Razvoj softvera za detaljne simulacije složenih elektromotornih pogona koji su prisutni u električnim automobilima

Razvoj softvera za detaljne simulacije složenih elektromotornih pogona koji su prisutni u električnim automobilima

Foto: Dražen Tomić / Tomich Productions

Imali smo prilike razgovarati dr.sc. Tin Bariša koji u tvrtki dSpace radi kao razvojni inženjer softvera unutar Electric Drives (ED) odjela i koji ističe kako korištenjem razvijenih modela te platformi od strane tvrtke dSpace, korisnik ima mogućnost detaljne simulacije složenih elektromotornih pogona koji su prisutni u električnim automobilima, kao i sigurnog testiranja pojedinih komponenata pogona te vlastitih algoritama upravljanja (npr. upravljanje momentom ili brzinom vrtnje motora).

Najveće svjetske automobilske tvrtke koriste razvijene modele tvrtke dSpace da bi ubrzali postupak sinteze različitih sustava upravljanja (engl. Rapid control prototyping – RCP) ili putem simulacijskih modela i odgovarajućeg hardvera izvršili brza testiranja vlastitih komponenata u sigurnom okruženju (engl. Hardware in the loop – HIL), ističe Bariša.

Koje je područje Vašeg djelovanja unutar tvrtke dSpace engineering?

Radim kao razvojni inženjer softvera unutar Electric Drives (ED) odjela. Temeljni fokus mog rada kao i samog odjela je razvoj simulacijskih modela komponenata elektromotornih pogona namijenjenih FPGA (engl. field-programmable gate array) platformama. Standardne komponente elektromotornog pogona čije modele razvijamo uključuju različite tipove elektromotora (npr. sinkroni motor s permanentnim magnetima, asinkroni motor, i dr.), pretvarače napone i frekvencije, blokove za generiranje i mjerenje PWM (engl. pulse width modulation) signala, senzore brzine vrtnje i pozicije s različitim protokolima, kao i razne mehaničke komponente. Korištenjem razvijenih modela te platformi od strane tvrtke dSpace, korisnik ima mogućnost detaljne simulacije složenih elektromotornih pogona koji su prisutni u električnim automobilima, kao i sigurnog testiranja pojedinih komponenata pogona te vlastitih algoritama upravljanja (npr. upravljanje momentom ili brzinom vrtnje motora).

Imate li prethodno relevantno radno iskustvo prije zaposlenja u tvrtki dSpace engineering?

Prije dolaska u tvrtku dSpace engineering  radio sam kao istraživač na Zavodu za elektrostrojarstvo i automatizaciju Fakulteta elektrotehnike i računarstva.  Moj rad bio je vezan uz znanstveni istraživački projekt s tematikom razvoja naprednih algoritama upravljanja sinkronim vjetrogeneratorom s permanentnim magnetima s ciljem povećanja energetske učinkovitosti. U sklopu navedenog projekta sam izradio te obranio doktorsku disertaciju koja se bavi problematikom rada navedenog tipa vjetrogeneratora bez mjernog člana brzine vrtnje kao i smanjenjem sklopnih gubitaka pretvarača primjenom algoritama modelskog prediktivnog upravljanja. Istraživački način rada kao i usvojeno znanje iz područja elektromotornih pogona tijekom doktorskog studija mi značajno pomažu i u trenutnom poslu.

Koje je područje primjene softverskih rješenja koja razvijate?

Primjena razvijenih simulacijskih modela komponenata elektromotornih pogona je vrlo široka. Naglasak je dakako na automobilskoj industriji, gdje vozila s elektromotornim i hibridnim pogonom predstavljaju značajan iskorak u smanjenju potrošnje fosilnih goriva i zagađenja okoliša. Najveće svjetske automobilske tvrtke koriste razvijene modele tvrtke dSpace da bi ubrzali postupak sinteze različitih sustava upravljanja (engl. Rapid control prototyping – RCP) ili putem simulacijskih modela i odgovarajućeg hardvera izvršili brza testiranja vlastitih komponenata u sigurnom okruženju (engl. Hardware in the loop – HIL). Neke od primjena razvijenih modela su simulacija napona baterijskih ćelija, razvoj i testiranje istosmjernog pretvarača za električna vozila, razvoj i testiranje algoritama upravljanja elektromotorom u električnim i hibridnim vozilima, validacija stanica za punjenje električnih vozila, simulacija čitavog elektromotornog pogona električnog ili hibridnog vozila koji uključuje elektromotor, pretvarač napona i frekvencije, senzore brzine vrtnje i pozicije te mehaničke komponente, testiranje algoritama upravljanja za motor male snage (npr. motori za podizanje stakla, ventilaciju, regulaciju sjedala i  zrcala i sl.), razvoj algoritama upravljanja višerazinskim pretvaračima, testiranje sustava regenerativnog kočenja, i dr.  No, osim automobilske industrije, razvijeni alati se primjenjuju i u drugim djelatnostima koje uključuju neki oblik elektromotornih pogona, poput zrakoplovstva, medicine, ali i znanosti te obrazovanja.

Koje su prednosti testiranja pomoću alata koje razvijate?

Hardware in the loop (HIL) simulacija omogućava korisniku brzo i sigurno testiranje različitih uređaja ili dijelova sustava. Primjerice, u elektromotornim pogonima uobičajeno je testiranje algoritama upravljanja brzinom i momentom elektromotora. U navedenom primjeru stvarni elektromotorni pogon (pretvarač napona i frekvencije, elektromotor, senzor brzine vrtnje, razne mehaničke komponente) se zamjenjuje s odgovarajućim hardverom i simulacijskim modelima navedenih komponenti te se putem digitalnih i analognih ulaza i izlaza povezuje s uređajem koji se testira (engl. device under test – DUT), što je u ovom slučaju mikrokontroler s razvijenim algoritmom upravljanja. U povratnoj vezi prema sustavu upravljanja korisnik dobiva iste signale (npr. struja, brzina vrtnje i pozicija motora) kao u slučaju spoja na stvarni elektromotor napajan iz pretvarača napona i frekvencije. Prednosti ovakvog tipa testiranja su smanjeni troškovi u fazi razvoja i testiranja (fizičke komponente elektromotornog pogona su zamijenjene hardverom i simulacijskim modelima), smanjenje rizika povezanih s kvarovima sustava (u slučaju složenih pogona neispravan rad algoritma upravljanja može dovesti do oštećenja komponenata elektromotornog pogona), istovremen razvoj različitih komponenata cjelokupnog sustava (moguće ispitivanje algoritama upravljanja prije nego je projektiran i izrađen pretvarač napona i frekvencije ili elektromotor), provođenje ispitivanja na različitim sustavima (u slučaju algoritama upravljanja elektromotorom moguće je jednostavnom zamjenom simulacijskih modela ispitati rad na drugom tipu stroja ili topologiji pretvarača napona i frekvencije) te mogućnost ispitivanja stanja kvarova sustava (fleksibilnost prilikom simulacije različitih stanja kvara sustava, što često nije moguće ili praktično ispitati na stvarnom sustavu).

S kojim izazovima se svakodnevno susrećete u svom radu?

Ponekad se susrećem s potpuno novim konceptima ili zahtjevima koji još nisu istraženi ili razvijeni na razini same tvrtke. Primjerice, nedavno sam radio na konceptu i implementaciji proračuna inverza matrice viših dimenzija na FPGA platformi što je zahtijevalo detaljno istraživanje i razvoj koncepta prije same implementacije. Također, prilikom razvoja softverskih rješenja, tj. blokova koji simuliraju određenu komponentu elektromotornog pogona (npr. sinkroni motor s permanentnim magnetima) potrebno je izvršiti opsežna testiranja da bi se provjerio rad u svim uvjetima te time izbjegle moguće greške. Primjerice, kod navedenog motora to podrazumijeva testiranje na svim očekivanim vrijednostima brzine i momenta, u motorskom i generatorskom režimu rada. Dodatno, ponekad u izravnom kontaktu s klijentima, definirani su dodatni zahtjevi koji odgovaraju konkretnoj aplikaciji. Na primjer, neki klijenti ne zahtijevaju detaljnu simulaciju istosmjernog međukruga i pretvarača napona i frekvencije, već samo detaljan model elektromotora. U navedenom slučaju potrebno je dodatne zahtjeve uzeti u obzir te modificirati gotova rješenja da bi se postigla željena točnost simulacije uz prihvatljivu složenost modela.

Otvorene pozicije u dSpaceu:

Full Stack Developer

Application Engineer

C# Software Developer

Customer Success

Još iz kategorije

Elon Musk koristi ovu metodu kako bi digao produktivnost zaposlenika

Elon Musk koristi ovu metodu kako bi digao produktivnost zaposlenika

17.01.2022.

Elon Musk poslao je memorandum zaposlenicima, u kojem ih traži da smanje troškove transporta, dostave, prekovremenih i svih ostalih dodatnih troškova kroz četvrti kvartal jer ne želi da budu premoreni samo da bi dostigli zacrtane ciljeve u prvom kvartalu iduću godinu.

Sve o DevOpsu na jednom mjestu - 0800-DEVOPS newsletter i podcast

Sve o DevOpsu na jednom mjestu - 0800-DEVOPS newsletter i podcast

30.12.2021.

Ima stvari koje ne možete ispravno protumačiti i u potpunosti iskoristiti dok ne shvatite da imaju više dimenzija. Znanstvenici su se dugo mučili s objašnjavanjem svjetlosti dok nisu uvidjeli da svjetlost ima dualni karakter - u isto vrijeme se ponaša i kao čestica i kao val. Takvih dualizama oko nas ima više nego što mislimo. I često probleme pokušavamo riješiti gledajući samo kroz jednu prizmu te se pritom čudimo zašto nema rezultata.

Što je SWOT analiza?

Što je SWOT analiza?

26.12.2021.

Poslovni plan se na jednostavan način može izvesti korištenjem SWOT analize, alata za strateško planiranje pomoću kojeg organizacije mogu preciznije odrediti snage i slabosti u svom poslovanju, što je pak iznimno bitno na kratke te posebno duge staze.