions in fuel consumption and emissions due to hybridization are more necessary than those of sedans and therefore, research on hybrid electric city buses is a crucial step to avoid further global environmental deterioration and further energy losses. The improvements in fuel economy and the reductions in emissions of hybrid electric city buses heavily depend upon the management of energy flow between the energy sources. Therefore, the central control unit in hybrid vehicles which controls the power distribution between different components of the vehicle plays a pivotal role. Hardware-in-the-Loop (HiL) simulator is a setup that prototypes parts of a given system in hardware and virtually emulates the rest while maintaining bidirectional information flow between these physical and virtual subsystems and it is known as an excellent framework for control prototyping, calibration, and validation of control units. Due to the complexity of hybrid vehicles control systems, the electronic control units should go through extensive testing before installation in a prototype vehicle for on-road testing. This research presents the design and implementation of a HiL simulator which is suitable for testing the central control unit in a series hybrid electric vehicle. The designed test bench consists of a host computer which the real-time simulator runs on it, the central control unit and data transfer using CAN network. Design of the real-time simulator is based on the central control unit messages and the dynamic behavior of various components of the vehicle and is implemented in LabVIEW environment. The designed test bench gives the user the ability to act as a real driver and therefore, all control functions in different driving regimes can be tested with no need to be involved with the costs of testing on the real vehicle. In order to verify the designed simulator, a test plan is defined and after ensuring the proper operation of the simulator, it is used in a HiL test bench to test the central control unit in a series hybrid electric bus. Results show that using the designed test bench, control algorithms of the CCU can be tested and verified without being involved with difficulties of testing on an actual vehicle and and this considerably reduces the validation time. Keywords Hybrid Electric, Real-time Simulator, Hardware-in-the-Loop, Central Control Unit.
