طراحي يك شبيه‌سازِ بلادرنگ براي مجموعه موتور احتراقي- ژنراتور در اتوبوس هيبريد الكتريكي سري

Design of a Real-time Simulator of the Engine-Generator for a Series Hybrid Electric Bus

در اين مقاله يك شبيه‌ساز بي‌درنگ براي مجموعه موتور احتراقي- ژنراتور در يك اتوبوس هيبريد الكتريكي سري طراحي شده است كه براي تست عملكرد واحدِ كنترل خودرو در بستر تست سخت‌افزار در حلقه استفاده خواهد شد. به عنوان يك گام مهم در جهت استفاده از شبيه‌ساز در بسترِ تست سخت‌افزار در حلقه، پيام‌هاي ارسالي از واحد كنترل خودرو به مجموعه ديزل- ژنراتور شناسايي شده‌اند و طراحي شبيه‌ساز بر‌اساس اين ورودي‌ها و با در نظر گرفتن رفتار ديناميكي اجزا انجام شده است. با توجه به اين‌كه مجموعه ديزل- ژنراتور مبناي دور يا گشتاور از واحد كنترل خودرو دريافت مي‌كند، دو كنترلر PID طراحي شده‌اند كه مجموعه را به دور درخواستي از واحد كنترل مي‌رساند. با اعمال ورودي‌هاي مناسب، شرايط عملكردي مختلف براي مجموعه ديزل- ژنراتور شبيه‌سازي شده‌اند كه از جمله آن، فرآيند روشن شدن نرم و عملكرد پاياي مجموعه ديزل- ژنراتور است. امكان ارتباط با سخت‌افزار مستلزم انجام شبيه‌سازي به شكل بي‌درنگ است. بدين‌منظور طراحي شبيه‌ساز در محيط نرم‌افزار لب‌ويو و به شكل بي‌درنگ انجام شده است و مقايسه نتايج شبيه‌سازي با نتايج حاصل از تست‌هاي تجربي نشان مي‌دهد كه شبيه‌ساز طراحي شده در پاسخ به ورودي‌هاي مختلف رفتار قابل قبولي را از خود نشان مي‌دهد.

In this paper, a real time simulator of the engine-generator for a series hybrid electric bus is designed which can be used for hardware in the loop testing of the hybrid bus control unit. As an important step for designing a hardware in the loop simulator, messages that the engine and generator receive from the vehicle control unit are identified. Design of the simulator is based on these received messages and dynamic behavior of the components. Since the engine and generator receive speed or torque commands from the vehicle control unit, two PID controllers are designed to bring the engine or generator to the desired speed. By applying appropriate inputs, different modes of operation of the diesel-generator is simulated including the soft start process and steady state operation. For a simulator, the ability to interface with a real hardware requires a real time simulation. To do so, the design process is implemented in LabVIEW environment and results show that the designed simulator gives responses close to real test results and it is suitable for developing the hybrid vehicle control unit.