Electric drives are crucial components of powertrain of modern vehicles. They need to be controlled effectively to deliver a comfortable and efficient driving experience. The control unit needs to be robust to handle extreme operating conditions and faults in a safe manner. Hardware in Loop (HIL) setups can be used to develop such control units for majority of real-life test cases, without involving physical drives. Typical HIL setup includes the controller (hardware) under test connected to a high fidelity computer model of the controlled system (plant). Thanks to the efficient, inexpensive, consistent and nondestructive nature of HIL setups, they are widely used for research and development in the automotive industry. This thesis focuses on developing such a HIL setup for latest electric drive architecture at Scania CV AB. In this thesis, the plant models are programmed onto a field programmable gate array (FPGA). The HIL setup, plant models and the controller are continuously improved throughout the thesis to achieve higher fidelity and real time replication of the internal permanent magnet synchronous machine under consideration. Software in Loop (SIL) strategy, wherein all components are represented by computer models, is also applied for rapid developments. Several aspects like flux linkage-based and inductance-based machine models, choice of arithmetic, discretization methods, noise, delays, etc. are studied and optimised during the thesis. Validation is conducted for both SIL and HIL setups and above 95% correlation with physical drive’s performance is reported. Stable operation and repeatability of the developed HIL setup ensure that the framework is scalable to be applied to other drives and control units. / Elektriska drivenheter är centrala komponenter i drivlinan hos moderna elektriska fordon. Drivenheterna måste regleras effektivt för att ge en bekväm och effektiv körupplevelse. Regulatorn måste vara robust för att säkert hantera extrema driftsförhållanden och fel. Hardware in Loop (HIL) simuleringar kan användas för att utveckla sådana regulatorer för de flesta verkliga testfall, utan att involvera de fysiska komponenterna. En typisk HIL-installation inkluderar styrenheten (hårdvaran) som testas ansluten till en datormodell av det kontrollerade systemet (anläggningen). På grund av den effektiva, billiga, konsekventa och oförstörande naturen hos HIL simuleringar används de i stor utsträckning för FoU inom fordonsindustrin. Detta examensarbete fokuserar på att utveckla en sådan HIL-modell för en elektrisk drivlina hos Scania CV AB. I detta examensarbete är anläggningsmodellerna programmerade på en programmerbar integrerad krets. HIL-inställningen, anläggningsmodellerna och styrenheten förbättras kontinuerligt under hela examensarbetet för att uppnå högre kvalitet och realtidsreplikering av den permanentmagnetiserade synkronmaskin som övervägs. En Software in Loop (SIL) strategi, där alla komponenter representeras av datormodeller, tillämpas också för snabb utveckling. Flera aspekter såsom flödesbaserade och induktansbaserade maskinmodeller, val av aritmetik, diskretiserings metoder, brus, fördröjningar etc. studeras och optimeras. Validering utförs för både SIL- och HIL-inställningar och över 95% korrelation med fysiska enhetsprestanda erhålls. Stabil drift och repeterbarhet av den utvecklade HIL-kretsen säkerställer att ramverket är skalbart för att kunna appliceras på andra enheter och regulatorer.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-344305 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Deshpante, Varad |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2023:922 |
Page generated in 0.0028 seconds