Modellazione e Simulazione attraverso un approccio MBSE di un veicolo ibrido in uno scenario di guida V2X complesso = Modeling and Simulation of a Hybrid Electric Vehicle in a complex V2X driving scenario using an MBSE approach

La crescente complessità dei veicoli moderni e l’introduzione di nuove funzionalità cooperative e intelligenti richiedono approcci ingegneristici avanzati per garantirne la progettazione, l’integrazione e la verifica. In questo contesto si colloca la presente tesi, che propone un percorso di sviluppo completo di un sistema veicolo secondo l’approccio Model-Based Systems Engineering (MBSE), adottando come framework metodologico il modello a V, in linea con le linee guida ASPICE e ISO 26262. Nel lavoro in esame viene pertanto realizzato e simulato un modello di un veicolo ibrido, equipaggiato con un ADAS CACC (Cooperative Adaptive Cruise Control) ed operante in uno scenario complesso di guida cooperativa V2X. Nell’ambito del MBSE, un ruolo centrale è ricoperto dal linguaggio SysML (Systems Modeling Language), utilizzato per rappresentare in modo formale e visivo i diversi aspetti del sistema attraverso diagrammi strutturali, comportamentali e dei requisiti. Nell’elaborato viene inoltre evidenziato quali di questi diagrammi siano supportati all’interno dell’ambiente System Composer di MathWorks, strumento impiegato per la modellazione architetturale del sistema. Dopo una definizione strutturata dei requisiti funzionali e non funzionali, viene costruita un’architettura di sistema multi-dominio in System Composer, modellando i principali sottosistemi di cui il veicolo è composto: Powertrain, Electronics e Dynamics. L’architettura veicolare scelta è quella di un ibrido serie di tipo Range Extender, per il quale viene progettato un Powertrain orientato alla separazione tra trazione e generazione energetica. A ciascun componente architetturale vengono poi allocati i requisiti, permettendo così la verifica formale delle specifiche. A valle della fase di sviluppo delle architetture del veicolo in esame, la tesi descrive l’implementazione dei modelli comportamentali dei principali componenti in ambiente Simulink e Stateflow, adottando differenti livelli di dettaglio a seconda del ruolo del componente stesso. In particolare, con l’obiettivo di avere maggiore focus sulla trazione del veicolo, maggiore attenzione è rivolta al modello del motore termico, fornendo una valutazione delle performance termodinamiche, dell’efficienza del processo di combustione e delle ulteriori grandezze caratteristiche. Particolare interesse è stato poi dedicato alla modellazione delle centraline elettroniche del veicolo, fornendo un’implementazione verosimile sia delle logiche di funzionamento sia delle interconnessioni fra le stesse. Tali scelte hanno permesso di rappresentare in modo realistico l’interazione funzionale tra i sottosistemi, ponendo così le basi per l’ottenimento di simulazioni verosimili in scenari di guida complessi. Il progetto si conclude con la fase di test, volta a valutare le prestazioni globali del sistema e il soddisfacimento dei requisiti iniziali, dimostrando così l’efficacia dell’approccio MBSE nell’ambito automotive e la validità della piattaforma MathWorks come strumento integrato per la progettazione sistemistica.