Caratterizzazione di un banco prova per test HiL di powertrain ibridi ed elettrici per veicoli NRMM e sviluppo in test SiL di una interfaccia grafica per acquisirne dati CAN-Bus = Characterization of a test bench for HiL testing of hybrid and electric powertrains for NRMM vehicles and development of a SiL test for a graphical interface to acquire CAN-Bus data

E’ stato messo a punto un banco prova in scala 1:1 attraverso il quale è possibile effettuare test Hardware in the Loop (HiL), ovvero testare da un lato il software della centralina (simulato su un PC in ambiente Simulink) e dall’altro rilevare come queste strategie software rispondano sull’hardware fisico, andando ad effettuare delle misure di coppia, velocità e temperatura sul motore nonché dello stato di carica (SOC) delle batterie, componenti che poi verranno montati sul veicolo una volta costruito. Il banco è stato costruito secondo una logica di elevata modularità, che consente di testare diverse configurazioni di powertrain e fino ad una taglia di potenza di 80 kW, vale a dire la potenza di targa del freno-generatore. Il banco in questione si caratterizza inoltre come banco a ricircolo di potenza elettrica in quanto l’energia immessa nel sistema dal motore, a meno delle perdite elettro-meccaniche dell’intero sistema, viene rigettata tramite il freno-generatore all’interno di batterie che chiudono il loop di potenza. L’utilizzo di un banco prova di questo tipo consenti di ridurre notevolmente tempi e costi necessari allo sviluppo dei veicoli di interesse grazie alla versatilità delle simulazioni HiL che consentono di valutare l’effetto prodotto da ogni modifica, effettuate in questa fase semplicemente sul software di controllo. Essendo stato utilizzato per la prima volta in concomitanza a questa attività di tesi, si è quindi reso necessario, prima di porre dei motori sotto test, andare a caratterizzare ed evidenziare le perdite meccaniche associate alla linea di trasmissione del banco stesso, con il fine di risalire la linea di potenza ed estrarre in maniera corretta i dati caratteristici dei motori montati, ovvero la coppia da questi erogati a vari step di velocità. Sono quindi state eseguite delle acquisizioni sperimentali sul banco prova prima a vuoto (senza alcun motore montato) per verificare la potenza (o coppia) assorbita dalla linea di trasmissione differenti velocità e successivamente, una volta note le caratteristiche intrinseche del sistema, dei test sotto carico (ovvero con un motore in prova montato) attraverso i quali si è andati a: 1.??Eseguire la BEMF e a ricostruire la curva caratteristica del motore in prova; 2.??Verificare l’effettivo funzionamento del circuito di raffreddamento predisposto per l’azionamento ed il motore sotto test valutando la curve di Temperatura con l’avanzare del tempo di prova; 3.??Verificare le perdite di efficienza dei sistemi a banco al variare della Temperatura e all’avanzare del tempo di prova. Inoltre, dato che i vari sistemi che compongono il banco sono posti in comunicazione tra loro e con il PC (su cui viene eseguito il controllo) tramite un protocollo di comunicazione denominato CAN-BUS, standard utilizzato in tutto il settore automotive e non solo, si è provveduto alla realizzazione di una Interfaccia grafica (GUI) che consente di ricevere i messaggi CAN provenienti dai vari sottosistemi del banco, in modo tale da estrapolare e salvare i dati delle simulazioni svolte in maniera più efficiente. Questo software di ricezione di messaggi CAN-BUS è stato testato, per questa attività di tesi, all’interno di un modello di simulazione realizzato in Matlab-Simulink che replica il comportamento del banco interamente su software: è stato quindi eseguito un test del software creato denominato Software in the Loop, prima di poterlo utilizzare in sicurezza direttamente collegato alla rete CAN-BUS del banco prova.