Partner in de Universitaire Associatie Brussel 28/06/2014 Industriële Wetenschappen & Technologie...

partner in de Universitaire Associatie Brussel12/04/23

Industriële Wetenschappen & Technologie

Analyse en praktische toepassingen van

communicatie bus systemen in elektrische voertuigen

Vanvaeck Kimberley – Master IW, Elektronica - ICT

Promotoren:

Dr. Ir. Van den Bossche Peter (EhB)

Ir. Timmermans Jean-Marc (VUB)

Ing. Van Mulders Frederik (EhB)

Vanvaeck Kimberley

partner in de Universitaire Associatie BrusselIndustriële Wetenschappen & Technologie

12/04/23 | page 2

Inhoud• Inleiding

• Probleemstelling

• Verwant werk

• Aanpak– Benodigdheden– Configuratietool– Verwerking testritten en hartslagmetingen– Interpretatieprogramma

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 3

Inhoud (vervolg)• Huidige realisaties

• Toekomstig werk

• Besluit

• Referentielijst

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 4

Inleiding• Studie van communicatie bus systeem voor

elektrische voertuigen

• Meerbepaald de elektrische postfiets

• Met elektrische postfiets:– Meer post tegelijkertijd– Ondersteuning van de postbode– Minder inspanning minder tussenstops nodig

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 5

Probleemstelling• SAFT-batterij verzamelt tijdens rit nuttige

gegevens en plaatst deze op bus

• HZM-Bus-protocol (1), gebaseerd op CAN (2)

• Master-module kan:– gegevens opvragen aan batterij– commando’s geven

• Hoe kunnen we nu:– Gegevens aftappen– Gegevens loggen voor analyse achteraf– Protocolberichten interpreteren

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 6

Probleemstelling (vervolg)• Bijkomende vragen en opdrachten:

– Hoe kan men de mate van ondersteuning meten? Hartslag van de fietser goede parameter?

– Gebruiksvriendelijke methode voor configuratie van datalogger

– Na interpretatie van gelogde data eventueel bijkomende opdrachten (te bespreken). Bvb.:

• Eigen master-module ontwikkelen• GPS• Etc.

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 7

Verwant werk• VUB onderzoeksgroep ETEC deed reeds

onderzoek naar de performantie van elektrische fietsen, nodige capaciteit van de batterij op basis van de noden van de postbedrijven, etc.– “New Electric Postmen Helper: Development and

Evaluation” (3)– “The Pedelec Market in Flanders” (4)– “Characterisation of Electric Bicycles Performances”

(5)

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 8

Verwant werk (vervolg)

– “New Electric Postman Helper: Sustainable Light Electric Vehicles for Postal Distribution” (6)

• Het vorige academiejaar werd door Jens Nietvelt reeds een interface (HZM-bus naar seriëel) ontwikkeld die ook in dit eindwerk zal gebruikt worden

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 9

Aanpak: benodigdheden• Elektrische postfiets:

– Verschillende aanwezig op ETEC– Voornamelijk Ludo-postfiets gebruikt

• Datalogger om aan te sluiten op de bus: Acumen datalogger, met 2 seriële interfaces:

• Configuratiepoort

• Datapoort

• Interface tussen HZM-bus en seriële interface (zie Verwant Werk), om de datalogger te kunnen aansluiten op de bus van de postfiets

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 10

Aanpak: benodigdheden (vervolg)

• Voeding voor de datalogger: zelf gemaakt samen met promotor. Onderdelen:– 2 loodzuur-batterijen– 2 zekeringhouders– Zekeringen 0,8A – 250V– PVC-doosje

• Compact Flash Card, voor opslag gelogde data

• Kaartlezer om deze op PC uit te lezen

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 11

Aanpak: configuratietool• Acumen-datalogger kon enkel worden

geconfigureerd via terminalsoftware

• Enkele voorbeelden van instellingen:– Datum en Tijd– “Change Target File”: waar data opslaan?– “Toggle Append Mode”: mag data tijdens een

nieuwe logsessie (in dit geval rit met de fiets) bij vorig bestand worden aangehecht of niet?

– Snelheid datapoort– Etc.

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 12

Aanpak: configuratietool (vervolg)

• Ontwikkeling configuratietool in LabVIEW (7):– Eerst nagaan hoe elke optie wordt aangesproken– Zelf aanspreken met subVI VISA Serial Interface

(Configure Serial Port, Read, Write, enz.)– User Interface op basis van knoppen, tabbladen en

dialoogvensters

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 13

Aanpak: configuratietool (vervolg)

• Enkele problemen:– Timing (programma werkt soms sneller dan de data

wordt doorgegeven op de bus) wachttijden invoeren

– Moeilijk om op te sporen wat er fout loopt (bvb. niet aanvaarden van bepaalde karakters, soms meerdere lees-cycli nodig, line feed nodig of niet, timing, etc.)

• Oplossing: Advanced Serial Port Monitor (8)om de COM-poort te monitoren

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 14

Aanpak: configuratietool (screenshot)

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 15

Aanpak: verwerking testritten en hartslagmetingen

• Testritten door Prof. Lataire, met hartslagmeter

• Geregistreerde meetgegevens:– Datum en tijd, hartslag (BPM), tempo (min/mijl),

hoogte (ft), afgelegde afstand (mijl)

• Berekende gegevens:– Hoogte (meter), afgelegde afstand (km), snelheid

(km/u), stijgsnelheid (m/s), relatieve hartslag (tussen 0 en 1), relatieve snelheid (tussen 0 en 1), relatieve stijgsnelheid (tussen -1 en 1), relatieve afgelegde afstand (tussen 0 en 1), enz.

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 16

Aanpak: verwerking testritten en hartslagmetingen (vervolg)

• Grafieken

• Uitmiddelen van gegevens:– Om korte pieken weg te werken en “gladde” curves

te bekomen– Omdat korte pieken de assen dusdanig uitrekken

dat het zicht op de voornaamste gegevens verloren gaat

– Xnieuw = (0,2 * Xn-3 + 0,5 * Xn-2 + 0,9 * Xn-1 + Xn + 0,9 * Xn+1 + 0,5 * Xn+2 + 0,2 * Xn+3)/4,2

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 17


Voor:

Na:

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 18


• Opstellen hellingsprofiel:– We wensen te kennen: dh/ds (afgeleide van de

hoogte in functie van de afstand)• Spreadsheet bevat echter alle waarden in functie van de

tijd, om de 5 seconden• Oplossing:

• Stijgsnelheid omzetten naar km/u

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 19


• Vergelijking verschillende fietsen:– Op basis van de gemiddelde en maximale

meetwaarden van alle testritten

Gemiddelde Hartslag Gemiddelde SnelheidVU001 94,52021726 33,16191138VU002 100,3943343 12,84789519VU004 93,33907168 14,70999067VU012 93,82425488 23,18901762

Ondanks veel hogere snelheid fiets VU001, wordt hartslag relatief laag gehouden t.o.v. hoogste hartslag (in het rood). Kan wijzen op betere ondersteuning.

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 20


Rechtstreeks verband tussen hartslag en snelheid, dus moeilijk conclusie te trekken m.b.t. de ondersteuning. Verschil hartslag VU001 t.o.v. VU002 echter klein t.o.v. verschil in snelheid.

Maximale Hartslag Maximale SnelheidVU001 149 55,33121143VU002 148 42,25693714VU004 127 32,18919429VU012 133 55,30362857

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 21

Aanpak: interpretatieprogramma

• Data verzamelen door testritten met logger (goed geïsoleerd tegen weersomstandigheden!)

• Studie van HZM-Bus-protocol (1)– “Ontcijferen” van berichten op de bus a.d.h.v.

specificaties. Uitbreidingen zijn mogelijk.– Hexadecimale codes geven zender (master of

slave) aan, soort instructie, specifieke instructie, parameters, lengte, data, etc.

• Programma in LabVIEW, voor uitlezen en vertalen van berichten

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 22

Aanpak: interpretatieprogramma

• Het programma kan reeds logbestanden vertalen naar duidelijk leesbare tekst, inclusief datum en tijd van bericht.

• Problemen:– Geheugengebruik liep uit de hand bij inlezen logs

in kleinere stukken tegelijk werken– Problemen met zoeken naar timestamps e.d.:

LabVIEW Regular Expressions bleken (na veel opzoekwerk) eigenlijk geen multiline te ondersteunen Oplossing: aanspreken .NET-framework (uitgebreidere mogelijkheden)

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 23

Huidige realisaties• Configuratietool datalogger

• Hartslagverwerking:– Eerste versie die diende af te zijn voor presentatie

Ludo NV kan later nog dieper op ingegaan worden

• Interpretatieprogramma:– “Vertaling” van protocolberichten in datalogs– Bijna afgewerkt: plaatsing in tabellen waaruit

grafieken kunnen worden opgebouwd

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 24

Toekomstig werk• Afwerken interpretatieprogramma:

– Opbouw tabellen: volgende week– Grafieken: geschat een 2 à 3-tal weken, afhankelijk

van eventuele problemen– Hoop deze dus af te hebben tegen begin maart.

• Verdere uitbreidingen communicatiesysteem: te bespreken met promotor

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 25

Besluit• De Acumen-datalogger bleek een beetje

teleurstellend voor zijn prijs (qua instellingen en stevigheid)

• LabVIEW:– Positief: erg handig voor ontwikkeling van

programma’s die de seriële interface aanspreken of randapparatuur gebruiken

– Negatief: soms enorme omwegen nodig om kleine zaken te doen.

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 26

Besluit (vervolg)– Vb.: wijzigen van inhoud variabele, tekstvak, etc.

kan niet vanop meerdere plaatsen in programma

• Fiets VU001 biedt op het eerste zicht betere ondersteuning met een korrel zout nemen:– Hartslag kan worden beïnvloed door externe

factoren– Verschil in aantal tussenstops: stoplichten e.d.

Vanvaeck Kimberley


12/04/23 | page 27

Referentielijst1) HEINZMANN GmbH & Co.KG, “Specification of HZM-Bus-protocol”, Duitsland, Maart 2007

(Confidentieel)

2) CAN in Automation, “CiA 102 DS V2.0 CAN physical layer for industrial applications”, http://www.can-cia.org

3) J.-M. Timmermans, J. Nietvelt, P. Lataire, J. Van Mierlo, J. Matheys, J. Cappelle, P. Van den Bossche, “New Electric Postmen Helper: Development and Evaluation”, België

4) J. Cappelle, J.-M. Timmermans, P. Lataire, J. Van Mierlo, “The Pedelec Market in Flanders” KaHo Sint-Lieven en VUB IR-ETEC, EET-2007 European Ele-Drive Conference, België, Mei – Juni 2007

5) J. Cappelle, P. Lataire, G. Maggetto, R. Meeusen, F. Kempenaers, “Characterisation of Electric Bicycles Performances”, België

6) J.-M. Timmermans, J. Nietvelt, P. Lataire, J. Van Mierlo, J. Matheys, P. Van den Bossche, “New Electric Postman Helper: Sustainable Light Electric Vehicles for Postal Distribution” , VUB IR-ETEC en EhB-IWT, EET-2007 European Ele-Drive Conference, België, Mei – Juni 2007

7) National Instruments, LabVIEW, http://www.ni.com/labview

8) AGGsoftware, Advanced Serial Port Monitor, http://www.aggsoft.com/serial-port-monitor.htm

Partner in de Universitaire Associatie Brussel 28/06/2014 Industriële Wetenschappen & Technologie...

Documents

Transcript of Partner in de Universitaire Associatie Brussel 28/06/2014 Industriële Wetenschappen & Technologie...