24 VEHÍCULO ELÉCTRICO Diseñar un sistema de propulsión con un motor por rueda permitió incorporar características exclusivas al vehículo, que lo distinguen de otros. Su sistema de frenado antibloqueo patentado, por ejemplo, no se basa en abrir y cerrar repetidamente las válvulas de presión para evitar que las ruedas se bloqueen. En cambio, el motor eléctrico de cada rueda ajusta el par motor de tal manera que se evita el bloqueo. El proceso ofrece un control preciso sobre el frenado. “Vehicle Dynamics Blockset ofrece una flexibilidad increíble y nos permite crear características innovadoras para el vehículo, y controlar de forma independiente la potencia, rapidez y velocidad de cada rueda”, afirma Johnson. “Para controlar las ruedas, se debe crear un modelo, una ecuación física de la acción del vehículo. Por ejemplo, saber cuánto pesa el Brawley o el coeficiente de fricción entre la rueda y la carretera, permite modelar la rapidez a la que acelerará el vehículo o girará una rueda en función del par motor que se aplique. Después de desarrollar el software del sistema de control de motor y el sistema de frenado antibloqueo, había que probarlos junto con la batería. Utilizaron Powertrain Blockset para simular el estado de carga (SOC) de la batería, un número fundamental para un UTV eléctrico. Las baterías de litio no son lineales y su carga cambia dinámicamente en un vehículo. Johnson explica que “al acelerar, se está extrayendo tanta energía de las baterías que el voltaje cae, aunque la capacidad no haya cambiado mucho. Es muy difícil estimar el SOC real cuando todas las mediciones cambian constantemente, y es ahí donde Powertrain Blockset resultó de gran ayuda”. Crearon un vehículo virtual con Simulink para simular el sistema de propulsión y la dinámica del vehículo en tiempo real, y evaluar el comportamiento de los algoritmos de control. Realizaron simulaciones de diversos casos límite, como, por ejemplo, qué sucede cuando el vehículo efectúa una maniobra de emergencia, o cuando una batería de alto voltaje se sobrecalienta, e implementaron los algoritmos de control en consecuencia. De este modo, pudieron saber con precisión cómo se comporta el vehículo en el mundo real sin necesidad de realizar pruebas físicas. “No necesitamos pruebas exhaustivas en el mundo real cada vez que realizamos una revisión de código, porque contamos con una simulación dinámica del vehículo muy precisa. De modo que podemos comprobar si el código corregirá algo en exceso y provocará que el vehículo vuelque, por ejemplo”, dice Johnson. “Comprobamos el control de tracción, el control de estabilidad y la distancia de frenado. El vehículo virtual ayuda a acelerar los procesos y nos permite probar todos estos casos con menos personal y menos vehículos físicos”. GANANCIA SEGURA El diseño basado en modelos permitió concentrar los esfuerzos de desarrollo de software al principio del proceso, antes de contar con el hardware del vehículo. Y el mismo equipo de ingeniería principal pudo pasar de la arquitectura de código de alto nivel a la implementación y pruebas en un chip procesador. Unas semanas después de iniciar el proceso de diseño del software, el equipo de Vanderhall estaba listo para probar el código en hardware, sirviéndose de Embedded Coder para generar código C ejecutable en un microprocesador de control del vehículo. Esto fue a principios de 2020, cuando los cierres por la pandemia comenzaron a ralentizar la industria de los semiconductores. “Nos asociamos con NXP para utilizar su procesador para automoción, unidades de microprocesador de control de motores y paquete de vinculación", agregó Johnson. NXP no solo fabricó el microprocesador de desarrollo para automoción de alto rendimiento MPC5777C, sino que además proporcionó su Model-Based Design Toolbox para ayudar a Vanderhall a conectar fácilmente el diseño de Simulink con el procesador de NXP. Razvan Chivu, gerente del grupo de Model-Based Design Toolbox de NXP, afirma que la mayoría de sus clientes de la industria de automoción emplean Simulink. “Es muy importante poder vincular todos los elementos con los que trabajan en Simulink con nuestro hardware NXP para facilitarles el trabajo. El sistema de propulsión del Brawley cuenta con un motor por rueda y características exclusivas que lo distinguen de sus competidores. (Imagen cortesía de Vanderhall Motor Works).
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