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Sviluppo di modello analitico per sistema di simulazione
Hardware-in-the-Loop per motori ad alte prestazioni
Questa tesi di laurea è la relazione finale dello stage che ho svolto nel reparto Applicazione Motopropulsore di Ferrari S.p.A., lavorando allo sviluppo del sistema di simulazione elettronica Hardware-in-the-Loop.
Obiettivo del reparto Applicazione Motopropulsore è l ottimizzazione del comportamento del motore installato sul veicolo, alla ricerca delle migliori prestazioni globali dalla vettura; all interno del reparto, il laboratorio elettronico HiL (Hardware-in-the-Loop) ha la funzione di verificare e validare il software delle ECU (Engine Control Unit) prima che esso entri in produzione. Al termine della fase di sviluppo di un nuovo software (operata anch essa dal reparto Applicazione Motopropulsore), questo viene congelato ed inviato al co-designer BOSCH che provvede alla sua chiusura che consiste nella riscrittura e nell attivazione di procedure di sicurezza e di autodiagnosi. Successivamente il software viene restituito a Ferrari in vista della produzione di serie. La sezione
Hardware-in-the-Loop verifica che il software che sta per essere immesso in produzione, ricevuto da
BOSCH, non abbia subito alterazioni rispetto all originale inviato da Ferrari.
L Hardware-in-the-Loop è utilizzato da Ferrari per simulare il comportamento dei nuovi motori durante la loro fase di sviluppo e prima della fase di produzione: si tratta di un avanzato strumento di diagnostica che porta come valore aggiunto al reparto la possibilità di comparare esaustivamente i software di controllo motore senza che la centralina debba essere fisicamente collegata ad un veicolo reale e completo. Il sistema di simulazione ha una complessa struttura nella quale si interfacciano componenti meccaniche, controllistica elettronica, strumenti informatici ed ovviamente l uomo; è pertanto un sistema che per raggiungere gli obiettivi proposti richiede una coordinazione totale tra le diverse parti: il suo sviluppo è quindi costante come costante è l ampliamento del simulatore con l introduzione dei nuovi motori man mano che essi vengono sviluppati.
Ogni qual volta viene introdotto nella gamma dei prodotti Ferrari o Maserati un veicolo nuovo è necessario aggiornare il simulatore con nuovi parametri caratterizzanti la vettura ed il suo motore. Una delle attività principali dello stage è stata appunto l implementazione sull Hardware-in-the-Loop di una nuova versione
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della Maserati Quattroporte. Un altra parte importante dell attività è stato il controllo e verifica del modello matematico di motore, realizzato in ambiente
Simulink, per la simulazione del V12 che equipaggia la nuova berlinetta della Casa
di Maranello, la 599 GTB Fiorano.
Nel capitolo 1 della tesi viene brevemente descritta la Maserati
Quattroporte, viene presentato il sistema di controllo motore BOSCH Motronic ME7 utilizzato sulle vetture Ferrari e Maserati e viene data un introduzione alla rete
di comunicazione veicolare CAN.
Nel capitolo 2 viene presentato il sistema di simulazione
Hardware-in-the-Loop in dotazione al reparto Applicazione Motopropulsore.
Nel capitolo 3 viene descritto nel dettaglio il modello in ambiente Simulink utilizzato dal simulatore: tale descrizione approfondita è giustificata dal fatto che l implementazione dei nuovi veicoli e lo sviluppo del simulatore avvengono a livello del modello Simulink.
Nel capitolo 4 è descritta l attività di implementazione della nuova Maserati sul simulatore.
Nel capitolo 5 sono descritte le modifiche e gli adattamenti apportati al modello Simulink per la simulazione del motore 12 cilindri della 599 GTB Fiorano.
Nel capitolo 6 si trovano le considerazioni conclusive di tutto il lavoro svolto durante lo stage.
L appendice A contiene i tools in ambiente Matlab/Simulink realizzati per la parametrizzazione.
