طراحي و پياده‌سازي يك شبيه‌سازِ مدل در حلقه براي صحه‌گذاري نرم‌افزار كنترل خودرو در يك اتوبوس هيبريد الكتريكي سري

Design and Implementation of a Model-in-the-Loop Simulator for Verification of the Vehicle Control Software in a Series Hybrid Electric Bus

پيچيدگي‌هاي موجود در سيستم‌هاي كنترل خودروهاي هيبريد اهميت استفاده از بسترهاي تست مناسب جهت ارزيابي واحدهاي كنترل الكترونيكي در اين خودروها را بيشتر كرده است. در مراحل اوليه طراحي سيستم‌هاي كنترلي امكان انجام شبيه‌سازي سخت‌افزار در حلقه وجود ندارد چرا كه هنوز اجزا نمونه‌سازي نشده‌اند. در اين شرايط از شبيه‌سازي مدل در حلقه استفاده مي‌شود كه در آن بدون نياز به سخت‌افزار واقعي، مدل طراحي‌شده براي سيستم كنترلي مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد. در اين مقاله، شبيه‌سازيِ مدل در حلقه براي تاييد صحت عملكرد نرم‌افزار كنترل خودرو در يك اتوبوس هيبريد الكتريكي سري انجام شده است. بدين منظور متناسب با ورودي/ خروجي‌هاي نرم‌افزار كنترل خودرو و با در نظر گرفتن ديناميك حاكم بر اجزا مختلف خودرو يك شبيه‌سازِ جامع براي اتوبوس هيبريد طراحي شده است. بوسيله اين بسترِ تست، كاربر مي‌تواند به شكل راننده واقعي عمل كرده و رژيم‌هاي مختلف رانندگي را ارزيابي كند. در اين شبيه‌ساز، همه زيرسيستم‌ها به صورت ماژولار در محيط نرم‌افزار لب‌ويو مدل‌سازي شده‌اند و شبيه‌ساز طراحي‌شده مي‌تواند با دقت قابل قبولي به شكل بلادرنگ اجرا شود. بنابراين، مي‌توان از آن در بستر تستِ سخت‌افزار در حلقه براي توسعه هر جز از خودرو استفاده كرد. از اين طريق، با كمترين هزينه و در كوتاه‌ترين زمانِ ممكن مسير توسعه‌ي سيستمِ كنترلي در اتوبوس هيبريد طي خواهد شد. شبيه‌ساز طراحي‌شده بوسيله نتايج حاصل از تست‌هاي تجربي راستي‌آزمايي شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه تمامي الگوريتم‌هاي كنترلي موجود در نرم‌افزار كنترل خودرو بوسيله اين بسترِ تست قابل ارزيابي و راستي‌آزمايي است.

Due to the complexity in the control system of hybrid vehicles, the electronic control units should go through extensive testing before getting installed in a prototype vehicle. In the first stages of the development process, Hardware-in-the-Loop (HiL) simulation can not be performed because the hardware components of the vehicle are not yet available. In this case, Model-in-the-loop (MiL) simulation is used which couples the designed control software with an environment simulation with no need for a special hardware. In this paper, the MiL simulation is introduced for verification of the vehicle control software in a series hybrid electric bus. To do so, considering the dynamic behavior of various components of the vehicle, a simulator of the hybrid bus is designed by going through with the input/outputs of the vehicle control software. Using the designed test bench, the user can act as a real driver and experience different driving regimes and analyze the control software commands. In the designed simulator, all subsystems are simulated separately in LabVIEW environment and real-time simulation is achieved with an acceptable error. Therefore, it can be used in a HiL test bench for testing each of the vehicle components. The designed simulation model has been validated using real test results. Using that, results show that all control functions in the vehicle control software can be tested and verified with no cost and in the shortest possible time.