This paper deals with the development of a hardware-in-the-loop (HIL) real-time simulation setup for vehicular systems. In modeling a vehicular drivetrain, the battery model poses the greatest challenge. Mathematical battery models suitable for real-time and transient simulation are often inaccurate du to internal electrochemical reactions in the battery and external factors such as loading conditions. To model these phenomena precisely while maintaining low computational intensity as required for real-time simulation is a prohibitively difficult task. In lieu of a mathematical model, this paper presents a simulation setup where actual batteries are interfaced with a real-time simulator. It provides a platform to test the emerging battery technologies for which dependable models may not be readily accessible. Results are presented for an HIL model of a planetary-gear-system hybrid electric vehicle with actual batteries in the loop of the simulation

چکیده

این مقاله به توسعه‌ی راه‌اندازی شبیه‌سازی بی‌درنگ سخت‌افزار در حلقه برای سیستم‌های نقلیه می‌پردازد. برای مدلسازی پیشرانه‌ی یک وسیله‌ي نقلیه مدل باتری بیشترین چالش را تحمیل می‌کند. مدل‌های ریاضی باتری مناسب برای شبیه‌سازی بی‌درنگ و گذرا به دلایلی مثل واکنش‌های دورنی باتری و عوامل خارجی مثل شرایط بارگذاری صحیح نیستند. مدلسازی این پدیده‌ها و در عین حال پایین نگه داشتن بار محاسباتی (که لازمه‌ي شبیه‌سازی بی‌درنگ است) کار بسیار مشکلی است. به جای یک مدل ریاضی این مقاله یک راه‌اندازی شبیه‌سازی را نشان می‌دهد که در آن باتری‌های واقعی با یک شبیه‌سازی مرتبط می‌شوند. این کار پلتفرمی برای تست تکنولوژی‌های نوظهور باتری که برایشان مدل‌های قابل اتکایی وجود ندارد فراهم می‌نماید. نتایج برای یک مدل HIL سیستم خودروی هیبرید برقی دنده‌ی سیاره‌ای با باتری‌های واقعی در حلقه‌ی شبیه‌سازی آمده است.

1-مقدمه

مدلسازی و شبیه‌سازی گام‌های اساسی در تحلیل و طراحی پیشرانه‌های نقلیه‌ی پیشرفته هستند. شبکه‌ گسترده ‌ای از روش‌های مدلسازی و پلتفرم‌های شبیه ‌سازی برای پیشرانه‌ های هیبرید٬‌ پلاگ‌ این هیبرید و برقی در دسترس هستند. انتخاب یک رویکرد مدلسازی خاص و یک پلتفرم شبیه‌سازی به طبیعت و ملزومات مطالعه‌ مورد نظر بستگی دارد. به طور کلی مدلسازی سیستم نقلیه و ابزارهای شبیه‌سازی را می‌توان به سه نوع اصلی تقسیم‌بندی کرد: ۱)‌ شبیه‌سازی‌ های عددی؛‌ ۲)‌ سخت‌افزار در حلقه و ۳) سخت‌افزار. شبیه ‌سازی عددی کم هزینه ترین روش مدلسازی است. در این روش معادلات ریاضی اجزای سیستم و تعاملات دینامیک آن‌ها توسعه داده شده و به یکدیگر متصل می‌شوند تا کل سیستم را توصیف نمایند...