Sähköauton Hardware-In-the-Loop -simulaatio käyttäen Energetic Macroscopic Representation -metodologiaa

Electric vehicles are one of the most promising alternative vehicle propulsion technologies due to their lack of local greenhouse gas emissions and oil dependency. A research project has been put into place to investigate how a commercially existing electric vehicle - the Tazzari Zero - could be modified in order to improve its energetic performance. However, examining different modification possibilities in computer simulation requires a model for the drivetrain of the vehicle. For the goal of describing the energetic performance of the vehicle drivetrain, a static efficiency map model is deemed adequate. An experimental procedure called the on-road efficiency map method has been proposed in order to obtain an efficiency map model for an existing electric vehicle. This is based on instrumenting the vehicle and completing a drive cycle with it. The experimental validation of the on-road efficiency map method is the goal of this Master’s Thesis. The validation of the on-road efficiency map method is performed on a versatile experimental platform that is capable of emulating an electric vehicle following a drive cycle. Hardware-In-the-Loop simulation is used in the implementation of the platform to obtain a good correspondence between the platform and a fully physical electric vehicle. In order to organize the complexity of the platform’s design task and to provide a systematic procedure for control design, Energetic Macroscopic Representation is utilized. The validation results show that there is mostly only a minor error of less than 8% in the efficiency map obtained with the on-road method with respect to the efficiency map obtained by the classic protocol.Sähköautoja pidetään yhtenä lupaavimmista vaihtoehdoista tulevaisuuden autojen voimansiirtojärjestelmiksi, koska nämä eivät tuota paikallisesti kasvihuonekaasupäästöjä eivätkä ole suoraan riippuvaisia fossiilisista polttoaineista. Diplomityöhön liittyvä tutkimusprojekti tutkii miten kaupallisesti saatavilla olevan sähköauton - Tazzari Zeron - energiankulutusta voitaisiin parantaa. Eri kehitysvaihtoehtojen tutkimiseksi tietokonesimulaatioiden avulla tarvitaan kuitenkin malli sähköauton voimansiirtojärjestelmälle. Staattinen tehokkuuskartta tarjoaa riittävän tarkan mallin ajoneuvon energiankulutuksen kannalta. Eräs esitetty kokeellinen menetelmä kykenee tuottamaan tällaisen tehokkuuskartan olemassa olevalle sähköautolle. Menetelmä perustuu mittausantureiden asentamiseen ajoneuvoon ja täten tarvittavan datan keräämiseen testiajosta. Käsillä olevan diplomityön tavoite on tämän menetelmän kokeellinen validointi. Validointi tehdään toteutettavan koejärjestelmän avulla, joka jäljittelee todellisen sähköauton ajonaikaista toimintaa. Jotta tämä koejärjestelmä vastaisi hyvin todellisen sähköauton toimintaa, se toteutetaan Hardware-In-the-Loop -simulaatiota hyväksi käyttäen. Koejärjestelmän laajuudesta ja haastavuudesta johtuen teoreettisena apuvälineenä käytetään Energetic Macroscopic Representation -metodologiaa. Tämä helpottaa järjestelmän matemaattisen mallin jäsentämistä ja tarjoaa systemaattisen proseduurin säätösuunnitteluun. Validointitulokset osoittavat, että validoitavan menetelmän ja vastaavan perinteisen metodin tuottamien tehokkuuskarttojen välinen ero on pieni, enimmäkseen alle 8%